Устройство для обнаружения и объемного тушения пожара и аэрозолеобразующий огнетушащий состав

 

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: в корпусе устройства размещен заряд огнетушащего состава с центральным каналом, бронированный по внешней стороне поверхности негорючим составом, средство инициирования заряда и камера формирования аэрозоля, где происходит полное сгорание состава, что обеспечивается высоким избытком окислителя 0,8≅α≅1,45 в составе. Устройство имеет блок охлаждения, выполненный из инертного или химически активного, не дающего при разложении токсичных составляющих, пористого вещества, которое сформировано в гранулы диаметром 7-10 мм. Масса охладителя составляет 0,75-1,25 массы заряда. По всей длине внутренней боковой поверхности корпуса установлено теплозащитное покрытие. Огнетушащий состав выполнен в следующем соотношении ингредиентов (мас.%): Горючее связующее - 2-2,5 Дициандиамид или мелем, меламин - 15-20 CuO или K₂Cr₂O₇, CuC₂O₇·2H₂O, C₆H₂O₇N₃K - 1-3 KNO₃ и/или NaNO₃ - Остальное.

2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к оборудованию для объемного тушения пожаров.

Известны устройства для объемного пожаротушения на основе хладонов (патент Великобритании N 2020971 МКИ А 62 С 37/00, 1979). Однако хладоны способствуют разрушению озонового слоя Земли и имеют высокий уровень токсичности.

Указанные недостатки частично устранены в устройствах, где в качестве огнетушащего состава используют пиротехнический заряд или заряд твердого топлива (патент Великобритании N 2028127, МКИ А 62 С 13/22 МКИ А 5 А, 1980).

К недостаткам данного устройства можно отнести невысокую эффективность за счет необходимости создания высокой огнетушащей концентрации газообразных продуктов горения и их высокой токсичности.

Наиболее эффективными являются устройства на основе твердых топлив, при сжигании которых наряду с газами образуются конденсированные твердые частицы микронных размеров. Выделяемые при горении газы обеспечивают транспортирование твердых высокодисперсных частиц в очаг пожара.

Известно устройство для обнаружения и объемного пожаротушения с дымообразующим огнетушащим составом, принятое за прототип (патент РФ N 2046614, МКИ А 62 С 37/00, 1991).

Устройство состоит из корпуса с размещенным в нем дымообразующим огнетушащим составом, контактирующим с узлом инициирования. Истечение продуктов сгорания происходит через выходное отверстие корпуса.

В качестве огнетушащего состава использован состав, содержащий нитрат и/или перхлорат щелочных металлов и горючее связующее, при этом дымообразующий состав может дополнительно содержать горючее или перхлорат аммония. Для улучшения эксплуатационных характеристик в качестве дымообразующего использован состав, содержащий нитрат и/или перхлорат щелочных металлов и баллиститный порох.

Недостатками прототипа являются высокая температура образуемой за выходным отверстием корпуса газоаэрозольной струи с наличием значительной светящейся пламенной зоны и неудовлетворительные токсикологические параметры образуемого аэрозоля из-за содержания в нем CO, NH₃ и HCN.

Неполное окисление продуктов разложения горючего связующего и дополнительного горючего вследствие недостаточного количества кислорода и дожигания их за счет кислорода воздуха ведет к образованию протяженной высокотемпературной зоны.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства для обнаружения и объемного тушения пожара и огнетушащего состава с низкой температурой получаемого на выходе из устройства огнетушащего аэрозоля, малотоксичного или нетоксичного, с минимальным содержанием CO, NH₃, HCN при сохранении высокой огнетушащей эффективности.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для обнаружения и объемного тушения пожара, состоящем из средства для обнаружения пожара и инициирования средств тушения пожара, корпуса с выходным отверстием и размещенным в нем зарядом огнетушащего состава с продольным каналом, между торцевой поверхностью заряда и торцевой поверхностью корпуса последовательно расположены камера формирования аэрозоля и блок охлаждения. Заряд огнетушащего состава имеет по меньшей мере один канал и выполнен в виде аэрозолеобразующего состава с коэффициентом избытка окислителя 0,8≅α≅1,45.

По всей длине внутренней боковой поверхности корпуса установлено теплозащитное покрытие. Блок охлаждения выполнен из инертного или химически активного, не дающего при разложении токсичных составляющих пористого вещества. Вещество сформировано в гранулы величиной 7-10 мм, хаотично насыпанные в зоне расположения блока охлаждения.

Масса охладителя составляет 0,75-1,25 массы заряда.

Внешняя поверхность заряда огнетушащего состава облицована негорючим составом.

Достичь цели удается при сочетании предложенного устройства и нового состава огнетушащего вещества. Для этого в известный состав, содержащий нитрат щелочных металлов и горючее связующее, дополнительно введены дициандиамид или мелем, меламин и CuO или K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇·2H₂O, C₆H₂O₇N₃K, а в качестве нитрата щелочных металлов KNO₃ и/или NaNO₃ в следующем соотношении ингредиентов (маc.): Горючее связующее 2-2,5 Дициандиамид или мелем, меламин 15-20 CuO или K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇·2H₂O, C₆H₂O₇N₃K - 1-3 KNO₃ и/или NaNO₃ Остальное На чертеже изображен общий вид устройства.

Устройство для обнаружения и объемного тушения пожара имеет средство для обнаружения пожара и инициирования средств тушения пожара (1), (например, огнепроводный шнур); корпус (2); установленный внутри корпуса заряд огнетушащего состава (3). Между торцевой поверхностью А заряда огнетушащего состава (3) и торцевой поверхностью Б корпуса (2) образованы сообщающиеся между собой камера формирования аэрозоля (4) и блок охлаждения (5). На торцевой поверхности Б корпуса (2) выполнены выходные отверстия (6) для истечения продуктов тушения пожара. Заряд огнетушащего состава (3) выполнен с центральным каналом/каналами (7), а внешняя поверхность заряда (3) облицована негорючим составом (8) (например, смесью жидкого стекла и окиси железа в соотношении 1:3). Бронирование внешней поверхности заряда (3) предотвращает воспламенение с торцевых и боковых поверхностей.

Выполнение заряда (3) с центральным каналом/каналами (7) и бронирование торцевых поверхностей заряда (3) негорючим составом (8) позволяет регулировать в зависимости от требований температуру аэрозоля путем регулирования поверхности горения заряда. При этом заряд (3) является дополнительным теплоизолятором корпуса (2).

Внутренняя боковая поверхность корпуса (2) по всей длине покрыта теплозащитным покрытием (9), например слюдопластом. Это способствует защите корпуса (2) от перегрева. Особенно важно теплозащитное покрытие в зоне камеры формирования аэрозоля (4), оно позволяет уменьшить теплоотвод от наиболее важной зоны горения, обеспечить полноту сгорания состава и получить более качественный по составу аэрозоль.

Масса охладителя составляет 0,75-1,25 массы заряда.

Между камерой формирования аэрозоля (4) и блоком охлаждения (5) установлен рассекатель (10), способствующий более полному заполнению блока охлаждения (5) аэрозолем.

Блок охлаждения (5) выполнен из инертного вещества (например, речной песок крупной фракции).

Также блок охлаждения может быть выполнен из химически активного, не дающего при разложении токсичных составляющих вещества, например вещества класса кристаллогидратов, т.е. содержащих в кристаллической решетке воду.

Вещество сформировано в пористые гранулы диаметром 7- 10 мм, хаотично насыпанные, что способствует большей степени охлаждения аэрозоля за счет увеличения поверхности контакта.

Кристаллогидраты могут быть смешаны с инертными природными связующими (например, каолинами или глинами). На стадии смешения можно получать пористые элементы в виде гранул, формировать проходным формированием на гидравлических прессах в изделия различного профиля.

Заряд огнетушащего вещества (3) выполнен из аэрозолеобразующего состава с коэффициентом избытка окислителя 0,8≅a≅1,45. Его состав содержит следующие ингредиенты (маc.):
Горючее связующее 2-2,5
Дициандиамид или мелем, меламин 15-20
CuO или K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇·2H₂O, C₆H₂O₇N₃K - 1-3
KNO₃ и/или NaNO₃ Остальное
В качестве горючего связующего может быть использована фенолформальдегидная или эпоксидная смола.

Выполнение заряда огнетушащего вещества (3) таким образом позволяет получить аэрозоль с высокой огнетушащей эффективностью, которая определяется большим содержанием в нем твердых частиц типа K₂O, Na₂O, KOH, K₂CO₃, Na₂CO₃, а также инертных газов N₂ и CO₂. При этом не требуется стадия дожигания продуктов сгорания составов за счет кислорода воздуха, т.к. оказывается достаточно "внутреннего" кислорода окислителя. Содержание CO, NH₃ и HCN при этом оказывается значительно ниже допустимых значений по европейским нормам.

Сравнительный анализ огнетушащей эффективности, содержания токсичных составляющих прототипа и предлагаемого устройства в сочетании с аэрозолеобразующим составом приведен в таблице.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При возникновении пожара срабатывает средство обнаружения и инициирования средств тушения пожара (1). Тепловой импульс от средства инициирования (1) воспламеняет заряд (3) огнетушащего состава. Продукты сгорания по каналу (7) поступают в камеру формирования аэрозоля (4), где происходит полное сгорание состава, что обеспечивается высоким коэффициентом избытка окислителя 0,8≅a≅1,45, наличием теплозащитного покрытия корпуса и бронированием заряда. Через рассекатель (10) продукты сгорания попадают в блок охлаждения (5). Химически активное пористое вещество охладителя (5) под действием высокой температуры продуктов сгорания разрушается на мелкодисперсные частицы, тем самым дополнительно способствуя увеличению количества активного аэрозоля, что в свою очередь повышает тушащую эффективность состава. Кроме того, блок охлаждения позволяет снижать температуру аэрозоля на выходе из устройства до необходимых пределов.

Таким образом, сочетание конструктивных особенностей устройства с составом огнетушащего вещества позволяет получить необходимые параметры огнетушащего аэрозоля, соответствующие требованиям Европейского стандарта по содержанию токсичных веществ при высокой огнетушащей эффективности. Устройство промышленно применимо и отличается простотой изготовления.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения и объемного тушения пожара, включающее средства обнаружения и инициирования средств тушения пожара, корпус с выходным отверстием и размещенный в нем канальный заряд огнетушащего состава, отличающееся тем, что между торцевой поверхностью заряда и торцевой поверхностью корпуса последовательно расположены камера формирования аэрозоля и блок охлаждения, выполненный из инертного или химически активного, не дающего при разложении токсичных составляющих пористого вещества (охладителя), масса которого составляет 0,75 1,25 массы заряда, а заряд огнетушащего вещества имеет по меньшей мере один канал и выполнен в виде аэрозолеобразующего состава с коэффициентом избытка окислителя 0,8 ≅ а ≅ 1,45, причем по всей длине внутренней боковой поверхности корпуса установлено теплозащитное покрытие, а внешняя поверхность заряда огнетушащего состава облицована негорючим составом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок охлаждения выполнен в виде хаотично насыпанных гранул диаметром 7 10 мм.

3. Аэрозолеобразующий огнетушащий состав, содержащий нитрат щелочных металлов и горючее связующее, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дициандиамид или мелем, меламин и CuO или K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇ · 2H₂O, C₆H₂O₇N₃K, а в качестве нитрата щелочных металлов KNO₃ и/или NaNO₃ при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Горючее связующее 2 2,5
Дициандиамид или мелем, меламин 15 20
CuO или K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇ · 2H₂O, C₆H₂O₇N₃K 1 3
KNO₃ и/или NaNO₃ Остальноеи

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5