Устройство для объемного тушения пожаров

 

Изобретение относится к устройствам для объемного тушения пожаров, генерирующим ингибиторы горения в виде аэрозольной смеси. Устройство содержит пиротехническую шашку, при горении которой образуется аэрозоль, содержащий ультрадисперсные конденсированные частицы, преимущественно соли щелочных металлов. Пиротехническая шашка установлена в корпусе через абляционную термозащитную прослойку, гидрокарбонат натрия которой эндотермически разлагается с образованием дополнительных ингибиторов горения. Аэрозольная смесь через равнораспределенные по периферии сопла в крышке корпуса поступает в охлаждающий цилиндр, установленный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, что обеспечивает регулировку величины инжекционного зазора в зависимости от скорости горения аэрозолеобразующей шашки. Конструктивные особенности и геометрические соотношения элементов устройства обеспечили эффективное охлаждение тушащей смеси, компактность и конструкционную прочность. 4 ил.

Изобретение относится к противопожарной технике, к устройствам, содержащим пиротехнический состав, при сгорании которого в защищаемый объем выделяется огнегасительный аэрозоль.

Из уровня техники (1) известна конструкция устройства для объемного тушения пожаров, содержащая генерирующую аэрозольный ингибитор горения пиротехническую шашку, помещенную в термозащищенный корпус, в крышке которого смонтированы узел воспламенения и выполнены выходные сопла, равнораспределенные по периферии крышки, над которыми с инжекционным зазором установлен охлаждающий цилиндр, внутренняя поверхность которого покрыта абляционным слоем.

Продукты горения пиротехнической шашки выделяются в виде аэрозольной смеси, включающей в себя как газообразные, так и частицы солей щелочных металлов, ультрадисперсные твердые частицы - эффективные ингибиторы горения. Абляция материала облицовки корпуса и охлаждающего цилиндра снижает температуру рабочей газо-аэрозольной смеси.

В охлаждаемом цилиндре за счет перемешивания с эжектируемым воздухом из защищаемого помещения температура огнетушащей смеси заметно снижается.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное охлаждение генерируемого аэрозоля, образующегося при использовании пиротехнических шашек с высокой скоростью горения.

Отмеченный недостаток устранен в устройстве для объемного тушения пожаров, в котором охлаждающий цилиндр смонтирован над равнораспределенными по периферии крышки корпуса соплами с возможностью относительного осевого перемещения для регулирования величины инжекционного зазора, адекватно скорости горения пиротехнической шашки, генерирующей аэрозольный ингибитор горения, что повышает эффективность охлаждения огнетушашей газо-аэрозольной смеси (2).

Однако недостатком наиболее близкого по технической сущности и числу совпадающих признаков аналога является относительно высокая температура огнетушащей смеси из-за того, что часть генерируемого аэрозоля не поступает внутрь охлаждающего цилиндра из периферийных сопел крышки корпуса, снижая объем эжектируемого воздуха, необходимого для разбавления горячих продуктов горения шашки, потому что поперечное сечение расходящегося на расстоянии инжекционного зазора струйного потока аэрозоля превышает внутренний диаметр охлаждающего цилиндра.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности охлаждения генерируемого при горении пиротехнической шашки аэрозоля.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожаров, содержащем генерирующую аэрозольный ингибитор горения пиротехническую шашку, помещенную в термозащищенный корпус, в крышке которого смонтирован узел воспламенения и выполнены выходные сопла, равнораспределенные по периферии крышки, а над соплами с инжекционным зазором установлен охлаждающий цилиндр, смонтированный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, согласно изобретению внутренний диаметр охлаждающего цилиндра выполнен в 1,10 - 1,12 раза большим наружного диаметра корпуса.

Отличительные признаки позволили в более полном объеме обеспечить подачу генерируемого аэрозоля внутрь охлаждающего цилиндра при минимальном увеличении его габаритного диаметра, необходимого для достаточной эжекции воздуха, разбавляющего горячие продукты горения пиротехнической шашки. При этом интенсифицируется подача огнетушащей смеси в защищаемый объем, чем предотвращается процесс роста и агломерации твердых частиц, что существенно повышает ингибирующие свойства аэрозоля, расход которого снижается.

Выполнение внутреннего диаметра охлаждающего цилиндра большим, чем наружный диаметр корпуса, позволяет расположить их коаксиально, минимизировав, в случае необходимости, площадь инжекционного зазора. Это дополнительно позволяет на треть сократить высоту устройства в нерабочем положении за счет установки корпуса внутри цилиндра, что снижает объем упаковки при транспортировке, допускает штабелирование.

Нижний предел 1,10 диапазона превышения внутреннего диаметра охлаждающего цилиндра над диаметром корпуса определен из условия минимального необходимого объема эжектируемого воздуха при использовании медленно горящих пиротехнических составов шашки.

Верхний предел этого диапазона 1,12 ограничен максимальным внутренним диаметром охлаждающего цилиндра, обеспечивающим наиболее полную подачу аэрозоля внутрь его и достаточный инжекционный зазор для подсоса необходимого объема воздуха, эффективно разбавляющего аэрозоль, образующийся при быстрогорящих пиротехнических составах шашки. Дальнейшее увеличение диаметра охлаждающего цилиндра не влияет положительно на функционирование устройства, а лишь увеличивает габаритный размер.

Каждый из существенных признаков сам по себе известен, но в предложенной совокупности они создают новизну качества, то есть при этом получается эффект суммы, а не сумма эффектов. Каждый из существенных признаков порознь необходим, а вместе они достаточны для того, чтобы характеризовать изобретение в том качестве, которое проявляется в положительном техническом результате при реализации.

Предложенное изобретение не известно из доступных источников информации, явным образом не следует из уровня техники и промышленно применимо как средство защиты от пожара, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены: на фиг. 1 - общий вид устройства, рабочее положение; на фиг. 2 - то же, с минимальным инжекционным зазором; на фиг. 3 - вид по стрелке A на фиг. 1; на фиг. 4 - устройство на складе.

Пример выполнения.

Устройство для защиты объема до 60 м³ имеет габаритные размеры: высота 490 мм, диаметр 186 мм. В корпусе 1 диаметром 165 мм помещена пиротехническая шашка 2 массой 3 кг одного из рекомендованных в приложении составов, которые нечувствительны к удару, трению, детонации. Между шашкой 2 и корпусом 1 помещен слой гидрокарбоната натрия (питьевой соды) массой 0,9 кг, относительно дешевого и доступного материала для абляционной термозащиты корпуса 1. Корпус 1 закрыт крышкой 4 с центральным резьбовым отверстием под узел воспламенения 5 и равнораспределенными по периферии соплами 6, диаметром 12 мм в количестве 8 штук.

Над соплами 6 посредством бандажа 7 укреплен охлаждающий цилиндр 8 с необходимым инжекционным зазором 9. Так как давление в корпусе 1 из соображений безопасности ограничено 2 атм, то объем инжектируемого в цилиндре 8 воздуха невозможно регулировать скоростью потока аэрозоля. Изменяя инжекционный зазор 9, добиваются наиболее благоприятной дисперсности воздушно-аэрозольной смеси за счет термодиффузии и резкого снижения ее температуры при вынужденном конвективном теплообмене, потому что устройство работает в режиме струйного насоса.

При оптимальном соотношении диаметра сопел 6 и их количества, при заданной высоте охлаждающего цилиндра 8, равной 161 мм, величина инжекционного зазора 9, например, для составов 4 и 5 определяется по эмпирической зависимости: где h - величина инжекционного зазора 9; H_ц - высота охлаждающего цилиндра 8 (161 мм); h - количество сопел 6 (8 шт);
R_c - радиус окружности сопел 6 (6 мм),

Для составов 6, 7, 8:

Для составов 1, 2, 3 цилиндр 8 устанавливается в нижнем положении (фиг. 2) с минимальным кольцевым зазором 9. В помещении устройство монтируется посредством прилагаемого кронштейна 10 в горизонтальном положении или вертикально, цилиндром 8 вниз. Воспламенитель 5 завинчивается в центральное резьбовое отверстие крышки 4 после монтажа. Сопла 6 закрыты заглушками весь срок службы.

Работает устройство следующим образом. Тепловой импульс от узла воспламенения 5 поджигает шашку 2, при горении которой образуется аэрозольная смесь, включающая в себя как газообразные соединения - ингибиторы горения, так и ультрадисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхности энергии также являются эффективными ингибиторами горения. При повышении давления внутри корпуса 1 заглушки из сопел 6 вышибаются потоками аэрозоля, который поступает в цилиндр 8, где смешивается с инжектируемым воздухом.

Горячие газы в корпусе 1, обтекая слой 3, разлагают гидрокарбонат натрия с образованием CO₂ и H₂O, которые уносятся аэрозолем, охлаждая и разбавляя его. Продукты эндотермического разложения абляционного слоя 3 являются дополнительными ингибиторами горения:
2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂.

Температура корпуса 1 за время работы устройства (горение шашки 2) в течение 90 - 120 c не поднимается выше 100^oC. Температура огнетушащей смеси на расстоянии 1 м от цилиндра 8 составляет 120 - 160^oC, что значительно ниже температуры воспламенения органических соединений.

При введении в зону горения воздушно-аэрозольной смеси происходит обрыв цепного механизма образования активных радикалов за счет их рекомбинации, а также за счет удержания их на поверхности аэрозоля, каждая частица которого выполняет роль конденсатора энергии, выделяемой при реакции рекомбинации активных радикалов - в результате пожар подавляется. Высокая дисперсность активных частиц, их кинетическая природа обуславливают высокую огнетушащую способность.

Устройство просто в обслуживании, надежно в эксплуатации, предотвращает взрывы паро- и газовоздушных смесей в объеме после тушения.

Аэрозольная смесь не оказывает вредного воздействия на тело и одежду человека, не вызывает порчи имущества, снижения концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит.

Аэрозольные частицы легко удаляются протиркой, пылесосом или смываются водой.

Аэрозоль не токсичен, химически нейтрален и является диэлектриком.

Складское хранение устройств (фиг. 4) осуществляется в заводской упаковке охлаждающего цилиндра 8, внутри которого установлен корпус 1 в сборе. Допускается штабелирование упаковок до 10 рядов, транспортирование всеми видами транспорта в соответствии с требованием ГОСТ 19433-88 к грузам класса 4.1 в.

Устройство предназначено для объемного тушения очагов пожаров твердых и жидких горючих веществ (нефтепродуктов, спиртов, органических растворителей, эфиров, текстиля, пластмасс, бумаги, изоляционных материалов и т.п.), а также электрооборудования, в том числе находящегося под напряжением.

Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от -60^oC до +55^oC и относительной влажности до 100%.

Предложенный огнетушитель простой конструкции универсален по составу используемых пиротехнических шашек, обеспечивает высокую функциональную надежность основного назначения - гарантированного пожаротушения в закрытом помещении заданного объема.

Устройство для объемного тушения пожаров марки СОТ соответствует требованиям ТУ 400ТО "С" Ц3/130588-246-02-92 и по результатам испытаний в Российском научно-испытательном центре пожарной безопасности ВНИИПО МВД РФ RSG М01. M01.6.1.0001 (протокол N 76 от 09.03.94) признан должным образом сертифицированной продукцией.

Подвижный в осевом направлении монтаж охлаждающего цилиндра относительно корпуса расширяет функциональные возможности устройства, обеспечивая выбор необходимого инжекционного зазора для конкретных типов шашек из различных пиротехнических составов при неизменных габаритах охлаждающего цилиндра и суммарной площади сопел, количество которых экспериментально оптимизировано.

Распределение по периферии крышки сопел позволило эффективно использовать абляцию термозащиты корпуса, ингибирующие продукты эндотермического разложения материала которой уносятся через сопла непосредственно в эжектируемый поток воздуха, где распределяются в объеме воздушно-аэрозольной смеси. Многоструйное охлаждение аэрозоля при этом более интенсивное, что позволило резко снизить протяженность высокотемпературной зоны потока и сравнительно с прототипом исключить дополнительный абляционный слой в охлаждающем цилиндре, что упростило технологию изготовления и снизило себестоимость устройства в целом.

Формула изобретения

\ \ \1 Устройство для объемного тушения пожаров, содержащее генерирующую аэрозольный ингибитор горения пиротехническую шашку, помещенную в термозащищенный корпус, в крышке которого смонтирован узел воспламенения и выполнены выходные сопла, равнораспределенные по периферии крышки, а над соплами с инжекционным зазором установлен охлаждающий цилиндр, смонтированный с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, отличающееся тем, что внутренний диаметр охлаждающего цилиндра выполнен в 1,10 - 1,12 раза большим наружного диаметра корпуса.

РИСУНКИ

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