Порошковый автоматический огнетушитель
Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим огнетушителям для локальной защиты объектов при тушении пожаров твердых и жидких горючих материалов в помещениях кладовых, кабельных галереях, бункерах, электрических шкафах и др., а также может быть использовано в системах автоматической противопожарной защиты при тушении больших площадей (объемов) группой огнетушителей, сблокированных между собой и управляемых дистанционно от системы противопожарной автоматики. В предлагаемый порошковый автоматический огнетушитель, содержащий герметичный разрушаемый сосуд с огнетушащим порошком, встроен автономный источник генерации рабочего газа и пусковое устройство с термочувствительным элементом. При этом термочувствительный элемент выполнен в виде обруча из полимерного термочувствительного материала, прилегающего к внутренней поверхности сосуда и обжимающего упругую скобу пускового устройства, между рабочими губками которого размещен автономный источник генерации рабочего газа, в виде изолированных друг от друга химически активных веществ. Причем с целью дистанционного пуска и контроля за срабатыванием огнетушителя термочувствительный элемент снабжен электронагревательным элементом, выполненным из электропроводной краски. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к автоматическим огнетушителям для локальной защиты объектов, при тушении пожаров твердых и жидких горючих материалов в кладовых, кабельных галереях, бункерах, электрических шкафах и др. а также может быть использовано в автоматических противопожарных установках для защиты больших площадей (объемов) группой огнетушителей, сблокированных между собой и управляемых (включаемых) дистанционно от системы противопожарной автоматики. Это позволяет снизить материальные затраты на противопожарную защиту и повысить надежность ее работы.
Известен порошково-газовый огнетушитель для локального тушения пожаров, содержащий баллон-пушку с огнетушащим порошком, газогенерирующую камеру со взрывчатым зарядом и пиропатроном, систему автоматического управления и контроля, разработанный ВНИИПО МВД СССР, ИХФ АН СССР и ВМИ в 1978 году. Данный огнетушитель описан в Рекомендациях ВНИИПО МВД СССР, М. 1978 год, УДК 614.844.4, с. 12, 16, 30, рис. 5 и 4. Одной из особенностей огнетушителя является то, как установлено экспериментально, что разогретый огнетушащий порошок в жерле пушки до температуры его разложения (100-120о) и введенный в зону очага пожара мгновенно ликвидирует горение за счет ингибирующих свойств продуктов разложения огнетушащего порошка и флегматизации зоны горения инертными газами. Это повышает огнетушащую эффективность нагретого порошка в 3-5 раз по сравнению с обычным холодным порошком, кроме того, незначительная, пожаробезопасная температура истекающих газов и порошка (400оС) позволяет использовать его во взрывоопасных установках. К недостаткам данного огнетушителя следует отнести следующее: повышенный удельный вес огнетушителя по отношению к его огнетушащему заряду; высокое давление (100 МПа) и высокая температура (1500-2000оС) в газогенерирующей камере; высокое создаваемое давление (10 МПа) в баллоне огнетушителя; сложность использования огнетушителя в технологических производствах из-за высокой скорости истечения (250 м/с) огнетушащего состава; повышенная опасность для обслуживающего персонала. Известен способ тушения пожаров с помощью герметичного сосуда с огнетушащим составом, разрушающегося под воздействием внутреннего давления газа от разлагающегося огнетушащего состава при высокой температуре пожара. Данный способ тушения пожаров описан в авторском свидетельстве N 1729529 от 30.04.92 г. Отличительной особенностью данного способа тушения пожаров является то, что для повышения эффективности тушения и ускорения разрушения сосуда в качестве огнетушащего состава используют огнетушащий порошок и азодикарбонамид при следующем соотношении компонентов, мас. Огнетушащий порошок 80-97 Азодикарбонамид (ЧХЗ-21) 3-20 К недостаткам данного способа тушения пожаров следует отнести следующее: высокая тепловая инерционность срабатывания (разрушения) герметичного сосуда из-за нестабильности разложения как огнетушащего порошка, так и порафора ЧХЗ-21. Так, например, химикалии огнетушащего порошка при температуре 60-70оС начинают медленно разлагаться и этот процесс возрастает при температуре 85-120оС (см. книгу авторов Г.Шрайбер и П.Порст. Огнетушащие порошки. М. Стройиздат, 1975, с. 201). Азодикарбонамид плавится при температуре 180оС с разложением и самовоспламеняется при температуре 796оС (см. справочник. Пожарная опасность веществ и материалов. М. Издательство литературы по строительству, 1966, с. 13): технологически невозможно изготовить герметичный сосуд огнетушителя со стабильными заранее заданными параметрами (внутренним давлением) разрушения стенок сосуда, что ведет к нестабильности температурных параметров его работы; из-за низкой скорости теплопередачи огнетушащего порошка внутри объема сосуда огнетушителя, а также значительного расхода тепла от поверхности стенок сосуда на газообразование (разложение порошкового состава) ведет к повышенной инерционности работы огнетушителя при защите электротехнических установок;в огнетушителе отсутствуют элементы контроля о его срабатывании и дистанционного пуска;
некомпактный корпус сосуда огнетушителя. Известен автоматический огнетушитель [1] содержащий стеклянный баллон, заполненный огнетушащей жидкостью, средство для разрушения баллона, выполненный в виде токопроводящего элемента, подсоединенного к источнику питания посредством электродов и датчика температуры. Отличительной особенностью данного устройства является то, что он имеет дополнительный стеклянный баллон, заполненный огнетушащим порошком, а токопроводящий элемент средства для разрушения баллона выполнен в виде слоя эл. проводящего состава, напыленного на баллон с огнетушащей жидкостью, размещенного внутри дополнительного баллона с кольцевым зазором, а соотношение объемов баллонов составляет (1:2)-(1:10) (прототип). К недостаткам данного огнетушителя следует отнести следующие:
повышенная инерционность его работы из-за продолжительного прогрева огнетушащей жидкости до температуры ее кипения, объем которой составляет (1: 2)-(1:10) объема огнетушащего порошка;
зависимость его работы от наличия внешнего источника электропитания и системы автоматического (ручного) контроля за внешней средой защищаемого помещения (установка пожарной сигнализации). Известны также полимерные приводы, которые по отношению запасенной энергии к своему весу (см. А.С. N 769067, 931946, 1118800) значительно опережают пружинные. Полимеры в высокоэластичном (резиноподобном) состоянии могут удлиняться в 5-10 раз и развивать при этом напряжения порядка 1000 кг/см2. Менее известно, что многие полимеры имеют так называемую температуру стеклования, выше которой они находятся в высокоэластичном состоянии, а ниже в стеклообразном. Причем температура стеклования у различных полимеров может быть самой разной: у резины порядка 70оС, у полиэтилметакрилата 65оС, у поливинилхлорида 80оС, а у полиметилметакрилата 100оС и т.д. Если полимерный стержень, например, из ПММА нагреть выше температуры стеклования (100оС), растянуть в несколько раз и в растянутом состоянии охладить до комнатной температуры, то после снятия нагрузки он будет долго сохранять растянутую форму, т.е. привод окажется во взведенном состоянии. Теперь достаточно нагреть стержень выше температуры стеклования (100оС) и он начнет сокращаться, развивая то же усилие, что было затрачено на его взведение (см. Полимеры на всякий пожарный случай Изобретатель и рационализатор, 1989, N 2, с. 13). Целью данного изобретения является повышение быстродействия срабатывания (разрушение сосуда огнетушителя) при заданных температурных параметрах. Эта цель достигается за счет того, что в порошковом автоматическом огнетушителе, содержащем герметичный разрушаемый сосуд с огнетушащим порошком, автономный источник генерации рабочего газа и пусковое устройство с термочувствительным и электронагревательным элементами, размещенными внутри герметичного разрушаемого сосуда, термочувствительный элемент выполнен в виде обруча из термочувствительного полимерного материала, прилегающего к внутренней поверхности стенки разрушаемого сосуда и обжимающего упругую скобу пускового устройства, имеющую подвижные в тангенциальном направлении рабочие губки, между которыми размещен автономный источник генерации рабочего газа, а эл. нагревательный элемент выполнен из эл. проводной краски, нанесенной на поверхность термочувствительного элемент или на внутреннюю поверхность стенок герметичного разрушаемого сосуда. С целью предотвращения проникновения газогенерирующих компонентов в огнетушащий состав автономный источник генерации рабочего газа размещен в герметичной эластичной оболочке внутри сосуда по его оси. С целью равномерного распределения рабочего газа внутри сосуда эластичная оболочка выполнена в виде размешенного по длине сосуда мешочка. С целью технологичности изготовления огнетушителя и контроля за качеством (слеживаемостью) огнетушащего состава герметичный разрушаемый сосуд с одного из его концов выполнен с герметизирующейся завинчивающейся крышкой. С целью контроля за качеством (началом саморазложения) огнетушащего порошка внутри герметичного сосуда огнетушителя у его стенки размещен герметичной прозрачной ампулы, на одном из концов которой встроена эластичная мембрана. С целью фиксации термочувствительного обруча внутри сосуда и повышения быстродействия его работы за счет концентрации тепловой энергии на большей обогреваемой поверхности обруч термочувствительного элемента размещен в выемке кольцевого гофра сосуда. На фиг. 1 изображен огнетушитель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант выполнения герметичного сосуда огнетушителя с завинчивающейся крышкой и электронагревательного средства, выполненного на наружной поверхности гофра сосуда огнетушителя. Порошковый автоматический огнетушитель состоит из герметичного разрушаемого сосуда 1, заполненного огнетушащим порошком 2. Внутри герметичного сосуда 1 размещено пусковое устройство, состоящее из термочувствительного элемента в виде обруча 3, встроенного в выемку кольцевого гофра 4, и обжимаемой упругой скобы 5, между рабочими губками 6 и 7 которой размещен автономный источник генерации рабочего газа, состоящего из легкоразрушаемой герметичной ампулы 8 (пакетика) с химически активным веществом, которая размещена в герметичном пакетике 9 с другим химически активным веществом. Герметичный пакетик 9 размещен в герметичной эластичной оболочке 10, которая размещена внутри сосуда 1 и засыпана со всех сторон огнетушащим порошком 2. Внутри герметичного сосуда 1, у его стенки размещен датчик контроля 11 за внутренним давлением газа, состоящий из прозрачной ампулы, на одном из концов которой встроена эластичная мембрана 12. На фиг. 3 изображен вариант выполнения герметичного сосуда 1 с завинчивающейся герметичной крышкой 13 из электронагревательного средства 14, выполненного на наружной поверхности гофра 4 сосуда 1 огнетушителя. В рабочем положении огнетушителя его герметичный разрушаемый сосуд 1 находится в запаянном положении или закрыт завинчивающейся герметичной крышкой 13. Как показали испытания огнетушащий порошок 2 в сосуде 1 может хранится, не комкуясь и не разлагаясь, более 4 лет. Контроль за его качеством определяется визуально и посредством датчика контроля 11: при разложении порошка внутри сосуда 11 создается избыточное давление газа и мембрана 12 датчика под воздействием давления газа вдавливается во внутрь ампулы, что можно зафиксировать визуально и принять меры по замене огнетушащего порошка. В соответствии с противопожарными нормами в огнетушителях объемом до 10 л огнетушащий порошок следует проверять ежегодно, а в огнетушителях свыше 10 л и в емкостях пожарных автомобилей 1 раз в 6 мес (см. Казаков М.В. Петров И. И. и Реутт В.Ч. Средства и способы тушения пламени горючих жидкостей. М. Стройиздат, 1977, с. 73). Порошковый автоматический огнетушитель работает следующим образом. При повышении температуры в защищаемом помещении (шкафу) от пламени пожара потоки горячего газа будут нагревать стенки гофра 4 сосуда 1 огнетушителя и соответственно нагревать тело обруча 3 термочувствительного элемента, выполненного, например, из резины (с температурой стеклования 70оС). При нагреве термочувствительного элемента 3 до 70оС обруч мгновенно сжимается и сдавливает губки 6 и 7 упругой скобы 5. При толщине полимерного обруча около 2 мм и его ширине, равной 20 мм, на губках будет создано сжимающее усилие около 400 кг. Под действием усилия губок 6 и 7 герметичная ампула 8 (пакетик) с химически активным веществом разрушается, происходит смешивание двух химически активных веществ в пакетике 9 и происходит химическая реакция с активным выделением рабочего газа. Рабочий газ разрушает оболочку пакетика 9 и заполняет объем герметичной эластичной оболочки 10. Через 3-10 с внутри оболочки 10 создается давление рабочего газа около 5-10 атм, которое разрушает стенки сосуда 1 и распыляет огнетушащий порошок 2 на очаг пожара. Для генерации рабочего газа в сосуде 1 огнетушителя пакетики 8 и 9 могут заполняться различными химическими веществами, исходя из их наличия или целесообразности. Например, пакетик 8 можно заполнить кислотой, а пакетик 9 щелочью. Щелочная часть представляет собой водный раствор двууглекислой соды (бикарбонат натрия NaHCO3). Кислотная часть представляет собой смесь серной кислоты H2SO4 с сернокислым окисным железом Fe2(SO4)3, сернокислым алюминием Al2(SO4)3. При соединении щелочной и кислотной частей происходят следующие реакции:
2NaHCO3+H2SO4_
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/282/2820427.gif)
6NaHCO3+Fe2(SO4)3_
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/282/2820428.gif)
Образующийся углекислый газ создает необходимое давление для разрушения стенок сосуда 1 и распыления порошка 2. (см. Шувалов М.Г. Основы пожарного дела. М. Стройиздат, 1979, с. 160). Для генерации рабочего газа можно использовать также, например, водный раствор двууглекислой соды и водный раствор лимонной кислоты CH2COOH, при соединении которых образуется углекислый газ (см. И сифон и огнетушитель. Моделист-конструктор, 1984, N 6, с. 31). При выполнении герметичного сосуда 1 с электронагревательным средством 14, питающие клеммы которого подключены к системе противопожарной сигнализации и управления (на чертеже не показано), при разрушении герметичного сосуда 1 разрушится и целосность цепи электронагревательного средства 14, что приведет к срабатыванию противопожарной сигнализации. Электронагревательное средство 14 может быть также включено в систему местного пуска (срабатывания) огнетушителя от местных кнопок управления, при нажатии на которые в электронагревательное средство будет поступать электрический ток и нагревать термочувствительный элемент 3 до температуры его срабатывания. Кроме того, электронагревательное средство 14 огнетушителя может быть задействовано в систему автоматической противопожарной защиты для группового объемного тушения пожара с включением огнетушителей от противопожарной автоматики. Выполнение в порошковом автоматическом огнетушителе пускового устройства с термочувствительным элементом, выполненного в виде обруча из термочувствительного полимерного материала, обжимающего упругую скобу пускового устройства с подвижными в тангенциальном направлении губками, между которыми размещен автономный источник генерации рабочего газа, позволяет повысить быстродействие срабатывания огнетушителя при заданных температурных параметрах, например 70оС. Выполнение (размещение) автономного источника генерации рабочего газа в герметичной эластичной оболочке внутри герметичного разрушаемого сосуда исключает проникновение в огнетушащий порошок химических веществ газогенерирующих компонентов, что способствует более полному протеканию процессов химической реакции между веществами и равномерному перераспределению давления рабочего газа по длине герметичного сосуда. Выполнение герметичного разрушающего сосуда с герметизирующейся завинчивающейся крышкой повышает технологичность изготовления огнетушителя и контроль за качеством порошка. Выполнение огнетушителя с датчиком контроля за внутренним давлением газа внутри сосуда позволяет осуществлять постоянный контроль за качеством огнетушащего порошка и повышает безопасность его обслуживания. Выполнение стенок сосуда огнетушителя с гофрами позволяет увеличить площадь обогрева термочувствительного элемента и надежно фиксировать обруч внутри сосуда. Экономия от использования порошкового автоматического огнетушителя получается за счет повышения его быстродействия и надежности работы, а также за счет простоты устройства и снижения эксплуатационных расходов противопожарных автоматических систем обемного пожаротушения.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3