Устройство для объемного тушения пожара

 

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: устройство содержит пиротехническую шашку, при горении которой образуются ингибиторы в виде газообразных соединений и ультрадисперсных конденсированных частиц, преимущественно солей щелочных металлов. Пиротехническая шашка установлена в термоизолированном корпусе посредством прослойки гидрокарбоната натрия, который эндотермически разлагается с образованием дополнительных ингибиторов горения. Над корпусом посредством установки в кольцевые канавки бандажа, выполненного в виде скобы в поперечном сечении, монтируется охлаждающий цилиндр с заданным инжекционным зазором в зависимости от скорости и температуры горения шашки. Предложенное замковое крепление обеспечивает силовое и геометрическое замыкание соединяемых элементов и гарантирует неизменным зазор во время эксплуатации при динамических транспортных нагрузках. Шаг канавок выполнен кратным ширине бандажа. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибитора горения аэрозоли, образовавшейся при горении пиротехнической смеси и выделяющейся в защищаемый объем.

Известно устройство для объемного тушения пожаров, содержащее пиротехнический заряд и узел его воспламенения, помещенные в корпус, снабженный соплом для выхода газообразных продуктов горении в защищаемый объем, описанное в изобретении по международной заявке PCT/RU/00071 от 07.04.92 с приоритетом заявки SU N 4925423 от 08.04.91 "Способ получения огнетушащей смеси и устройство для его осуществления", А 62 С 5/02, A 62 D 1/00, номер международной публикации WO 92/17244 от 15.10.92. Пиротехническая композиция (глицерино-азидный полимер с высокоазотсодержащим компонентом или нитрат щелочных металлов с горючим связующим) при горении образует аэрозоль с высокой огнетушащей способностью смеси высокодисперсных твердых частиц ингибиторов горения и нейтральных газов, транспортирующих их в зону пожара.

Недостатком известного устройства является высокая температура продуктов горения пиротехнического состава из-за преобладающего содержания в образующемся аэрозоле нейтральной среды азота, который к тому же вредно воздействует на живые организмы, что ограничивает область применения для защиты объемов, необходимых для дыхания.

Более совершенным является устройство по изобретению, описанному в заявке на патент РФ N 5026917 от 11.02.92 "Способ тушения пожара и устройство для его осуществления", A 62 C 3/00, по которой принято положительное решение от 23.08.92. В известном устройстве для объемного тушения пожаров в термозащищенном корпусе, закрытом крышкой с соплами и узлом воспламенения, размещена пиротехническая шашка, в состав которой включены соли и гидроокиси щелочных металлов, соединения металлов щелочно-земельной и переходных групп, обладающих лучшими ингибирующими свойствами.

Продукты горения пиротехнической шашки выделяются в виде аэрозольной смеси, включающей в себя как газообразные соединения, так и ультрадисперсные частицы эффективные ингибиторы горения. Образующаяся газо-аэрозольная смесь экологически безопасна.

Дополнительно, с целью активного перемешивания продуктов горения с окружающим воздухом, над корпусом с переменным инжекционным зазором осесимметрично установлен охлаждающий цилиндр, который монтируется в заданном положении на корпусе посредством бандажа, скрепляемого болтовым соединением.

Согласно указанному изобретению промышленно выпускаются огнетушители со следующими техническими характеристиками: масса пиротехнической шашки 3,0 кг удельная теплота сгорания 3700-3800 кДж/кг диаметр корпуса 165 мм габаритная длина 485 мм время работы 90 120 с максимальный защищаемый объем 60 м³ Практически отработка конструкции устройства позволила оптимизировать (по сокращению длины высокотемпературного факела) величину инжекционного зазора для различных составов шашки: для низкоэнергетических составов 1.3 5 мм; для составов 4.5, использующих энергетические добавки 35 мм;
для аналогичных, но с высокой температурой горения ( 2170^oC) составов 7.8 50 мм.

При этом в охлаждающем цилиндре за счет активного перемешивания с инжектируемым воздухом из защищаемого помещения температура аэрозольной смеси снижена до 120.160^oC, что заметно ниже температуры воспламенения органических соединений.

Недостатком известной конструкции является невысокая функциональная надежность, которая определяется следующим.

Во-первых, из-за крепления бандажа на корпусе посредством силового замыкания усилием трения скольжения не гарантирована сохранность заданного взаиморасположения охлаждающего цилиндра и корпуса (т.е. величины инжекционного) при эксплуатации в условиях тряски, вибрации и т.п. транспортных возмущений, например, в салонах и моторных отсеках автомобилей, авиалайнеров, железнодорожных вагонов, бронетехники, плавсредств и т.д.

Снаряженный шашкой корпус, как показали полигонные испытания, может перемещаться относительно закрепленного на опоре бандажа, изменяя расчетный для данного вида пиротехнической шашки инжекционный зазор и, как следствие, снижается эффективность пожаротушения.

Во-вторых, при сборке огнетушителя установка в каждом из заданных положений охлаждающего цилиндра осуществляется оператором, что субъективно и не гарантирует точности и надежности фиксации крепления.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение функциональной надежности устройства.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожаров, содержащем генерирующую аэрозольный ингибитор горения, пиротехническую шашку, помещенную в термозащитном корпусе, в крышке которого установлены узел воспламенения и равнораспределенные по периферии выходные сопла, над которыми осесимметрично смонтирован охлаждающий цилиндр, закрепленный на корпусе посредством бандажа, согласно изобретение, на корпусе выполнены кольцевые канавки с шагом, кратным ширине бандажа, имеющего в поперечном сечении форму скобы.

Выполнение кольцевых канавок под скобу бандажа на корпусе используется в качестве базирующих опор для бандажа, фиксирующих заданное положение охлаждающего цилиндра, ребер жесткости на внутренней поверхности корпуса, увеличивающих его конструктивную прочность.

Отличительные признаки позволяют гарантированно точно устанавливать охлаждающий цилиндр в заранее заданное положение относительно корпуса размещением бандажа в необходимых для этого кольцевых канавках, чем обеспечивается требуемый инжекционный зазор, соответствующий режиму эффективного функционирования комплектуемой пиротехнической шашки.

Кроме того, за счет геометрического замыкания [-образной формы бандажа в кольцевых канавках корпуса надежно фиксируется положение охлаждающего цилиндра на все время эксплуатации неизменным в условиях динамических нагрузок.

Повышение жесткости корпуса позволило получить дополнительный технический результат: за счет использования технологии прямого прессования термоизолирующей прослойки из питьевой соды получить на 30% увеличение ее массы. В результате повысилась абляционное действие термоизолирующей прослойки корпуса и увеличился объем продуктов термораспада соды, уносимых потоком горячих газов, чем повышается ингибирующий эффект и, как следствие, снижается протяженность высокотемпературного факела продуктов горения пиротехнической шашки.

НА фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 узел I на фиг.1, узел бандажа с максимальным инжекционным зазором; на фиг.3 то же, среднее положение; на фиг.4 то же, с минимальным инжекционным зазором.

В корпусе 1 помещена пиротехническая шашка 2 одного из рекомендованных в таблице составов, которые не чувствительны к удару, трению, детонации. Для технической реализации изобретения возможно использовать практически любые пиротехнические составы, продукты горения которых содержат ультрадисперсные конденсированные частицы.

Между шашкой 2 и корпусом 1 запрессован слой 3 гидрокарбоната натрия массой 1,2 кг относительно дешевого и допустимого материала для абляционной термозащиты корпуса 1. Корпус 1 закрыт крышкой 4 с центральным резьбовым отверстием под узел 5 воспламенения шашки 2 и равнораспределенными по периферии соплами 6 диаметром 12 мм в количестве 8 штук.

Над соплами 6 посредством бандажа 7 смонтирован охлаждающий цилиндр 8 аксиально корпусу 1 с необходимым инжекционным зазором A. Так как давление в корпусе 1 из соображений безопасности ограничено 2 атм, то объем инжектируемого в цилиндр 8 воздуха невозможно регулировать скоростью потока аэрозоля.

Изменяя инжекционный зазор A, 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.

На корпусе 1 выполнено шесть кольцевых канавок 9.14 с шагом 15 мм, равным половине ширины [-образного в сечении бандажа 7.

Установкой бандажа 7 в канавках 9 и 11 (фиг.1 и 2) обеспечивается инжекционный зазор A 50 мм для составов 1.3 шашки 2. Бандаж 7 посредством резьбовой крепежной пары 15 жестко фиксируется в канавках, образуя замковое соединение, обеспечив силовое и геометрическое замыкание отбортовки профиля бандажа 7 в канавках корпуса 1.

Установкой бандажа 7 в канавках 10 и 12 (фиг.3) обеспечивается инжекционный зазор A величиной 35 мм для составов 4 и 5 шашки 2.

Установкой бандажа 7 в канавках 12 и 14 (фиг.4) обеспечивается инжекционный зазор A величиной 5 мм для составов 6.8 шашки 2.

В рабочем положении устройство монтируется посредством прилагаемого кронштейна 16 в горизонтальном положении или цилиндром 8 вниз.

Воспламенитель 5 завинчивается в центральное резьбовое отверстие крышки 4 после монтажа. Сопла 6 закрыты заглушками 17 весь срок службы до использования в работе.

Работает устройство следующим образом. Тепловой импульс от узла 5 воспламенения, запускаемого дистанционно от системы пожарной сигнализации или автономно (термохимический, термомеханический запуск), срабатывая от превышения порога допустимой температуры воздуха защищаемого помещения, поджигает шашку 2, при горении которой образуется аэрозольная смесь. В состав аэрозоля входят в качестве ингибиторов горения как газообразные соединения химических реакций, так и ультрадисперсные конденсированные частицы, имеющие большую поверхностную энергию.

При повышении давления внутри корпуса 1 заглушки 17 из сопел 6 вышибаются потоком аэрозоля, который поступает в цилиндр 8, где смешивается с инжектируемым через зазор A воздухом. Оптимизированная величина зазора A обеспечивает интенсивную подачу аэрозоля воздушным потоком в защищаемый объем, предотвращая рост и агломерацию частиц, что повышает эффективность пожаротушения за счет высоких ингибирующих свойств аэрозоля.

Горячие газы в корпусе 1, обтекая слой 3, эндотермически разлагают гидрокарбонат натрия с образованием CO₂ и H₂O, которые уносятся аэрозолем, охлаждая и разбавляя его. Продукты разложения термозащитного слоя 3 является дополнительным ингибитором горения. Температура корпуса 1 за время горения шашки 2 в течение 90.120 с не поднимается выше 80^oC. Температура огнетушащей воздушно-газовой смеси на расстоянии 1 м от цилиндра 8 составляет 120.160^oC, что безопасно с точки зрения возникновения вторичных очагов загорания.

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 в результате пожар подавляется. Высокая дисперсность активных частиц, их кинетическая природа обусловливают высокую огнетушащую способность образующегося в устройстве аэрозоля.

Установка охлаждающего цилиндра 8 в заданное положение производится просто и точно, крепление бандажа 7 в кольцевых канавках корпуса 1 надежное, обеспечивает жесткое фиксирование требуемой величины инжекционного зазора A, что является гарантией выполнения технологического режима функционирования генератора аэрозоля при выбранном типе пиротехнической шашки 2.

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

Время тушения пожара, согласно проведенным комплексным лабораторным испытаниям, практически всегда меньше времени сгорания шашки 2.

Сравнительно с прототипом снижены температура корпуса 1 и протяженность высокотемпературной зоны факела горячих газов, выбрасываемых огнетушителем в защищаемое помещение.

Устройство предназначено для объемного тушения очагов пожаров твердых и жидких горючих веществ, а также электрооборудования, в том числе находящегося под напряжением, т.к. аэрозоль является диэлектриком, химически нейтрален и не токсичен.

Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от 60 до +55^oC и относительной влажности до 100%
Аэрозольная смесь не оказывает вредного воздействия на одежду и тело человека, не вызывает порчи имущества, снижения концентрации кислорода в воздухе при этом не происходит. Аэрозольные частицы легко удаляются протиркой, пылесосом или смываются водой.

В таблице приведены пиротехнические составы, которые были испытаны в предлагаемой конструкции аэрозольного огнетушителя в лабораторных условиях и на полигоне натурных испытаний ВНИИГПО МВД РФ, протокол N 76 от 09.03.94. Огнетушители по заявляемому изобретению, генерирующие аэрозоль, рекомендованы для использования по защите складских и подсобных помещений, цехов, гаражей, архивов и хранилищ, салонов и двигательных отсеков транспортных средств.

На конструкцию генератора системы объемного аэрозольного тушения пожаров Ростест выдал сроком до 24.03.96 сертификат соответствия N ГОСТ РRИ М0 01.4.0138, которому полностью соответствует предложенная конструкция.

Формула изобретения

Устройство для объемного тушения пожаров, содержащее генерирующую аэрозольный ингибитор горения пиротехническую шашку, помещенную в термозащитном корпусе, в крышке которого установлены узел воспламенения и равнораспределенные по периферии выходные сопла, над которыми асимметрично смонтирован охлаждающий цилиндр, закрепленный на корпусе посредством бандажа, отличающееся тем, что на корпусе выполнены кольцевые канавки с шагом, кратным ширине бандажа, имеющего в поперечном сечении форму скобы.

РИСУНКИ

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