BG1462U1 - Генератор на пожарогасителен аерозол - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася към средствата за пожарогасене и е предназначен за обемно гасене на пожари в затворени или полузатворени обеми на защитавания обект (производствени помещения, складове, транспортни средства и т. н.), подходящ е за трудно достъпни места и обеми със сложна конфигурация. Устройството осигурява при експлоатация следните технически резултати: оптимална интензивност на подаване на аерозол и намаляване на концентрацията на продукти от непълно изгаряне на аерозолообразуващия състав чрез увеличаване на времето за пребиваването им в газовата фаза, повишаване на пожарогасителната ефективност и осигуряване на равномерността на аерозола на изхода без повишаване на температурата на аерозолната струя, пълно изгаряне на аерозолообразуващия заряд и повишаване на интензивността на газоотделяне. Посочените технически резултати се дължат на оригинална конструкция на генератора, състояща се от цилиндричен корпус (1) с изпусквателни отвори (2) по страничната повърхност и затворени краища (3), горивна камера (4), устройство за запуск (5), охлаждаща камера (6) с гранулиран охладител (7), аерозолообразуващ заряд (8), монтиран в метален кожух (9) с перфорация (11) коаксиално на корпуса. Кожухът (9) е снабден с надлъжни ребра (10) по цялата дължина, фиксиращи същия в корпуса (1) и разделящи вътрешния обем на корпуса (1) на горивна (4) и охлаждаща (6) камера по дължината на корпуса (1). Перфорацията на кожуха (9) е изпълнена само по повърхността

Description

Област на приложение

Полезният модел се отнася към средствата за пожарогасене и е предназначен за обемно гасене на пожари в затворени и полузатворени обеми на защитавани обекти (производствени помещения, складове, транспортни средства и т. н.), предимно за труднодостъпни места и обеми със сложна конфигурация.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са следните модели на генератори на пожарогасителен аерозол.

1. Генератор на пожарогасителен аерозол (WO 1997/021467) представлява цилиндричен корпус със затворени краища, на единия от тях се намират изпусквателни отвори, а на другия е разположен електроактиватор. В корпуса се намират твърд топливен аерозолообразуващ заряд, фиксиран с пружина, горивна камера и специален охладител, разположен до изпусквателните отвори. Вътрешната повърхност на корпуса в зоната на заряда и горивната камера има специално покритие, което при повишаване на температурата в корпуса се издува, образувайки топлоизолираща защитна преграда на стените на корпуса.

2. Използването на този генератор е ограничено поради голямата дължина на аерозолната струя и като резултат от това - запазване на висока температура в основата на струята и на доста голямо разстояние от генератора. Посочените параметри на този генератор са резултат от сравнително високото ниво на налягане в генератора, което е характерно за генератори на пожарогасителния аерозол с “осева” конструкция, при която по оста на генератора последователно се разполагат активатор, аерозолообразуващия заряд, горивна камера и охладител. За тези генератори налягането е обратно пропорционално на диаметъра на генератора и за намаляването му трябва да се увеличи диаметърът, което в повечето случаи е неприемливо поради конструктивни съображения.

2. Устройство за детекция и обемно гасене на пожар и димообразуващ състав (WO 1992/

017244) включва средства за гасене на пожар, съединителен елемент за обединяване на пожарогасителните средства, средства за детекция на пожар и активация. Всяко едно пожарогасително средство е изпълнено във вид на цилиндричен корпус в изходни отвори и разположен вътре димообразуващ състав с активиращ възел. Средствата за детекция на запалването, средства за съединение и активиране са изпълнени във вид на фитил. Изходните отвори представляват един или повече процепи, разположени на страничната повърхност на корпуса на средството за гасене.

В описаната горе конструкция отсъства охладител, а също така не са предвидени технически решения, осигуряващи намаляването на температурата на газоаерозолната струя, което значително намалява областта на приложението на подобни устройства. В конструкцията също така отсъства горивната камера - изходните отвори във вид на процепи са разположени непосредствено зад аерозолообразуващия заряд, което води до поява на изхода на продукти на непълно изгаряне, които обикновено се характеризират с висока токсичност. Процесът на горенето се извършва в края на корпуса и по вътрешния канал, което определя сравнително ниска интензивност на газообразуването и малка площ на отворите. Тесните отвори във вид на процепи са сложни за изпълнение от технологичната гледна точка, а също така съществува възможност за запушването на тесните отвори с аерозолообразуващия състав, което да доведе до нарушаване на нормалната работа на генератора.

3. Газогенератор за пожарогасители (RU 2115449) представлява цилиндричен корпус с отвори за излизане на газа. Във вътрешността на корпуса се намира по-малък вътрешен цилиндър с отвори по страничната повърхност. В долната част на цилиндъра е разположен газогенериращия заряд и активатор над него.

Този модел на генератора има ограничено използване, защото ефективното охлаждане на газта може да бъде осигурено само в случай на наличие на тесен канал по повърхността на корпуса (кръгов процеп). Но при такава геометрия не се осигурява равномерен изход на аерозола по дължината на генератора, което предполага неравномерно разпределение на аерозола в защитавания обем. Тесният отвор, също така, увеличава количеството на шлаковите остатъци в корпуса и така се намалява пожарогасителната ефективност на изделието.

4. Аерозолен генератор за гасене на пожари (RU 2114657), предназначен за обемно гасене на пожари, функционира като генератор на горивни инхибитори във вид на газоаерозолни продукти. Генераторът съдържа коаксиално разположени аерозолообразуващия състав и охладителна камера. По цялата цилиндрична повърхност на корпуса са разпределени изходни отвори. Аерозолообразуващият състав е разположен с луфт от 10-20 mm в перфориран цилиндричен кожух. В охладителната камера се поставят таблети или гранули от охлаждащия материал. Камерата е изпълнена във вид на луфт относно аерозолообразуващия заряд. Този луфт осигурява горенето на състава в газовата фаза и позволява на изхода да се понижи концентрацията на продуктите от непълно изгаряне и така да се снижи токсичността на газоаерозолната среда.

Тази конструкция е с ниска интензивност на подаването на аерозола, което увеличава време за гасене, а следователно, намалява ефективността на гасенето, особено в обеми с високата степен на нехерметичност. Както отбелязват и авторите, луфтът между заряда на аерозолообразуващия състав и охладителя не може да надвишава 20 mm, в противен случай това ще доведе до неоправдано намаляване на слоя на охладителя и в резултат - повишаване на температурата на газоаерозолната струя. Ограничаване на размерите на горивната камера, определяни от максималния луфт от 20 mm, и сравнително ниско ниво на налягането в генератора, не позволяват да се осигури пълно изгаряне на аерозолообразуващия състав, което води до съществена концентрация на вредните емисии при работа на генератора.

Конструкцията, известна от RU 2114657, по съвкупността от съществените признаци и постиган резултат, е най-близка към заявеното устройство и е взета за прототип.

Техническа същност на полезния модел

Задачата на полезния модел е повишаване на пожарогасителната ефективност на газогенератора при намаляване на концентрацията на вредни емисии.

Използването на полезния модел ще осигури следните технически резултати:

- оптимална интензивност на подаването на аерозола и намаляването на концентрацията на продукти от непълно изгаряне чрез увеличаване на времето за пребиваването им в газовата фаза;

- повишаване на пожарогасителната способност и равномерността на изходящия аерозол без повишаване на температурата на струята;

- пълно изгаряне на аерозолообразуващия заряд и повишаване на интензивността на гозоотделянето.

Тези параметри се постигат чрез ново конструктивно решение - надлъжно разделяне на корпуса на горивна камера и охлаждаща камера (по цялата дължина на корпуса).

Аерозолообразуващият заряд се разполага в кожух с напречно оребряване, което едновременно изпълнява функция на разделяне на вътрешния обем на корпуса на горивна и охлаждаща камера. Изпусквателните отвори са изпълнени по дължината на корпуса. Перфорацията се прави не по цялата повърхност на кожуха, а само по тази част, която е в контакт с горивната камера, а също така по ребрата. Конструкцията позволява достигането на оптималното налягане в корпуса за осигуряване на необходимата интензивност и равномерност на аерозолната струя и едновременно с това - напълно изгаряне на заряда.

Посоченият технически резултат се постига чрез реализирането на радиално-сегментния начин за изпускането на аерозола.

Генераторът на пожарогасителния аерозол се състои от цилиндричен корпус със затворени краища и изходни отвори по дължината, горивна камера, запускащо устройство, охлаждаща камера с гранулиран топлопоглъщащ охладител, аерозолообразуващ заряд, поставен в метален кожух с перфорация коаксиално на корпуса, отличаващ се с надлъжни ребра по цялата дължина, фиксиращи кожуха в корпуса и разделящи вътрешния обем на корпуса на горивна и охлаждаща камери. Перфорацията на кожуха е изпълнена само по повърхността, контактуваща с горивната камера и на надлъжните ребра, а изходните отвори са изпълнени на повърхността на корпуса, контактуваща с охлаждащата камера.

Най-добрите резултати се постигат при съ

1462 Ul отношение на началната площ на горене към площта на изходните отвори в корпуса в диапазон от 40 до 100. В този случай се постига оптимизация на всички технически характеристики при работа на генератора.

Оптималното съотношение между масата на охладителя и масата на аерозолообразуващия заряд е в границите от 0,7 до 0,9. При тази пропорция се осигурява сравнително ниска температура на аерозолната струя без да има необходимост от конструктивно увеличение на диаметъра на корпуса. Общата площ на перфорации на кожуха трябва да бъде повече от общата площ на отворите в корпуса. Това ще позволи поддържането на необходимото ниво на налягането в корпуса. Друг важен показател е съотношение между дължината на корпуса и диаметъра му. При стойностите около и над 2,5 се осигурява оптималното разпределение по дължината на корпуса на горивната и охлаждащата камери дори при малък диаметър на генератора.

Повишаването на надеждността на работата на устройството след транспортирането се осигурява с плътно фиксиране на аерозолообразуващия състав в кожуха с пружина.

Генераторът е универсален по отношение на запуска - може да бъде активиран както с електрически, така и с термоелектрически активатор.

Сечението на кожуха може да бъде кръгло или многоъгълно, за удобството на монтажа той е изпълнен от две съединяващи се части.

За охладител се препоръчва използването на всяко известно съединение на базата на магнезиев карбонат.

Намаляването на температурата на корпуса може да бъде постигнато чрез нанасянето на вътрешната му повърхност натермозащитен слой от всеки известен материал с нисък коефициент на топлопроводност.

За удобството на монтажа и експлоатацията на генератора аерозолообразуващият състав може да бъде изпълнен във вид на отделни секции, монтирани в кожуха с разделители.

Пояснение на приложените фигури

Конструкцията на предлаганото устройство е илюстрирана с чертежи.

На фигура 1 е даден общия вид на генера тора в разрез.

На фигура 2 е изобразено напречното сечение на генератора, където:

- цилиндричен корпус;

- изходни отвори, разположени по дължината на корпуса;

- затворен край;

- горивна камера;

- запускащо устройство;

- охлаждаща камера;

- топлоотнемащ състав;

- аерозолообразуващ заряд;

- метален кожух от две части с квадратно или друго подходящо сечение, разположен коаксиално по отношение на корпуса;

- напречни ребра, разделящи вътрешния обем на корпуса по цялата дължина на горивна камера и охлаждаща камера;

- перфорация на кожуха;

- пружина;

- топлозащитен материал.

Генераторът на пожарогасителния аерозол работи по следния начин.

1. При получаване на електрически сигнал от пожароизвестителна система или топлинен сигнал от термопроводника сработва запускащото устройство 5.

2. Следва запалването на аерозолообразуващия състав 8, разположен в метален кожух 9 коаксиално на корпуса 1 с надлъжни фиксиращи ребра 10.

3. Продуктите от изгарянето на аерозолообразуващия състав 8, преминавайки през перфорацията 11 на кожуха 9, се подават първоначално в горивната камера 4.

4. Преминавайки чрез перфорацията 11 на ребрата 10 горивните продукти постъпват в охлаждащата камера 6, запълнена с охладител 7 на базата на магнезиев карбонат. Тук се извършва намаляване на температурата и филтрация на горивните продукти.

5. Преминавайки през охладител 7, горивните продукти във вид на смес от инертни газове и ултрадисперсни частици, се подават чрез изходните отвори 2 в корпуса 1 в защитавания обем.

Отворите 2, разположени по дължината на корпуса 1, са изпълнени само в тази му част, която е в контакт с охлаждащата камера 6. По този начин се реализира радиално-сегментното

1462 Ul изтичане на аерозола.

Сравнителен анализ

За двата вида генератори - прототип и заявеният полезен модел, са направени сравнителни тестове за определяне на основните технологични параметри (налягане в корпуса и разпределение на температурата по дължината на аерозолната струя). Налягането в генераторите беше измервано с помощта на датчици на налягане тип DMP 331 (фирма производител - BD Sensors) и термодвойки ХК с регистрация чрез аналоговоцифров преобразувател с последваща обработка на персонален компютър. В процеса на изпитванията, с помощта на газоанализатора «ГАММА 100», беше измерена концентрацията на CO, Н₂ и NH₃ на изхода на газогенератора. Сондата на газоанализатора беше разположена на разстояние 100 mm от изходните отвори на газогенератора. Експериментите са проведени при фиксирани значения на съотношение (п): началната площ на горене към общата площ на изходните отвори и съотношение (т): маса на охладителя към маса на заряда.

За провеждането на сравнителните изпитвания по пожарогасителните характеристики, е използван херметичен шкаф с обем 51,7 ш³, височина 2,8 m и основа 5,6 х 3,3 т. Шкафът е снабден с прозрачен прозорец за наблюдение. В шкафа бяха разположени 4 тави с диаметър 100 mm и височина 40 mm, които се пълниха с вода (150 ml) и бензин (100 ml). За фиксирането на момента на гасенето над тавите бяха разположени термодвойки с регистрация на сигнала чрез миливолтметри. В експериментите са използвани мостри на предлаганата конструкция на генератора в съответствие с фиг. 1 и фиг. 2. Всяка мостра беше заредена с аерозолообразуващия състав КЕП с маса 1,0 kg, която осигурява разчетната пожарогасителна концентрация за посочения обем. Генераторът-прототип беше зареден с 3,5 kg аерозолообразуващ състав, осигуряващ пожарогасителната концентрация в съответствие с паспортните данни. Експериментите са проведени в два етапа: в първата серия експерименти тестваните генератори се разполагали в долната част на шкафа, а във втората - в горната част на шкафа (на тавана). Експериментите с генераторите от предлаганата конструкция бяха изпълнени при фиксирани съотношения (п) и (т).

Анализ на резултатите:

1. Предлаганата конструкция на генератора осигурява висока надеждност на гасенето на огнището на запалването както при долно разполагане на генератора (на пода), така и при горно разполагане (таванно). Прототипът не осигурява подобни резултати.

2. Повишаването на налягането в корпуса на генератора (0,10 - 0,22 mPa) е оптимално за процеса на гасенето. Това налягане осигурява достатъчна интензивност и равномерно разпределение на струята на аерозол в защитавания обем. Едновременно с това се поддържа режим на пълно изгаряне на твърдите продукти при минимална токсичност на изходящите газове. Прототипът няма тези свойства.

3. Сравнително ниски показатели за температурата на аерозолната струя от 73 до 140°С са отбелязани на незначително разстояние от генератора, което позволява използването му в обеми със сложна геометрия и с плътно разположено технологично оборудване. Прототипът показа подобни температурни характеристики.

4. Резултатите от изпитванията потвърждават постигането на оптимални технологични характеристики и екологичната чистота на емисиите на предлаганата конструкция на генератора с радиално-сегментно изпускане на аерозола. Предлаганият генератор успешно решава поставената задача и съответства на екологичните критерии в съответствие с действащите норми.

Claims (11)

1. Претенции

   1. Генератор на пожарогасителен аерозол, състоящ се от цилиндричен корпус (1) с изпусквателни отвори(2)по страничната повърхност и затворени краища (3), горивна камера (4), устройство за запуск (5), охлаждаща камера (6) с гранулиран охладител (7), аерозолообразуващ заряд (8), монтиран в метален кожух (9) с перфорация (11) коаксиално на корпуса, характеризиращ се с това, че кожухът (9) е снабден с надлъжни ребра (10) по цялата дължина, фиксиращи същия в корпуса (1) и разделящи вътрешния обем на корпуса (1) на горивна (4) и охлаждаща (6) камера по дължината на корпуса, така че е с възможност за осигуряване на радиалносегментен начин на подаване на пожарогасителен аерозол в защитавания обем.
2. 2. Генератор съгласно претенция 1, харак-

   1462 Ш теризиращ се с това, че отношението на първоначалната повърхност на горене на аерозолообразуващия заряд (8) към общата площ на изходните отвори (2) на корпуса (1) се намира в диапазон от 40 до 100. 5
3. 3. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че отношението на масата на охладителя (7) към масата на аерозолообразуващия заряд (8) е в границите от 0,7 до 0,9.
4. 4. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че общата площ на перфорациите (11) на кожуха (9) и преградите е поголяма от общата площ на отворите (2) в корпуса (1).
5. 5. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дължината на корпуса (1) е най-малко 2,5 пъти по-голяма от диаметъра му.
6. 6. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че позволява многовариантност по отношение на начина на активиране чрез електроактиватор, термоактиватор или ком бинация от двата начина.
7. 7. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че аерозолообразуващият заряд (8) в кожуха (9) е фиксиран с пружина.
8. 8. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че сечението на кожуха (9) е кръг или многоъгълник.
9. 9. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че кожухът (9) е изпълнен от две съединяващи се части.
10. 10. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че за охладител (7) се използват съединения на базата на магнезиев карбонат.
11. 11. Генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че вътрешната повърхност на корпуса (1) е покрита с термозащитен слой (13) от материал с нисък коефициент на топлопроводност.

    Приложение: 2 фигури

    Издание на Патентното ведомство на Република България 1797 София, бул. Д-р Г. М. Димитров 52-Б

    Експерт: М. Влаховска

    Пор. № 67282

    Тираж: 40 ЗС

    1462 Ul