RU2031671C1

RU2031671C1 - Aerosol fire extinguisher

Info

Publication number: RU2031671C1
Application number: RU92012322A
Authority: RU
Inventors: Г.Э. Кузьмицкий; А.Д. Сергиенко; А.В. Сальцин; В.Н. Аликин; Ю.М. Герштейн; А.Е. Степанов; Е.К. Махнев
Original assignee: Пермский завод им.С.М.Кирова
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: fire fighting facilities. SUBSTANCE: aerosol fire extinguisher has outer and inner semi-housings, aerosol generating compound and initiating unit. Offered design of semi-housings, their arrangement and geometric parameters provide increase in intensity of aerosol generation and higher efficiency of fire extinguishing without increase in overall dimensions and mass of fire extinguisher. EFFECT: increased efficiency of operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкции аэрозольных огнетушителей, предназначенных для объемного тушения пожаров. The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to the design of aerosol fire extinguishers designed for volumetric fire extinguishing.

Наиболее распространенным средством объемного тушения пожаров являются хладоновые установки (патент Великобритании N 2020971, кл. А 62 С 37/00, 1979). The most common means of volumetric fire extinguishing are refrigerant units (UK patent N 2020971, class A 62 C 37/00, 1979).

Недостатком таких установок является вредное влияние хладонов на окружающую среду, в том числе озоноразрушающий эффект и высокий уровень токсичности при максимальных огнетушащих концентрациях. Кроме того, эти установки имеют достаточно большие габаритно-массовые характеристики, что снижает эффективность их использования, например, на транспорте. The disadvantage of such installations is the harmful effect of freon on the environment, including the ozone-depleting effect and a high level of toxicity at maximum extinguishing concentrations. In addition, these installations have sufficiently large overall dimensions, which reduces the efficiency of their use, for example, in transport.

Указанные недостатки устранены в устройстве для объемного тушения пожаров (заявка Великобритании N 2028127, кл. А 62 С 13/22, 1980), содержащем корпус с выходным отверстием, заряд, генерирующий огнетушащее вещество, и узел инициирования. Данное устройство принято за прототип. These disadvantages are eliminated in the device for volumetric fire extinguishing (application UK No. 2028127, class A 62 C 13/22, 1980), comprising a housing with an outlet, a charge generating a fire extinguishing substance, and an initiation unit. This device is taken as a prototype.

В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется твердотопливный заряд, газообразные продукты сгорания которого являются огнетушащим веществом (аэрозолем) и, поступая через выходное отверстие в зону пожара, осуществляют его тушение. Для упрощения конструкции корпуса избыточное давление аэрозоля в корпусе сводится к минимуму и лежит в пределах 0,1-1,5 кГс/см. Это позволяет использовать корпуса простой конструкции с малой толщиной стенок. In this device, when the initiation unit is triggered, a solid fuel charge ignites, the gaseous products of which are a fire extinguishing agent (aerosol) and extinguish through the outlet in the fire zone. To simplify the design of the casing, the aerosol overpressure in the casing is minimized and lies in the range of 0.1-1.5 kG / cm. This makes it possible to use cases of simple construction with a small wall thickness.

Недостатком этого устройства является невозможность увеличения интенсивности подачи аэрозоля без ухудшения габаритно-массовых характеристик огнетушителя. The disadvantage of this device is the inability to increase the intensity of the aerosol supply without compromising the overall mass characteristics of the fire extinguisher.

Для повышения интенсивности подачи аэрозоля в данном устройстве необходимо увеличивать поверхность и скорость горения заряда. Увеличение поверхности горения заряда возможно за счет усложнения его формы и увеличения размеров, что приводит к увеличению габаритов всего огнетушителя и усложнению технологии изготовления заряда. Повышение скорости горения заряда за счет изменения его химического состава в огнетушителе, работающем при давлении в корпусе, близком к атмосферному, невозможно без потери пожаротушащей эффективности, экологической и токсической безопасности огнетушителя. Таким образом, использование данного устройства при тушении очагов горения, требующих интенсивной подачи огнетушающего аэрозоля, является нерациональным, так как при этом устройство теряет свои преимущества по габаритно-массовым характеристикам, токсической и экологической безопасности. To increase the intensity of the aerosol supply in this device, it is necessary to increase the surface and the rate of combustion of the charge. An increase in the surface of combustion of the charge is possible due to the complexity of its shape and increase in size, which leads to an increase in the dimensions of the entire fire extinguisher and the complexity of the technology for manufacturing the charge. An increase in the charge burning rate due to a change in its chemical composition in a fire extinguisher operating at a pressure close to atmospheric in the casing is impossible without loss of fire extinguishing efficiency, environmental and toxic safety of the fire extinguisher. Thus, the use of this device for extinguishing foci of combustion, requiring intensive supply of a fire extinguishing aerosol, is irrational, since the device loses its advantages in terms of overall mass characteristics, toxic and environmental safety.

Цель изобретения - увеличение интенсивности подачи огнетушающего аэрозоля при сохранении малых габаритно-массовых характеристик огнетущителя и его экологической безопасности. The purpose of the invention is to increase the flow rate of the extinguishing aerosol while maintaining small overall mass characteristics of the extinguisher and its environmental safety.

Для этого корпус огнетушителя выполнен из наружного и внутреннего полукорпусов, изготовленных в виде стаканов. Заряд, генерирующий огнетушащий аэрозоль, располагается во внутреннем полукорпусе. Внутренний полукорпус коаксиально установлен в наружном полукорпусе таким образом, что кольцевой зазор между обечайками полукорпусов образует газоход для истечения аэрозоля. For this, the body of the fire extinguisher is made of outer and inner half-bodies made in the form of glasses. The charge generating a fire extinguishing aerosol is located in the inner half-shell. The inner half-shell is coaxially mounted in the outer half-shell so that the annular gap between the shells of the half-shells forms a gas duct for the aerosol to flow out.

Суть предлагаемого изобретения заключается в увеличении скорости горения заряда за счет повышения его температуры. Повышение температуры заряда обеспечивается нагревом от продуктов его сгорания (аэрозоля). Аэрозоль, распространяясь по кольцевому газоходу между наружным и внутренним полукорпусами, нагревает заряд, расположенный во внутреннем полукорпусе. Известно, что увеличение температуры заряда приводит к увеличению скорости его горения (Бахман Н.Н. и Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем - М.: Наука, 1967, с.225). В результате происходит увеличение интенсивности подачи аэрозоля. The essence of the invention is to increase the burning rate of the charge by increasing its temperature. An increase in the temperature of the charge is provided by heating from its combustion products (aerosol). The aerosol, spreading along the annular duct between the outer and inner half-shells, heats the charge located in the inner half-shell. It is known that an increase in the temperature of a charge leads to an increase in the rate of its burning (Bakhman, N.N. and Belyaev, A.F., Combustion of Heterogeneous Condensed Systems, Moscow: Nauka, 1967, p. 225). As a result, there is an increase in the intensity of the aerosol supply.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аэрозольный огнетушитель; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows the proposed aerosol fire extinguisher; figure 2 is a section aa in figure 1.

Предлагаемый аэрозольный огнетушитель содержит наружный полукорпус 1, внутренний полукорпус 2, аэрозолегенерирующий заряд 3, узел инициирования 4, газоход 5, теплозащитное покрытие 6 и элементы 7 крепления наружного полукорпуса. The proposed aerosol fire extinguisher comprises an external half-shell 1, an internal half-shell 2, an aerosole generating charge 3, an initiation unit 4, a gas duct 5, a heat-shielding coating 6 and elements for fastening the outer half-shell.

Для получения максимально возможной степени увеличения интенсивности подачи аэрозоля размеры газохода должны быть в строго определенном соответствии со средней величиной площади поверхности горения заряда и размерами внутреннего полукорпуса. Расчетно-экспериментальные исследования, проведенные математическим моделированием, методом конечных элементов по адекватной математической модели (Аликин В.Н. и др. Применение методов конечных элементов в задачах нефтегазопромысловой механики. М.:, Недра, 1992, с.262) и опытная отработка конструкции огнетушителя показали, что максимальное увеличение интенсивности подачи аэрозоля при условии обеспечения расчетного режима работы огнетушителя (послойного горения заряда) реализуется при длине газохода l = (0,4-1,0)L и кольцевом зазоре между обечайками полукорпусов h = (0,1-0,3)S/d, где h - кольцевой зазор между обечайками полукорпусов; l - длина газохода (кольцевого зазора); L - длина обечайки внутреннего полукорпуса; d - диаметр внутреннего полукорпуса; S - средняя площадь поверхности горения заряда. To obtain the maximum possible degree of increase in the intensity of aerosol supply, the dimensions of the gas duct must be in strict accordance with the average size of the surface of the combustion of the charge and the size of the inner half-shell. Calculation and experimental studies conducted by mathematical modeling, the finite element method according to an adequate mathematical model (Alikin V.N. et al. Application of finite element methods in problems of oil and gas field mechanics. M.: Nedra, 1992, p.262) and experimental design development of a fire extinguisher showed that the maximum increase in the intensity of the aerosol supply, provided that the calculated mode of operation of the fire extinguisher (layer-by-layer combustion of the charge) is achieved when the gas duct length l = (0.4-1.0) L and the annular gap between the shell half-shells h = (0.1-0.3) S / d, where h is the annular gap between the half-shell shells; l is the length of the duct (annular gap); L is the length of the shell of the inner half-shell; d is the diameter of the inner half-shell; S is the average surface area of the charge burning.

Если величина зазора превышает величину 0,3S/d, то происходит уменьшение скорости потока аэрозоля и в результате уменьшается теплообмен между аэрозолем и внутренним полукорпусом, что приводит к недостаточному прогреву заряда и, следовательно, недостаточной степени увеличения интенсивности подачи аэрозоля. If the gap exceeds the value 0.3S / d, then there is a decrease in the aerosol flow rate and, as a result, the heat exchange between the aerosol and the inner half-shell decreases, which leads to insufficient heating of the charge and, therefore, insufficient degree of increase in the intensity of aerosol supply.

Если величина зазора менее 0,1 S/d, то происходит возрастание скорости потока аэрозоля, приводящее к чрезмерному нагреву заряда до температуры самовоспламенения, и в результате возникает нерасчетный режим работы огнетушителя. If the gap value is less than 0.1 S / d, then the aerosol flow rate increases, leading to excessive heating of the charge to the self-ignition temperature, and as a result, an off-design mode of operation of the fire extinguisher occurs.

При длине газохода меньше 0,4L не происходит прогрев заряда по всей его длине. В результате после выгорания прогретых слоев заряда интенсивность подачи аэрозоля уменьшается. When the flue length is less than 0.4L, the charge does not heat up over its entire length. As a result, after burning out the heated layers of the charge, the intensity of the aerosol supply decreases.

Увеличение длины газохода более 1,0L не имеет смысла, так как при этом происходит увеличение габаритно-массовых характеристик огнетушителя, не приводящее к увеличению интенсивности подачи аэрозоля. An increase in the length of the gas duct more than 1.0L does not make sense, since this leads to an increase in the overall mass characteristics of the fire extinguisher, which does not lead to an increase in the intensity of the aerosol supply.

На фиг.3 графически изображена зависимость вероятности получения максимальной интенсивности подачи аэрозоля в функции величины кольцевого зазора между обечайками полукорпусов. Требуемая величина вероятности Р равна 0,997 (правило трех сигм). Figure 3 graphically depicts the dependence of the probability of obtaining the maximum flow rate of the aerosol as a function of the size of the annular gap between the shells of the half-shells. The required probability value P is 0.997 (the rule of three sigma).

Натурные огневые испытания огнетушителей предлагаемой конструкции показали их высокую эффективность, позволили достичь увеличения интенсивности подачи аэрозоля в 1,3-2,4 раза при сохранении преимуществ по габаритно-массовым характеристикам огнетушителя и его экологической безопасности. Field tests of fire extinguishers of the proposed design showed their high efficiency, allowed to achieve an increase in the intensity of the aerosol supply by 1.3-2.4 times while maintaining the advantages in terms of the overall mass characteristics of the fire extinguisher and its environmental safety.

Положительный эффект предлагаемого огнетушителя достигается повышением интенсивности подачи аэрозоля, приводящим к увеличению пожаротушащей эффективности огнетушителя и снижению трудозатрат на его изготовление. The positive effect of the proposed fire extinguisher is achieved by increasing the flow rate of the aerosol, leading to an increase in the fire extinguishing efficiency of the fire extinguisher and reduce labor costs for its manufacture.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет отличительный признак от существующих и удовлетворяет критерию "изобретательский уровень". Thus, the proposed technical solution has a distinctive feature from existing ones and meets the criterion of "inventive step".

Claims

AEROSOL EXTINGUISHING EXTINGUISHER, consisting of a housing, an initiation unit, and an aerosolegenerating charge, characterized in that the housing consists of an external and an internal half-housing made in the form of glasses, the inner half-housing with the charge located therein being installed coaxially in the outer half-housing, and the annular gap between the ring shells has a length of 0.4 - 1.0 the length of the shell of the inner half-shell and is equal to (0.1 - 0.3) · S / d, where S is the average surface area of the charge burning, d is the diameter of the inner half-shell.