RU2125475C1

RU2125475C1 - Device for volume extinguishing of fire

Info

Publication number: RU2125475C1
Application number: RU96114817A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Баратов; В.В. Борисов; П.Г. Веретинский; Е.И. Дудов; В.П. Ивашков; В.В. Комарицкий; Ю.М. Лясин; В.И. Стенковой; В.П. Тарадайко; А.П. Толстухин; В.А. Хутыз; Ю.Н. Юрченко
Original assignee: Закрытое акционерное общество НПО. Пожарной охраны "Стендлер"
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1999-01-27

Abstract

FIELD: fire-extinguishing equipment. SUBSTANCE: device has body with smoke discharging holes and accommodated in body charge with aerosol-forming fire-extinguishing composition with initiating unit and air ejector. The charge is made of at least two members and at least one of them is made of exothermal, while the rest of endothermal compositions with their weight ratio of (1-15):(0.5-2). Exothermal member is made of mixture, mas.%: potassium nitride, 65-75; phenol-formaldehyde resin, 10-20; and endothermal member is made of mixture of the same components in ration 50-40:10-40:40-50, respectively. The device compares favorably with the prototype by fire-extinguishing concentration by 1.15-1.7 times and by temperature of aerosol at the outlet by 2.4-3.8 times. EFFECT: absence of sparks and flame in operation. 4 cl, 1 dwg, 3 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к средствам тушения пожаров и может быть использовано для объемного тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ТЖ) и твердых горючих материалов. The present invention relates to fire extinguishing means and can be used for volume extinguishing of flammable and combustible liquids (LVF and TJ) and solid combustible materials.

Широко известно использование для объемного пожаротушения систем пожаротушения на основе углекислотных, хладоновых (фреоновых) установок (Баратов А.Н. и др. Пожарная опасность строительных материалов, М, Стройиздат, 88 г., 384)
Основными недостатками таких установок являются большие массово-габаритные характеристики, наличие системы трубопроводов и сложной запорной арматуры.It is widely known to use fire-extinguishing systems for volumetric fire extinguishing based on carbon dioxide, freon (freon) plants (Baratov AN and others. Fire hazard of building materials, M, Stroyizdat, 88 g., 384)
The main disadvantages of such installations are large mass-dimensional characteristics, the presence of a piping system and complex shut-off valves.

Известно устройство для тушения пожара, содержащее корпус с выходным отверстием, заряд, генерирующий огнетушащее вещество, и узел иницирования (патент GB N 2020971, МКИ A 62 C 37/00, 79)
В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется пиротехнический или другой твердотопливный заряд, газообразные продукты горения которого являются огнетушащим веществом и, поступая через выходное отверстие в зону пожара, осуществляют его тушение.A device for extinguishing a fire is known, comprising a housing with an outlet, a charge generating a fire extinguishing agent, and an initiation unit (patent GB N 2020971, MKI A 62 C 37/00, 79)
In this device, when the initiation unit is triggered, a pyrotechnic or other solid fuel charge is ignited, the gaseous products of combustion of which are extinguishing agent and, exiting through the outlet in the fire zone, extinguish it.

Основным недостатком этого устройства является то, что горение заряда в нем сопровождается искрением и пламенем, что может привести к повреждению и возгоранию близко расположенных элементов защищаемого объема, например проводов, кабелей, полигонов и т.д. The main disadvantage of this device is that the burning of charge in it is accompanied by sparking and flame, which can lead to damage and fire of closely spaced elements of the protected volume, such as wires, cables, polygons, etc.

Известен также ряд устройств для объемного тушения пожара (патент RU 12031671, МКИ A 62 C 13/22, 92). There are also a number of devices for volumetric fire extinguishing (patent RU 12031671, MKI A 62 C 13/22, 92).

Основным недостатком этих устройств является наличие высокотемпературного газоаэрозольного (2000 - 2500^oC) потока, истекающего из корпуса устройства, что приводит к повреждению и возгоранию элементов защищаемого объема, особенно в случае несанкционированного срабатывания системы пожаротушения.The main disadvantage of these devices is the presence of a high-temperature gas-aerosol (2000 - 2500 ^o C) stream flowing out of the device body, which leads to damage and ignition of the elements of the protected volume, especially in the case of unauthorized operation of the fire extinguishing system.

Наиболее близким техническим решением является устройство для объемного тушения пожара, содержащее корпус с выходными отверстием или отверстиями и размещенным в нем зарядом дымообразующего состава с узлом инициирования (патент RU, N 2046614, МКИ A 62 C 13/22, 95 г.)
В этом устройстве при срабатывании узла инициирования воспламеняется заряд дымообразующего состава, продукты сгорания которого, поступая через выходные отверстия в зону пожара, осуществляют его тушение. В нем в качестве дымообразующего состава использован пиротехнический состав, содержащий нитрат и/или перхлорат щелочных металлов и горючее связующее.The closest technical solution is a device for volumetric fire extinguishing, comprising a housing with an outlet or holes and a charge of a smoke-generating composition placed in it with an initiation unit (patent RU, N 2046614, MKI A 62 C 13/22, 95 g)
In this device, when the initiation unit is triggered, the charge of the smoke-generating composition is ignited, the combustion products of which, coming through the outlet openings in the fire zone, extinguish it. It uses a pyrotechnic composition containing a nitrate and / or alkali metal perchlorate and a combustible binder as a smoke-generating composition.

Основные недостатки этого устройства:
- высокая температура продуктов сгорания заряда (1000 - 1500^oC),
- наличие искр и пламени за выходными отверстиями корпуса,
Целью настоящего изобретения является снижение температуры продуктов сгорания заряда, исключение пламени и искрения за выходными отверстиями корпуса при работе устройства.The main disadvantages of this device:
- high temperature of the combustion products of the charge (1000 - 1500 ^o C),
- the presence of sparks and flame behind the outlet openings of the housing,
The aim of the present invention is to reduce the temperature of the combustion products of the charge, the exclusion of flame and sparking behind the outlet openings of the housing during operation of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем корпус с выходными отверстиями, расположенным в нем зарядом аэрозолеобразующего огнетушащего состава (АОС) с узлом инициирования, заряд выполнен по меньшей мере из двух элементов АОС, причем как минимум один из них выполнен из экзотермического АОС, а остальные из эндотермического АОС с соотношением экзотермического АОС и эндотермического АОС, равным (1 - 1,5); (0,5 - 2), при этом эндотермический элемент установлен в корпусе с образованием щелевых зазоров для прохождения через них продуктов сгорания экзотермического АОС, смешения с продуктами реакции эндотермического АОС и истечения образующейся газоаэрозольной смеси в защищаемый объем. This goal is achieved by the fact that in the known device for volumetric fire extinguishing, comprising a housing with outlet openings, a charge of an aerosol forming extinguishing composition (AOC) with an initiation unit located in it, the charge is made of at least two AOC elements, at least one of them made of exothermic AOS, and the rest of endothermic AOS with a ratio of exothermic AOS and endothermic AOS equal to (1 - 1.5); (0.5 - 2), while the endothermic element is installed in the housing with the formation of gap gaps for passing through them the products of combustion of exothermic AOS, mixing with the reaction products of the endothermic AOS and the outflow of the resulting gas-aerosol mixture into the protected volume.

Устройство имеет воздушный эжектор, а экзотермический элемент заряда выполнен из смеси калия азотокислого, фенонформальдегидной смолы и аммофоскамида при следующем соотношении компонентов (в % по массе):
Калий азотнокислый - 65 - 75
Фенолформальдегидная смола - 10 - 20
Аммофоскамид - 10 - 20
Эндортемический элемент заряда выполнен из смеси тех же компонентов при следующем соотношении (в % по массе):
Калий азотнокислый - 10 - 50
Фенолформальдегидная смесь - 10 - 40
Аммофоскамид - 40 - 50
На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. Устройство содержит заряд АОС 1, выполненный из эндотермического и экзотермического составов, эжектор 2, корпус 3, узел инициирования 4, дымовходные отверстия 5, влагопоглощающий полимерный гидрогель 6.The device has an air ejector, and the exothermic charge element is made of a mixture of potassium nitric acid, phenon formaldehyde resin and ammofoskamide in the following ratio of components (in% by weight):
Potassium nitrate - 65 - 75
Phenol formaldehyde resin - 10 - 20
Ammofoskamide - 10 - 20
The endortemic charge element is made of a mixture of the same components in the following ratio (in% by mass):
Potassium nitrate - 10 - 50
Phenol formaldehyde mixture - 10 - 40
Ammofoskamide - 40 - 50
The drawing shows a General view of the proposed device. The device contains an AOS charge 1 made of endothermic and exothermic compositions, an ejector 2, a housing 3, an initiation unit 4, smoke inlets 5, and a moisture-absorbing polymer hydrogel 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подаче механического, теплового или электрического импульса на узел инициирования происходит его срабатывание и форс пламени от узла инициирования осуществляет поджиг экзотермического состава. При горении экзотермического состава выделяется от 2000 до 3000 кДж/кг тепла и достигается температура 1200 - 1600К. The proposed device operates as follows. When a mechanical, thermal, or electrical impulse is supplied to the initiation unit, it is triggered and the force of the flame from the initiation unit ignites the exothermic composition. When burning an exothermic composition, from 2000 to 3000 kJ / kg of heat is released and a temperature of 1200 - 1600K is reached.

Газоэрозольные продукты сгорания экзотермического состава, проходя через щелевые зазоры, образованные элементами эндотермического состава, нагревают их до температуры начала реакции между его компонентами. В корпусе генератора создается избыточное давление. Высокотемпературные продукты сгорания АОС (эжектирующего газа) под избыточным давлением поступают в смесительную камеру эжектора, расположенного в корпусе генератора, в который осуществляется всасывание воздуха из защищаемого объема и турбулентное смешение эжектирующего газа и воздуха, сопровождающегося снижением температуры продуктов сгорания АОС, выравниванием температурного поля по сечению дымовыходных отверстий. Gas aerosol products of combustion of an exothermic composition, passing through slotted gaps formed by elements of an endothermic composition, heat them to the temperature of the onset of reaction between its components. Overpressure is generated in the generator housing. High-temperature combustion products of AOS (ejection gas) under excessive pressure enter the mixing chamber of the ejector located in the generator housing, into which air is sucked from the protected volume and turbulent mixing of the ejection gas and air is accompanied by a decrease in the temperature of the combustion products of AOS, and the temperature field is aligned over the cross section smoke exhaust openings.

Процесс эжектирования обеспечивает постоянное принудительное движение воздуха по объему помещения, т.е. циркуляцию. The ejection process provides constant forced air movement throughout the volume of the room, i.e. circulation.

На чертеже представлены различные конструктивные схемы устройства для объемного тушения с различным расположением эжектора. The drawing shows various structural diagrams of a device for volumetric extinguishing with a different arrangement of the ejector.

I - с внешним эжекторов
II - с внутренним эжектором и верхним воздухозаборником
III - с внутренним эжектором и нижним воздухозаборником.I - with external ejectors
II - with internal ejector and upper air intake
III - with an internal ejector and a lower air intake.

При работе эжектора газоаэрозольный поток под действием непрерывного тока воздуха снижает температуру до 200 - 300^oC и, дополнительно охлаждаясь при соприкосновении со слоем влагосодержащего полимерного гидрогеля, через дымовыходные отверстия поступает в защищаемый объем, быстро и равномерно его заполняет, создавая и осуществляя тушение в нем очагов пожара.During the operation of the ejector, the gas-aerosol stream under the action of a continuous stream of air lowers the temperature to 200 - 300 ^o C and, additionally cooling when it comes in contact with a layer of a moisture-containing polymer hydrogel, it enters the protected volume through the smoke outlet, fills it quickly and evenly, creating and extinguishing it fires.

Рецептуры аэрозолеобразующих составов, соотношения масс элементов экзотермического и эндотермического составов и результаты сравнительных испытаний предлагаемого устройства и устройства прототипа приведены в табл. 1, 2, 3 соответственно. The recipes of aerosol forming compositions, the mass ratios of the elements of the exothermic and endothermic compositions and the results of comparative tests of the proposed device and the prototype device are shown in table. 1, 2, 3, respectively.

Для охлаждения стенок корпуса устройства и дополнительного снижения температуры газоаэрозольного потока внутренние стенки корпуса защищены слоем влагопоглощающего полимерного гидрогеля с содержанием влаги 10 - 500 мл/г, который заключен в пластичный полиэтиленовый чехол. To cool the walls of the casing of the device and further reduce the temperature of the gas-aerosol stream, the inner walls of the casing are protected by a layer of moisture-absorbing polymer hydrogel with a moisture content of 10 - 500 ml / g, which is enclosed in a plastic polyethylene cover.

Основой полимерных гидрогелей является полиакриламид, синтез которого осуществляется свободно радикальной полимеризацией мономера акриламида CH₂CHCONH₂) во взаимодействии со сшивающим агентом с образованием структуры из длинных цепей молекул, соединенных относительно короткими химическими связями. Полимер способен поглощать воду за счет гидрофильных групп -COO, -NH₂. Таким образом можно получить гидрогель с различными влагопоглощающими свойствами.The basis of polymer hydrogels is polyacrylamide, the synthesis of which is carried out by free radical polymerization of the acrylamide monomer CH ₂ CHCONH ₂ ) in interaction with a crosslinking agent to form a structure of long chains of molecules connected by relatively short chemical bonds. The polymer is capable of absorbing water due to the hydrophilic groups —COO, —NH ₂ . Thus, it is possible to obtain a hydrogel with various moisture-absorbing properties.

В табл. 3, где приведены результаты сравнительных испытаний, в предлагаемом устройстве в примерах получения (по табл. 2) 1 - 5 использовался гидрогель с различным содержанием влаги:
Пример 1 - 10 мл/г
Пример 2 - 50 мл/г
Пример 3 - 200 мл/г
Пример 4 - 300 мл/г
Пример 5 - 500 мл/г
Для разрыва химической связи гидрофильной группы и высвобождения воды необходимо затратить энергию, т.е. погреть гидрогель до определенной температуры. Чем меньше содержание влаги в полимере, тем большую энергию необходимо затратить.In the table. 3, which shows the results of comparative tests, in the proposed device in the production examples (table. 2) 1 - 5 used a hydrogel with different moisture content:
Example 1 - 10 ml / g
Example 2 - 50 ml / g
Example 3 - 200 ml / g
Example 4 - 300 ml / g
Example 5 - 500 ml / g
To break the chemical bond of the hydrophilic group and release water, it is necessary to expend energy, i.e. warm the hydrogel to a certain temperature. The lower the moisture content in the polymer, the more energy you need to spend.

Предлагаемое авторами устройство работает 20 с с внутрикамерной температурой 1400К. Как показала практика, этой энергии в заданном промежутке времени недостаточно, чтобы разорвать химические связи гидрофильной группы при содержании влаги в гидрогеле менее 100%. С другой стороны, применение гидрогеля с содержанием влаги > 500% нецелесообразно, т.к. процесс его разложения может начаться в естественных условиях. The device proposed by the authors works for 20 s with an in-chamber temperature of 1400K. As practice has shown, this energy in a given period of time is not enough to break the chemical bonds of the hydrophilic group when the moisture content in the hydrogel is less than 100%. On the other hand, the use of a hydrogel with a moisture content> 500% is impractical because the process of its decomposition can begin in vivo.

Как видно из приведенных в табл. 3 данных, предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа по огнетушащей концентрации в 1,15 - 1,7 раза, по температуре аэрозоля на выходе в 2,4 - 3,8 раза при наличии нового положительного эффекта отсутствия искр и пламени при работе. As can be seen from the table. 3 data, the proposed device compares favorably with the prototype in extinguishing concentration by 1.15 - 1.7 times, by the temperature of the aerosol at the exit by 2.4 - 3.8 times in the presence of a new positive effect of the absence of sparks and flame during operation.

Claims

1. A device for volumetric fire extinguishing, comprising a housing with smoke exhaust openings located therein by a charge from an aerosol forming extinguishing composition with an initiation unit, characterized in that the charge is made of at least two elements of an aerosol forming composition, at least one of which is made of exothermic and the rest of the endothermic compositions with a ratio equal to (1 - 1.5): (0.5 - 2), while the endothermic element is installed in the housing with the formation of gap gaps for passage through them about uktov combustion exothermic composition, mixing with the products of the endothermic reaction composition and expiration gas-aerosol mixture produced in the protected volume.

2. The device according to claim 1, characterized in that it has an air ejector.

3. The device according to p. 1, characterized in that the exothermic element is made of a mixture (wt.%) Of potassium nitrate (65 - 75), phenol-formaldehyde resin (10 - 20) and ammofoskamide (10 - 20), and the endothermic element is made of a mixture (wt.%) of potassium nitrate (10-50), phenol-formaldehyde resin (10-40) and ammofoskamide (40-50).

4. The device according to claim 1, characterized in that the inner walls of the housing are protected by a layer of a moisture-absorbing polymer hydrogel enclosed in a plastic case.