RU2577772C1

RU2577772C1 - Manual fire extinguishing aerosol generator

Info

Publication number: RU2577772C1
Application number: RU2015104015/12A
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Резников; Азат Шамилович Мингазов; Валерий Нилович Емельянов; Вячеслав Валентинович Емельянов; Нурахмет Загидуллинович Абызов; Александр Иванович Дороничев; Михаил Викторович Новиков; Илья Витальевич Земсков
Original assignee: Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева"
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-03-20
Also published as: RU2577772C9

Abstract

FIELD: fire safety.

SUBSTANCE: invention relates to fire-fighting equipment, particularly hand-held fire extinguishing aerosol generators. Device for 3D fire fighting includes coaxially fixed with injection gap, cooling cylinder and housing with heat-protective layers inside. Housing is closed by cover with distributed outlets, under which, through receiver, functional pyrotechnic cartridge of end burning and electric spark igniter of external initiation are fixed. According to invention, pyrotechnic cartridge is made with central channel, where through armoring coat congruently adjoined communication metal tube of receiver, limited by disk convector of communication tube, with combustion chamber under functional cartridge formed by metal bottom, in which electric igniter is mounted; cover rests on posts of disk convector and cooling cylinder is arranged on body with partial overlapping by means of radial pylons of stepped shape.

EFFECT: invention provides effective cooling of generated aerosol within device due to separation of high-temperature phase on metal bottom and reversing its flow in labyrinth convector with developed heat dissipation surface.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к устройствам, действие которых основано на использовании в качестве ингибиторов горения высокодисперсных твердых частиц и аэрозоля, образующегося при горении пиротехнической композиции в виде направленного потока тушащей смеси, вбрасываемой в защищаемый объем.The invention relates to fire fighting equipment, and more particularly to devices, the action of which is based on the use of highly dispersed solid particles and aerosol, which is formed during combustion of a pyrotechnic composition in the form of a directed flow of a quenching mixture, thrown into a protected volume as combustion inhibitors.

Уровень данной области техники характеризует устройство для объемного тушения пожара по патенту RU 2140310 C1, A62C 13/22, 1999 г., которое содержит соосные, закрепленные с гарантированным кольцевым зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитной прослойкой, примыкающей изнутри, закрытый крышкой, несущей воспламенитель и оснащенной распределенными выходными отверстиями.The level of this technical field is characterized by the device for volumetric fire extinguishing according to patent RU 2140310 C1, A62C 13/22, 1999, which contains a cooling cylinder coaxial, fixed with a guaranteed annular gap, and a body with a heat-protective layer adjacent from the inside, covered by a lid carrying an igniter and equipped with distributed outlets.

Внутри корпуса, через теплозащитную прослойку из строительного гипса, закреплена пиротехническая шашка, при торцевом горении генерирующая функциональный аэрозоль, включающий ингибиторы горения.Inside the body, through a heat-protective layer of gypsum, a pyrotechnic block is fixed, which generates a functional aerosol during combustion, including combustion inhibitors.

Между торцом шашки и крышкой корпуса выполнен ресивер, к поверхности которого примыкает металлическая обечайка, выполняющая функции дополнительного конвектора для отбора избыточной тепловой энергии от генерируемого аэрозоля непосредственно в ресивере и передачи ее на активное выпаривание структурной влаги гипса термоизолирующей прокладки и далее на корпус.A receiver is made between the end of the checker and the lid of the casing; a metal shell adjoins the surface of the casing, which acts as an additional convector for collecting excess heat from the generated aerosol directly in the receiver and transferring it to the active evaporation of the structural moisture of the gypsum of the thermally insulating gasket and further to the casing.

К недостаткам описанного генератора аэрозоля следует отнести то, что структурная влага теплозащитной прослойки гипса в служебном обращении и при хранении устройства, испаряясь естественно, вызывает разложение пиротехнического состава шашки, коррозию металла корпуса и окисление средств электросвязи воспламенителя, что снижает функциональную надежность генератора, вплоть до отказа.The disadvantages of the described aerosol generator include the fact that the structural moisture of the heat-protective layer of gypsum in service circulation and during storage of the device, naturally evaporating, causes decomposition of the pyrotechnic composition of the checker, corrosion of the body metal and oxidation of the igniter telecommunication means, which reduces the functional reliability of the generator, up to failure .

Эти скрытые дефекты визуально не контролируются и могут послужить причиной отказа при запуске генератора или снижают эффективность действия по назначению.These latent defects are not visually monitored and can cause a failure when the generator starts or reduce the effectiveness of the intended action.

Кроме того, интенсивное инжектирование воздуха вовнутрь цилиндра охлаждения к скоростным струям аэрозоля формирует коллинеарные потоки, которые плохо перемешиваются, в результате чего не достигается разбавление горячих продуктов горения пиротехнической шашки и заданное охлаждение тушащей смеси.In addition, intensive air injection inside the cooling cylinder to high-speed aerosol jets generates collinear flows that mix poorly, as a result of which dilution of hot combustion products of the pyrotechnic checker and predetermined cooling of the quenching mixture are not achieved.

Отмеченные недостатки устранены в более совершенном устройстве для объемного тушения пожара, описанном в патенте RU 139360 U1, A62C 13/22, 2013 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному.The noted drawbacks are eliminated in a more advanced device for volumetric fire extinguishing described in patent RU 139360 U1, A62C 13/22, 2013, which is selected by technical essence and the number of matching features as the closest analogue to the proposed one.

Известное устройство содержит соосные, закрепленные с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитными прослойками внутри, закрытый крышкой с осевым электровоспламенителем внешнего инициирования и распределенными по периферии выходными отверстиями.The known device comprises a coaxial cooling cylinder fixed with an injection gap and a housing with heat-protective interlayers inside, closed by a cover with an axial electric igniter of external initiation and output openings distributed around the periphery.

Под крышкой, через ресивер, совмещенный с камерой сгорания, через кольцевую обечайку с застойной прослойкой термоинерционного воздуха в корпусе закреплена пиротехническая шашка торцевого горения.Under the cover, through the receiver, combined with the combustion chamber, through the annular shell with a stagnant layer of thermo-inert air, a pyrotechnic block of end combustion is fixed in the housing.

Особенностью известного генератора является то, что в цилиндре охлаждения, оснащенном эжекционными окнами, размещен сотовый диспергатор тушащего потока, выполненный в форме коаксиальной аэродинамической перемычки из продольных трубок.A feature of the known generator is that in the cooling cylinder, equipped with ejection windows, there is a cellular extinguishing stream dispersant made in the form of a coaxial aerodynamic bridge from longitudinal tubes.

Теплозащитная прослойка корпуса и обечайка ресивера выполнены из прессованной бумаги, пропитанной термостойким связующим, преимущественно жидким стеклом.The heat-insulating layer of the housing and the receiver shell are made of pressed paper, impregnated with heat-resistant binder, mainly liquid glass.

Однако продолжением достоинств являются следующие присущие недостатки.However, the following inherent disadvantages are a continuation of the advantages.

Замедленная подача тушащей смеси в защищаемое помещение, которая возникает из-за установки в цилиндре охлаждения сотовой перемычки, которая из-за большого аэродинамического сопротивления трубчатого диспергатора, перекрывающего сечение цилиндра охлаждения, резко ухудшает эффективность пожаротушения.The slower supply of the extinguishing mixture to the protected room, which occurs due to the installation of a honeycomb jumper in the cooling cylinder, which, due to the high aerodynamic resistance of the tubular dispersant, overlapping the cross section of the cooling cylinder, drastically affects the extinguishing efficiency.

Выполнение ресивера непосредственно в объеме камеры сгорания функциональной шашки приводит к вырождению теплоотдачи аэрозоля, который практически не охлаждается внутри генератора.The implementation of the receiver directly in the volume of the combustion chamber of the functional checker leads to degeneration of the heat transfer of the aerosol, which is practically not cooled inside the generator.

Распределение выходных отверстий только по периферии крышки не обеспечивает требуемого диафрагмирования потока аэрозоля, для чего в прототипе дополнительно выполнено кольцевое сопло вокруг центрального воспламенителя, что в свою очередь ухудшает аэродинамику в цилиндре охлаждения, где центральный поток аэрозоля слабо взаимодействует с инжектируемым воздухом и, следовательно, недостаточно охлаждается и не перемешивается.The distribution of the outlet openings only along the periphery of the lid does not provide the required aperture of the aerosol flow, for which the prototype additionally has an annular nozzle around the central igniter, which in turn worsens the aerodynamics in the cooling cylinder, where the central aerosol flow interacts weakly with the injected air and, therefore, is insufficient cools and does not mix.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности охлаждения генерируемого аэрозоля внутри генератора без ухудшения динамики подачи тушащей смеси в очаг возгорания.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the cooling efficiency of the generated aerosol inside the generator without impairing the dynamics of the extinguishing mixture supply to the ignition site.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для объемного тушения пожара, содержащем соосные, закрепленные с инжекционным зазором цилиндр охлаждения и корпус с теплозащитными прослойками внутри, закрытый крышкой, имеющей распределенные выходные отверстия, под которой через ресивер закреплена функциональная пиротехническая шашка торцевого горения, и электровоспламенитель внешнего инициирования, пиротехническая шашка выполнена с центральным каналом, где через бронирующее покрытие конгруэнтно примыкает металлическая трубка коммуникации ресивера, ограниченного дисковым конвектором коммуникационной трубки, с камерой сгорания под функциональной шашкой, сформированной металлическим днищем, в котором смонтирован электровоспламенитель, при этом крышка опирается на стойки дискового конвектора, а цилиндр охлаждения размещен на корпусе с частичным перекрытием посредством радиальных пилонов ступенчатой формы.The required technical result is achieved in that in the known device for volumetric fire extinguishing, comprising a coaxial cooling cylinder fixed with an injection gap and a body with heat-insulating interlayers inside, closed by a lid having distributed outlet openings, under which a functional end-face pyrotechnic checker is fixed through the receiver, and an electric igniter of external initiation, a pyrotechnic checker is made with a central channel, where it is congruently adjacent through the armor coating there is a metal receiver communication tube, limited by a disk convector of the communication tube, with a combustion chamber under a functional block formed by a metal bottom in which an electric igniter is mounted, the lid rests on the racks of the disk convector, and the cooling cylinder is placed on the case with partial overlap by means of radial pylons with a step forms.

Другой особенностью предложенной конструкции является то, что воспламенитель установлен в термоизолированном снаружи днище со смещением за габарит коммуникационной трубки и направлен на открытый торец пиротехнической шашки.Another feature of the proposed design is that the igniter is installed in a thermally insulated bottom with an offset beyond the size of the communication tube and is aimed at the open end of the pyrotechnic checker.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили эффективное охлаждение генерируемого аэрозоля внутри устройства за счет сепарации высокотемпературной фазы на металлическом днище и реверсирования его потока в лабиринтном конвекторе с развитой поверхностью теплоотбора.Distinctive features of the proposed technical solution provided effective cooling of the generated aerosol inside the device due to the separation of the high-temperature phase on the metal bottom and reversing its flow in a labyrinth convector with a developed heat removal surface.

Это позволило, сравнительно с прототипом, исключить сотовый диспергатор из продольных трубок внутри примыкающего тонкостенного цилиндра охлаждения, характеризующегося высоким аэродинамическим сопротивлением, что заметно тормозило подачу тушащей смеси в защищаемый объем.This allowed, in comparison with the prototype, to exclude the cell dispersant from the longitudinal tubes inside the adjacent thin-walled cooling cylinder, characterized by high aerodynamic resistance, which significantly slowed down the supply of the quenching mixture to the protected volume.

Истечение генерируемого аэрозоля через распределенные по всей поверхности крышки выходные отверстия тонкими струями повышает эффективность их автономного охлаждения при локальном обдуве и перемешивании с инжектируемым воздухом, которые при турбулезации в цилиндре охлаждения образуют тушащую смесь, имеющую на срезе генератора температуру ниже 90°C.The outflow of the generated aerosol through the outlet openings distributed over the entire surface of the lid with thin jets increases the efficiency of their autonomous cooling with local blowing and mixing with injected air, which form a quenching mixture with turbulence in the cooling cylinder, with a temperature below 90 ° C on the cut of the generator.

Металлическое днище камеры сгорания при развороте аэрозольного потока служит для накопления высокотемпературной конденсированной фазы, которая оседает при торможении и налипает на днище, где затем полностью догорает, чем исключается возможность образования в защищаемом объеме локальных вторичных очагов возгорания.The metal bottom of the combustion chamber during a turn of the aerosol stream serves to accumulate a high-temperature condensed phase, which settles during braking and adheres to the bottom, where it then completely burns out, which eliminates the possibility of the formation of local secondary ignition centers in the protected volume.

Установка воспламенителя под функциональной шашкой в камере сгорания, которая посредством центральной коммуникационной трубки связана с ресивером под крышкой, обеспечивает движение аэрозоля, генерируемого при торцевом горении шашки снизу, по лабиринтному каналу к выходным отверстиям в крышке с реверсированием направления потока, обеспечивающим сопутствующий эффективный отбор тепловой энергии.The installation of the igniter under the functional checker in the combustion chamber, which is connected through the central communication tube to the receiver under the cover, ensures the movement of the aerosol generated by the end face combustion of the checker from below through the labyrinth channel to the outlet openings in the cover with reversing the flow direction, providing concomitant efficient heat energy extraction .

Центральный канал пиротехнической шашки позволяет осуществить коммуникационную связь донной камеры сгорания с верхним ресивером через металлическую трубку торцевого конвектора с развитой поверхностью, отбирающего значительную часть тепловой энергии от потока аэрозоля, отводимой на термозащищенный корпус.The central channel of the pyrotechnic checker allows communication between the bottom combustion chamber and the upper receiver through a metal tube of the end convector with a developed surface, which selects a significant part of the thermal energy from the aerosol stream that is diverted to a thermally protected case.

Бронирование коммуникационной трубки асбестом предохраняет примыкающую пиротехническую шашку от нагрева протекающим горячим аэрозолем при функционировании.Reserving the communication tube with asbestos protects the adjacent pyrotechnic block from heating by the flowing hot aerosol during operation.

Формообразование ресивера посредством связи торцевого конвектора с крышкой устройства через теплоемкие стойки повышает несущую жесткость конструкции и дополнительно улучшает теплоотвод для снижения температуры тушащей смеси на выходе генератора.The formation of the receiver through the connection of the end convector with the cover of the device through the heat-resistant racks increases the structural bearing strength and further improves the heat sink to reduce the temperature of the extinguishing mixture at the generator output.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve the novelty of quality that is not inherent in the signs of disunity, that is, the technical problem posed in the invention is not solved by the sum of the effects, but by a new super-effect of the sum of the attributes.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертеже схематично изображено предложенное устройство для объемного тушения пожара.The invention is illustrated by the drawing, which has a purely illustrative purpose and does not limit the scope of the claims of the totality of the essential features of the formula. The drawing schematically shows the proposed device for volumetric fire extinguishing.

Функциональная пиротехническая шашка 1, выполненная канальной, установлена в цилиндрическом корпусе 2 посредством термоизолирующей обечайки 3 из картона, пропитанного жидким стеклом.A functional pyrotechnic checker 1, made of channel, is installed in a cylindrical body 2 by means of a thermally insulating shell 3 made of cardboard impregnated with liquid glass.

В центральном канале шашки 1 в примыкании закреплена бронированная асбестовой прокладкой 4 металлическая трубка 5, выполняющая функции коммуникации камеры 6 сгорания снизу шашки 1 с ресивером 7, который ограничен дисковым конвектором 8, закрепленным на верхнем торце центральной трубки 5.In the central channel of the checker 1, a metal tube 5 armored with an asbestos gasket 4 is fixed adjacent to it, which functions as a communication of the combustion chamber 6 from the bottom of the checker 1 with the receiver 7, which is limited by a disk convector 8 mounted on the upper end of the central tube 5.

Крышка 9 генератора, в которой выполнены распределенные выходные отверстия 10, опирается на стойки 11 дискового конвектора 8.The generator cover 9, in which the distributed outlet openings 10 are made, rests on the racks 11 of the disk convector 8.

Крышка 9, завальцованная торцом корпуса 2, через стойки 11 опирается на диск 8, образуя кинематически замкнутую компактную конструкцию.The cover 9, rolled by the end face of the housing 2, through the struts 11 is supported on the disk 8, forming a kinematically closed compact design.

Связанные между собой центральная трубка 5, дисковый конвектор 8, стойки 11 и крышка 9, замкнутые на корпус 2, формообразуют теплообменник с развитой поверхностью, который эффективно отбирает тепловую энергию от протекающего на выход аэрозоля.Interconnected central tube 5, a convector disk 8, racks 11 and a cover 9, closed to the housing 2, form a heat exchanger with a developed surface, which effectively removes thermal energy from the aerosol flowing to the exit.

Соосно корпусу 2 генератора установлен на ступенчатых пилонах 12, формируя частичное перекрытие с кольцевым зазором 13, цилиндр 14 охлаждения. Кольцевой зазор 13 между корпусом 2 и цилиндром 14 охлаждения служит для ижектирования воздуха окружающей среды при динамичном истечении струй генерируемого аэрозоля через выходные отверстия 10 крышки.Coaxial to the generator housing 2 is mounted on step pylons 12, forming a partial overlap with an annular gap 13, the cooling cylinder 14. The annular gap 13 between the housing 2 and the cooling cylinder 14 serves to inject ambient air during dynamic flow of the generated aerosol jets through the outlet openings 10 of the lid.

Камера 6 сгорания под открытым снизу торцом функциональной шашки 1 образована металлическим днищем 15 генератора, выполняющим функции отражающего экрана, в котором смонтирован электровоспламенитель 13 внешнего инициирования, закрепленный эксцентрично для гарантированного направления форса пламени при срабатывании на открытый торец шашки 1.The combustion chamber 6 under the open end of the functional checker 1 is formed by the metal bottom 15 of the generator, which acts as a reflective screen, in which an external igniter 13 is mounted, mounted eccentrically to guarantee the direction of the flame when triggered by the open end of the checker 1.

Днище 15 извне термоизолировано асбестовыми прослойками 17.The bottom 15 is thermally insulated from the outside with asbestos layers 17.

Функционирует генератор следующим образом.The generator operates as follows.

При возникновении в защищаемом объеме пожара сигналом от датчика системы противопожарной автоматики запускается электровоспламенитель 16, тепловым импульсом с которого поджинается с торца пиротехническая шашка 1.When a fire occurs in the protected volume, a signal from the sensor of the fire automation system starts an electric igniter 16, with a heat pulse from which the pyrotechnic block 1 is ignited from the end.

При горении пиротехнической шашки 1 образуются газообразные продукты, включающие высокодисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии являются эффективными ингибиторами горения.When burning pyrotechnic checkers 1, gaseous products are formed, including highly dispersed condensed particles, which, due to the high surface energy, are effective combustion inhibitors.

Активно генерируемый аэрозоль поступает в камеру 6 сгорания и, отражаясь от днища 15, разворачивается и направляется через осевой коммуникационный канал (трубку 5) в ресивер 7, где газообразные продукты горения расширяются, перемешиваются и охлаждаются при повышении давления.Actively generated aerosol enters the combustion chamber 6 and, reflected from the bottom 15, turns around and is directed through the axial communication channel (tube 5) to the receiver 7, where the gaseous combustion products expand, mix and cool with increasing pressure.

Значительная часть тепловой энергии отбирается при движении аэрозоля внутри генератора теплоемкими экранирующим днищем 15, коммуникационной трубкой 5, дисковым конвектором 8, стойками 11 и крышкой 9.A significant part of the thermal energy is taken away when the aerosol moves inside the generator with a heat-shielding screening bottom 15, a communication tube 5, a disk convector 8, racks 11 and a cover 9.

Из ресивера 7 распределенными тонкими струями аэрозоль динамично выбрасывается в цилиндр 14 охлаждения, где он активно перемешивается с инжектируемым через кольцевой зазор 13 воздухом окружающей среды, который дополнительно охлаждает и разбавляет аэрозоль, образуя тушащую смесь, которая направленным потоком истекает из цилиндра 14 охлаждения в очаг возгорания.From the receiver 7, the aerosol is dynamically ejected by distributed fine jets into the cooling cylinder 14, where it is actively mixed with the ambient air injected through the annular gap 13, which additionally cools and dilutes the aerosol, forming a quenching mixture, which flows out from the cooling cylinder 14 into the ignition center in a directed flow .

Ингибиторы горения, содержащиеся в тушащей смеси, покрывающей очаг возгорания, интенсивно химически воздействуют на процесс горения, обрывая цепной механизм воспроизводства активных радикалов, в результате чего пожар подавляется.Combustion inhibitors contained in the extinguishing mixture covering the source of ignition intensively chemically affect the combustion process, breaking the chain mechanism of reproduction of active radicals, as a result of which the fire is suppressed.

Испытания опытных образцов устройства по изобретению показали высокую эффективность автоматического тушения пожаров генерируемым аэрозолем, температура которого на выходном срезе цилиндра охлаждения не превышает 90°C, при динамичном создании в защищаемом замкнутом объеме тушащей концентрации 75-100 г/м³ ингибиторов горения.Tests of prototypes of the device according to the invention showed high efficiency of automatic fire fighting by the generated aerosol, the temperature of which at the exit section of the cooling cylinder does not exceed 90 ° C, while dynamically creating a quenching concentration of 75-100 g / m ³ of combustion inhibitors in the protected closed volume.

Предложенное устройство для объемного аэрозольного тушения пожара практически возможно серийно изготавливать на действующем электромеханическом производстве при комплектовании электрозапалами и пиротехническими шашками от производителей.The proposed device for volumetric aerosol fire extinguishing is practically possible to be mass-produced at the current electromechanical production when equipped with electric fuses and pyrotechnic checkers from manufacturers.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следуют для специалиста по пожаротушению, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления на действующем предприятии генераторов аэрозоля можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the invention does not explicitly follow for a fire extinguishing specialist, showed that it is unknown, and taking into account the possibility of industrial serial production of aerosol generators at an existing enterprise, it can be concluded that the patentability conditions are met.

Claims

1. A device for volumetric fire extinguishing, comprising a coaxial cooling cylinder fixed with an injection gap and a housing with heat-insulating interlayers inside, closed by a lid having distributed outlet openings, under which a functional end-combustion pyrotechnic checker is fixed through the receiver, and an external initiating electric igniter, characterized in that the pyrotechnic checker is made with a central channel, where, through the armor coating, the metal communication pipe res congruently adjoins vera, limited rotary tube convector communication with the combustion chamber under the functional checker formed metal bottom in which the electric igniter is mounted, wherein the cover rests on the disc rack convector and cooling cylinder disposed on the housing by means of radial partial overlap pylons stepped form.

2. The device according to p. 1, characterized in that the igniter is installed in a thermally insulated bottom with an offset beyond the size of the communication tube and is directed to the open end of the pyrotechnic checker.