RU2607761C1 - Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher - Google Patents
Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607761C1 RU2607761C1 RU2015129847A RU2015129847A RU2607761C1 RU 2607761 C1 RU2607761 C1 RU 2607761C1 RU 2015129847 A RU2015129847 A RU 2015129847A RU 2015129847 A RU2015129847 A RU 2015129847A RU 2607761 C1 RU2607761 C1 RU 2607761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- fire
- extinguishing
- nanopowder
- fire extinguishing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Abstract
Description
Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Заявляемое техническое решение может быть использовано при тушении пожаров для подачи огнегасящих порошков, выполненных в виде нанопорошка, на очаг возгорания в зонах с присутствием или отсутствием людей.The invention relates to nanotechnology in the field of fire fighting equipment. The claimed technical solution can be used to extinguish fires to supply extinguishing powders, made in the form of nanopowders, to the source of ignition in areas with the presence or absence of people.
Среди существующих средств пожаротушения - водных, пенных, газовых, аэрозольных и порошковых, порошковые имеют ряд принципиально важных преимуществ (http://www.tungus.net/ Преимущества порошковых средств пожаротушения). Они универсальны, имеют высокую эффективность и невысокую стоимость. В отличие от систем объемного пожаротушения (газового, аэрозольного) для них не требуется обеспечение условий герметичности защищаемых объектов и трубной разводки для подачи внутрь защищаемого объекта огнетушащего порошка, а в отличие от водных и пенных они имеют значительно более широкий диапазон температурного использования (особенно в области низких температур) и длительный срок эксплуатации. При этом они не причиняют значительного ущерба для окружающих предметов, не содержат в своем составе токсичных веществ и могут использоваться практически на любых объектах.Among the existing fire extinguishing agents - water, foam, gas, aerosol and powder, powder have a number of fundamentally important advantages (http://www.tungus.net/ Advantages of powder fire extinguishing agents). They are universal, have high efficiency and low cost. Unlike volumetric fire extinguishing systems (gas, aerosol), they do not need to ensure the tightness of the protected objects and piping for supplying the extinguishing powder into the protected object, and unlike water and foam, they have a much wider range of temperature use (especially in the field of low temperatures) and long service life. At the same time, they do not cause significant damage to surrounding objects, do not contain toxic substances in their composition and can be used on almost any objects.
Поэтому именно порошковые огнетушители являются наиболее распространенным средством тушения очагов пожара и составляют свыше 80% от всех выпускаемых в мире огнетушителей.Therefore, it is powder extinguishers that are the most common means of extinguishing fires and make up over 80% of all fire extinguishers produced in the world.
Известно (Порошковое пожаротушение, dic.academic.ru), что огнетушащая способность порошков общего назначения зависит не только от химической природы порошков, но и степени их измельчения. Огнетушащая способность порошков специального назначения практически не зависит от степени их измельчения. Возможность подачи очень мелких порошков в зону горения затруднена, поэтому промышленные огнетушащие порошки общего назначения содержат фракцию 40-80 мкм, обеспечивающую доставку мелких фракций в зону горения.It is known (Powder extinguishing, dic.academic.ru ) that the fire extinguishing ability of general-purpose powders depends not only on the chemical nature of the powders, but also on the degree of their grinding. The fire extinguishing ability of special-purpose powders practically does not depend on the degree of their grinding. The ability to supply very fine powders to the combustion zone is difficult, so industrial general-purpose fire extinguishing powders contain a fraction of 40-80 microns, which ensures the delivery of small fractions to the combustion zone.
При тушении из расположенных над очагом горения модулей на порошковую струю воздействуют восходящие конвективные потоки. При данных условиях подачи серийного порошка газопорошковая струя проникнет в зону горения, если скорость ее фронта превышает скорость восходящих конвективных потоков.When extinguishing from the modules located above the burning area, upward convective flows act on the powder jet. Under the given conditions for supplying a serial powder, a gas-powder jet will penetrate into the combustion zone if its front velocity exceeds the velocity of upward convective flows.
Недостатком сухих огнетушащих материалов является их низкая охлаждающая способность. Поэтому при порошковом тушении возможны повторные вспышки от раскаленных в огне предметов. Реальный охлаждающий эффект порошкового облака составляет не более 10…20% тепла очага. Модули порошкового пожаротушения кратковременного действия подают порошок в течение 5…30 секунд, тушение пожара такими модулями происходит через 2…8 секунд после подачи огнетушащего порошка. В дальнейшем происходит охлаждение конструкций. Модули порошкового пожаротушения импульсного действия создают высокую концентрацию огнетушащего порошка на время не более 1 секунды. В дальнейшем концентрация порошка снижается и при наличии конструкций, которые имеют температуру выше температуры воспламенения горючих материалов, возможно повторное воспламенение. В условиях развитого пожара на участках, которые были потушены порошками, через 20…30 секунд возникает повторное горение и пожар развивается с прежней интенсивностью.The disadvantage of dry extinguishing materials is their low cooling ability. Therefore, with powder extinguishing, repeated flashes from objects burning in the fire are possible. The real cooling effect of the powder cloud is not more than 10 ... 20% of the heat of the outbreak. Short-term powder fire extinguishing modules supply powder for 5 ... 30 seconds, fire extinguishing by such modules takes
В работе (А.Н. Баратов, Ε.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 117) отмечено, что огнетушащая эффективность некоторых порошков в ряде случае выше, чем бромхладонов.In the work (A.N. Baratov, Ε.N. Ivanov. Fire extinguishing at the enterprises of the chemical and oil refining industries. 2nd edition, revised. - M .: Khimiya publishing house, 1979, p. 117), it was noted that fire extinguishing some powders in a number of cases are higher than bromokhladon.
В работе (bent.ru>modules/Articles/article.php/ Глава 9. Тушение пожаров строительных материалов) указано, что быстрый нагрев и испарение частиц размером 20 мкм и более маловероятны. Для крупнодисперсных порошков, по-видимому, предпочтение следует отдать гетерогенному механизму ингибирования.In the work (bent.ru> modules / Articles / article.php /
Это подтверждается данными, приведенными на рис. 9.13 ("bent.ru>modules/Articles/article.php/ Глава 9. Тушение пожаров строительных материалов), из которых следует, что для частиц с d>20 мкм нагрев не превышает ~200°С. Очевидно, что при таком разогреве частицы не успевают расплавиться (для K2SO4 Тпл=1359 К) и испариться. Поэтому возможность гомогенного ингибирования пламени реальными порошками (с частицами размером более 20 мкм) незначительна.This is confirmed by the data shown in Fig. 9.13 ("bent.ru> modules / Articles / article.php /
Отсюда можно сделать вывод, что дальнейшее повышение эффективности современных огнетушащих порошков лежит в применении нанопорошков, обладающих значительным ингибирующим воздействием на пламя.From this we can conclude that a further increase in the effectiveness of modern extinguishing powders lies in the use of nanopowders, which have a significant inhibitory effect on the flame.
Известен способ порошкового пожаротушения (Патент RU №2419471, кл. А62С 3/10 (2006.01), опубл. 27.05.2011), принятый за прототип заявляемого технического решения, заключающийся в подаче огнетушащего порошка в очаг пожара, в котором тушение производят комбинацией нанодисперсного порошка минеральной соли цезия, например, CS2SO4 и обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NaHCO3, причем в качестве рабочего газа при эжектировании используют не только газ, но и газовзвесь обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов, обеспечивая не только подсос нанопорошка, но и обволакивание частиц обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов нанопорошком. Причем нанодисперсный порошок минеральной соли цезия, благодаря физико-химической специфике щелочных металлов, имеет низкий потенциал ионизации и значительно (примерно в 104-105 раз) большую дисперсность по сравнению с обычными порошками, и обладает очень сильным ингибирующим воздействием на пламя.A known method of powder fire extinguishing (Patent RU No. 2419471,
Для создания равномерной смеси нано- и обычного порошков можно использовать известное эжекторное устройство (А.Н. Баратов «Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность», изд. ВНИИПО, 2003 г., с. 362), в котором к зоне смешения присоединяются два штуцера для подачи нано- и обычного порошка с расчетными их расходами.To create a uniform mixture of nano- and conventional powders, you can use the well-known ejector device (AN Baratov “Combustion-Fire-Explosion-Safety”, published by VNIIPO, 2003, p. 362), in which two are connected to the mixing zone nipple for supplying nano- and conventional powder with their estimated costs.
Однако дальнейшее повышение эффективности этого способа порошкового пожаротушения ограничено тем, что процесс создания при эжектировании комбинации нанопорошка и обычного порошка путем обволакивания частицами обычного порошка на основе минеральных солей щелочных металлов нанопорошком ограничен суммарной площадью поверхности обычного порошка - матрицы. В результате чего часть частиц нанопорошка при эжектировании будут «отскакивать от матрицы», не достигая при этом очага пожара при его подаче.However, a further increase in the effectiveness of this powder fire extinguishing method is limited by the fact that the process of creating a combination of nanopowder and conventional powder by ejecting particles of a conventional powder based on mineral salts of alkali metals with nanopowder is limited by the total surface area of a conventional matrix powder. As a result, part of the nanopowder particles during ejection will “bounce off the matrix” without reaching the source of the fire when it is fed.
Известно (Огнетушащие вещества.mht), что любой огнетушащий порошок можно использовать для тушения пожара совместно с другими огнетушащими порошками. Но разные порошки не следует смешивать в одной емкости, так как некоторые из них имеют кислотную основу, другие щелочную и их перемешивание может вызвать повышение давления в емкости или образование крупных комков.It is known (Extinguishing agents.mht) that any extinguishing powder can be used to extinguish a fire in conjunction with other extinguishing powders. But different powders should not be mixed in one container, since some of them have an acid base, others are alkaline and their mixing can cause an increase in pressure in the container or the formation of large lumps.
Известен закачной порошковый огнетушитель (А.П. Карпов. Огнетушители. Устройство, испытания, выбор. Применение, техническое обслуживание и перезарядка. Учебно-методическое пособие / Под общей редакцией Н.П. Копылова. ВНИИПО МЧС России - М., 2003, с. 108, рис. 11а), принятый за прототип заявляемого устройства.Known injection powder fire extinguisher (A.P. Karpov. Fire extinguishers. Device, testing, selection. Application, maintenance and reloading. Teaching aid / Edited by N.P. Kopylov. VNIIPO EMERCOM of Russia - M., 2003, p. . 108, Fig. 11a), adopted for the prototype of the claimed device.
Огнетушитель состоит из корпуса, заполненного огнетушащим порошком, устройства его вытеснения и подачи в очаг пожара, запорно-пускового устройства и устройства для распыления названного порошка в контролируемой зоне.A fire extinguisher consists of a casing filled with fire extinguishing powder, a device for displacing it and supplying it to a fire, a locking and starting device, and a device for spraying said powder in a controlled area.
Устройство вытеснения и подачи огнетушащего порошка в очаг пожара содержит сифонную трубку, погруженную в порошок до самого дна корпуса. Внутренний канал сифонной трубки соединен через запорно-пусковое устройство с гибким шлангом, на конце которого установлено устройство для распыления огнетушащего порошка.The device for displacing and supplying the extinguishing powder to the fire contains a siphon tube immersed in powder to the very bottom of the housing. The internal channel of the siphon tube is connected via a locking-starting device with a flexible hose, at the end of which a device for spraying fire extinguishing powder is installed.
В дежурном режиме запорно-пусковое устройство удерживается фиксатором, смонтированным на корпусе.In standby mode, the locking and starting device is held by a latch mounted on the housing.
На запорно-пусковом устройстве смонтирована ручка для переноски огнетушителя и подвижный рычаг. Рычаг опирается в толкатель запорно-пускового устройства и фиксируется чекой от возможного поступающего перемещения толкателя.A handle for carrying a fire extinguisher and a movable lever are mounted on the locking and starting device. The lever rests in the pusher of the locking and starting device and is fixed by a check against possible incoming movement of the pusher.
На корпусе устройства для распыления огнетушащего порошка смонтирована рукоятка для регулировки подачи струи распыленного порошка в контролируемую зону.A handle is mounted on the housing of the device for spraying fire extinguishing powder to adjust the flow of the spray of sprayed powder into the controlled area.
В дежурном режиме корпус закачен в верхней зоне рабочим телом - газом, например сжатым воздухом. Эта зона до срабатывания запорно-пускового устройства находится под давлением.In standby mode, the housing is pumped in the upper zone by a working fluid - gas, for example, compressed air. This zone is under pressure until the locking and starting device is activated.
Указанный огнетушитель работает следующим образом.The specified fire extinguisher operates as follows.
При обнаружении очага пожара оператор выдергивает чеку и перемещает рычаг по направлению к ручке, толкатель перемещается и срабатывает запорно-пусковое устройство.When a fire is detected, the operator pulls out the pin and moves the lever towards the handle, the pusher moves and the locking-starting device is triggered.
Под действием избыточного давления рабочего газа в верхней зоне огнетушащий порошок выдавливается через сифонную трубку и, беспрепятственно проходя через каналы запорно-пускового устройства, поступает в гибкий шланг.Under the influence of excess pressure of the working gas in the upper zone, the extinguishing powder is squeezed out through a siphon tube and, passing unhindered through the channels of the locking-starting device, enters a flexible hose.
В дальнейшем оператор освобождает из фиксатора устройства для распыления огнетушащего порошка и ориентирует последнее в направлении контролируемой зоны. При этом он с помощью рукоятки регулирует подачу струи распыленного порошка в контролируемую зону, создавая порошковое облако из огнетушащего порошка.Subsequently, the operator releases the device for spraying the extinguishing powder from the holder and orientates the latter in the direction of the controlled area. At the same time, he uses the handle to control the flow of the sprayed powder into the controlled area, creating a powder cloud from the extinguishing powder.
В дальнейшем при тушении порошками наблюдаются следующие явления (А.Н. Баратов, Ε.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 113): разбавление горючей среды газообразными продуктами разложения порошка или порошковым облаком, охлаждение зоны горения, возникновение эффекта огнепреграждения, обусловленное прохождением пламени через узкие каналы между частицами порошка, а также ингибирование химических реакций в пламени. Последнее может осуществляться как в газовой фазе, так и на поверхности частиц.Further, when extinguishing with powders, the following phenomena are observed (A.N. Baratov, Ε.N. Ivanov. Fire extinguishing at enterprises of the chemical and oil refining industries. 2nd edition, revised. - M.: Khimiya publishing house, 1979, p. 113 ): dilution of a combustible medium with gaseous products of powder decomposition or a powder cloud, cooling of the combustion zone, the occurrence of flame retardation due to the passage of the flame through narrow channels between the powder particles, as well as the inhibition of chemical reactions in the flame. The latter can be carried out both in the gas phase and on the surface of the particles.
В зависимости от выбранного способа тушения, огнетушащего состава и т.д., при тушении порошками доминирует один из указанных выше процессов.Depending on the extinguishing method chosen, the extinguishing agent, etc., one of the above processes dominates when extinguishing with powders.
При создании настоящего изобретения было учтено то, что возможности повышения огнетушащей способности порошковых огнегасящих средств далеко не исчерпаны. Как показывает анализ научной литературы (Сабинин Олег Юрьевич. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин Олег Юрьевич; [Место защиты: Акад. гос. противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), в настоящее время в достаточной степени не определены и научно не обоснованы требования к химическому и дисперсному составу огнетушащих порошков в зависимости от области их применения, в частности для использования их в импульсных порошковых модулях.When creating the present invention, it was taken into account that the possibilities of increasing the fire extinguishing ability of powder extinguishing agents are far from exhausted. As the analysis of the scientific literature shows (Oleg Sabinin. Optimal characteristics of fire extinguishing powders and their supply parameters for pulsed powder fire extinguishing modules: the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.26.03 / Oleg Sabinin; [Place of protection: Academician State Fire Service EMERCOM of Russia] . - Moscow, 2008. - 176 s: ill. RSL OD, 61 09-5 / 300), currently the requirements for the chemical and dispersed composition of fire extinguishing powders are not sufficiently defined and scientifically substantiated, depending on the area of their application, in particular spine for use in pulsed powder modules.
Задача изобретения состоит в повышении эффективности средств борьбы с пожарами за счет применения огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка, обладающего повышенной ингибирующей способностью по сравнению с обычным крупнодисперсным огнетушащим порошком.The objective of the invention is to increase the effectiveness of fire fighting means through the use of fire extinguishing powder, made in the form of a nanopowder, which has an increased inhibitory ability compared to conventional coarse powder extinguishing powder.
Сущность заявляемого способа тушения заключается в том, что в способе тушения пожара нанопорошками с помощью огнетушителя порошкового, заключающемся в заполнении огнетушащего порошка в герметичную оболочку, доставке его в очаг пожара с помощью средства вытеснения из оболочки, и распылении огнетушащего порошка в зоне горения, в очаг пожара подают огнетушащий порошок в виде нанопорошкаThe essence of the proposed method of extinguishing is that in the method of extinguishing a fire with nanopowders using a powder fire extinguisher, which consists in filling the extinguishing powder into an airtight shell, delivering it to the fire using means of displacement from the shell, and spraying the extinguishing powder in the combustion zone, to the fire fire extinguishing powder in the form of nanopowder
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в огнетушителе порошковом, содержащем корпус, заполненный огнетушащим порошком, устройство его вытеснения и подачи в очаг пожара, запорно-пусковое устройство и устройство распыления порошка в контролируемой зоне, огнетушащий порошок выполнен в виде нанопорошка.The essence of the claimed device lies in the fact that in a powder fire extinguisher containing a body filled with fire extinguishing powder, a device for displacing it and supplying it to a fire, a locking and starting device and a powder spray device in a controlled area, the fire extinguishing powder is made in the form of nanopowder.
Технический эффект, реализуемый заявляемым способом тушения, обуславливается следующим.The technical effect realized by the claimed method of extinguishing is determined by the following.
При подаче в контролируемую зону огнетушащего порошка в виде нанопорошка доминирует ярко выраженное тушащее действие этих порошков. Использование огромной удельной поверхности нанопорошков позволяет значительно повысить эффективность объемного пожаротушения за счет того, что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения.When a fire extinguishing powder is fed into the controlled zone in the form of a nanopowder, the pronounced quenching effect of these powders dominates. The use of a huge specific surface of nanopowders can significantly increase the efficiency of volumetric fire extinguishing due to the fact that nanopowders most actively influence the process of inhibition of chemical reactions in the combustion zone.
Известно (Нанопорошки.mht), что нанопорошки обладают огромной удельной поверхностью, а значит, и избыточной поверхностной энергией. Атомы на поверхности частиц находятся в особенном состоянии: они более активны и всегда готовы вступить в какое-нибудь взаимодействие. Поэтому применение нанопорошков в качестве огнетушащего порошка, по мнению автора, является наиболее перспективным игибирующим средством при объемном тушении на пожароопасных объектах.It is known (Nanopowders.mht) that nanopowders have a huge specific surface, and therefore, excess surface energy. Atoms on the surface of particles are in a special state: they are more active and are always ready to enter into some kind of interaction. Therefore, the use of nanopowders as a fire extinguishing powder, according to the author, is the most promising inhibitory agent for bulk extinguishing at fire hazardous facilities.
Создание в контролируемой зоне концентрации нанопорошка, достаточной для ингибирования пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени позволяет повысить надежность тушения.The creation in the controlled zone of a concentration of nanopowder sufficient to inhibit the fire hazardous environment for the time necessary to suppress the flame improves the extinguishing reliability.
Известно (Патент RU, №2419471, опубл. 27.05.2011), что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения, и чем меньше будет размер частиц нанопорошка, тем активнее будет происходить этот процесс.It is known (Patent RU, No. 2419471, published May 27, 2011) that nanopowders most actively influence the process of inhibiting chemical reactions in the combustion zone, and the smaller the particle size of the nanopowder, the more actively this process will occur.
Пример применения нанодисперсного порошка минеральной соли цезия CS2SO4 в комбинации с обычным порошком на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NаНСО3 приведен в способе порошкового пожаротушения, принятым за прототип заявляемого способа.An example of the use of nanosized powder of cesium mineral salt CS 2 SO 4 in combination with a conventional powder based on mineral salts of alkali metals, for example, NaHCO 3 is shown in the powder fire extinguishing method adopted for the prototype of the proposed method.
Технический эффект, реализуемый заявляемым устройством, обуславливается следующим.The technical effect realized by the claimed device is determined by the following.
Применение огнетушащего порошка, выполненного в виде нанопорошка в заявляемом устройстве, позволяет перейти на использование нового огнетушащего порошка, обладающего значительным эффектом ингибирования химических реакций в пламени, обуславливающих развитие процесса горения.The use of fire extinguishing powder, made in the form of nanopowder in the inventive device, allows you to switch to the use of a new fire extinguishing powder, which has a significant effect of inhibiting chemical reactions in the flame, causing the development of the combustion process.
Отсюда очевидно, что создание в контролируемой зоне концентрации нанопорошка, достаточной для ингибирования пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени, является наиболее эффективным и перспективным путем применения нанопорошков в объемном пожаротушении.Therefore, it is obvious that the creation of a nanopowder concentration in a controlled zone sufficient to inhibit a fire hazardous environment for the time necessary to suppress a flame is the most effective and promising way of using nanopowders in volumetric fire extinguishing.
Установлено (Сабинин О.Ю. Оптимальные характеристики огнетушащих порошков и параметры их подачи для импульсных модулей порошкового пожаротушения: диссертация кандидата технических наук: 05.26.03 / Сабинин О.Ю.; [Место защиты: Акад. гос. противопожарной службы МЧС России]. - Москва, 2008. - 176 с: ил. РГБ ОД, 61 09-5/300), что для обеспечения эффективного функционирования систем порошкового пожаротушения дисперсный состав применяемых порошков должен быть специально подобран в зависимости от техники, в которой он будет применяться. В этом, возможно, имеется значительный резерв в повышении эффективности порошкового пожаротушения.It was established (Sabinin O.Yu. Optimal characteristics of fire extinguishing powders and their supply parameters for pulsed modules of powder fire extinguishing: the dissertation of the candidate of technical sciences: 05.26.03 / Sabinin O.Y .; - Moscow, 2008. - 176 s: ill. RSL OD, 61 09-5 / 300) that to ensure the effective functioning of powder fire extinguishing systems, the dispersed composition of the powders used must be specially selected depending on the technique in which it will be used. In this, perhaps, there is a significant reserve in increasing the efficiency of powder fire extinguishing.
Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию «новизна».Thus, the distinguishing features of the proposed technical solution are new and meet the criterion of "novelty."
При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства, относящиеся к техническим решениям, связанным с использованием наноразмерных огнетушащих порошков.When determining the conformity of the distinguishing features of the invention with the criterion of "inventive step", the prior art and, in particular, known methods and devices relating to technical solutions associated with the use of nanosized fire extinguishing powders were analyzed.
Известен способ порошкового пожаротушения нанопорошками (Заявка RU №2012142461 от 04.10.2012, опубл. 10.04.2014, кл. МПК A62D 1/00 (2006.01), заключающийся в подаче огнетушащего порошка в очаг пожара, причем тушение производят путем подачи в контролируемую зону нанопорошка в виде микрокапсулированного огнегасящего агента.A known method of powder fire extinguishing with nanopowders (Application RU No. 2012142461 from 04.10.2012, publ. 10.04.2014,
Однако применение указанного огнегасящего агента в обычном огнетушителе удорожает стоимость самого огнетушителя.However, the use of the specified extinguishing agent in a conventional fire extinguisher increases the cost of the fire extinguisher.
Это подтверждается данными (http://studopedia.net/10_8914_tseni-na-naibolee-chasto-proizvodimie-poroshki.html), где указано, что цена одного килограмма нанопорошка массового производства колеблется от 60 до 150$, а нанопорошков специального назначения доходит до 1500$.This is confirmed by data (http://studopedia.net/10_8914_tseni-na-naibolee-chasto-proizvodimie-poroshki.html), which states that the price of one kilogram of mass production nanopowder ranges from $ 60 to $ 150, and special-purpose nanopowders reaches $ 1,500
Отличительным свойством названных порошков является возможность манипулирования с ними: нанопорошки можно сыпать, уплотнять, разрыхлять, склеивать и даже заставить течь. Отдельную наночастицу можно сравнивать с отдельной личностью, а нанопорошок - с толпой. Сама по себе частица - интересная, уникальная, особенная. Она характеризуется определенным химическим составом, твердостью, плотностью, электропроводностью, магнитными свойствами, гигроскопичностью и т.п. Наряду со свойствами вещества при описании частицы говорят о размере, форме, шероховатости поверхности, химическом составе поверхностного слоя, химическом составе слоев адсобированных веществ, смачиваемости, диэлектрической проницаемости и растворимости поверхностного слоя (Нанопорошки.mht).A distinctive feature of these powders is the ability to manipulate them: nanopowders can be strewed, compacted, loosened, glued and even made to flow. An individual nanoparticle can be compared with an individual, and a nanopowder can be compared with a crowd. The particle itself is an interesting, unique, special. It is characterized by a specific chemical composition, hardness, density, electrical conductivity, magnetic properties, hygroscopicity, etc. Along with the properties of the substance, when describing the particles, they speak of the size, shape, surface roughness, chemical composition of the surface layer, chemical composition of the layers of adsorbed substances, wettability, dielectric constant and solubility of the surface layer (Nanopowders.mht).
Поэтому, по мнению автора, экономически целесообразней использовать в огнетушителе просто нанопорошок.Therefore, according to the author, it is economically more expedient to use simply nanopowder in a fire extinguisher.
Известен способ получения огнетушащего порошка (Патент RU №2370295, кл. A62D 1/00 (2006.01), С01В 33/12 (2006.01), опубл. 22.09.2009), который получают смешением, сушкой и измельчением высокодисперсной добавки, гидрофобизирующей жидкости и основного компонента. В качестве высокодисперсной добавки используют гидрофобизированную смесь белой сажи с размером частиц 20-35 нм и микроталька в соотношении 1:(0,1-2), причем берут микротальк со следующим содержанием массовой доли частиц по седиментационному методу, %: менее 20 мкм - не менее 97; менее 10 мкм - не менее 82; менее 5 мкм - не менее 5. В качестве гидрофобизирующей жидкости используют сополимер силоксана и формальдегида. В качестве основного компонента используют аммофос, фосфориты природные, бикарбонат натрия, сильвинит, хлористый натрий, хлористый калий, талькомагнезит, магнезит, кремнезем, нефелин, флогопит, сульфат аммония.A known method of producing fire extinguishing powder (Patent RU No. 2370295,
Однако использование наноразмерных частиц только в высокодисперсной добавке в виде гидрофобизированной смеси незначительно повлияет на огнетушащую способность основного компонента (огнетушащего порошка).However, the use of nanosized particles only in a highly dispersed additive in the form of a hydrophobized mixture will slightly affect the fire extinguishing ability of the main component (fire extinguishing powder).
Известна группа изобретений (Патент RU №2469761, кл. A62D 1/00 (2006.01), A62D 1/00 (2006.01), В82В 3/00 (2006.01), опубл. 20.12.2012), относящиеся к средствам тушения огня, а именно микрокапсулированному огнегасящему агенту, содержащему полимерную оболочку и ядро из огнегасящей жидкости, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон или дибромметан, или смеси с другими бромфторсодержащими жидкостями. При этом полимерная оболочка выполнена из отвержденного пространственно сшитого полимерного материала, наполненного наночастицами минерального наполнителя в форме пластинок, имеющих толщину 1-5 нм, и обладает способностью взрывоподобного разрушения в диапазоне температур 90-270°С.A known group of inventions (Patent RU No. 2469761,
Однако такое использование наночастиц, по сравнению с заявляемым техническим решением, практически не влияет на огнетушащую способность микрокапсулированного огнегасящего агента.However, this use of nanoparticles, in comparison with the claimed technical solution, practically does not affect the fire extinguishing ability of the microencapsulated extinguishing agent.
В работе (M.Е. Краснянский. Порошковое пожаротушение.mht) отмечено, что ряд авторов предлагают получить порошковый аэрозоль непосредственно в очаге горения за счет терморазложения специальных неорганических смесей. Преимущество такого способа - малый размер образующихся частиц и «свежая» (ювинальная) их поверхность, имеющая высокую химическую активность. Недостатки - сложная технология, очень высокая стоимость.In the work (M.E. Krasnyansky. Powder fire extinguishing.mht), it was noted that a number of authors propose to obtain powder aerosol directly in the combustion zone due to thermal decomposition of special inorganic mixtures. The advantage of this method is the small size of the formed particles and their “fresh” (juvenile) surface, which has high chemical activity. Disadvantages - complex technology, very high cost.
Анализ других технических решений показал, что известные способы и устройства не решают отмеченные ранее задачи, решаемые заявляемым способом и устройством.Analysis of other technical solutions showed that the known methods and devices do not solve the previously mentioned problems, solved by the claimed method and device.
На основании изложенного, можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», а само изобретение является новым.Based on the foregoing, we can conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", and the invention itself is new.
Осуществление технического решения, заложенного в способе тушения пожара нанопорошками с помощью огнетушителя порошкового, может быть реализовано следующим образом.The implementation of the technical solution inherent in the method of extinguishing a fire with nanopowders using a powder fire extinguisher can be implemented as follows.
При реализации заявляемого технического решения необходимо учитывать следующие общеизвестными сведениями из уровня техники.When implementing the proposed technical solution, it is necessary to consider the following well-known information from the prior art.
В работе (А.Н. Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. М., ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003, с. 304) указано, что для подачи порошков (огнетушители, автомобили порошкового тушения и т.п.) также надо осуществлять с учетом оптимальных параметров подачи порошков.The work (AN Baratov. Combustion-Fire-Explosion-Safety. M., FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2003, p. 304) indicated that for the supply of powders (fire extinguishers, powder extinguishing vehicles, etc.) must be carried out taking into account the optimal parameters of the powder supply.
Известно, если порошковое облако полностью покрывает пламя, то оно практически подавляется мгновенно. В этом случае дополнительно повышается эффективность в способе тушения, в котором диспергированный поток одновременно формируется во всем объеме очага пожара.It is known that if a powder cloud completely covers a flame, then it is practically suppressed instantly. In this case, the efficiency in the extinguishing method is further improved, in which the dispersed stream is simultaneously formed in the entire volume of the fire.
При тушении обширных очагов (Патент RU №2027452, кл. МПК А62С 2/00, опубл. 27.01.1995) в условиях ограниченного запаса огнетушащего состава наиболее эффективным будет являться способ тушения путем подачи состава по заранее заданному алгоритму, учитывающему форму, размеры очага и интенсивность горения, что значительно сократит непроизводительные потери огнетушащего состава при минимально необходимом его расходе. Значительный эффект также будет достигнут введением обратной связи в процесс тушения вышеуказанным способом, то есть оперативным изменением подачи огнетушащего состава (изменением плотности потока, изменением направлений подачи и т.д.) в зависимости от достигаемых результатов тушения.When extinguishing large foci (Patent RU No. 2027452,
Проведенными исследованиями (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 117) установлено, в какой степени изменяются основные параметры газового потока порошковой струи. Угол расширения струи с увеличением ее загрузки частицами порошка снижается с появлением ярко выраженного прямолинейного участка с полым углом расширения 8-12°. Относительный профиль скоростей струи отвечает закону Шлихлинга, а осевая скорость газового потока снижается по более пологой зависимости. В том же отношении падает и осевая плотность частиц порошка. Более плотные струи являются предпочтительными для тушения, поскольку имеют большую эффективную струю.Studies (Isavnin N.V. Powder extinguishing media. M., Stroyizdat, 1983, p. 117) established the extent to which the main parameters of the gas stream of the powder jet change. The angle of expansion of the jet with an increase in its loading by powder particles decreases with the appearance of a pronounced rectilinear section with a hollow expansion angle of 8-12 °. The relative profile of the jet velocities corresponds to the Schlichling law, and the axial velocity of the gas flow decreases according to a more gentle dependence. In the same respect, the axial density of the powder particles decreases. Tighter jets are preferred for extinguishing because they have a larger effective jet.
В работе (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 118) отмечено, что установление предельного значения плотности порошковой струи (порошкового облака) позволило судить об эффективной ее длине.In the work (Isavnin N.V. Powder extinguishing media. M., Stroyizdat, 1983, p. 118), it was noted that the establishment of the limit value of the density of the powder jet (powder cloud) made it possible to judge its effective length.
Там же приведены опытные данные, подтверждающие, что с увеличением концентрации порошковой струи эффективная длина возрастает.Experimental data are also presented there, confirming that with increasing concentration of the powder jet, the effective length increases.
Известно (А.Н. Баратов. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. М., ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003, с. 305), что в отличие от других средств, используемых для тушения по площади (например, пена или вода) и оказывающих изолирующее или охлаждающее действие на горящую поверхность, порошки оказывают ингибирующее воздействие на пламя. Поэтому расчет требуемого количества порошка надо вести не на площадь пожаротушения, а на объем пламени. При этом необходимое количество порошка Ms, кг будет определяться выражением:It is known (AN Baratov. Combustion-Fire-Explosion-Safety. M., FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2003, p. 305) that, unlike other means used for extinguishing by area (for example, foam or water) and having an insulating or cooling effect on a burning surface, the powders have an inhibitory effect on the flame. Therefore, the calculation of the required amount of powder must be carried out not on the fire extinguishing area, but on the volume of the flame. In this case, the required amount of powder M s , kg will be determined by the expression:
где Cv - огнетушащая концентрация, принимаемая равной 0,25 кг/м2; V - объем пламени, м3.where C v - fire extinguishing concentration, taken equal to 0.25 kg / m 2 ; V is the volume of the flame, m 3 .
Оценку V можно провести через характеристический размер пламени I=F0,5 (где F - площадь очага), но так как V~13, то получаем V=F3/2 или окончательно:V can be estimated through the characteristic flame size I = F 0.5 (where F is the focus area), but since V ~ 1 3 , we obtain V = F 3/2 or finally:
В настоящее время все отмеченные ранее порошковые огнетушащие составы могут быть выполнены в виде нанодисперсного порошка минеральной соли (Русские нанопорошки.mht; http://nano-info.ru/post/439/ Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).Currently, all previously mentioned powder extinguishing compositions can be made in the form of nanosized mineral salt powder (Russian nanopowders.mht; http://nano-info.ru/post/439/ Nanopowders. Purpose, properties, production).
Однако в работе (Birchall. Y. Comb/ a Flame, 1970, v. 8, 257) приведены данные по исследованиям тушащего действия различных солей на диффузионное пламя городского газа. В результате было установлено, что наиболее эффективное действие из всех исследованных солей на диффузионное пламя оказывали соли щелочных металлов.However, the work (Birchall. Y. Comb / a Flame, 1970, v. 8, 257) provides data on studies of the extinguishing effect of various salts on the diffusion flame of a city gas. As a result, it was found that the most effective effect of all the salts studied on the diffusion flame was exerted by alkali metal salts.
Высокая ингибирующая способность солей щелочных металлов иллюстрируется значениями коэффициентов гетерогенной рекомбинации атомов водорода (γн) и кислорода (γо) на поверхностях различных солей, приведенными в таблице 2. Эти данные получены экспериментально методом электронного парамагнитного резонанса (см. монографию А.Н. Баратова, А.П. Вогмана «Огнетушащие порошковые составы», М., Стройиздат, 1982, с. 66).The high inhibitory ability of alkali metal salts is illustrated by the values of the coefficients of heterogeneous recombination of hydrogen atoms (γ n ) and oxygen (γ about ) on the surfaces of various salts, shown in table 2. These data were obtained experimentally by electron paramagnetic resonance (see monograph by A. N. Baratov , A. P. Wogman “Fire extinguishing powder compositions”, M., Stroyizdat, 1982, p. 66).
В качестве конкретных наиболее эффективными огнегасящими веществами, которые можно использовать в виде нанопорошка, являются соли щелочных металлов: сульфат калия (K2SO4) и сульфату цезия (Cs2SO4), обладающие наибольшим значением коэффициентов рекомбинации атомарных частиц водорода и кислорода, являющихся активными центрами цепных реакций при горении.As specific, the most effective extinguishing agents that can be used in the form of a nanopowder are alkali metal salts: potassium sulfate (K 2 SO 4 ) and cesium sulfate (Cs 2 SO 4 ), which have the highest recombination coefficients of atomic particles of hydrogen and oxygen, which are active centers of chain reactions during combustion.
Известен метод Дюфресса (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/optimalnye-harakteristiki-ognetushawih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlja.html), основанный на проверке огнетушащей эффективности порошков. Она определялась по минимальному количеству порошка, достаточному для одного тушения. Эксперименты показали, что самыми эффективными оказались соединения калия, проверенные этим методом.The Dufress method is known (http://www.dslib.net/pozharn-bezopasnost/optimalnye-harakteristiki-ognetushawih-poroshkov-i-parametry-ih-podachi-dlja.html), based on testing the fire extinguishing effectiveness of powders. It was determined by the minimum amount of powder sufficient for one quenching. The experiments showed that the most effective were potassium compounds tested by this method.
Пример применения нанодисперсного порошка минеральной соли цезия CS2SO4 в комбинации с обычным порошком на основе минеральных солей щелочных металлов, например, NaHCO3 приведен в способе порошкового пожаротушения (Патент RU, №2419471, МПК А62С 2/10 (2006.01), опубл. 27.05.2011).An example of the use of nanosized powder of cesium mineral salt CS 2 SO 4 in combination with a conventional powder based on mineral salts of alkali metals, for example, NaHCO 3 is shown in the method of powder fire extinguishing (Patent RU, No. 2419471,
По определению наночастицы должны иметь диаметр менее 100 нм. Почти половина нанопорошков имеет диаметр менее 30 нм. Девять процентов порошков, относящихся к группе «нано», имеют диаметр более 100 нм. Большинство производителей предлагают порошки диаметром от 5 до 100 нм. При определении цены не столь важен размер частиц, сколько важна чистота и однородность (http://nano-info.ru/post/439/ Нанопорошки. Назначение, свойства, производство).By definition, nanoparticles must have a diameter of less than 100 nm. Almost half of the nanopowders has a diameter of less than 30 nm. Nine percent of the powders belonging to the nano group have a diameter of more than 100 nm. Most manufacturers offer powders with a diameter of 5 to 100 nm. When determining the price, particle size is not as important as purity and uniformity are important (http://nano-info.ru/post/439/ Nanopowders. Purpose, properties, production).
Отсюда можно сделать вывод, что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения, и чем меньше будет размер частиц нанопорошка, тем активнее будет происходить этот процесс.From this we can conclude that nanopowders most actively affect the process of inhibiting chemical reactions in the combustion zone, and the smaller the particle size of the nanopowder, the more actively this process will occur.
Поэтому, по мнению автора, оптимальным размер частиц нанопорошка должен быть от 5 до 30 нм с учетом существующего уровня производства названных материалов. В дальнейшем с учетом развития производства нанопорошков следует переходить на применение нанопорошков размером частиц менее 5 нм.Therefore, according to the author, the optimal particle size of the nanopowder should be from 5 to 30 nm, taking into account the current level of production of these materials. Subsequently, taking into account the development of the production of nanopowders, it is necessary to switch to the use of nanopowders with a particle size of less than 5 nm.
Известно (Исавнин Н.В. Средства порошкового пожаротушения. М., Стройиздат, 1983, с. 130), что конструкция установок должна обеспечивать подачу порошка с наибольшей по возможности концентрацией. Обеспечение ее с учетом приведенных выше результатов исследований обуславливается правильным выбором аэрационных устройств и принятых режимов подпитки сосуда сжатым газом.It is known (Isavnin N.V. Powder extinguishing media. M., Stroyizdat, 1983, p. 130) that the design of the plants should ensure the supply of powder with the highest concentration possible. Ensuring it, taking into account the above research results, is determined by the correct choice of aeration devices and accepted modes of feeding the vessel with compressed gas.
Насадки и распылители должны обеспечивать геометрические формы порошкового факела, способствующие получению оптимальной огнетушащей способности струи. В огнетушителях задачей этих устройств является превращение длинной узкой струи в несколько расширенный и укороченный факел. Наблюдается, что не имеющий опыта оператор в большинстве случаев стремится как можно ближе подойти к очагу пожара.Nozzles and nozzles should provide the geometric shape of the powder torch, contributing to the optimal fire extinguishing ability of the jet. In fire extinguishers, the task of these devices is to turn a long narrow jet into a slightly expanded and shortened torch. It is observed that an operator with no experience in most cases tends to get as close to the fire site as possible.
Исходя из приведенных научных данных и исследованного уровня техники, связанных с практическим применением огнетушащих порошков, можно сделать следующие предположения.Based on the above scientific data and the investigated prior art related to the practical use of fire extinguishing powders, the following assumptions can be made.
1. Использование огромной удельной поверхности нанопорошков позволяет значительно повысить эффективность объемного пожаротушения за счет того, что нанопорошки самым активным образом влияют на процесс ингибирования химических реакций в зоне горения. При этом чем меньше будет размер частиц нанопорошка, тем активнее будет происходить этот процесс.1. The use of a huge specific surface area of nanopowders can significantly increase the efficiency of volumetric fire extinguishing due to the fact that nanopowders most actively influence the process of inhibition of chemical reactions in the combustion zone. Moreover, the smaller the particle size of the nanopowder, the more actively this process will occur.
2. Доставку нанопорошков непосредственно в очаг пожара с помощью огнетушителя можно осуществить путем создания компактной газовоздушной струи, что позволит свести к минимуму процесс отбрасывания восходящими конвективными потоками сверхлегких частиц, выполненных в виде нанопорошка, и облегчить их доступ в зону горения, образуя порошковое облако из мельчайших частиц наноразмерных порошков, в результате чего происходит процесс ингибирования химических реакций в пламени как в газовой фазе, так и на поверхности частиц (А.Н. Баратов, Ε.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 113).2. The delivery of nanopowders directly to the fire using a fire extinguisher can be accomplished by creating a compact gas-air jet, which will minimize the process of rejection by ascending convective flows of ultralight particles made in the form of nanopowders and facilitate their access to the combustion zone, forming a powder cloud of the smallest particles of nanosized powders, as a result of which there is a process of inhibition of chemical reactions in a flame both in the gas phase and on the surface of particles (A.N. Baratov, Ε.N. Iva new Fire extinguishing at the enterprises of the chemical and oil refining industry. 2nd edition, revised. - M .: publishing house "Chemistry", 1979, p. 113).
В случае незначительного развитого очага пожара другая часть частиц наноразмерных порошков достигает горящей поверхности, рассыпается по горящей поверхности, часть его, попадая в конвективную колонку, увлекается спутным потоком. В результате чего происходит дополнительный процесс ингибирования химических реакций в зоне горения.In the case of an insignificant developed focus of the fire, another part of the particles of nanosized powders reaches the burning surface, scatters on the burning surface, part of it, falling into the convection column, is carried away by a satellite stream. As a result, an additional process of inhibition of chemical reactions in the combustion zone occurs.
Оставшаяся часть частиц наноразмерных порошков создает на поверхности горящих материалов слой, предотвращающий доступ к ней кислорода воздуха (А.Н. Баратов, Ε.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М.: издательство «Химия», 1979, с. 113).The rest of the particles of nanosized powders creates a layer on the surface of the burning materials that prevents the access of air oxygen to it (A.N. Baratov, Ε.N. Ivanov. Fire extinguishing at enterprises of the chemical and oil refining industry. 2nd edition, revised. - M .: publishing house "Chemistry", 1979, p. 113).
В работе (А.Н. Баратов, Ε.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е, переработанное. - М: издательство «Химия», 1979, с. 110-121) описан широкий круг обычных порошковых огнетушащих составов. Дисперсность частиц этих составов колеблется по данным (А.Н. Баратов и др. Пожарная опасность строительных материалов. - М. Стройиздат, 1988, глава 9, табл. 9.20) в основном от 60 до 80 мкмThe work (AN Baratov, Н..N. Ivanov. Fire fighting at the enterprises of the chemical and oil refining industry. 2nd edition, revised. - M: publishing house "Chemistry", 1979, p. 110-121) describes a wide range of ordinary powder extinguishing compositions. The dispersion of particles of these compositions varies according to (A.N. Baratov et al. Fire hazard of building materials. - M. Stroyizdat, 1988,
Известны применение порошков на основе минеральных солей щелочных металлов и аэрозольные составы (Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 364). Указанные составы способны тушить пожары классов A1, А2 и В1, В2 (см. там же). Принцип тушения этими составами заключается в создании облака газовзвеси (аэрозоля) порошков в защищаемых объектах. Эти составы являются удовлетворительными средствами пожаротушения и широко применяются на практике. Они подаются в очаг пожара или в защищаемый объем путем пневматического выдавливания из герметичных сосудов с помощью газа под давлением или путем сжигания заряда аэрообразующего состава (АОС).Known use of powders based on mineral salts of alkali metals and aerosol formulations (Baratov AN Burning-Fire-Explosion-Safety. - M.: FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2004. 364). These compounds are able to extinguish fires of classes A1, A2 and B1, B2 (see ibid.). The principle of extinguishing with these compounds is to create a cloud of gas suspension (aerosol) of powders in the protected objects. These compounds are satisfactory extinguishing agents and are widely used in practice. They are fed into the fire or in the protected volume by pneumatic extrusion from sealed vessels using gas under pressure or by burning a charge of an aero-forming compound (AOS).
Недостатками этих составов и способов их использования являются невысокая огнетушащая способность, склонность к слеживанию и комкованию, а также неудобства применения, связанные с их быстрым оседанием и с проблемами создания равномерной концентрации из-за сравнительно высокой крупности частиц обычных порошков (дисперсность ~70-80 мкм).The disadvantages of these compositions and methods of their use are low fire extinguishing ability, a tendency to caking and clumping, as well as the inconvenience of use associated with their rapid settling and the problems of creating a uniform concentration due to the relatively high particle size of ordinary powders (dispersion ~ 70-80 microns )
Известно (Патент RU, №2160618, МПК А62С 13/12, опубл. 20.12.2000), что порошковые огнетушители закачного типа, с газогенератором и баллоном сжатого газа в отличие от импульсных имеют запорно-пусковое устройство, обеспечивают возможность неоднократно прерывать и вновь возобновлять подачу заряда огнетушащего вещества на очаг горения. При этом минимальная продолжительность подачи огнетушащего вещества в зависимости от объема огнетушителя составляет (5…10) с. Таким образом, у оператора есть время прицельно направить огнетушащую струю в нужное место, прекратить подачу огнетушащего вещества или, наоборот, возобновить ее в случае необходимости повторного загорания.It is known (Patent RU, No. 2160618,
По мнению автора изобретения для подачи нанопорошка можно использовать конструкцию обычного порошкового огнетушителя, например, приведенную в работе (А.П. Карпов. Огнетушители. Устройство, испытания, выбор. Применение, техническое обслуживание и перезарядка. Учебно-методическое пособие / Под общей редакцией Н.П. Копылова. ВНИИПО МЧС России. - М., 2003, с. 108, рис. 11а).According to the author of the invention, for the supply of nanopowder, you can use the design of a conventional powder fire extinguisher, for example, given in the work (A.P. Karpov. Fire extinguishers. Device, tests, selection. Application, maintenance and reloading. Training manual / Edited by N .P. Kopylova. VNIIPO EMERCOM of Russia. - M., 2003, p. 108, Fig. 11a).
Из работы (Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2004 с. 281) следует, что эффективность использования порошков зависит также от способа и условий их подачи в очаг пожара. В настоящее время доминирует пневматический способ подачи, заключающийся в выдавливании порошка из сосуда сжатым газом.From the work (Baratov A.N. Combustion-Fire-Explosion-Safety. - M .: FGU VNIIPO EMERCOM of Russia, 2004, p. 281), it follows that the efficiency of the use of powders also depends on the method and conditions of their supply to the fire source. Currently, the pneumatic feeding method dominates, consisting in extruding the powder from the vessel with compressed gas.
В работе (А.П. Карпов. Огнетушители. Класссификация, выбор, размещение, применение: Учебное пособие. - М., НОУ «Такир», 1998, с. 23, табл. 2) отмечено, что продолжительность работы переносного огнетушителя составляет 10-20 с, передвижного огнетушителя - 20-30 с. In the work (A.P. Karpov. Fire extinguishers. Classification, selection, placement, application: Textbook. - M., Takir NOU, 1998, p. 23, table 2), it is noted that the duration of the portable fire extinguisher is 10 -20 s, mobile fire extinguisher - 20-30 s.
Использование закачного огнетушителя является оптимальным для применения в нем нанопорошка. Данный тип огнетушителей по величине рабочего давления относится к огнетушителям низкого давления, при этом рабочее давление ниже или равно 2,5 МПа при температуре окружающей среды (20±2)°С (А.П. Карпов. Огнетушители. Класссификация, выбор, размещение, применение: Учебное пособие. - М., НОУ «Такир», 1998, с. 13). Причем выбор в качестве рабочего тела - газа инертного, по отношению к нанопорошку, например, азота, сжатого воздуха и т.п., позволяет осуществить длительное хранение нанопорошка в закрытом сосуде. Применение сжатого воздуха, по мнению автора, является экономически целесообразным.The use of an injection fire extinguisher is optimal for the use of nanopowder in it. This type of fire extinguisher in terms of operating pressure refers to low pressure fire extinguishers, while the working pressure is lower than or equal to 2.5 MPa at ambient temperature (20 ± 2) ° C (A.P. Karpov. Fire extinguishers. Classification, selection, placement, application: Textbook. - M., NOU "Takir", 1998, p. 13). Moreover, the choice as a working fluid — an inert gas with respect to the nanopowder, for example, nitrogen, compressed air, etc., allows for long-term storage of the nanopowder in a closed vessel. The use of compressed air, according to the author, is economically feasible.
Использование порошкового огнетушителя с газогенератором для подачи нанопорошков связано с проблемой, которая возникает при контакте образующихся при сгорании аэрозольного заряда газов и коксующихся веществ с наноразмерными частицами, обладающими, как было отмечено ранее, чрезвычайно высокой химической активностью.The use of a powder fire extinguisher with a gas generator for feeding nanopowders is associated with a problem that arises when the gases and coking substances formed during the combustion of an aerosol contact come in contact with nanosized particles, which, as noted earlier, have extremely high chemical activity.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его реализации, однако, не ограничивающим возможностей его осуществления.The invention is further illustrated by an example of its implementation, however, not limiting the possibilities of its implementation.
На чертеже представлен заявляемый огнетушитель порошковый закачного типа, содержащий корпус 1, заполненный огнетушащим порошком 2, выполненным в виде нанопорошка, устройство 3 его вытеснения и подачи в очаг пожара, запорно-пусковое устройство 4 и устройство 5 для распыления нанопорошка 2 в контролируемой зоне.The drawing shows the inventive fire extinguisher powder injection type, comprising a
Устройство 3 вытеснения и подачи нанопорошка 2 в очаг пожара содержит сифонную трубку 6, погруженную в нанопорошок 2 до самого дна 7 корпуса 1. Внутренний канал сифонной трубки 6 соединен через запорно-пусковое устройство 4 с гибким шлангом 8, на конце которого установлено устройство 5 для распыления нанопорошка 2 через распылитель 9.The
В дежурном режиме устройство 5 удерживается фиксатором 10, смонтированным на корпусе 1.In standby mode, the
На запорно-пусковом устройстве 4 смонтирована ручка 11 для переноски огнетушителя и подвижный рычаг 12. Рычаг 12 опирается в толкатель 13 запорно-пускового устройства 4 и фиксируется чекой 14 от возможного поступающего перемещения толкателя 13.A
На корпусе устройства 5 смонтирована рукоятка 15 для регулировки подачи струи распыленного нанопорошка 2 в контролируемую зону.A
В дежурном режиме корпус 1 закачан в зоне 16 рабочим телом - газом, например сжатым воздухом, инертным по отношению к нанопорошку 2, то есть не вступающим с последним в химическое взаимодействие в результате длительного хранения. Зона 16 до срабатывания запорно-пускового устройства 4 находится под давлением до 2,5 МПа при температуре окружающей среды (20±2)°С.In standby mode, the
Заявляемый огнетушитель работает следующим образом.The inventive fire extinguisher operates as follows.
При обнаружении очага пожара оператор выдергивает чеку 14 и перемещает рычаг 12 по направлению к ручке 11. В результате этого взаимодействия толкатель 13 перемещается и срабатывает запорно-пусковое устройство 4.When a fire is detected, the operator pulls out the
Под действием избыточного давления рабочего инертного газа в зоне 16 нанопорошок 2 выдавливается через сифонную трубку 6 и, беспрепятственно проходя через каналы запорно-пускового устройства, поступает в гибкий шланг 8.Under the action of excessive pressure of the working inert gas in
В дальнейшем оператор освобождает из фиксатора 10 устройство 5 и ориентирует последнее в направлении контролируемой зоны. При этом он с помощью рукоятки 15 регулирует подачу струи распыленного нанопорошка 2 через распылитель 9 в контролируемую зону, создавая порошковое облако из мельчайших частиц наноразмерных порошков. Они создают необходимую концентрацию нанопорошка, достаточную для ингибирования пожароопасной среды в течение времени, необходимого для подавления пламени.Subsequently, the operator releases the
Анализ современных теоретических представлений о механизмах порошкового пожаротушения и общеизвестные сведения из уровня техники показали большую перспективу применения нанопорошков. Одним из путей этого применение является создание современных порошковых огнетушителей с использованием заявляемого технического решения.The analysis of modern theoretical concepts of powder fire extinguishing mechanisms and well-known information from the prior art showed a great prospect for the use of nanopowders. One of the ways this application is the creation of modern powder fire extinguishers using the claimed technical solution.
Заявляемое техническое решение просто в эксплуатации и может быть использовано в обычном порошковом огнетушителе для подачи нанопорошка при пожаре в контролируемую зону.The claimed technical solution is simple in operation and can be used in a conventional powder fire extinguisher to supply nanopowder in case of fire in a controlled area.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129847A RU2607761C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129847A RU2607761C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2607761C1 true RU2607761C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129847A RU2607761C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2607761C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715870C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-03-03 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Fire extinguishing suspension |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94044798A (en) * | 1994-12-21 | 1997-05-20 | В.Н. Бордаков | Method and arrangement for spatial fire blanking |
| RU2419471C1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-05-27 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) | Method for dry chemical fire fighting |
| US8230937B1 (en) * | 2009-09-17 | 2012-07-31 | The United States of America as represented by the Secretary of Department of Energy | Projectile containing metastable intermolecular composites and spot fire method of use |
| RU140072U1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-04-27 | Дмитрий Федорович Кожевин | POWDER FIRE EXTINGUISHER |
-
2015
- 2015-07-20 RU RU2015129847A patent/RU2607761C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94044798A (en) * | 1994-12-21 | 1997-05-20 | В.Н. Бордаков | Method and arrangement for spatial fire blanking |
| US8230937B1 (en) * | 2009-09-17 | 2012-07-31 | The United States of America as represented by the Secretary of Department of Energy | Projectile containing metastable intermolecular composites and spot fire method of use |
| RU2419471C1 (en) * | 2010-04-29 | 2011-05-27 | Федеральное государственное учреждение Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России) | Method for dry chemical fire fighting |
| RU140072U1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-04-27 | Дмитрий Федорович Кожевин | POWDER FIRE EXTINGUISHER |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715870C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-03-03 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Fire extinguishing suspension |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Joseph et al. | A comparative study of the effects of chemical additives on the suppression efficiency of water mist | |
| CA2556673C (en) | Method and apparatus for generating a mist | |
| Zou et al. | Inspiration from a thermosensitive biomass gel: A novel method to improving the stability of core-shell “dry water” fire extinguishing agent | |
| EP1720660A1 (en) | Improvements in or relating to a method and apparatus for generating a mist | |
| Roosendans et al. | Experimental investigation of explosion mitigating properties of aqueous potassium carbonate solutions | |
| RU2615956C1 (en) | Method of combined fire extinguishing of combustible and flammable liquids | |
| Yao et al. | Experimental study of suppressing Poly (methyl methacrylate) fires using water mists | |
| Zhang et al. | Hot aerosol fire extinguishing agents and the associated technologies: a review | |
| Yoshida et al. | Inhibition of counterflow methane/air diffusion flame by water mist with varying mist diameter | |
| RU2607761C1 (en) | Method of fire extinguishing with nanopowder using powder fire extinguisher and powder fire extinguisher | |
| Li et al. | Fire suppression performance of a new type of composite superfine dry powder | |
| Du et al. | Experimental study on fire extinguishing properties of compound superfine powder | |
| Ibrahim et al. | Experimental assessment on LPG fire extinguishing properties of three chemical powders before and after milling action | |
| Ning et al. | Surface modification of sodium bicarbonate ultrafine powder extinguishing agent by environmental friendly fluorinated acrylate copolymers | |
| Kuznetsov et al. | Influence of the component composition of extinguishing fluids on the droplet distribution in an aerosol cloud | |
| Gieras | Flame acceleration due to water droplets action | |
| Kuti | Advantages of water fog use as a fire extinguisher | |
| US20180250541A1 (en) | Enhanced dry chemical fire extinguishing composition, apparatus, and method | |
| Jian-yong et al. | Progress in research and application of electronic ultrasonic water mist fire suppression technology | |
| Ni et al. | A new type of BTP/zeolites nanocomposites as mixed-phase fire suppressant: preparation, characterization, and extinguishing mechanism discussion | |
| RU2607770C1 (en) | Method of firefighting using a nano-powder and device for its implementation (versions) | |
| Kuznetsov et al. | Interaction of typical fire-extinguishing liquids with the forest fuel combustion front | |
| KR101552278B1 (en) | Portable Fire Extinguisher | |
| Liu et al. | Experimental study on ultra-fine water mist extinguishing heptane cup fire in confined space | |
| RU2645207C1 (en) | Method of combined fire extinguishing and device for implementation thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200721 |