RU2783607C1 - Газогенерирующий состав - Google Patents

Газогенерирующий состав Download PDF

Info

Publication number
RU2783607C1
RU2783607C1 RU2022114525A RU2022114525A RU2783607C1 RU 2783607 C1 RU2783607 C1 RU 2783607C1 RU 2022114525 A RU2022114525 A RU 2022114525A RU 2022114525 A RU2022114525 A RU 2022114525A RU 2783607 C1 RU2783607 C1 RU 2783607C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
fire extinguishing
gases
composition
fire
Prior art date
Application number
RU2022114525A
Other languages
English (en)
Inventor
Вадим Владимирович Колчин
Евгений Павлович Якимов
Дмитрий Георгиевич Артамонов
Сергей Николаевич Лукьянов
Владимир Геннадьевич Демидов
Сергей Николаевич Баев
Елена Павловна Чащина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Системы Пожаротушения"
Application granted granted Critical
Publication of RU2783607C1 publication Critical patent/RU2783607C1/ru
Priority to PCT/RU2023/000156 priority Critical patent/WO2023234797A1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно, к композициям, при сгорании которых образуется огнетушащий газ или смесь газов, не содержащих озоноразрушающих веществ. Изобретение может быть использовано как в устройствах газового пожаротушения, так и в устройствах, использующих газ или смесь газов для создания давления внутри резервуара, модуля для вытеснения огнетушащего вещества: порошка, воды, водных растворов и иных текучих веществ или композиций. Газогенерирующий состав содержит газогенерирующий агент, нитрат калия и новолачную фенолформальдегидную смолу в качестве горючего связующего. В качестве газогенерирующего агента используют оксалат металла с переменной валентностью при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксалат металла с переменной валентностью 32,0-70,0; нитрат калия 25,0-54,0; новолачная фенолформальдегидная смола 5,0-14,0. Изобретение обеспечивает расширение области применения за счет возможности использования зарядов из данного газогенерирующего состава не только для систем вытеснения жидких и порошкообразных веществ, но и в устройствах пожаротушения, генерирующих огнетушащий газ или смесь газов и предназначенных для тушения очагов класса А2, В и С, а также для активации процесса золе-гелеобразования при получении быстротвердеющей огнетушащей пены на основе вспененного гидрогеля кремниевой кислоты. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно, к композициям, при сгорании которых образуется огнетушащий газ (смесь газов), не содержащий озоноразрушаюших веществ. Изобретение может быть использовано как в устройствах газового пожаротушения, так и в устройствах, использующих газ или смесь газов для создания давления внутри резервуара (модуля) для вытеснения огнетушащего вещества: порошка, воды или водных растворов и иных текучих веществ или композиций.
Известно изобретение по патенту RU 2640466, опубл. 09.01.2018, где раскрыт безазидный газогенерирующий состав, содержащий новолачную фенолформальдегидную смолу, нитрат калия, карбонат магния основной, мочевину и графит в требуемой пропорции. Из указанной композиции формируют канальный пористый газопроницаемый заряд для использования в составе газогенерирующего устройства, обеспечивающий возможность создания процесса горения не объемным, а послойным, инициируемым искусственным перепадом давления между начальной поверхностью, поверхностью воспламенения и конечной поверхностью, поверхностью истечения генерируемых газов из исходного заряда.
Недостатком данного изобретения является то, что для нормального функционирования указанного состава требуются специальные условия, которыми должен обладать изготовленный из него заряд, например, наличие сквозной пористости и газопроницаемости, а также центрального глухого цилиндрического канала. Вышеизложенный недостаток приводит к усложнению и удорожанию технологии изготовления как самих газогенерирующих зарядов, так и генераторов газа на их основе.
Пламегасящая композиция, известная из патента RU 2610120, опубл. 08.02.2017, содержит соединение, выбранное из солей меди, в количестве от 30 мас. % до 95 мас. %, и огнезащитный компонент в количестве от 5 мас. % до 70 мас. %. В качестве источника тепла и источника энергии в этой композиции служит пиротехническое соединение, которое после поджига сгорает, создавая высокую температуру, обеспечивающую протекание реакции разложения композиции, что дает возможность распыления, совместно с пиротехническим соединением, большого количества полученных в результате реакции пламегасящих веществ с целью пожаротушения. Пламегасящая композиция на основе солей меди может быстро и эффективно уменьшать количество тепла, выделяемого при сгорании пиротехнического соединения; существенно снижать температуру распыляемых веществ и устранить необходимость применения в устройстве пожаротушения сложных систем охлаждения.
Основным недостатком данного изобретения является то, что указанная композиция не может использоваться в качестве источника получения «чистого» огнетушащего газа, так как генерируемый при ее сгорании газ содержит достаточно большое количество твердых продуктов сгорания (например, калия углекислого).
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является изобретение по патенту RU 2151135 C1, 20.06.2000, которое относится к рецептурам газогенерирующих составов для использования в системах вытеснения жидких и порошкообразных веществ. Газогенерирующий состав содержит нитрат калия, фенолформальдегидную смолу, основной карбонат магния и аммоний щавелевокислый одноводный при следующем соотношении компонентов, вес. %: нитрат калия 54,0 - 60,0; новолачная фенолформальдегидная смола 15,0 - 24,0; основной карбонат магния 5,0 - 17,0; аммоний щавелевокислый одноводный 5,0 - 20,0. Как указано в источнике, состав обладает высокими эксплуатационными качествами: низкой температурой образующихся газов и высокой величиной удельной газопроизводительности, и обеспечивает надежное функционирование конструкции газогенератора в диапазоне температур от минус 50 до плюс 50°С.
Недостатками наиболее близкого аналога является то, что отсутствует возможность использования упомянутого газогенерирующего состава для получения огнетушащего газа, так как в образующемся газе присутствует метан (более 0,05 мольных долей (мол.дол.) и пары воды (0,28-0,35 мол.дол.), и содержится малое количество углекислого газа (не более 0,16 мол.дол.), что в свою очередь ограничивает область применения данного газогенерирующего состава только для наддува и вытеснения жидких и порошкообразных веществ.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка пиротехнического состава, генерирующего смесь огнетушащих газов, таких как углекислый газ, азот и парообразная вода.
При использовании данного газогенерирующего состава обеспечивается достижение следующих технических результатов:
- расширение области применения за счет возможности использования зарядов из заявляемого газогенерирующего состава не только для систем вытеснения жидких и порошкообразных веществ, но и в устройствах пожаротушения, генерирующих огнетушащий газ (смесь газов) и предназначенных для тушения очагов класса А2, В и С, а также для активации процесса золе-гелеобразования при получении быстротвердеющей огнетушащей пены на основе вспененного гидрогеля кремниевой кислоты;
- возможность применения предлагаемого состава для изготовления различных зарядов (как канальных, так и бесканальных) за счет отсутствия специальных требований для нормального функционирования состава, а именно: обязательного наличия в заряде сквозной пористости и газопроницаемости, а также центрального глухого цилиндрического канала.
Для решения задачи и достижения технических результатов предлагается газогенерирующий состав, содержащий газогенерирующий агент, нитрат калия и новолачную фенолформальдегидную смолу в качестве горючего связующего, причем в качестве газогенерирующего агента используют оксалат металла с переменной валентностью при следующем соотношении компонентов, масс.%:
оксалат металла с переменной валентностью 32,0-70,0
нитрат калия 25,0-54,0
новолачная фенолформальдегидная смола 5,0-14,0
В качестве газогенерирующего агента используют оксалаты металлов с переменной валентностью, например, оксалат никеля двуводный NiC2O4·2H2O, оксалат меди полуводный CuC2O4·0,5H2O, оксалат кобальта двуводный CoC2O4·2H2O, оксалат железа (III) пятиводный Fe2(C2O4)3·5H2O, оксалат магния двуводный MgC2O4·2H2O, оксалат кальция одноводный CaC2O4·H2O, преимущественно, оксалат меди полуводный. Свойства перечисленных выше оксалатов представлены в таблице 1, приведенной на Фиг. 1.
Примеры осуществления предлагаемого изобретения с указанием получаемых при сгорании составов продуктов приведены в таблице 2 на Фиг. 2.
На Фиг. 3 показана фотография шашки газогенерирующего состава в процессе горения.
На Фиг. 4 представлена фотография раскаленной шашки газогенерирующего состава сразу после сгорания.
Для изготовления предлагаемого состава используются известные в технике приемы и оборудование. Смешивают порошки компонентов состава в соотношении как указано в примерах (Фиг. 2), для смешения может быть использован любой смеситель. Затем смесь порошков формуют в пресс-форму и уплотняют до необходимой плотности. После формования состав подвергается термообработке, время и температура выбираются в зависимости от марки фенолформальдегидной смолы.
Как видно из примеров осуществления изобретения (Фиг. 2) при сгорании предлагаемого состава образуется значительное количество углекислого газа СО2, что обеспечивает использование состава не только в устройствах, использующих смесь газов для создания давления внутри резервуара (модуля) и вытеснения огнетушащего вещества, но и в устройствах пожаротушения генерируемым огнетушащим газом. Отмечаем также, что при сгорании предлагаемого состава образуются лишь следы, не более 0,68·10-5 мольных долей, угарного газа (CO), что обеспечивает безопасность при использовании устройств пожаротушения с таким составом.
Примеры показывают, что наибольшее количество целевого огнетушащего газа, а именно CO2, дают составы на основе оксалата меди полуводного. При этом в примерах 1, 2, 3 количество паров воды в 1,5 раза меньше, чем количество паров воды в примерах 4, 5, 6, несмотря на то, что содержание газогенерирующего агента примерно в 1,5 - 2 раза выше. Таким образом, состав на основе оксалата меди полуводного возможно применять в тех областях, где требуется не только подавить возгорание, но и нанести минимальный вред защищаемому оборудованию, например, для тушения микроэлектроники. Дополнительным преимуществом состава (примеры 1 - 3) на основе оксалата меди полуводного является то, что их температура горения (Пример 1 - 913°С) близка к температуре плавления образующейся конденсированной фазы, которая при коэффициенте избытка окислителя меньше единицы в большей степени состоит из чистой меди (температура плавления меди 1084,62°С). В процессе горения этого состава происходит размягчение и подплавление образующихся частиц меди, которые при взаимодействии друг с другом формируют высокопористый скелет, выполняющий роль фильтра от образующихся в результате горения небольших количеств твердых частиц углерода и карбоната калия.
Заряды из предлагаемого состава прошли испытания в устройствах пожаротушения, генерирующих огнетушащий газ (газогенераторах), в модулях пожаротушения кухонного оборудования, а также в системах получения быстротвердеющей огнетушащей пены на основе вспененного гидрогеля кремниевой кислоты. В качестве примеров приведены процедуры и результаты испытаний газогенерирующего состава, выполненного согласно примеру 1 (Фиг. 2).
Заряд из предлагаемого газогенерирующего состава размещали в устройствах пожаротушения, генерирующих огнетушащий газ. Использовали заряд, состоящий из 10 шашек со сквозным цилиндрическим каналом диаметром 12 мм. Указанное устройство устанавливали в герметичной испытательной камере объемом 0,5 м3, в которой был также размещен модельный очаг пожара. В первом случае использовали очаг класса А2, представляющий собой пластину из органического стекла (полиметилметакрилат) размером 105×20×10 (Д×Ш×В), во втором случае - очаг класса В, представляющий собой стальную плошку с н-гептаном диаметром 80 мм, в третьем случае - портативную газовую горелку (модельный очаг класса С). После предварительного горения модельного очага, которое для класса А2, В и С составило 30, 30 и 5 секунд соответственно, закрыли дверь испытательной камеры и привели в действие с помощью пиротехнического узла запуска газогенератор. Пламя модельных очагов А2, В и С было потушено через 20, 25 и 6 секунд соответственно после начала работы газогенератора. Процесс прекращения горения модельных очагов фиксировали визуально через смотровое стекло в испытательной камере. Огнетушащая концентрация по потере массы заряда составила 495 г/м3 во всех трех испытаниях, что близко к нормативной огнетушащей концентрации чистого СО2 для тушения пожаров твердых нетлеющих материалов (пожар класса А2) и н-гептана, которая составляет 34,9 об.% или в пересчете на массовую концентрацию 637,2 г/м3 (https://gazoanalizators.ru/converter/). Данный факт в незначительной разнице концентраций обусловлен наличием азота и паров воды в газовой фазе продуктов сгорания предлагаемого состава.
Заряд из предлагаемого газогенерирующего состава, состоящий из 3 шашек со сквозным цилиндрическим каналом диаметром 10 мм, помещали в газогенератор, который затем установили внутри модуля пожаротушения кухонного оборудования, наполненного огнетушащей жидкостью. При помощи пиротехнического узла запуска инициировали работу газогенератора, через 3 секунды давление в баллоне достигло рабочего и сработала пусковая мембрана, обеспечив распыление огнетушащей жидкости на модельный очаг пожара, представляющий собой горящее растительное масло. Время выхода огнетушащей жидкости и работы газогенератора составило около 20 секунд. Модельный очаг был потушен в течение 10 секунд после начала распыления огнетушащей жидкости.
Заряд из предлагаемого газогенерирующего состава помещали в газогенератор огнетушителя для получения быстротвердеющей огнетушащей пены на основе вспененного гидрогеля кремниевой кислоты (конструктивное исполнение огнетушителя раскрыто в патенте RU 2749136, опубл. 04.06.2021). Заряд выполняли в виде одной бесканальной шашки, изолированной со стороны нижнего торца и боковой поверхности с помощью термостойкого полимерного материала для обеспечения торцевого горения и увеличения времени генерации газа. После инициирования горения газогенератора с помощью пиротехнического узла запуска, генерируемый газ (с высоким содержанием углекислого газа) по трубопроводам одновременно поступал на вытеснение жидкого компонента, представляющего собой раствор силиката щелочного металла и углеводородного поверхностно-активного вещества в воде, и на активацию процесса золе-гелеобразования указанного жидкого компонента для получения на выходе из устройства твердеющей в течение 10 секунд пенной массы. Температура выделяемых газов не превышала плюс 110°С, что обусловлено в первую очередь низкой температурой горения предлагаемого состава, а также использованием химических поглотителей тепла. Активация процесса золе-гелеобразования жидкого компонента быстротвердеющей огнетушащей пены в данном случае возможна за счет высокого содержания CO2 в газовой фазе продуктов сгорания предлагаемого состава.

Claims (2)

  1. Газогенерирующий состав, содержащий газогенерирующий агент, нитрат калия и новолачную фенолформальдегидную смолу в качестве горючего связующего, отличающийся тем, что в качестве газогенерирующего агента используют оксалат металла с переменной валентностью при следующем соотношении компонентов, масс.%:
  2. оксалат металла с переменной валентностью 32,0–70,0 нитрат калия 25,0–54,0 новолачная фенолформальдегидная смола 5,0–14,0
RU2022114525A 2022-05-30 2022-05-30 Газогенерирующий состав RU2783607C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2023/000156 WO2023234797A1 (ru) 2022-05-30 2023-05-29 Устройство газового пожаротушения и газогенерирующий состав

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2783607C1 true RU2783607C1 (ru) 2022-11-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151135C1 (ru) * 1998-07-27 2000-06-20 Предприятие "Источник" Газогенерирующий состав
RU2554581C2 (ru) * 2010-09-16 2015-06-27 Сянь Джей энд Ар Файер Файтинг Эквипмент Ко., Лтд. Огнетушащая композиция, образующая огнетушащее вещество при высокотемпературном разложении
RU2610120C2 (ru) * 2011-08-16 2017-02-08 Си'ань Уэстпис Файер Текнолоджи Ко., Лтд Пламегасящая композиция на основе солей меди
CN108355293A (zh) * 2018-03-20 2018-08-03 天津鹏安数讯消防设备工程有限公司 一种s型热气溶胶灭火剂
CN106621165B (zh) * 2016-09-14 2019-10-18 南京理工大学 一种低温s型气溶胶灭火剂

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151135C1 (ru) * 1998-07-27 2000-06-20 Предприятие "Источник" Газогенерирующий состав
RU2554581C2 (ru) * 2010-09-16 2015-06-27 Сянь Джей энд Ар Файер Файтинг Эквипмент Ко., Лтд. Огнетушащая композиция, образующая огнетушащее вещество при высокотемпературном разложении
RU2610120C2 (ru) * 2011-08-16 2017-02-08 Си'ань Уэстпис Файер Текнолоджи Ко., Лтд Пламегасящая композиция на основе солей меди
CN106621165B (zh) * 2016-09-14 2019-10-18 南京理工大学 一种低温s型气溶胶灭火剂
CN108355293A (zh) * 2018-03-20 2018-08-03 天津鹏安数讯消防设备工程有限公司 一种s型热气溶胶灭火剂

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69430426T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur feuerbekämpfung
KR101562715B1 (ko) 신규 소화 방법
JP6480023B2 (ja) 消火剤組成物
EA001261B1 (ru) Способ тушения пожара, огнетушащий состав и система пожаротушения
JP2006008492A (ja) 酸素発生剤組成物
Li et al. Fire suppression performance of a new type of composite superfine dry powder
RU2783607C1 (ru) Газогенерирующий состав
JP6823332B1 (ja) 消火用具・消火器に充填される液体消火剤・防火剤、該液体消火剤・防火剤の製造方法、及び消火用具・消火器
RU2151135C1 (ru) Газогенерирующий состав
CN114768164A (zh) 一种安全高效气溶胶灭火剂及其制备方法
WO2023234797A1 (ru) Устройство газового пожаротушения и газогенерирующий состав
Pathak et al. Evaluation of small scale n‐heptane fire extinguishing efficacy by natural antioxidants based pyrotechnic compositions: An experimental study
RU183049U1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU2418610C2 (ru) Огнетушащий состав
JP2010187965A (ja) 発煙消火剤組成物
RU2201774C2 (ru) Аэрозолеобразующий состав и генератор огнетушащего аэрозоля
RU2130792C1 (ru) Способ получения огнетушащей смеси и устройство для его осуществления
RU2121857C1 (ru) Аэрозольный огнетушащий состав
RU2142306C1 (ru) Способ пожаротушения и устройство для его осуществления
RU2222364C2 (ru) Аэрозольный беспламенный огнетушащий состав
RU2158152C1 (ru) Устройство для тушения пожаров
RU2191767C2 (ru) Газогенерирующий состав
RU2504415C1 (ru) Аэрозолеобразующий состав
RU2193430C2 (ru) Способ получения охлажденных нетоксичных газов и устройство для его осуществления
CN117479984A (zh) 气溶胶灭火剂组合物