RU2801085C1 - Gas fire extinguishing device (options) - Google Patents
Gas fire extinguishing device (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2801085C1 RU2801085C1 RU2022134775A RU2022134775A RU2801085C1 RU 2801085 C1 RU2801085 C1 RU 2801085C1 RU 2022134775 A RU2022134775 A RU 2022134775A RU 2022134775 A RU2022134775 A RU 2022134775A RU 2801085 C1 RU2801085 C1 RU 2801085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cassette
- gas
- fire extinguishing
- annular protrusion
- charge
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящая группа изобретений относится к устройствам, генерирующим огнетушащий газ (смесь газов) за счет сгорания пиротехнического состава, при этом указанный газ не содержит озоноразрушающих веществ. Изобретения могут быть использованы как самостоятельные устройства для тушения пожаров в условно-герметичных объемах, а также при изготовлении других устройств, использующих такой газ или смесь газов для создания давления внутри резервуара (модуля) для вытеснения огнетушащего вещества: порошка, воды или водных растворов и иных композиций.The present group of inventions relates to devices generating a fire-extinguishing gas (a mixture of gases) due to the combustion of a pyrotechnic composition, while said gas does not contain ozone-depleting substances. The inventions can be used as independent devices for extinguishing fires in conditionally sealed volumes, as well as in the manufacture of other devices that use such a gas or a mixture of gases to create pressure inside a tank (module) to displace a fire extinguishing agent: powder, water or aqueous solutions, and others. compositions.
Известно устройство газового пожаротушения (патент RU 2465937 C1, опубл. 10.11.2012), относящееся к низкотемпературным твердотопливным устройствам, генерирующим инертную смесь газов, и которое может быть использовано как самостоятельное устройство газового пожаротушения в замкнутых объемах. Известное устройство газового пожаротушения содержит воспламенитель, заряд из безазидного газогенерирующего состава на основе смеси нитрата калия и нитрата аммония с центральным глухим каналом, в котором размещена навеска воспламенительного состава, размещенные в цилиндрическом корпусе с герметично скрепленной с ним крышкой фильтр-охладитель, выполненный из таблетированного или гранулированного бикарбоната натрия. При этом крышка закреплена в торце цилиндрического корпуса устройства, противоположного дну с отверстием для выхода огнетушащего газа, заряд выполнен в виде моноблока или, по меньшей мере, двух шашек, корпус заряда оснащен отверстиями, размещенными рядами по его боковой поверхности равномерно по его высоте и перекрытыми вскрывающимися элементами, а его дно выполнено заглушенным. При этом устройство со стороны дна оснащено фильтром-сепаратором, отделенным от фильтра-охладителя металлической сеткой, установленным в корпусе устройства с зазором и выполненным из гофрированной фильтровальной бумаги, свернутой в цилиндр, внутренняя и наружная боковые поверхности которого оснащены металлическими сетками, а торцы снабжены верхней глухой и нижней с центральным отверстием металлическими крышками, причем сетка, ограничивающая фильтр-сепаратор по наружной боковой поверхности, оклеена газопроницаемой тканью. После фильтра-сепаратора установлен диск, выполненный в центральной части с утонением или с отверстием, перекрытым вскрывающимся элементом, поджатый при помощи шайбы накидной гайкой к горловине дна корпуса устройства, при этом фильтр-охладитель размещен с заполнением всего свободного внутреннего объема корпуса устройства, а соотношение между компонентами газогенерирующего состава заряда выбирают обеспечивающим близкий к нулевому кислородный баланс.A gas fire extinguishing device is known (patent RU 2465937 C1, publ. 11/10/2012), related to low-temperature solid propellant devices that generate an inert mixture of gases, and which can be used as an independent gas fire extinguishing device in confined spaces. The known gas fire extinguishing device contains an igniter, a charge of an azide-free gas-generating composition based on a mixture of potassium nitrate and ammonium nitrate with a central blind channel, in which a sample of the igniter composition is placed, placed in a cylindrical housing with a lid hermetically fastened to it, a filter-cooler made of tableted or granulated sodium bicarbonate. In this case, the cover is fixed at the end of the cylindrical body of the device, opposite the bottom with a hole for the exit of fire extinguishing gas, the charge is made in the form of a monoblock or at least two checkers, the charge body is equipped with holes arranged in rows along its side surface evenly along its height and overlapped opening elements, and its bottom is made muffled. At the same time, the device is equipped with a filter-separator from the bottom side, separated from the filter-cooler by a metal mesh, installed in the device body with a gap and made of corrugated filter paper rolled into a cylinder, the inner and outer side surfaces of which are equipped with metal meshes, and the ends are provided with a top deaf and bottom with a central hole with metal covers, and the mesh that limits the filter-separator along the outer side surface is pasted over with a gas-permeable fabric. After the filter-separator, there is a disk made in the central part with a thinning or with a hole covered by an opening element, pressed by a washer with a union nut to the mouth of the bottom of the device case, while the filter-cooler is placed to fill the entire free internal volume of the device case, and the ratio between the components of the gas-generating composition of the charge is chosen to provide close to zero oxygen balance.
Недостатками устройства газового пожаротушения по патенту RU 2465937 являются следующие.The disadvantages of the gas fire extinguishing device according to patent RU 2465937 are as follows.
Первый недостаток заключается в том, что устройство по патенту RU 2465937 по своим характеристикам является, по существу, устройством аэрозольного пожаротушения, так как в процессе тушения участвуют не только газы (азот, углекислый газ) и пары воды, как указано в описании, но и конденсированные твердые частицы.The first drawback is that the device according to patent RU 2465937, in its characteristics, is essentially an aerosol fire extinguishing device, since not only gases (nitrogen, carbon dioxide) and water vapor are involved in the extinguishing process, as indicated in the description, but also condensed solids.
Определить границу между устройствами аэрозольного и газового пожаротушения можно по значениям огнетушащей способности веществ, генерируемых устройствами.It is possible to determine the boundary between aerosol and gas fire extinguishing devices by the values of the fire extinguishing ability of the substances generated by the devices.
В источнике информации (см. в таблице 1.7): Агафонов В.В., Копылов Н.П. Вопросы проектирования, монтажа и эксплуатации установок аэрозольного пожаротушения: Учебно-методическое пособие /Под ред. Копылова Н.П.. – М: ВНИИПО, 2001 – 115 c., приведены данные по сравнению огнетушащей способности газовых огнетушащих веществ, в том числе, азота и углекислого газа, с огнетушащей способностью аэрозоль образующих составов (АОС): In the source of information (see table 1.7): Agafonov V.V., Kopylov N.P. Issues of design, installation and operation of aerosol fire extinguishing installations: Educational and methodological manual / Ed. Kopylova N.P. - M: VNIIPO, 2001 - 115 pp., data are given on comparing the fire extinguishing ability of gas fire extinguishing agents, including nitrogen and carbon dioxide, with the fire extinguishing ability of aerosol-forming compositions (AOS):
Таблица 1 – Сравнение огнетушащей способности веществ Table 1 - Comparison of the fire extinguishing ability of substances
ПСБ-3Powder
PSB-3
В приложении Г нормативного документа: СП 485.13500.2020 Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования: утвержден и введен в действие приказом Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий от 31.08.2020 N 628: дата введения 01.03.2021, зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии 7 октября 2020 г./ электронный ресурс Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии: [сайт]. – URL: https://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&baseC=101&RegNum=54&DocOnPageCount=15&page=21&id=239355 (дата обращения: 13.12.2022), приведены нормативные огнетушащие концентрации при тушении различных веществ для газов в объемных процентах. Пересчет их в массовые концентрации в кг/м3 приведен в таблице 2.In Appendix D of the regulatory document: SP 485.13500.2020 Fire protection systems. Automatic fire extinguishing installations. Design norms and rules: approved and put into effect by order of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Disaster Relief of 31.08.2020 N 628: date of introduction 01.03.2021, registered by the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology on October 7, 2020 / electronic resource of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology: [website]. – URL: https://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&baseC=101&RegNum=54&DocOnPageCount=15&page=21&id=239355 (date of access: 12/13/2022), standard fire extinguishing concentrations are given when extinguishing various substances for gases in volume percent. Their conversion into mass concentrations in kg / m 3 is given in table 2.
Таблица 2 – Нормативные огнетушащие концентрации газов при тушении различных веществTable 2 - Regulatory fire extinguishing concentrations of gases when extinguishing various substances
C3F8 Freon 218
C 3 F 8
C3F7HFreon 227ea
C 3 F 7 H
Согласно описанию изобретения RU 2465937 при испытаниях в объеме 1 м3 очаги загорания были потушены при массе газогенерирующего состава 240 г (0,24 кг), то есть огнетушащая концентрация составила 0,240 кг/м3. Это значение значительно ниже огнетушащих концентраций азота и углекислого газа (табл. 2), которыми, согласно изобретению RU 2465937, осуществляется тушение. Тушение углекислым газом и азотом осуществляется за счет разбавления воздуха в защищаемом объеме и снижения в нем концентрации кислорода до уровня, не поддерживающего горения. Другие механизмы тушения – охлаждение и ингибирование цепных реакций горения этим газам не присущи. Следовательно, если значение огнетушащей концентрации получилось ниже той, при которой происходит тушение для каждого газа в отдельности (для N2 0,240 < 0,405 и для CO2 0,240 < 0,656), необходимо проверить, какую долю в смеси с воздухом в защищаемом объеме составят все огнетушащие газы.According to the description of the invention RU 2465937, when tested in a volume of 1 m 3 , the fires were extinguished with a mass of the gas generating composition of 240 g (0.24 kg), that is, the fire extinguishing concentration was 0.240 kg/m 3 . This value is significantly lower than the fire extinguishing concentrations of nitrogen and carbon dioxide (Table 2), which, according to the invention RU 2465937, are extinguished. Extinguishing with carbon dioxide and nitrogen is carried out by diluting the air in the protected volume and reducing the oxygen concentration in it to a level that does not support combustion. Other extinguishing mechanisms, such as cooling and inhibition of combustion chain reactions, are not inherent in these gases. Therefore, if the value of the fire extinguishing concentration turned out to be lower than that at which extinguishing occurs for each gas separately (for N 2 0.240 < 0.405 and for CO 2 0.240 < 0.656), it is necessary to check what proportion of the mixture with air in the protected volume will be all fire extinguishing gases.
Такую проверку можно сделать, если известен состав газового огнетушащего вещества. Этот состав опубликован на официальном сайте патентообладателя АО «Иточник Плюс» по адресу URL: https://antifire.org/wp-content/uploads/2022/08/Pasport-GGPT-1-s-izm.pdf, в паспорте на генераторы газового пожаротушения ГГПТ-1,0, конструктивно-компоновочная схема которых (рисунки 1 и 2) выполнена по патенту RU 2465937.Such verification can be done if the composition of the gaseous extinguishing agent is known. This composition is published on the official website of the patent holder JSC Itochnik Plus at URL: https://antifire.org/wp-content/uploads/2022/08/Pasport-GGPT-1-s-izm.pdf, in the passport for generators gas fire extinguishing GGPT-1.0, the structural layout of which (Figures 1 and 2) is made according to patent RU 2465937.
Таблица 3 - Состав газового огнетушащего вещества (RU 2465937)Table 3 - The composition of the gas fire extinguishing agent (RU 2465937)
Для генератора ГГПТ-1,0 масса газогенерирующего состава составляет 0,25 кг. Если считать, что при сгорании этого твердого состава образуется только газ, а твердые частицы отсутствуют, можно рассчитать объемные доли компонентов при смешении огнетушащего газа с воздухом, масса которого в 1 м3 составляет 1,2041 кг (0, 25 кг газа смешиваются с 1,2041 кг воздуха). Результаты этого расчета для огнетушащих газов CO2, N2 и паров воды приведены в таблице 4.For the GGPT-1.0 generator, the mass of the gas generating composition is 0.25 kg. If we assume that only gas is formed during the combustion of this solid composition, and there are no solid particles, we can calculate the volume fractions of the components when the fire extinguishing gas is mixed with air, the mass of which in 1 m 3 is 1.2041 kg (0.25 kg of gas is mixed with 1 .2041 kg of air). The results of this calculation for fire extinguishing gases CO 2 , N 2 and water vapor are shown in Table 4.
Таблица 4 – Сравнительный анализ содержания огнетушащих газов в воздухе защищаемого объема при работе генератора по патенту RU 2465937 и содержания огнетушащих газов, при котором происходит тушениеTable 4 - Comparative analysis of the content of fire extinguishing gases in the air of the protected volume during the operation of the generator according to patent RU 2465937 and the content of fire extinguishing gases at which extinguishing occurs
Из таблицы 4 видно, что концентрация огнетушащих газов, подаваемых в защищаемый объем устройством по патенту RU 2465937, как по отдельности, так и всех вместе, значительно меньше той, при которой обеспечивается тушение. Table 4 shows that the concentration of fire extinguishing gases supplied to the protected volume by the device according to patent RU 2465937, both individually and all together, is significantly less than that at which extinguishing is ensured.
Если рассчитать объемную долю кислорода в смеси, состоящей из 1 м3 воздуха и продуктов сгорания газогенерирующего состава массой 0,25 кг, то окажется, что эта доля составит 17,5%. Снижения объемной доли кислорода до 17,5% недостаточно для прекращения горения. Объемная доля кислорода должна быть снижена, по крайней мере, до 16%.If we calculate the volume fraction of oxygen in a mixture consisting of 1 m 3 of air and combustion products of a gas-generating composition with a mass of 0.25 kg, it turns out that this proportion will be 17.5%. Reducing the volume fraction of oxygen to 17.5% is not enough to stop combustion. The volume fraction of oxygen must be reduced to at least 16%.
Проведенные расчеты показывают, что тушение газами, образующимися при работе устройства по патенту RU 2465937, не может быть обеспечено за счет разбавления (уменьшения содержания кислорода в защищаемом объеме), а ингибирующими свойствами углекислый газ и азот не обладают. Следовательно, остаются два других процесса тушения – ингибирование реакций в пламени активными твердыми частицами, которые не задерживаются фильтрами устройства, и охлаждение каплями тонкораспыленной воды. The calculations show that extinguishing by gases generated during the operation of the device according to patent RU 2465937 cannot be ensured by dilution (reducing the oxygen content in the protected volume), and carbon dioxide and nitrogen do not have inhibitory properties. Consequently, two other extinguishing processes remain - inhibition of reactions in the flame by active solid particles that are not trapped by the filters of the device, and cooling with water mist drops.
Учитывая, что заявленные значения огнетушащей концентрации занимают промежуточное положение между аэрозольными и газовыми устройствами, устройство по патенту RU 2465937 может быть отнесено к генераторам огнетушащего аэрозоля с частичной очисткой от твердых частиц (с уменьшенным содержанием твердых частиц).Given that the declared values of the fire extinguishing concentration occupy an intermediate position between aerosol and gas devices, the device according to patent RU 2465937 can be classified as a fire extinguishing aerosol generator with partial removal of solid particles (with a reduced content of solid particles).
Другой недостаток обусловлен тем, что для того, чтобы избежать воздействия высокой температуры продуктов сгорания на фильтр-сепаратор, изготовленный из бумаги, приходится их охлаждать, пропуская через слой бикарбоната натрия, что приводит к существенному увеличению массы и габаритов конструкции. Кроме того, взаимодействие бикарбоната натрия с продуктами сгорания приводит к дополнительному поступлению паров воды в защищаемый объем, что является нежелательным фактором при защите шкафов с электрическим и электронным оборудованием.Another drawback is due to the fact that in order to avoid the high temperature of the combustion products on the filter-separator made of paper, they have to be cooled by passing through a layer of sodium bicarbonate, which leads to a significant increase in the weight and dimensions of the structure. In addition, the interaction of sodium bicarbonate with combustion products leads to an additional ingress of water vapor into the protected volume, which is an undesirable factor in the protection of cabinets with electrical and electronic equipment.
Прототипом предлагаемой группы изобретений является устройство газового пожаротушения, раскрытое в патенте RU 2640466, опубл. 09.01.2018. Известное устройство содержит наружный металлический цилиндрический корпус, герметично скрепленный закаткой с крышкой, размещенные внутри корпуса заряд твердого химического вещества из безазидного газогенерирующего состава с центральным глухим цилиндрическим каналом, выполненным со стороны торца, обращенного к крышке, и воспламенитель, причем между крышкой и торцом заряда помещен плоский эластичный элемент. Наружный металлический корпус оборудован внутренним перфорированным корпусом, скрепленным с крышкой методом закатки и размещенным так, что между наружным корпусом и внутренним перфорированным корпусом образован кольцевой щелевой газовод. Заряд твердого химического вещества из безазидного газогенерирующего состава с центральным глухим цилиндрическим каналом выполнен пористым и газопроницаемым из веществ и в композиции, выбранных в зависимости от области использования, в его канале размещен воспламенитель, выполненный гранулированным. При этом канальный пористый газопроницаемый газогенерирующий заряд установлен без зазора внутри перфорированного корпуса одним торцом на крышку с плоским эластичным элементом, а другим торцом в жестяной стакан с глухим днищем, которым снабжен внутренний перфорированный корпус, наружный металлический корпус закрыт заглушкой-рассекателем с насечками, на крышке снаружи размещен герметичный стыковочный узел.The prototype of the proposed group of inventions is a gas fire extinguishing device disclosed in patent RU 2640466, publ. 01/09/2018. The known device contains an outer metal cylindrical body hermetically fastened with a seam to a lid, a charge of a solid chemical substance from an azide-free gas-generating composition placed inside the body with a central blind cylindrical channel made from the side of the end facing the lid, and an igniter, and between the lid and the end of the charge is placed flat elastic element. The outer metal case is equipped with an inner perforated case fastened to the lid by seaming and placed so that an annular slotted gas duct is formed between the outer case and the inner perforated case. A charge of a solid chemical substance from an azide-free gas-generating composition with a central blind cylindrical channel is made porous and gas-permeable from substances, and in the composition selected depending on the field of use, a granular igniter is placed in its channel. At the same time, the channel porous gas-permeable gas-generating charge is installed without a gap inside the perforated body with one end on the cover with a flat elastic element, and with the other end in a tin cup with a blank bottom, which is provided with the inner perforated body, the outer metal body is closed with a notched divider plug, on the cover outside there is a sealed docking station.
Первым недостатком данного изобретения является сложность технологии изготовления изделия из-за особенностей конструкции, которые обеспечивают очистку продуктов сгорания от мелкодисперсных твердых частиц. В конструкцию дополнительно введен внутренний перфорированный корпус, который, для образования внутреннего кольцевого зазора соединяется с наружным корпусом путем закатки. Операция закатки усложняет технологию изготовления изделия, так как требует дополнительных инструментов и приспособлений.The first disadvantage of this invention is the complexity of the manufacturing technology of the product due to design features that ensure the purification of combustion products from fine solid particles. An internal perforated body is additionally introduced into the design, which, to form an internal annular gap, is connected to the outer body by rolling. The seaming operation complicates the manufacturing technology of the product, as it requires additional tools and devices.
Кроме того, изготовление заряда с глухим узким цилиндрическим каналом для размещения воспламенителя представляет собой значительные технологические трудности. В соответствии с изобретением наличие такого канала необходимо для обеспечения послойного горения пористого заряда от внутренней поверхности к периферии и обеспечения спутной фильтрации продуктов сгорания при прохождении через пористый слой.In addition, the manufacture of a charge with a blind narrow cylindrical channel for accommodating the igniter presents significant technological difficulties. In accordance with the invention, the presence of such a channel is necessary to ensure layer-by-layer combustion of the porous charge from the inner surface to the periphery and to ensure co-filtration of combustion products when passing through the porous layer.
Вторым недостатком является неудобство в эксплуатации вследствие того, что воспламенитель и инициатор воспламенения не являются отдельным заменяемым узлом, а размещены внутри газогенерирующего заряда в глухом цилиндрическом канале. В случае нарушения целостности цепи запуска это приведет к необходимости полной замены генератора на объекте защиты.The second disadvantage is the inconvenience in operation due to the fact that the igniter and the ignition initiator are not a separate replaceable unit, but are placed inside the gas generating charge in a blind cylindrical channel. In the event of a violation of the integrity of the start circuit, this will lead to the need for a complete replacement of the generator at the protected facility.
Третьим недостатком является низкая эффективность перфорированного корпуса при фильтрации мелкодисперсных твердых частиц.The third disadvantage is the low efficiency of the perforated body in filtering fine solid particles.
Четвертым недостатком является наличие плоского эластичного элемента в виде резинового температурного вибрационного амортизатора, который может стать источником токсичных газов в результате термодеструкции, вызванной высокой температурой при горении заряда.The fourth disadvantage is the presence of a flat elastic element in the form of a rubber temperature vibration damper, which can become a source of toxic gases as a result of thermal degradation caused by high temperature during the combustion of the charge.
Задача, на решение которой направлена группа изобретений, состоит в создании устройства газового пожаротушения с твердотопливным зарядом с высокой степенью очистки продуктов сгорания от мелкодисперсных конденсированных твердых частиц с простой технологией изготовления и удобного в эксплуатации в составе установок газового пожаротушения.The task to be solved by the group of inventions is to create a gas fire extinguishing device with a solid propellant charge with a high degree of purification of combustion products from fine condensed solid particles with a simple manufacturing technology and easy to operate as part of gas fire extinguishing installations.
Технический результат заключается в обеспечении возможности получения высокой степени очистки продуктов сгорания от мелкодисперсной твердой фазы при упрощении технологии изготовления генератора и обеспечении удобства в эксплуатации.The technical result consists in providing the possibility of obtaining a high degree of purification of combustion products from a finely dispersed solid phase while simplifying the generator manufacturing technology and ensuring ease of use.
Для решения задачи и обеспечения технического результата предложено два варианта исполнения устройства газового пожаротушения с радиальным (п. 1 формулы) и осевым (п. 6 формулы) истечением газа.To solve the problem and ensure the technical result, two versions of the gas fire extinguishing device with radial (clause 1 of the formula) and axial (clause 6 of the formula) gas outflow are proposed.
В первом варианте исполнения устройство газового пожаротушения содержит цилиндрический корпус с днищем, крышкой и отверстиями для выхода огнетушащего газа, газогенерирующий заряд и узел пуска, корпус оборудован кассетой, содержащей цилиндрическую оболочку, проницаемую для газообразных продуктов горения заряда, и глухое дно. Кассета соединена с крышкой и размещена так, что между корпусом и кассетой образован кольцевой зазор, при этом газогенерирующий заряд установлен внутри кассеты, причем отверстия для выхода огнетушащего газа расположены в цилиндрической стенке корпуса. Кассета снабжена закрепленной снаружи фильтрующей оболочкой, при этом глухое дно кассеты разъемно соединено с цилиндрической оболочкой и снабжено двумя кольцевыми выступами на внешней поверхности, наружным и внутренним, причем между наружным кольцевым выступом дна кассеты и кольцевым выступом на днище сформирован кольцевой зазор.In the first embodiment, the gas fire extinguishing device comprises a cylindrical body with a bottom, a cover and openings for the exit of fire extinguishing gas, a gas generating charge and a launch unit, the body is equipped with a cassette containing a cylindrical shell permeable to the gaseous combustion products of the charge, and a blank bottom. The cassette is connected to the lid and placed so that an annular gap is formed between the body and the cassette, while the gas generating charge is installed inside the cassette, and the holes for the exit of fire extinguishing gas are located in the cylindrical wall of the body. The cassette is equipped with a filter shell fixed from the outside, while the blind bottom of the cassette is detachably connected to the cylindrical shell and is provided with two annular protrusions on the outer surface, external and internal, and an annular gap is formed between the outer annular protrusion of the bottom of the cassette and the annular protrusion on the bottom.
Во втором варианте исполнения устройство газового пожаротушения содержит цилиндрический корпус с днищем, крышкой и отверстиями для выхода огнетушащего газа, выполненными в днище, заряд из газогенерирующего состава и узел пуска, корпус оборудован кассетой, содержащей цилиндрическую оболочку, проницаемую для газообразных продуктов горения заряда, и глухое дно, кассета соединена с крышкой и размещена так, что между корпусом устройства и кассетой образован кольцевой зазор, при этом газогенерирующий заряд установлен внутри кассеты. При этом кассета снабжена закрепленной снаружи фильтрующей оболочкой, глухое дно кассеты разъемно соединено с цилиндрической оболочкой и снабжено двумя кольцевыми выступами на внешней поверхности, наружным и внутренним, причем устройство содержит перфорированный диск, на поверхности которого выполнен кольцевой выступ, установленный таким образом, что между наружным кольцевым выступом дна кассеты и кольцевым выступом на перфорированном диске сформирован кольцевой зазор.In the second version, the gas fire extinguishing device comprises a cylindrical body with a bottom, a cover and openings for the exit of fire extinguishing gas made in the bottom, a charge from a gas generating composition and a launch unit, the body is equipped with a cassette containing a cylindrical shell permeable to gaseous combustion products of the charge, and a blind bottom, the cassette is connected to the lid and placed so that an annular gap is formed between the device body and the cassette, while the gas generating charge is installed inside the cassette. At the same time, the cassette is provided with a filter shell fixed on the outside, the dead bottom of the cassette is detachably connected to the cylindrical shell and is provided with two annular protrusions on the outer surface, outer and inner, and the device contains a perforated disk, on the surface of which an annular protrusion is made, installed in such a way that between the outer an annular gap is formed on the perforated disk by the annular protrusion of the cassette bottom and the annular protrusion on the perforated disk.
Устройство во втором варианте исполнения может дополнительно содержать фильтр-охладитель, размещенный между перфорированным диском и колпачком, контактирующим с днищем.The device in the second embodiment may additionally contain a filter-cooler placed between the perforated disk and the cap in contact with the bottom.
В любом варианте исполнения устройства фильтрующая оболочка может быть выполнена из стойкого к высокотемпературному воздействию полотна, например, кремнеземной ткани. Между крышкой и зарядом размещен первый упругий элемент, а второй упругий элемент расположен между внутренним кольцевым выступом дна кассеты и кольцевым выступом перфорированного диска. Наружный кольцевой выступ глухого дна кассеты имеет технологические отверстия для обеспечения его разъемного (например, резьбового) соединения с цилиндрической оболочкой кассеты.In any version of the device, the filter membrane can be made of a fabric resistant to high temperatures, for example, silica fabric. The first elastic element is placed between the cover and the charge, and the second elastic element is located between the inner annular protrusion of the cassette bottom and the annular protrusion of the perforated disk. The outer annular protrusion of the blank bottom of the cassette has technological holes to ensure its detachable (for example, threaded) connection with the cylindrical shell of the cassette.
Предлагаемая группа изобретений иллюстрируется чертежами.The proposed group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен общий вид варианта исполнения устройства газового пожаротушения с радиальным истечением газа.Figure 1 shows a General view of the version of the gas fire extinguishing device with a radial outflow of gas.
На фиг.2 изображен общий вид варианта исполнения устройства газового пожаротушения с осевым истечением газа.Figure 2 shows a General view of the embodiment of the gas fire extinguishing device with axial outflow of gas.
В первом варианте исполнения (с радиальным истечением газа) устройство газового пожаротушения содержит цилиндрический корпус 1 с днищем 2, крышкой 3 и отверстиями 4 для выхода огнетушащего газа, газогенерирующий заряд 5 и узел пуска 6, выполненный с возможностью разъемного соединения с крышкой 3. Корпус 1 и его составные части могут быть выполнены из металла или композиционного материала. Корпус 1 оборудован кассетой 7, содержащей цилиндрическую оболочку 8, проницаемую для газообразных продуктов горения заряда 5, и глухое дно 9, кассета 7 соединена с крышкой 3 и размещена так, что между корпусом 1 и кассетой 7 образован кольцевой зазор, при этом газогенерирующий заряд 5 установлен внутри кассеты 7. Причем отверстия 4 для выхода огнетушащего газа расположены в цилиндрической стенке корпуса 1. При этом глухое дно 9 кассеты 7 разъемно соединено с цилиндрической металлической оболочкой 8 и снабжено двумя кольцевыми выступами на внешней поверхности – наружным 11 и внутренним 10, наружный выступ 11 имеет технологические отверстия 12 для обеспечения сборки резьбового соединения кассеты и днища кассеты, а с внутренней стороны днища 2 корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 13. Причем между наружным кольцевым выступом 11 дна кассеты 7 и кольцевым выступом 13 на днище сформирован кольцевой зазор.In the first version (with radial outflow of gas), the gas fire extinguishing device comprises a cylindrical body 1 with a bottom 2, a cover 3 and holes 4 for the exit of fire extinguishing gas, a gas generating charge 5 and a start-up unit 6, made with the possibility of a detachable connection with the cover 3. The body 1 and its component parts can be made of metal or composite material. The case 1 is equipped with a cassette 7 containing a cylindrical shell 8 permeable to the gaseous products of combustion of the charge 5 and a blind bottom 9, the cassette 7 is connected to the cover 3 and placed so that an annular gap is formed between the body 1 and the cassette 7, while the gas generating charge 5 installed inside the cassette 7. Moreover, the holes 4 for the exit of fire extinguishing gas are located in the cylindrical wall of the housing 1. At the same time, the blind bottom 9 of the cassette 7 is detachably connected to the cylindrical metal shell 8 and is provided with two annular protrusions on the outer surface - outer 11 and inner 10, the outer ledge 11 has technological holes 12 to ensure the assembly of the threaded connection of the cassette and the bottom of the cassette, and on the inside of the bottom 2 of the housing 1 an annular protrusion 13 is made.
Устройство газового пожаротушения по второму варианту исполнения (с осевым истечением газа) содержит цилиндрический корпус 1 с днищем 2, крышкой 3 и отверстиями 4 для выхода огнетушащего газа, выполненными в днище 2, газогенерирующий заряд 5 и узел пуска 6. Корпус 1 оборудован кассетой 7, содержащей цилиндрическую оболочку 8, проницаемую для газообразных продуктов горения заряда 5, и глухое дно 9, кассета 7 соединена с крышкой 3 и размещена так, что между корпусом 1 и кассетой 7 образован кольцевой зазор, при этом газогенерирующий заряд 5 установлен внутри кассеты 7. Днище 2 может быть выполнено из плоского металлического листа. При этом глухое дно 9 кассеты 7 разъемно соединено с цилиндрической металлической оболочкой 8 и снабжено двумя кольцевыми выступами на внешней поверхности – наружным 11 и внутренним 10, наружный выступ 11 имеет технологические отверстия 12 для обеспечения сборки резьбового соединения кассеты и днища кассеты. Причем устройство содержит перфорированный диск 14, на поверхности которого выполнен кольцевой выступ 15, установленный таким образом, что между наружным кольцевым выступом дна кассеты 11 и кольцевым выступом 15 на перфорированном диске 14 сформирован кольцевой зазор. Устройство дополнительно содержит фильтр-охладитель 16 в виде таблетированного охладителя (например, на базе основного карбоната магния) и размещенный между перфорированным диском 14 и колпачком 17, контактирующим с днищем 2. Узел пуска 6, содержащий, например, электровоспламенитель, соединен посредством разъемного соединения с крышкой 3. В частном случае воспламенение заряда может быть осуществлено с использованием промежуточной шашки, устанавливаемой между узлом пуска 6 и зарядом 5. Устройство может быть дополнительно снабжено насадкой – газоводом (не показано), устанавливаемой со стороны днища 2.The gas fire extinguishing device according to the second version (with axial outflow of gas) contains a cylindrical body 1 with a bottom 2, a cover 3 and holes 4 for the exit of fire extinguishing gas made in the bottom 2, a gas generating charge 5 and a start-up unit 6. The body 1 is equipped with a cassette 7, containing a cylindrical shell 8, permeable to the gaseous products of combustion of the charge 5, and a blind bottom 9, the cassette 7 is connected to the cover 3 and placed so that an annular gap is formed between the body 1 and the cassette 7, while the gas generating charge 5 is installed inside the cassette 7. Bottom 2 may be made from a flat metal sheet. At the same time, the blind bottom 9 of the cassette 7 is detachably connected to the cylindrical metal shell 8 and is provided with two annular protrusions on the outer surface - outer 11 and inner 10, the outer protrusion 11 has technological holes 12 to ensure the assembly of the threaded connection of the cassette and the bottom of the cassette. Moreover, the device contains a perforated disk 14, on the surface of which an annular protrusion 15 is made, installed in such a way that an annular gap is formed between the outer annular protrusion of the bottom of the cassette 11 and the annular protrusion 15 on the perforated disk 14. The device additionally contains a filter-cooler 16 in the form of a tablet cooler (for example, based on basic magnesium carbonate) and is placed between the perforated disk 14 and the cap 17 in contact with the bottom 2. cover 3. In a particular case, the ignition of the charge can be carried out using an intermediate checker installed between the launcher 6 and charge 5. The device can be additionally equipped with a nozzle - a gas conduit (not shown) installed from the side of the bottom 2.
В любом варианте исполнения устройства кассета может быть снабжена закрепленной снаружи фильтрующей оболочкой 18, выполненной из одного или нескольких слоёв (от 1 до 5) стойкого к высокотемпературному воздействию полотна, например, из высокотемпературной кремнеземной ткани сатинового плетения марки КТ-11.С 8/3 ТО. Снаружи днища 2 отверстия 4 для выхода газа могут быть закрыты самоклеющейся пленкой с предупреждающей надписью.In any embodiment of the device, the cassette can be equipped with a filter shell 18 fixed on the outside, made of one or several layers (from 1 to 5) of a fabric resistant to high temperatures, for example, from high-temperature silica fabric of satin weave brand KT-11.C 8/3 THAT. Outside the bottom 2 holes 4 for gas outlet can be covered with a self-adhesive film with a warning inscription.
Между крышкой 3 и зарядом 5 размещен первый упругий элемент 19, а второй упругий элемент 20 расположен между внутренним кольцевым выступом 10 дна 9 кассеты 7 и кольцевым выступом 13 на днище 2 корпуса 1 или кольцевым выступом 15 на перфорированном диске 14. Упругие элементы 19, 20 выполняют несколько функций. Первый упругий элемент 19 обеспечивает ориентацию и предотвращает смещение заряда 5 внутри кассеты 7, и участвует в формировании свободного объема 21 внутри кассеты 7 для обеспечения эффективного горения заряда 5. Второй упругий элемент 20 устанавливается для предотвращения смещения кассеты 7 относительно центральной оси корпуса 1 (другими словами, для поддержания постоянной величины кольцевого зазора между корпусом 1 и кассетой 7) и участвует в формировании свободного объема внутри корпуса 1 в виде буферной камеры 22, наличие которой, в совокупности с предусмотренными конструкцией кольцевыми зазорами, обеспечивает выравнивание потока газа и его равномерный выход через отверстия 4 для выхода огнетушащего газа. В качестве упругих элементов 19, 20 могут быть использованы пружины сжатия, пружины изгиба и др. The first elastic element 19 is placed between the cover 3 and the charge 5, and the second elastic element 20 is located between the inner annular protrusion 10 of the bottom 9 of the cassette 7 and the annular protrusion 13 on the bottom 2 of the housing 1 or the annular protrusion 15 on the perforated disk 14. Elastic elements 19, 20 perform several functions. The first elastic element 19 provides orientation and prevents displacement of the charge 5 inside the cassette 7, and participates in the formation of free volume 21 inside the cassette 7 to ensure efficient combustion of the charge 5. The second elastic element 20 is installed to prevent displacement of the cassette 7 relative to the central axis of the housing 1 (in other words , to maintain a constant value of the annular gap between the body 1 and the cassette 7) and participates in the formation of a free volume inside the body 1 in the form of a buffer chamber 22, the presence of which, in conjunction with the annular gaps provided for by the design, ensures the alignment of the gas flow and its uniform exit through the holes 4 for the exit of fire extinguishing gas. Compression springs, bending springs, etc. can be used as elastic elements 19, 20.
Газогенерирующий заряд может быть выполнен, как правило, на основе безазидных композиций, содержащих, в частности, нитрат калия, связующее и другие компоненты, при сгорании которых в основном образуются следующие продукты сгорания: углекислый газ (более 60 %), пары воды, азот. Продукты сгорания не являются высокотоксичными веществами и не содержат озоноразрушающих веществ.The gas-generating charge can be made, as a rule, on the basis of azide-free compositions containing, in particular, potassium nitrate, a binder and other components, during the combustion of which the following combustion products are mainly formed: carbon dioxide (more than 60%), water vapor, nitrogen. Combustion products are not highly toxic substances and do not contain ozone depleting substances.
Устройство по любому из вариантов изобретения работает следующим образом. При подаче электрического импульса от узла пуска 6 заряд 5 из газогенерирующего состава воспламеняется. Продукты сгорания, проходя через газопроницаемую оболочку 8 кассеты 7 и дополнительно через фильтрующую оболочку 18 и фильтр-охладитель 16 (при его наличии) очищаются от твердых микрочастиц. Далее очищенный огнетушащий газ движется по кольцевым зазорам и выходит через отверстия в цилиндрической стенке или в днище корпуса в защищаемый объем. В результате концентрация кислорода в защищаемом объеме снижается до уровня, при котором горение очагов пожара прекращается.The device according to any of the embodiments of the invention operates as follows. When an electric pulse is applied from the start-up unit 6, the charge 5 from the gas-generating composition ignites. Combustion products, passing through the gas-permeable shell 8 of the cassette 7 and additionally through the filter shell 18 and the filter-cooler 16 (if any) are cleaned of solid microparticles. Further, the purified fire extinguishing gas moves along the annular gaps and exits through the holes in the cylindrical wall or in the bottom of the housing into the protected volume. As a result, the oxygen concentration in the protected volume is reduced to a level at which the burning of fires ceases.
Выполнение дна кассеты и цилиндрической оболочки разъемно соединенными упрощает технологию изготовления устройства, так как, по сравнению с прототипом, исключает необходимость операции закатки для установки внутреннего перфорированного корпуса и образования кольцевого зазора, что требует применения дополнительных инструментов и приспособлений. Кольцевые выступы обеспечивают при сборке удобство установки упругого элемента, а наличие кольцевого зазора между наружным кольцевым выступом дна кассеты и кольцевым выступом на днище облегчает установку кассеты в корпусе генератора с обеспечением симметричного кольцевого зазора между кассетой и внутренней поверхностью корпуса устройства, наличие которого обеспечивает выравнивание потока газа и его равномерный выход через отверстия для выхода огнетушащего газа.The implementation of the bottom of the cassette and the cylindrical shell detachably connected simplifies the manufacturing technology of the device, since, in comparison with the prototype, it eliminates the need for a seaming operation to install the internal perforated housing and the formation of an annular gap, which requires the use of additional tools and devices. The annular protrusions provide ease of installation of the elastic element during assembly, and the presence of an annular gap between the outer annular protrusion of the cassette bottom and the annular protrusion on the bottom facilitates the installation of the cassette in the generator housing, providing a symmetrical annular gap between the cassette and the inner surface of the device housing, the presence of which ensures the alignment of the gas flow and its uniform output through the holes for the exit of fire extinguishing gas.
Введение в конструкцию устройства закрепленной снаружи кассеты фильтрующей оболочки, выполненной из стойкого к высокотемпературному воздействию полотна, например, кремнеземной ткани, обеспечивает более высокую степень очистки продуктов сгорания от мелкодисперсных твердых частиц по сравнению внутренним перфорированным корпусом. В прототипе очистка продуктов сгорания от конденсированных жидких и твердых частиц по существу является двухступенчатой: сначала продукты сгорания проходят через пористый слой заряда, так как горение осуществляется от внутренней поверхности к периферии, а затем через внутренний перфорированный корпус. Такой способ очистки требует изготовления заряда с глухим узким цилиндрическим каналом, что технологически сложно, в результате вся конструкция прототипа получается технологически сложной в изготовлении. В предлагаемом решении фильтрующая оболочка из стойкого к высокотемпературному воздействию полотна не только обеспечивает более высокую степень очистки, но также упрощает технологию изготовления конструкции, так как в ней может быть применен твердотопливный заряд простой и освоенной в изготовлении формы, например, в виде цилиндрических одноканальных шашек.The introduction of a filter shell, fixed outside the cassette, made of a fabric resistant to high temperatures, for example, silica fabric, into the design of the device provides a higher degree of purification of combustion products from fine solid particles compared to the internal perforated housing. In the prototype, the purification of combustion products from condensed liquid and solid particles is essentially a two-stage process: first, the combustion products pass through the porous charge layer, since combustion is carried out from the inner surface to the periphery, and then through the inner perforated housing. Such a cleaning method requires the manufacture of a charge with a blind narrow cylindrical channel, which is technologically difficult; as a result, the entire design of the prototype turns out to be technologically difficult to manufacture. In the proposed solution, the filter shell made of a fabric resistant to high temperatures not only provides a higher degree of purification, but also simplifies the construction technology, since it can use a solid propellant charge of a simple and mastered form, for example, in the form of cylindrical single-channel checkers.
Применение в предлагаемом устройстве металлических упругих элементов для фиксации кассеты с зарядом и защиты её от вибрационных нагрузок вместо эластичного резинового амортизатора позволяет избежать выделения токсичных газов в результате термодеструкции.The use of metal elastic elements in the proposed device for fixing the cassette with a charge and protecting it from vibration loads instead of an elastic rubber shock absorber makes it possible to avoid the release of toxic gases as a result of thermal destruction.
Применение в конструкции предлагаемого устройства узла пуска в виде отдельного заменяемого узла обеспечивает удобство эксплуатации устройства, так как в случае нарушения целостности цепи запуска этот узел можно легко заменить, не прибегая к полной замене устройства на объекте защиты.The use in the design of the proposed device of the start-up node in the form of a separate replaceable node provides convenience in the operation of the device, since in the event of a violation of the integrity of the start circuit, this node can be easily replaced without resorting to a complete replacement of the device at the protected object.
Таким образом, совокупность существенных отличительных признаков позволила достичь технического результата – высокой степени очистки продуктов сгорания от мелкодисперсной твердой фазы при упрощении технологии изготовления устройства и обеспечении удобства в эксплуатации.Thus, the combination of essential distinguishing features made it possible to achieve a technical result - a high degree of purification of combustion products from a finely dispersed solid phase while simplifying the manufacturing technology of the device and ensuring ease of use.
Проведенные испытания по тушению модельных очагов пожара и оценке степени очистки продуктов сгорания от мелкодисперсных твердых частиц подтвердили возможность практической реализации предложенных технических решений.The tests carried out to extinguish model fires and assess the degree of purification of combustion products from fine solid particles confirmed the possibility of practical implementation of the proposed technical solutions.
Испытания предлагаемых вариантов устройства по тушению модельных очагов пожара н-гептана по ГОСТ Р 53280.3-2009 проводились в условно герметичном объеме. Модельные очаги были потушены, при этом концентрация кислорода в защищаемом объеме снижалась до 14,76 – 14,95 % объемных для варианта с радиальным истечением и до 15,26 % объемных для варианта с осевым истечением, что свидетельствует о механизме газового тушения за счет снижения содержания кислорода в защищаемом объеме до уровня, не поддерживающего горение.Tests of the proposed variants of the device for extinguishing model n-heptane fires according to GOST R 53280.3-2009 were carried out in a conditionally sealed volume. The model foci were extinguished, while the oxygen concentration in the protected volume decreased to 14.76–14.95% by volume for the variant with radial outflow and to 15.26% by volume for the variant with axial outflow, which indicates the mechanism of gas extinguishing by reducing oxygen content in the protected volume to a level that does not support combustion.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2023/000156 WO2023234797A1 (en) | 2022-05-30 | 2023-05-29 | Device for gaseous fire extinction and gas-generating composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2801085C1 true RU2801085C1 (en) | 2023-08-01 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1047484A1 (en) * | 1982-06-07 | 1983-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела | Apparatus for suppressing explosions and fires |
| WO1995032761A1 (en) * | 1994-06-01 | 1995-12-07 | Dynamit Nobel Aktiengesellschaft | Fire extinguishing generator with a housing |
| RU2211063C2 (en) * | 2000-08-21 | 2003-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Источник" | Gas generating device |
| KR200452293Y1 (en) * | 2010-10-06 | 2011-02-16 | 고려화공 주식회사 | Solid Aerosol Automatic Fire Extinguisher |
| RU2640466C2 (en) * | 2016-04-29 | 2018-01-09 | Николай Александрович Панкратьев | Gas-generating device |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1047484A1 (en) * | 1982-06-07 | 1983-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела | Apparatus for suppressing explosions and fires |
| WO1995032761A1 (en) * | 1994-06-01 | 1995-12-07 | Dynamit Nobel Aktiengesellschaft | Fire extinguishing generator with a housing |
| RU2211063C2 (en) * | 2000-08-21 | 2003-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Источник" | Gas generating device |
| KR200452293Y1 (en) * | 2010-10-06 | 2011-02-16 | 고려화공 주식회사 | Solid Aerosol Automatic Fire Extinguisher |
| RU2640466C2 (en) * | 2016-04-29 | 2018-01-09 | Николай Александрович Панкратьев | Gas-generating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Urben | Bretherick's handbook of reactive chemical hazards | |
| US6116348A (en) | Method and apparatus for fire extinguishing | |
| US6089326A (en) | Method and apparatus for extinguishing fires | |
| RU2046614C1 (en) | Device for detection and volumetric suppression of fire and smoke-forming compound | |
| US4197213A (en) | Method and apparatus for the pyrotechnic generation of multi-component gases | |
| JP2013146567A5 (en) | ||
| RU2801085C1 (en) | Gas fire extinguishing device (options) | |
| RU2193429C2 (en) | Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing | |
| KR200452293Y1 (en) | Solid Aerosol Automatic Fire Extinguisher | |
| WO2023234797A1 (en) | Device for gaseous fire extinction and gas-generating composition | |
| Carbon | Activated carbon | |
| Balanyuk et al. | Effect of ecologically safe gas-aerosol mixtures on the velocity of explosive combustion of n-heptane | |
| RU2477163C2 (en) | Aerosol-forming composition (afc) and total saturation agent | |
| RU2206351C1 (en) | Filtering-absorbing box for set of gas and smoke protecting means | |
| Ruff et al. | Fire safety | |
| KR102020583B1 (en) | Gas exhaust structure for solid aerosol fire extinguisher using breathable tape | |
| Pathak et al. | Evaluation of small scale n‐heptane fire extinguishing efficacy by natural antioxidants based pyrotechnic compositions: An experimental study | |
| RU2142835C1 (en) | Method of volume fire extinguishing and device for its embodiment | |
| RU2142834C1 (en) | Method of volume fire extinguishing and device for its embodiment | |
| RU2142306C1 (en) | Fire suppressing method and apparatus | |
| RU2019214C1 (en) | Method of volumetric fire extinguishing by extinguishers | |
| EP3329969A1 (en) | Gas generator fire suppression system | |
| RU2465937C1 (en) | Device of gas fire-extinguishing | |
| RU2114657C1 (en) | Aerosol generator for fire extinguishing | |
| SU552976A1 (en) | Flame Prevention Device |