RU77166U1

RU77166U1 - FIRE EXTINGUISHING AEROSOL GENERATOR

Info

Publication number: RU77166U1
Application number: RU2007120321/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Воробьев; Валерий Нилович Емельянов; Валерий Николаевич Козырев; Артур Юрьевич Мирошниченко
Original assignee: Валерий Николаевич Козырев
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-10-20

Abstract

Изобретение относится к области пожаротушения, а более конкретно, к устройствам, генерирующим газоаэрозольные ингибиторы горения, образующиеся при сгорании пиротехнического состава и организованно направляемые в защищаемый объем. Генераторы предназначены для применения как в автономных, так и в автоматических системах пожаротушения, могут быть использованы при стационарной установке в охраняемом помещении и при тушении пожара вручную.The invention relates to the field of fire extinguishing, and more particularly, to devices generating gas-aerosol combustion inhibitors generated during the combustion of a pyrotechnic composition and organized in a guarded volume. Generators are designed for use in both autonomous and automatic fire extinguishing systems, and can be used for stationary installation in a guarded room and for manual fire extinguishing.

Генератор огнетушащего аэрозоля содержит связанный с узлом инициирования воспламенитель, расположенный соосно пиротехнической шашке, смонтированной через теплозащитную прослойку в цилиндрическом корпусе, совмещенном с аксиальным ресивером, коаксиально которому закреплен охладитель, установленный через теплозащитную прослойку в наружном кожухе, при этом цилиндрические оболочки корпуса и охладителя образуют реверсивный кольцевой канал ресивера, сообщающийся с выходными отверстиями крышки на противном торце.The extinguishing aerosol generator contains an igniter connected to the initiation unit, located coaxially with the pyrotechnic checker mounted through a heat-insulating interlayer in a cylindrical housing combined with an axial receiver coaxially to which a cooler is mounted, installed through a heat-insulating interlayer in the outer casing, while the cylindrical shells of the cooler and the cooling cooler the annular channel of the receiver, communicating with the outlet openings of the lid on the other end.

Новым является то, что воспламенитель размещен непосредственно в пиротехнической шашке, а реверсивный канал перекрыт газопроницаемой диафрагмой, объем между которой и крышкой заполнен крошкой огнеупорного материала из ряда: доломит, мрамор, гранит, причем в качестве материала теплозащитных прослоек использован картон.What is new is that the igniter is placed directly in the pyrotechnic checker, and the reversing channel is blocked by a gas-permeable diaphragm, the volume between which and the lid is filled with crumbs of refractory material from the series: dolomite, marble, granite, and cardboard is used as material for heat-insulating interlayers.

Предложенное техническое решение обеспечило неизменность показателей назначения генератора при длительном хранении на складе или в защищаемом помещении, потому что в структуре устройства отсутствуют влагосодержащие элементы и пиротехническая шашка изолирована от воздействия атмосферной влаги.The proposed technical solution ensured the unchanged indicators of the purpose of the generator during long-term storage in a warehouse or in a protected room, because the structure of the device lacks moisture-containing elements and the pyrotechnic block is isolated from atmospheric moisture.

Description

Уровень данной области техники характеризует генератор аэрозоля для объемного тушения пожара по патенту RU 2108824, А62С 13/22, 1998 г., который содержит корпус, средство воспламенения, пиротехнический заряд, выходной кольцевое сопло, абляционную прослойку и цилиндр блока охлаждения.The level of this technical field characterizes an aerosol generator for volumetric fire extinguishing according to patent RU 2108824, А62С 13/22, 1998, which contains a housing, an ignition means, a pyrotechnic charge, an output ring nozzle, an ablation layer and a cylinder of a cooling block.

Этот генератор характеризуется тем, что между пиротехническим зарядом и цилиндром блока охлаждения выполнен ресивер, а корпус, закрытый крышкой, в которой установлено средство воспламенения, фланцем боковой поверхности опирается на стакан, в котором помещена абляционная прослойка. При этом стакан жестко связан с крышкой и охватывает корпус с гарантированным кольцевым зазором. Пиротехнический заряд выполнен в виде распределенных по периферии цилиндра блока охлаждения шашек.This generator is characterized by the fact that a receiver is made between the pyrotechnic charge and the cylinder of the cooling unit, and the casing, which is closed by a lid in which the ignition means is installed, rests on the glass in which the ablation layer is placed by the flange of the side surface. In this case, the glass is rigidly connected to the lid and covers the body with a guaranteed annular gap. Pyrotechnic charge is made in the form of checkers distributed around the cylinder periphery of the cooling block.

Описанные элементы, форма их выполнения и взаимосвязи обеспечили высокую эффективность охлаждения тушащей смеси без инжекции воздуха защищаемого помещения и повышенную функциональную надежность.The described elements, the form of their implementation and the relationship have ensured high cooling efficiency of the extinguishing mixture without air injection in the protected room and increased functional reliability.

Взаиморасположение конструктивной системы: шашка-цилиндр блока охлаждения-стакан-кольцевое сопло, - создало лабиринтный газовый канал с повышенным гидравлическим сопротивлением для перераспределения и перемешивания генерируемой газоаэрозольной смеси с целью снижения ее температуры. Реверсирование газовых потоков при полном торможении для противного направления движения является эффективным средством охлаждения смеси.The relative position of the structural system: the checker-cylinder of the cooling unit, the glass-ring nozzle, created a labyrinth gas channel with increased hydraulic resistance to redistribute and mix the generated gas-aerosol mixture in order to reduce its temperature. Reversing gas flows with full braking for the opposite direction of movement is an effective means of cooling the mixture.

В описанном генераторе осуществляется многоступенчатое охлаждение газоаэрозольной тушащей смеси:In the described generator, multi-stage cooling of a gas-aerosol extinguishing mixture is carried out:

- в ресивере корпуса аккумулируется генерируемый аэрозоль, сглаживается давление смеси при ее неравномерной подаче от регрессивно горящих шашек пиротехнического заряда;- the generated aerosol is accumulated in the receiver of the case, the pressure of the mixture is smoothed out when it is unevenly supplied from the regressively burning pieces of a pyrotechnic charge;

- в цилиндре блока охлаждения перемешиваются аэрозольные продукты горения шашки и формируется струйный поток, выравнивается его температура;- in the cylinder of the cooling block the aerosol combustion products of the checkers are mixed and a jet stream is formed, its temperature is leveled;

- в ресивере стакана активно охлаждается аэрозоль продуктами эндотермического разложения абляционной прослойки, аэрозоль разбавляется газообразными продуктами химических реакций, не содержащими токсических веществ.- in the glass receiver the aerosol is actively cooled by the endothermic decomposition products of the ablation layer, the aerosol is diluted with gaseous products of chemical reactions that do not contain toxic substances.

Относительно холодная огнетушащая смесь не повреждает материальных объектов в защищаемом объеме при прямом попадании на них, что позволяет комплектовать двигательные отсеки транспортных средств и шкафы электропитания, - управления этими устройствами аэрозольного объемного тушения пожара, так как тушащая смесь является диэлектриком.Relatively cold extinguishing mixture does not damage material objects in the protected volume when it directly hits them, which makes it possible to complete the engine compartments of vehicles and power cabinets - to control these aerosol volumetric fire extinguishing devices, since the extinguishing mixture is an insulator.

Кольцевое выходное сопло формирует цилиндрической формы газоаэрозольный поток, вовнутрь которого эжектируется воздух защищаемого объема, активно перемешиваемый и резко охлаждаемый при этом, что сокращает время пожаротушения.The annular outlet nozzle forms a cylindrical gas-aerosol stream, inside of which the air of the protected volume is ejected, actively mixed and sharply cooled, which reduces the fire fighting time.

Описанный генератор представляет собой жесткую несущую конструкцию из концентрично смонтированных функциональных цилиндров.The described generator is a rigid supporting structure of concentrically mounted functional cylinders.

Однако, практического применения этот генератор не нашел из-за высокой удельной себестоимости защиты объемов от пожаров. Недостатком является сложность и громоздкость конструкции.However, this generator was not found to be of practical use due to the high unit cost of protecting volumes from fires. The disadvantage is the complexity and bulkiness of the design.

Более совершенным устройством для объемного аэрозольного тушения пожара является генератор по патенту RU 2164808, А62C 13/22, 2001 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого предложенному аналогом.A more advanced device for volumetric aerosol fire extinguishing is the generator according to patent RU 2164808, A62C 13/22, 2001, which is selected as the closest to the proposed analogue by the number of matching features.

Известный генератор огнетушащего аэрозоля содержит узел инициирования с воспламенителем, установленным соосно пиротехнической шашке через ресивер, совмещенный с перфорированным металлическим корпусом, несущим шашку посредством теплозащитной прослойки из строительного гипса.The known fire extinguishing aerosol generator comprises an initiation unit with an igniter mounted coaxially to the pyrotechnic checker through the receiver, combined with a perforated metal case carrying the checker by means of a heat-protective layer of gypsum.

Коаксиально корпусу смонтирована металлическая перфорированная оболочка охладителя, которая через теплозащитную прослойку из строительного гипса закреплена в наружном кожухе.Coaxial to the case, a metal perforated shell of the cooler is mounted, which is fixed in the outer casing through a heat-protective layer of gypsum.

Кольцевой зазор между корпусом и оболочкой охладителя образует реверсивный канал от ресивера к выходным отверстиям крышки, закрепленной на противном торце.An annular gap between the casing and the cooler shell forms a reversible channel from the receiver to the outlet openings of the lid mounted on the other end.

Описанная конструкция генератора обеспечивает эффективное охлаждение продуктов сгорания пиротехнической шашки, так как теплообмен происходит активно с поглощением части энергии на выпаривание связанной и накопленной гипсом воды, которая струйно в виде пара смешивается с генерированной газоаэрозольной смесью на всей длине потока поперек кольцевого реверсивного канала, снижая температуру и разбавляя смесь.The described design of the generator provides effective cooling of the combustion products of the pyrotechnic checker, since heat transfer is active with the absorption of part of the energy for evaporation of the bound and accumulated gypsum water, which is jet mixed in the form of steam with the generated gas-aerosol mixture along the entire length of the flow across the annular reversal channel, reducing the temperature and diluting the mixture.

Выпариваемая вода является дополнительным экологически чистым ингибитор горения.Evaporated water is an additional environmentally friendly combustion inhibitor.

Этот же эффект происходит и со стороны корпуса, который кроме несущих функций выполняет дополнительно функции теплообменника.The same effect also occurs from the side of the casing, which, in addition to supporting functions, additionally acts as a heat exchanger.

Использование строительного гипса в качестве материала теплозащиты расширяет технологические возможности при использовании его как конструкционный материал, изменяющий свое агрегатное состояние от пластичного раствора The use of building gypsum as a heat-shielding material expands technological capabilities when used as a structural material that changes its state of aggregation from plastic mortar

до несущего монолита после выпаривания воды.to the supporting monolith after evaporation of water.

Совмещение корпуса с осевым ресивером упрощает конструкцию, обеспечивает равномерное торцевое горение шашки и практически постоянный расход тушащей смеси в процессе работы генератора.The combination of the housing with the axial receiver simplifies the design, provides uniform end burning of the checkers and an almost constant flow rate of the extinguishing mixture during the operation of the generator.

Коаксиальная компоновка теплообменника относительно шашки обеспечивает компактность устройству и повышение его механической прочности.The coaxial layout of the heat exchanger relative to the checker provides a compact device and increase its mechanical strength.

Размещение прослойки строительного гипса между кожухом и перфорированной оболочкой теплообменника (охладителя) обеспечивает теплоизоляцию кожуху изнутри, который не нагревается выше 40°С, что позволяет удерживать его руками при целенаправленном тушении пожара.Placing a layer of building gypsum between the casing and the perforated shell of the heat exchanger (cooler) provides thermal insulation to the casing from the inside, which does not heat above 40 ° C, which allows you to hold it with your hands in order to extinguish the fire.

Использование двух гипсовых прослоек с обеих сторон кольцевого выходного канала в качестве активного охладителя позволило пиротехническую композицию шашки выполнить более продуктивной, исключив охладитель из ее состава, что повышает стабильность горения аэрозольобразующей композиции и эффективность пожаротушения.The use of two gypsum layers on both sides of the annular output channel as an active cooler allowed the pyrotechnic composition of the checker to be more productive, excluding the cooler from its composition, which increases the stability of combustion of the aerosol-forming composition and the efficiency of fire fighting.

Сравнительно с прототипом, описанный генератор при сопоставимых габаритах за счет кратного увеличения массы пиротехнической шашки имеет значительно большую огнетушащую способность для защиты помещения большего объема.Compared with the prototype, the described generator with comparable dimensions due to a multiple increase in the mass of the pyrotechnic checker has a significantly greater fire extinguishing ability to protect a larger room.

Однако, продолжением достоинств являются присущие недостатки. Известный генератор при длительном хранении теряет свою функциональную надежность из-за прямого контакта пиротехнического заряда шашки с водой, которая находится в структуре строительного гипса (связанной и присоединенной). Отсыревший пиротехнический состав неудовлетворительно загорается от удаленного через ресивер теплового форса пламени воспламенителя.However, a continuation of the advantages are inherent disadvantages. The known generator during long-term storage loses its functional reliability due to direct contact of the pyrotechnic charge of the block with water, which is in the structure of building gypsum (bound and connected). The damp pyrotechnic composition ignites unsatisfactorily from the igniter flame remote through the receiver of the thermal force.

Кроме того, продукты химических эндотермических реакций нарушают расчетный режим газодинамики, состав и структуру генерируемой тушащей смеси, отрицательно влияя на эффективность пожаротушения.In addition, the products of chemical endothermic reactions violate the calculated regime of gas dynamics, the composition and structure of the generated extinguishing mixture, adversely affecting the efficiency of fire fighting.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности генератора и эффективности пожаротушения.The problem to which the present invention is directed, is to increase the functional reliability of the generator and the effectiveness of fire fighting.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе огнетушащего аэрозоля, содержащем связанный с узлом инициирования воспламенитель, расположенный соосно пиротехнической шашке, смонтированной через теплозащитную прослойку в цилиндрическом корпусе, совмещенном с аксиальным ресивером, коаксиально которому закреплен охладитель, установленный через теплозащитную прослойку в наружном кожухе, при этом цилиндрические оболочки корпуса и охладителя образуют реверсивный кольцевой канал ресивера, сообщающийся с выходными отверстиями крышки на противном торце, согласно изобретению, воспламенитель размещен непосредственно в пиротехнической шашке, а реверсивный канал перекрыт газопроницаемой The required technical result is achieved by the fact that in the known fire extinguishing aerosol generator containing an igniter connected to the initiation unit, located coaxially with the pyrotechnic block mounted through a heat-insulating interlayer in a cylindrical body combined with an axial receiver, to which a cooler is installed coaxially mounted through the heat-insulating interlayer in the outer sheath while the cylindrical shell of the housing and cooler form a reversible annular channel of the receiver, communicating with according to the invention, the igniter is placed directly in the pyrotechnic checker, and the reversing channel is closed by a gas-permeable cover

диафрагмой, объем между которой и крышкой заполнен крошкой огнеупорного материала из ряда: доломит, мрамор, гранит, причем в качестве материала теплозащитных прослоек использован картон.a diaphragm, the volume between which and the lid is filled with crumbs of refractory material from the series: dolomite, marble, granite, and cardboard is used as the material for the heat-insulating interlayers.

Отличительные признаки обеспечили неизменность показателей назначения генератора при длительном хранении на складе или в защищаемом помещении, потому что в структуре устройства отсутствуют влагосодержащие элементы и пиротехническая шашка изолирована от воздействия атмосферной влаги.Distinctive features ensured that the purpose of the generator remains constant during long-term storage in a warehouse or in a protected room, because there are no moisture-containing elements in the device structure and the pyrotechnic block is isolated from atmospheric moisture.

Размещение воспламенителя непосредственно в шашке гарантированно обеспечивает инициирование горения по определению, так как весь тепловой импульс направлен на воспламенение шашки, которая устойчиво горит по всему открытому торцу в расчетном режиме генерирования газоаэрозольной тушащей смеси.Placing the igniter directly in the checker ensures guaranteed initiation of combustion by definition, since the entire heat pulse is directed to ignite the checker, which stably burns along the entire open end in the calculated mode of generating a gas-aerosol extinguishing mixture.

Выполнение охладителя в виде заполненного огнеупорным насыпным материалом (крошкой доломита, мрамора, гранита) части реверсивного канала со стороны выходных отверстий крышки, ограниченного газопроницаемой мембраной, обеспечило автоматический эффективный отбор энергии от тушащей смеси во всем подаваемом объеме на нагрев теплоемкого насыпного материала с развитой поверхностью.The implementation of the cooler in the form of a part of the reversing channel filled with refractory bulk material (crushed dolomite, marble, granite) from the side of the outlet openings of the lid, limited by a gas-permeable membrane, ensured automatic efficient energy extraction from the quenching mixture in the entire supplied volume for heating a heat-consuming bulk material with a developed surface.

Кроме того, насыпной материал охладителя представляет собой большое газодинамическое сопротивление, распределенно преодолеваемое генерируемой тушащей смесью, подаваемой под давлением, и который является газовым затвором для атмосферной влаги, не проникающей вовнутрь.In addition, the bulk material of the cooler is a large gas-dynamic resistance, distributed by the generated extinguishing mixture, supplied under pressure, and which is a gas shutter for atmospheric moisture that does not penetrate inside.

Использование в качестве охладителя насыпного огнеупорного материала компенсирует только треть высвобожденной массы строительного гипса, а с учетом картона теплозащитных прослоек выигрыш составит половину массы исключенного гипса.The use of bulk refractory material as a cooler compensates for only a third of the released mass of gypsum, and taking into account the cardboard of heat-protective layers, the gain will be half the mass of the excluded gypsum.

Выполнение теплозащитных прослоек корпуса, несущего шашку, и наружного кожуха из картона заметно снижает массу, надежно предотвращая их перегрев и прожоги.The implementation of heat-insulating layers of the body carrying the checker and the outer casing of cardboard significantly reduces weight, reliably preventing their overheating and burns.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения нового технического эффекта, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы существенных признаков.Therefore, each essential feature is necessary, and their combination is sufficient to achieve a new technical effect that is not inherent in the signs of disunity, that is, the task is solved not by the sum of the effects, but by a new effect of the sum of the essential features.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по пожаротушению, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления метательного огнетушащего устройства, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solution with identified analogues of the prior art, from which the utility model does not explicitly follow for a firefighting specialist, showed that it is not known, and taking into account the possibility of industrial serial production of a throwing fire extinguishing device, it can be concluded that the patentability criteria are met .

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные The invention is illustrated in the drawing, which is purely illustrative.

цели и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предложенный генератор огнетушащего аэрозоля.goals and does not limit the amount of claims of the totality of the features of the formula. The drawing shows the proposed fire extinguishing aerosol generator.

Предложенный генератор включает коаксиально смонтированные между собой цилиндрические корпус 1, несущий пиротехническую шашку 2, при горении которой генерируется огнетушащий аэрозоль, охладитель 3 с теплоизолированным картонной прослойкой 4 наружным кожухом 5, за который возможно держать генератор руками, поскольку он не нагревается выше 40°С.The proposed generator includes a coaxially mounted cylindrical body 1, carrying a pyrotechnic checker 2, during combustion of which a fire-extinguishing aerosol is generated, a cooler 3 with a heat-insulated cardboard layer 4, an outer casing 5, for which it is possible to hold the generator by hand, since it does not heat above 40 ° C.

Корпус 1 по периметру покрыт теплоизолирующей от шашки 2 прослойкой 6 из картона, а с торцов прикреплен соответственно к дну 7 и крышке 8, причем между шашкой 2 и дном 7 сформирован соосный ресивер 9.The housing 1 along the perimeter is covered with a layer 6 of cardboard insulating from the checker 2, and from the ends it is attached to the bottom 7 and the cover 8, respectively, and a coaxial receiver 9 is formed between the checker 2 and the bottom 7.

В крышке 8 выполнен ряд выходных отверстий 10.A number of outlet openings 10 are made in the lid 8.

На открытом торце шашки 2 (со стороны ресивера 9) закреплен воспламенитель 11, электрически связанный с узлом 12 инициирования, установленным на монтажном кронштейне 13, посредством которого генератор крепится в защищаемом помещении.An igniter 11 is mounted on the open end of the checker 2 (from the side of the receiver 9), which is electrically connected to the initiation unit 12 mounted on the mounting bracket 13, by means of which the generator is mounted in a protected room.

Ресивер 9 сообщается с реверсивным каналом 14, который сформирован кольцевым зазором между корпусом 1 и охладителем 3.The receiver 9 communicates with the reversing channel 14, which is formed by an annular gap between the housing 1 and the cooler 3.

Поперек реверсивного канала 14 установлена газопроницаемая диафрагма 15 (перегородка), ограничивающая объем до крышки 8 с выходными отверстиями 10, заполненный теплоемким огнеупорным насыпным материалом 16 (крошкой доломита, мрамора, гранита).Across the reversing channel 14, a gas-permeable diaphragm 15 (partition) is installed, limiting the volume to a cover 8 with outlet openings 10, filled with heat-resistant refractory bulk material 16 (crushed dolomite, marble, granite).

Теплоемкий насыпной материал 16 является структурной составляющей охладителя 3, назначение которого состоит в отборе части теплоты от тушащей смеси, выбрасываемой в защищаемый объем.The heat-consuming bulk material 16 is a structural component of the cooler 3, the purpose of which is to take part of the heat from the extinguishing mixture emitted into the protected volume.

Масса, фракционность и разновидность огнеупорного материала 16 подбираются конкретно и рассчитываются по математической модели планирования эксперимента, согласно техническому заданию и требованиям к температуре и скорости огнетушащего потока на выходе генератора.The mass, fractionality and type of refractory material 16 are selected specifically and calculated according to the mathematical model of the design of the experiment, according to the technical specifications and requirements for the temperature and speed of the fire extinguishing stream at the output of the generator.

Партия опытных образцов предложенного генератора изготовлена на серийном предприятии для проведения приемо-сдаточных испытаний для сертификации и реализации заказчикам.The batch of prototypes of the proposed generator was manufactured at a serial enterprise for carrying out acceptance tests for certification and sale to customers.

Claims

A fire extinguishing aerosol generator containing an igniter associated with the initiation unit located coaxially with a pyrotechnic checker mounted through a heat-protective layer in a cylindrical body combined with an axial receiver coaxially to which a cooler mounted through a heat-protective layer in the outer casing is fixed, while the cylindrical shell shell and the reverse annular channel of the receiver, communicating with the outlet openings of the lid on the opposite end, characterized the fact that the igniter is placed directly in the pyrotechnic block, and the reversing channel is blocked by a gas-permeable diaphragm, the volume between which and the lid is filled with crumbs of refractory material from the series: dolomite, marble, granite, and cardboard is used as heat-insulating interlayers.