WO2020197426A1 - Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения - Google Patents

Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения Download PDF

Info

Publication number
WO2020197426A1
WO2020197426A1 PCT/RU2019/000191 RU2019000191W WO2020197426A1 WO 2020197426 A1 WO2020197426 A1 WO 2020197426A1 RU 2019000191 W RU2019000191 W RU 2019000191W WO 2020197426 A1 WO2020197426 A1 WO 2020197426A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire extinguisher
component
components
fire
foam
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000191
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Геннадий Николаевич КУПРИН
Денис Сергеевич КУПРИН
Дмитрий Геннадьевич КОЛЫХАЛОВ
Original Assignee
Геннадий Николаевич КУПРИН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Николаевич КУПРИН filed Critical Геннадий Николаевич КУПРИН
Priority to PCT/RU2019/000191 priority Critical patent/WO2020197426A1/ru
Publication of WO2020197426A1 publication Critical patent/WO2020197426A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
    • A62C13/02—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals
    • A62C13/04—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals with separate acid container

Definitions

  • the invention relates to fire extinguishing techniques, namely to portable fire extinguishing devices and fire extinguishers for fire and explosion prevention and fire extinguishing with inorganic fast-hardening foam and can be used for fire and explosion prevention and extinguishing fires at the initial stage of their occurrence in closed rooms and in open areas.
  • organic additives are introduced into its composition that increase the viscosity of water (thickeners) or reduce its surface tension (foaming agents) [SU 797707, A62D 1/00, 1981], or add inorganic salts - chlorides, carbonates and bicarbonates of alkali metals, clay and other finely dispersed substances that increase the fire extinguishing ability of water.
  • a mineral-water suspension for extinguishing a fire [RU 2098158, A62D 1/00, A62C 3/00, 10.12.1997], which to increase the adhesion and insulating properties of the mineral-water composition contains, May. %: 7-16 liquid glass, 13-72 clay and 20-80 water.
  • the resulting suspension is applied by spraying using various existing methods (with the help of pumps, by spilling from aircraft or helicopters).
  • the most effective are methods of dispersion using explosion energy or pressure accumulators (air, powder, etc.), because allow the composition to be dispersed to droplets with a diameter of less than 10 microns, thereby significantly increasing the surface of interaction with the flame.
  • the main disadvantage of such compositions is the multicomponent nature, the complexity of preparation and the possibility of stratification during storage, as well as the release of toxic combustion products during the decomposition of the organic components of the composition.
  • Known fire extinguishing agent for extinguishing oil and oil products [RU 2263525, A62D 1/00, 10.11.2005], which, to increase efficiency, low cost and ease of use, contains an extinguishing composition applied to granules of refractory porous material with a diameter of 10-50 mm with a working with a layer 1-5 mm thick.
  • the extinguishing composition contains calcium bicarbonate in an amount of 0.2-0.8 wt. hours, liquid glass in the amount of 0.2-0.8 wt. hours and 0.1 -0.3 wt. including inhibiting additives.
  • the main disadvantage of this composition is its high viscosity, in connection with which this fire extinguishing composition is applied to the combustion surface from aerosol packages using transport gases - nitrogen, carbon dioxide or foaming agents, as well as using other devices.
  • liquid glass As an extinguishing composition, it is necessary to reduce its viscosity by introducing it into water.
  • liquid glass In relation to water, liquid glass is a thickener, and in relation to liquid glass, water is a thinner.
  • composition for extinguishing forest fires with a small amount of water [RU 2449825, A62D 1/00, 05/10/2012], containing water and a finely divided charge of fusible glass in a concentration of 0.0001-10% in the form of a solution or suspension.
  • the components When melted by fire, the components form a glass film on the surface of the burning object and obstruct the access of oxygen.
  • aqueous solution for extinguishing fires [RU 2275951, A62D 1/00, 10.05.2006], which, for the purpose of ensuring the required level of viscosity and achieving a significant decrease in temperature in the combustion zone, high values of temperature resistance and insulating ability of the composition due to the evaporation of free water and thermal foaming of liquid glass, contains water in the amount of 50-95 May. % and as a thickening additive, liquid glass with a modulus of 2, 5-3, 2 in the amount of 5-50 May. %.
  • this composition may contain a high-molecular surfactant (surfactant) in the form of a mixture of polyvinyl alcohol-toluene-water with a surface tension of less than 30 mN / m at the rate of 0.001-0.1 kg of surfactant per one cubic meter of water in solution.
  • surfactant a high-molecular surfactant in the form of a mixture of polyvinyl alcohol-toluene-water with a surface tension of less than 30 mN / m at the rate of 0.001-0.1 kg of surfactant per one cubic meter of water in solution.
  • fire extinguishing with this composition is carried out according to the following mechanism: When a jet of liquid glass solution approaches the burning surface, the solution heats up under the influence of high temperature and its viscosity decreases, which contributes to better spreading of the solution on the burning surface.
  • An increase in the wettability of the combustion surface with a solution and an increase in the degree of dispersion of the jet is achieved by introducing a high-molecular surfactant (surfactant) with a surface tension of less than 30-10 3 N / m, for example, based on polyvinyl alcohol, toluene and water in an amount of 0.001 - 0.1 kg / m 3 of water in solution.
  • a high-molecular surfactant surfactant
  • the liquid glass film formed after the evaporation of free water on the combustion surface at a temperature of 120-200 ° C loses molecular water and acquires a solid state.
  • chemically bound water begins to be removed from the solid liquid glass, under the action of which the crust of liquid glass acquires a pyroplastic state, and the released water vapor, due to a sharp increase in its volume, foams this crust and its volume increases 10-50 times.
  • the density of the foam layer formed on the combustion surface is 30-50 kg / m 3 and this layer blocks the access of air oxygen to the combustion surface.
  • the resulting foam layer is not subject to combustion, since in its composition it is an inorganic substance - anhydrous alkali silicate, has a low thermal conductivity (0.03-0.036 W / m K) and prevents the extinguished surface from heating to the ignition temperature due to a sharp decrease in the intensity of exposure the heat flux generated by the radiation of the flame and the convective heat of the flue gases.
  • the disadvantages of RU 2275951 are the practical impossibility of uniform spraying and the practical impossibility of ensuring controlled thermal foaming of a liquid glass solution on almost always uneven surfaces of burning materials that change during combustion and, accordingly, the impossibility of obtaining a given thickness of solid foam of a certain structure, as well as the need for a high temperature for thermal foaming, namely the need for a temperature of 120-200 ° C to evaporate molecular water and acquire a solid-like state and the need for a temperature of 200-400 ° C to remove chemically bound water from the solid-like liquid glass, under the action of which the crust of the liquid glass acquires a pyroplastic state, and the subsequent intense release of water vapor (boiling) for foaming this crust.
  • Known fire extinguisher containing a container with a fire extinguishing liquid, a system for displacing liquid from the container, a shut-off device, a liquid sprayer with a centrifugal flow swirler and an outlet nozzle, and a pipeline connecting the outlet of the shut-off-trigger device with a liquid spray, in which, to increase the efficiency of extinguishing hot spots, primarily of classes "A" and "B" by generating a high-speed spray jet of fire-extinguishing liquid with a given spray angle, the outlet nozzle of the liquid spray is made with a profiled channel including a section tapering in the direction of the liquid flow, while the centrifugal swirler is made in in the form of a hollow insert, with at least one tangentially directed inlet formed in the side wall of the insert and an inlet axial channel, the cavity of the insert communicating with the inlet of the profiled nozzle [RU 43465 A62C13 / 62, A62C31 / 02
  • a fire extinguisher containing a container filled with a liquid extinguishing agent, a source of expelling gas, a locking and starting device, a liquid spray connected through a pipeline with the outlet of the locking and starting device, while the liquid spray is configured to generate a directed fine spray of extinguishing agent, in which,
  • a mixture of an aqueous solution of a salt selected from the following range of substances was used as a liquid fire extinguishing agent: diammonium phosphate, chloride magnesium, calcium chloride, lithium chloride, and a film-forming foaming agent, and the salt content in the extinguishing agent is at least 10 wt%, the content of the film-forming foaming agent in the extinguishing agent is at least 5 wt%.
  • compressed gas was used as a source of displacing gas, which fills the gas cavity in the container above the surface of the liquid extinguishing agent
  • the liquid atomizer is equipped with a jet-centrifugal swirler of the liquid flow and an outlet nozzle and is made with a profiled channel including the inlet section of a cylindrical shape and an outlet section in the form of a conical diffuser, while the inlet of the outlet section is mated with the outlet of the cylindrical section [RU 82562 A62C13 / 62, A62C31 / 02, publ. 05/10/2009].
  • a portable fire extinguisher containing a reservoir with a fire extinguishing agent, a starting head housing mounted on a reservoir with a fire extinguishing agent, a spring-loaded rod with a conical protrusion located in a longitudinal channel made in the starting head housing, which has a first radial opening, a balloon mounted on the starting head housing for compressed gas with a sealing membrane facing the conical protrusion of the stem, a siphon tube, an outlet fitting and means for moving the stem, an elastic gasket mounted on the stem, while the longitudinal channel has two cavities separated from one another by a sealing element mounted on the stem, the first cavity communicates with the outlet of the compressed gas cylinder and through the first radial hole with the cavity of the tank with the extinguishing agent, the second cavity communicates with the second radial hole with the siphon tube, and through the third radial hole with the outlet eom, in which, in order to prevent the leakage of the fire extinguishing agent during storage and transportation, while maintaining
  • Known devices for producing hardening foam from a composition of low molecular weight and high molecular weight substances providing an increase in the productivity of foam generation, continuous operation without interruptions for recharging containers with working solutions, which contains a cylindrical body, pipes for supplying liquid and gas and located coaxially with the body diffuser of gas-liquid flow, while the pipes for supplying an aqueous solution of a surfactant and urea-formaldehyde resin are displaced relative to the axis of the housing and mixer by a distance of 5-15% of the inner diameter of the nozzle [RU 2226123 B01 F3 / 04, B01 F5 / 04, publ. 27.03.2004].
  • the device according to RU 2226123 can be used to create protective foam screens to prevent vaporization of oil and oil products during emergency spills and in the technology of processing polymers into porous or cellular products for various purposes, but due to the flammability of the resulting solid foam, it is not applicable in the field of fire extinguishing.
  • Known fire extinguisher having at least one container with a fire extinguishing agent, is configured to output this means if a real or potential fire is identified.
  • the fire extinguishing agent is a stable aqueous suspension of finely dispersed expanded vermiculite (a natural mineral with the chemical formula (Mg, Fe, A1) 3 (A1, Si) 40io (OH) 2 4H20).
  • the fire extinguishing method is carried out by supplying this fire extinguishing agent to the flame, adjacent areas, as well as areas of high risk of fire spread.
  • the fire extinguisher used can be made by at least partially filling a container adapted to extinguish the fire extinguishing agent.
  • the agent has an improved limiting effect and the formation of an insulating barrier due to the formation of a layer on the surface that is a barrier to oxygen and heat, and can be used to extinguish fires on humans and animals.
  • the amount of vermiculite is 3-40 wt%, more preferably 10-30 wt%, and more desirably 15-25 wt%, for example about 20 wt%.
  • the disadvantage of RU 2635613 is the possibility of using a fire extinguishing agent only in the form of an aqueous finely dispersed suspension and the impossibility of forming foam on its basis.
  • Chemical foam fire extinguishers are known that generate chemical foam resulting from the sharp foaming of an alkaline solution (usually an aqueous solution of soda) when an acid (usually sulfuric or hydrochloric) is added to it.
  • Known fire extinguisher for the formation and supply of chemical foam containing a housing filled with an alkaline solution, a shower located in the upper part of the body, a lid and a bottle with acid, closed with a stopper with a stem, while the balloon is equipped with a float, in which, for uniform distribution of the acid charge in the body of the fire extinguisher, the float is made in the form of an annular chamber and is installed concentrically to the body of the balloon in its lower part RU 26191 ⁇ 62 ⁇ 13 / 04, publ. 20.11.2002].
  • a chemical foam fire extinguisher containing a vessel with a lid filled with an alkaline solution, a spray located in the upper part of the vessel, an acid cylinder, the bottom of which is made in the form of a membrane, a drive rod and an intake pipe installed in the vessel, one end of which is connected to the shower, and the other is directed to the bottom of the vessel, in which, in order to increase the operational properties and response speed, the drive rod is equipped with a piston located in the cylinder cavity, and a through hole is made in the cylinder wall located above the piston part [RU 26192 A62C 13/04, publ. 20.11.2002].
  • a common disadvantage of known chemical foam fire extinguishers is insufficient fire extinguishing efficiency, which is usually caused by an insignificant amount of generated chemical foam, determined by the stoichiometric ratio of reagents, as well as the possibility of only one-time use during the course of the reaction with the impossibility of interrupting and subsequent repeated restarting.
  • aqueous solution for extinguishing fires [RU 2275951, A62D1 / 00, 10.05.2006], which for the purpose of ensuring the required level of viscosity and achieving a significant decrease in temperature in the combustion zone, high values of temperature resistance and insulating capacity of the composition due to the evaporation of free water and thermal foaming liquid glass, contains water in the amount of 50-95 May. % and as a thickening additive, liquid glass with a modulus of 2, 5-3, 2 in the amount of 5-50 May. %.
  • this composition may contain a high-molecular surfactant (surfactant) in the form of a mixture of polyvinyl alcohol - toluene - water with a surface tension of less than 30 mN / m at the rate of 0.001-0.1 kg of surfactant per cubic meter of water in solution.
  • surfactant a high-molecular surfactant in the form of a mixture of polyvinyl alcohol - toluene - water with a surface tension of less than 30 mN / m at the rate of 0.001-0.1 kg of surfactant per cubic meter of water in solution.
  • fire extinguishing with this composition is carried out according to the following mechanism:
  • a jet of liquid glass solution approaches the burning surface, the solution heats up under the influence of high temperature and its viscosity decreases, which contributes to better spreading of the solution on the burning surface.
  • water evaporates from a solution on the combustion surface the concentration of liquid glass increases, its viscosity increases significantly, and with complete evaporation of water from the solution, a liquid glass film remains on the combustion surface, which has the property of continuity.
  • An increase in the wettability of the combustion surface with a solution and an increase in the degree of dispersion of the jet is achieved by introducing a high-molecular surfactant (surfactant) with a surface tension of less than 30-10 ⁇ 3 N / m, for example, based on polyvinyl alcohol, toluene and water in an amount of 0.001 -0, 1 kg / m 3 of water in solution.
  • a high-molecular surfactant surfactant
  • the liquid glass film formed after evaporation of free water on the combustion surface at a temperature of 120-200 ° C loses molecular water and acquires a solid-like state.
  • chemically bound water begins to be removed from the solid-like liquid glass, under the action of which the crust of the liquid glass acquires a pyroplastic state, and the released water vapor, due to a sharp increase in its volume, foams this crust and its volume increases by 10-50 time.
  • the density of the silicate foam layer formed on the combustion surface is 30-50 kg / m 3 and this layer blocks the access of air oxygen to the combustion surface.
  • a layer of solid silicate foam formed in this way is not subject to combustion, since in its composition it is an inorganic substance - anhydrous alkali silicate, has a low thermal conductivity coefficient (0.03-0.036 W / m-K) and prevents the extinguished surface from heating up to the ignition temperature for sharp decline the intensity of the effect of the heat flux formed by the radiation of the flame and the convective heat of the flue gases.
  • the disadvantages of RU 2275951 are the practical impossibility of uniform spraying and controlled thermal foaming of a liquid glass solution on almost always uneven surfaces of burning materials that change during combustion and, accordingly, the impossibility of obtaining a given thickness of "glass" foam of a certain structure, as well as the need for a high temperature for thermal foaming, namely the need for a temperature of 120-200 ° C to evaporate molecular water and acquire a solid state and the need for a temperature of 200-400 ° C to remove chemically bonded water from solid liquid glass, under the action of which the crust of liquid glass acquires a pyroplastic state, and subsequent intensive release of water vapor (boiling) for foaming this crust and its transformation into a solid silicate foam.
  • porous xerogel S1O2 [RU 2530048 C01 33/16, publ. 10.10.2014 PCT application EP 2010/067821 20101119, PCT publication WO 2011/061289 20110526] which contains pores whose size is greater than 50 nm, but less than 1000 nm, in particular - less than 500 nm, in particular - less than 300 nm, in particular - less than 100 nm, has a density less than 400 kg / m 3 , in particular - less than 290 kg / m 3 , in particular - less than 200 kg / m 3 , contains a carbon fraction that is less than 10%, in particular less than 5%, and has a thermal conductivity at 800 ° C less than 0.060 W / m-K, at 400 ° C less than 0.040 W / m-K, at 200 ° C less than 0.030 W / m-K, has a modulus of elasticity equal to at least 5 MPa, at temperatures up
  • This xerogel S1O2 according to RU 2530048 with a characteristic pore size of less than 1 micrometer is obtained by means of a sol-gel process with subcritical gel drying using temporary pore fillers or solid skeletal supports (for example, consisting of carbon or organic substances), which are removed at the end of the production process. through thermal oxidation. Auxiliary organic particles, or macromolecules, or carbon particles contained in the inorganic gel, prevent the collapse of the inorganic network structure during the subcritical drying process. Subsequently, these pore fillers or hard skeletal supports are removed to the maximum extent during heat treatment at temperatures above 300 ° C by oxidation.
  • xerogel S1O2 (with a mass fraction of fibers less than 5 wt%) with a porosity of more than 80%, with a content of unbound or only weakly chemically bound carbon with the silicate skeleton less than 10% and with a pore size of less than 1 micrometer is obtained.
  • Xerogel S1O2 according to RU 2530048 is used as a non-flammable or non-flammable, transparent or translucent or opaque heat-insulating material, as a supporting heat-insulating material, a catalyst carrier, a filter, an absorber, a non-flammable or non-flammable, transparent, translucent or opaque light electronic material, a dielectric for , as a system for controlled or rapid release of drugs, as a coating for use in thermal diffusion processes, as a mold, as a carrier for sensor molecules in sensor technology, for sound insulation, for humidity control or as a base material for composite materials ...
  • a known composition for creating aerosol-foamed heat-resistant foam based on sodium silicate [EP 0110328], containing two separated solutions, one of which, solution "A”, is made on the basis of an aqueous solution of sodium silicate (50-97%) and propellant ( 3-50%), and the other - solution "B", which is a hardener.
  • solution “A” basic solution
  • surfactant additives can be added to solution “A” (in the solution of alkali metal silicates).
  • organic and inorganic compounds with gelling properties are used, preferably esters of carboxylic acids, for example triacetate glycerol, which, having high viscosity properties, act thickeners, increasing the rheological properties of the formed foams when mixed.
  • Release containers according to EP 0110328 are used to avoid the hardener settling out.
  • emulsifiers are also introduced into the solutions, and stabilizing components are introduced into the solution “B” (hardener), which form microcapsules from salts of polyvalent cations, preferably Zn, Mg, Ca.
  • Foams obtained according to EP 0110328, formed on the basis of alkali metal silicates and having a stability of up to 300 °, are proposed to be used as thermal insulating foams, in construction industry as a thermal insulator.
  • a common disadvantage of known silicates of alkali and alkaline-earth metals, foams and non-ceramic materials based on them is their relatively low thermal stability, which is insufficient for their use as a fire extinguishing agent in fire and explosion prevention, since it is known that the ignition temperature for most solid materials is 300 ° C, the temperature flame in a burning cigarette is 700-800 ° C, in a match the flame temperature is 750- 850 ° C, the ignition temperature of wood is 300 ° C, and the temperature of wood is 800-1000 ° C.
  • foamed silica gel the use of foamed silica gel as a fire extinguishing agent, with fire prevention and as an insulating and filling material in construction and other industries. [RU 2590379 S01VZZ / 16, publ. 10.07.2016].
  • Foamed silica gel according to RU 2590379 was obtained by air-mechanical foaming on known foam generators of a mixture of an aqueous solution of alkali metal silicate with a foaming surfactant and an aqueous solution of an activator of ash formation silica from alkali metal silicate in the form of an aqueous solution of acetic acid, hydrochloric acid or ammonium chloride.
  • the advantage of the foamed silica gel according to RU 2590379 is the almost instantaneous reaction of the components after their contact and the set of mechanical strength of the foamed gel in terms of dynamic viscosity from 20 mPa-s to 100 Pa s in the time range from 2 seconds, but this makes it almost impossible to use almost all known foam generators and devices for the formation of low and medium expansion foam due to solidification of the foamed silica gel inside the foam generators and devices with a quick cessation of their normal functioning.
  • a significant disadvantage of the technology for generating foamed silica gel according to RU 2590379 was that it could be obtained on known foam generators by air-mechanical foaming of a mixture of a solution of 10-70%, mainly 20-50%, sodium silicate, and 1-15%, mainly 6% , foaming surfactant, from 1 to 6%, preferably 1 to 3.5% aqueous solution of acetic acid, with a mass ratio of sodium silicate solution with foaming surfactant and acetic acid solution from 100: 1 to 28: 1, mostly 35: 1.
  • the foamed silica gel obtained according to RU 2590379 was obtained with a large amount of water, namely, it mainly contained 20-50% silica, 1 that is, more than half of its amount was water.
  • solid foam is formed in the pipeline for supplying the mixture of components to the foam generator and in the foam generator, which made their normal functioning impossible.
  • a common disadvantage of the known foam fire extinguishing devices and chemical fire extinguishers is that in the known devices the extinguishing agent is formed inside the body of the device and in the pipelines for supplying the fire extinguishing agent to the spraying or foam generating means, which makes them unsuitable for use with rapidly hardening silica foams due to the rapid formation of solid foam. inside the body of the devices and in the pipelines for supplying the mixture of the extinguishing agent to the spraying means, which stops their normal functioning.
  • Known chemical air-foam fire extinguisher containing a steel body filled with 9 liters of aqueous-alkaline solution in the form of a mixture of sodium bicarbonate NaHCCb and licorice extract, and a polyethylene container filled with an acid mixture in the form of sulfuric acid H2SO4 and iron sulfide FeSC> 4, increasing the volume and the strength of the formed foam, while, in order to increase the effectiveness of fire protection by increasing the speed and reliability of operation, the polyethylene container is rigidly connected to the valve seat fixed in the lower part of the glass, rigidly connected to the cover of the steel body, to the top of which a handle is attached for operating in the mode operation of the fire extinguisher, and in the upper part of the body there is an outlet pipe with a foam generator.
  • the glass is installed inside the body axisymmetrically to it and the polyethylene container, and the valve is connected to a stem located axisymmetrically in the glass and spring-loaded.
  • the valve is connected to a stem located axisymmetrically in the glass and spring-loaded.
  • a locking and starting device [RU 2427401 ⁇ 62 ⁇ 13 / 04, publ. 27.08.2011].
  • the closest in technical essence and the achieved technical result is a chemical foam fire extinguisher containing a container filled with a liquid fire extinguishing agent, a source of expelling gas, a shut-off device, a liquid spray connected through a pipeline with the outlet of the shut-off and start-up device, while the spray liquid is designed to generate a directed fine-atomized jet of extinguishing agent, in which, to generate a fine-atomized jet of extinguishing liquid, with the help of which efficient extinguishing of fires of classes A and B, as well as electrical equipment under high voltage and maintaining the effectiveness of fire extinguishing during long-term storage and at negative temperatures, a mixture of an aqueous solution of a salt selected from the following range of substances is used as a liquid extinguishing agent: diammonium phosphate, magnesium chloride, calcium chloride, lithium chloride, and film-forming foaming agent, and the salt content in the extinguishing agent is not less than 10
  • the liquid atomizer As a source of displacing gas in RU 2278713, compressed gas is used, filling the gas cavity in the container above the surface of the liquid extinguishing agent, the liquid atomizer is equipped with a jet-centrifugal swirler of the liquid flow and an outlet nozzle and is made with a profiled channel including a cylindrical inlet section and an outlet section in the shape of a conical diffuser, while the inlet of the outlet section is mated with the outlet of the cylindrical section.
  • the objective of the invention is to eliminate the disadvantages of known analogues and prototype.
  • the technical result achieved with the use of the invention is to increase the reliability of the functioning of the fire extinguisher and the efficiency of fire extinguishing and explosion and fire prevention.
  • a fire extinguisher for explosion and fire prevention and solid-foam extinguishing containing a sealed housing with the components of the extinguishing agent placed in it, means for mixing the components of the extinguishing agent and means for supplying the components of the extinguishing agent from the body to the means for mixing the components of the extinguishing agent by the pressure of compressed gas inside the body,
  • a foamed silica gel as a fire extinguishing agent which forms a rapidly hardening foam obtained by mixing and foaming the fire extinguisher components placed inside the body and supplied to the mixing means of the fire extinguishing agent components by compressed gas pressure inside the body: component A - an aqueous solution of a mixture of alkali metal silicate , mainly sodium silicate, and a foaming surfactant, mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent, and component B, an activator of silica ash formation, mainly in the form of an aqueous solution of acetic acid, and
  • means for mixing the components of the extinguishing agent is made in the form of an ejector mixer-foam generator with the possibility of mixing components A and B and foaming the mixture of components A and B by atmospheric air ejected into the mixer-foam generator.
  • means for supplying the components of the extinguishing agent from the housing to the means for mixing the components of the extinguishing agent is made in the form of a pipeline for component A and a pipeline for component B, and the pipeline for component B may be arranged inside the pipeline for component A;
  • the locking-trigger mechanism and the switchgear are made with the possibility, at the beginning of the use of the fire extinguisher, by sequentially feeding into the ejector mixer-foam generator, first component A and then component B, and at the end of the use of the fire extinguisher, sequentially stopping the supply of first component B and then component A to the ejector mixer-foam generator ;
  • valve of component A and the valve of component B equipped with rods of different lengths are made with the possibility, at the beginning of the functional use of the fire extinguisher, by sequentially opening the valve of component A and then the valve of component B, and when the functional use of the fire extinguisher is terminated, sequentially closing the valve of component B and then the valve of component A.
  • the shut-off and trigger mechanism of the fire extinguisher is made with the possibility of activating the fire extinguisher by sequential opening / closing of the valves of components A and B with the possibility of ensuring the sequential supply of components A and B to the ejector mixer-foam generator at the beginning of the functional use of the fire extinguisher, as well as the primary termination of supply to the ejector mixer - a foam generator of component B and the subsequent termination of component A in the ejector mixer-foam concentrator upon termination of the functional use of the fire extinguisher.
  • the shut-off and trigger mechanism of the fire extinguisher structurally contains an eyelet, a handle and a lever containing a squeeze part in the form of a handle and a piston part in the form of a rectangular pusher of the valve rods of components A and B, which, due to their different lengths, provide the primary supply of component A to the supply line of component A and ejector mixer-foam generator at the beginning of the functional use of the fire extinguisher and the subsequent supply of component B into the pipeline of component B and into the mixer-foam generator, as well as the immediate termination of the supply of component B to the ejector mixer-foam generator and subsequent interruption of the supply of the ejector mixer-foam generator of component A when the functional use of the fire extinguisher is terminated ...
  • the eyelet and the handle and the locking-trigger mechanism are attached to the cover of the fire extinguisher with screws, the piston part of the lever is fixed in the eyelet by means of a bolt and nut, and a rectangular hole is made in the upper part of the handle for the release part of the lever.
  • the container with component B is made in the form of an elastic bag attached to the lid of the housing made of a material that is neutral to the action of an acidic and alkaline environment, for example, from polyvinyl chloride, with the possibility of feeding component B from the container with component B into the pipeline of component B and into the ejector mixer-foam generator under the action of pressure of compressed gas inside the housing.
  • the fire extinguisher can contain a means of protection against accidental operation of the fire extinguisher, made, for example, in the form of a safety pin, removed when preparing the fire extinguisher for use.
  • the fire extinguisher is made with the possibility of obtaining a foamed silica gel with a set of its hardness within 1 second to 2 minutes and a change in its volume in the solidified state of no more than 10% within 24 hours and the possibility of obtaining a solid foam ceramic material based on a foamed silica gel, which has thermal stability at exposure to a temperature of 1000 ° C for at least 60 minutes, which
  • micro- and macroporous structure has a micro- and macroporous structure with a specific surface area of at least 20 m 2 / g;
  • FIG. 1 shows a general view of a fire extinguisher for explosion and fire prevention and solid foam extinguishing, then a fire extinguisher.
  • FIG. 2 is a rear view of a fire extinguisher.
  • FIG. 3 shows a cross-section of a fire extinguisher along the line A-A., Which shows: switchgear 1; locking and trigger mechanism 2; the body of the fire extinguisher 3 with the component A located inside the body; located inside the body, an elastic container 4 with component B; a pipeline 5 supplying component A to the mixing-foaming means; component B; pipeline 6 for supplying component B to the mixing facility; means for mixing components A and B and foaming a mixture of components A and B in the form of an ejector mixer-foam generator 7 s the possibility of mixing components A and B and foaming a mixture of components A and B with ejected atmospheric air.
  • FIG. 4 shows the beginning of extinguishing a model fire center 1A using the proposed fire extinguisher.
  • FIG. 5 shows the end of extinguishing the model fire center 1A using the proposed fire extinguisher 5 seconds after the start of extinguishing.
  • FIG. 6 shows a view of a model fire center 1A immediately after solid foam extinguishing with the proposed fire extinguisher.
  • the chemical process for obtaining foamed silica gel and foamed silica material based on dehydrated foamed silica includes the stage of forming a silica sol and a stage of foaming the silica sol to form a foamed silica gel and releasing water, as well as a stage of dehydrating the foamed silica gel to obtain a solid foamed silica material.
  • silica sol occurs as a result of mixing and mutual homogenization of a mixture of an aqueous solution of an alkali metal silicate, mainly sodium silicate, and a foaming surfactant, mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent (component A), and an activator of silica ash formation (component B).
  • an alkali metal silicate mainly sodium silicate
  • a foaming surfactant mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent (component A)
  • component B an activator of silica ash formation
  • transition of an alkali metal silicate, then in the predominant variant - sodium silicate, into silica is due to the chemical reaction of hydrolysis of sodium silicate in an aqueous medium in the presence of an activator of ash formation with the formation of silicic acid
  • the effect of an activator of ash formation on the polymerization of the formed silica monomers and the limitation of this stage of the process from further gelation is determined by the size index the hydrodynamic radius of particles in the range up to 50 nm, since it is known that an increase in the concentration and size of the dispersed phase leads to the appearance of coagulation contacts between particles and the beginning of structuring
  • acidic solutions with a pH of 0.5 to 5 as an activator of silica ash formation from alkali metal silicate (component B), for example, an aqueous solution - from 20 to 60%, mainly from 30 to 50% aqueous acetic acid solution
  • the volume ratio of components A and B is from 15: 1 to 6: 1, preferably 10: 1.
  • Components A and B are mixed and foamed in an ejector mixer-foam generator shown in FIG. 3 constructions with the formation of a fast-hardening silica foam with a multiplicity of 2 - 60 with the occurrence in a foamy environment of the reactions of silica ash formation and polycondensation of a silica sol with a silica sol-gel transition to obtain a foamed silica gel with a set of its hardness when using the above components in the specified ratio for from 1 second to 1, 5 minutes and a change in its volume of no more than 10% within 24 hours.
  • a solid foam ceramic material is obtained based on foamed silica gel, which, while maintaining the foam structure, has thermal stability when exposed to a temperature of at least 1000 ° C for up to 60 minutes, which makes it possible to use the obtained foamed silica gel and foamed ceramic material based on foamed silica gel as a fire extinguishing agent for explosion and fire prevention, including for extinguishing and localizing forest fires by creating fire-resistant foam barrage strips, as an insulating material in construction and in other industries, for localizing radiation hazardous areas of terrain and emergency spills of hazardous chemicals , for fire and explosion prevention during emergency pouring of molten metals such as copper, aluminum, etc.
  • foams are usually supplied to the fire site from a distance of 10 m or more.
  • silica sol particles into silica gel in the foam leads to the release of chemically bound water molecules and densification of the formed inorganic polymer, foamed silica, with the release of water and dehydration.
  • volumetric stability of at least 22 hours with a volume change of no more than 10%.
  • micro- and macroporous structure has a micro- and macroporous structure with a specific surface area of at least 20 m 2 / g;
  • Foamed silica gel in a preferred embodiment of the invention is obtained by mixing and ejection foaming a mixture of an aqueous solution of 10-70%, preferably 20-50%, sodium silicate, and 1-15%, mainly 6%, synthetic hydrocarbon foaming agent, from 1 to 6%, preferably 20 to 50% aqueous solution of acetic acid, with a mass ratio of an aqueous solution of sodium silicate with a foaming surfactant and an aqueous solution of acetic acid from 15: 1 to 5: 1, mostly 10: 1.
  • Foamed silica gel is obtained on the basis of an aqueous solution of silica sol formed during the hydrolysis of a foamed mixture of sodium silicate solution with a foaming agent with a pH of 10.5 to 12.0 and an ash activator with a pH of 1 to 5 using an acid solution or with a pH of 3 to 8 when using a salt solution with a hydrodynamic radius of silica particles of not more than 50 nm with ejection foaming of a silica sol solution during the growth of silica monomers to an average silica sol diameter of 100 nm with a set of mechanical strength in terms of dynamic viscosity from 20 mPa s to 100 Pa s in the time range 1 -10 seconds.
  • Soluble silicate of alkali metals of lithium, potassium, sodium is a viscous liquid with the general chemical formula R2 ⁇ mSiC nhbO (where R2 ⁇ is an alkali metal oxide, m is the modulus of water glass) with a density of 1400-1500 kg / m 3 and a coefficient of dynamic viscosity up to 1 Pa s.
  • Liquid soda glass is mixed with water in any ratio and when contained in a fire extinguishing composition in the specified amount (10-70%, mainly from 20 to 70%) changes the viscosity of the solution from 6 mPa-s to 40 mPa s when the density of the solution changes from 1020 kg / m 3 up to 1250 kg / m 3 .
  • the viscosity of the solution increases by 4-500 times compared to the viscosity of water (0.001 Pa s, 20 ° C).
  • Such a change in the viscosity of aqueous solutions used to extinguish fires is practically unattainable when using organic or inorganic thickeners.
  • the indicated interval of the silicate module allows to significantly reduce the cost of its production, having a positive economic effect on the created product. However, it is allowed to use a different module with a small deviation from the specified one within the range of ⁇ 0.5.
  • the lower value of the set time interval (1 s) was determined from the minimum possible time of homogenization of the mixture of solutions with simultaneous foaming.
  • the upper value of the established time interval (10 seconds) was determined experimentally on the basis of visual observation of the deterioration of the structural and mechanical parameters of the foam at fire extinguishing objects.
  • component B mainly an aqueous solution of acetic acid
  • component A consisting of an aqueous solution of a surfactant (surfactant) and an alkali metal silicate
  • a silica sol can be obtained that is promising for the production of foamed silica gel, but the key parameters are In this case, the concentrations of silicate and activator of ash formation, the conditions for mixing and foaming of the components, which are determined by the authors experimentally, are.
  • the studies took into account such indicators as the stability of the foam material, the structure of the foam material, the multiplicity of the foam material, fire extinguishing properties and thermal resistance of the material.
  • Stability is characterized by the period of time during which the foams did not change their volume (i.e., a 10% volume reduction).
  • the foam structure was assessed visually after solidification and drying (after about 3 days at 25 ⁇ 5 ° C).
  • the foam ratio was determined by the gravimetric method.
  • water-based spray water for pouring the flames and cooling the combustion zone to a temperature below the flash point in order to prevent the spread of the flame
  • fire extinguisher or “solid foam fire extinguisher”
  • solid foam fire extinguisher is the possibility of obtaining a foamed silica gel that forms fast-hardening foam of low and medium expansion, obtained by mixing ejection mixing and foaming the liquid components of the fire extinguishing agent placed in the body of the fire extinguisher: component A - an aqueous solution of a mixture of alkali metal silicate, mainly sodium silicate, and a foaming surfactant, mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent, and component B - an activator of silica ash formation in the form of an aqueous solution of predominantly acetic acid.
  • the fire extinguishing agent of the proposed fire extinguisher is a foamed silica gel, which forms a rapidly hardening foam obtained by mixing two liquid components of a fire extinguishing agent - component A and component B and ejection foaming of their mixture with atmospheric air in an ejector mixer-foam generator.
  • Component A is an aqueous solution of a mixture of an alkali metal silicate, mainly sodium silicate and a foaming surfactant, mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent, with a pH of 10.5 to 12.0, at a ratio, wt%, 10-70%, mainly 20-50% sodium silicate, 1-15%, mainly 6% foaming surfactant, 30-79% water.
  • a foaming surfactant mainly a synthetic hydrocarbon foaming agent
  • Component B - an aqueous solution of an activator of ash formation of silica from alkali metal silicate is from 20 to 60%, mainly from 30 to 50% aqueous solution of predominantly acetic acid with a pH of 0.5 to 5.
  • the volume ratio of components A and B is from 15: 1 to 6: 1, preferably 10: 1.
  • a mixture of components A and B is foamed with atmospheric air in an ejector mixer-foam generator with the formation of a fast-hardening silica foam (foamed silica gel) with the occurrence of the reactions of silica ash formation and polycondensation of silica sol in the foam medium, with a sol-gel transition of silica and silica to obtain a foamed set its hardness within 2 seconds to 2 minutes and a change in its volume in the hardened state no more than 10% within 24 hours.
  • a fast-hardening silica foam fuoamed silica gel
  • silica sol sol-gel transition of silica and silica
  • a solid foam ceramic material is obtained based on foamed silica gel, which, while maintaining the foamed structure, has thermal stability when exposed to a temperature of at least 1000 ° C for up to 60 minutes, which makes it possible to use the obtained foamed silica gel and foam ceramic material based on foamed silica gel as an effective fire extinguishing agent for extinguishing and fire prevention, including including by creating fire-resistant foam strips.
  • solid foam solid ceramic foam based on foamed silica gel
  • the resulting solid foam can be mechanically destroyed to obtain a finely dispersed silica powder, in essence, environmentally friendly finely dispersed ordinary sand S1O2.
  • fire control by means of a foamed silica gel forming a fast-hardening heat-resistant inorganic foam is accomplished by an effective combination of all factors that combine the individual advantages of various types of known extinguishers.
  • the foamed silica gel forms an excellent heat-resistant and heat-insulating layer, limiting the hot ignition zone, which, despite cooling due to process (1), can radiate heat, spreading it to adjacent water-cooled zones;
  • solid silica foam forms a covering layer in the form of a protective heat and gas insulating fire-resistant coating, which prevents any ignition of the combustible material of a given zone, which is under this covering layer;
  • a solid foam of silica with nanosized silica particles creates a barrier between the combustible material, not yet engulfed in the fire, and the oxygen of the surrounding atmosphere, for the oxygen necessary for a fire to occur; 5) nanosized silica particles, due to the formation of a bulk lattice structure, not only retain water well, but also ensure adhesion of fine silica particles to the fire extinguishing object, and fast-hardening foam, unlike water and ordinary liquid air-mechanical water foam, which flows down from vertical, inclined and uneven surfaces provides the formation of a solid foam heat and gas insulating barrier (see figure 6).
  • the fire extinguisher is supplied loaded in a sealed fire extinguisher casing with a two-component foaming solution (component A) and an activator for ash formation of silica in an elastic bag located inside the fire extinguisher body (component B).
  • component A a two-component foaming solution
  • component B an activator for ash formation of silica in an elastic bag located inside the fire extinguisher body
  • the fire extinguisher is charged with gas, mainly compressed air, up to an operating pressure of 1 MPa, directly at the place of operation of the fire extinguisher through a nipple for pneumatic tubes and constant pressure tires located on the housing cover, for example, a nipple of type UB, L B GOST 8107-75.
  • gas mainly compressed air
  • a fire extinguisher for explosion and fire prevention and solid-foam extinguishing works on the basis of feeding a two-component foam-forming solution of a fire-extinguishing agent into the barrel under the action of compressed gas inside the body of the fire extinguisher.
  • Components A and B are located in the body of the fire extinguisher under gas pressure, mainly compressed air, component A directly in the body of the fire extinguisher, and component B in an elastic PVC bag inside the body of the fire extinguisher.
  • the proposed fire extinguisher contains (Fig. 1, 2, 3) a switchgear 1, a shut-off-trigger mechanism 2, a fire extinguisher body 3 in the form of a sealed cylinder with component A) with a reservoir 4 of component B located inside, a flexible hose for feeding components A and B c the form of coaxially arranged in the form of a "pipe in a pipe" of the pipeline 5 for supplying component A and pipeline 6 for supplying component B, connected to the ejector mixer-foam generator 7, which provides mixing of components A and B with the formation of a fire extinguishing agent in the form of a silica gel, and foaming of the mixture of components A and B ejected atmospheric air to obtain a fast-hardening foam.
  • the switchgear located on the housing cover is designed for separate supply of components A and B of the fire extinguishing substances into the pipelines of components A and B for their subsequent mixing and foaming with the ejected atmospheric air directly in the ejection mixer-foam generator.
  • the switchgear contains two valves coupled with the locking and triggering mechanism: the valve of component A and the valve of component B, through which the compressed pressure 0.8 + 1.0 MPa (0.8 - 1.0 kg / cm 2 ) in the housing air components A and B are fed separately through appropriate pipelines to the ejector mixer-foam generator for subsequent mixing and foaming with the ejected atmospheric air.
  • valves of components A and B can be structurally identical and may differ in the length of the rods that provide alternate opening / closing of the valves, namely, the initial supply of component A to the barrel at the beginning of the use of the fire extinguisher and the initial termination of the supply of component B to the barrel at the end of the use of the fire extinguisher.
  • a nipple for pumping compressed air into the body and a branch pipe with a pressure gauge to control the pressure of compressed air inside the body.
  • valve stems are designed to be coupled with the piston of the handle of the shut-off and trigger mechanism.
  • valve stem of component A is first set in translational motion, which, under the pressure of compressed air in the body, ensures that component A flows into the supply line of component A. gives component B access to component B piping.
  • the fire extinguisher locking and triggering mechanism is a mechanical drive for activating the fire extinguisher by ensuring the consistent supply of components A and B into the barrel for their subsequent mixing and foaming in the barrel of the ejector mixer - a foaming agent by the ejected air with the formation of a rapidly hardening foam escaping from the barrel at the beginning of the functional use of the fire extinguisher, as well as the primary termination of the supply of component B into the barrel when the fire extinguisher is turned off.
  • the locking and triggering mechanism of a fire extinguisher can constructively consist of a lever, a handle, and an eyelet (Figs. 1, 2, 3).
  • the handle and lug of the locking-trigger mechanism are attached to the fire extinguisher cover with screws.
  • the lever of the locking-trigger mechanism consists of two functional parts: a release part in the form of a handle and a piston part in the form of a rectangular pusher of the valve stems of components A and B.
  • the piston part of the lever is fixed in the lug and tightened with a bolt and nut.
  • the trigger lever can pivot about the bolt axis and act on the A and B valve stems.
  • a safety pin is threaded through the holes in the handle and the lever, which protects the fire extinguisher from accidental operation when the lever is accidentally pressed.
  • the principle of operation of the fire extinguisher locking and triggering mechanism is based on the mechanical effect of the piston part of the lever on the valve stems of components A and B, respectively.
  • the impact occurs due to pressing the release part of the lever to the handle, as a result of which the passage of components A and B into the corresponding pipelines is sequentially opened.
  • the body of the fire extinguisher 3, made in the form of a sealed vessel, is intended for storing component A in it under the pressure of compressed air, fixing the fire extinguisher distribution and locking-trigger mechanisms on the housing cover, for placing inside the body of a flexible tank with component B, as well as for pumping compressed air into it , under the overpressure of which, during the operation of the fire extinguisher, the supply components A and B from the body of the fire extinguisher through the corresponding valves of the switchgear into the mixing-foaming facility of components A and B to obtain a fire extinguishing agent in the form of a rapidly hardening silica foam.
  • the body of the fire extinguisher is made in the form of a welded cylindrical vessel, with a bottom in the lower part and a neck in the upper part with a thread for screwing the lid.
  • the body of the fire extinguisher can be painted from the inside with an epoxy paint resistant to the action of the alkaline solution of component A, and the outside can be painted with powder paint.
  • the cover, distribution and locking-starting mechanisms are made of stainless steel.
  • the body of the fire extinguisher is designed for an excess internal working pressure of 1 MPa, and is tested with a test pressure of 1.5 MPa.
  • component B is intended for storing a solution of an activator of ash formation of silica solution, which is an acid solution in the form of an acid solution or a salt solution.
  • the reservoir is located inside the body of the component A fire extinguisher and interacts externally with the alkaline medium of component A.
  • the container with component B in the proposed fire extinguisher is an elastic bag made in the form of a tube with a volume of 0.8-1.0 liters from a material that is neutral to the effects of an acidic and alkaline environment, such as polyvinyl chloride.
  • the container with component B through an adapter communicates with the valve of component B and then with the pipeline of component B.
  • a fire extinguisher for explosion and fire prevention and extinguishing hereinafter referred to as a fire extinguisher, works as follows.
  • Excessive pressure of compressed air inside the housing displaces component A through the siphon tube into the valve of component A, and then into distribution device and into the component A supply pipeline, from where it enters the ejector mixer-foam generator.
  • component A is the first to pass through the distributor and the pipeline of component A is first fed to the ejector mixer-foam generator.
  • the piston part of the lever begins to act on the valve stem of component B and opens the passage for component B into the pipeline for supplying component B and into the ejector mixer-foam generator.
  • the compressed air pressure in the casing compresses the elastic reservoir of component B and component B begins to flow through the valve of component B into the distribution device, into the pipeline of component B and into the ejector mixer-foam generator.
  • pressing the lever of the fire extinguisher locking-trigger mechanism first stops the supply of component B to the ejector mixer-foam generator, and when the lever is fully released, then the supply of component A to the ejector mixer-foam generator stops.
  • the safety pin 4 To prevent the spontaneous operation of the fire extinguisher, the safety pin 4 must be inserted through the holes in the handle 1 and lever 2 and sealed with a seal.
  • the fire extinguisher After the full use of components A and B, the fire extinguisher must be recharged with components A and B, which is mainly produced at the manufacturer's plant.
  • Charging and a fire extinguisher with compressed air up to a working pressure inside the housing of 10 kgf / cm 2 (1 MPa) is carried out directly at the site of operation through a nipple for pneumatic tubes and constant pressure tires located on the housing cover, for example, UB, LB type in accordance with GOST 8107-75.
  • the fire extinguisher is installed in a special quick-release bracket. Installation and carrying of a fire extinguisher is allowed only in an upright position, bottom down.
  • the extinguisher When extinguishing a fire, the extinguisher can be operated by one person.
  • the fire extinguisher should be stored away from heating devices, at a distance of at least 1 meter.
  • the fire extinguisher should be installed on a special standard bracket, which makes it easy to remove and fix in a vertical position.
  • the loaded fire extinguisher is transported in an upright position with the bottom down.
  • the tests were carried out in the open air at a temperature corresponding to the operating temperature range of the used fire extinguisher and a wind speed not exceeding 5 m / s, in the absence of precipitation.
  • Model fire source 1A according to GOST 51057-2001 was a wooden stack in the form of a cube, placed on a solid support in such a way so that the distance from the base of the stack to the supporting surface was 400 mm.
  • 72 conifers were used not lower than the third grade according to GOST 8486-86 with a section of 40 mm, a length of 500 mm, and a moisture content of 10-20%.
  • the stack contained 12 layers of 6 bars in each layer, laid out so that the bars of each subsequent layer were located perpendicular to the bars of the underlying layer with the formation of rectangular channels throughout the volume of the stack.
  • Free surface modeling hearth area was 4.7 m 2
  • a metal pallet for a flammable liquid with a size of 400x400x100 mm was placed under the stack, into which 5.0 dm 3 was poured to form a continuous flat surface and 1, 1 dm 3 of summer-type gasoline that meets the requirements of GOST R 51105-97.
  • a pallet with a flammable liquid was placed under the stack in such a way that the centers of the stack and the pallet coincided.
  • Extinguishing using the proposed fire extinguisher was carried out with the supply of fast-hardening foam from foamed silica gel with a flow rate of 0.17-0.20 l / s at a pressure of 0.8-1.0 MPa (8-10 kgf / cm 2 ) at a distance from the barrel to fire center 4-6 m.
  • the model fire was considered extinguished if no re-ignition occurred within 10 min, followed by stable burning of the stack.
  • s is the area of the extinguished object, m 2 ;
  • Q is the total consumption of the extinguishing agent for extinguishing the object, l; t is the extinguishing time of the object, s.
  • Table 2 shows the results of comparative tests of fire extinguishing efficiency in identical conditions for various fire extinguishing agents: sprayed water from a water fire extinguisher; air-mechanical foam based on a solution of various foaming agents from an air-foam fire extinguisher; fast-hardening foam made of foamed silica gel from the proposed solid foam extinguishing extinguisher.
  • the use of the proposed fire extinguisher for explosion and fire prevention and solid foam extinguishing ensures a confident achievement of the technical result, namely, significantly increases the reliability of the fire extinguishing operation and the efficiency of fire extinguishing with the fast-hardening foam of foamed silica gel, and also proves that all the essential features of the invention are in causal relationship with the technical the result obtained from the use of the invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Fire-Extinguishing Compositions (AREA)

Abstract

Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения содержит герметичный корпус с размещенными в нем компонентами огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средства подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса. Огнетушитель выполнен с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путем смешивания и вспенивания размещенных внутри корпуса огнетушителя и подаваемых в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса. В качестве компонент огнетушащего вещества применяют: компонент А - водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силикат натрия, и пенообразующее поверхностно-активное вещество, преимущественно синтетический углеводородный пенообразователь, и компонент Б - активатор золеобразования кремнезема, преимущественно в виде водного раствора уксусной кислоты. Средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного смесителя-пеногенератора с возможностью смешивания компонентов А и Б и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым в эжекторный смеситель-пеногенератор атмосферным воздухом. В результате обеспечивается повышение надежности функционирования огнетушителя и эффективности пожаротушения и взрывопожаропредотвращения.

Description

Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения
и твердопенного тушения
Область техники
Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к переносным устройствам пожаротушения и огнетушителям для взрывопожаропредотвращения и тушения пожара неорганической быстротвердеющей пеной и может быть использовано при пожаровзрывопредотвращении и тушении пожаров в начальной стадии их возникновения в закрытых помещениях и на открытых площадках.
Уровень техники
Известно, что вода является наиболее широко применяемым огнетушащим средством тушения пожаров [А.Н. Баратов, Е.Н. Иванов. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. - М.: Химия, 1979, с. 64-72].
Для повышения огнетушащей способности воды в ее состав, как правило, вводят органические добавки, повышающие вязкость воды (загустители) или снижающие ее поверхностное натяжение (пенообразователи) [SU 797707, A62D 1/00, 1981], или вводят добавки неорганических солей - хлоридов, карбонатов и бикарбонатов щелочных металлов, глины и других тонкодисперсных веществ, повышающих огнетушащую способность воды.
Известна, в частности, минерально-водяная суспензия для тушения пожара [RU 2098158, A62D 1/00, А62С 3/00, 10.12.1997], которая для повышения адгезионных и изолирующих свойств минерально-водяного состава содержит, мае. %: 7-16 жидкого стекла, 13-72 глины и 20-80 воды. Полученную суспензию применяют путем распыления различными существующими способами (с помощью насосов, разливом с самолетов или вертолетов). Наиболее эффективными являются способы диспергирования с использованием энергии взрыва или аккумуляторов давления (воздушных, пороховых и т.п.), т.к. позволяют диспергировать состав до капель диаметром менее 10 мкм, значительно увеличивая этим поверхность взаимодействия с пламенем. Основным недостатком подобных составов является многокомпонентность, сложность приготовления и возможность расслоения при хранении, а также выделение ядовитых продуктов горения при разложении органических компонентов состава.
Известно огнетушащее средство для тушения нефти и нефтепродуктов [RU 2263525, A62D 1/00, 10.11.2005], которое для повышения эффективности, дешевизны и удобства в применении содержит тушащий состав, нанесенный на гранулы из огнеупорного поризованного материала диаметром 10-50 мм с рабочим слоем толщиной 1-5 мм. Тушащий состав содержит бикарбонат кальция в количестве 0,2-0, 8 вес. ч., жидкое стекло в количестве 0,2-0, 8 вес. ч. и 0,1 -0,3 вес. ч. ингибирующей добавки.
Известен состав [DE 10054686, 06.06.2002], содержащий более 50% жидкого стекла, преимущественно 90-98% с модулем жидкого стекла в пределах 1-4. Эффективность действия такого состава обеспечивается способностью жидкого стекла образовывать на поверхности горения термостойкую изолирующую пленку, предотвращающую доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Основным недостатком данного состава является его высокая вязкость, в связи с чем данный огнетушащий состав наносится на поверхность горения из аэрозольных упаковок с помощью транспортирующих газов - азота, диоксида углерода или пенообразующих средств, а также с помощью других приспособлений.
Для более эффективного использования жидкого стекла в качестве тушащего состава необходимо снижать его вязкость путем введения в состав воды. По отношению к воде жидкое стекло является загустителем, а по отношению к жидкому стеклу вода является разжижителем.
Известен состав для тушения лесных пожаров малым количеством воды [RU 2449825, A62D 1/00, 10.05.2012], содержащий воду и тонкоизмельченную шихту легкоплавкого стекла в концентрации 0,0001-10% в виде раствора или взвеси. При расплавлении под действием пожара компоненты образуют стеклянную пленку на поверхности горящего объекта и препятствуют доступу кислорода.
Известен водный раствор для тушения пожаров [RU 2275951 , A62D 1/00, 10.05.2006], который для целей обеспечения необходимого уровня вязкости и достижения значительного снижения температуры в зоне горения, высоких значений температуростойкости и изолирующей способности состава за счет испарения свободной воды и термического вспенивания жидкого стекла, содержит воду в количестве 50-95 мае. % и в качестве загущающей добавки жидкое стекло с модулем 2, 5-3, 2 в количестве 5-50 мае. %.
Дополнительно данный состав может содержать высокомолекулярное поверхностно-активное вещество (ПАВ) в виде смеси поливиниловый спирт- толуол-вода с поверхностным натяжением менее 30 мН/м из расчета 0,001-0,1 кг ПАВ на один кубический метр воды в растворе.
Присутствие ПАВ в данном составе раствора улучшает его диспергирование при набрызгивании и закреплении на поверхности горения. После тушения предлагаемым составом поверхность объектов горения в результате термического вспенивания или по своей физической сути вскипания в результате интенсивного нагрева набрызганного слоя раствора покрывается слоем твердой неорганической пены толщиной 2, 5-5, 5 см, и этот слой, выполняя роль своеобразного фильтра, обеспечивает меньшее остаточное выделение дыма с поверхности горения.
Как это указано в описании RU 2275951 тушение пожара данным составом осуществляется по следующему механизму: При подлете струи раствора жидкого стекла к поверхности горения, под действием высокой температуры происходит нагрев раствора и снижется его вязкость, что способствует лучшему растеканию раствора на поверхности горения.
При испарении воды из раствора на поверхности горения увеличивается концентрация жидкого стекла, значительно повышается его вязкость и при полном испарении воды из состава раствора на поверхности горения остается пленка жидкого стекла, обладающая свойством непрерывности.
Увеличение смачиваемости раствором поверхности горения и повышение степени диспергирования струи достигается за счет введения в состав высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАВ) с поверхностным натяжением менее 30-10 3 Н/м, например, на основе поливинилового спирта, толуола и воды в количестве 0,001 -0, 1 кг/м3 воды в растворе.
Образовавшаяся после испарения свободной воды на поверхности горения пленка жидкого стекла при температуре 120-200°С теряет молекулярную воду и приобретает твердообразное состояние. В интервале температур 200- 400°С из твердообразного жидкого стекла начинает удаляться химически связанная вода, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, а выделяющиеся пары воды, вследствие резкого увеличения своего объема, вспенивают эту корочку и ее объем увеличивается в 10-50 раз. Плотность образовавшегося на поверхности горения слоя пены составляет 30-50 кг/м3 и этот слой блокирует доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Образовавшийся слой пены не подвержен горению, так как по своему составу является неорганическим веществом - безводным силикатом щелочного металла, обладает низким коэффициентом теплопроводности (0,03-0,036 Вт/м К) и предотвращает прогрев затушенной поверхности до температуры возгорания за счет резкого снижения интенсивности воздействия теплового потока, образующегося при излучении пламени и конвективного тепла дымовых газов.
Недостатками RU 2275951 является практическая невозможность равномерного разбрызгивания и практическая невозможность обеспечения контролируемого термического вспенивания раствора жидкого стекла на практически всегда неровных и изменяющихся в процессе горения поверхностях горящих материалах и, соответственно, невозможность получения заданной толщины твердой пены определенной структуры, а также необходимость наличия высокой температуры для термического вспенивания, а именно необходимость наличия температуры 120-200°С для испарения молекулярной воды и приобретения твердообразного состояния и необходимость наличия температуры 200-400°С для удаления из твердообразного жидкого стекла химически связанной воды, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, и последующего интенсивного выделения паров воды (вскипания) для вспенивания этой корочки.
Известно применение распыленной воды в качестве огнетушащего средства, однако распыленная вода обладает сравнительно невысокой огнетушащей эффективностью, а генерирующие её устройства требуют подключения к напорным водопроводам.
Известно применение воздушно-механической пены низкой и средней кратности, обладающей повышенной по сравнению с распыленной водой огнетушащей эффективностью, однако большинство известных водо-пенных генераторов и огнетушителей обеспечивают получение жидкой воздушно- механической пены на основе водного раствора пенообразователя и воздуха или газа, которая быстро оседает и не удерживается на вертикальных и наклонных поверхностях, что существенно снижает эффективность и увеличивает время пожаротушения.
Известен огнетушитель, содержащий емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости с центробежным завихрителем потока и выходным соплом, и трубопровод, соединяющий выход запорно-пускового устройства с распылителем жидкости, в котором, для повышения эффективности тушения очагов возгорания, в первую очередь, классов "А" и "В" путем генерации высокоскоростной распыленной струи огнетушащей жидкости с заданным углом распыла, выходное сопло распылителя жидкости выполнено с профилированным каналом, включающим сужающийся в направлении течения жидкости участок, при этом центробежный завихритель выполнен в виде полой вставки, по меньшей мере, с одним тангенциально направленным входным каналом, образованным в боковой стенке вставки, и входным осевым каналом, причем полость вставки сообщена с входным отверстием профилированного сопла [RU 43465 А62С13/62, А62С31/02, опубл. 27.01.2005].
Известен огнетушитель, содержащий емкость, заполненную жидким огнетушащим веществом, источник вытесняющего газа, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости, соединенный через трубопровод с выходом запорно-пускового устройства, при этом распылитель жидкости выполнен с возможностью генерации направленной тонкораспыленной струи огнетушащего вещества, в котором, для обеспечения возможности эффективного тушения очагов пожаров классов А и В и электрооборудования, находящегося под высоким напряжением, и длительного хранения и эксплуатации огнетушителя в условиях отрицательных температур, в качестве жидкого огнетушащего вещества использована смесь водного раствора соли, выбранной из следующего ряда веществ: диаммонийфосфат, хлорид магния, хлорид кальция, хлорид лития, и пленкообразующего пенообразователя, причем содержание соли в огнетушащем веществе составляет не менее 10 мас.%, содержание пленкообразующего пенообразователя в огнетушащем веществе составляет не менее 5 мас.%. При этом в качестве источника вытесняющего газа использован сжатый газ, заполняющий газовую полость в емкости над поверхностью жидкого огнетушащего вещества, а распылитель жидкости снабжен струйно- центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом и выполнен с профилированным каналом, включающим входной участок цилиндрической формы и выходной участок в форме конического диффузора, при этом входное отверстие выходного участка сопряжено с выходным отверстием цилиндрического участка [RU 82562 А62С13/62, А62С31/02, опубл. 10.05.2009].
Известен переносной огнетушитель, содержащий резервуар с огнетушащим веществом, корпус пусковой головки, установленный на резервуаре с огнетушащим веществом, подпружиненный шток с коническим выступом, размещенный в продольном канале, выполненном в корпусе пусковой головки, который имеет первое радиальное отверстие, установленный на корпусе пусковой головки баллон для сжатого газа с герметизирующей мембраной, обращенной к коническому выступу штока, сифонную трубку, выходной штуцер и средство для перемещения штока, эластичную прокладку, установленную на штоке, при этом продольный канал имеет две полости, разделенные одна от другой герметизирующим элементом, установленным на штоке, первая полость сообщается с выходным отверстием баллона для сжатого газа и посредством первого радиального отверстия - с полостью резервуара с огнетушащим веществом, вторая полость сообщается с помощью второго радиального отверстия с сифонной трубкой, и с помощью третьего радиального отверстия - с выходным штуцером, в котором, для исключения вытекания огнетушащего вещества в период хранения и транспортировки с сохранением возможности кратковременного прекращения его работы, во второй полости на штоке установлены цилиндрическая пружина и шайба, эластичная прокладка расположена на нижней поверхности шайбы, цилиндрическая пружина расположена между шайбой и верхней стенкой второй полости, а длина цилиндрической пружины в осевом направлении в свободном состоянии превышает расстояние от шайбы до верхней стенки второй полости [RU 8896 А62С13/00, опубл. 16.01.1999].
Известно устройств для получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ, обеспечивающее увеличение производительности пеногенерации, непрерывную работу без остановок для перезарядки емкостей рабочими растворами, которое содержит цилиндрический корпус, патрубки для подачи жидкости и газа и расположенный соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока, при этом патрубки для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества и карбамидно- формальдегидной смолы смещены относительно оси корпуса и смесителя на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка [RU 2226123 B01 F3/04, B01 F5/04, опубл. 27.03.2004].
Устройство по RU 2226123 может быть использовано для создания защитных пенных экранов с целью предотвращения испарений нефти и нефтепродуктов при аварийных проливах и в технологии переработки полимеров в пористые или ячеистые изделия различного назначения, но по причине горючести получаемой твердой пены неприменимо в области пожаротушения.
Известен огнетушитель, имеющий по меньшей мере одну емкость со средством тушения огня, выполнен с возможностью выводить данное средство, если идентифицировано реальное или потенциальное возгорание. Средство тушения огня представляет собой стабильную водную суспензию тонкодисперсного вспученного вермикулита (природного минерала с химической формулой (Mg, Fe, А1)з(А1, Si)40io(OH)24H20). Способ тушения огня осуществляется путем подачи данного средства тушения огня на пламя, прилегающие к нему зоны, а также зоны высокого риска распространения огня. Используемый огнетушитель может быть изготовлен путем по меньшей мере частичного заполнения емкости, адаптированной для выведения средства тушения огня. Средство обладает улучшенным ограничивающим воздействием и формированием изолирующего барьера за счет образования на поверхности слоя, барьерного по отношению к кислороду и теплу, может быть применено для тушения огня на человеке и животном. Желательно, чтобы количество вермикулита составляло 3-40 мас.%, более предпочтительно 10-30 мас.%, а особо желательно - 15-25 мас.%, например, примерно 20 мас.%. Предпочтителен очень тонкодисперсный вермикулит с размером частиц в интервале от нанометров до 1000 мкм, причем желательно, чтобы этот размер не превышал 300 мкм [RU 2635613 A62D 1/00, А62СЗ/00, С09К21/02 Опубл. 14.1 1.2017].
Недостатком RU 2635613 является возможность использования огнетушащего вещества только в виде водную тонкодисперсной суспензии и невозможность формирования на её основе пены.
Известны химические пенные огнетушители, генерирующие химическую пену, получаемую в результате резкого вспенивания щелочного раствора (обычно - водного раствора соды) при добавлении в него кислоты (обычно - серной или соляной).
Известен огнетушитель для образования и подачи химической пены, содержащий корпус, заполненный щелочным раствором, спрыск, расположенный в верхней части корпуса, крышку и баллон с кислотой, закрытый пробкой со штоком, при этом баллон снабжен поплавком, в котором, для равномерного распределения заряда кислоты в корпусе огнетушителя, поплавок выполнен в виде кольцевой камеры и установлен концентрично корпусу баллона в его нижней части [RU 26191 А62С13/04, опубл. 20.11.2002].
Известен химический пенный огнетушитель, содержащий сосуд с крышкой, заполненный щелочным раствором, спрыск, расположенный в верхней части сосуда, баллон с кислотой, днище которого выполнено в виде мембраны, приводной шток и установленную в сосуде заборную трубку, один конец которой соединен со спрыском, а другой обращен к днищу сосуда, в котором, для повышения эксплуатационных свойств и быстродействия срабатывания, приводной шток снабжен поршнем, размещенным в полости баллона, а в стенке баллона выполнено сквозное отверстие, расположенное выше поршня части [RU 26192 А62С 13/04, опубл. 20.11.2002].
Общим недостатком известных химических пенных огнетушителей является недостаточная огнетушащая эффективность, обусловленная обычно незначительным количеством генерируемой химической пены, определяемым стехимиометрическим соотношением реагентов, а также возможность только одноразового использования в течение времени протекания реакции с невозможностью её прерывания и последующего неоднократного возобновнения.
Известен водный раствор для тушения пожаров [RU 2275951 , A62D1/00, 10.05.2006], который для целей обеспечения необходимого уровня вязкости и достижения значительного снижения температуры в зоне горения, высоких значений температуростойкости и изолирующей способности состава за счёт испарения свободной воды и термического вспенивания жидкого стекла, содержит воду в количестве 50-95 мае. % и в качестве загущающей добавки жидкое стекло с модулем 2, 5-3, 2 в количестве 5-50 мае. %.
Дополнительно данный состав может содержать высокомолекулярное поверхностно-активное вещество (ПАВ) в виде смеси поливиниловый спирт - толуол - вода с поверхностным натяжением менее 30 мН/м из расчета 0,001-0,1 кг ПАВ на один кубический метр воды в растворе.
Присутствие ПАВ в данном составе раствора улучшает его диспергирование при набрызгивании и закреплении на поверхности горения. После тушения предлагаемым составом поверхность объектов горения в результате термического вспенивания или по своей физической сути вскипания в результате интенсивного нагрева набрызганного слоя раствора покрывается слоем твёрдой неорганической пены толщиной 2, 5-5,5 см, и этот слой, выполняя роль своеобразного фильтра, обеспечивает меньшее остаточное выделение дыма с поверхности горения.
Как это указано в описании RU 2275951 тушение пожара данным составом осуществляется по следующему механизму: При подлёте струи раствора жидкого стекла к поверхности горения, под действием высокой температуры происходит нагрев раствора и снижется его вязкость, что способствует лучшему растеканию раствора на поверхности горения. При испарении воды из раствора на поверхности горения увеличивается концентрация жидкого стекла, значительно повышается его вязкость и при полном испарении воды из состава раствора на поверхности горения остаётся плёнка жидкого стекла, обладающая свойством непрерывности.
Увеличение смачиваемости раствором поверхности горения и повышение степени диспергирования струи достигается за счёт введения в состав высокомолекулярного поверхностно-активного вещества (ПАВ) с поверхностным натяжением менее 30- 10~3 Н/м, например, на основе поливинилового спирта, толуола и воды в количестве 0,001-0, 1 кг/м3 воды в растворе.
Образовавшаяся после испарения свободной воды на поверхности горения плёнка жидкого стекла при температуре 120-200°С теряет молекулярную воду и приобретает твердообразное состояние. В интервале температур 200- 400°С из твердообразного жидкого стекла начинает удаляться химически связанная вода, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, а выделяющиеся пары воды, вследствие резкого увеличения своего объёма, вспенивают эту корочку и её объем увеличивается в 10-50 раз. Плотность образовавшегося на поверхности горения слоя силикатной пены составляет 30-50 кг/м3 и этот слой блокирует доступ кислорода воздуха к поверхности горения.
Образовавшийся подобным образом слой твердой силикатной пены не подвержен горению, так как по своему составу является неорганическим веществом - безводным силикатом щелочного металла, обладает низким коэффициентом теплопроводности (0,03-0,036 Вт/м-К) и предотвращает прогрев затушенной поверхности до температуры возгорания за счёт резкого снижения интенсивности воздействия теплового потока, образующегося при излучении пламени и конвективного тепла дымовых газов.
Недостатками RU 2275951 является практическая невозможность равномерного разбрызгивания и контролируемого термического вспенивания раствора жидкого стекла на практически всегда неровных и изменяющихся в процессе горения поверхностях горящих материалах и, соответственно, невозможность получения заданной толщины "стеклянной" пены определённой структуры, а также необходимость наличия высокой температуры для термического вспенивания, а именно необходимость наличия температуры 120- 200°С для испарения молекулярной воды и приобретения твердообразного состояния и необходимость наличия температуры 200-400°С для удаления из твердообразного жидкого стекла химически связанной воды, под действием которой корочка жидкого стекла приобретает пиропластическое состояние, и последующего интенсивного выделения паров воды (вскипания) для вспенивания этой корочки и её превращения в твердую силикатную пену.
Известен пористый ксерогель S1O2 [RU 2530048 С01 В 33/16, опубл. 10.10.2014 Заявка РСТ ЕР 2010/067821 20101119, публикация РСТ WO 2011/061289 20110526] который содержит поры, размер которых больше 50 нм, но меньше 1000 нм, в частности - меньше 500 нм, в частности - меньше 300 нм, в частности - меньше 100 нм, имеет плотность меньше 400 кг/м3, в частности - меньше 290 кг/м3, в частности - меньше 200 кг/м3, содержит долю углерода, которая меньше 10%, в частности - меньше 5%, и имеет теплопроводность при 800°С меньше 0,060 Вт/м-К, при 400°С - меньше 0,040 Вт/м-К, при 200°С - меньше 0,030 Вт/м-К, имеет модуль упругости, равный по меньшей мере 5 МПа, при температурах до 560°С (в атмосфере, содержащей кислород) обладает длительной термостабильностью, представляет собой монолитное формованное изделие, гранулят или порошок.
Данный ксерогель S1O2 по RU 2530048 с характерным размером пор менее 1 микрометра, получают посредством золь-гель процесса с субкритической сушкой геля с использованием временных заполнителей пор или твердых скелетных опор (например, состоящих из углерода или органических веществ), которые в конце процесса получения удаляют посредством термического окисления. Вспомогательные органические частицы, или макромолекулы, или частицы углерода, содержащиеся в неорганическом геле, препятствуют коллапсу неорганической сетчатой структуры во время процесса субкритической сушки. Впоследствии эти заполнители пор или твердые скелетные опоры в максимальной степени удаляют в процессе термической обработки при температуре выше 300°С за счет окисления. В результате получают ксерогель S1O2 (с массовой долей волокон менее 5 масс. %) с пористостью более 80%, с содержанием несвязанного или лишь слабо химически связанного с силикатным скелетом углерода менее 10% и с размером пор менее 1 микрометра.
Ксерогель S1O2 по RU 2530048 применяют в качестве негорючего или невоспламеняющегося, прозрачного или полупрозрачного или непрозрачного теплоизоляционного материала, в качестве несущего теплоизоляционного материала, носителя катализаторов, фильтра, поглотителя, негорючего или невоспламеняющегося, прозрачного, полупрозрачного или непрозрачного легкого строительного материала, диэлектрика для электронных деталей, в качестве системы для контролируемого или быстрого выделения лекарственных препаратов, в качестве покрытия для использования в термодиффузионных процессах, в качестве литейной формы, в качестве носителя для сенсорных молекул в сенсорной технике, для звукоизоляции, для регулирования влажности или в качестве материала основы для композитных материалов.
Известен состав для создания вспененной аэрозольным путем термостойкой пены на основе силиката натрия [ЕР 0110328], содержащий два разделенных между собой раствора, один из которых, раствор «А», выполнен на основе водного раствора силиката натрия (50-97%) и пропеллента (3-50%), а другой - раствора «Б», являющийся отвердителем.
К раствору «А» (основному раствору) согласно ЕР 0110328 добавляют различные химические добавки в виде аммониевых соединений, боратов, синтетических резин и различных органических и неорганических соединений увеличивающие механические свойства пен и дисперсий, но при этом эти соединения должны быть совместимыми, т.е. протекание химических реакций между ними не предполагается. Для увеличения кратности пены в раствор «А» (в раствор силикатов щелочных металлов) могут вводиться добавки поверхностноактивных веществ.
В качестве раствора «Б» (отвердителя) согласно ЕР 0110328 используют органические и неорганические соединения, обладающие гелирующими свойствами, предпочтительно сложные эфиры карбоновых кислот, например триаацетатглицерина, которые, обладая высоковязкими свойствами, выступают загустителями, увеличивая реологические свойства образованных пен при смешении.
Оба раствора должны находиться под давлением в отдельных разделительных емкостях, причем раствор «Б» (отвердитель) находится под большим давлением, чем раствор «А» (основной раствор).
Разделительные емкости согласно ЕР 0110328 используются, чтобы избежать высаживания отвердителя. Для предотвращения высаживания отвердителя в растворы вводятся также эмульгаторы, а также в раствор «Б» (отвердитель) вводятся стабилизирующие компоненты, образующие микрокапсулы из солей поливалентных катионов, предпочтительно Zn, Mg, Са.
Образование газовых пузырьковых включений (вспенивания) по ЕР 01 10328 происходит под действием высвобождения сжиженного пропилента при компенсации разности давлений с атмосферой,
Получаемые по ЕР 0110328 пены, образующиеся на основе силикатов щелочных металлов и обладающие стабильностью до 300° предлагается использовать в качестве термоизолирующих пен, в строительном производстве в качестве теплоизолятора.
Общим недостатком известных силикатов щелочных и щелочно- земельных металлов, пен и непокерамических материалов на их основе является их сравнительно низкая термостабильность, недостаточная для их использования в качестве огнетушащего средства при пожаровзрывопредотвращении, поскольку известно, что температура воспламенения для большинства твердых материалов 300°С, температура пламени в горящей сигарете 700-800°С, в спичке температура пламени 750- 850°С, температура воспламенения древесины 300°С, а температура горения древесины 800-1000°С.
Известен вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства, при взрывопожаропредотвращении и в качестве изолирующего и наполняющего материала в строительстве и в иных отраслях промышленности. [RU 2590379 С01ВЗЗ/16, опубл. 10.07.2016].
Вспененный гель кремнезема по RU 2590379 получали воздушно- механическим вспениванием на известных пеногенераторах смеси водного раствора силиката щелочного металла с пенообразующим поверхностно- активным веществом и водного раствора активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла в виде водного раствора уксусной кислоты, хлорводородной кислоты или хлорида аммония.
Преимуществом вспененного геля кремнезема по RU 2590379 является практически мгновенная реакция компонентов после их соприкосновения и набор механической прочности вспененного геля по показателю динамической вязкости от 20 мПа-с до 100 Па с в диапазоне времени от 2 секунд, но это делает практически невозможным применение практически всех известных пеногенераторов и устройств формирования пены низкой и средней кратности по причине затвердевания вспененного геля кремнезема внутри пеногенераторов и устройств с быстрым прекращением их нормального функционирования.
Существенным недостатком технологии генерирования вспененного геля кремнезема по RU 2590379 являлось то, что его можно было получать на известных пеногенераторах воздушно-механическим вспениванием смеси раствора 10-70%, преимущественно 20-50%, силиката натрия, и 1-15%, преимущественно 6%, пенообразующего поверхностно-активного вещества, с 1 до 6%, преимущественно 1 до 3,5%-ного водного раствора уксусной кислоты, при массовом соотношении раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и раствора уксусной кислоты от 100:1 до 28: 1 , преимущественно 35: 1.
В результате использования практически разбавленных компонентов получаемый по RU 2590379 вспененный гель кремнезема получался с большим количеством воды, а именно преимущественно содержал 20-50% кремнезема, 1 то есть более половины его количества составляла вода. При использовании более концентрированных компонентов происходит формирование твердой пены в трубопроводе подачи смеси компонентов в пеногенератор и в пеногенераторе, что делало невозможным их нормальное функционирование
Общим недостатком известных водопенных устройств пожаротушения и химических огнетушителей является то, что в известных устройствах огнетушащее средство формируется внутри корпуса устройства и в трубопроводах подачи огнетушащего средства к средствам распыления или пеногенерации, что делает их непригодными для применения с быстротвердеющими пенами кремнезема по причине быстрого образования твердой пены внутри корпуса устройств и в трубопроводах подачи смеси огнетушащего средства к средствам распыления, что прекращает их нормальное функционирование. Известен химический воздушно-пенный огнетушитель, содержащий стальной корпус, заполненный 9 л водно-щелочного раствора в виде смеси бикарбоната натрия NaHCCb и солодкового экстракта, и полиэтиленовую емкость, заправленную кислотной смесью в виде серной кислоты H2SO4 и сульфида железа FeSC>4, повышающей объем и прочность образующейся пены, при этом, для повышения эффективности защиты пожаров путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания, полиэтиленовая емкость жестко соединена с седлом клапана, закрепленного в нижней части стакана, жестко соединенного с крышкой стального корпуса, к верхней части которого прикреплена ручка для работы в режиме эксплуатации огнетушителя, а в верхней части корпуса размещен выпускной патрубок с пеногенератором. Стакан установлен внутри корпуса осесимметрично ему и полиэтиленовой емкости, а клапан соединен со штоком, размещенным осесимметрично в стакане и подпружиненным пружиной. В нижней части стакана, над клапаном, выполнено, по крайней мере, три отверстия, обеспечивающих соединение щелочной и кислотной частей огнетушителя, а на крышке корпуса огнетушителя смонтировано запорно-пусковое устройство [RU 2427401 А62С13/04, опубл. 27.08.2011].
Недостатком данного огнетушителя является возможность его одноразового использования и недостаточная эффективность его функционирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является огнетушитель химический пенный, содержащий емкость, заполненную жидким огнетушащим веществом, источник вытесняющего газа, запорно-пусковое устройство, распылитель жидкости, соединенный через трубопровод с выходом запорно-пускового устройства, при этом распылитель жидкости выполнен с возможностью генерации направленной тонкораспыленной струи огнетушащего вещества, в котором, для генерации тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости, с помощью которой осуществляется эффективное тушение очагов пожара классов А и В, а также электрооборудования, находящегося под высоким напряжением и сохранения эффективности пожаротушения при длительном хранении и при отрицательных температурах, в качестве жидкого огнетушащего вещества использована смесь водного раствора соли, выбранной из следующего ряда веществ: диаммонийфосфат, хлорид магния, хлорид кальция, хлорид лития, и пленкообразующего пенообразователя, причем содержание соли в огнетушащем веществе составляет не менее 10 мас.%, содержание пленкообразующего пенообразователя в огнетушащем веществе составляет не менее 5 мас.%. В результате обеспечивается повышение эффективности огнетушащей способности огнетушителя за счет расширения технических возможностей, увеличения срока эксплуатации, обеспечения устойчивого режима работы с исключением необходимости переворачивания и самосрабатывания в процессе эксплуатации [RU 2278713 А62С 13/04, опубл. 27.06.2006 (прототип)].
В качестве источника вытесняющего газа в RU 2278713 используется сжатый газ, заполняющий газовую полость в емкости над поверхностью жидкого огнетушащего вещества, распылитель жидкости снабжен струйно-центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом и выполнен с профилированным каналом, включающим входной участок цилиндрической формы и выходной участок в форме конического диффузора, при этом входное отверстие выходного участка сопряжено с выходным отверстием цилиндрического участка.
При использовании RU 2278713 обеспечивается генерация направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости, которая как было показано выше обладает более низкой по сравнению с воздушно-механической пеной эффективностью пожаротушения.
Переносных огнетушителей с возможностью получения твердой негорючей неорганической пены и возможностью твердопенного тушения и взрывопожаропредотвращения в объеме проведенного поиска не выявлено.
Решаемая задача и технический результат
Задачей изобретения является устранение недостатков известных аналогов и прототипа.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения является повышение надежности функционирования огнетушителя и эффективности пожаротушения и взрывопожаропрежотвращения.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается и требуемый технический результат достигается тем, что огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, содержащий герметичный корпус с размещёнными в нем компонентами огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средства подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса,
согласно изобретения выполнен с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путём смешивания и вспенивания размещённых внутри корпуса огнетушителя и подаваемых в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса: компонента А - водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно- активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, и компонента Б - активатора золеобразования кремнезема, преимущественно в виде водного раствора уксусной кислоты, а
средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного смесителя-пеногенератора с возможностью смешивания компонентов А и Б и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым в смеситель-пеногенератор атмосферным воздухом.
В предлагаемом огнетушителе
средство подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде трубопровода компонента А и трубопровода компонента Б, причем трубопровод компонента Б может быть выполнен расположенным внутри трубопровода компонента А;
запорно-пусковой механизм и распределительное устройство, выполненны с возможностью в начале использования огнетушителя последовательной подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор сначала компонента А и затем компонента Б, а при окончании использования огнетушителя последовательного прекращения подачи в эжекторный смеситель- пеногенератор сначала компонента Б и затем компонента А;
снабженные штоками различной длины клапан компонента А и клапан компонента Б, выполнены с возможностью в начале функционального использования огнетушителя последовательного открытия сначала клапана компонента А и затем клапана компонента Б, а при прекращении функционального использования огнетушителя последовательного закрытия сначала клапана компонента Б и затем клапана компонента А. Запорно-пусковой механизм огнетушителя выполнен с возможностью приведения в действие огнетушителя посредством последовательного открытия/закрытия клапанов компонентов А и Б с возможностью обеспечения последовательной подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор компонентов А и Б в начале функционального использования огнетушителя, а также первоочередного прекращения подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор компонента Б и последующего прекращения компонента А в в эжекторный смеситель-пенообразователь при прекращении функционального использования огнетушителя.
Запорно-пусковой механизм огнетушителя конструктивно содержит проушину, ручку и рычаг, содержащий выжимную часть в виде рукоятки и поршневую часть в виде прямоугольного толкателя штоков клапанов компонентов А и Б, обеспечивающих за счет различной их длины первоочередную подачу компонента А в трубопровод подачи компонента А и эжекторный смеситель-пеногенератор при начале функционального использования огнетушителя и последующую подачу компонента Б в трубопровод компонента Б и в смеситель-пеногенератор, а также первоочередное прекращение подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор компонента Б и последующее прекращение подачи эжекторный смеситель- пеногенератор компонента А при прекращения функционального использования огнетушителя.
Проушина и ручка и запорно-пускового механизма прикреплены к крышке огнетушителя винтами, поршневая часть рычага закреплена в проушине посредством болта и гайки, а в верхней части ручки выполнено прямоугольное отверстие для выжимной части рычага.
Емкость с компонентом Б выполнена в виде прикрепленного к крышке корпуса эластичного пакета из материала, нейтрального к воздействию кислотной и щелочной среды, например из поливинилхлорида, с возможностью подачи компонента Б из емкости с компонентом Б в трубопровод компонента Б и в эжекторный смеситель-пеногенератор под действием давления сжатого газа внутри корпуса.
Огнетушитель может содержать средство предохранения от случайного срабатывания огнетушителя, выполненное, например, в виде предохранительной чеки, удаляемой при подготовке огнетушителя к использованию. Огнетушитель выполнен с возможностью получения вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10 % в течение 24 часов и возможностью получения твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который
содержит, мае. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;
имеет объемную массу 0,1 -0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более ЮОПа с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
Краткое описание чертежей
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На Фиг. 1 показан общий вид огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, далее - огнетушителя.
На Фиг. 2 - вид сзади огнетушителя.
На Фиг. 3 показано сечение огнетушителя по линии А-А., где показаны: распределительное устройство 1 ; запорно-пусковой механизм 2; корпус огнетушителя 3 с расположенным внутри корпуса компонентом А; расположенная внутри корпуса эластичная емкость 4 с компонентом Б; трубопровод 5 подачи компонента А в средство смешивания-вспенивания; компонента Б; трубопровод 6 подачи компонента Б в средство смешивания компонентов; средство смешивания компонентов А и Б и вспенивания смеси компонентов А и Б в виде эжекторного смесителя-пеногенератора 7 с возможностью смешивания компонентов А и Б и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым атмосферным воздухом.
На фиг. 4 показано начало тушения модельного очага пожара 1А с помощью предлагаемого огнетушителя.
На фиг. 5 показано окончание тушения модельного очага пожара 1А с помощью предлагаемого огнетушителя через 5 секунд после начала тушения.
На фиг. 6 показан вид модельного очага пожара 1А сразу после твердопенного тушения предлагаемым огнетушителем.
Осуществление изобретения
Химический процесс получения вспененного геля кремнезема и пенокерамического материала на основе обезвоженного вспененного кремнезема включает стадию формирования золя кремнезема и стадию вспенивания золя кремнезема с образованием вспененного геля кремнезема и высвобождением воды, а также стадию обезвоживания вспененного геля кремнезема с получением твердого пенокерамического материала на основе вспененного кремнезема.
Формирование золя кремнезема происходит в результате смешения и взаимной гомогенизации смеси водного раствора силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, (компонент А), и активатора золеобразования кремнезёма (компонент Б).
Переход силиката щелочного металла, далее в преимущественном варианте - силиката натрия, в кремнезем обусловлен химической реакцией гидролиза силиката натрия в водной среде в присутствии активатора золеобразования с образованием кремниевой кислоты
Figure imgf000021_0001
и последующей конденсации кремниевой кислоты, способствующей зародышеобразованию дисперсной фазы золя кремнезема и высвобождению воды
-Si- O -H * -Si- O -H - HSi-O-SS E + НЮ
Влияние активатора золеобразования на полимеризацию сформированных мономеров кремнезема и ограничение этой стадии процесса от дальнейшего гелирования определяется показателем размера гидродинамического радиуса частиц в диапазоне до 50 нм, так как известно, что увеличение концентрации и размеров дисперсной фазы приводит к появлению коагуляционных контактов между частицами и началу структурирования
Как показали исследования авторов в качестве активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла (компонента Б) целесообразно использовать кислые растворы с pH от 0,5 до 5, например, водный раствор - от 20 до 60%, преимущественно от 30 - 50%-ный водный раствор уксусной кислоты
Объемное соотношение компонентов А и Б составляет от 15:1 до 6:1 , преимущественно 10:1.
Компоненты А и Б смешивают и вспенивают в эжекторном смесителе- пеногенераторе показанной на фиг. 3 конструкции с образованием быстротвердеющей пены кремнезёма с кратностью 2 - 60 с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и поликонденсации золя кремнезема с золь-гель переходом кремнезема с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости при использовании указанных выше компонентов в указанном соотношении в течение от 1 секунды до 1 ,5 минут и изменением его объема не более 10% в течение 24 часов.
В результате естественного или принудительного выделения влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства при взрывопожаропредотвращении, в том числе для тушения и локализации лесных пожаров путем создания огнестойких пенных заградительных полос, в качестве изолирующего материала в строительстве и в иных отраслях промышленности, для локализации радиационно опасных участков местности и аварийных проливов АХОВ, для пожаровзрывопредотвращения при аварийном розливе расплавленных металлов, таких как медь, алюминий и др.
Как показали исследования авторов, смешивание компонентов А и Б целесообразно проводить одновременно с вспениванием смеси компонентов А и Б, например, в стволе эжекторного смесителя-пеногенератора показанной на фиг. 3 конструкции. Получаемая быстротвердеющая пена вспененного кремнезема обладает хорошей адгезией к различным объектам пожаротушения, в том числе к вертикальным металлическим поверхностям, и высокой структурно- механической стойкостью к неблагоприятному воздействию на нее внешних факторов, такие как тепловые потоки и ветер.
Концентрации и условия взаимного диспергирования силиката щелочного металла и активатора золеобразования кремнезема, а также концентрации силиката натрия, химические свойства пенообразующего поверхностно- активного вещества оказывают существенное влияние на процесс золеобразования и пенообразования при вспенивании, в связи с чем выбор концентраций и конкретных компонентов пенообразующего поверхностно- активного вещества и активатора золеобразования кремнезёма могут изменяться в конкретных случаях.
Как показали проведенные авторами исследования смешивание компонентов и вспенивание смеси с образованием вспененного геля кремнезема целесообразно осуществлять в диапазоне времени от 1 - 5 секунд, в течение которого осуществляется набор механической прочности геля с образованием субтвердой массы вспененного кремнезема с вязкостью до ЮОПа с, что, как известно, соответствует понятию - твердого состояния вещества.
Кроме этого, в пределах именно этого диапазона времени обычно осуществляется подача на очаг пожара пен с расстояния до 10 м и более.
Рост мономерных цепочек кремнезема в результате поликонденсации частиц золя кремнезема приводит к увеличению их среднего гидродинамического радиуса и, следовательно, к увеличению коагуляционных контактов между наночастицами золя кремнезема.
В связи с высокой гомогенизацией смеси раствора силиката щелочного металла с поверхностно-активным веществом и раствора активатора золеобразования в процессе одновременного смешивания и вспенивания в эжекторном смесителе-пеногенераторе на стадии формирования золя кремнезема, достижение энергетического барьера, определяющего возможность химического взаимодействия отдельных мономеров золя кремнезема через равновесную по толщине прослойку стенок пены как дисперсионной среды, происходит во всем объеме вспененной смеси компонентов с достаточно высокой гомогенностью. Это позволяет с достаточно высокой скоростью обеспечить переход смеси растворов из состояния золя кремнезема в гель кремнезема с образованием быстротвердеющего вспененного геля кремнезема.
Дальнейшая поликонденсация частиц золя кремнезема в гель кремнезема в пене приводит к высвобождению химически связанных молекул воды и уплотнению сформировавшегося неорганического полимера вспененного кремнезема с высвобождением воды и обезвоживанием.
Внешние факторы, например, воздействие высокой температуры при пожаре, могут ускорять стадию высвобождения воды и обезвоживания, причем увеличение термостабильности неорганического полимера кремнезема будет пропорционально количеству высвобождающихся химически связанных молекул воды, что в конечном итоге способствует повышению огнетушащей способности вспененного кремнезема.
В результате детально описанного физико-химического процесса получается вспененный гель кремнезема, который по результатам проведенных авторами исследований в необезвоженном состоянии обладает следующими основными свойствами и характеристиками:
содержит, мае. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;
имеет объемную массу 0,1 -0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%.
В обезвоженном состоянии вспененный гель кремнезема
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более ЮОПа с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
Вспененный гель кремнезема в преимущественном варианте реализации изобретения получают смешением и эжекционным вспениванием смеси водного раствора 10-70%, преимущественно 20-50%, силиката натрия, и 1-15%, преимущественно 6%, синтетическим углеводородным пенообразователем, с 1 до 6%, преимущественно 20 до 50-ти %ного водного раствора уксусной кислоты, при массовом соотношении водного раствора силиката натрия с пенообразующим поверхностно-активным веществом и водного раствора уксусной кислоты от 15:1 до 5:1 , преимущественно 10:1.
Вспененный гель кремнезема получается на основе водного раствора золя кремнезема, сформированного в процессе гидролиза вспененной смеси раствора силиката натрия с пенообразователем с pH от 10,5 до 12,0 и активатора золеобразования с pH от 1 до 5 при использовании раствора кислоты или с с pH от 3 до 8 при использовании раствора соли, с гидродинамическим радиусом частиц кремнезема не более 50 нм при эжекционном вспенивании раствора золя кремнезема в процессе роста мономеров кремнезема до среднего диаметра золя кремнезема 100 нм с набором механической прочности по показателю динамической вязкости от 20 мПа с до 100 Па с в диапазоне времени 1 -10 секунд.
Указанные общие и преимущественные технологические параметры определены в результате проведенных авторами исследований, при этом при получении вспененного золя кремнезема по предлагаемому способу могут быть также использованы растворы силикатов щелочных и щелоземельных металлов, в частности силикат натрия, как наиболее распространенный силикат щелочных металлов в промышленном производстве, а также могут быть использованы пенообразующие поверхностно-активные вещества различных марок, в частности пенообразователи для пожаротушения марок ПО-6ЦТ, «Файрекс», НСВ, ПО-6 ТФ и другие, удовлетворяющие условиям сохранения стабильности во времени, находясь в смеси с водным раствором силикатом натрия и не изменяя своего химического состава;
Растворимый силикат щелочных металлов лития, калия, натрия, обычно называемый «жидкое стекло», представляет собой вязкую жидкость с общей химической формулой R2 О mSiC nhbO (где R2 О - оксид щелочного металла, m - модуль жидкого стекла) с плотностью 1400-1500 кг/м3 и коэффициентом динамической вязкости до 1 Па с.
Жидкое натриевое стекло смешивается с водой в любых соотношениях и при содержании в огнетушащем составе в указанном количестве (10-70%, преимущественно от 20 до 70%) изменяет вязкость раствора от 6 мПа-с до 40 мПа с при изменении плотности раствора с 1020 кг/м3 до 1250 кг/м3. В указанном диапазоне концентрации жидкого стекла в составе водного раствора вязкость раствора увеличивается в 4-500 раз по сравнению с вязкостью воды (0,001 Па с, 20°С). Такое изменение вязкости водных растворов, используемых для тушения пожаров, практически недостижимо при 5 использовании органических или неорганических загустителей.
Кроме того, при растворении жидкого стекла в воде существенно повышается плотность раствора, что способствует увеличению кинетической энергии движения струи огнетушащего раствора или пены по сравнению с энергией струи воды, направленной в очаг горения с одинаковой скоростью ю Дальность полета струи огнетушащего раствора или пены при этом также увеличивается.
При приготовлении предлагаемого огнетушащего средства необходимо использовать жидкое стекло с модулем m=Si02/R20=2,5-3,2. Данный выбор диапазона установлен исходя из экономической целесообразности 15 использования наиболее распространённых и доступных композиций жидкого стекла.
Обозначенный интервал силикатного модуля позволяет значительно удешевить его производство, оказывая положительный экономический эффект на создаваемый продукт. Однако, допускается использование иного модуля с 20 небольшим отклонением от установленного в диапазоне ±0,5.
Этот интервал охватывает практически все виды жидких стекол, выпускаемых промышленностью.
Срок хранения раствора жидкого стекла в герметичных металлических емкостях практически неограничен и не вызывает коррозии металла.
25 Подбор концентрации реагентов исходил из условий, что набор твердости вспененного субстрата из золя кремнезема при переходе в состояние геля сопровождался набором вязкости до 100 Па с за установленный интервал времени 1 - 10 секунд.
Нижнее значение установленного интервала времени (1 с) определена зо исходя минимально возможного времени гомогенизации смеси растворов с одновременным вспениванием.
Верхнее значение установленного интервала времени (10 секунд) определено экспериментально на основе визуального наблюдения ухудшения структурно-механических параметров пены на объектах пожаротушения . При интенсивной гомогенизации смеси компонента Б (преимущественно водного раствора уксусной кислоты) и компонента А, состоящего из водного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) и силиката щелочного металла, может быть получен золь кремнезема, перспективный для получения вспененного геля кремнезема, однако ключевыми параметрами в данном случае являются концентрации силиката и активатора золеообразования, условия смешивания и вспенивания компонентов, которые определены авторами экспериментально.
При исследованиях учитывали такие показатели как стабильность вспененного материала, структура вспененного материала, кратность вспененного материала, огнетушащие свойства и термостойкость материала.
Стабильность характеризуется периодом времени, в течение которого пены не изменяли своего объема (т.е. уменьшение объема 10%).
Структура вспененного материала оценивалась визуально после затвердевания и сушки (примерно через 3 дня при температуре 25±5°С).
Кратность пены, определялась весовым методом.
Огнетушащие свойства - временем тушения модельного очага пожара 1А.
Термостойкость - сохранением материалом структуры и свойств при нагреве до определенной температуры, выше которой начинается частичное подплавление поверхностного слоя и его уплотнение.
В основу функционирования обычных огнетушителей заложены один или более из следующих трех принципов действия:
1 ) водная основа: распыляемая подача воды для заливки языков пламени и охлаждения зоны горения до температуры ниже точки воспламенения с целью недопущения распространения пламени;
2) сухой порошок или пена: окружение зоны возгорания влажной пеной или сухим порошком с целью ограничения языков пламени, блокирования горения кислорода и, в результате, погашения языков пламени;
3) предотвращение поступления кислорода в зону возгорания или вытеснение кислорода из зоны возгорания с созданием условий, при которых горение продолжаться не может.
Отличительной характерной особенностью предлагаемого огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, далее - «огнетушителя» или «огнетушителя твердопенного тушения», является возможность получения вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену низкой и средней кратности, получаемую путём смешения эжекционного смешивания и вспенивания размещаемых в корпусе огнетушителя жидких компонентов огнетушащего вещества: компонента А - водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, и компонента Б - активатора золеобразования кремнезема в виде водного раствора преимущественно уксусной кислоты.
Огнетушащим средством предлагаемого огнетушителя является вспененный гель кремнезема, образующий быстротвердеющую пену, получаемую путем смешивания двух жидких компонентов огнетушащего вещества - компонента А и компонента Б и эжекционного вспенивания их смеси атмосферным воздухом в эжекторном смесителе-пеногенераторе.
Компонент А представляет собой водный раствор смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия и пенообразующего поверхностно-активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, с pH от 10,5 до 12,0, при соотношении, мас.%, 10-70%, преимущественно 20-50% силиката натрия, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, 30- 79% - воды.
Компонент Б - водный раствор активатора золеобразования кремнезема из силиката щелочного металла представляет собой от 20 до 60%, преимущественно от 30 - 50%-ный водный раствор преимущественно уксусной кислоты с pH от 0,5 до 5.
Объемное соотношение компонентов А и Б составляет от 15:1 до 6:1 , преимущественно 10:1.
Смесь компонентов А и Б вспенивается атмосферным воздухом в эжекторном смесителе-пеногенераторе с образованием быстротвердеющей пены кремнезема (вспененного геля кремнезема) с протеканием в пенной среде реакций золеобразования кремнезема и поликонденсации золя кремнезема, с золь-гель переходом кремнезема и с получением вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 2 секунд до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10 % в течение 24 часов.
В результате выделения избыточной влаги из вспененного геля кремнезема получается твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема, который при сохранении вспененной структуры обладает термостабильностью при воздействии температуры не менее 1000°С до 60 минут, что позволяет использовать полученный вспененный гель кремнезема и пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема в качестве эффективного огнетушащего средства при тушении и взрывопожаропредотвращении, в том числе путем создания огнестойких пенных заградительных полос.
При необходимости получаемая твердая пена (твердый пенокерамический материал на основе вспененного геля кремнезема) может быть механически разрушена с получением мелкодисперсного порошка кремнезема, по химической сути - экологически безопасного мелкодисперного обычного песка S1O2.
Таким образом борьба с пламенем посредством вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую термостойкую неорганическую пену осуществляется посредством эффективной комбинации всех факторов, совмещающих индивидуальные преимущества различных типов известных огнетушителей.
Конкретные технические преимущества предлагаемого огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения заключаются в следующем:
1 ) свободная, физически и химически связанная вода вспененного геля кремнезема понижает температуру зоны возгорания, поглощая латентное тепло и способствуя гашению огня;
2) вспененный гель кремнезема формирует отличный термостойкий и теплоизоляционный слой, ограничивая горячую зону возгорания, которая, несмотря на охлаждение вследствие процесса (1), может излучать тепло, распространяя его на прилегающие охлажденные водой зоны;
3) твердая пена кремнезема формирует покрывной слой в виде защитного теплогазоизолирующего огнестойкого покрытия, предотвращающего любое возгорание горючего материала данной зоны, оказавшегося под этим покрывным слоем;
4) твердая пена кремнезема с наноразмерными частица кремнезёма создает между горючим материалом, еще не охваченным огнем, и кислородом прилегающей атмосферы барьер для кислорода, необходимого для того, чтобы произошло возгорание; 5) наноразмерные частицы кремнезёма за счет образования объемной решетчатой структуры не только хорошо удерживают воду, но и обеспечивает прилипание тонкодисперсных частиц кремнезема к объекту пожаротушения, а быстротвердеющая пена, в отличие от воды и обычной жидкой воздушно- механической водяной пены, которая стекает с вертикальных, наклонных и неровных поверхностей обеспечивает формирование твердопенного теплогазоизолирующего барьера (см. фиг.6).
Огнетушитель поставляется заряженным в герметичном корпусе огнетушителя двухкомпонентным пенообразующим раствором (компонентом А) и активатора золеобразования кремнезема в расположенном внутри корпуса огнетушителя эластичном пакете (компонентом Б).
Зарядка огнетушителя газом, преимущественно сжатым воздухом, до рабочего давления 1 МПа производится непосредственно на месте эксплуатации огнетуштьедя через расположенный на крышке корпуса ниппель для пневматических камер и шин постоянного давления, например ниппель типа УБ, Л Б ГОСТ 8107-75.
Заправка огнетушителя компонентами пенообразующим двухкомпонентным раствором производится на предприятии изготовителе.
Извлекать и вскрывать пакет с компонентом Б, а также смешивать его с компонентом А пользователям огнетушителя запрещается во избежание несчастных случаев и порчи установки. На данные случаи гарантии изготовителя не распространяются.
Основные технические характеристики предлагаемого огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения показаны в таблице 1 .
Таблица 1
Технические характеристики предлагаемого огнетушителя
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000031_0001
Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения работает на основе подачи в ствол пенообразующего двухкомпонентного раствора огнетушащего вещества под действием сжатого газа внутри корпуса огнетушителя.
В эжекторном смесителе-пеногенераторе происходит 7 смешивание и вспенивание компонентов А и Б атмосферным воздухом с образованием быстротвердеющей пены, которую направляют в зону пожаротушения или взрывопожаропредотвращения.
Компоненты А и Б располагаются в корпусе огнетушителя под давлением газа, преимущественно сжатого воздуха, компонент А непосредственно в корпусе огнетушителя, а компонент Б в эластичном пакете ПВХ внутри корпуса огнетушителя.
Конструктивно предлагаемый огнетушитель содержит (фиг. 1 , 2, 3) распределительное устройство 1 , запорно-пусковой механизм 2, корпус огнетушителя 3 в виде герметичного баллона с компонентом А) с расположенным внутри резервуаром 4 компонента Б, гибкий рукав подачи компонентов А и Б в виде расположенных соосно в форме "труба в трубе" трубопровода 5 подачи компонента А и трубопровода 6 подачи компонента Б, присоединенных к эжекторному смесителю-пеногенератору 7, обеспечивающему смешение компонентов А и Б с образованием огнетушащего вещества в виде геля кремнезема, и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым атмосферным воздухом с получением быстротвердеющей пены.
Расположенное на крышке корпуса распределительное устройство предназначено для раздельной подачи компонентов А и Б огнетушащего вещества в трубопроводы компонентов А и Б для их последующего смешивания и вспенивания эжектируемым атмосферным воздухом непосредственно в эжекционном смесителе-пеногенераторе.
Распределительное устройство содержит два сопряженных с запорно- пусковым механизмом клапана: клапана компонента А и клапан компонента Б, через которые находящиеся в корпусе под избыточным давлением 0,8 + 1 ,0 Мпа (0,8 - 1 ,0 кг/см2) сжатого воздуха компоненты А и Б раздельно по соответствующим трубопроводам подаются в эжекторный смеситель- пеногенератор для последующего смешения и вспенивания эжектируемым атмосферным воздухом.
Клапаны компонентов А и Б могут быть выполнены конструктивно идентичными и могут отличаться длиной штоков, обеспечивающих поочередное открытие/закрытие клапанов, а именно первоначальную подачу в ствол компонента А в начале использования огнетушителя и первоначальное прекращение подачу в ствол компонента Б в конце использования огнетушителя.
Это повышает надежность функционирования огнетушителя, предотвращает забивание ствола твердой пеной и обеспечивает возможность многократного включения/выключения огнетушителя до полной выработки компонентов А и Б, что практически всегда невозможно в химических огнетушителях известных конструкций.
На крышке корпуса огнетушителя располагают ниппель закачки в корпус сжатого воздухи и патрубок с манометром для контроля давления сжатого воздуха внутри корпуса.
Штоки клапанов выполняют сопряженными с поршнем ручки запорно- пускового механизма.
За счет разности длины штоков сначала приводится в поступательное движение шток клапана компонента А, который под давлением сжатого воздуха в корпусе обеспечивает поступление компонента А в трубопровод подачи компонента А., после чего поршень ручки запорно-пускового механизма начинает давить на шток клапана компонента Б, который открывает доступ компоненту Б в трубопровод компонента Б.
Запорно-пусковой механизм огнетушителя представляет собой механический привод приведения в действие огнетушителя посредством обеспечения последовательной подачи компонентов А и Б в ствол для их последующего смешения и вспенивания в стволе эжекторного смесителя- пенообразователя эжектируемым воздухом с образованием вылетающей из ствола быстротвердеющей пены при начале функционального использования огнетушителя, а также первоочередного прекращения подачи компонента Б в ствол при выключении огнетушителя.
Запорно-пусковой механизм огнетушителя конструктивно может состоять из рычага, ручки, и проушины (фиг.1 ,2, 3).
Ручка и проушина запорно-пускового механизма крепятся к крышке огнетушителя винтами.
Рычаг запорно-пускового механизма состоит из двух функциональных частей: выжимная часть в виде рукоятки и поршневая часть в виде прямоугольного толкателя штоков клапанов компонентов А и Б.
Поршневая часть рычага закрепляется в проушине и стягивается болтом и гайкой.
В верхней части ручки выполняют прямоугольное отверстие, через которое устанавливается выжимная часть. Таким образом, рычаг спускового механизма может поворачиваться относительно оси болтового соединения и воздействовать на штоки клапанов компонентов А и Б.
Через отверстия в ручке и рычаге продевается предохранительная чека, предохраняющая огнетушитель от случайного срабатывания при случайном нажатии на рычаг.
Принцип действия запорно-пусковой механизм огнетушителя основан на механическом воздействии поршневой части рычага на штоки клапанов компонентов А и Б соответственно.
Воздействие происходит за счет прижимания выжимной части рычага к ручке, вследствие чего последовательно открываются проход компонентов А и Б в соответствующие трубопроводы.
Соответственно при отжимания выжимной части рычага от ручки обеспечивается последовательное закрытие прохода компонентов Б и А в соответствующих трубопроводах.
Выполненный в виде герметичного сосуда корпус огнетушителя 3 предназначен для хранения в нем компонента А под давлением сжатого воздуха, закрепления на крышке корпуса распределительного и запорно-пускового механизмов огнетушителя, для размещения внутри корпуса гибкого резервуара с компонентом Б, а также для закачки в него сжатого воздуха, под избыточным давление которого при функционировании огнетушителя обеспечивается подача компонентов А и Б из корпуса огнетушителя через соответствующие клапана распределительного устройства в средство смешения-вспенивания компонентов А и Б с получением огнетушащего вещества в виде быстротвердеющей пены кремнезема.
Корпус огнетушителя выполняют в виде сварного цилиндрического сосуда, с донышком в нижней части и горловиной в верхней части с резьбой для навинчивания крышки.
Для защиты от коррозии корпус огнетушителя может быть изнутри окрашен эпоксидным лакокрасочным покрытием, стойким к воздействию щелочного раствора компонента А, снаружи окрашен порошковой краской.
Крышку, распределительный и запорно-пускового механизмы выполняют из нержавеющей стали.
Корпус огнетушителя рассчитывают на избыточное внутреннее рабочее давление 1 МПа, и испытывают пробным давлением 1 ,5 МПа.
Емкость компонента Б предназначен для хранения раствора активатора золеобразования кремнезёма раствора, представляющего собой кислотный раствор в виде раствор кислоты или раствор соли. Резервуар находится внутри корпуса огнетушителя компонента А и взаимодействует снаружи с щелочной средой компонента А.
Емкость с компонентом Б в предлагаемом огнетушителе представляет собой эластичный пакет, выполненный в виде тюбика объемом 0,8 -1 ,0 л из материала, нейтрального к воздействию кислотной и щелочной среды, например из поливинилхлорида.
Емкость с компонентом Б посредством переходника сообщается с клапаном компонента Б и далее с трубопроводом компонента Б.
Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и тушения, далее - огнетушитель, работает следующим образом.
Для приведения огнетушителя в действие необходимо быстрым движением выдернуть чеку, которая предотвращает случайное перемещение рычага, и нажать на рычаг сверху, прижимая его к ручке. При этом поршневая часть рычага первоначально надавливает на шток клапана компонента А и открывает проход компоненту А в трубопровод подачи компонента А.
Избыточным давлением сжатого воздуха внутри корпуса компонент А вытесняется через сифонную трубку в клапан компонента А, а затем в распределительное устройство и в трубопровод подачи компонента А, откуда поступает в эжекторный смеситель-пеногенератор.
За счет разности высоты штоков в клапанах компонент А первым проходит через распределительное устройство и трубопровод компонента А первым подается в эжекторный смеситель- пеногенератор.
Затем поршневая часть рычага начинает воздействовать на шток клапана компонента Б и открывает проход компоненту Б в трубопровод подачи компонента Б и в эжекторный смеситель-пеногенератор.
Давление сжатого воздуха в корпусе сжимает эластичный резервуар компонента Б и компонент Б начинает через клапан компонента Б поступать в распределительное устройство, в трубопровод компонента Б и в эжекторный смеситель-пеногенератор.
Смешивание компонентов А и Б происходит в эжекторном смесителе- пеногенераторе.
Смесь компонентов А и Б проходя через ствол с отверстиями эжекторного смесителя-пеногенератора за счет эжектирования атмосферного воздуха вспенивается с образованием воздушно-пенной смеси, которая в виде сплошного потока быстротвердеющей пены вспененного геля кремнезёма вылетает из ствола и направляется в очаг пожара.
При прекращении функционального использования огнетушителя отжиманием рычага запорно-пускового механизма огнетушителя сначала прекращается подача компонента Б в эжекторный смеситель-пеногенератор, а при полностью отжатом рычаге затем прекращается подача компонента А в эжекторный смеситель-пеногенератор.
Для предупреждения самопроизвольного срабатывания огнетушителя предохранительная чека 4 должна быть вставлена через отверстия в ручке 1 и рычаге 2 и опломбирована пломбой.
После полного использования компонентов А и Б огнетушитель подлежит перезарядке компонентами А и Б, которую преимущественно производят на предприятии изготовителе.
Зарядка и огнетушителя сжатым воздухом до рабочего давления внутри корпуса 10 кгс/см2 (1 Мпа) производится непосредственно на месте эксплуатации через расположенный на крышке корпуса ниппель для пневматических камер и шин постоянного давления, например типа УБ, ЛБ по ГОСТ 8107-75. Огнетушитель устанавливается в специальном кронштейне быстроразъемного типа. Установка и переноска огнетушителя допускается только в вертикальном положении, донышком вниз.
При тушении пожара огнетушитель может обслуживать один человек.
Для приведения огнетушителя в действие необходимо:
- снять огнетушитель со штатного кронштейна, сорвать пломбу и поднесите в вертикальном положении к месту пожара;
- подойди с огнетушителем к очагу пожара на минимально допустимое расстояние с наветренной стороны;
- держа огнетушитель за ручку одной рукой, другой выдернуть предохранительную чеку;
- направить ствол огнетушителя в сторону пожара и нажать большим пальцем удерживающей руки на ручку спускового механизма;
- направить пенную струю на очаг пожара, начиная тушение с ближайшей границы очага пожара.
Огнетушитель должен храниться в удалении от нагревательных приборов, на расстоянии не менее 1 метра.
В случае возможности попадания огнетушащего вещества на электрооборудование, находящееся под напряжением его необходимо обесточить, так как раствор является электропроводным.
Огнетушитель должен устанавливаться на специальном штатном кронштейне, обеспечивающим удобство его снятия и закрепления в вертикальном положении.
Заряженный огнетушитель транспортируют в вертикальном положении днищем вниз.
Определения огнетушащей эффективности предлагаемого огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения проводили по методике при тушении модельного очага пожара 1А в соответствии с ГОСТ 51057-2001.
Испытания проводили на открытом воздухе при температуре, соответствующей диапазону температур эксплуатации используемого огнетушителя, и скорости ветра, не превышающей 5 м/с, при отсутствии осадков.
Модельный очаг пожара 1А по ГОСТ 51057-2001 представлял собой деревянный штабель в виде куба, размещенный на твердой опоре таким образом, что расстояние от основания штабеля до опорной поверхности составляло 400мм.
В качестве горючего материала использовали 72 бруска хвойных пород не ниже третьего сорта по ГОСТ 8486-86 сечением 40мм, длиной 500 мм, влажностью 10-20%.
Штабель содержал 12-ть слоев по 6 брусков в каждом слое, выложенных так что бруски каждого последующего слоя располагались перпендикулярно к брускам нижележащего слоя с образованием по всему объему штабеля каналов прямоугольного сечения. Площадь свободной поверхности модельного очага составляла 4,7 м2
Под штабелем располагали металлический поддона для горючей жидкости размером 400x400x100 мм, в который наливали 5,0 дм3 для образования сплошной ровной поверхности и 1 ,1 дм3 бензина летнего вида, соответствующего требованиям ГОСТ Р 51105-97.
Поддон с горючей жидкостью помещали под штабель таким образом, что центры штабеля и поддона совпадали.
Поджигали бензин в поддоне и через 8-10 минут с момента начала горения, когда штабель со всех сторон охватывался пламенем, приступали к тушению модельного очага пожара различными огнетушащими средствами.
Во время тушения очагу пожара придавали вращение со скоростью 3-5 об/мин, что позволяло подавать огнетушащие вещества на каждую сторону очага последовательно и без вмешательства оператора с исключаем влияние человеческого фактора.
Тушение с использованием предлагаемого огнетушителя проводили с подачей быстротвердеющей пены из вспененного геля кремнезёма с расходом 0,17-0,20 л/с при давлении 0,8-1 ,0 МПа (8-10 кгс/см2) при расстоянии от ствола до очага пожара 4-6 м.
После визуально наблюдаемого окончания тушения модельного очага различными огнетушащими составами фиксировали время до повторного воспламенения.
Модельный очаг пожара считали потушенным, если в течение 10 мин не произошло повторного воспламенения с последующим устойчивым горением штабеля.
Расчет показателя эффективности тушения рассчитывали по формуле: где:
s - площадь потушенного объекта, м2;
Q - общий расход огнетушащего вещества на тушение объекта, л; t - время тушения объекта, с.
В табл. 2 представлены результаты сравнительных испытаний огнетушащей эффективности в идентичных условиях для различных огнетушащих средств: распыленной воды из водяного огнетушителя; воздушномеханической пена на основе раствора различных пенообразователей из воздушно-пенного огнетушителя; быстротвердеющая пена из вспененного гель кремнезема из предлагаемого огнетушителя твердопенного тушения.
Таблица 2.
Результаты сравнительных испытаний тушения модельного очага пожара
1А по ГОСТ 51057-2001
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000039_0001
Повышение надежности функционирования огнетушителя обеспечивается выполнением запорно-пускового механизма и распределительного устройства с возможностью первоочередной подачи в средство смешивание-вспенивания компонента А и смешивания компонентов А и Б непосредственно в средстве вспенивания, а именно в выполнены с возможностью при начале функционального использования огнетушителя последовательной подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор сначала компонента А и затем компонента Б, а при прекращении функционального использования огнетушителя последовательного прекращения подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор сначала компонента Б и затем компонента А.
Этим не только полностью предотвращается возможность затвердевания вспененного геля кремнезема внутри трубопроводов подвода компонентов и внутри эжекторного смесителя-пеногенератора, но и обеспечивается возможность неоднократного включения/выключения огнетушителя и его многократное нормальное функциональное использование до полной выработки зарядов компонентов А и Б.
Таким образом, использование предлагаемого огнетушителя для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения обеспечивает уверенное достижение технического результата, а именно существенно повышает надежность функционирования огнетушения и эффективность пожаротушения быстротвердеющей пеной вспененного геля кремнезёма, а также доказывает, что все существенные признаки изобретения находятся в причинно- следственной связи с техническим результатом, получаемым от использования изобретения.
Конкретные материалы, особенности конструкции и технологии изготовления огнетушителя и/или его отдельных деталей и узлов выбирают обычным образом применительно к конкретным условиям его эксплуатации.
Изготовление опытных образцов и показанные выше примеры испытаний в реальных условиях показали уверенное достижения технического результата. В качестве отдельных элементов и узлов предлагаемого огнетушителя могут быть использованы различные известные в технике пожаротушения, материалы и конструктивные решения, обычно применяемые при изготовлении и применении огнетушителей.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
Учитывая новизну существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, успешное решение поставленной изобретательской задачи и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать изобретения промышленным способом.

Claims

Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения (формула изобретения)
1. Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения, содержащий герметичный корпус с размещёнными в нем компонентами огнетушащего вещества, средство смешивания компонентов огнетушащего вещества и средства подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса,
отличающийся тем, что
огнетушитель выполнен с возможностью получения в качестве огнетушащего вещества вспененного геля кремнезема, образующего быстротвердеющую пену, получаемую путём смешивания и вспенивания размещённых внутри корпуса огнетушителя и подаваемых в средство смешивания компонентов огнетушащего вещества давлением сжатого газа внутри корпуса: компонента А - водного раствора смеси силиката щелочного металла, преимущественно силиката натрия, и пенообразующего поверхностно- активного вещества, преимущественно синтетического углеводородного пенообразователя, и компонента Б - активатора золеобразования кремнезема, преимущественно в виде водного раствора уксусной кислоты, а
средство смешивания компонентов огнетушащего вещества выполнено в виде эжекторного смесителя-пеногенератора с возможностью смешивания компонентов А и Б и вспенивания смеси компонентов А и Б эжектируемым в эжекторный смеситель-пеногенератор атмосферным воздухом.
2. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что средство подачи компонентов огнетушащего вещества из корпуса в эжекторный смеситель- пеногенератор выполнено в виде трубопровода компонента А и трубопровода компонента Б.
3. Огнетушитель по п. 2, отличающийся тем, что трубопровод компонента Б выполнен расположенным внутри трубопровода компонента А.
4. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что содержит запорно- пусковой механизм и распределительное устройство, выполненные с возможностью в начале использования огнетушителя последовательной подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор сначала компонента А и затем компонента Б, а при окончании использования огнетушителя последовательного прекращения подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор сначала компонента Б и затем компонента А.
5. Огнетушитель по п. 4, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндрического баллона с навинчиваемой крышкой, на которой размещены запорно-пусковой механизм и распределительное устройство.
6. Огнетушитель по п. 5, отличающийся тем, что запорно-пусковой механизм содержит проушину, ручку и рычаг, содержащий выжимную часть в виде рукоятки и поршневую часть в виде прямоугольного толкателя штоков клапанов компонентов А и Б, обеспечивающих за счет различной их длины первоочередную подачу компонента А в трубопровод подачи компонента А и эжекторный смеситель-пеногенератор при начале функционального использования огнетушителя и последующую подачу компонента Б в трубопровод компонента Б и в эжекторный смеситель-пеногенератор, а также первоочередное прекращение подачи в смеситель-пеногенератор компонента Б и последующее прекращение подачи компонента А в эжекторный смеситель- пеногенератор при прекращения функционального использования огнетушителя.
7. Огнетушитель по п. 6, отличающийся тем, что проушина и ручка и запорно-пускового механизма прикреплены к крышке огнетушителя винтами, поршневая часть рычага закреплена в проушине посредством болта и гайки, а в верхней части ручки выполнено прямоугольное отверстие для выжимной части рычага.
8. Огнетушитель по п. 4, отличающийся тем, что содержит снабженные штоками различной длины клапан компонента А и клапан компонента Б, выполненные с возможностью в начале функционального использования огнетушителя последовательного открытия сначала клапана компонента А и затем клапана компонента Б, а при прекращении функционального использования огнетушителя последовательного закрытия сначала клапана компонента Б и затем клапана компонента А.
9. Огнетушитель по п. 8, отличающийся тем, что запорно-пусковой механизм выполнен с возможностью приведения в действие огнетушителя посредством последовательного открытия/закрытия клапанов компонентов А и Б с возможностью обеспечения последовательной подачи компонентов А и Б в начале функционального использования огнетушителя, а также первоочередного прекращения подачи в эжекторный смеситель-пеногенератор компонента Б и ' последующего прекращения компонента А в в эжекторный смеситель- пенообразователь при прекращении функционального использования огнетушителя.
10. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что емкость с компонентом Б выполнена в виде прикрепленного к крышке корпуса эластичного пакета из материала, нейтрального к воздействию кислотной и щелочной среды, например из поливинилхлорида, с возможностью подачи компонента Б из емкости с компонентом Б в трубопровод компонента Б и эжекторный смеситель- пеногенератор по действием давления сжатого газа внутри корпуса.
11. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что содержит средство предохранения от случайного срабатывания огнетушителя, выполненное, например, в виде предохранительной чеки, удаляемой при подготовке огнетушителя к использованию.
12. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что выполнен с возможностью получения вспененного геля кремнезема с набором его твердости в течение от 1 секунды до 2 минут и изменением его объема в затвердевшем состоянии не более 10 % в течение 24 часов.
13. Огнетушитель по п. 1 , отличающийся тем, что выполнен с возможностью получения твердого пенокерамического материала на основе вспененного геля кремнезема, обладающего термостабильностью при воздействии температуры 1000°С не менее 60 минут, который
содержит, мае. %, 13-65%, преимущественно 20-50% кремнезема, 1-15%, преимущественно 6% пенообразующего поверхностно-активного вещества, вода- остальное;
имеет объемную массу 0,1 -0,8 г/см3;
имеет объемную устойчивость не менее 22 часов при изменении объема не более 10%,
а в обезвоженном состоянии
имеет объемную массу 0,05-0,1 г/см3 и
сохраняет не менее 95% объемной формы при нагреве до температуры 1000°с в течении не менее 40 минут;
имеет микро- и макропористую структуру с удельной площадью поверхности не менее 20 м2/гр;
имеет пластичную структуру геля с кратностью от 2 до 20;
имеет твердость по показателю вязкости более ЮОПа с;
имеет белый или желтовато-белый цвет.
PCT/RU2019/000191 2019-03-27 2019-03-27 Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения WO2020197426A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2019/000191 WO2020197426A1 (ru) 2019-03-27 2019-03-27 Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2019/000191 WO2020197426A1 (ru) 2019-03-27 2019-03-27 Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020197426A1 true WO2020197426A1 (ru) 2020-10-01

Family

ID=72610685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000191 WO2020197426A1 (ru) 2019-03-27 2019-03-27 Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020197426A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2278713C1 (ru) * 2004-12-31 2006-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет Огнетушитель химический пенный
RU2012106637A (ru) * 2012-02-24 2013-08-27 Олег Савельевич Кочетов Химический пенный огнетушитель
RU2590379C1 (ru) * 2015-03-26 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения
RU2668749C1 (ru) * 2018-03-29 2018-10-02 Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2278713C1 (ru) * 2004-12-31 2006-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет Огнетушитель химический пенный
RU2012106637A (ru) * 2012-02-24 2013-08-27 Олег Савельевич Кочетов Химический пенный огнетушитель
RU2590379C1 (ru) * 2015-03-26 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения
RU2668749C1 (ru) * 2018-03-29 2018-10-02 Общество С Ограниченной Ответственностью Нпо "Современные Пожарные Технологии" Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2668753C1 (ru) Огнетушитель твердопенного тушения
RU183035U1 (ru) Огнетушитель твердопенного тушения
RU2668749C1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU2672945C1 (ru) Способ взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения вспененным гелем кремнезёма и устройство для его осуществления
RU2590379C1 (ru) Вспененный гель кремнезема, применение вспененного геля кремнезема в качестве огнетушащего средства и золь-гель способ его получения
RU2635613C2 (ru) Огнетушитель и наполнитель огнетушителя
RU2699083C1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения с запорно-пусковым устройством и стволом
RU2699080C1 (ru) Огнетушитель с U-образным корпусом газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
WO2020197427A1 (ru) Огнетушитель химический пенный с эжекторным смесителем-пеногенератором
RU2668747C1 (ru) Огнетушитель химический пенный с эжекторным смесителем-пеногенератором
RU2757479C1 (ru) Способ пожаровзрывопредотвращения и тушения пожара гибридной пеной и устройство для его осуществления
RU2699078C1 (ru) Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU183049U1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU183793U1 (ru) Огнетушитель химический с эжекторным смесителем-пеногенератором
RU190539U1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения с запорно-пусковым устройством и стволом
RU190553U1 (ru) Огнетушитель с U-образным корпусом газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU190598U1 (ru) Огнетушитель газогенераторный для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU199778U1 (ru) Устройство для пожаровзрывопредотвращения и тушения пожара гибридной пеной
CN103071261A (zh) 一种用水或水溶液来冷却灭火热气溶胶的方法
RU2695388C1 (ru) Огнетушитель с U-образным корпусом для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
WO2020197426A1 (ru) Огнетушитель для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU190535U1 (ru) Огнетушитель с U-образным корпусом для взрывопожаропредотвращения и твердопенного тушения
RU193783U1 (ru) Устройство для теплоизоляции и огнезащиты стенок и оборудования резервуара с легковоспламеняющейся и горючей жидкостью при пожаре
RU226119U1 (ru) Автономный пожарный модуль контейнерного типа с универсальной установкой комбинированного тушения пожара
RU195368U1 (ru) Устройство для тушения пожаров на резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19921371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19921371

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1