RU2114657C1 - Aerosol generator for fire extinguishing - Google Patents

Abstract

FIELD: aerosol generators for volume aerosol fire extinguishing, functioning in capacity of generator of inhibitors of burning in the form of gas-aerosol products. SUBSTANCE: generator has explosive charge and cooling unit, both coaxially installed in generator body. Outlet holes are spaced on body cylinder surface. Located in perforated shell of cooling unit is layer of tablets or granules from cooling material. Body is heatproof. Charge is connected with starting device. Novelty consists in location of cooling unit with annular clearance relative to explosive charge. Volume of annular clearance fulfils additional function of combustion chamber and its geometry is optimized to ensure full final burning of explosive composition of charge in gas phase. EFFECT: higher efficiency of fire extinguishing due to increased rate of generation of fire extinguishing mixture with minimum content of harmful chemical substances. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для объемного аэрозольного тушения пожаров посредством генерируемой при горении пиротехнического заряда газоаэрозольной смеси ингибиторов, вводимой в защищаемый объем. The invention relates to a device for volumetric aerosol fire extinguishing by means of a pyrotechnic charge of a gas-aerosol mixture of inhibitors generated during combustion, introduced into a protected volume.

Из патентной литературы известно устройство по патенту РФ N 2046614, A 62 C 5/02, опубл. в БИ N 30-95, 27.10.95 для получения огнетушащей смеси, включающее цилиндрический корпус, на боковой поверхности которого выполнены выходные отверстия, содержащий пиротехнический заряд и средство воспламенения заряда. Между пиротехническим зарядом и выходными отверстиями выполнен цилиндр охлаждения, где генерируемая огнетушащая смесь перемешивается, накапливается, при этом ее температура выравнивается и снижается. A device according to the patent of the Russian Federation N 2046614, A 62 C 5/02, publ. in BI N 30-95, 10.27.95 to obtain a fire extinguishing mixture, including a cylindrical body, on the side surface of which there are outlet openings containing a pyrotechnic charge and a means of ignition of the charge. A cooling cylinder is made between the pyrotechnic charge and the outlet openings, where the generated fire extinguishing mixture is mixed, accumulated, while its temperature is equalized and reduced.

Однако пассивное охлаждение рабочей смеси неэффективно и температура выдаваемого через выходные отверстия корпуса газоаэрозольного потока остается достаточно высокой для возможных термических повреждений, хранимых в защищаемом помещении материалов, расположенного оборудования, мебели и т.п. However, passive cooling of the working mixture is ineffective and the temperature of the gas-aerosol stream discharged through the outlet openings of the casing remains high enough for possible thermal damage stored in the protected room of materials, located equipment, furniture, etc.

Указанный недостаток устранен в аэрозольном генераторе огнетушащей смеси по заявке на патент РФ N 94020391, фиг. 3, опубл. 10.01.96 в БИ N 1, который выполнен по коаксиальной схеме: в цилиндрическом корпусе с распределенными выходными отверстиями на боковой поверхности установлен пиротехнический заряд, связанный с устройством его воспламенения, между которыми размещен блок охлаждения, выполненный в виде емкости, заполненной гранулами или таблетками охлаждающего вещества. This drawback is eliminated in the aerosol generator of the extinguishing mixture according to the patent application of the Russian Federation N 94020391, FIG. 3, publ. 01/10/96 in BI No. 1, which is made according to a coaxial scheme: in a cylindrical body with distributed outlet openings on the side surface there is a pyrotechnic charge associated with its ignition device, between which there is a cooling unit made in the form of a container filled with granules or cooling tablets substances.

Недостатком устройства, выбранного авторами в качестве прототипа, является неполное сгорание пиротехнической композиции, потому что в конструкции не предусмотрена свободная зона над зарядом, необходимая для горения состава в газовой фазе, ширина которой должна быть в диапазоне от 1 до 10 мм (см. Зенин А. А, и др. "Процессы в зонах горения баллиститных порохов", сборник "Физические процессы при горении и взрыве", М., Атомиздат, 1980). Содержание вредных химических веществ в огнетушащей смеси (таких как цианиды, монооксид углерода, аммиак и т.д., в зависимости от состава пиротехнической композиции заряда) при этом может достигать количеств, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), что ограничивает область применения генераторов. The disadvantage of the device chosen by the authors as a prototype is the incomplete combustion of the pyrotechnic composition, because the design does not provide a free zone above the charge necessary for burning the composition in the gas phase, the width of which should be in the range from 1 to 10 mm (see Zenin A A., et al. "Processes in the combustion zones of ballistic gunpowder", a collection of "Physical processes during combustion and explosion", M., Atomizdat, 1980). The content of harmful chemicals in the extinguishing mixture (such as cyanides, carbon monoxide, ammonia, etc., depending on the composition of the pyrotechnic composition of the charge) can reach amounts exceeding the maximum permissible concentration (MPC), which limits the scope of application of the generators.

Кроме того, отсутствие зазора между зарядом и блоком охлаждения затрудняет передачу горения на боковую поверхность заряда и, следовательно, увеличивает время тушения пожара из-за невысокой скорости генерирования огнетушащей смеси при торцевом горении заряда. In addition, the absence of a gap between the charge and the cooling unit complicates the transfer of combustion to the side surface of the charge and, therefore, increases the time to extinguish the fire due to the low rate of generation of the extinguishing mixture during the end combustion of the charge.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности основного действия - пожаротушения - путем увеличения скорости горения пиротехнического заряда и полноты сгорания продуктов его композиции. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the main action - fire extinguishing - by increasing the burning rate of the pyrotechnic charge and the completeness of combustion of the products of its composition.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном аэрозольном генераторе для тушения пожаров, в цилиндрическом корпусе которого с распределенными на боковой поверхности выходными отверстиями коаксиально смонтированы пиротехнический заряд, связанный с устройством воспламенения, и блок охлаждения, заполненный гранулами или таблетками охлаждающего вещества, по предложению авторов, между пиротехническим зарядом и блоком охлаждения с зазором 10-20 мм установлен перфорированный цилиндр. The required technical result is achieved by the fact that in the known aerosol generator for extinguishing fires, in the cylindrical body of which pyrotechnic charge associated with the ignition device and the cooling unit filled with granules or tablets of a cooling substance are coaxially mounted on the outlet openings distributed on the side surface, on the proposal of the authors , between the pyrotechnic charge and the cooling unit with a gap of 10-20 mm, a perforated cylinder is installed.

Отличительные признаки новой взаимосвязи известных существенных признаков обеспечили передачу запускающего импульса воспламенения без задержки на всю боковую поверхность заряда по кольцевому зазору, который выполняет при этом новые дополнительные функции камеры сгорания, где в зоне газового горения оптимальной ширины в основном завершаются окислительно-восстановительные реакции, что повышает эффективность пожаротушения и расширяет область использования аэрозольных генераторов. Distinctive features of the new interconnection of the known essential features have ensured the transmission of the starting ignition pulse without delay to the entire lateral surface of the charge along the annular gap, which performs new additional functions of the combustion chamber, where, in the gas-burning zone of optimal width, redox reactions are mainly completed, which increases fire fighting efficiency and expands the scope of use of aerosol generators.

Минимальная ширина зазора камеры сгорания - 10 мм - определена величиной зоны гарантированного газового сгорания продуктов пиротехнической композиции заряда, обеспечивающей генерирование практически безвредной тушащей смеси. The minimum width of the gap of the combustion chamber - 10 mm - is determined by the size of the zone of guaranteed gas combustion of the products of the pyrotechnic composition of the charge, which ensures the generation of a practically harmless extinguishing mixture.

Максимальная ширина зазора камеры сгорания - 20 мм - выбрана из следующих соображений. При неизменном наружном диаметре корпуса зазор больше 20 мм утончает охлаждающий слой гранул, который уже не обеспечит требуемого снижения температуры газоаэрозольного потока до нормативного уровня, или при неизменном слое охлаждения уменьшит объем заряда и, следовательно, количество генерируемого аэрозоля. При сохранении же необходимой толщины охлаждающего слоя гранул блока охлаждения и объема заряда увеличивается наружный диаметр корпуса генератора, что влечет резкое повышение массы корпуса, крышки и балластной массы дорогостоящего охлаждающего материала. The maximum gap width of the combustion chamber — 20 mm — is selected from the following considerations. With a constant outer diameter of the casing, a gap of more than 20 mm will thin the cooling layer of granules, which will no longer provide the required decrease in the temperature of the gas-aerosol stream to a standard level, or with a constant cooling layer will reduce the charge volume and, therefore, the amount of aerosol generated. While maintaining the required thickness of the cooling layer of the granules of the cooling unit and the charge volume, the outer diameter of the generator housing increases, which entails a sharp increase in the mass of the housing, cover and ballast mass of expensive cooling material.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предложенный аэрозольный генератор. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed aerosol generator.

В корпусе 1 диаметром 170 мм и высотой 360 мм, крышки которого термоизолированы прокладками 2 из каолинового картона, на боковой поверхности распределено 144 отверстий 3 диаметром 4 мм. В центре корпуса 1 коаксиально закреплен пиротехнический заряд 4 диаметром 85 мм, высотой 320 мм и массой 3400 г на основе перхлоратов и/или нитратов щелочных металлов, который сообщается посредством огнепроводящей трубки 5 с устройством 6 воспламенения, запускаемым от системы пожарной сигнализации или вручную. In the housing 1 with a diameter of 170 mm and a height of 360 mm, the covers of which are thermally insulated with kaolin gaskets 2, 144 holes 3 with a diameter of 4 mm are distributed on the side surface. In the center of the housing 1, a pyrotechnic charge 4 with a diameter of 85 mm, a height of 320 mm and a mass of 3400 g based on alkali metal perchlorates and / or nitrates is coaxially fixed, which communicates via a fire tube 5 with an ignition device 6, which can be started from the fire alarm system or manually.

С кольцевым зазором 7 величиной 10-20 мм смонтирован сетчатый цилиндр 8 диаметром 110 мм, удерживающий таблетки или гранулы из охлаждающего материала (основной карбонат магния с добавлением жидкого стекла) слоя 9 толщиной 26-27 мм. Таблетки слоя 9 выполнены диаметром 10 мм и высотой 6 мм. При насыпной плотности 0,85-0,87 г/см³ масса слоя 9 составляет 3780 г.A mesh cylinder 8 with a diameter of 110 mm is mounted with an annular gap 7 of 10–20 mm in size, which holds tablets or granules of cooling material (basic magnesium carbonate with the addition of liquid glass) of layer 9 with a thickness of 26–27 mm. Tablets of layer 9 are made with a diameter of 10 mm and a height of 6 mm. With a bulk density of 0.85-0.87 g / cm ^{3 the} mass of layer 9 is 3780 g.

Запускающийся форс пламени от устройства 6 по трубке 5 и зазору 7 воспламеняет заряд 4 по боковой и торцевой поверхностям. Заряд 4 сгорает в зоне газовой фазы горения шириной 12,5 мм. The starting force of the flame from the device 6 through the tube 5 and the gap 7 ignites the charge 4 on the side and end surfaces. Charge 4 burns in the zone of the gas phase of combustion with a width of 12.5 mm.

В объеме камеры 7 сгорания происходит накопление продуктов горения, их перемешивание, выравнивание температуры и повышение давления, под действием которого продукты сгорания транспортируются к выходным отверстиям 3 по порам слоя 9 между таблетками из охлаждающего материала. Горячий газоаэрозольный поток в слое 9 возбуждает эндотермическую реакцию разложения материала его таблеток, основные негорючие продукты которого - водяной пар и углекислый газ - препятствуют осаждению твердой фазы смеси в порах слоя 9 и способствуют более полному выносу аэрозоля. При этом происходит охлаждение газоаэрозольного потока за счет поглощения тепла на термораспад материала слоя 9. Пиротехнический состав дожигается в камере 7 и образует максимально возможное количество огнетушащего вещества, которое затем охлаждается в слое 9, при этом дополнительно конденсируется фаза, образующая с газоносителем аэрозоль, подавляющий очаги пожаров. В камере 7 полностью завершаются окислительно-восстановительные реакции, что гарантирует содержание вредных химических веществ в охлаждаемой газовой смеси в количествах, не превышающих пределов аварийного воздействия на человека. The combustion products accumulate in the volume of the combustion chamber 7, mix them, equalize the temperature and increase the pressure, under the influence of which the combustion products are transported to the outlet openings 3 through the pores of the layer 9 between tablets of cooling material. The hot gas-aerosol stream in layer 9 excites an endothermic decomposition reaction of the material of its tablets, the main non-combustible products of which - water vapor and carbon dioxide - prevent the solid phase of the mixture from precipitating in the pores of layer 9 and contribute to a more complete aerosol removal. In this case, the gas-aerosol stream is cooled due to heat absorption on the thermal decomposition of the material of layer 9. The pyrotechnic composition is burned in the chamber 7 and forms the maximum possible amount of extinguishing agent, which is then cooled in the layer 9, while the phase, which forms an aerosol suppressing foci, condenses additionally fires. In the chamber 7, the redox reactions are completely completed, which guarantees the content of harmful chemicals in the cooled gas mixture in quantities not exceeding the limits of emergency exposure to humans.

Охлаждение продуктов горения заряда 4 в слое 9 происходит за счет отбора тепла на реакцию разложения материала таблеток, при которой образуются негорючие газообразные продукты: водяной пар и углекислый газ. The cooling of the products of the combustion of charge 4 in layer 9 occurs due to the selection of heat for the decomposition reaction of the tablet material, in which non-combustible gaseous products are formed: water vapor and carbon dioxide.

Ингибиторы горения в виде смеси газов-носителей и высокодисперсных частиц под давлением выбрасываются через отверстия 3 равномерным потоком в объем защищаемого помещения с температурой 100-120^oC на расстоянии 20 см от генератора (при допустимой техническими условиями температуре 250^oC), что классифицирует предложенный генератор аэрозоля в качестве "холодного". Время работы генератора составляет 38-43 сек.Combustion inhibitors in the form of a mixture of carrier gases and finely dispersed particles under pressure are ejected through openings 3 in a uniform stream into the volume of the protected room at a temperature of 100-120 ^o C at a distance of 20 cm from the generator (at a temperature of 250 ^o C, admissible by technical conditions), which classifies the proposed aerosol generator as "cold". The operating time of the generator is 38-43 seconds.

Масса генератора составляет 10 кг при габаритах: диаметр 170 мм и высота 420 мм. The mass of the generator is 10 kg with dimensions: diameter 170 mm and height 420 mm.

Результаты испытаний по тушению горящего бензина данным генератором газоаэрозольной смеси показали, что он способен гарантированно защитить замкнутое помещение объемом до 52 м³.The test results for the extinguishing of burning gasoline by this gas-aerosol mixture generator showed that it is capable of guaranteed protection of an enclosed space with a volume of up to 52 m ³ .

Claims (1)

Аэрозольный генератор для тушения пожаров, в цилиндрическом корпусе которого с распределенными на боковой поверхности выходными отверстиями коаксиально смонтированы пиротехнический заряд, связанный с устройством его воспламенения, и блок охлаждения, заполненный гранулами или таблетками охлаждающего вещества, отличающийся тем, что он имеет перфорированный цилиндр, удерживающий таблетки или гранулы охлаждающего вещества, а пиротехнический заряд и перфорированный цилиндр установлены с кольцевым зазором 10 - 20 мм. An aerosol generator for extinguishing fires, in a cylindrical case of which pyrotechnic charge associated with its ignition device and a cooling unit filled with granules or tablets of a cooling substance are coaxially mounted with output holes distributed on the side surface of the device, characterized in that it has a perforated cylinder holding the tablets or granules of a cooling substance, and a pyrotechnic charge and a perforated cylinder are installed with an annular gap of 10 - 20 mm.