RU2812442C1 - Aerosol-forming pyrotechnic composition for fire smothering - Google Patents
Aerosol-forming pyrotechnic composition for fire smothering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812442C1 RU2812442C1 RU2023108083A RU2023108083A RU2812442C1 RU 2812442 C1 RU2812442 C1 RU 2812442C1 RU 2023108083 A RU2023108083 A RU 2023108083A RU 2023108083 A RU2023108083 A RU 2023108083A RU 2812442 C1 RU2812442 C1 RU 2812442C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerosol
- fire
- pyrotechnic composition
- forming
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 66
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 claims abstract description 14
- XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-hydroxy-5-methylphenyl)methyl]-4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(CC=2C(=CC=C(C)C=2)O)=C1 XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims abstract description 4
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 28
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 abstract description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229960004011 methenamine Drugs 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 14
- FBPFZTCFMRRESA-ZXXMMSQZSA-N D-iditol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-ZXXMMSQZSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 6
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 5
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 5
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 5
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 4
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Предлагаемое изобретение относится к противопожарной области техники, а именно к средствам объемного пожаротушения, которые могут быть использованы для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.The present invention relates to the fire-fighting field of technology, namely to volumetric fire extinguishing means that can be used to suppress fires in closed spaces.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен аэрозолеобразующий пиротехнический состав (см. RU2153376, кл. A62D1/06, публ. 27.07.2000 г. [1]).An aerosol-forming pyrotechnic composition is known from the prior art (see RU2153376, class A62D1/06, published July 27, 2000 [1]).
Известное решение [1] относится к противопожарной области и раскрывает, в частности, способ получения пиротехнического аэрозолеобразующего состава для генерирования дисперсной огнетушащей смеси, который используется в генераторах огнетушащего аэрозоля при объемном тушении пожаров в замкнутых помещениях и объемах.The known solution [1] relates to the fire-fighting field and discloses, in particular, a method for producing a pyrotechnic aerosol-forming composition for generating a dispersed fire extinguishing mixture, which is used in fire extinguishing aerosol generators for volumetric fire extinguishing in confined spaces and volumes.
Известный пиротехнический состав [1] включает нитрат калия в качестве окислителя, горючее связующее - идитол (фенолформальдегидную смолу) и газогенерирующее при горении - дициандиамид, которые содержатся в следующем соотношении (мас. %): нитрат калия 67-73, идитол 9-13, дициандиамид 18-20.The known pyrotechnic composition [1] includes potassium nitrate as an oxidizer, a flammable binder - iditol (phenol-formaldehyde resin) and a gas-generating binder during combustion - dicyandiamide, which are contained in the following ratio (wt.%): potassium nitrate 67-73, iditol 9-13, Dicyandiamide 18-20.
Особенностью известного пиротехнического состава является использование идитола в виде спиртового лака, полученного предварительной его обработкой этиловым спиртом в массовом соотношении 60:40% (1:0,7). В спиртовом растворе лака легко и равномерно распределяются при смешивании структурные компоненты состава.A feature of the known pyrotechnic composition is the use of iditol in the form of an alcohol varnish, obtained by pre-treating it with ethyl alcohol in a mass ratio of 60:40% (1:0.7). In an alcohol solution of varnish, the structural components of the composition are easily and evenly distributed when mixed.
Известный из [1] пиротехнический состав ограничен в применении из-за образования цианистых соединений при горении дициандиамида, токсичности продуктов горения, действие которых в закрытых непроветриваемых помещениях могут отрицательно сказаться на здоровье людей, оказавшихся рядом с очагом горения без средств химической защиты и вдыхающих формируемую газоаэрозольную смесь в процессе тушения пожара.The pyrotechnic composition known from [1] is limited in use due to the formation of cyanide compounds during the combustion of dicyandiamide, the toxicity of combustion products, the action of which in closed, unventilated rooms can adversely affect the health of people who find themselves near the source of combustion without means of chemical protection and inhale the formed gas aerosol mixture in the process of extinguishing a fire.
Высокое содержание токсичных веществ в генерируемом тушащем аэрозоле образуется в результате неполного сгорания компонентов, соотношение которых не подобрано оптимально в отношении кислородного баланса, вместе с тем, при отрицательном кислородном балансе в газоаэрозольных продуктах горения содержатся токсичные соединения, такие как CO, NH3 и HCN.A high content of toxic substances in the generated extinguishing aerosol is formed as a result of incomplete combustion of components, the ratio of which is not optimally selected in relation to the oxygen balance; however, with a negative oxygen balance, the gas aerosol combustion products contain toxic compounds such as CO, NH3 and HCN.
Дополнительно следует отметить, что горение известного пиротехнического состава [1] происходит при повышенном пламеобразовании, что препятствует эффективному достижению пожаротушащей концентрации конденсированных ингибиторов горения в защищаемом помещении, снижая тем самым эффективность подавления очагов возгорания.Additionally, it should be noted that the combustion of the known pyrotechnic composition [1] occurs with increased flame formation, which prevents the effective achievement of the fire extinguishing concentration of condensed flame retardants in the protected room, thereby reducing the effectiveness of suppressing fire sources.
Кроме того, известный состав [1] содержит токсичный идитол (фенолформальдегидную смолу), способный выделять в атмосферу пары свободного фенола, представляющего собой токсичное вещество 2-го класса опасности.In addition, the known composition [1] contains toxic iditol (phenol-formaldehyde resin), capable of releasing into the atmosphere vapors of free phenol, which is a toxic substance of the 2nd hazard class.
Таким образом, известный пиротехнический состав [1] представляет собой экологическую и биологическую опасность, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации непосредственно при тушении очагов возгорания.Thus, the known pyrotechnic composition [1] represents an environmental and biological hazard, both during the production process and during operation directly when extinguishing fires.
Часть отмеченных выше недостатков устранены в пиротехническом аэрозолеобразующем составе, известном из RU2013151115, кл. A62D1/06, публ. 27.05.2015г. [2].Some of the disadvantages noted above have been eliminated in the pyrotechnic aerosol-forming composition, known from RU2013151115, class. A62D1/06, publ. 05/27/2015 [2].
Известное решение относится к противопожарной области и описывает пиротехнический состав для объемного тушения пожаров в замкнутом объеме.The known solution relates to the fire-fighting field and describes a pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing in a confined space.
Известный из уровня техники пиротехнический состав [2] для объемного тушения пожаров в замкнутом объеме включает нитрат калия, токсичный идитол, а в качестве газообразователя гетерогенную смесь порошков йодида аммония и тиомочевины в соотношении 3:1, при следующем содержании компонентов (мас. %): нитрат калия 65-71, идитол 18-20, йодид аммония 9-11 и тиомочевина 2-4.The pyrotechnic composition known from the prior art [2] for volumetric fire extinguishing in a closed volume includes potassium nitrate, toxic iditol, and as a gas-forming agent a heterogeneous mixture of ammonium iodide and thiourea powders in a ratio of 3:1, with the following component content (wt.%): potassium nitrate 65-71, iditol 18-20, ammonium iodide 9-11 and thiourea 2-4.
Известный из [2] аэрозолеобразующий пиротехнический состав характерен более высокой функциональной безопасностью и повышенной эффективностью объемного тушения пожаров в закрытых помещениях. Для этой цели использование в качестве газообразователя гетерогенной смеси йодида аммония с тиомочевиной, которые при горении не образуют токсичных соединений в генерируемой тушащей смеси, повысило функциональность и относительную безопасность аэрозолеобразующего состава.The aerosol-forming pyrotechnic composition known from [2] is characterized by higher functional safety and increased efficiency of volumetric fire extinguishing in enclosed spaces. For this purpose, the use of a heterogeneous mixture of ammonium iodide and thiourea as a gas generator, which during combustion does not form toxic compounds in the generated extinguishing mixture, increased the functionality and relative safety of the aerosol-forming composition.
Следует отметить, что эффективность действия известного состава по формированию пожаротушащей концентрации ингибиторов горения по сравнению с известным составом [1] увеличилась в полтора-два раза. Тиомочевина, содержащая в молекуле атом серы, повышает реакционную способность состава, а йодид аммония выполняет функции пламегасителя.It should be noted that the effectiveness of the known composition in forming a fire extinguishing concentration of combustion inhibitors compared to the known composition [1] has increased by one and a half to two times. Thiourea, which contains a sulfur atom in the molecule, increases the reactivity of the composition, and ammonium iodide acts as a flame retardant.
Однако, согласно практики применения известного состава [2] выяснилось, что необходимая для подавления пожара в закрытом защищаемом объеме концентрация ингибиторов горения формируется с замедлением из-за его пламенного горения, вследствие чего снижается выход в аэрозольное образование функциональной дисперсной фазы,However, according to the practice of using a known composition [2], it turned out that the concentration of combustion inhibitors necessary to suppress a fire in a closed protected volume is formed with a slowdown due to its flaming combustion, as a result of which the release of the functional dispersed phase into aerosol formation is reduced,
ухудшая при этом эффективность действия по прямому назначению, т.е. по тушению пожаров в закрытых объемах.while worsening the effectiveness of the action for its intended purpose, i.e. on extinguishing fires in closed spaces.
Помимо этого, известный пиротехнический состав [2], по сравнении с упомянутым составом [1], содержит еще большую долю идитола (18-20%), что обусловливает его ограниченное применение на таких защищаемых объектах, где могут находиться люди и животные, по причине содержания в составе идитола свободного фенола, являющегося по существу токсичным веществом 2-го класса опасности.In addition, the known pyrotechnic composition [2], in comparison with the mentioned composition [1], contains an even larger proportion of iditol (18-20%), which determines its limited use in such protected objects where people and animals may be, due to the content of free phenol in the composition of iditol, which is essentially a toxic substance of the 2nd hazard class.
Большинство указанных выше функциональных недостатков решений [1] и [2] устранено в пиротехническом составе аэрозолеобразущем, известном из RU2605576, кл. A62D1/06, публ. 20.12.2016 г. [3], и который следует считать наиболее близким с точки зрения технической сущности к заявляемому изобретению.Most of the above functional disadvantages of solutions [1] and [2] are eliminated in the aerosol-forming pyrotechnic composition, known from RU2605576, class. A62D1/06, publ. 12/20/2016 [3], and which should be considered the closest from the point of view of technical essence to the claimed invention.
Недостатками известного пиротехнического состава следует считать применение в качестве связующего компонента идитол, что ввиду его токсичности обусловливает его ограниченную область применения, повышенную опасность и сложность производства.The disadvantages of the known pyrotechnic composition should be considered the use of iditol as a binding component, which, due to its toxicity, determines its limited scope, increased danger and complexity of production.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение экологической и биологической безопасности производства и эксплуатации аэрозолеобразующего пиротехнического состава путем замены токсичного связующего на безопасное, оптимизация скорости беспламенного горения пиротехнического состава, без образования токсичных веществ в генерируемом аэрозоле, путем динамичного формирования огнетушащей концентрации ингибиторов горения в закрытом объеме защищаемого помещения, повышение технологичности производства путем применения легкорастворимых компонентов, а также повышение гомогенности смеси за счет увеличения объема растворителя.The technical problem to be solved by the proposed invention is to increase the environmental and biological safety of the production and operation of an aerosol-forming pyrotechnic composition by replacing a toxic binder with a safe one, optimizing the flameless burning rate of the pyrotechnic composition, without the formation of toxic substances in the generated aerosol, by dynamically forming a fire extinguishing concentration of inhibitors combustion in a closed volume of a protected room, increasing the manufacturability of production by using easily soluble components, as well as increasing the homogeneity of the mixture by increasing the volume of solvent.
Техническими результатами предлагаемого изобретения являются достижение экологической и биологической безопасности, а также достижение в защищаемом объеме огнетушащей концентрации активных ингибиторов горения, прерывающих цепные реакции окисления, и, следовательно, получение эффективности подавления очагов возгорания.The technical results of the proposed invention are the achievement of environmental and biological safety, as well as the achievement in the protected volume of a fire extinguishing concentration of active combustion inhibitors that interrupt oxidation chain reactions, and, consequently, obtaining the effectiveness of suppressing fires.
Заданные технические результаты достигаются в результате того, что аэрозолеобразующий пиротехнический состав для объемного тушения пожаров в закрытых объемах включает нитрат калия, йодид аммония, тиомочевину и уротропин, при этом он содержит канифоль в качестве нетоксичного связующего, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The specified technical results are achieved as a result of the fact that the aerosol-forming pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing in closed volumes includes potassium nitrate, ammonium iodide, thiourea and urotropine, while it contains rosin as a non-toxic binder, in the following ratio of components, wt. %:
- нитрат калия 69-71;- potassium nitrate 69-71;
- канифоль 4-6;- rosin 4-6;
- йодид аммония 14-16;- ammonium iodide 14-16;
- тиомочевина 4-6;- thiourea 4-6;
- уротропин 4-6.- methenamine 4-6.
Предлагаемый аэрозолеобразующй пиротехнический состав, в соответствии с изобретательским замыслом, обеспечивает повышенную экологическую и биологическую безопасность за счет замены токсичного идитола на безопасную и нетоксичную канифоль, более высокую эффективность газообразования за счет подавления канифолью пламенного горения состава, более высокую эффективность пожаротушения за счет более быстрого достижения необходимой концентрации ингибиторов горения для подавления очагов возгорания, более высокую технологичность производства за счет более высокой растворимости канифоли в этиловом спирте по сравнению с идитолом и получения более гомогенной смеси за счет смешивания ее компонентов в более жидкой фазе.The proposed aerosol-forming pyrotechnic composition, in accordance with the inventive concept, provides increased environmental and biological safety due to the replacement of toxic iditol with safe and non-toxic rosin, higher efficiency of gas formation due to the suppression of flaming combustion of the composition by rosin, higher fire extinguishing efficiency due to faster achievement of the required concentrations of combustion inhibitors to suppress fires, higher manufacturability due to the higher solubility of rosin in ethyl alcohol compared to iditol and obtaining a more homogeneous mixture due to mixing its components in a more liquid phase.
В предлагаемом аэрозолеобразующем пиротехническом составе соотношение компонентов термической основы, близкое к стехиометрическому, максимально приближено к нулевому кислородному балансу, что обеспечивает наиболее полное окисление реагентов и газообразование по развитой поверхности горения зарядов, увеличивающие удельный выход генерируемой газоаэрозольной огнетушащей смеси.In the proposed aerosol-forming pyrotechnic composition, the ratio of the components of the thermal base, close to stoichiometric, is as close as possible to zero oxygen balance, which ensures the most complete oxidation of reagents and gas formation along the developed surface of the combustion of charges, increasing the specific yield of the generated gas-aerosol fire extinguishing mixture.
Оптимизированное массовое соотношение йодида аммония и тиомочевины, канифоли и уротропина было выработано экспериментально, по результатам совместного влияния смеси газообразователей и органических горючих компонентов на эффективность объемного пожаротушения.The optimized mass ratio of ammonium iodide and thiourea, rosin and urotropine was developed experimentally, based on the results of the combined influence of a mixture of gas-forming agents and organic combustible components on the effectiveness of volumetric fire extinguishing.
В предложенном пиротехническом аэрозолеобразующем составе несколько повышено содержание окислителя для достижения стехиометрического соотношения компонентов и кислородного баланса, а в качестве дополнительного органического горючего, в пределах установленного количественного содержания, повышено содержание уротропина, который служит в качестве активатора горения аэрозолеобразующего состава.In the proposed pyrotechnic aerosol-forming composition, the oxidizing agent content is slightly increased to achieve a stoichiometric ratio of components and oxygen balance, and as an additional organic fuel, within the established quantitative content, the content of hexamine is increased, which serves as a combustion activator of the aerosol-forming composition.
С целью повышения скорости горения, предлагаемого пиротехнического аэрозолеобразующего состава несколько увеличена массовая доля тиомочевины, содержащей азот и серу, что позволяет повысить реакционную способность предлагаемого состава в целом.In order to increase the burning rate of the proposed pyrotechnic aerosol-forming composition, the mass fraction of thiourea containing nitrogen and sulfur is slightly increased, which makes it possible to increase the reactivity of the proposed composition as a whole.
Повышенное содержание в предлагаемом пожаротушащем пиротехническом составе уротропина, оптимизированной массой 5%, в совокупности с увеличенным содержанием тиомочевины (активатором горения), обеспечило повышение скорости горения заряда до 4,2 мм/с, при сопутствующем дополнительном газообразовании экологически безвредных CO2 и паров H2O, которые дополнительно способствуют охлаждению газоаэрозольной струи и более быстрой доставки генерируемой дисперсной фазы функционального аэрозоля в очаг возгорания.The increased content of hexamine in the proposed fire-extinguishing pyrotechnic composition, optimized by weight 5%, in combination with the increased content of thiourea (combustion activator), ensured an increase in the charge burning rate to 4.2 mm/s, with the accompanying additional gas formation of environmentally friendly CO2 and H2O vapors, which additionally contribute to the cooling of the gas-aerosol jet and faster delivery of the generated dispersed phase of the functional aerosol to the source of fire.
Таким образом, предлагаемый аэрозолеобразующий пиротехнический состав для тушения очагов возгорания в закрытых объемах с учетом качественного и количественного содержания компонентов формирует совокупность признаков достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в обеспечении экологической и биологической безопасности, а кроме того сокращении времени для достижения в защищаемом объеме огнетушащей концентрации активных ингибиторов горения, прерывающих цепные реакции окисления, и следовательно, в повышении эффективности подавления очагов возгорания, а также для решения указанной технической проблемы по повышению экологической и биологической безопасности производства и эксплуатации аэрозолеобразующего пиротехнического состава путем замены токсичного связующего на безопасное, оптимизации скорости беспламенного горения пиротехнического состава, без образования токсичных веществ в генерируемом аэрозоле, путем динамичного формирования огнетушащей концентрации ингибиторов горения в закрытом объеме защищаемого помещения, повышению технологичности производства путем применения легкорастворимых компонентов, а также повышению гомогенности смеси за счет увеличения объема растворителя.Thus, the proposed aerosol-forming pyrotechnic composition for extinguishing fires in closed volumes, taking into account the qualitative and quantitative content of components, forms a set of characteristics sufficient to achieve a given technical result, which consists in ensuring environmental and biological safety, and in addition reducing the time to achieve fire extinguishing effect in the protected volume concentrations of active combustion inhibitors that interrupt oxidation chain reactions, and therefore increase the efficiency of suppressing fires, as well as to solve the specified technical problem of increasing the environmental and biological safety of the production and operation of an aerosol-forming pyrotechnic composition by replacing a toxic binder with a safe one, optimizing the rate of flameless combustion pyrotechnic composition, without the formation of toxic substances in the generated aerosol, by dynamically forming a fire extinguishing concentration of combustion inhibitors in a closed volume of the protected room, increasing manufacturability by using easily soluble components, as well as increasing the homogeneity of the mixture by increasing the volume of solvent.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Предлагаемый аэрозолеобразующий пиротехнический состав для тушения очагов возгораний в закрытых объемах поясняется подробным вариантом реализации, а также дополненными экспериментальными данными примерами конкретного исполнения, которые, однако не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение указанной технической проблемы.The proposed aerosol-forming pyrotechnic composition for extinguishing fires in closed volumes is illustrated by a detailed implementation option, as well as examples of specific implementations supplemented by experimental data, which, however, are not the only possible ones, but clearly demonstrate the achievement of the specified set of essential features of a given technical result, as well as the solution of the specified technical problem.
Приготовление предложенного аэрозолеобразующего пиротехнического состава производится по принятой в данной отрасли технологии с использованием стандартного оборудования. Смешивание компонентов производят в промышленном смесителе, в который последовательно загружают предварительно размолотые в дробилке до размера частиц 10-15 мкм порошкообразные компоненты мерными долями (мас. %): 70±1 нитрат калия, 15±1 йодида аммония, 5±1 тиомочевины и 5±1 уротропина, которые перемешивают в течении 10 минут до их равномерного распределения в объеме смеси.The preparation of the proposed aerosol-forming pyrotechnic composition is carried out according to technology accepted in the industry using standard equipment. Mixing of the components is carried out in an industrial mixer, into which powdery components, previously ground in a crusher to a particle size of 10-15 microns, are sequentially loaded in measured fractions (wt.%): 70±1 potassium nitrate, 15±1 ammonium iodide, 5±1 thiourea and 5 ±1 urotropine, which are mixed for 10 minutes until they are evenly distributed in the volume of the mixture.
Затем в смеситель в два приема добавляют предварительно приготовленный 20%-ый раствор 5±1 мас. % порошкообразной канифоли в этиловом спирте, и после каждого приема перемешивают в течении 10 минут, получая вязкую массу, которую выгружают на сито гранулятора с размером ячейки 0,5-1,5 мм и протирают под вытяжкой при постоянном принудительном обдуве потоком теплого воздуха температурой 45°С до испарения спирта и получения плотных гранул, которые затем выкладывают на поддоны слоем до 2-3 см и сушат в вытяжном шкафу до достижения содержания летучих компонентов не более мас. 1%.Then a pre-prepared 20% solution of 5±1 wt. is added to the mixer in two steps. % powdered rosin in ethyl alcohol, and after each dose, stir for 10 minutes, obtaining a viscous mass, which is discharged onto a granulator sieve with a mesh size of 0.5-1.5 mm and wiped under a hood with constant forced air flow of warm air at a temperature of 45 °C until the alcohol evaporates and dense granules are obtained, which are then laid out on pallets in a layer of up to 2-3 cm and dried in a fume hood until the volatile components content reaches no more than wt. 1%.
Из полученных гранул аэрозолеобразующего состава, пригодных для точного дозирования, прессуют в формы функциональные пиротехнические шашки для снаряжения генераторов огнетушащего аэрозоля.From the resulting granules of the aerosol-forming composition, suitable for precise dosing, functional pyrotechnic bombs are pressed into molds to equip fire extinguishing aerosol generators.
Для проверки достижения необходимых показателей были приготовлены и испытаны пиротехнические аэрозолеобразующие составы с содержанием компонентов как в границах, так и за границами пределов оптимизированных диапазонов.To verify that the required parameters were achieved, pyrotechnic aerosol-forming compositions were prepared and tested with component contents both within and outside the optimized ranges.
Предложенный количественный состав компонентов усовершенствованного пиротехнического аэрозолеобразующего состава был рассчитан по экспериментальной математической модели и проверен в ходе испытаний опытных образцов зарядов, изготовленных при различном массовом соотношении компонентов для определения наибольшей эффективности пожаротушения, экологической и биологической безопасности.The proposed quantitative composition of the components of an improved pyrotechnic aerosol-forming composition was calculated using an experimental mathematical model and verified during testing of prototype charges manufactured with different mass ratios of components to determine the greatest fire extinguishing efficiency, environmental and biological safety.
Испытанный предпочтительный вариант пиротехнического состава для тушения возгораний в закрытых объемах представлен ниже в таблице 1.The preferred pyrotechnic composition tested for extinguishing fires in closed spaces is presented below in Table 1.
При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе нитрата калия менее 69 мас. % происходит неполное сгорание компонентов из-за отрицательного кислородного баланса, что ухудшает экологичность генерируемых газоаэрозольных продуктов огнетушащей смеси, заполняющей закрытый объем помещения, где подавляется пожар. При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе нитрата калия больше 75 мас. % эффективность пожаротушения снижается от поступления в защищаемый объем свободного кислорода, избыток которого содержится в генерируемой огнетушащей смеси.When the aerosol-forming pyrotechnic composition contains potassium nitrate less than 69 wt. %, incomplete combustion of components occurs due to a negative oxygen balance, which worsens the environmental friendliness of the generated gas aerosol products of the fire extinguishing mixture filling the enclosed volume of the room where the fire is suppressed. When the aerosol-forming pyrotechnic composition contains more than 75 wt. of potassium nitrate. % fire extinguishing efficiency is reduced by the entry of free oxygen into the protected volume, the excess of which is contained in the generated fire extinguishing mixture.
При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе канифоли больше 7 мас. % происходит неполное окисление углерода из-за отрицательного кислородного баланса с образованием угарного газа, оказывающего характерные негативные воздействия на организм человека. При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе канифоли менее 5 мас. % снижаются скорость и температура горения термической основы, создавая недостаток теплотворной способности и газообразования для генерирования огнетушащего аэрозоля.When the rosin content in the aerosol-forming pyrotechnic composition is more than 7 wt. % incomplete oxidation of carbon occurs due to a negative oxygen balance with the formation of carbon monoxide, which has characteristic negative effects on the human body. When the rosin content in the aerosol-forming pyrotechnic composition is less than 5 wt. %, the combustion rate and temperature of the thermal base are reduced, creating a lack of calorific value and gas formation to generate a fire extinguishing aerosol.
При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе йодида аммония менее 9 мас. % и тиомочевины менее 3 мас. % ухудшается диспергирование продуктов горения, снижая эффективность объемного пожаротушения.When the aerosol-forming pyrotechnic composition contains ammonium iodide less than 9 wt. % and thiourea less than 3 wt. %, the dispersion of combustion products deteriorates, reducing the effectiveness of volumetric fire extinguishing.
При содержании в аэрозолеобразующем пиротехническом составе йодида аммония более 17 мас. % и тиомочевины больше 6 мас. % увеличиваются температура и скорость его горения, в результате чего снижается вынос конденсированных частиц - высокоактивных ингибиторов горения из-за их термического разложения. Эффективность пожаротушения при этом заметно снижается.When the aerosol-forming pyrotechnic composition contains more than 17 wt. ammonium iodide. % and thiourea more than 6 wt. % the temperature and rate of its combustion increase, resulting in a decrease in the removal of condensed particles - highly active combustion inhibitors due to their thermal decomposition. The effectiveness of fire extinguishing is noticeably reduced.
Как видно, испытания опытного образца в оптимизированных диапазонах содержания компонентов гарантированно обеспечивают заданную скорость достижения огнетушащей концентрации ингибиторов горения в условно герметичном защищаемом объеме, при стабильном подавлении очагов возгорания твердых и жидких горючих веществ.As can be seen, testing a prototype in optimized ranges of component contents is guaranteed to ensure a given rate of achieving the fire extinguishing concentration of combustion inhibitors in a conditionally sealed protected volume, while stably suppressing ignitions of solid and liquid combustible substances.
Следовательно, каждый приведенный существенный признак необходим, а их совокупность является обязательной и достаточной для достижения технического результата, который достигается не указанными признаками в отдельности, а объединенными в единую совокупность функционально несамостоятельными признаками.Consequently, each given essential feature is necessary, and their combination is mandatory and sufficient to achieve a technical result, which is achieved not by the specified features separately, but by functionally dependent features combined into a single set.
Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами из уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.A comparison of the proposed technical solution with identified analogues from the prior art did not reveal an identical coincidence of the set of essential features of the invention.
Предложенные отличия предлагаемого аэрозолеобразующего огнетушащего состава не следуют из уровня техники явным образом для специалиста по пиротехнике.The proposed differences in the proposed aerosol-forming fire extinguishing composition do not follow from the prior art explicitly for a pyrotechnics specialist.
Изготовление предлагаемого пиротехнического состава из совокупности компонентов в предложенном массовом соотношении возможно осуществлять на действующем производстве по отработанной технологии.The production of the proposed pyrotechnic composition from a set of components in the proposed mass ratio can be carried out in an existing production facility using proven technology.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.From the above we can conclude that the invention complies with the conditions of patentability.
Положительные результаты испытаний на эффективность объемного пожаротушения предложенного аэрозолеобразующего пиротехнического состава позволяют рекомендовать его для серийного производства в форме шашек различных форм-факторов, получаемых прессованием из аэрозолеобразующего вещества, для последующего оснащения ими генераторов огнетушащего аэрозоля.Positive results of tests on the effectiveness of volumetric fire extinguishing of the proposed aerosol-forming pyrotechnic composition allow us to recommend it for mass production in the form of blocks of various form factors, obtained by pressing from an aerosol-forming substance, for subsequent equipping of fire extinguishing aerosol generators with them.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812442C1 true RU2812442C1 (en) | 2024-01-30 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002022214A2 (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-21 | Universal Propulsion Company, Inc. | Gas generating device |
| US7407598B2 (en) * | 2004-04-30 | 2008-08-05 | Goodrich Corporation | Flame suppressant aerosol generant |
| CN101638350A (en) * | 2009-08-03 | 2010-02-03 | 江西三星气龙新材料股份有限公司 | Smoke generating agent for fire drill |
| RU2605576C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Aerosol-forming pyrotechnic composition |
| RU2618271C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Extinguishing pyrotechnic composition |
| RU2618261C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Aerosole-forming pyrotechnical composition for fire extinguishing |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002022214A2 (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-21 | Universal Propulsion Company, Inc. | Gas generating device |
| US7407598B2 (en) * | 2004-04-30 | 2008-08-05 | Goodrich Corporation | Flame suppressant aerosol generant |
| CN101638350A (en) * | 2009-08-03 | 2010-02-03 | 江西三星气龙新材料股份有限公司 | Smoke generating agent for fire drill |
| RU2605576C1 (en) * | 2015-07-27 | 2016-12-20 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Aerosol-forming pyrotechnic composition |
| RU2618271C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Extinguishing pyrotechnic composition |
| RU2618261C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Чебоксарское производственное объединение имени В.И. Чапаева" | Aerosole-forming pyrotechnical composition for fire extinguishing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2101054C1 (en) | Aerosol-forming composition for fire extinguishing and a method of its making | |
| Steinhauser et al. | Using the chemistry of fireworks to engage students in learning basic chemical principles: a lesson in eco-friendly pyrotechnics | |
| CN103626612A (en) | Environment-friendly sulfur-free propellant formula | |
| CN105169614A (en) | Aerosol extinguishant for handheld fire extinguisher and preparation method of aerosol extinguishant | |
| RU2812442C1 (en) | Aerosol-forming pyrotechnic composition for fire smothering | |
| Nagababu et al. | Reduced emission firecrackers: Barium-free pyrotechnic formulations | |
| RU2369591C1 (en) | Aerosol-forming pyrotechnic composition | |
| RU2392993C1 (en) | Pyrotechnic aerosol-forming compound | |
| CZ163698A3 (en) | Aerosol-forming extinguishing agent and process for producing thereof | |
| RU2648081C1 (en) | Aerosol-forming fire extinguishing composition and method for preparation thereof | |
| RU2812885C1 (en) | Aerosol forming fire extinguishing composition | |
| RU2618271C1 (en) | Extinguishing pyrotechnic composition | |
| RU2788085C1 (en) | Aerosol-forming composition for fire extinguishing | |
| RU2501776C1 (en) | Pyrotechnic igniter composition | |
| CN107497089B (en) | A kind of compound type aerosol extinguishing agent and preparation method thereof | |
| RU2686927C1 (en) | Granulated pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing | |
| RU2813527C1 (en) | Pyrotechnical fire extinguishing composition | |
| RU2494781C2 (en) | Pyrotechnic aerosol-forming composition | |
| RU2686926C1 (en) | Method of producing aerosol-forming pyrotechnic composition for fire extinguishing | |
| RU2098156C1 (en) | Pyrotechnical composition | |
| RU2618261C1 (en) | Aerosole-forming pyrotechnical composition for fire extinguishing | |
| RU2605576C1 (en) | Aerosol-forming pyrotechnic composition | |
| RU2566778C1 (en) | Ignition pyrotechnical composition | |
| JP2010187965A (en) | Smoke extinguishing agent composition | |
| WO2020060440A1 (en) | Nitrogen-generating composition for fire-extinguishing and method for producing same |