RU2812443C1 - Aerosol-forming fire extinguishing composition - Google Patents
Aerosol-forming fire extinguishing composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812443C1 RU2812443C1 RU2023104251A RU2023104251A RU2812443C1 RU 2812443 C1 RU2812443 C1 RU 2812443C1 RU 2023104251 A RU2023104251 A RU 2023104251A RU 2023104251 A RU2023104251 A RU 2023104251A RU 2812443 C1 RU2812443 C1 RU 2812443C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- fire extinguishing
- aerosol
- fuel
- combustion
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910001963 alkali metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 68
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 35
- IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 1-nitroguanidine Chemical compound NC(=N)N[N+]([O-])=O IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 claims description 10
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 claims description 10
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N guanidine;nitric acid Chemical compound NC(N)=N.O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O NDEMNVPZDAFUKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UAGLZAPCOXRKPH-UHFFFAOYSA-N nitric acid;1,2,3-triaminoguanidine Chemical compound O[N+]([O-])=O.NNC(NN)=NN UAGLZAPCOXRKPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims description 9
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 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 claims description 4
- 229920001800 Shellac Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N shellac Chemical compound OCCCCCC(O)C(O)CCCCCCCC(O)=O.C1C23[C@H](C(O)=O)CCC2[C@](C)(CO)[C@@H]1C(C(O)=O)=C[C@@H]3O ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004208 shellac Substances 0.000 claims description 4
- 229940113147 shellac Drugs 0.000 claims description 4
- 235000013874 shellac Nutrition 0.000 claims description 4
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 7
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 8
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 8
- 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 description 7
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 description 7
- -1 for example Substances 0.000 description 7
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 6
- 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 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- BXNHTSHTPBPRFX-UHFFFAOYSA-M potassium nitrite Chemical class [K+].[O-]N=O BXNHTSHTPBPRFX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 235000010289 potassium nitrite Nutrition 0.000 description 4
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical class [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- PZIMIYVOZBTARW-UHFFFAOYSA-N centralite Chemical compound C=1C=CC=CC=1N(CC)C(=O)N(CC)C1=CC=CC=C1 PZIMIYVOZBTARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 3
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- DSEKYWAQQVUQTP-XEWMWGOFSA-N (2r,4r,4as,6as,6as,6br,8ar,12ar,14as,14bs)-2-hydroxy-4,4a,6a,6b,8a,11,11,14a-octamethyl-2,4,5,6,6a,7,8,9,10,12,12a,13,14,14b-tetradecahydro-1h-picen-3-one Chemical compound C([C@H]1[C@]2(C)CC[C@@]34C)C(C)(C)CC[C@]1(C)CC[C@]2(C)[C@H]4CC[C@@]1(C)[C@H]3C[C@@H](O)C(=O)[C@@H]1C DSEKYWAQQVUQTP-XEWMWGOFSA-N 0.000 description 1
- JXSRRBVHLUJJFC-UHFFFAOYSA-N 7-amino-2-methylsulfanyl-[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyrimidine-6-carbonitrile Chemical compound N1=CC(C#N)=C(N)N2N=C(SC)N=C21 JXSRRBVHLUJJFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004840 Na2CO3—Na2SO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- XUXNAKZDHHEHPC-UHFFFAOYSA-M sodium bromate Chemical compound [Na+].[O-]Br(=O)=O XUXNAKZDHHEHPC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Заявленное изобретение относится к области объемного аэрозольного пожаротушения, в частности к твердотопливным аэрозолеобразующим составам (АОС), и может быть использовано для подавления очагов возгорания в герметичных и условно герметичных и не герметичных объемах.The claimed invention relates to the field of volumetric aerosol fire extinguishing, in particular to solid fuel aerosol-forming compositions (AOC), and can be used to suppress fires in sealed and conditionally sealed and non-sealed volumes.
Уровень техникиState of the art
Уровень данной области техники характеризует аэрозолеобразующий пиротехнический состав по заявке RU2013151115, опубл. 27.05.2015. Данный аэрозолеобразующий пиротехнический состав для объемного тушения пожаров в замкнутом объеме включает нитрат калия, идитол и в качестве газообразователя гетерогенную смесь порошков йодида аммония и тиомочевины в соотношении 3:1, при следующем содержании компонентов (мас. %):The level of this field of technology characterizes the aerosol-forming pyrotechnic composition according to application RU2013151115, publ. 05/27/2015. This aerosol-forming pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing in a closed volume includes potassium nitrate, iditol and, as a gas former, a heterogeneous mixture of ammonium iodide and thiourea powders in a ratio of 3:1, with the following component content (wt. %):
Этот аэрозолеобразующий пиротехнический состав характеризуется функциональной безопасностью и повышенной эффективностью объемного тушения пожаров в закрытых помещениях. Использование в качестве газообразователя гетерогенной смеси йодида аммония с тиомочевиной, которые при горении не образуют токсичных соединений в генерируемой тушащей смеси, повысило функциональность аэрозолеобразующего состава.This aerosol-forming pyrotechnic composition is characterized by functional safety and increased efficiency of volumetric fire extinguishing in enclosed spaces. The use of a heterogeneous mixture of ammonium iodide and thiourea as a gas generator, which do not form toxic compounds in the generated extinguishing mixture during combustion, increased the functionality of the aerosol-forming composition.
К недостаткам из практики применения состава по прототипу выявилось, что: - необходимая для подавления пожара в закрытом защищаемом объеме концентрация ингибиторов горения формируется замедленно из-за его пламенного горения, в результате чего снижается выход в аэрозольное образование функциональной дисперсной фазы, ухудшая эффективность действия по назначению;Among the disadvantages from the practice of using the composition according to the prototype, it was revealed that: - the concentration of combustion inhibitors necessary to suppress a fire in a closed protected volume is formed slowly due to its flaming combustion, as a result of which the release of the functional dispersed phase into aerosol formation is reduced, worsening the effectiveness of the intended action ;
- в качестве ингибитора горения в процессе химической реакции генерируются нитриты калия и оксиды калия, являющиеся достаточно слабыми ингибиторами горения в ряду эффективности веществ, имеющих ингибирующие свойства к горению;- as a combustion inhibitor, in the process of a chemical reaction, potassium nitrites and potassium oxides are generated, which are fairly weak combustion inhibitors in the range of the effectiveness of substances that have combustion inhibitory properties;
- низкое содержание газообразователя не позволяет создать достаточный поток газовой фазы для быстрого переноса и перемешивания ингибиторов горения в твердой фазе, что существенно снижает эффективность состава и имеет не высокие флегматизирующие свойства;- the low content of the gas-forming agent does not allow creating a sufficient flow of the gas phase for rapid transfer and mixing of combustion inhibitors in the solid phase, which significantly reduces the effectiveness of the composition and does not have high phlegmatizing properties;
- отсутствуют катализаторы в составе, обеспечивающие стабильное горение с оптимальной скоростью.- there are no catalysts in the composition that ensure stable combustion at an optimal speed.
Для наглядности существенные отличия по варианту состава в сравнении с предлагаемым составом в качестве изобретения приведены в таблице №1.For clarity, significant differences in the composition variant in comparison with the proposed composition as an invention are shown in Table No. 1.
RU 2013151115 А
на 100% массы:Composition according to patent
RU 2013151115 A
at 100% mass:
на 100% массы:Composition proposed as an invention
at 100% mass:
По уровню данной области техники характеризует также аэрозолеобразующий пиротехнический состав по патенту RU 2605576, опубликованному 20.12.2016. Данный аэрозолеобразующий пиротехнический состав для тушения пожаров в закрытых объемах, включающий нитрат калия, идитол, йодид аммония и тиомочевину, и согласно изобретению, дополнительно содержит уротропин, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The level of this field of technology also characterizes the aerosol-forming pyrotechnic composition according to patent RU 2605576, published on December 20, 2016. This aerosol-forming pyrotechnic composition for extinguishing fires in closed volumes, including potassium nitrate, iditol, ammonium iodide and thiourea, and according to the invention, additionally contains urotropine, in the following ratio of components, wt. %:
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышенную эффективность пожаротушения за счет более динамичного достижения в защищаемом объеме необходимой концентрации ингибиторов горения для подавления очагов возгорания.The distinctive features of the proposed technical solution ensured increased fire extinguishing efficiency due to a more dynamic achievement in the protected volume of the required concentration of combustion inhibitors to suppress fires.
В предложенном составе соотношение компонентов термической основы, близкое к стехиометрическому, практически соответствует нулевому кислородному балансу, что обеспечивает полное окисление реагентов и газообразование по развитой поверхности горения зарядов, увеличивающие удельный выход генерируемой газоаэрозольной тушащей смеси.In the proposed composition, the ratio of the components of the thermal base, close to stoichiometric, practically corresponds to a zero oxygen balance, which ensures complete oxidation of the reagents and gas formation along the developed surface of the combustion of charges, increasing the specific yield of the generated gas-aerosol extinguishing mixture.
Дополнительное введение в структуру пожаротушащего пиротехнического состава уротропина, оптимизированной массой 2÷3%, в совокупности с тиомочевинной (активатором горения) обеспечило повышение скорости горения заряда до 3,8 мм/с, при сопутствующем дополнительном газообразовании экологически безвредных CO2 и паров H2O, которые способствуют более быстрому выносу генерируемой дисперсной фазы функционального аэрозоля к очагу возгорания.The additional introduction of urotropine, an optimized mass of 2÷3%, into the structure of the fire-extinguishing pyrotechnic composition, in combination with thiourea (combustion activator), ensured an increase in the charge burning rate to 3.8 mm/s, with the accompanying additional gas formation of environmentally friendly CO 2 and H 2 O vapor , which contribute to a faster removal of the generated dispersed phase of the functional aerosol to the source of fire.
Техническим результатом этого является сокращение времени для достижения в защищаемом объеме огнетушащей концентрации активных ингибиторов горения, прерывающих цепные реакции окисления, и, следовательно, повышая эффективность подавления очагов возгорания.The technical result of this is to reduce the time to achieve a fire extinguishing concentration of active combustion inhibitors in the protected volume, interrupting oxidation chain reactions, and, therefore, increasing the efficiency of suppressing fires.
К недостаткам из практики применения состава по прототипу выявилось, что: - в качестве ингибитора горения в процессе химической реакции генерируются нитриты калия и оксиды калия, являющиеся достаточно слабыми ингибиторами горения в ряду эффективности веществ имеющих ингибирующие свойства к горению;Among the disadvantages from the practice of using the composition according to the prototype, it was revealed that: - as a combustion inhibitor, in the process of a chemical reaction, potassium nitrites and potassium oxides are generated, which are rather weak combustion inhibitors in the range of the effectiveness of substances having combustion inhibitory properties;
- применение уротропина повышает гигроскопичность состава, что при эксплуатации в сложных условиях увеличивает риск снижения эффективности работы состава;- the use of hexamine increases the hygroscopicity of the composition, which, when used in difficult conditions, increases the risk of reducing the efficiency of the composition;
- относительно не высокое содержание газообразователя не позволяет создать достаточный поток газовой фазы для быстрого переноса и перемешивания ингибиторов горения в твердой фазе, не позволяет создать противодавление в негерметичных объемах для предотвращения притока кислорода, создает не существенный флегматизирующий эффект при подавлении возгораний, что существенно снижает эффективность состава;- the relatively low content of the gas-forming agent does not allow creating a sufficient flow of the gas phase for the rapid transfer and mixing of combustion inhibitors in the solid phase, does not allow creating back pressure in leaky volumes to prevent the influx of oxygen, does not create a significant phlegmatizing effect when suppressing fires, which significantly reduces the effectiveness of the composition ;
- в качестве ингибитора горения в процессе химической реакции генерируются нитриты калия и оксиды калия, являющиеся достаточно слабыми ингибиторами горения в ряду эффективности веществ, имеющих ингибирующие свойства к горению;- as a combustion inhibitor, in the process of a chemical reaction, potassium nitrites and potassium oxides are generated, which are fairly weak combustion inhibitors in the range of the effectiveness of substances that have combustion inhibitory properties;
- отсутствуют катализаторы в составе, обеспечивающие стабильное горение с оптимальной скоростью.- there are no catalysts in the composition that ensure stable combustion at an optimal speed.
Для наглядности, существенные отличия по варианту состава в сравнении с предлагаемым составом в качестве изобретения приведены в таблице №2.For clarity, significant differences in the composition variant in comparison with the proposed composition as an invention are shown in Table No. 2.
RU2 605 576 C1
на 100% массы:Composition according to patent
RU2 605 576 C1
at 100% mass:
на 100% массы:Composition proposed as an invention
at 100% mass:
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению (прототипом) является «Аэрозолеобразующий огнетушащий состав на основе сахаридов» (патент RU 2740461 C2), содержащий сорбит - 15÷40, дициандиамид - 2÷5, оксид железа - 0,1÷5, церезин или стеарат меди 0,1÷1,0, централит и/или дифениламин в количестве, не превышающем 0,5 мас. % - 0,1÷1,0, нитрат калия - остальное.The closest analogue to the proposed technical solution (prototype) is the “Aerosol-forming fire extinguishing composition based on saccharides” (patent RU 2740461 C2), containing sorbitol - 15÷40, dicyandiamide - 2÷5, iron oxide - 0.1÷5, ceresin or copper stearate 0.1÷1.0, centralite and/or diphenylamine in an amount not exceeding 0.5 wt. % - 0.1÷1.0, potassium nitrate - the rest.
К недостаткам прототипа можно отнести:The disadvantages of the prototype include:
- низкое содержание газообразователя (дициандиамида) что не позволяет создать достаточный поток газовой фазы для быстрого переноса и перемешивания ингибиторов горения в твердой фазе, имеет минимальный флегматизирующий эффект при подавлении возгораний, не способен создавать противодавление в условно герметичных и негерметичных объемах для предотвращения притока дополнительного кислорода, что существенно снижает эффективность состава;- low content of gas-forming agent (dicyandiamide), which does not allow creating a sufficient flow of the gas phase for rapid transfer and mixing of combustion inhibitors in the solid phase, has a minimal phlegmatizing effect when suppressing fires, is not able to create back pressure in conditionally sealed and non-sealed volumes to prevent the influx of additional oxygen, which significantly reduces the effectiveness of the composition;
- в качестве ингибитора горения в процессе химической реакции генерируются нитриты калия и оксиды калия, являющиеся достаточно слабыми ингибиторами горения в ряду эффективности веществ имеющих ингибирующие свойства к горению;- as a combustion inhibitor, in the process of a chemical reaction, potassium nitrites and potassium oxides are generated, which are rather weak combustion inhibitors in the range of the effectiveness of substances with combustion inhibitory properties;
- применение сорбита или смеси сорбита с полисахаридами или смеси сорбита с моносахаридами резко повышает гигроскопичность состава, что фактичекски делает состав непригодным к эксплуатации вне влагозащищенных объемов или в устройствах, применяемых во влажной среде.- the use of sorbitol or a mixture of sorbitol with polysaccharides or a mixture of sorbitol with monosaccharides sharply increases the hygroscopicity of the composition, which actually makes the composition unsuitable for use outside moisture-protected volumes or in devices used in a humid environment.
- наличие в составе присадок - стабилизаторов, антиоксидантов, хоть и замедляет, но не исключает достаточной деградации состава что, как показала практика, со временем существенно влияет на огнетушащую эффективность состава.- the presence of additives in the composition - stabilizers, antioxidants, although it slows down, does not exclude sufficient degradation of the composition, which, as practice has shown, over time significantly affects the fire extinguishing effectiveness of the composition.
Для наглядности, существенные отличия по первому варианту состава в сравнении с предлагаемым составом в качестве изобретения приведены в таблице №3.For clarity, significant differences in the first version of the composition in comparison with the proposed composition as an invention are shown in Table No. 3.
RU 2740461 C2
на 100% массы:Composition according to patent
RU 2740461 C2
at 100% mass:
на 100% массы:Composition proposed as an invention
at 100% mass:
Для наглядности, существенные отличия по второму варианту состава в сравнении с предлагаемым составом в качестве изобретения приведены в таблице №4.For clarity, significant differences in the second version of the composition in comparison with the proposed composition as an invention are shown in Table No. 4.
RU 2740461 C2
на 100% массы:Composition according to patent
RU 2740461 C2
at 100% mass:
на 100% массы:Composition proposed as an invention
at 100% mass:
Техническая проблема заключается в преодолении отмеченных выше недостатков аналогов, повышении оперативности первичного пожаротушения с увеличением эффективности воспрепятствования распространения огня в замкнутом или условно замкнутом пространстве в частности, таком как электрощит, подкапотное пространство автомобиля, корпус аппаратуры авиатехникиThe technical problem lies in overcoming the above-mentioned disadvantages of analogues, increasing the efficiency of primary fire extinguishing with increasing the effectiveness of preventing the spread of fire in a closed or conditionally closed space, in particular, such as an electrical panel, the engine compartment of a car, an aircraft equipment housing
Технический результат заключается в повышении огнетушащей эффективности АОС (менее 0,025 кг/м3) и увеличении скорости подавления очагов возгорания в замкнутом или условно замкнутом пространстве в частности, таком как электрощит, подкапотное пространство автомобиля, корпус аппаратуры авиатехники.The technical result consists in increasing the fire extinguishing efficiency of the AOS (less than 0.025 kg/m 3 ) and increasing the rate of suppression of fires in a closed or conditionally closed space, in particular, such as an electrical panel, the engine compartment of a car, or an aircraft equipment housing.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Указанный технический результат обеспечивается в аэрозолеобразующем огнетушащем составе (АОС), содержащим горючее - связующее, дополнительное горючее-углерод и газообразователь в следующих соотношениях, на 100% массы:The specified technical result is ensured in an aerosol-forming fire extinguishing composition (AOS) containing a fuel - a binder, an additional fuel - carbon and a gas-forming agent in the following ratios, per 100% of the mass:
Дополнительной особенностью является то, что в качестве газообразователя состав содержит нитрогуанидин или гуанидин нитрат, или триаминогуанидин нитрат, или дициандиамид, или меламин в смеси с нитрогуанидином, или меламин в смеси с нитратом гуанидина, или меламин в смеси с триаминогуанидин нитратом, или меламин в смеси с дициандиамидом.An additional feature is that the composition contains nitroguanidine or guanidine nitrate, or triaminoguanidine nitrate, or dicyandiamide, or melamine mixed with nitroguanidine, or melamine mixed with guanidine nitrate, or melamine mixed with triaminoguanidine nitrate, or melamine in a mixture as a gas-forming agent with dicyandiamide.
Дополнительной особенностью является то, что в качестве горючего - связующего состав содержит шеллак или поливинилбутираль, или нитроцеллюлозу, или ее раствор в виде НЦ лака, или парафин, или стеарин.An additional feature is that the composition contains shellac or polyvinyl butyral, or nitrocellulose, or its solution in the form of NC varnish, or paraffin, or stearin, as a combustible binder.
Дополнительной особенностью является то, что в качестве добавки, генерирующей ингибиторы горения, состав содержит смесь перхлората калия и хлората калия, или смесь хлората калия и перхлората лития, хлорат калия или перхлорат лития, или перхлорат калия.An additional feature is that, as a flame retardant generating additive, the composition contains a mixture of potassium perchlorate and potassium chlorate, or a mixture of potassium chlorate and lithium perchlorate, potassium chlorate or lithium perchlorate, or potassium perchlorate.
Дополнительной особенностью является то, что в качестве катализатора состав содержит ферроцен или оксиды металлов.An additional feature is that the composition contains ferrocene or metal oxides as a catalyst.
Таким образом, указанный технический результат обеспечивается двумя основными факторами:Thus, the specified technical result is ensured by two main factors:
1. Смесью веществ, генерирующих ингибиторы горения, в результате применения которой во время химической реакции на выходе образуются ингибиторы горения в виде хлорида лития (LiCl) или йодида натрия (NaI) или бромата натрия (NaBr) или хлорида калия (KCl) или их смесей, что позволяет существенно увеличить эффективность подавления возгораний. Общеизвестно, что существует доказанный ряд ингибиторов горения (Таблица №5).1. A mixture of substances that generate combustion inhibitors, as a result of which, during a chemical reaction, combustion inhibitors are formed at the output in the form of lithium chloride (LiCl) or sodium iodide (NaI) or sodium bromate (NaBr) or potassium chloride (KCl) or mixtures thereof , which can significantly increase the effectiveness of fire suppression. It is well known that there is a proven range of flame retardants (Table No. 5).
Ингибиторы горения расположены по степени убывания от наиболее эффективных до наименее эффективных. В случае целенаправленного применения в огнетушащем составе исходных веществ, способных по средствам химических реакций генерировать наиболее эффективные ингибиторы горения, возможно, существенно увеличить эффективность тушения возгораний с помощью конденсированной фазы горения аэрозолеобразующего состава.Flame retardants are arranged in descending order from most effective to least effective. In the case of targeted use in the fire extinguishing composition of starting substances capable of generating the most effective fire inhibitors through chemical reactions, it is possible to significantly increase the effectiveness of extinguishing fires using the condensed combustion phase of the aerosol-forming composition.
2. Использованием большого количества газообразователя, совмещенного с высокой скоростью горения состава (3,2÷5,7 мм/сек), позволяет в защищаемом объеме быстро создать высокую концентрацию равномерно распределенных ингибиторов горения и получить повышенный эффект от флегматизации химической реакции горения. Высокоскоростное насыщение газовой фазой защищаемого объема и создание избыточного давления позволяет компенсировать эффект поступления кислорода в условно герметичных и не герметичных объемах, связанный с конвекционным поступлением свежего воздуха в защищаемый объем, позволяя создать встречное противодавление в условно герметичных объемах. Подобный подход при проведении сравнительных огневых испытаний с уже применяемыми аэрозолеобразующими составами (АОС) показал существенное, в 2÷3 раза, увеличение эффективности тушения защищаемых герметичных, условно герметичных и негерметичных объемов за счет объединения свойств ингибиторов горения и физических эффектов создания противодавления с улучшенной флегматизацией реакции горения.2. The use of a large amount of gas-forming agent, combined with a high combustion rate of the composition (3.2÷5.7 mm/sec), makes it possible to quickly create a high concentration of evenly distributed combustion inhibitors in the protected volume and obtain an increased effect from phlegmatizing the chemical combustion reaction. High-speed saturation of the protected volume with the gas phase and the creation of excess pressure makes it possible to compensate for the effect of oxygen supply in conditionally sealed and non-sealed volumes associated with the convection entry of fresh air into the protected volume, allowing the creation of counter backpressure in conditionally sealed volumes. A similar approach when conducting comparative fire tests with already used aerosol-forming compositions (AOC) showed a significant, 2-3-fold increase in the extinguishing efficiency of protected sealed, conditionally sealed and non-sealed volumes by combining the properties of combustion inhibitors and the physical effects of creating back pressure with improved phlegmatization of the reaction combustion.
Базовый состав предлагаемого семейства АОС, содержит горючее-связующее - например, шеллак или, например поливинилбутираль или, например нитроцеллюлозу или, например раствор нитроцеллюлозы в виде НЦ лака, дополнительное горючее-углерод, газообразователь например, нитрогуанидин или например, дициандиамид, или, например, гуанидин нитрат, или, например, триаминогуанидин нитрат или, например, их смеси с меламином, окислитель - нитрат щелочного металла, например, нитрат калия, катализатор например, ферроцен, дополнительно вводится добавка, генерирующая ингибиторы горения, например, смесь перхлората калия и хлората калия или, например, смесь перхлората лития и хлората калия или, например, хлорат калия или, например, перхлорат калия или перхлорат лития.The basic composition of the proposed AOS family contains a flammable binder - for example, shellac or, for example, polyvinyl butyral or, for example, nitrocellulose or, for example, a solution of nitrocellulose in the form of NC varnish, an additional combustible carbon, a gas former, for example, nitroguanidine or, for example, dicyandiamide, or, for example, guanidine nitrate, or, for example, triaminoguanidine nitrate or, for example, mixtures thereof with melamine, oxidizing agent - alkali metal nitrate, for example, potassium nitrate, catalyst, for example, ferrocene, an additional additive is added that generates combustion inhibitors, for example, a mixture of potassium perchlorate and potassium chlorate or, for example, a mixture of lithium perchlorate and potassium chlorate or, for example, potassium chlorate or, for example, potassium perchlorate or lithium perchlorate.
Входящие в состав компоненты взяты в следующих соотношениях на 100% массы:The components included in the composition are taken in the following ratios per 100% of the mass:
Повышенное количество газообразователя нитрогуанидина или дициандиамида или гуанидин нитрата или триаминогуанидин нитрата или их смеси с меламином позволяет в сочетании с катализатором обеспечить высокоскоростную генерацию газовой фазы для максимально быстрого заполнения защищаемого объема конденсированной фазой в виде ингибитора горения и создания противодавления, прекращающего приток дополнительного кислорода во время горения в условно герметичных или негерметичных объемах, а так же усиливает флегматизацию процесса горения, что благоприятно сказывается на эффективности подавления возгораний. При содержании газообразователя менее 17 мас. % эффект флегматизации становится несущественным, а эффективность подавления возгорания снижается до предельных значений. Так же снижаются скорость и температура горения термической основы, создавая недостаток теплотворной способности и газогенерирования для генерирования тушащей смеси.An increased amount of the gas-forming agent nitroguanidine or dicyandiamide or guanidine nitrate or triaminoguanidine nitrate or their mixture with melamine allows, in combination with a catalyst, to provide high-speed generation of the gas phase for the fastest possible filling of the protected volume with the condensed phase in the form of a combustion inhibitor and the creation of back pressure that stops the flow of additional oxygen during combustion in conditionally sealed or non-sealed volumes, and also enhances the phlegmatization of the combustion process, which has a beneficial effect on the effectiveness of fire suppression. When the gas-forming agent content is less than 17 wt. % the phlegmatization effect becomes insignificant, and the effectiveness of fire suppression is reduced to the limiting values. The rate and temperature of combustion of the thermal base are also reduced, creating a lack of calorific value and gas generation to generate an extinguishing mixture.
При содержании газообразователя более 53 мас. % генерация газа начинает существенно превалировать над генерацией конденсированной фазы в виде ингибиторов горения, что влияет на комплексное снижение огнетушащих свойств АОС, так же происходит неполное окисление углерода из-за отрицательного кислородного баланса с существенным образованием угарного газа, оказывающего характерные негативные воздействия на организм человека.When the gas-forming agent content is more than 53 wt. % gas generation begins to significantly prevail over the generation of the condensed phase in the form of combustion inhibitors, which affects the complex reduction in the fire extinguishing properties of the AOS; incomplete oxidation of carbon also occurs due to a negative oxygen balance with a significant formation of carbon monoxide, which has characteristic negative effects on the human body.
Включенный в состав ферроцен применен в качестве катализатора.Ferrocene included in the composition is used as a catalyst.
В качестве катализаторов могут так же выступать химические соединения металлов или их смесь. При содержании катализатора менее 0,1 мас. %, его эффективность в АОС становится несущественной и не влияет на формирование устойчивого горения состава. При содержании катализатора более 5,0 мас. % прироста эффективности горения состава не наблюдается и дальнейшее увеличение массовой доли катализатора не имеет смысла.Chemical compounds of metals or a mixture of them can also act as catalysts. When the catalyst content is less than 0.1 wt. %, its effectiveness in AOS becomes insignificant and does not affect the formation of stable combustion of the composition. When the catalyst content is more than 5.0 wt. There is no % increase in the combustion efficiency of the composition and a further increase in the mass fraction of the catalyst does not make sense.
В качестве горюче-связующего используют нитроцеллюлозу или ее раствор в виде НЦ лака или шеллак или поливинилбутираль или парафин или стеарин. При содержании горюче-связующего менее 0,2 мас. %, его количества становится недостаточно для получения приемлемых технологических характеристик, получаемых по твердости и устойчивости к удару функциональных шашек АОС, что влияет на возможность изготовления прессованных зарядов как таковых. При содержании горюче-связующего более 7,0 мас. %, существенного улучшения твердости и устойчивости к удару у прессованных функциональных шашек не наблюдается, но при этом снижается содержание по массе газообразующего состава или смеси веществ, генерирующих ингибиторы горения, что в общем снижает эффективность предлагаемого состава.Nitrocellulose or its solution in the form of NC varnish or shellac or polyvinyl butyral or paraffin or stearin is used as a combustible binder. When the fuel-binder content is less than 0.2 wt. %, its quantity becomes insufficient to obtain acceptable technological characteristics obtained in terms of hardness and impact resistance of functional AOS blocks, which affects the possibility of producing pressed charges as such. When the fuel-binder content is more than 7.0 wt. %, a significant improvement in the hardness and impact resistance of pressed functional blocks is not observed, but at the same time the content by weight of the gas-forming composition or mixture of substances that generate combustion inhibitors is reduced, which generally reduces the effectiveness of the proposed composition.
В качестве дополнительного горючего используют углерод в виде, например, технической сажи. Наличие углерода позволяет стабилизировать горение состава и повысить ее энергетику. Содержание углерода менее 0,1 мас. % не существенно влияет на процессы горения состава. Содержание углерода более 4,0 мас. % существенно усиливает энергетику горения состава, что увеличивает пламенное горение и снижает огнетушащие свойства состава.Carbon is used as an additional fuel in the form of, for example, technical soot. The presence of carbon makes it possible to stabilize the combustion of the composition and increase its energy. Carbon content less than 0.1 wt. % does not significantly affect the combustion processes of the composition. Carbon content more than 4.0 wt. % significantly enhances the combustion energy of the composition, which increases flaming combustion and reduces the fire extinguishing properties of the composition.
В качестве окислителя используют нитрат щелочного металла. Содержание нитрата щелочного металла менее 15,0 мас. % даже при добавлении смеси веществ, генерирующих ингибиторы горения в некоторых случаях так же имеющих свойства окислителей, не позволяет создать необходимый кислородный баланс реакции и получить устойчивое горение смеси. Содержание нитрата щелочного металла более 45,0 мас. % при добавлении смеси веществ, генерирующих ингибиторы горения, создает положительный кислородный баланс, приводя к пламенному горению состава и избыточной генерации кислорода АОС в защищаемом объеме, что отрицательно влияет на эффективность подавления возгораний АОС.Alkali metal nitrate is used as an oxidizing agent. The alkali metal nitrate content is less than 15.0 wt. % even when adding a mixture of substances that generate combustion inhibitors, in some cases also having oxidizing properties, does not allow creating the necessary oxygen balance of the reaction and obtaining a stable combustion of the mixture. The content of alkali metal nitrate is more than 45.0 wt. % when adding a mixture of substances that generate combustion inhibitors, creates a positive oxygen balance, leading to flaming combustion of the composition and excessive generation of AOS oxygen in the protected volume, which negatively affects the effectiveness of suppressing AOS fires.
Стоит особенно отметить эффективность использования предлагаемых составов в системах тушения электрических шкафов, электрических розеток и подрозетников, распределительных коробок, серверных стоек, подкапотных пространств автомобильного транспорта и специальной техники, тушении технологических отсеков и панелей управления автомобильной, специальной и авиационной техники.It is worth especially noting the effectiveness of using the proposed compositions in extinguishing systems for electrical cabinets, electrical sockets and sub-sockets, distribution boxes, server racks, engine compartments of motor vehicles and special equipment, extinguishing technological compartments and control panels of automobile, special and aviation equipment.
Особенность состава предполагает использование его в устройствах, работающих в относительно небольших условно герметичных или негерметичных объемах в тяжелых климатических условиях с получением эффекта высокоскоростного тушения защищаемого объема при создании вытесняющего давления, существенно ускоряющего процесс подавления возгораний.The peculiarity of the composition suggests its use in devices operating in relatively small conditionally sealed or non-sealed volumes in severe climatic conditions to obtain the effect of high-speed extinguishing of the protected volume while creating a displacement pressure that significantly accelerates the process of suppressing fires.
Предлагаемые составы, имея повышенный объем газовой фазы, могут быть использованы в качестве вытесняющего агента в порошковых и жидкостных системах пожаротушения, усиливая эффект подавления возгораний.The proposed compositions, having an increased volume of the gas phase, can be used as a displacing agent in powder and liquid fire extinguishing systems, enhancing the fire suppression effect.
Горение пиротехнического состава происходит динамично в объеме заряда, при интенсификации газообразования рабочего тела для транспортирования генерируемых ингибиторов горения, в том числе и конденсированных частиц рабочего аэрозоля, в очаг возгорания, который активно подавляется.The combustion of the pyrotechnic composition occurs dynamically in the volume of the charge, with the intensification of gas formation of the working fluid to transport the generated combustion inhibitors, including condensed particles of the working aerosol, to the source of fire, which is actively suppressed.
Ниже приведен технологический пример выполнения способа изготовления АОС, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объем притязаний совокупности существенных признаков формулы.Below is a technological example of a method for producing AOS, which has a purely illustrative purpose and does not limit the scope of claims of the set of essential features of the formula.
Количественное соотношение компонентов предложенного аэрозолеобразующего пиротехнического состава, в пределах оптимизированных диапазонов, было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и подтверждено результатами экспериментальной проверки функционирования опытных образцов зарядов по назначению, которые показали достижение улучшенных характеристик по эффективности пожаротушения в условно герметичных объемах.The quantitative ratio of the components of the proposed aerosol-forming pyrotechnic composition, within the optimized ranges, was calculated using a mathematical model of experiment planning and confirmed by the results of an experimental test of the functioning of prototype charges for their intended purpose, which showed the achievement of improved characteristics of fire extinguishing efficiency in conditionally sealed volumes.
Далее в описании представлены сведения в отношении осуществления аэрозольного огнетушащего состава и подтверждения достижения указанного технического результата.Further in the description, information is provided regarding the implementation of the aerosol fire extinguishing composition and confirmation of the achievement of the specified technical result.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
В соответствии с вариантом изготовления АОС, далее приведены сведения о преимущественном варианте осуществления АОС, не предназначенном для ограничения объема испрашиваемой охраны, определенным признаками независимого пункта формулы.In accordance with the embodiment of the AOS, the following provides information about the preferred embodiment of the AOS, which is not intended to limit the scope of the requested protection, defined by the characteristics of the independent claim.
АОС, приготавливается на промышленном оборудовании по следующей технологической схеме последовательных операций смешивания компонентов в доверительном диапазоне их содержания, обеспечивающим заданные потребительские характеристики.AOS is prepared on industrial equipment according to the following technological scheme of sequential operations of mixing components in a confidence range of their contents, ensuring specified consumer characteristics.
Для приготовления АОС по изобретению используют:To prepare the AOS according to the invention, use:
Предварительно окислитель, например, нитрат калия отбирают с размером частиц 45±15 мкм и сушат до содержания влаги не более 0,08 мас. %, для исключения ее флегматизирующего действия при окислении горючего, чтобы стабилизировать горение АОС.A pre-oxidizing agent, for example, potassium nitrate, is selected with a particle size of 45±15 microns and dried to a moisture content of no more than 0.08 wt. %, to eliminate its phlegmatizing effect during fuel oxidation, in order to stabilize the combustion of AOS.
Газообразователь, например, нитрогуанидин отбирают с размером частиц 100±15 мкм при содержании влаги не более 0,8 мас. %. Селективный отбор мелкодисперсного порошкового нитрогуанидина необходим для его равномерного распределения в составе при смешивании компонентов.A gas-forming agent, for example, nitroguanidine, is selected with a particle size of 100±15 microns with a moisture content of no more than 0.8 wt. %. Selective selection of fine powdered nitroguanidine is necessary for its uniform distribution in the composition when mixing components.
Соотношение компонентов состава для смешивания выбирают согласно заявленным диапазонам их содержания.The ratio of the components of the composition for mixing is selected according to the stated ranges of their content.
В навеску окислителя, например, нитрата калия, засыпают дополнительное горючее углерод в виде технической сажи, добавку, генерирующую ингибиторы горения, так же добавляют горючее-связующее, например, раствор нитроцеллюлозы в виде НЦ лака и перемешивают в течение 60÷120 минут температуре 40÷60°С, обеспечив равномерное их распределение, при максимальном контакте активных компонентов термической основы в форме автономных кластеров.An additional combustible carbon in the form of technical soot and an additive that generates combustion inhibitors are poured into a sample of an oxidizer, for example, potassium nitrate, a fuel-binder is also added, for example, a solution of nitrocellulose in the form of nitrocellulose varnish and stirred for 60÷120 minutes at a temperature of 40÷ 60°C, ensuring their uniform distribution, with maximum contact of the active components of the thermal base in the form of autonomous clusters.
После этого в смеситель добавляют порошки газообразователя, например, нитрогуанидина и катализатора, например, ферроцена, которые перемешивают в течение 20÷30 минут, формируя конгломераты с покрытием из горючего и окислителя, налипающие на поверхности кластеров термической основы в непосредственном примыкании по развитой поверхности химического взаимодействия при горении, которые характеризуются хорошей воспламеняемостью и стабильным горением.After this, powders of a gas generator, for example, nitroguanidine and a catalyst, for example, ferrocene, are added to the mixer, which are mixed for 20-30 minutes, forming conglomerates coated with fuel and oxidizer, adhering to the surface of the thermal base clusters in direct contact along the developed surface of chemical interaction during combustion, which are characterized by good flammability and stable combustion.
Приготовленную смесь далее гранулируют протиранием в смесителе через сетку с ячейками 1÷2 мм. Затем гранулированный материал раскладывают на перфорированных лотках слоем 2÷3 см для провяливания, совмещенного с сушкой при температуре 35÷45°С. При этом контролируют содержание в составе летучих веществ и влаги не более 0,6 мас.%. Процесс сушки гранулированного материала длится 2÷3 часа. Из приготовленного материала объемным дозированием формируют заряды методом экструзии, глухого или проходного формования.The prepared mixture is then granulated by rubbing in a mixer through a mesh with cells of 1÷2 mm. Then the granular material is laid out on perforated trays in a layer of 2÷3 cm for drying, combined with drying at a temperature of 35÷45°C. At the same time, the content of volatile substances and moisture in the composition is controlled to not more than 0.6 wt.%. The drying process of granular material lasts 2÷3 hours. Charges are formed from the prepared material by volumetric dosing using extrusion, blind or continuous molding.
При проведении экспериментов, сопровождавшихся огневыми испытаниями, проводилась оценка комплексной эффективности подавления возгораний на типовом очаге ТП-4, согласно ГОСТ Р 50898-96 с некоторыми изменениями. Очаг ТП-4 был помещен в электротехнический щит с внутренним объемом 130 литров, в котором на боковых и на верхней стенках были вырезаны отверстия прямоугольной формы площадью 1500 мм2 каждое. В защищаемый объем помещался испытуемый состав. После поджига очага ТП-4, дверца шкафа закрывалась, а состав инициировался электровоспламенителем.When conducting experiments, accompanied by fire tests, the comprehensive effectiveness of fire suppression on a typical TP-4 fire was assessed, in accordance with GOST R 50898-96 with some modifications. The TP-4 hearth was placed in an electrical panel with an internal volume of 130 liters, in which rectangular holes with an area of 1500 mm2 each were cut out on the side and top walls. The test composition was placed in the protected volume. After the TP-4 hearth was ignited, the cabinet door was closed, and the composition was initiated by an electric igniter.
Вариации компонентов АОС на 100% массы были сведены в таблицу.Variations in AOC components at 100% weight were tabulated.
Состав №1 имел высокую скорость горения, порядка 7,0 - 9,0 мм/сек, что не приемлемо в АОС. Подобный результат был получен в следствие повышенного содержания добавок, генерирующих ингибиторы горения, являющихся в некоторых случаях окислителями. Генерация дополнительного газа была относительно не высокой, что не позволило правильно во всем объеме сформировать огнетушащую концентрацию ингибиторов горения. Результат - модельный очаг ТП-4 по составу №1 потушен АОС массой 4,0 грамма.Composition No. 1 had a high burning rate, about 7.0 - 9.0 mm/sec, which is not acceptable in the AOC. A similar result was obtained as a result of the increased content of additives that generate combustion inhibitors, which in some cases are oxidizing agents. The generation of additional gas was relatively low, which did not allow the fire extinguishing concentration of combustion inhibitors to be correctly formed throughout the entire volume. The result is that the model fireplace TP-4 according to composition No. 1 was extinguished by AOS weighing 4.0 grams.
Состав №2 имел высокую эффективность, хорошие характеристики прессования состава, но все же был менее эффективен при тушении модельного очага, чем состав №3. Эффективность состава увеличена за счет увеличения газогенерирующей добавки, что позволило создать лучшую дисперсность ингибитора горения и быстрее заполнить защищаемый объем огнетушащей аэрозолью. Так же большое количество генерируемого газа позволило создать повышенное давление в защищаемом шкафу и выдавить часть кислорода, находящегося внутри защищаемого объема. Модельный очаг ТП-4 в защищаемом объеме потушен АОС массой 3,25 грамма. Результат - модельный очаг по составу №2 потушен.Composition No. 2 had high efficiency, good compression characteristics of the composition, but was still less effective in extinguishing a model fire than composition No. 3. The effectiveness of the composition was increased due to an increase in the gas-generating additive, which made it possible to create better dispersion of the combustion inhibitor and more quickly fill the protected volume with fire extinguishing aerosol. Also, the large amount of generated gas made it possible to create increased pressure in the protected cabinet and squeeze out part of the oxygen located inside the protected volume. The model TP-4 fire in the protected volume was extinguished by AOS weighing 3.25 grams. The result is that the model fire of composition No. 2 is extinguished.
Состав №4 был хуже по эффективности тушения с составом №3, и имел меньшую скорость горения и генерации огнетушащего аэрозоля, что привело к более длительному тушению модельного очага. Снижение скорости горения состава привело к замедлению скорости заполнения защищаемого объема ингибитором горения и неэффективным созданием избыточного давления в защищаемом объеме для вытеснения кислорода. Фактически увеличилось время достижения огнетушащей концентрации ингибитора горения. Результат - модельный очаг ТП-4 по составу №4 потушен с расходом АОС 3,8 грамма.Composition No. 4 was worse in extinguishing efficiency than composition No. 3, and had a lower rate of combustion and generation of fire extinguishing aerosol, which led to a longer extinguishing of the model fire. A decrease in the combustion rate of the composition led to a slower rate of filling of the protected volume with a combustion inhibitor and ineffective creation of excess pressure in the protected volume to displace oxygen. In fact, the time to reach the fire extinguishing concentration of the flame retardant has increased. The result is that the model fireplace TP-4 according to composition No. 4 was extinguished with an AOC consumption of 3.8 grams.
Состав №5 имел низкую скорость горения, генерация конденсированной фазы была низкой. Горение не устойчивое. Модельный очаг не потушен. Существенное увеличение газогенерирующей добавки снизило по сравнению со смесями Вариант№3, Вариант №4 количество выделяющегося в защищаемый объем ингибитора горения. Так же по сравнению с Вариантом №4 упала скорость горения состава, которая составила 1,5-2,0 мм/сек., что не позволило с условно герметичном объеме создать необходимую огнетушащую концентрацию ингибиторов горения. Результат - модельный очаг по составу №5 не потушен.Composition No. 5 had a low combustion rate, and the generation of condensed phase was low. Combustion is not stable. The model fire has not been extinguished. A significant increase in the gas-generating additive reduced, compared to mixtures Option No. 3 and Option No. 4, the amount of combustion inhibitor released into the protected volume. Also, compared to Option No. 4, the burning rate of the composition decreased, which amounted to 1.5-2.0 mm/sec, which did not allow creating the necessary fire extinguishing concentration of combustion inhibitors in a conditionally sealed volume. The result is that the model fire of composition No. 5 is not extinguished.
Как показали эксперименты, наилучшими характеристиками по эффективности тушения модельного очага ТП-4 является состав №3. Он отличается высокой устойчивой скоростью горения, порядка 4,0-5,0 мм/сек, высоким уровнем генерации газовой фазы и достаточным содержанием конденсированной фазы, состоящей из ингибиторов горения. Тушение очага ТП-4 в защищаемом объеме 130 литров произведено АОС массой 3,0 грамма. Результат - модельный очаг ТП-4 по составу №3 потушен эффективно.As experiments have shown, the best characteristics in terms of extinguishing efficiency of the model fireplace TP-4 is composition No. 3. It is characterized by a high stable combustion rate, about 4.0-5.0 mm/sec, a high level of gas phase generation and a sufficient content of condensed phase consisting of combustion inhibitors. The TP-4 fire in a protected volume of 130 liters was extinguished by an AOS weighing 3.0 grams. The result is that the model outbreak of TP-4 according to composition No. 3 was effectively extinguished.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812443C1 true RU2812443C1 (en) | 2024-01-30 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1052661C (en) * | 1992-01-30 | 2000-05-24 | 柳别尔崔科学生产协会(联盟) | Extinguishing agent |
| RU2193429C2 (en) * | 2000-11-04 | 2002-11-27 | Перепеченко Борис Петрович | Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing |
| CN104998367A (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-28 | 北京众慧诚科技有限公司 | Burning type fire extinguishing composition |
| RU2648081C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-03-22 | Селанова Лимитед | Aerosol-forming fire extinguishing composition and method for preparation thereof |
| RU2740461C2 (en) * | 2019-01-18 | 2021-01-14 | Владимир Викторович Куцель | Aerosol-forming, fire-extinguishing composition based on saccharides |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1052661C (en) * | 1992-01-30 | 2000-05-24 | 柳别尔崔科学生产协会(联盟) | Extinguishing agent |
| RU2193429C2 (en) * | 2000-11-04 | 2002-11-27 | Перепеченко Борис Петрович | Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing |
| CN104998367A (en) * | 2014-04-17 | 2015-10-28 | 北京众慧诚科技有限公司 | Burning type fire extinguishing composition |
| RU2648081C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-03-22 | Селанова Лимитед | Aerosol-forming fire extinguishing composition and method for preparation thereof |
| RU2740461C2 (en) * | 2019-01-18 | 2021-01-14 | Владимир Викторович Куцель | Aerosol-forming, fire-extinguishing composition based on saccharides |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6024889A (en) | Chemically active fire suppression composition | |
| EP2898925B1 (en) | Phosphate fire-extinguishing composition | |
| US5425886A (en) | On demand, non-halon, fire extinguishing systems | |
| WO2000048683A1 (en) | Fire suppression composition and device | |
| TW201700440A (en) | Aerosol fire extinguishing agent composition | |
| CN102949798A (en) | Novel fire-extinguishing composition | |
| US20020137875A1 (en) | Fire suppressing gas generator composition | |
| RU2812443C1 (en) | Aerosol-forming fire extinguishing composition | |
| US3293187A (en) | Oxygen-generating product | |
| EP3219365B1 (en) | Combustible aerosol composition | |
| Fallis et al. | Advanced propellant/additive development for fire suppressing gas generators | |
| Gromov et al. | Characterization of Aluminum Powders: IV. Effect of Nanometals on the Combustion of Aluminized Ammonium Nitrate‐Based Solid Propellants | |
| US6045726A (en) | Fire suppressant | |
| WO2019062076A1 (en) | Hot aerosol fire extinguishing composition and preparation method therefor | |
| RU2392993C1 (en) | Pyrotechnic aerosol-forming compound | |
| CN103736240A (en) | Fire extinguishing composition containing saturated hydrocarbon compound and derivatives of saturated hydrocarbon compound | |
| RU2350589C1 (en) | Pyrotechnical smoke-forming composition | |
| NO154999B (en) | PROCEDURE FOR MANUFACTURING CONNECTED BODIES OF FLAMMED DOUBLE BASED ROCKET POWDER. | |
| RU2423339C1 (en) | Ammonium nitrate based solid-fuel gas-generating composition | |
| RU2740461C2 (en) | Aerosol-forming, fire-extinguishing composition based on saccharides | |
| CN107497089A (en) | A kind of compound type aerosol extinguishing agent and preparation method thereof | |
| RU2686927C1 (en) | Granulated pyrotechnic composition for volumetric fire extinguishing | |
| RU2812885C1 (en) | Aerosol forming fire extinguishing composition | |
| US2829036A (en) | Fire damp proof explosive compositions | |
| CN107537126B (en) | A kind of extinguishment combination with hot gas sol and preparation method thereof |