Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ - Патент РФ 2142834
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к противопожарной технике. Предлагаемый способ и устройство обеспечивают экологически чистое, эффективное тушение, заключающееся во введении в защищаемый объем предварительно окисленной и охлажденной парогазоаэрозольной смеси с твердой фазой частиц 1-2 мкм, образующейся при сгорании пиротехнического состава, доокислении продуктов сгорания в слое сорбента с кислородсодержащим окислителем. Одновременно в защищаемый объем вводят парогазовую смесь, получаемую при ее десорбции с поверхности твердого охладителя, насыщенного хладоагентом, во время косвенного теплообмена с продуктами сгорания пиротехнического состава. В качестве кислородсодержащего окислителя может быть использована калиевая селитра. Устройство состоит из корпуса с выходным отверстием, в котором размещена теплоизолированная от его стенок камера сгорания с пиротехническим составом, инициирующим устройством и сорбентом с кислородсодержащим окислителем, над камерой сгорания расположен блок охлаждения, выполненный изолирующим от прямого контакта охладителя с продуктами сгорания пиротехнического состава и состоящий по крайней мере из двух коаксиально расположенных оболочек, заполненных охладителем. Над оболочками установлены перегородки, пространство между которыми заполнено фильтрующим сорбентом. Изобретение может быть использовано для тушения загораний и пожаров в различных типах сооружений и устройств без губительного воздействия на человека и окружающие его живые организмы, природу, высокоточные аппараты и устройства. 2 c. и 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2142834
Класс(ы) патента: A62C3/00, A62C35/02
Номер заявки: 98113060/12
Дата подачи заявки: 17.07.1998
Дата публикации: 20.12.1999
Заявитель(и): Общество с ограниченной ответственностью "АРТЕХ-2000"
Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "АРТЕХ-2000"
Описание изобретения: Изобретение относится к области противопожарной техники, преимущественно к способам тушения пожаров с помощью устройств, снабженных пиротехническими составами, которые при собственном термическом разложении в результате горения выделяют пожаротушащую газоаэрозольную смесь.
Изобретение может эффективно использоваться для тушения загораний и пожаров в различных типах сооружений и устройств, например:
- склады, гаражи, хранилища книг;
- офисы и цеховые помещения;
- двигательные и багажные отсеки различных транспортных средств;
- вентиляционные системы промышленных предприятий, гостиниц и т.п.
Предлагаемый способ пожаротушения и устройство для его осуществления позволяют обеспечить эффективную пожарную безопасность не только продуктов деятельности человека, но и обеспечивать жизнедеятельность самого человека, окружающих его живых организмов и природы в экстремальной ситуации, связанной с пожаром.
Традиционные способы пожаротушения, основанные на создании в защищаемом объеме необходимой концентрации инертной среды (азот, углекислый газ, пары воды) можно не всегда эффективно использовать. Их применение в большинстве случаев требует участия человека, а после непосредственного использования дальнейшее применение окружающих предметов (книг, компьютеров и т.п.) становится практически невозможным.
В этой связи все более широкое применение находят методы тушения пожаров с использованием газоаэрозольгенерирующих веществ. Тушение пламени с помощью этих средств заключается в том, что в защищаемом объеме производят дистанционное воспламенение газоаэрозольгенерирующего состава, который при собственном термическом разложении выделяет высокодисперсный аэрозоль (1-5 мкм), оказывающий гасящее воздействие на пламя очага пожара.
Известен способ объемного пожаротушения огнетушащими составами [1], основанный на создании в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горения и состоящей в основном из азота (74,7 мол.%) и углекислого газа (1,6 мол.%). Для повышения эффективности тушение дополнительно проводят ингибирующее действие на пламя поверхности конденсированной фазы аэрозоля, который состоит из KCl и K2CO3 и составляет соответственно 0,17 и 1,43 мас.%. Указанный аэрозоль и газы образуются при сжигании заряда твердого топлива.
Рассматриваемый способ обладает рядом существенных недостатков:
- для достижения пожаротушащего эффекта необходим достаточно большой (более 1,2 кг) заряд твердого топлива;
- малый выход в аэрозоль;
- высокая температура сгорания (более 1700К) заряда твердого топлива;
- сложная система охлаждения инертным газом (азотом) и большой его расход (2,2 кг/с).
Известен способ объемного пожаротушения [2], основанный на сжигании в защищаемом объеме заряда пиротехнического состава, содержащего 40 - 50 вес.% перхлората калия, 9-12 вес.% эпоксидной смолы, 10 - 44 вес.% хлорида калия и до 4 вес. % порошка магния. Указывается на возможность применения другого состава, содержащего 70 - 80 вес.% нитрата калия, 19 - 23 вес.% эпоксидной смолы и 2-4 вес.% порошка магния или алюминия.
Данный способ обладает рядом существенных недостатков:
- образующаяся при сжигании указанных составов газовая фаза содержит вещества HCl, CO, которые приводят к удушению и гибели живых организмов;
- образующаяся при сжигании составов аэрозоль содержит щелочь (KOH), которая кроме вредного влияния на живые организмы, оказывает вредное воздействие на окружающую среду и вызывает коррозию приборов и иной техники, находящейся в зоне действия аэрозоля;
- аэрозоль состоит из частиц диаметром около 1 мкм или менее, которые оказывают вредное воздействие на дыхательные органы, раздражая слизистую оболочку, внедряясь в кровеносные сосуды, практически не выводятся из организма;
высокая температура продуктов сгорания составов требует охлаждения газоаэрозольной смеси, а использование в качестве охлаждающих средств воды, двуокиси углерода, водных растворов солей натрия и калия может приводить в процессе хранения устройства к его коррозии, уменьшая тем самым надежность и долговечность системы пожаротушения.
Известен способ получения огнетушащей смеси и устройство для реализации этого способа [3] . Способ основан на сжигании пиротехнической композиции содержащей 55-90 мас.% нитрата или перхлората щелочных металлов и горючее-связующее 10-45 мас.%. В качестве горючего-связующего используют идитол или баллистиститный порох. Заряды пиротехнической композиции помещают в оболочку цилиндрического корпуса, который содержит средство для воспламенения заряда.
Данный способ обладает рядом существенных недостатков:
- высокая температура продуктов сгорания (около 1200oC);
- устройство для реализации способа имеет ограниченные возможности регулирования температуры продуктов сгорания и, как следствие, наличие пламени и искр за выходным отверстием, что может вызвать дополнительное загорание окружающих предметов.
Известен способ тушения пожара и устройство для его осуществления [4]. Реализация данного способа заключается в введении в защищаемый объем газоаэрозольного ингибитора горения, который получают либо за счет сгорания пиротехнического заряда, либо за счет сгорания пиротехнического заряда и выдавливания образующимся аэрозолем охлаждающей жидкости и последующего их распыления. Охлаждающая жидкость также может выступать в качестве ингибитора горения.
Данный способ и устройство обладают рядом существенных недостатков:
- высокая температура сгорания (1757 - 2723К) используемых составов;
- высокая токсичность образующихся газоаэрозольных ингибиторов горения из-за наличия в них большой концентрации соединений хлора (KClO4, хрома (K2Cr2O7), фосфора (K2P3O7);
- применение сложной системы охлаждения, состоящей из аблирующей облицовки, воздушно-эжекционного насадка и устройства с жидким охладителем.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ объемного пожаротушения [5], заключающийся в том, что в защищаемый объем вводят предварительно доокисленные и охлажденные продукты сгорания твердого топлива. Процесс доокисления осуществляют в эжекционном потоке, используя в качестве окислителя кислород окружающего воздуха либо другой газовый окислитель, подаваемый в генератор под давлением. Охлаждение продуктов сгорания осуществляют безконтактным способом, используя жидкий охладитель из существующих систем охлаждения, например, системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Устройство для реализации данного способа [6] состоит из корпуса с расположенной в нем камерой сгорания, закрепленного в ней твердотопливного аэрозолеобразующего состава, средства воспламенения твердого топлива и выходного сопла. Корпус разделен поперек перегородкой, по меньшей мере, с одним отверстием, на перегородке закреплена, по меньшей мере, одна труба концентрично с выходным соплом, причем объем между трубой и внутренней поверхностью корпуса заполнен охладителем, а корпус имеет отверстия, расположенные между поперечной перегородкой и торцевой поверхностью камеры сгорания, при этом выходное сопло камеры сгорания выполнено в форме эжекционного насадка и входит в перегородку с зазором по отношению к трубе, которая сообщается с атмосферой открытым торцом. В зазор между эжекционным насадком и трубой установлен завихритель.
Данный способ объемного пожаротушения и устройство для его осуществления имеют ряд существенных недостатков:
- ограниченность применения данного способа объемного пожаротушения только для узкого диапазона составов твердых топлив, для которых на начальной стадии их горения процесс доокисления продуктов сгорания слабо зависит от объема эжектируемого кислорода воздуха. Это связано с тем, что объем эжектируемого воздуха целиком определяется внешним давлением окружающего воздуха, которое колеблется, и скоростью истечения потока газоаэрозольной смеси, которая в свою очередь определяется давлением в корпусе устройства. По критериям безопасной эксплуатации таких устройств имеются ограничения по величине давления. При превышении давления внутри устройства более двух атмосфер это устройство переходит в разряд сосудов, работающих под давлением с повышенными конструктивными требованиями по безопасности;
- ограниченные возможности получения большей массовой доли твердой фазы газоаэрозольной пожаротушащей смеси. Это объясняется тем, что полное доокисление продуктов сгорания ведет к повышению доли инертных газов, однако их недостаточно для создания в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горение. В тоже время избыток окислителя, подводимого в эжекционный объем, приводит к уменьшению основной пожаротушащий составляющей - твердой фазы газоаэрозольной смеси за счет ее химического взаимодействия и, как следствие, снижение пожаротушащей эффективности.
Технические задачи, на решение которых направлено данное изобретение, это:
- расширение применения способа объемного пожаротушения газоаэрозольными смесями, образующимися при горении широкого спектра пиротехнических составов;
- увеличение массовой доли твердой фазы с частицами заданного размера, обеспечивающих высокую пожаротушащую эффективность и повышение экологической чистоты способа;
- снижение температуры газоаэрозольной смеси на выходе из устройства пожаротушения и, как следствие, исключение возможности появления пламени и искр.
Поставленные технические задачи решаются тем, что в способе объемного пожаротушения, заключающемся во введении в защищаемый объем предварительно доокисленной и охлажденной газоаэрозольной смеси, образующейся при сгорании пиротехнического состава, доокисление проводят путем пропускания через слой сорбента с кислородсодержащим окислителем газоаэрозольной смеси, а ее твердую фазу с частицами заданного размера получают путем пропускания охлажденной газоаэрозольной смеси через фильтрующий сорбент, через который дополнительно в защищаемый объем вводят парогазовую смесь, получаемую при десорбции хладоагента с поверхности твердого охладителя за счет тепла газоаэрозольной смеси, передаваемого путем косвенного теплообмена.
Для осуществления настоящего изобретения применимы практически любые пиротехнические составы, продукты горения которых содержат высокодисперсные аэрозольные частицы.
Согласно современным представлениям 7,8 о механизме огнегасящего действия высокодисперсных аэрозолей это действие сводится к двум основным факторам.
1. Охлаждению горючей смеси в зоне горения за счет отвода тепла частицами аэрозоля;
2. Гомогенной и гетерогенной гибелью активных (поддерживающих и усиливающих горение) атомов и радикалов на поверхности твердых аэрозольных частиц.
В настоящее время сделать корректную количественную оценку вкладов этих двух факторов в процесс пламягашения не представляется возможным. Однако, если воспользоваться приближенным уравнением теплового баланса (1), то можно сделать оценки о лимитирующем вкладе некоторых параметров процесса.

где Cv - теплоемкость частицы аэрозоля;
ρ - плотность частицы;
T - температура частицы;
T0- температура горящего пламени;
τ - время;
S - поверхность частицы;
V - объем частицы;
α - коэффициент теплоотдачи.
Делая предположение, что форма аэрозольной частицы близка к шару, получаем, что S/v = 6/d, где d - диаметр частицы аэрозоля. Как показывают экспериментальные данные [7] размер частиц активного аэрозоля находится в диапазоне 1-5 мкм. Анализируя уравнения (1), с учетом размеров активных частиц, можно сделать вывод о том, что частицы аэрозоля могут оказывать тем большее воздействие на охлаждение горючей смеси в зоне горения, чем меньше температура (T) частицы аэрозоля, оказавшейся в зоне пламени, и чем меньше ее размер. Однако, учитывая тот факт, что частицы аэрозоля менее 1 мкм, оказывают вредное воздействие на живые организмы, то в нашем случае будет корректнее говорить о необходимости достижения некоторой оптимальной функции распределения аэрозольных частиц по размерам. Конечно, пожаротушащая эффективность значительно зависит также от химической природы частиц аэрозоля и, следовательно, от химической природы веществ, входящих в пиротехнический состав. Существенное влияние на пожаротушащую эффективность оказывают: способ введения в защищаемый объем газоаэрозольной смеси и конструктивные особенности устройства, которое применяют для реализации способа.
Осуществление предлагаемого способа пожаротушения заключается в следующем: в защищаемый объем вводят предварительно доокисленную, охлажденную газоаэрозольную смесь, образующуюся при сгорании пиротехнического состава, воспламенение которого происходит от инициирующего устройства, причем продукты неполного сгорания пиротехнического состава доокисляют путем пропускания их через слой сорбента с кислородсодержащим окислителем (например, калиевая селитра KNO3).
В качестве сорбента можно использовать цеолит, силикагель, алюмосиликаты, древесный уголь и другие сорбенты с высокоразвитой внутренней и внешней поверхностью.
При прохождении через этот слой горячий газоаэрозоль вызывает разложение кислородосодержащего компонента адсорбированного на поверхности слоя сорбента. Образующийся кислород вступает в реакцию с газоаэрозолем и с продуктами неполного окисления. Приводим основные реакции доокисления:
2CO + O2 ---> 2CO2
2H2 + O2 ---> 2H2O
2NH3 + 1,5O2 ---> N2+ 3H2O
CHx + O2 ---> CO2 + H2O
Таким образом, химическим путем из продуктов сгорания, пропорционально количеству нанесенного на поверхность сорбента кислородосодержащего компонента, выводятся вредные продукты неполного окисления.
Затем полученная газоаэрозольная смесь путем косвенного теплообмена с твердым охладителем охлаждается.
В качестве твердого охладителя можно использовать силикагель, цеолит, активированный уголь или их смеси с их естественной и дополнительно с искусственно созданной влажностью. Имея пористую структуру и высокоразвитую поверхность, эти вещества могут адсорбировать различные химические соединения, в том числе и воду, которые могут быть выбраны в качестве хладоагента.
За счет косвенного теплообмена через стенки оболочек между горячей газоаэрозольной смесью и твердым сорбентом, насыщенным хладоагентом, затрачивается тепло на нагрев сорбента и на десорбцию хладоагента с его поверхности, в результате чего происходит охлаждение газоаэрозольной смеси и образование дополнительной парогазовой смеси. Полученная парогазовая смесь через выходные отверстия в оболочках одновременно с предварительно охлажденной газоаэрозольной смесью проходит через слой фильтрующего сорбента. В слое фильтрующего сорбента газоаэрозольная и парогазовая смесь проходят дополнительную очистку по химическому составу, и аэрозоль фильтрует по размерам частиц 1-2 мкм.
Таким образом, получают высокоактивную парогазоаэрозольную смесь, состоящую из газовой фазы, твердой фазы и парогазовой фазы десорбированного хладоагента, которые попадают в защищаемый объем через выходное отверстие.
Для увеличения эффекта охлаждения газоаэрозольной смеси и количественного увеличения доли высокоактивной твердой фазы газоаэрозольной смеси на поверхность фильтрующего сорбента можно дополнительно наносить соединения щелочных металлов, например: карбоната KHCO3, K2CO3 и т.п. При взаимодействии с горячей газоаэрозольной смесью эти соединения отбирают у нее тепло на нагрев, десорбцию и дисперирование. В результате химических реакций и физического дисперсирования дополнительно образуется высокодисперсная твердая фаза газоаэрозольной смеси.
Парогазоаэрозольная смесь с низкой температурой - 300-350oC без искр и пламени поступает в зону пламени пожара, где она охлаждает пламя за счет отвода тепла и дезактивирует активные атомы и радикалы пламени на поверхности твердых высокоактивных аэрозольных частиц. Затухание пожара происходит в течение нескольких секунд и при этом не оказывается вредного влияния на живые организмы, окружающую среду, а также приборы, аппараты и другое оборудование.
Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом выявил следующие отличительные признаки:
- процесс доокисления продуктов неполного сгорания ведут путем пропускания продуктов сгорания пиротехнического состава через слой сорбента с кислородосодержащим окислителем;
- твердую фазу газоаэрозольной смеси получают путем пропускания продуктов сгорания пиротехнического состава через фильтрующий сорбент;
- в защищаемый объем дополнительно вводят парогазовую смесь, которую получают при ее десорбции с поверхности твердого охладителя за счет тепла продуктов сгорания пиротехнического состава передаваемого путем косвенного теплообмена;
- массовая доля твердой фазы газоаэрозольной смеси содержит преимущественно частицы 1-2 мкм и составляет не менее 70%;
- в качестве кислородосодержашего окислителя используют нитрат щелочного металла;
- в качестве фильтрующего сорбента используют вещества, выбранные из класса цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, активированных углей или их смеси;
- фильтрующий сорбент дополнительно содержит вещества, выбранные из класса карбонатов щелочных металлов;
- в качестве твердого охладителя используют вещества, выбранные из класса цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, активированных углей или их смеси, предварительно насыщенные жидким хладоагентом;
- в качестве жидкого хладоагента используют воду.
Заявленный способ объемного пожаротушения не может быть эффективно использован в известных устройствах пожаротушения.
Известны устройства для получения высокодисперсной газоаэрозольнои смеси [2-4] , основными конструкторскими элементами которых являются: корпус с аблирующей облицовкой и размещенным в нем зарядом пиротехнического состава, выходное сопло, средство дистанционного воспламенения, блок охлаждения в виде воздушно-эжекционной эжекционной насадки или в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости.
Основным недостатком этих устройств являются:
- невозможность получения экологически чистой пожаротушащей газоаэрозольной смеси из-за токсичности образующихся газоаэрозольных ингибиторов горения, содержащих соединение хлора (KClO4), хрома (K2Cr2O7), фосфора (K5P3O7).
Наиболее близким к заявленному является устройство-генератор аэрозоля, состоящий из корпуса, выходного сопла, инициирующего устройства, заряда, эжекционного насадка, блока охладителя и специальных отверстий в корпусе для подвода воздуха к эжекционному насадку [5, 6]. Работает это устройство следующим образом: после срабатывания инициирующего устройства происходит воспламенение заряда из огнетушащего состава. Продукты сгорания, выходя из сопла, эжектируют воздух и перемешиваются с ним в трубе, где происходит полное дожигание продуктов сгорания и последующее их охлаждение безконтактным способом за счет косвенного теплообмена с жидким охладителем. В результате получают экологически чистую газоаэрозольную смесь.
Основными недостатками данного устройства являются:
- высокая температура продуктов сгорания (700-800oC) на выходе из устройства, не исключается наличие пламени и искр, которые могут привести к увеличению опасности при тушении пожара из-за возможности возникновения дополнительных очагов пожара;
- сложное конструкторское решение из-за использования эжекционного насадка, входящего в перегородку, размещенную в корпусе, с зазором к трубе концентричной с выходным соплом, а также необходимости совмещения указанных элементов с системой охлаждения, заполненной жидким хладоагентом. Это приводит к повышенной материалоемкости на единицу массы пожаротушащего состава и к большим трудозатратам при изготовлении устройства.
Указанные недостатки устраняются конструктивным решением предлагаемого устройства.
Технические задачи, решаемые предлагаемым устройством, следующие:
- снижение температуры продуктов сгорания и исключение пламени и искр на выходе из устройства;
- упрощение конструкции устройства при обеспечении высокой пожаротушащей эффективности и повышения уровня безопасности при его эксплуатации;
- повышение экологической безопасности пожаротушащей смеси.
Решение поставленных задач достигается тем, что предлагаемое устройство для объемного пожаротушения выполнено следующим образом: в корпусе с выходным отверстием и с расположенными в нем камерой сгорания с пиротехническим составом, инициирующим устройством и блоком охлаждения, который выполнен изолированным от прямого контакта охладителя с продуктами сгорания пиротехнического состава и состоящим по крайней мере из двух коаксиально расположенных оболочек, заполненных охладителем, причем стенкой одной оболочки служит внутренняя поверхность корпуса, камера сгорания дополнительно содержит сорбент с кислородсодержащим окислителем, расположенным между двумя перегородками, закрепленными над пиротехническим составом, а оболочки с противоположной стороны от камеры сгорания имеют отверстия, над которыми установлены перегородки, пространство между которыми заполнено фильтрующим сорбентом.
В качестве материала оболочек выбран металл с температурой плавления выше температуры горения пиротехнического состава, а их стенки могут быть выполнены гофрированными.
Выходное отверстие может быть выполнено в виде пластины с отверстиями, расположенными параллельно друг относительно друга.
Более подробно изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором представлен общий вид устройства, где:
1 - корпус;
2 - выходное отверстие;
3 - камера сгорания;
4 - пиротехнический состав;
5 - инициирующее устройство;
6 - перегородки;
7 - сорбент с кислородосодержащим окислителем;
8 - блок охлаждения;
9 - отверстия;
10 - твердый сорбент, насыщенный хладоагентом;
11 - фильтрующий сорбент.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При возникновении пожара происходит срабатывание инициирующего устройства 5, которое воспламеняет пиротехнический состав 4, размещенный изолированно от корпуса 1 в камере сгорания 3. При сгорании пиротехнического состава 4 образуется газоаэрозольная смесь. Эта смесь проходит через сорбент с кислородсодержащим окислителем 7, который размещен в камере сгорания между перегородками 6. Кислородосодержащий окислитель, разлагаясь, производит доокисление газовой фазы продуктов сгорания пиротехнического состава. Далее газоаэрозольная смесь поступает в блок охлаждения 8, состоящий из коаксильно расположенных оболочек, внутри которых заключен твердый сорбент 10, насыщенный хладоагентом. В результате косвенного теплообмена через стенки оболочек между продуктами сгорания и твердым сорбентом, насыщенным охладителем 10, например, водой, происходит охлаждение продуктов сгорание за счет затрат тепла на нагрев твердого сорбента и десорбцию хладоагента с его поверхности. Через отверстия 9 в оболочках блока охлаждения 8, десорбированная парогазовая смесь проходит одновременно с газоаэрозольной смесью через фильтрующий сорбент 12, размещенный между перегородками 6. Отфильтрованная и очищенная парогазоаэрозольная смесь через выходное отверстие 2 поступает в зону пламени защищаемого объема и осуществляет тушение пожара.
Вариант осуществления изобретения.
Для тушения горящего бензина в защищаемом объеме 2,5 м3 берут 100 г пиротехнического состава N 4 по таблице 1. Пиротехнический состав сформирован в цилиндрическую, бесканальную форму с углублением в центральной его части, в котором размещают стандартное инициирующее устройство массой 1 г, над которым устанавливают две сетчатые перегородки с размером ячейки 2,0 х 2,0 мм. Между этими перегородками помещают 7,5 г цеолита с размерами гранул со средним диаметром 3,6 мм. Цеолит предварительно обрабатывают 7% водным раствором калиевой селитры в течение одного часа и затем сушат при 75oC до постоянного веса. Указанные компоненты размещают в термоизолированную от стенок корпуса стеклопластиком камеру сгорания, которую помещают в металлический корпус. На расстоянии 5 мм от верхней перегородки, ограничивающей сорбент, устанавливают блок охлаждения длиной 125 мм, представляющий собой два коаксиально расположенных металлических цилиндра, изготовленных один диаметром 24 мм, а другой - диаметром 34 мм. Полости цилиндров заполняют 110 г цеолита с размерами гранул по среднему диаметру 1,6 мм, которые предварительно насыщены водой на 33% по массе в гидростате. После размещения гранул цеолита, насыщенных водой, блок охлаждения закрывают крышкой с отверстиями диаметром 1,2 мм. Блок охлаждения фиксируют в корпусе внутренним диаметром 48 мм. На расстоянии 5 мм от блока охлаждения в корпусе устанавливают перегородки, между которыми помещают 15 г цеолита с размером гранул по среднему диаметру 2,6 мм, который предварительно обрабатывают 50% водной суспензией KHCO3 в течение 15 минут и высушивают до постоянного веса.
При поджигании бензина тепло пламени пожара вызывает срабатывание инициирующего устройства, которое воспламеняет пиротехнический состав. При сгорании пиротехнического состава образуется аэрозольная смесь. Эта смесь проходит через сорбент с кислородсодержащим окислителем, который, разлагаясь, производит доокисление продуктов сгорания пиротехнического состава. Далее газоаэрозольная смесь поступает в блок охлаждения и в результате косвенного теплообмена между продуктами сгорания и твердым сорбентом через стенки оболочек происходит охлаждение продуктов сгорания за счет затрат тепла на нагрев твердого сорбента и десорбцию воды с его поверхности. Через отверстия в оболочках блока охлаждения десорбированная парогазовая смесь проходит одновременно с газоаэрозольной смесью через фильтрующий сорбент. Отфильтрованная и очищенная парогазоаэрозольная смесь через выходное отверстие поступает в зону пламени защищаемого объема и осуществляет тушение пожара в течение 15 секунд.
Измеренная с помощью термопар температура на расстоянии 100 мм от выходного отверстия устройства и на стенках корпуса на пятнадцатой секунде работы устройства составили, соответственно, 300 и 60oC. Температура на расстоянии 200 мм от выходного отверстия устройства зафиксирована равной 110oC. Пламени и искр не наблюдается.
Физико-химический анализ твердой фазы парогазоаэрозольной смеси показал, что массовая доля частиц 1..2 мкм составила 72%, массовая доля частиц более 2 мкм составила 10%, остальное составили частицы менее 1 мкм. Основными составляющими твердой фазы являются KHCO3, NH4HCO3, K2CO3.
Данные по испытаниям других составов, описанных в таблице 1, представлены в таблице 2. Из приведенных в таблице 2 данных видно, что использование предлагаемого способа объемного пожаротушения и устройства для его осуществления позволяет применять широкий спектр пиротехнических составов, при этом температура на выходе из устройства и температура корпуса низкие, пламя и искры отсутствуют, а массовая доля экологически чистой составляющей твердой фазы высокоактивной газоаэрозольной смеси составляет 70% и более.
Предложенные способ объемного пожаротушения и устройство для его осуществления позволяет осуществлять эффективное тушение загораний и пожаров различных горючих веществ в сооружениях и устройствах замкнутого типа:
- склады, гаражи, хранилища книг;
- офисы, цеховые помещения, помещения для разведения животных и птиц;
- двигательные и багажные отсеки различных транспортных средств;
- вентиляционные системы промышленных предприятий, гостиниц и т.п.
Преимуществами предложенного способа и устройства являются: простота и надежность обслуживания, безопасность и долговечность при эксплуатации, высокая пожаротушащая эффективность, низкая удельная материалоемкость, широкая сырьевая база комплектующих компонентов. Пожаротушащая парогазоаэрозольная смесь имеет низкую температуру, истечение ее из выходного отверстия пожаротушащего устройства происходит без пламени и искр и не оказывает губительного воздействия на человека и окружающие его живые организмы, природу, высокоточные аппараты и устройства.
Источники информации.
1. Патент RU N 2019214, кл. A 62 C 2/00, опубликован 15.09.94г.
2. Патент ЕР N 0561035 B1, кл. A 62 D 1/00, A 62 D 1/06, опубликован 29.11.95.
3. PCT/RU 92/0071, WO 92/17244, кл. A 62 D 1/00, опубликован 15.10.92.
4. Патент RU N 2008045, кл. A 62 C 3/00, опубликован 28.02.94г.
5. Патент RU N 2087170 C1, кл. A 62 C 13/22, опубликован 20.08.97г.
6. Патент RU N 2097079, кл. A 62 C 13/22, опубликован 27.11.97г.
7. Копылов Н.П., Андреев В.А., Емельянов В.Н., Сидоров А.И. "Технические возможности и перспективы применения аэрозольных средств пожаротушения" // Пожаровзрывобезопасность, 1995, т. 4, N 4, с. 72-75.
8. Корольченко А.Я., Горшков В.И., Шебеко Ю.Н., Шамонин В.Г. "Механизм огнетушащего действия средств газоаэрозольного пожаротушения" // Пожаровзрывобезопасность, 1996, т. 5, N 1, с.57-61.
Формула изобретения: 1. Способ объемного пожаротушения, заключающийся во введении в защищаемый объем предварительно доокисленной, охлажденной газоаэрозольной смеси, образующейся при сгорании пиротехнического состава, отличающийся тем, что доокисление проводят путем пропускания через слой сорбента с кислородсодержащим окислителем газоаэрозольной смеси, а ее твердую фазу с частицами заданного размера получают путем пропускания охлажденной газоаэрозольной смеси через фильтрующий сорбент, через который дополнительно в защищаемый объем вводят парогазовую смесь, получаемую при десорбции хладоагента с поверхности твердого охладителя за счет тепла газоаэрозольной смеси, передаваемого путем косвенного теплообмена.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердая фаза газоаэрозольной смеси содержит частицы преимущественно 1 - 2 мкм, а ее массовая доля составляет не менее 70%.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего окислителя используют нитрат щелочного металла.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего сорбента используют вещества, выбранные из класса цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, активированных углей или их смеси.
5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что фильтрующий сорбент дополнительно содержит вещества, выбранные из класса карбонатов щелочных металлов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого охладителя используют вещества, выбранные из класса цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, активированных углей, или их смеси, предварительно насыщенные жидким хладоагентом.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого хладоагента используют воду.
8. Устройство для объемного пожаротушения, содержащее корпус с выходным отверстием и с расположенными в нем камерой сгорания с пиротехническим составом, инициирующим устройством и блоком охлаждения, который выполнен изолированным от прямого контакта охладителя с продуктами сгорания пиротехнического состава и состоящий по крайней мере из двух коаксиально расположенных оболочек, заполненных охладителем, причем стенкой одной оболочки служит внутренняя поверхность корпуса, отличающееся тем, что камера сгорания дополнительно содержит сорбент с кислородсодержащим окислителем, расположенным между двумя перегородками, закрепленными над пиротехническим составом, а оболочки с противоположной стороны от камеры сгорания имеют отверстия, над которыми установлены перегородки, пространство между которыми заполнено фильтрующим сорбентом.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в качестве материала оболочек выбран металл с температурой плавления выше температуры сгорания пиротехнического состава.
10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что стенки оболочек выполнены гофрированными.