способ тушения пожара и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ тушения пожара путем введения в защищаемый объем аэрозольного ингибитора горения с использованием пиротехнической смеси, отличающийся тем, что в качестве ингибитора горения используют продукты горения пиротехнической смеси, выделяющиеся в виде ультра- или высокодисперсной конденсированной фазы, содержащей соли щелочных, щелочноземельных металлов или металлов переходных групп.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аэрозольную смесь перед введением в защищаемый объем охлаждают.

3. Устройство для тушения пожара, включающее корпус с пиротехнической шашкой и выходным соплом, отличающееся тем, что оно снабжено сообщенным с соплом блоком охлаждения и средством дистанционного воспламенения пиротехнической шашки, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с облирующей облицовкой.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок охлаждения выполнен в виде цилиндра с облирующей облицовкой.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок охлаждения выполнен в виде воздушно-эжекционной насадки.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок охлаждения выполнен в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости, сообщающейся с корпусом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам тушения пожаров и устройствам для его осуществления, которые основаны на использовании пиротехнических смесей в качестве ингибиторов горения, вводимых в защищаемый объект.

Известен способ тушения пожара путем введения в защищаемый объем аэрозольного ингибитора горения, в качестве которого используют порошок, частично разлагающийся в термитной смеси с выделением газовой фазы, псевдоожижающей огнетушащий порошок, что повышает давление в корпусе огнетушителя, за счет чего порошок подается на его выход в защищаемый объем [1] . При этом по мере горения термитной смеси и остывания образующихся при этом шлаков происходит передача тепла огнетушащему порошку и его разогрев.

В данном способе пиротехническая смесь играет роль создания давления для выталкивания из огнетушителя ингибитора горения.

Целью изобретения является повышение эффективности тушения пожара, создание средств пожаротушения, не требующих периодического контроля их состояния, повышение их надежности и увеличение срока службы.

Для этого в способе тушения пожара путем введения в защищаемый объем аэрозольного ингибитора горения с использованием пиротехнической смеси, в качестве ингибитора горения используют продукты горения пиротехнической смеси, выделяющиеся в виде ультра- или высокодисперсной конденсированной фазы, содержащей соли щелочных, щелочноземельных металлов или металлов переходных групп.

Аэрозольную смесь перед введением в защищаемый объем охлаждают.

Химические ингибиторы процесса горения вводят в случае возникновения пожара в защищаемый объем в виде аэрозольной смеси, включающей как газообразные соединения - ингибиторы горения, так и ультрадисперсные конденсированные частицы, которые вследствие большой поверхностной энергии также являются эффективными ингибиторами горения. Образование указанной аэрозольной смеси может быть осуществлено различными путями: один путь - сжигание пиротехнических составов, в которые входят элементы, образующие в процессе горения соединения - ингибиторы горения, другой путь заключается в сжигании пиротехнического состава, включающего в качестве балластных добавок ингибиторы горения, и третий путь - получение продуктов горения, содержащих ультрадисперсные конденсированные частицы.

Аэрозольная смесь создается также путем введения в поток горячего газа водных растворов ингибиторов горения. Возможна также комбинация указанных приемов образования аэрозольной смеси, когда водные растворы ингибиторов горения вводят в поток горячих газов, уже содержащий частицы веществ ингибиторов.

Устройство для осуществления способа пожаротушения имеет корпус и сопло, в корпусе размещена пиротехническая шашка, снабженная средством дистанционного воспламенения, в устройство введены средства теплозащиты и понижения температуры газово-аэрозольной смеси, в качестве которых используется термозащитная облирующая облицовка корпуса и сопла устройства.

Для повышения эффективности охлаждения устройство снабжено или воздушно-эжекционной насадкой сопла или сообщающейся с корпусом и соплом емкостью для жидкости воды или водного раствора ингибиторов горения.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - выполнение устройства с воздушно-эжекционной охлаждающей насадкой; на фиг. 3 - выполнение устройства с жидкостной системой охлаждения.

При введении в зону горения органических веществ аэрозольной смеси, содержащей ингибиторы горения и твердые частицы, существенно возрастает вероятность обрыва цепного механизма образования в зоне горения активных радикалов (активных центров) за счет их рекомбинации по схеме СН₃ + СН₃ ->>С₂Н₆ или СН₃ + СН->> СН₄ и т. д. , а также за счет удерживания их на поверхности аэрозоля. При этом каждая аэрозольная частица выполняет роль конденсатора энергии, выделяемой при реакции рекомбинации активных радикалов. При отсутствии рассеяния энергии аэрозольная частица может обеспечить определенное число рекомбинационных актов в зависимости от массы частицы и ее теплоемкости. Ингибирующие свойства возрастают с уменьшением размеров частиц аэрозоля, однако наличие в зоне горения мощных конвективных потоков накладывает ограничения на возможность такого уменьшения.

Помимо размеров твердой фазы величину поверхностной энергии аэpозоля определяет энергия кристаллической решетки и наличие на ее поверхности и вблизи нее дефектной структуры.

Способ допускает возможность использования самых различных ингибиторов процесса горения. Лучшими ингибирующими свойствами обладают соли и гидроокиси щелочных металлов. Хорошими ингибирующими свойствами обладают соединения металлов щелочноземельной и переходной групп.

Для осуществления настоящего изобретения применимы также практически любые пиротехнические составы, продукты горения которых содержат ультрадисперсные конденсированные частицы.

В таблице приведены пиротехнические составы, с использованием которых проведены испытания и получены положительные результаты. Составы 1-3 являются низкоэнергетическими, что позволяет упростить решение задачи по охлаждению газово-аэрозольной смеси. Составы 4-8 характеризуются использованием энергетических добавок, в качестве которых использованы Р и Mg. Возможно использование в этом качестве Al и Fе, однако при этом усложняется воспламенение составов.

Минимальные нормы расхода аэрозоля (10-100 г/м³) сильно зависят от степени охлаждения и интенсивности подачи аэрозоля в защищаемый объем, а также от характера и степени открытости защищаемого объема и класса пожара. Желательно максимально интенсифицировать процесс подачи, в противном случае происходящие процессы роста и агломерации частиц существенно ухудшают ингибирующие свойства аэрозоля.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В качестве объекта испытаний использовалась камера с размерами 2,0 х 2,0 х 2,9 м, в которой были размещены следующие очаги пожара: а) противень площадью 0,2 м² с 10 л керосина и б) костер из дров общим весом 5 кг и ветошь (1,5 кг), политая керосином (пожары класса А и В). В камере была размещена одна пиротехническая шашка, состав которой соответствовал приведенному в таблице составу 5 весом 900 г. Воспламенение очагов пожаров осуществлялось факелом, а шашки - дистанционно с помощью электрического импульса. Время свободного разгорания очагов пожара - 3 мин. Время работы шашки - 85 с. Тушение очагов пожара производило на 70-й секунде, т. е. до окончания работы шашки.

П р и м е р 2. В качестве объекта испытаний использовались цилиндрическая камера диаметром 3 м и высотой 1,5 м. В камеру заливалась вода слоем 1 м, а не на слой конденсата толщиной 1,5 - 2 см. Зажигание конденсата осуществлялось факелом. Тушение производилось двумя устройствами, выполненными согласно фиг. 3. в которые было заложено по 3 таблетки пиротехнических составов 2 и 6 (см. таблицу). Масса каждой таблетки 90 г. Поджигание таблеток осуществлялось электрическим импульсом. Тушение достигалось при неоднократных испытаниях на 20-25 с, при этом повторного загорания конденсата не наблюдалось.

Другие примеры приводятся далее при рассмотрении устройства для реализации способа.

Как следует из примера 1, осуществление данного способа возможно и без использования специальных конструктивных решений, применением простого сжигания соответствующих составов, содержащих или элементы, образующие в процессе горения соединения - ингибиторы горения, или уже заранее приготовленные ингибиторы. Однако более эффективным является осуществление способа с помощью предлагаемого устройства. Известно устройство для тушения пожаров, содержащее корпус с пиротехнической шашкой и выходным соплом [2] .

Однако это устройство не позволяет эффективно тушить пожары.

Предложенное устройство по существу представляет собой аэрозольный генератор. На фиг. 1-3 представлены варианты выполнения устройства. Оно содержит корпус 1, сопло 2, размещенный в корпусе пиротехнический состав (пиротехническая шашка) 3 и устройство 4 дистанционного воспламенения. Корпус имеет термозащитную облирующую облицовку 5.

Для охлаждения газово-аэрозольной смеси предусмотрены различные конструктивные решения. В первом случае (фиг. 1) для этого на внутренней поверхности сопла также имеется облирующая облицовка 6, во втором (фиг. 2) - установленная на сопле воздушно-эжекционная насадка 7 с отверстиями 8 для забора воздуха, в третьем случае (фиг. 3) - емкость 9 для охлаждающей жидкости, сообщающаяся отверстиями 10 и 11 с корпусом и соплом. В отверстии 11 установлена форсунка для распыла жидкости. На выходе сопла установлена разрушающаяся диафрагма 12.

Корпус 1 выполняет роль камеры сгорания и оболочки для герметизации пиротехнической шашки. Он позволяет гарантировать сроки хранения шашек до 10-12 лет практически без всякого профилактического ухода. Рабочее давление в камере сгорания невелико порядка 1,5-2 атм, что позволяет обеспечить высокую безопасность работы.

Облирующая облицовка 5, во-первых, предохраняет корпус от разогрева, обеспечивая максимальную температуру 60-160^оС, а во-вторых (так же как и облицовка 6 сопла), дополнительно снижает температуру рабочей газово-аэрозольной смеси за счет разбавления ее газовыми продуктами термораспада облицовки. Тем самым осуществляется поддержание указанной температуры не выше 300^оС, т. е. ниже температуры воспламенения органических соединений. Кроме того, наличие в продуктах распада облицовки СО₂ и Н₂О улучшает пожаротушащие свойства рабочей смеси.

Устройство 4 воспламенения представляет собой общеизвестное средство для выработки теплового импульса по команде от контрольных датчиков системы противопожарной защиты, поэтому здесь подробно не рассматривается.

Работа устройства, изображенного на фиг. 1, не нуждается в особых пояснениях. Пиротехническая шашка загорается от теплового импульса, вырабатываемого устройством 4 воспламенения, обеспечивает в процессе горения благодаря использованию предлагаемых составов массовое выделение газово-аэрозольной смеси, которая через сопло 2 выбрасывается в защищаемый объем, обеспечивая при этом подавление очага пожара за счет интенсивного ингибирования активных радикалов в зоне горения.

При использовании для дополнительного охлаждения газово-аэрозольной смеси воздушно-эжекционной насадки 7 (фиг. 2) через отверстия 8 происходит эжекция воздуха потоком газово-аэрозольной смеси. Поскольку объем эжектируемого воздуха целиком определяется скоростью потока газово-аэрозольной смеси, а следовательно, давлением в камере сгорания (корпусе устройства), на которое имеются ограничения (2 атм), возможности чисто эжекционного охлаждения ограничены и его целесообразно сочетать с использованием облирующих облицовок.

Использование устройства с жидкостным охлаждением (фиг. 3) газово-аэрозольной смеси ориентировано в отличие от рассмотренных на крупные габариты. Газы, попадая из камеры сгорания через отверстие 10 в емкость 9, создают в ней избыточное давление, обеспечивающее выброс жидкости из емкости через форсунку в сопло.

Использование данной разновидности устройства возможно в трех режимах:

1) в качестве охлаждающей жидкости используется чистая вода;

2) в качестве жидкости используются водные растворы ингибиторов горения. В этом случае охлаждающая жидкость становится дополнительным источником рабочего аэрозоля;

3) охлаждающая жидкость является единственным источником веществ - ингибиторов горения, при этом образование газово-аэрозольной смеси полностью происходит вне зоны горения пиротехнической шашки, которая в этом случае может быть изготовлена из стандартных порохов (смесевых, пироксилиновых, баллиститных). (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1269787, кл. А 62 С 13/22, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР N 848044, кл. А 62 С 13/22, 1979.