Способ получения огнетушащей смеси и устройство для его осуществления

Способ получения огнетушащей смеси и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к противопожарной технике. Изобретение может быть использовано для предупреждения и тушения пожара в замкнутом объеме, в том числе в обитаемых помещениях, а также для нейтрализации образующихся при пожаре токсичных продуктов. Внутрикамерный способ получения низкотемпературной беспламенной нетоксичной огнетушащей смеси, предназначенной для получения в защищаемом объеме огнетушащей среды, заключается в одновременном внутрикамерном прохождении процессов смешения высокотемпературных продуктов сгорания аэрозолеобразующего состава или с негорючим аэрозолеобразующим веществом, и/или с окислителем, и/или со специальным реагентом (компаундами, компонентами), избирательно реагирующими и нейтрализующими токсичные продукты неполного сгорания АОС, гашения пламени образующейся огнетушащей смеси, снижения ее температуры, т. е. охлаждения, нейтрализации и/или доокисления токсичных продуктов неполного сгорания аэрозолеобразующего состава. Организация процессов получения огнетушащей смеси обеспечивает и гарантирует создание огнетушащей пародымогазовой аэрозольной смеси с параметрами, регулируемыми в широких пределах по температуре, химическому составу и дисперсности частиц. При этом благодаря происходящим внутрикамерным процессам образующаяся огнетушащая смесь, сама по себе являясь низкотемпературной беспламенной нетоксичной, обеспечивает создание в защищаемом объеме огнетушащей среды, оказывающей одновременное ингибирующее действие на физико-химические процессы горения при пожаре, охлаждающее действие на пламя пожара и нейтрализующее (доокисляющее) действие на образующиеся при пожаре токсичные продукты. Способ реализуется определенным образом выполненным устройством. В изобретении обеспечивается повышение эффективности пожаротушения при одновременном исключении открытого пламени, снижении температуры и токсичности как отражающейся огнетушащей смеси, так и создаваемой за счет нее в защищаемом объеме огнетушащей смеси. 2 с. и 11 з. п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Изобретения относятся к области пожаротушения, в частности противопожарной технике, совмещая способ получения огнетушащей смеси и устройство для получения огнетушащей смеси по данному способу. Изобретения могут быть использованы для предупреждения и тушения пожара в замкнутом объеме, в том числе в обитаемых помещениях, а также для нейтрализации образующихся при пожаре токсичных продуктов.

К настоящему времени известно и широко применяется объемное тушение пожара, основанное на создании в защищаемом объеме среды, не поддерживающей горения. В качестве огнегасящего вещества используют инертные разбавители в газообразном состоянии (углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, летучие ингибиторы - галоидосодержащие вещества, огентушащие порошки (a.c. СССР 257195, 355832, 652944, 1472073, патент РФ 2030194; А.Н.Баратов, Л.П. Вогман "Огнетушащие порошковые состав", М., Стройиздат, 1984). Однако разработанные на их основе устройства и установки для тушения пожара характеризуются известными конструкторскими и эксплуатационными недостатками, как-то: снижение содержания кислорода в воздухе защищаемого объема, разрушениe озонового слоя, неэкологичность, громоздкость конструкции, наличие находящихся под постоянным давлением узлов, потеря эффективности при слеживаемости порошков и т.п.

Широко применяется в настоящее время способ аэрозольного объемного тушения, по которому тушение пожара (его предотвращение, подавление) осуществляется за счет создания в защищаемом объеме огнетушащей среды, образуемой при подаче в защищаемый объем и смешении с воздухом защищаемого объема огнетушащей смеси, получаемой при сгорании аэрозолеобразующего (аэрозолегенерирующего) состава. Тушение пожара (его предотвращение, подавление, а также одновременно и взрывопредотвращение) происходит за счет взаимодействия образованной огнетушащей среды с пламенем, при этом аэрозолеобразующий состав (устройство на его основе - устройство для тушения пожара) заранее размещается в защищаемом объеме и воспламеняется или от очага пожара, или с помощью специального зажигательного устройства. Известны и аэрозолеобразующие составы и устройства, реализующие этот способ (патенты РФ 2019214, 2001647, 2001648, 2005517, 2006239, 2008045, 2046614, 2078602, 2095104; патент РФ на промышленный образец 42754 S; европатенты 0578843 В, 0561035 В; WO 92/17244, WO 93/15793, WO 97/21467, WO 97/21468; заявка на патент РФ 94002970/12, опубликованная в БИ N 17/1996 и т.д.

Способ аэрозольного объемного пожаротушения и устройства, реализующие этот способ, лишены ряда недостатков, перечисленных выше. Однако особенностью устройств, реализующих способ аэрозольного объемного тушения пожаров, является высокая температура выходящей аэрозолесодержащей струи (потока) и наличие светящегося пламени на выходе из них. Необходимость снижения температуры аэрозолесодержащей струи и ликвидация светящегося факела привела к созданию таких пожаротушащих устройств, в которых эффект охлаждения высокотемпературной аэрозолесодержащей струи достигается за счет теплообмена или при прохождении образуемой струи через слой охладителя (охлаждающего вещества, теплопоглощающего вещества) (например, патенты РФ 2064305, 2083244, 2072135), или при смешении образуемой струи с воздухом защищаемого объема (например, патенты РФ 2046614, 2008045). Узел охлаждения в таких устройствах располагается или внутри устройства между зарядом аэрозолеобразующего состава и выходным соплом, и в этом случае выполняется в виде насыпного слоя прессованных таблеток, гранул или тому подобных элементов, или в виде трубок, пластин, моноблоков, коаксиальных тел вращения (патенты РФ 2028169, 2072135, 2064305, 2083244, 2006239, 2078602 и др.), или может быть смонтирован вне устройства (например, европатент 0561035 В, патент РФ 2008045).

В качестве охладителя (охлаждающего вещества, теплопоглощающего материала) используются химические вещества, например, соединения бора, оксалат аммония и другие.

К недостаткам таких устройств (пожаротушащих генераторов) относятся высокая токсичность создаваемой в защищаемом объеме пожаротушащей газоаэрозольной среды, значительное снижение пожаротушащей способности - эффективности (примерно вдвое), увеличение стоимости (примерно вдвое). Увеличение токсичности связанно, кроме того, с процессом замораживания продуктов неполного сгорания (CO, NO и др.) аэрозолеобразующего твердого топлива при прохождении их через слой охладителя (охлаждающего вещества, теплопоглощающего материала). Снижение огнетушащей (пожаротушащей) способности обусловлено, в частности, тем, что при движении струи газоаэрозольной смеси через охладитель значительная доля частиц аэрозоля осаждается на нем. Увеличение стоимости связано с присутствием в конструкции дополнительного блока химического твердого охладителя на основе указанных выше соединений, стоимость которого сравнима со стоимостью топлива.

Известен и способ получения огнетушащей смеси (В.Д. Русанов, И.В.Крауклиш "Системы пожаротушения на основе аэрозольных генераторов" - в сб. "Эффективные системы пожаротушения на основе порохов и специальных твердых топлив", - М., 1991, с. 31-34), заключающийся в том, что огнетушащий аэрозоль получает распылением водных растворов солей (например, калия углекислого) продуктами сгорания твердого топлива или специальных тушащих композиций. Однако при расходе раствора солей, в 2-3 раза превышающем массу топлива, огнетушащая концентрация составляет лишь 100-200 г/м³, что в 2-4 раза выше огнетушащей концентрации собственно специальных тушащих композиций, т.е. совершенно очевидна существенная потеря пожаротушащей эффективности.

Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является cпособ получения огнeтушащей смеси и устройство для получения огнетушащей смеси (патент РФ 2072135, кл. А 62 С 3/00, 31.05.94) на cпособ тушения пожара и устройство для его осуществления путем взаимодействия высокотемпературных продуктов сгорания пиротехнической смеси с охлаждающими веществами - химическими соединениями с высокой теплопоглoщающей и газовыделяющей способностью, формованными в виде гранул, таблеток, а устройство представляет собой корпус, включающий пиротехнический заряд, выходное отверстие, узел воспламенения пиротехнического заряда и емкость с охлаждающим веществом, расположенную между пиротехническим зарядом и выходным отверстием. Аналог характеризуется всеми описанными выше недостатками, которые присущи как способу тушения пожара (а значит, способу получения огнетушащей смеси), так и устройству, реализующему этот способ, с использованием в качестве охлаждающего вещества (теплопоглощающего материала) химических соединений - высокая токсичность создаваемой в защищаемом объеме пожаротушащей газоаэрозольной среды и как следствие ограничение применения для обитаемых помещений, значительная потеря пожаротушащей эффективности, увеличение стоимости собственно устройства для тушения пожара и как следствие увеличение затрат на тушение пожара.

В изобретении обеспечивается технический результат - повышение эффективности пожаротушения при одновременном исключении открытого пламени, снижении температуры и токсичности как образующейся огнетушащей смеси, так и создаваемой за счет нее в защищаемом объеме огнетушащей среды.

Данный технический результат обеспечивается в способе получения огнетушащей смеси, предназначенной для создания в защищаемом объеме огнетушащей среды за счет смешения, охлаждения, разбавления, согласно изобретению огнетушащую смесь, представляющую собой низкотемпературную нетоксичную (доокисленную) беспламенную пародымогазовую аэрозольную смесь пожаротушащих газов, высоко- и мелкодисперсных твердых, жидких и парообразных частиц, оказывающую после подачи ее в защищаемый объем одновременное ингибирующее действие на физико-химические процессы горения при пожаре, охлаждающее действие на пламя пожара и нейтрализующее доокисляющее действие на образующиеся при пожаре токсичные продукты получают внутрикамерным смешением высокотемпературных продуктов сгорания аэрозолеобразующего состава или составов с их одновременным охлаждением, и/или доокислением, и/или нейтрализацией, и/или гашением пламени, - или с низкотемпературным аэрозолем, состоящим из распыляемых и/или испаряемых в камеру смешения устройства частиц негорючего аэрозолеобразующего вещества по меньшей мере одного химического состава, - и/или с распыляемыми, и/или с испаряемыми в камеру смешения частицами окислителя и/или частицами компонентов, избирательно реагирующих и нейтрализующих токсичные продукты неполного сгорания аэрозолеобразующего состава или составов, при этом распыление и/или испарение негорючего аэрозолеобразующего вещества и/или окислителя проводят с требуемым интервалом времени, или одновременно, или циклично при целенаправленном воздействии на них тепловой и механической энергии высокотемпературной струи (потока) или продуктов сгорания указанного аэрозолеобразующего состава или составов и/или продуктов сгорания заряда твердотопливного аккумулятора давления, а негорючие аэрозолеобразующие вещества представляют собой соединения, обладающие свойствами химического ингибирования реакций горения и охлаждения пламени и используемые в твердом, порошкообразном, жидком или гелеобразном виде, при массовом соотношении аэрозолеобразующего состава или составов и негорючего аэрозолеобразующего вещества для твердого, порошкообразного, негорючего аэрозолеобразующего вещества 1 - 1-5, для жидкого и гелеобразного (загущенного) негорючего аэрозолеобразующего вещества - 1 - 0,1-2,0. Этого количества вышеуказанного вещества достаточно для образования из него аэрозольной среды, оказывающей тушащее действие на пламя аэрозолеобразующего состава или составов, внутри камеры устройства (внутри генератора пожаротушащего аэрозоля).

Внутрикамерное доокисление и/или нейтрализацию токсичных продуктов неполного сгорания аэрозолеобразующего состава или составов осуществляют или до взаимодействия высокотемпературных продуктов сгорания аэрозолеобразующего состава или составов, с негорючим аэрозолеобразующим веществом, или одновременно со взаимодействием высокотемпературных продуктов сгорания аэрозолеобразующего состава или составов с негорючим аэрозолеобразующим веществом.

Негорючее аэрозолеобразующее вещество различного химического состава из твердого, жидкого, гелеобразного состояния выбирают из группы соединений, обладающих свойствами химических ингибиторов реакций горения и охладителей пламени или воду, в том числе дистиллированную, в индивидуальном виде или предварительно загущенную или соли и гидроокиси щелочных, щелочноземельных переходных металлов, аммония, или их смесь в виде или мелкодисперсных порошков, или растворов, или предварительно загущенных гелеобразных растворов. Используют соли типа карбонатов, бикарбонатов, сульфатов, фосфатов, хлоридов. Содержание загустителя не превышает 0,05% от веса собственно негорючего аэрозолеобразующего вещества. В качестве загустителя используют, например, натрийкарбоксиметилцеллюлозы, сополимеры акриловой кислоты и гексааллилсахарозы (соединения типа САКСН), резко повышающие вязкость водных растворов в свободном состоянии при содержании их до 0,05%. Химическую природу негорючего аэрозолеобразующего вещества выбирают в зависимости от его функционального назначения, а смеси составляют в требуемых сочетаниях и пропорциях.

Для повышения надежности эксплуатации устройства, повышения его огнетушащей эффективности, усиления эффекта снижения (исключения) токсичности получаемой огнетушащей смеси в состав негорючего аэрозолеобразующего вещества (НАВ) дополнительно вводят или специальные компоненты (вещества, компаунды, реагенты) избирательно реагирующие с токсичными продуктами или нейтрализующие токсичные продукты неполного сгорания аэрозолеобразующего состава в камере смешения и токсичные продукты, образующиеся в защищаемом объеме при пожаре, и/или дополнительные окислители, и/или антифризы, и/или смачиватели, и/или поверхностно-активные вещества, и/или пенообразователи, и/или ингибиторы коррозии, и/или ингибиторы тления, и/или электроизолирующие добавки, и/или их смеси.

В качестве антифризов используют вышеперечисленные соли и гидроокиси, а также этиленгликоль и глицерин, снижающие температуру водных растворов до минус 15-50^oC.

В качестве смачивателей используют сульфаты, сульфонолы, смачиватели типа ДБ и НБ, вводимые в количестве от 0,75% и снижающие расход воды и время тушения волокнистых и тлеющих материалов.

В качестве пенообразователей используют алкилсульфаты, алкилсульфонаты и другие анионоактивные соединения, а также галоидсодержащие ПАВ.

Для снижения содержания токсичных продуктов сгорания организуют режим горения, обеспечивающий полноту сгорания АОС, температуру и давления, необходимые для парофазного образования высокотемпературного тонкодисперсного аэрозоля.

Кроме того, токсичные продукты сгорания аэрозолеобразующего состава АОС (СО, HCN, NO, HCl и др.) доокисляют (и/или нейтрализуют) внутри камеры смешения устройства посредством их химического взаимодействия с распыленными (и/или с испаренными) частицами окислителя. При этом указанное взаимодействие осуществляют либо предварительно (до взаимодействия), либо одновременно с взаимодействием продуктов сгорания АОС (в составе которых находятся указанные токсичные продукты) с НАВ. Распыление окислителя осуществляют (проводят) посредством воздействия на него высокотемпературного потока продуктов сгорания или АОС, и/или заряда твердотопливного аккумулятора давления.

Окислитель (в том числе и дополнительный окислитель) используют (применяют) или в индивидуальном виде, в том числе или жидкий, или в виде раствора, или в виде смеси нескольких окислителей разного химического состава, или в виде их смеси с негорючим аэрозолеобразующим веществом. В качестве окислителя (или дополнительного окислителя) используют, например, водные растворы нитратов и перхлоратов калия и натрия, или нитрата бария, взятые в количестве, достаточном для получения близкого к стехиометрическому суммарного соотношения горючее - окислитель в системе аэрозолеобразующего состава или составов - окислитель. Так, например, при взаимодействии паров воды с пламенем аэрозолеобразующего состава или составов (АОС) вода дисcоциирует с образованием радикалов ОН, реагирующих с оксидом углерода из пламени по реакции CO+OH ---> CO₂ + H (Muller D.K. Schlader A.F. Combustion and Flame, 1976, v. 27, N 2, р. 205-215).

Наряду с внутрикамерным доокислением токсичные продукты неполного горения АОС поглощаются (также внутри устройства - в камере смешения) специальными компонентами (веществами, реагентами, компаундами), избирательно реагирующими и нейтрализующими токсичные продукты неполного сгорания АОС, которые дополнительно введены в состав негорючего аэрозолеобразующего вещества (НАВ). При этом химическую природу, количество и соотношение этих компонентов выбирают в каждом конкретном случае. Например, для нейтрализации СО вводят гидроокись калия КОН, которая одновременно нейтрализует кислоты HNO₃, HCl. В этом случае устройство (генератор) используют как реактор для нейтрализации токсичных продуктов сгорания АОС в защищаемом объеме, в первую очередь при несанкционированном запуске устройства, поскольку при пожаре образуются CO, CO₂, NO_x и другие токсичные газы в количестве, намного превышающем их содержание в продуктах сгорания АОС. Поэтому быстрота тушения пожара с помощью аэрозолеобразующего пожаротушащего устройства (генератора) является основным экологическим показателем огнетушащего аэрозоля.

Способ реализуется устройством для его осуществления, включающим корпус с выходным соплом, камеру сгорания с вложенным в нее зарядом или зарядами аэрозолеобразующего состава или составов, камеру смешения и узел запуска обеспечивающего состава или составов, в котором согласно изобретению камера сгорания снабжена дополнительным промежуточным соплом, а в камере смешения, соединенной с камерой сгорания, дополнительно размещен по меньшей мере один контейнер, каждый из которых заполнен или негорючим аэрозолеобразующим веществом по меньшей мере одного химического состава в твердом, порошкообразном, жидком или гелеобразном (загущенном) состоянии, или окислителем, или узлами для обеспечения распыления его содержимого в камеру смешения.

При этом указанный контейнер выполнен или в виде по меньшей мере одной цилиндрической трубки, каждый торец которой, обращенный к камере сгорания, имеет по меньшей мере одно отверстие для истечения ее содержимого за счет перепада давления по длине трубки, а противоположный торец, обращенный к выходному соплу устройства, имеет по меньшей мере два равномерно расположенных отверстия, выполняющих роль распылительного форсуночного узла; или в виде по меньшей мере одной цилиндрической емкости, крышка которой, обращенная к камере сгорания, снабжена твердотопливным аккумулятором давления, выполненным в виде твердотопливного стакана с самостоятельным узлом воспламенения (инициирования) для обеспечения одновременного или последовательного, или цикличного включения узлов воспламенения в камере сгорания и камере смешения, при этом отверстия каждой цилиндрической трубки, распылительный форсуночный узел или узлы снабжены мембранами, вскрывающимися и/или разрушающимися при повышении темпратуры и давления в камере сгорания.

В изобретении дополнительно размещенный в камере смешения устройства контейнер выполнен или в виде по меньшей мере одной цилиндрической трубки, или в виде набора цилиндрических трубок, которые заполняют или жидким, или гелеобразным (загущенным) негорючим аэрозолеобразующим веществом по меньшей мере одного химического состава или окислителем, в том числе в виде жидкости или в виде раствора, или их смесью, причем каждый торец трубок, обращенный к камере сгорания, имеет по меньшей мере одно отверстие для обеспечения истечения содержимого трубок за счет перепада давления по их длине, а каждый противоположный торец трубок обращенный к выходному соплу устройства имеет отверстия, выполняющие роль распылительного форсуночного узла. Дополнительно размещенный в камере смешения контейнер выполнен в виде одной цилиндрической емкости заполненный или негорючим аэрозолеобразующим веществом по меньшей мере одного химического состава в твердом, порошкообразном, жидком или гелеобразном состоянии, или окислителем, или их смесью. Камера смешения содержит два самостоятельных контейнера в виде цилиндрических емкостей, первый из которых размещен ближе к камере сгорания, заполнен окислителем, а второй - или негорючим аэрозолеобразующим веществом по меньшей мере одного химического состава в твердом, порошкообразном, жидком или гелеобразном состоянии или его смесью с окислителем, химический состав которого или идентичен, или отличен от окислителя, помещенного в первый контейнер, при этом указанные контейнеры, каждый из которых имеет самостоятельный распылительный форсуночный узел или узлы, соединены переходником, снабженным перепускными каналами, а первый контейнер снабжен твердотопливным аккумулятором давления, выполненным в виде твердотопливного стакана с узлом воспламенения.

Негорючее аэрозолеобразующее вещество в жидком или гелеобразном (загущенном) виде, окислитель (или дополнительный окислитель) в виде жидкости или раствора, или их смеси помещены в эластичные емкости, которые расположены в дополнительных контейнерах камеры смешения. Эластичные емкости снабжены мембранами, которые вскрываются и/или разрушаются при повышении температуры и давления в камере смешения за счет сгорания или заряда аэрозолеобразующего состава или составов в камере сгорания, или заряда твердотопливного аккумулятора давления.

Для повышения эксплуатационных характеристик устройства - улучшения (усиления) эффекта смешения составляющих огнетушащей смеси в камере смешения - передний торец по меньшей мере одного дополнительно размещенного в камере смешения контейнера установлен в камере сгорания аэрозолеобразующего состава.

Согласно изобретениям предусмотрено составление (сборка) заряда аэрозолеобразующего состава из нескольких шашек (в виде набора) аэрозолеобразующего состава по меньшей мере химического состава. Такой заряд является комбинированным. Химический состав заряда (зарядов) АОС может соответствовать, например, патентам РФ 2001647, 2001648, 2005517, 20951104 и другим.

Организация процесса получения огнетушащей смеси согласно изобретениям обеспечивает (гарантирует) создание огнетушащей пародымогазовой аэрозольной среды с параметрами, регулируемыми в широких пределах по температуре (от 600 до 60^oC), химическому составу и дисперсности частиц (от 2-3 мкм для твердых и до 100 мкм для жидких частиц). При этом благодаря происходящим внутрикамерным процессам образующаяся огнетушащая смесь, сама по себе являясь низкотемпературной, беспламенной, нетоксичной, обеспечивает создание в защищаемом объеме огнетушащей среды, оказывающей одновременное ингибирующее действие на физико-химические процессы горения при пожаре, охлаждающее действие на пламя пожара и нейтрализующее (доокисляющее) действие на образующиеся при пожаре токсичные продукты.

Способ для получения огнетушащей смеси поясняется устройством для ее получения, представленным на следующих чертежах: фиг. 1 - конструкция устройства с трубчатым контейнером; фиг. 2 - конструкция устройства с цилиндрическим контейнером для жидкого ПАВ; фиг. 3 - узел устройства с двумя цилиндрическими контейнерами; фиг. 4 - узел устройства с цилиндрическим контейнером для твердого (порошкообразного) НАВ; фиг. 5 - схема расположения устройств (генераторов) для получения огнетушащей смеси, модельных очагов пожара и измерительной аппаратуры в испытательном боксе; фиг. 6 - экспериментальная зависимость температуры пародымогазовой аэрозольной струи от соотношения расхода НАВ и продуктов сгорания АОС (для устройства с трубчатым контейнером); фиг. 7 - экспериментальная зависимость изменения температуры за выходным соплом и над модельными очагами пожара во времени; фиг. 8 - расчетная зависимость температуры газоаэрозольной среды от соотношения расхода НАВ и продуктов сгорания АОС (для устройства с одним цилиндрическим контейнером).

Ниже приведены описания конструкций и узлов и принципы действия некоторых из вариантов осуществления изобретений.

Устройство для получения огнетушащей смеси согласно изобретениям (генератор огнетушащего аэрозоля), представленное на фиг. 1, состоит из цилиндрического корпуса 15 с выходным соплом 16; в корпусе 15 размещены камера сгорания 17 с вложенным в нее зарядом (зарядами) АОС 18 с инициатором и узлом запуска 19 и камера смешения 21. Камера сгорания 17 снабжена дополнительным промежуточным соплом 20. В камеру смешения 21 помещен контейнер 22 с НАВ, выполненный в данном случае из семи цилиндрических трубок, заполненных водным раствором, гидроокиси щелочного металла - калия или натрия. Торец каждой трубки, обращенный к выходному соплу 16, имеет в данном случае десять равномерно расположенных по цилиндру отверстий 23 (сопл) диаметром 0,2 мм, выполняющих роль распылителя (распылительного форсуночного узла). На противоположном торце каждой трубки, обращенном к заряду АОС 18, расположено отверстие 24, с помощью которого обеспечивается истечение жидкости за счет перепада давления по длине трубок.

Порядок функционирования генератора, представленного на фиг. 1, следующий: после подачи электрического или теплового сигнала (импульса) на инициатор 19 и его срабатывания происходит воспламенение (загорание) заряда 18. Образующиеся газы истекают из камеры сгорания 17 через сопло 20 в камеру смешения 21. Перепадом давления газов, поступающих в камеру смешения 21, вскрываются отверстия 24 и 23 герметизирующих мембран. При этом жидкий НАВ истекает из форсунок 23 в камеру смешения 21, где происходит взаимодействие его с газообразным аэрозолем. Образовавшаяся низкотемпературная беспламенная нетоксичная пародымогазоаэрозольная смесь истекает через сопло 16 в атмосферу, заполняя защищаемый объем и создавая в защищаемом объеме огнетушащую среду.

Устройство для получения огнетушащей смеси согласно изобретениям (генератор огнетушащего аэрозоля), представленное на фиг. 2, состоит из камеры сгорания 17 и камеры смешения 21 с выходным соплом 16. В камере сгорания 17 размещен заряд АОС 18 с инициатором и узлом запуска 19. В камере смешения 21 размещен контейнер 25 в виде цилиндрической емкости с жидким НАВ 31; при этом жидкое НАВ помещено в эластичную емкость 26. Герметизацию жидкого НАВ 31 осуществляет мембрана 27. В переднем торце контейнера 25 расположен твердотопливный заряд 28 аккумулятора давления с узлом запуска 29. Задний торец контейнера 25 выполнен в виде распылительного форсуночного блока 30. Узлы запуска 19 и 29 выполнены или в виде электрической спирали, нагреваемой от электрического импульса, или в виде термочувствительного шнура (ТЧШ).

Принцип работы представленного на фиг. 2 устройства (генератора) заключается в следующем.

После подачи электрического (или теплового) импульса (сигнала) на узел запуска (инициатора) 29 происходит загорание (воспламенение) твердотопливного заряда 28 аккумулятора давления. Образующиеся газы поступают в кольцевой зазор между стенкой контейнера 25 и эластичной емкостью 26, заполненной жидким НАВ 31. Повышение давления газа приводит к обжатию эластичной емкости 26 с жидким НАВ 31. Герметизирующая мембрана 27 вскрывается и жидкое НАВ 31 через распылительный форсуночный узел 30 истекает радиально в камеру смешения 21. Одновременно или с заданной ременной задержкой подается электрический (или тепловой) импульс на инициатор узла запуска 19, который поджигает заряд АОС 18. Газоаэрозольные продукты сгорания АОС 18 поступают в кольцевой зазор между стенками камер смешения 21 и контейнера 25, где происходит взаимодействие их с распыляемым (или уже распыленным) жидким НАВ. Образовавшаяся низкотемпературная беспламенная нетоксичная пародымогазоаэрозольная смесь истекает через сопло 16 в атмосферу, заполняя защищаемый объем и создавая в защищаемом объеме огнетушащую среду.

С целью повышение полноты дожигания продуктов сгорания АОС (и соответственно снижения токсичности газоаэрозольной среды) внутри камеры смешения 21 (см. фиг. 2) дополнительно к цилиндрическому контейнеру 25 с эластичной емкостью 26, заполненной жидким НАВ 31, размещен цилиндрический контейнер 32 с эластичной емкостью 33, заполненной жидкостью 34 с окислительными свойствами (например, водным раствором нитрата или перхлората натрия и калия, нитрата бария) - см. фиг. 7. Контейнеры 25 и 32 соединены переходником 35, в котором имеются перепускные каналы 36 и дно 37. При помощи дна 37 образованы две полости, где и размещены эластичные емкости 26 и 33 с жидкостями соответственно 31 и 34. Герметизация контейнеров 25 и 32 осуществлена мембранами соответственно 27 и 38.

Принцип работы устройства (генератора), узел конструкции которого представлен на фиг. 3, заключается в следующем.

После подачи электрического (или теплового) импульса на инициатор узла запуска 29 происходит воспламенение (загорание) твердотопливного заряда 28 аккумулятора давления. Образующиеся газы поступают в полость контейнера 32 и далее через перепускные каналы 36 поступают в полость контейнера 25. Повышение давления газа в полостях контейнеров 32 и 25 приводит к обжатию эластичных емкостей 33 и 26, вскрытию мембран 38 и 27 и истечению жидкостей 34 и 31 в камеру смешения 21 (фиг. 2). Одновременно в камеру смешения 21 поступают газоаэрозольные продукты сгорания заряда АОС 18. При движении продуктов сгорания твердотопливного заряда АОС 18 вдоль камеры смешения 21 они сначала взаимодействуют с распыленной окислительной жидкостью (окислителем) 34. Происходит доокисление продуктов неполного горения твердотопливного заряда АОС 18 (CO, NO и других). При дальнейшем движении смеси последняя взаимодействует с жидким НАВ 31, истекающим из форсунок распылительного форсуночного узла 30. Образовавшаяся низкотемпературная беспламенная нетоксичная пародымогазоаэрозольная смесь истекает через выходное сопло 16 в атмосферу, заполняя защищаемый объем и создавая в защищаемом объеме огнетушащую среду.

На фиг. 4 показан узел устройства с использованием порошкообразного НАВ. Контейнер 39 с порошкообразным НАВ 40 размещен в камере смешения 21 (фиг. 2) взамен контейнера 25 с жидким НАВ 31. В переднем дне контейнера 39 размещен твердотопливный заряд 28 и инициатор узла запуска 29 аккумулятора давления. Герметизация порошкообразного НАВ 40 обеспечена разрушающейся мембраной 41. Заднее дно контейнера 39 выполнено в виде распылительного форсуночного узла (или узлов) 30.

Принцип работы устройства, узел конструкции которого представлен на фиг. 4, заключается в следующем: после подачи электрического (или теплового) импульса на инициатор узла запуска 29 происходит воспламенение (загорание) твердотопливного заряда 28 аккумулятора давления. Образующиеся газы поступают в контейнер 39, в котором с повышением давления происходит псевдоожижение порошкообразного НАВ 40. Происходит прорыв мембраны 41 и истечение псевдоожиженного порошка НАВ 40 через распылительный форсуночный узел 30 в камеру смешения 21 (фиг. 2). Одновременно или с заданной временной задержкой от инициатора узла запуска 19 происходит воспламенение (загорание) заряда АОС 19 (см. фиг. 2). Образующиеся газоаэрозольные продукты сгорания АОС поступают в кольцевой зазор между стенками камеры смешения 21 и контейнера 39, где происходит их взаимодействие с распыленным псевдоожиженным порошком НАВ. Образовавшаяся низкотемпературная беспламенная нетоксичная пародымогазовая аэрозольная смесь истекает через выходное сопло 16 в атмосферу, заполняя защищаемый объем и создавая в нем огнетушащую среду.

Опытные образцы разработанных устройств для получения огнетушащей смеси, реализующие изобретения, успешно прошли эксплуатационные испытания и показали высокую надежность и эффективность.

Модельные испытания проводили в боксе (фиг. 5) объемом 18 м³, в котором располагались разработанные согласно изобретениям устройства для получения огнетушащей смеси (генераторы огнетушащего аэрозоля) 1, противни 2, 3 с ЛВЖ (пожары класса B), оргстекло 4, 5 (пожары класса A2). Очаги пожара поджигали от спирали 6. Процесс воспламенения и тушения фиксировали с помощью термопар 7-10, установленных над очагами. Температуру газоаэрозольной среды фиксировали датчиками температуры 11, 12, установленными на расстоянии 50 и 100 мм от среза сопла, свечение пламени регистрировали фотодиодом 13, размещенном около сопла. Газовый состав определяли масс-спектрометрическим методом по пробам 14, отобранным из бокса через 30 с после опыта.

На фиг. 6 приведены результаты измерения температуры струи (T, ^oC) при различных массовых соотношениях расхода продуктов сгорания АОС (G_т) и жидкого НАВ (G_ж) - для генератора с контейнером в виде набора из семи трубок. При этом в опытах фотодиод не зафиксировал наличие светящейся зоны (пламени) струи.

На фиг. 7 показан характер изменения по времени температуры за соплом (кривые 1,4) и показания термопар над очагами горения (кривые 2,3). При этом огнетушащая концентрация вещества, отнесенная к АОС, составила 39-50 г/м³, что в 3 раза меньше, чем при использовании химического охладителя.

Результаты газового анализа аэрозолeсодержащей среды приведены в таблице.

На фиг. 8 приведена расчетная зависимость температуры газоаэрозольной среды от массового соотношения расходов продуктов сгорания АОС (G_т) и порошка НАВ (G_n) - для генератора с одним цилиндрическим контейнером. В расчете использован порошок на основе хлорида натрия с теплофизическими характеристиками: теплоемкость 0,21 кал/гград, температура плавления 1073 K, температура возгонки 1713 K, теплота плавления 123,5 кал/г, теплота испарения 200 кал/г.

Таким образом, экспериментальная оценка работоспособности и эффективности устройств, реализующих процесс получения огнетушащей смеси, согласно изобретениям подтверждает их значительные преимущества в отношении огнетушащей эффективности, экологической чистоты и безопасности использования, в том числе и в обитаемых помещениях. Так, содержание оксида углерода в полученной огнетушащей смеси при использовании состава СБК-3 практически в 25 раз ниже и составляет всего 0,04 об.%, температура выходящей струи огнетушащей смеси на срезе сопла практически в 2-2,5 раза меньше и составляет от 60 до 100^oC, а ее огнетушащая эффективность в 2-3 раза выше (при значительном уменьшении массы заряда АОС) При этом масса негорючего аэрозолеобразующего вещества практически в 5-8 раз меньше массы охладителя, в качестве которых используются химические соединения, формованные в виде твердых элементов. Время работы устройства (время выпуска аэрозоля) при этом сохраняется неизменным.

Проведенными огневыми натурными испытаниями подтверждены преимущества разработанных устройств для получения огнетушащей смеси согласно изобретениям в отношении их работоспособности, эффективности, надежности и экологической безопасности массой до 6 кг и габаритами до 100 х 520 мм. В настоящее время проводится внедрение разработанных устройств для получения огнетушащей смеси (генераторов огнетушащего аэрозоля) в промышленном производстве ФПДТ "Союз".

В изобретении способ получения огнетушащей смеси, предназначенной для создания в защищаемом объеме огнетушащей среды и представляющей собой низкотемпературную беспламенную нетоксичную пародымогазовую аэрозольную смесь пожаротушащих газов, высоко- и мелкодисперсных твердых, жидких и парообразных частиц, оказывающую после подачи ее в защищаемый объем одновременное ингибирующее действие на физико-химические процессы горения при пожаре, охлаждающее действие на пламя пожара и нейтрализующее действие на образующиеся при пожаре токсичные продукты, заключается во внутрикамерном (внутри устройства для получения огнетушащей сме