Устройство пожаротушения на основе термоаэрозоля со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем и способ его получения

Устройство пожаротушения на основе термоаэрозоля со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем и способ его получения

Реферат

Область техники

Изобретение обеспечивает аэрозольное устройство пожаротушения и способ его получения и в особенности относится к аэрозольному устройству пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем и способу его получения.

Уровень техники

Тушение пожаров с помощью аэрозолей представляет собой технологию пожаротушения, основанную на инициации взрывных устройств, развиваемую в последние годы и обладающую такими преимуществами, как простая конструкция, низкая стоимость, высокая эффективность пожаротушения и отсутствие вторичного загрязнения окружающей среды и т.д. Механизм пожаротушения аэрозоля состоит в том, что огнегасящее вещество высвобождает большое количество ионов металла и оксидов в ходе химической реакции, и эти ионы металла и оксиды вступают в реакцию с активными группами в пламени, тем самым они блокируют цепную реакцию в пламени и обеспечивают тушение пожара. Большое количество теплоты образуется в ходе химической реакции, которая образует аэрозоль для тушения пожара, и это может вызывать вторичное возгорание, если температура стенок устройства слишком высока. Поэтому устройство пожаротушения должно содержать теплозащитный материал для предотвращения чрезмерного роста температуры стенок.

Известно, например, аэрозольное устройство пожаротушения, включающее корпус, область охлаждения, реакционную камеру и теплозащитный слой, описанное в заявках на патент №200820110213.Х и 02278270.2, где теплозащитный материал представляет собой алюмосиликатные пластины и резиновые пластины. Аэрозольные устройства пожаротушения также описаны в заявках на патент №97248609.7, 9912556.4, 01277738.2 и 02262244.6. Данные устройства имеют аналогичную конструкцию и в большинстве из них используют алюмосиликатные волокна в качестве теплозащитного материала. Доказано, что теплоизолирующие характеристики устройств пожаротушения, в которых используют алюмосиликатные пластины, резиновые пластины или алюмосиликатные волокна в качестве теплозащитного материала, являются лишь средними, и едва достаточны для удовлетворения технических требований к температуре стенок аэрозольного устройства пожаротушения; кроме того, общим явлением является то, что корпус устройства пожаротушения подвергается абляции. В этих устройствах теплозащитный слой обычно укладывают вручную, что приводит к трем недостаткам: во-первых, способ является сложным в исполнении и эффективность производства является низкой; во-вторых, укладка является неравномерной, что приводит к несбалансированному теплоизолирующему эффекту, и следовательно, устройство часто частично подвергается абляции; в-третьих, количество упакованного материала трудно регулировать и нормировать.

Сущность изобретения

Для преодоления недостатков существующих аэрозольных устройств пожаротушения, таких как низкий теплоизолирующий эффект и сложный процесс укладки теплозащитного слоя, в настоящем изобретении обеспечивают аэрозольное устройство пожаротушения, стойкое к высоким температурам и абляции и обладающее высокими теплоизолирующими свойствами, удовлетворяющими критерию для температуры стенок, определенному в промышленном стандарте GA499.1-2004, что позволяет избежать абляции на поверхности.

В настоящем изобретении обеспечивают аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем, включающее корпус, теплозащитный слой, образующее аэрозоль химическое вещество, охлаждающий материал и инициатор, где теплозащитный слой выполнен из кремнийорганической резины, включающей 30-50 масс.% кремнийорганической каучуковой основы, 1-10 масс.% сшивающего агента, 5-50 масс.% антипирена, 5-50 масс.% стойкого к высоким температурам материала, 0,1-5 масс.% связующего агента и 0,1-5 масс.% катализатора.

Кроме того, теплозащитный слой выполнен из кремнийорганической резины посредством формования отливкой.

Кроме того, инициатор, охлаждающий материал, образующее аэрозоль химическое вещество и экран расположены внутри теплозащитного слоя; теплозащитный слой прикреплен к корпусу устройства; поверх экрана расположена крышка; в крышке обеспечено отверстие для распыления аэрозоля.

Кроме того, кремнийорганическая каучуковая основа представляет собой метилсиликоновое масло 201, кремнийорганический каучук 106 или кремнийорганический каучук 107.

Кроме того, сшивающий агент представляет собой фенилэтинилполисилоксан или этилортосиликат.

Кроме того, связующий агент представляет собой γ-аминопропилтриэтоксисилан, γ-(глицидиловый эфир)-этероксипропилтриметоксисилан или γ-метакрилоксилпропилтриметоксисилан.

Кроме того, антипирен представляет собой Al(OH)₃, меламин, слюдяной порошок или Mg(OH)₂; стойкий к высоким температурам материал представляет собой Fe₂O₃, гидроталькит или порошок талька.

Кроме того, катализатор представляет собой N,N,N′,N′-тетраметилгуанидин или дилаурат дибутилолова.

Настоящее изобретение также обеспечивает способ получения аэрозольного устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем, включающий следующие стадии:

стадия 1: отливка в форме образующего аэрозоль химического вещества (4) и кремнийорганической резины с получением единой детали, сшивание и отверждение при комнатной температуре, для получения теплозащитного слоя (1);

стадия 2: введение инициатора (2) в химическое вещество (4), засыпку охлаждающего материала (3) поверх инициатора (2) и накрывание охлаждающего материала (3) экраном (5);

стадия 3: размещение теплозащитного слоя (1), содержащего образующее аэрозоль химическое вещество (4), инициатор (2) и охлаждающий материал (3), в корпусе (6) устройства и герметизацию теплозащитного слоя (1) крышкой (7).

По сравнению с аэрозольным устройством пожаротушения, заполненным вручную, аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по настоящему изобретению обладает следующими преимуществами: (1) теплозащитный слой из кремнийорганической резины обеспечивает хороший теплоизолирующий эффект; (2) образующее аэрозоль химическое вещество имеет более высокую влагостойкость и может стабильно гореть, без возникновения летящего пламени или явления взрывного горения; (3) операции формования отливки и сборки просты в исполнении и подходят для массового производства.

Краткое описание чертежа

На Фиг.1 представлена схема аэрозольного устройства пожаротушения с теплозащитным слоем из кремнийорганической резины, где:

1 - теплозащитный слой, 2 - инициатор, 3 - охлаждающий материал, 4 - образующее аэрозоль химическое вещество, 5 - экран, 6 - корпус, 7 - крышка, 8 - отверстие для распыления аэрозоля.

Подробное описание воплощений

Аэрозольное устройство пожаротушения с теплозащитным слоем из кремнийорганической резины по настоящему изобретению подробно описано со ссылками на чертеж.

Как показано на Фиг.1, аэрозольное устройство пожаротушения по настоящему изобретению включает корпус 6, теплозащитный слой 1, образующее аэрозоль химическое вещество 4, охлаждающий материал 3 и инициатор 2, где теплозащитный слой выполнен из материала, отличающегося от подобных материалов известного уровня техники, т.е. теплозащитный слой 1 выполнен из кремнийорганической резины, включающей 30-50 масс.% кремнийорганической каучуковой основы, 1-10 масс.% сшивающего агента, 5-50 масс.% антипирена, 5-50 масс.% стойкого к высоким температурам материала, 0,1-5 масс.% связующего агента и 0,1-5 масс.% катализатора.

Теплозащитный слой 1 закреплен в корпусе 6 и содержит инициатор 2, охлаждающий материал 3, образующее аэрозоль химическое вещество 4 и экран 5. Крышка 7 расположена сверху экрана 5 и отверстие 8 для распыления аэрозоля обеспечено в крышке 7.

Пример 1

100 г кремнийорганического каучука 106, перемешанного до гомогенизированного состояния, и 500 г образующего аэрозоль химического вещества из соли стронция в гранулах диаметром 65 мм загружают в форму. В форме кремнийорганический каучук 106 отливают и вулканизируют в течение 24 ч для отверждения с получением отлитой детали. Затем инициатор вводят в образующее аэрозоль химическое вещество и охлаждающий материал 3 засыпают поверх инициатора, а затем накрывают экраном охлаждающий материал. Теплозащитный слой 1, содержащий образующее аэрозоль химическое вещество 4, инициатор 2 и охлаждающий материал 3, закрепляют в корпусе 6 устройства и теплозащитный слой 1 в корпусе 6 герметизируют с помощью крышки 7. После приведения в действие устройства, аэрозоль выбрасывается из отверстия 8 для распыления аэрозоля в крышке 7. Температуру в отверстии для распыления, боковых стенках и в нижней части устройства измеряют с помощью контактного датчика для измерения температуры. Максимальная температура в отверстии для распыления 84°C; максимальная температура на боковых стенках 117°C; максимальная температура в нижней части 145°C.

Пример 2

150 г кремнийорганического каучука 107, перемешанного до гомогенизированного состояния, и 1000 г образующего аэрозоль химического вещества из соли калия в гранулах диаметром 75 мм загружают в форму. В форме кремнийорганический каучук 107 отливают и вулканизируют в течение 12 ч для отверждения с получением отлитой детали. Затем инициатор 2 вводят в образующее аэрозоль химическое вещество 4 и охлаждающий материал 3 засыпают поверх инициатора, а затем накрывают экраном охлаждающий материал. Теплозащитный слой 1, содержащий образующее аэрозоль химическое вещество 4, инициатор 2 и охлаждающий материал 3, закрепляют в корпусе 6 устройства и теплозащитный слой 1 в корпусе 6 герметизируют с помощью крышки 7. После приведения в действие устройства аэрозоль выбрасывается из отверстия 8 для распыления аэрозоля в крышке 7. Температуру в отверстии для распыления, боковых стенках и в нижней части устройства измеряют с помощью контактного датчика для измерения температуры. Максимальная температура в отверстии для распыления 122°C; максимальная температура на боковых стенках 130°C; максимальная температура в нижней части 132°C.

Когда получен сигнал о пожаре, аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по настоящему изобретению приводят в действие с помощью инициатора 2. Образующее аэрозоль химическое вещество воспламеняется и образуется аэрозоль для пожаротушения, который выбрасывается из отверстия 8 для распыления аэрозоля, обеспечивая тушение пожара. Теплоту, выделяющуюся вокруг инжекционного отверстия, поглощает охлаждающий материал 3, и теплоту, выделяющуюся вблизи боковых стенок, изолируют с помощью теплозащитного слоя 1. Таким образом, величины температур в отверстии для распыления, на боковых стенках и в нижней части устройства соответствуют критериям, определенным в стандарте GA499.1-2204.

1. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем, включающее корпус (6), теплозащитный слой (1), образующее аэрозоль химическое вещество (4), охлаждающий материал (3) и инициатор (2), отличающееся тем, что теплозащитный слой (1) выполнен из кремнийорганической резины, включающей 30-50 мас.% кремнийорганической каучуковой основы, 1-10 мас.% сшивающего агента, 5-50 мас.% антипирена, 5-50 мас.% стойкого к высоким температурам материала, 0,1-5 мас.% связующего агента и 0,1-5 мас.% катализатора.

2. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что теплозащитный слой (1) выполнен из кремнийорганической резины посредством формования отливкой.

3. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.2, отличающееся тем, что инициатор (2), охлаждающий материал (3), образующее аэрозоль химическое вещество (4) и экран (5) расположены внутри теплозащитного слоя (1); теплозащитный слой (1) прикреплен к корпусу (6); крышка (7) расположена над экраном (5) и на крышке (7) обеспечено отверстие (8) для распыления аэрозоля.

4. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что кремнийорганическая каучуковая основа представляет собой метилсиликоновое масло 201, кремнийорганический каучук 106 или кремнийорганический каучук 107.

5. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что сшивающий агент представляет собой фенилэтинил-полисилоксан или этилортосиликат.

6. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что связующий агент представляет собой γ-аминопропилтриэтоксисилан, γ-(глицидиловый эфир)-оксипропилтриметоксисилан или γ-метакрилоксилпропилтриметоксисилан.

7. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что антипирен представляет собой Аl(OН)₃, меламин, слюдяной порошок или Mg(OH)₂.

8. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что стойкий к высоким температурам материал представляет собой Fe₂O₃, гидроталькит или порошок талька.

9. Аэрозольное устройство пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающееся тем, что катализатор представляет собой N,N,N',N'-тетраметилгуанидин или дилаурат дибутилолова.

10. Способ получения аэрозольного устройства пожаротушения со стойким к высокотемпературной абляции теплозащитным слоем по п.1, отличающийся тем, что он включает следующие стадии: стадия 1: отливка в форме образующего аэрозоль химического вещества (4) и кремнийорганической резины с получением единой детали, сшивание и отверждение при комнатной температуре, для получения теплозащитного слоя (1); стадия 2: введение инициатора (2) в химическое вещество (4), засыпку охлаждающего материала (3) поверх инициатора (2) и накрывание охлаждающего материала (3) экраном (5); стадия 3: размещение теплозащитного слоя (1), содержащего образующее аэрозоль химическое вещество (4), инициатор (2) и охлаждающий материал (3), в корпусе (6) устройства и герметизацию теплозащитного слоя (1) крышкой (7).