RU2813527C1 - Пиротехнический огнетушащий состав - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к огнегасительным составам, содержащим в продуктах сгорания конденсированные и газообразные химически активные вещества, для подавления очагов возгорания в закрытых объемах. Пиротехнический огнетушащий состав для объемного пожаротушения содержит нитрат калия в качестве окислителя и идитол в качестве горючего связующего. Также состав содержит меламин в качестве пламегасителя и калиевую соль 5-аминотетразола. Соотношение компонентов, мас. %: нитрат калия 67-72, идитол 11-13, меламин 20-17, калиевая соль 5-аминотетразола, сверх 100% 1-5. Обеспечивается расширение области применения пиротехнического огнетушащего состава за счет минимизации содержания в аэрозоле токсических и коррозионно-активных веществ. При хранении состав сохраняет свои физические характеристики в необходимых пределах и является химически стойким. 1 табл.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к огнегасительным составам, содержащим в продуктах сгорания конденсированные и газообразные химически активные вещества, для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический аэрозолеобразующий состав, описанный в патенте RU 2392993 C1, A62D 1/06, 2009 г., который содержит, мас. %: 70-76 нитрата калия, 7-14 идитола и 13-20 дициандиамида.

Особенностью этого состава является оптимизация массового содержания компонентов термической основы, близкой к стехиометрическому, для обеспечения полноты ее сгорания и модификация идитола в форме лака путем предварительной обработкой этиловым спиртом для повышения адгезионных связей компонентов при смешивании.

Известный состав характеризуется повышенным выходом тушащей газоаэрозольной смеси. Однако недостатком известного пиротехнического состава является ярко выраженные щелочные свойства генерируемого аэрозоля, содержащего продукты разложения нитрата калия (К₂О и КОН) и токсичного аммиака, источником которого является дициандиамид.

Это существенно ограничивает объем применения известного состава в электротехнике из-за высокого коррозионного действия на контакты и не удовлетворительной экологичности, негативно воздействующей на организм человека в закрытых непроветриваемых помещениях.

Более совершенным является аэрозолеобразующий состав для объемного тушения пожара, описанный в патенте RU 2494781 С2, A62D 1/06, 2012 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный состав включает нитрат калия в качестве окислителя, идитол - органическое горючее связующее, и в качестве газообразователя двойную смесь уротропина с карбамидом, дополнительно содержащий в качестве основного окислителя йодат калия при следующем содержании компонентов, мас. %:

йодат калия	55-65
нитрат калия	11-13
идитол	10-14
уротропин	11-13
карбамид	3-5

Содержание в составе газообразующих уротропина и карбамида минимально необходимое, достаточное для формирования рабочего тела газоаэрозольной тушащей смеси, надежно транспортирующего ингибиторы горения к очагу возгорания.

При этом карбамид очищает горячие дымовые газы от оксидов азота до СО₂ и Н₂О, которые являются ингибиторами горения, разбавляют генерируемый аэрозоль, снижая его температуру, что повышает эффективность пожаротушения.

Однако продолжением отмеченных достоинств известного состава являются присущие недостатки.

Так введение в термическую смесь нитрат калия с идитолом уротропина не приводит к значительному улучшению огнетушащих свойств состава, а процесс горения сопровождается выбросом капель расплава, что может оказывать отрицательное воздействие на работоспособность аппаратуры, расположенной в защищаемом отсеке помещения.

Карбамид в свою очередь обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к накоплению влаги в составе в процессе хранения изделия. Данный фактор может оказывать негативное влияние на процесс горения состава вплоть до отказа в воспламенении.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является расширение области применения пиротехнического огнетушащего состава, за счет минимизации содержания в аэрозоле токсических и коррозионно активных веществ, следовательно при хранении состав сохраняет свои физические характеристики в необходимых пределах и является химически стойким.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический огнетушащий состав, включающий нитрат калия в качестве окислителя, идитол в качестве горючего связующего, согласно изобретению содержит меламин в качестве пламягасителя при следующем соотношении компонентов, мас. %:

нитрат калия	67-72
идитол	11-13
меламин	20-17

При этом состав дополнительно содержит в качестве доокислителя 1…5% калиевой соли 5-аминотетразола.

Содержание нитрата калия, сравнительно с прототипом, повышено для обеспечения практически нулевого кислородного баланса аэрозолеобразующего состава, имеющего близкое к стехиометрическому соотношение компонентов.

Нитрат калия обладает рядом положительных свойств: селективными свойствами по отношению к органическим соединениям, высоким содержанием активного кислорода, низкой гигроскопичностью и не дефицитностью.

Введение меламина приводит к улучшению огнетушащих свойств термической смеси нитрат калия с идитолом, а также стабилизирует процесс горения - отсутствует выброс из зоны горения горящих шлаков.

Для снижения температуры горения и увеличения количества азота в продуктах сгорания в термическую смесь введено полиазотистое соединение - калиевая соль 5-аминотетразола. Азот, являясь инертным веществом, в процессе горения состава покидает зону реакции главным образом в виде N₂ и не принимает участия в окислительных процессах.

Пиротехнический огнетушащий состав на основе известной термической смеси нитрат калия с идитолом с добавлением меламина и калиевой соли 5-аминотетразола отличается высокой энтальпией образования, выгодными термодинамическими характеристиками, достаточно низкой температурой горения, а также тем, что он генерирует высокий удельный объем газов с низкой токсичностью и коррозионной активностью.

Сущность изобретения иллюстрируется технологическим режимом изготовления пиротехнического состава для аэрозольного объемного пожаротушения.

Состав приготавливается на имеющемся в пиротехническом производстве стандартном оборудовании.

В смеситель загружают 60%-й раствор идитола в этиловом спирте и предварительно измельченный до требуемой удельной поверхности нитрат калия, затем смесь перемешивают.

К смеси горючего и окислителя загружается определенное количество меламина и калиевой соли 5-аминотетразола. Полученный состав тщательно перемешивается до получения однородной структуры, при этом на конечной фазе перемешивание компонентов происходит с поддувом воздуха с целью ускорения удаления растворителя.

Смешанный состав выгружают из смесителя, провяливают, затем протирают через сетку гранулятора с целью улучшения сыпучести для объемной дозировки и предотвращения комков.

Формование зарядов проводится методом глухого прессования в бумажно-катаную оболочку.

Для отработки и проверки достижения требуемых показателей назначения были приготовлены и испытаны пиротехнические составы с содержанием компонентов внутри оптимизированных диапазонов их содержания, на границах и за границами пределов этих диапазонов.

Характерные составы представлены в таблице.

Испытания опытных образцов зарядов из предложенного состава выявили, что составы №№3-4 в оптимизированных диапазонах содержания компонентов гарантированно обеспечивают заданную скорость достижения тушащей концентрации ингибиторов горения в защищаемом объеме при стабильном подавлении очагов возгорания твердых и жидких горючих веществ.

Результаты исследований, проведенные на модельных образцах, показали, что введение в термическую смесь нитрат калия с идитолом меламина повышает устойчивость горения состава, исключает выброс горящих шлаков.

Температура реакционного слоя предложенного пиротехнического огнетушащего состава при увеличении содержания меламина уменьшается с 1400°С до 1000°С, что связано с расходом тепла на термодеструкцию меламина.

При введении калиевой соли 5-аминотетразола сверх 100% в количестве 1-5% увеличивается количество дисперсной фазы, уменьшается количество шлаков и снижается концентрация СО.

Отличительные признаки предложенного технического решения за счет введения меламина обеспечили при горении состава образование газоаэрозольной смеси, состоящей из инертных продуктов (CO₂, N₂ и др.) и твердых высоко дисперсных аэрозольных частиц (KHCO₃, K₂CO₃, KNO₂, NH₄HCO₃ и др.), химически активных соединений с развитой удельной поверхностью (размерами частиц 0,01-5 мкм).

Выбранные компоненты обладают широкой сырьевой базой, низкой стоимостью и невысокой гигроскопичностью.

Предложенный состав малочувствителен к механическим воздействиям, обладает физико-химической стабильностью, а технология его изготовления отличается простотой и безопасностью.

Технологичность приготовления предложенного пиротехнического огнетушащего состава и изготовления из него прессованных зарядов, при условии экологичности функционирования для пожаротушения в закрытых объемах непроветриваемых помещений, позволяет рекомендовать изобретение в промышленное производство на существующем пиротехническом оборудовании.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по противопожарной технике, показал, что оно неизвестно, а с учетом практической возможности серийного изготовления по отраслевой технологии пиротехнического огнетушащего состава можно сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности.

Положительные результаты испытаний на эффективность объемного пожаротушения предложенного пиротехнического огнетушащего состава позволяют рекомендовать его для серийного производства и поставок пожаротушащих аэрозольных генераторов заказчикам.

Claims (2)

1. Пиротехнический огнетушащий состав для объемного пожаротушения, включающий нитрат калия в качестве окислителя и идитол в качестве горючего связующего, отличающийся тем, что он содержит меламин в качестве пламягасителя и калиевую соль 5-аминотетразола при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. нитрат калия 67-72 идитол 11-13 меламин 20-17 калиевая соль 5-аминотетразола, сверх 100% 1-5