CZ309813B6 - Ruční hasicí zařízení pro získání dvoufázového bublinkového proudu a způsob hašení - Google Patents

Abstract

Předmětem řešení je malé a lehké ruční hasicí zařízení pro získání dvoufázového bublinkového proudu, které zahrnuje požární proudnici a vysokotlaké vodní čerpadlo napojené na elektromotor a na akumulátorovou baterii, s tím, že požární proudnice (1) zahrnuje první sací otvory (14), které jsou uspořádané po obvodu směšovací komory (12) pro přívod regulovatelného venkovního atmosférického vzduchu do směšovací komory (12) a jsou přes regulátor (13) nasávaného venkovního vzduchu propojeny se vzduchovou komorou (11) napojenou na směšovací komoru (12), druhé sací otvory (17) pro přívod regulovatelného venkovního atmosférického vzduchu do výstupního nástavce (9) a jsou situovány po obvodu nástavce (9) bezprostředně za výstupní přepážkou (23) výstupní komory (22), směšovací komoru (12), která je na jednom konci napojena na užší konec kónické vstupní vodní trysky (19), připojené přes vodní komoru (18) na vstup (6) vody, a na opačném konci je směšovací komora (12) napojena na výstupní kanál (20) navazující na výstupní komoru (22), a výstupní komoru (22) opatřenou kolmo na směr podélné osy (21) požární proudnice (1) výstupní přepážkou (23) opatřenou výstupními otvory (24). Řešení se též týká způsobu hašení pomocí tohoto ručního hasicího zařízení.

Description

Ruční hasicí zařízení pro získání dvoufázového bublinkového proudu a způsob hašení

Oblast techniky

Vynález se týká ručního hasicího zařízení pro získání dvoufázového bublinkového proudu, které zahrnuje požární proudnici a vysokotlaké vodní čerpadlo napojené na elektromotor a na akumulátorovou baterii. Požární proudnice je požární hadicí připojena na vysokotlaké vodní čerpadlo, které je napojeno na zdroj vody. Požární proudnice je vybavena vodní komorou se vstupem vody, vzduchovou komorou s přívodem vzduchu a směšovací komorou pro smíchání vody a vzduchu a výstupním nástavcem s výstupem hasicí směsi.

Vynález se též týká způsobu hašení v ručním hasicím zařízení pro vytváření dvoufázového bublinkového proudění, vystupujícího výstupem požární proudnice hasicího zařízení. Nejdříve se do směšovací komory přivádí vzduch s tlakovou vodou, které se ve směšovací komoře mísí do dvoufázového proudění vzduchu a kapek vody. Získané dvoufázové proudění vzduchu a vody za směšovací komorou prochází výstupními prvky s výstupními otvory do okolního prostředí. Ve výstupních prvcích se vytváří dvoufázový bublinkový proud kapiček vody a bublinkami vzduchu v rozmezí velikosti kapek od 10 do 300 pm, přičemž objemová koncentrace vzduchu ve směšovací komoře je větší než 0,523.

Dosavadní stav techniky

Je známa konstrukce pneumatické rozprašovací trysky, která má plášť s tryskou a sběračem pro přívod kapaliny a plynu [Paži D. G. Galustov V. S. Základy techniky rozstřikování kapaliny. M., Chemie, 1984, str. 254].

Jejím nedostatkem je nestejnoměrnost rozložení koncentrace vzduchu a kapiček vody v ploše průřezu a velké průtočné množství plynného skupenství.

Další blízkým řešením je pneumatická rozprašovací tryska, která má plášť s tryskou, sběračem pro přívod kapaliny a plynu a porézní vložku propustnou pro kapalinu i plyn umístěnou v plášti [SU 897306, zveřejněno 15.01.82, G. Bazarov, V. I. Biijukov].

Jejím nedostatkem je velký hydraulický odpor a komplikovanost regulování směsi, co se týče koncentrace, a toto pak při zvýšení obsahu kapaliny ve směsi vede k občasným výkyvům v činnosti.

Svojí technologickou podstatou k navrhovanému zařízení je blízké hasicí zařízení podle patentové přihlášky CZ PV 2021-29 (priority 10. dubna 2020 RU) a korespondující mezinárodní patentové přihlášky WO2021/204 306 A1 téhož přihlašovatele. Směšovací komora pro vznik vysokorychlostního dvoufázového disperzního proudu bublinkové struktury je vyrobena v podobě bloku směšovačů s přední a zadní přepážkou, mezi nimiž jsou umístěny trubkové směšovače. Vstupní otvor každého směšovače má konfuzor spojený s komorou pro přívod vody. Trubkové směšovače jsou opatřeny ze strany zadní přepážky bočními otvory a protilehlé strany směšovačů jsou opatřeny difuzory. Výstupní konce difuzorů se štěrbinami jsou umístěny v otvorech přední přepážky. Pro zadaný průtok vody je definován počet směšovačů na základě a průtoku vzduchu. Při výstupu z požární proudnice vykazuje vysokorychlostní disperzní proud velikost kapiček v rozmezí 100 až 300 pm. Požární proudnice je propojena s kompresorem plynoturbínového motoru. Požární proudnice má směšovací komoru, rozdělenou přepážkami na komoru přívodu vody, komoru přívodu vzduchu a dispergovací komoru. Dispergovací komora se zužuje do plynodynamické hnací trysky, z níž vychází vysokorychlostní disperzní proud. Požární proudnice je spojena s pohybovým mechanismem pro její otáčení vertikálně a horizontálně. Řídicí jednotka je opatřena dálkovým ovládáním a je napojena na elektrogenerátor.

- 1 CZ 309813 B6

Jedná se o účinné, velké a robustní hasicí zařízení, vyráběné, např. jako sériový kontejner o délce 6 m. Je určeno k zajištění dostřiku hasicího proudu na velké vzdálenosti, na dálku až do 120 metrů a do výšky až do 80 metrů. To je nezbytné pro hašení velkých a extrémních požárů o vysoké intenzitě sálání, spojené s velkou obtížností při hašení, jako je hašení lesních požárů, hašení ropných skvrn, hašení se zvýšenou radiací objektu, hašení požárů na stavbách i ve vícepodlažních budovách, při špatné dostupnosti objektu, např. zablokované komunikaci, v chemických závodech a mnoha dalších. Hasicí zařízení pracuje se stlačeným vzduchem nebo plynem získaným pomocí kompresoru plynoturbínového motoru.

Tomu odpovídá konstrukční náročnost a robustnost tohoto hasicího zařízení, s potřebou nejen tlakové vody, ale také samostatného vstupu většího množství stlačeného vzduchu, což způsobuje nadměrnou velikost a hmotnost hasicího zařízení.

Jsou známa a rozšířena ruční hasicí zařízení, respektive požární proudnice k hašení menších požárů, např. společnosti ROSENBAUER. Tyto požární proudnice používají hašení pouze vodu. Proudnice vytváří případně až tři režimy: přímý proud, vodní mlhu případně vodní clonu. Vždy bez dodávání vzduchu.

K tomu je zapotřebí použít vysoký tlak hasicí vody, aby se voda rozptýlila do co nejmenších kapiček. Za tímto účelem se využívají čerpadla s vysokými výkony v kombinaci s dieselovými agregáty pro nasávání vody. Tato zařízení jsou relativně objemná a relativně velmi těžká, až 150 kg, takže jsou většinou nepřenosná. Samotná požární proudnice je lehká, okolo 2 kg a více. Pokud se týká tlakové vody z vodního čerpadla, je zmíněn tlak až 15MPa.

Patentová přihláška CN 106390343 A (publ. 15. 2. 2017) popisuje nasávání vzduchu do duální dvouúčelové trysky, která může kombinovat hasicí systém sání vodní mlhy a pěnový hasicí systém. Řešení používá tlakovou vodu a nasávání vzduchu. Z této směsi se vytvoří mlha malých kapiček vody se vzduchem. Vzduch se nasává sacími otvory 5, umístěnými po obvodu na vnější stěně tryskové trubice 4 v její horní části. Na vnější straně tryskové trubice 4 je vzduchová dutina pro komunikaci se sacími otvory 5. Pod tryskovou trubicí 4 je situována zplyňovací komora 6, jejíž horní část je opatřena otvorem spojeným s tryskovou trubicí 4 a jejíž spodní část je opatřena tryskou 7 pro rozprašování jemné vodní mlhy nebo pěny. Pod rozprašovací tryskou 7 je situována nárazová pružina 8 konického zužujícího se tvaru ve směru rozprašování, jejíž délka je ovládaná šrouby 10. V popisu je uvedeno, že pracovní tlak víceúčelové trysky je 6 až 1,2 MPa, průtok vody je 25 až 33 litrů za minutu, a jemná vodní mlha má velikost částic 0,99 až 300 pm. Úhel rozprašování lze nastavit pomocí šroubů úpravou pružiny 8, z níž vychází jemná vodní mlha nebo pěnové médium pro pokrytí požářiště. Dostřik hasiva není uveden. V popisu je zmíněno, že hasicí zařízení má velký význam pro speciální hašení, jako je hašení na lodích. Vzhledem k ovládání konečného proudu hasiva z otvorů konické pružiny manuálně šroubem/y, lze předpokládat ruční hašení. V popisu je doporučení: nejdříve hasit vodní mlhou a poté k ní přidat roztok pěny, který pění, pokrývá povrch ohně a izoluje zdroj ohně od vzduchu.

Nevýhodou této proudnice, je popsaná regulace hasicího proudu manipulací se šroubem, umístěným za pružinou 8, z níž vychází proud hasiva k hašení. Manipulaci se šrouby umístěné za pružinou, např. při regulaci stlačování pružiny, si lze obtížně představit provádět během hašení. Pravděpodobně se proudnice 10 obtížně směřuje směrem k požáru a na menší dálku nebo výšku.

Nejbližším řešením předloženého vynálezu je patent RU 2656033 C1 o názvu „Směšovač s dvoufázovým pracovním médiem“ (datum publikace udělení 30.05.2018). Je nárokován směšovač, sestávající z válcové směšovací komory se vstupní tryskou pro přívod kapaliny, je vybaven otvory v tělese směšovací komory a má výstupní zařízení pro dvoufázový tok s kanálky pro výstup dvoufázového proudu hasicí směsi. Otvory v tělese směšovací komory jsou umístěny kolmo k ose směšovací komory. Kanálky výstupního zařízení mají válcovitý tvar a délku 1 až 10 mm a jsou umístěny rovnoběžně s osou směšovací komory nebo pod úhlem do 60° k ose směšovací komory. Objemová koncentrace plynu ve směšovací komoře nesmí být nižší než 0,5.

- 2 CZ 309813 B6

V popisu je uvedeno, že průměr válcové komory a délka směšovací komory se volí tak, aby objemová koncentrace plynu odpovídala režimu kapky plynu při dvoufázovém proudění, tj, aby byla větší než 0,5 a přesněji 0,523, přičemž tato hodnota definuje přípustnou hodnotu objemové koncentrace. K této hodnotě přípustné objemové koncentrace plynu (vzduchu) 0,523 jsou v popisu tohoto patentu podrobně uvedeny teoretické výpočty a rovnice na základě zákonů mechaniky kapalin a plynů.

Byla teoreticky stanovena přípustná objemová koncentrace plynu ve směšovací komoře o hodnotě větší než 0,523. V patentu nejsou uvedeny žádné kvantitativní hodnoty, např., tlaků dodávané vody a vzduchu, rychlosti výstupní směsi hasiva, délka dostřiku výstupní směsi, atp. Takže lze předpokládat, že zařízení nebylo dostatečně odzkoušeno.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí ručním hasicím zařízením, které zahrnuje požární proudnici a vysokotlaké vodní čerpadlo, napojené na elektromotor a na akumulátorovou baterii, kde požární proudnice je požární hadicí připojena na vysokotlaké vodní čerpadlo, které je napojeno na zdroj vody, a požární proudnice je vybavena vodní komorou se vstupem vody, vzduchovou komorou s přívodem vzduchu a směšovací komorou pro smíchání vody a vzduchu a nástavcem s výstupem hasicí směsi, kterou je dvoufázový bublinkový proud.

Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že požární proudnice má:

• první sací otvory, uspořádané po obvodu směšovací komory pro přívod venkovního atmosférického vzduchu do směšovací komory, které jsou přes regulátor nasávaného venkovního vzduchu propojeny se vzduchovou komorou, napojené na směšovací komoru;

• nejméně jeden druhý sací otvor pro přívod venkovního atmosférického vzduchu do nástavce je situován po obvodu šroubení nástavce nebo po obvodu na nástavci bezprostředně za výstupní přepážkou vodní komory;

• směšovací komoru, napojenou na jednom konci na kónickou vstupní vodní trysku, zužující se ve směru proudění a připojenou přes vodní komoru na vstup vody, a na opačném konci je směšovací komora napojena na výstupní kanál, navazující na výstupní komoru; a • výstupní komoru opatřenou, kolmo na směr podélné osy požární proudnice, výstupní přepážkou s výstupními otvory.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je získání malého a lehkého ručního hasicího zařízení, které umožňuje svou celkovou konstrukcí nárokovanou změnu objemové koncentrace bublinek vzduchu a kapek vody pro vznik hasicího dvoufázového bublinkového proudu. Danou změnu objemové koncentrace, která odděluje režim kapiček vody od režimu vzduchových bublin zajišťuje zejména konstrukce plynodynamické požární proudnice podle tohoto vynálezu a na ni navazující komponenty hasicího zařízení, jako je vysokotlaké vodní čerpadlo a akumulátorová baterie s elektromotorem. Důležitou výhodou vynálezu je vytvoření stanoveného pole objemové koncentrace cestou vytvoření proměnlivé struktury proudění v průběhu utváření dvoufázového bublinkového proudu, které má podobné vlastnosti jako vodní paprsek.

Konstrukce ručního hasicího zařízení podle vynálezu zajišťuje dosažení silného, intenzivního a přímého hasicího dvoufázového bublinkového proudu, který má dostatek razance k přímému nasměrování na požářiště na potřebnou vzdálenost a v krátké době.

- 3 CZ 309813 B6

Výraznou předností tohoto vynálezu je získání ručního hasicího zařízení nízké hmotnosti do 50 kg, a to včetně vysokotlakého vodního čerpadla, elektromotoru a akumulátorové baterie. Hasicí zařízení jakožto celek, tedy včetně vysokotlakého vodního čerpadla, elektromotoru a akumulátorové baterie má malé rozměry, ve velikosti větší nákupní tašky, okolo 70 x 40 x 25 cm. Délka požární proudnice je okolo 60 cm, její největší průměr na výšku je okolo 8 cm, průměr při pohledu shora je okolo 8 cm. Vnitřní průměr vodní komory je okolo 25 mm a výstupního nástavce okolo 15 mm. Vnitřní průměr vstupní vodní trysky, směšovací komory, výstupního kanálu a výstupní komory se pohybuje od cca 20 mm až 5 mm. Z toho je zřejmé, že ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu je snadno přenosné.

Další velkou výhodou je snadná obsluha i pro nezaškolený personál.

Překvapivě toto ruční hasicí zařízení umožňuje pracovat pouze s okolním atmosférickým vzduchem, bez tlaku. Okolní vzduch je nasáván sacími otvory, prvními a druhými sacími otvory, s regulovatelným množstvím vzduchu podle potřeby. První sací otvory nasávají okolní vzduch do směšovací komory. Druhé sací otvory slouží k výraznému zvýšení rychlosti a tlaku konečné výstupní hasicí směsi z výstupu výstupního nástavce. Druhé sací otvory mohou být uspořádány buď po obvodu šroubení nástavce nebo v bezprostřední blízkosti za výstupní přepážkou, což závisí na konkrétní konstrukční úpravě požární proudnice. Důležitou částí požární proudnice je směšovací komora, v níž se mísí přicházející vzduch a tlaková voda v optimálním požadovaném poměru tak, aby vznikl dvoufázový plynodynamický proud hasicí směsi. Vodní komora slouží k vytvoření dostatečné zásoby tlakové vody a zajišťuje stabilitu tlaku na potřebné množství vody. V kónické vstupní vodní trysce před směšovací komorou se stabilizuje rychlost a tlak vody. Ve výstupní komoře a navazujícím výstupním kanálu se formuje dvoufázový plynodynamický proud hasicí směsi. Výstupní otvory výstupní přepážky na konci výstupní komory, jsou v podstatě funkční trysky, které vytváří vyšší tlak a usměrňují paprsky konečné hasicí směsi na výstupu z hasicího zařízení.

Je výhodné, když první sací otvory jsou umístěny ve směšovací komoře, mají tvar válcovitých kanálků, umístěných kolmo k podélné ose požární proudnice a navazují na vzduchovou komoru, která je spojena s regulačním otvorem regulátoru, umístěném v plášti požární proudnice. Výhodou prvních sacích otvorů je přisávání regulovaného množství vzduchu pomocí regulátoru do směšovací komory a nemusí se využívat tlakový vzduch. Válcovité kanálky prvních sacích otvorů působí jako trysky přisávaného vzduchu, které nasycují tlakový proud vody.

Dále je výhodné, když výstupní kanál má proměnlivý průřez symetricky rotačně uspořádaný vzhledem k podélné ose požární proudnice, přičemž průřez výstupního kanálu je vybraný ze skupiny, zahrnující tvar komolého kužele, složených komolých kuželů, rotačního elipsoidu, rotačního paraboloidu a rotačního hyperboloidu. Bylo navrženo mnoho typů výstupních kanálů, z nichž některá alternativní provedení jsou uvedena v příkladech provedení a jsou zde i podrobně diskutována. Jako nejvýhodnější se ukázaly tvary hyperboloidu a složených komolých kuželů.

Též je výhodné, když výstupní kanál se rozšiřuje ve směru proudění, což se ukázalo přínosné k výraznému zvýšení tlaku a rychlosti procházejícího proudu hasicí směsi.

Rovněž je výhodné, když výstupní komora je válcovitá nebo kónicky se zužující ve směru proudění. Výstupní komora válcovitého tvaru je snadno vyrobitelná a udržuje konstantní tlak procházejícího proudu. Výstupní komora, mírně se kónicky zužující, zvyšuje mírně tlak a rychlost proudící směsi.

Také je výhodné, když výstupní přepážka je rovinná, její výstupní otvory mají válcovitý tvar a jsou orientovány ve směru podélné osy požární proudnice. Nebo když výstupní přepážka je vypouklá, její výstupní otvory mají válcovitý tvar a jsou skoseny k podélné ose požární proudnice. s výhodou kolem 30°. Proud hasicí směsi se ve výstupních otvorech výstupních přepážky zformuje do paprskovitých proudů, které vytvoří dvoufázový plynodynamický proud.

- 4 CZ 309813 B6

Rovinná výstupní přepážka slouží pro výrobu lehčích hasicích směsí. Mírně vypouklá výstupní přepážka je určena pro výrobu těžších hasicích směsí.

Pro ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu bylo vyvinuto přihlašovatelem speciální vysokotlaké vysokotlaké vodní čerpadlo podle tohoto vynálezu. Odzkoušené vysokotlaké vodní čerpadlo je s výhodou třístupňové. Je osazené turbínovými lopatkovými koly rotujícími kolem své osy, uspořádanými za sebou ve směru otočného hřídele vysokotlakého vodního čerpadla a opatřené oddělenými pevně uchycenými spirálovitými lopatkami radiálně uspořádanými k ose hřídele. Podle tohoto vynálezu mají lopatky každá jiný tvar a jiný náběhový úhel a jsou navrženy jako kombinace částečně otevřených a částečně uzavřených lopatkových kol. Výhodou tohoto řešení lopatek a lopatkových kol je možnost získání vysokého tlaku a průtoku tímto vysokotlakým vodním čerpadlem při relativně nízkém příkonu elektromotoru. Z tohoto důvodu vyplývá další velký přínos tohoto vysokotlakého vodního čerpadla, a to je nízká hmotnost do 14 kg, velmi jednoduchá intuitivní obsluha i pro nezaškolené uživatele hasicího zařízení. Nízká hmotnost a relativně malé rozměry usnadňují manipulaci a mobilitu tohoto typu vysokotlakého vodního čerpadla spojeného s ruční hasicí proudnicí.

V nejvýhodnějším uskutečněném a odzkoušeném provedení podle tohoto vynálezu má vysokotlaké vodní čerpadlo při 10 000 otáčkách za minutu, výtlak na výstupu z tohoto čerpadla 1 litr tlakové vody za 1 sekundu při tlaku 2 MPa a při příkonu elektromotoru 3,5 kW a napětí 60 V.

Vynález se týká též způsob hašení v ručním hasicím zařízení pro vytváření dvoufázového bublinkového proudění podle nároků 1 až 9 tohoto vynálezu. Podstata způsobu hašení spočívá v tom, že dvoufázové proudění vzduchu a vody za směšovací komorou na vstupu do výstupního kanálu má objemovou strukturu kapek vody a vzduchu, kde objemová koncentrace vzduchu musí být větší než 0,523. A naopak, dvoufázové bublinkové proudění na výstupu z rozšířené koncové části výstupního kanálu má objemovou strukturu kapiček vody a bublinek vzduchu, kde objemová koncentrace vzduchu musí být nižší než 0,523. Takže, hodnoty objemové koncentrace vzduchu >0,523 vymezují existenci proudění bublinek vzduchu a kapek vody. A hodnoty objemové koncentrace vzduchu <0,523 vymezují existenci dvoufázového bublinkového proudění, které má podobné vlastnosti jako vodní paprsek. Po dopadu do požářiště vzniká velké množství páry, která absorbuje kyslík, což zrychluje hašení. Dodržení nárokované přípustné objemové koncentrace v daných místech požární proudnice je podstatné pro vznik dvoufázového bublinkového proudu a jeho rychlosti na výstupu. Pro úplnost, objemová koncentrace je definovaná jako objem složky dělený objemem směsi, je bezrozměrná, její jednotkou je 1; a je vyjádřena jako číslo, v tomto případě 0,523 (nebo 52,3 % ze 100 %). Pokud má jedna složka směsi objemovou koncentraci 0,523, potom druhá složka má objemovou koncentraci 0,477.

Hlavní výhodou způsobu hašení podle tohoto vynálezu je, že se získá v malém ručním hasicím zařízení výsledný hasicí vysokorychlostní dvoufázový bublinkový proud bublinek vzduchu s jemně rozptýlenou strukturou kapiček vody, a s danou nárokovanou objemovou koncentrací obou fází, plynné a kapalné. V malém ručním hasicím zařízení se tak uplatnily podmínky z velkých hasicích zařízení z teoretických výpočtů objemové koncentrace vzduchu, která byla dále vyvíjena, specifikována, zlepšena a odzkoušena. Konstrukce hasicího zařízení podle vynálezu umožňuje řečenou změnu objemové koncentrace ve členitých průřezech výstupních částí požární proudnice, zejména ve výstupním kanálu za směšovací komorou požární proudnice. Hasicí dvoufázový bublinkový proud podle tohoto vynálezu má při požadovaném dostřiku a lineární trajektorii krátkou dobu hašení a spotřebuje malé množství vody. Pokud je nám známo, známé patenty pro svoji zdokumentovanou mechanickou konstrukci vylučují možnost vytvoření dvoufázového plynodynamického bublinkového proudu pro malé ruční hasicí proudnice. Voda či kapalné zpěňovací prostředky jsou používány obdobně odděleně, ale s nemožností zajištění jemného rozptýlení a dostřiku hasicího proudu na velmi krátké a středně dlouhé vzdálenosti v interiérech i exteriérech.

- 5 CZ 309813 B6

Pro způsob hašení v hasicím zařízení podle vynálezu je výhodné, když • z vysokotlakého vodního čerpadla se přivádí do konvergentní kónické trysky a z ní do směšovací komory (regulovaně tlaková voda pod tlakem 2 MPa ±0,3 MPa o množství 60 ± 15 litrů za minutu;

• tato tlaková voda přisává regulovaně okolní atmosférický vzduch bez tlaku prvními sacími otvory do směšovací komory, v níž se vzduch a voda mísí do směsi dvoufázového proudění vzduchu a kapek vody;

• získaný proud vzduchu a kapek vody za směšovací komorou se přetváří do dvoufázového bublinkového proudění bublinek vzduchu a kapiček vody prostupem členitých průřezů výstupních prvků požární proudnice; přičemž • do výstupního nástavce se regulovaně přisává venkovní vzduch výstupními otvory výstupní přepážky a • vzniklé dvoufázové proudění turbulentního charakteru a bublinkové struktury rozptýlených kapek a bublinek vzduchu o velikosti kapek 10 až 300 pm vystupuje výstupem z požární proudnice hasicího zařízení do požářiště rychlostí až 36 m.s^-1 a maximálním dostřikem až 25 m.

Regulovaná tlaková voda, v nárokovaném rozsahu tlaku 2 MPa ±0,3 MPa 15 a množství 60 ± 15 litrů za minutu, splňuje vstupní podmínku pro vznik výsledného dvoufázového bublinkového proudu. Tento způsob hašení využívá přisáváním okolního vzduchu bez tlaku regulovaně, a to jak prvními sacími otvory do směšovací komory, tak druhými sacími otvory do nástavce požární proudnice. Protože se používá venkovní atmosférický vzduch, není zapotřebí dodávání tlakového vzduchu objemnými kompresory nebo velkým množstvím tlakových lahví. Okolní vzduch se nasává nejméně jedním regulačním otvorem nejméně jednoho regulátoru přes vzduchovou komoru prvními sacími otvory do směšovací komory, v níž se vzduch a voda mísí do směsi dvoufázového proudění bublinek vzduchu a kapek vody. Získaný proud dále postupuje do výstupního kanálu s větším průřezem na konci, v němž se zvyšuje promíchávání částeček vody a vzduchu. Z výstupního kanálu dále tento proud postupuje do výstupní komory a na jejím konci prochází výstupními otvory výstupní přepážky do výstupního nástavce s regulovaným přisáváním okolního vzduchu, např., otočným šroubením na nástavci. V těchto výstupních prvcích dochází k brždění proudění za narůstání tlaku a hustoty vzduchu, čímž se snižuje objem zaplňovaný vzduchem a proudění přechází do bublinkové struktury rozptýlených kapek vody a bublinek vzduchu o velikosti kapek 10 až 300 pm. Vzniklé dvoufázové bublinkové proudění turbulentního charakteru vystupuje výstupem z požární hadice hasicího zařízení do požářiště rychlostí až 36 m.s^-1 a maximálním dostřikem až 25 m.

Objasnění výkresů

Vynález je dále podrobně popsán na příkladných neomezujících provedeních a je schematicky znázorněn na připojených výkresech, z nichž představuje:

Obr. 1 blokové schéma ručního hasicího zařízení s vysokotlakým vodním čerpadlem a elektromotorem;

Obr. 2 pohled shora na požární proudnici;

Obr. 3 boční pohled na požární proudnici s rukojetí v klidové poloze;

Obr. 4 svislý řez požární proudnici z obr. 3 s rukojetí v pracovní poloze, s výstupním kanálem

- 6 CZ 309813 B6 rozšiřujícím se ve směru proudění, naznačeného šipkami;

Obr. 5.1 svislý řez požární proudnici s alternativním kónusovým výstupním kanálem;

Obr. 5.2 svislý řez požární proudnici s alternativním výstupním kanálem ve tvaru rotačního sesazeného hyperboloidu;

Obr. 5.3 svislý řez požární proudnici s alternativním rotačním elipsoidním výstupním kanálem;

Obr. 5.4 svislý řez požární proudnici s alternativním výstupním kanálem ve tvaru rotačního jednoduchého hyperboloidu;

Obr. 5.5 svislý řez požární proudnici s alternativním výstupním kanálem ve tvaru rotačního jednoduchého hyperboloidu;

Obr. 6 axonometrický boční pohled na vysokotlaké vodní čerpadlo s přívodem vody ze zdroje vody vpravo;

Obr. 7 axonometrický boční pohled na vysokotlaké vodní čerpadlo s přívodem vody ze zdroje vody vlevo;

Obr. 8 první lopatkové kolo vysokotlakého vodního čerpadla v řezu B- B z obr. 6;

Obr. 9 vizuální pohled otvorem vysokotlakého vodního čerpadla na straně přívodu vody z obr. 6; a

Obr. 10 svislý podélný řez C-C z obr. 7.

Příklady uskutečnění vynálezu

Způsob hašení a hasicí zařízení podle vynálezu řeší nevýhody stávajících hasicích systémů.

Stávající systémy založené na použití kapalných trysek mají řadu významných nevýhod. Při hašení ohně je třeba zajistit

i) sražení plamene, vyžadující vysokou rychlost hasicího proudu;

ii) odvedení tepla odpařením vody;

iii) odstranění kyslíku ze vzduchu vytvořenou párou z vody.

U stávajících systémů mají hasicí proudy obvykle nízkou rychlost, a proto, i když dosáhnou místo požáru, obvykle nesplní požadavek sražení plamene. Aby se voda rychle odpařila, musí být rozmělněna na kapičky. Kapalný paprsek při rozmělnění dává velké kapičky řádově 1000 až 5 000 μm. Je potřeba kapky kapaliny/vody řádově 150 až 300 μm. V tomto případě se rychlost odpařování zvyšuje ~ 1000krát. Výsledkem je, že proud má balistickou trajektorii a kapičky dopadají na zem před zdrojem ohně, aniž by se vypařily. Navíc krátký dosah kapalného paprsku při vysoké intenzitě záření neumožňuje většinu požárů uhasit vůbec, respektive často velmi obtížně a dlouho. Výsledkem je, že při hašení se plýtvá spoustou vody, takže škody při hašení často převyšují škody způsobené samotným ohněm.

Proto byla vyvinuta nová technologii pro vytváření hasicích proudů podle tohoto vynálezu bez těchto nedostatků. Podstata tohoto nového systému hašení spočívá ve vytvoření vysokorychlostního dvoufázového proudu bublinek plynu/vzduchu s jemně rozptýlenou kompozicí kapiček kapaliny/vody, a s určitou koncentrací obou fází, plynné a kapalné v daném hasicím zařízení. Hasicí dvoufázový bublinkový proud podle tohoto vynálezu má dlouhý

- 7 CZ 309813 B6 dosah/dostřik, lineární trajektorii, krátkou dobu hašení a spotřebuje malé množství vody. Nové hasicí zařízení podle tohoto vynálezu slouží k uskutečnění podstaty vynálezu, která spočívá ve změně objemové koncentrace plynu/vzduchu a kapek kapaliny/vody za směšovací komorou 12 ve výstupním kanále 20 a vytvoření dvoufázového bublinkového proudu.

Příklad 1 (Obrázky 1, 2, 3, 4)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnici 1, mající třístupňový výstupní kanál 20.

Obrázek 1 zachycuje schematicky blokové schéma ručního hasicího zařízení. Ruční hasicí zařízení zahrnuje požární proudnici 1, která je požární hadicí spojená s vysokotlakým vodním čerpadlem 2 připojeném na elektromotor 3 poháněný akumulátorovou baterií 4. Do vysokotlakého vodního čerpadla 2 se přivádí voda ze zdroje 5 vody.

Obrázek 2 ukazuje pohled shora na požární proudnici 1, kde vstup 6 vody do požární proudnice 1 je označen šipkou vlevo a výstup 7 hotové hasicí směsi z požární proudnice 1 je označen šipkou vpravo. V pohledu zleva od vstupu vody je vyznačeno šroubení 8 pro připojení neznázorněné požární hadice. Na opačném konci požární proudnice 1 je situován nástavec 9, z něhož vychází výstup 7 hotové hasicí směsi. Mezi šroubením 8 a nástavcem 9 je viditelný plášť 10 požární proudnice 1, uvnitř něhož je situována ve směru proudění vodní komora 18 (neznázorněna), navazující na směšovací komoru 12 (neznázorněna).

Obrázek 3 je boční pohled na požární proudnici 1 z obr. 2. Na obrázku 3 je znázorněno šroubení 8, plášť 10 požární proudnice 1 a navazující nástavec 9. Ve spodní části požární proudnice 1 je situován regulátor 13 pro regulaci přisávání venkovního vzduchu prvními sacími otvory 14 (neznázorněnými) umístěnými ve směšovací komoře 12 (neznázorněné). Pod vodní komorou 18 je umístěna ovládací rukojeť 15 v krajní klidové poloze. Nástavec 9 je opatřen šroubením 16 pro připojení k plášti 10 požární proudniceJ_. Ve šroubení 16 jsou situovány druhé sací otvory 17 pro přisávání venkovního vzduchu do nástavce 9 k hotové hasicí směsi.

Obrázek 4 znázorňuje svislý řez požární proudnici 1 z obr. 3 s ovládací rukojetí 15 v pracovní poloze. Vstup 6 vody navazuje na válcovitou vodní komoru 18 navazující na zužující se kuželovitou vodní trysku 19, vyúsťující do válcovité směšovací komory 12, opatřené prvními sacími otvory 14 pro přisávání venkovního vzduchu přes vzduchovou komoru 11 do směšovací komory 12. Ve směšovací komoře 12 se mísí voda s venkovním vzduchem do směsi vzduchu a kapiček vody. Směšovací komora 12 navazuje na výstupní kanál 20.

V tomto příkladném provedení je výstupní kanál 20 možno označit jako složený, převážně se rozšiřující se ve směru proudění, který je rozdělen na tři stupně 20a, 20b, 20c s různými průřezy po délce podélné osy 21 požární proudnice 1. První stupeň 20a výstupního kanálu 20 je válcovitý a navazuje jedním svým koncem na směšovací komoru 12 a druhým koncem na druhý kuželovitý stupeň 20b výstupního kanálu 20. Druhý stupeň 20b je kuželovitý a mírně se rozšiřuje cca 10° ve směru proudění. Druhý stupeň výstupního kanálu 20b navazuje na třetí stupeň 20c, který je též kuželovitý a rozšiřující se pod větším úhlem cca 30° ve směru proudění.

Výstupní kanál 20 navazuje na válcovitou výstupní komoru 22, která je zakončena v celém průřezu výstupní přepážkou 23, která může být buď rovinná nebo velmi mírně vypouklá ve směru proudění. Výstupní přepážka 23 je opatřena výstupními otvory 24 ve tvaru válcovitých trysek. Výstupní otvory 24 mohou být situovány ve směru podélné osy 21 proudnice v rovinné přepážce 23. Nebo mohou být válcové otvory 24 skoseny pod určitým úhlem k podélné ose 21 požární proudnice 1, např. pod úhlem 3°. Počet a úhly sklonů výstupních otvoru výstupních otvorů 24 závisí na konstrukčním záměru, za jakým účelem je zařízení navrhováno a jak bude následně využíváno.

- 8 CZ 309813 B6

Zařízení pracuje následovně a obdobně pro všechny typy dále uvedených hasicích zařízeních v příkladných konkrétních provedeních.

Při hašení požáru obsluha připojí pomocí běžné požární hadice požární proudnici 1 k vysokotlakému vodnímu čerpadlu 2.

Vysokotlaké vodní čerpadlo 2 (obr. 1) nasává vodu ze zdroje 5 vody, např. rybníku nebo zásobníku nebo je vysokotlaké vodní čerpadlo 2 připojeno na zdroj 5 vody z vodního řadu. Vysokotlaké vodní čerpadlo 2 se pohání elektromotorem 3, který se napájí akumulátorovou baterií 4. Voda z vysokotlakého vodního čerpadla 2, se vhání odvodem 26 z vysokotlakého vodního čerpadla 2 spojeného pomocí neznázorněné požární hadice se šroubením 8 (obr. 2, 3) požární proudnice 1 do jejího vstupu 6.

Hasicí zařízení s ruční ovládací rukojetí 15 v klidové poloze je znázorněno na obr. 3 a v pracovní poloze na obr 4.

Způsob funkce hasicího zařízení je dále podrobně vysvětlen a detailně popsán pomocí obr. 4 požární proudnice 1.

Tlaková voda spuštěním ovládací rukojeti 15 se vhání do vodní komory 18 a postupuje vstupní vodní tryskou 19 do směšovací komory 12, umístěné v plášti 10 požární proudnice 1.

Vzduch se přidává do vzduchové komory 11 regulátorem 13 pro přisávání atmosférického vzduchu z okolí. Regulátorem 13 se řídí množství přisávaného vzduchu do vzduchové komory 11. Tím se se ovládá množství přisávaného vzduchu ze vzduchové komory 11 do prvních sacích otvorů 14 v navazující směšovací komoře 12. První sací otvory 14 umístěné ve směšovací komoře 12 mají tvar válcovitých kanálků, umístěných kolmo k podélné ose 21 požární proudnice 1 a jsou vyústěny do vzduchové komory 11 spojené s regulačním otvorem regulátoru 13, jak je patrné z obrázků 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 a 5.5. Regulátorem 13 se přisávaný vzduch z okolí buď uzavírá nebo podle potřeby otevírá, čímž se dle potřeby mění průtočné množství atmosférického venkovního vzduchu přiváděného do směšovací komory 12 za účelem získání proudu, majícího strukturu bublinek vzduchu s kapkami vody. Množství přisávaného venkovního vzduchu do směšovací komory 12 se reguluje např., podle požadované výstupní rychlosti dvoufázového bublinkového proudu na výstupu 7 hasicí směsi, která se měří pomocí laseru. Pokud tato požadovaná rychlost neodpovídá, reguluje se nasávané množství regulátorem 13.

K dosažení výsledného konečném efektu vzniku jemně rozptýleného plynodynamického dvoufázového hasicího výstupního proudu 7 na výstupu z nástavce 9, je potřeba dosáhnout přesných požadovaných hodnot ve směšovací komoře 12 a následně ve výstupním kanálu 20, kde vzniká dvoufázová bublinková směs pracovního média, tj. vody a vzduchu.

Rozšiřující se stupně 20a, 20b, 20c výstupního kanálu 20 slouží k vytváření bublinkové struktury proudění. Výstupní kanál 20 svým rozšířením brzdí proudění, přičemž narůstá tlak a hustota vzduchu. Takto se snižuje objem zaplňovaný vzduchem a proudění se mění na bublinkovou strukturu. Použitím bublinkové struktury proudění k vytváření proudu bublinek vzduchu s kapičkami vody vzniká velmi účinný hasicí proud vycházející z nástavce 9.

Ve směšovací komoře 12 dochází ke smísení kapiček tlakové vody a bublinek vzduchu a dochází zde k vytvoření směsi, která postupuje ze směšovací komory 12 výstupním kanálem 20 do výstupní komory 22, kterou dále prochází a postupuje výstupními otvory 24 výstupní přepážky 23.

Následně hasicí směs prostupuje z výstupních otvoru 24 výstupní přepážka 23 do nástavce 9, našroubovaného k plášti 10 požární proudnice 1, pomoci šroubení 16 nástavce 9 (obr. 2, 3, 4). V příkladném provedení je šroubení 16 nástavce 9 opatřeno druhými sacími otvory 17 pro

- 9 CZ 309813 B6 přisávání okolního atmosférického vzduchu do nástavce 9 k hasicí směsi. Otáčením šroubení 16 se reguluje přisávaný vzduch do nástavce 9. Regulace množství nasávaného vzduchu do nástavce 9 se provádí např., pokud výsledný dvoufázový bublinkový proud, vycházející z nástavce 7, je rozptýlený a nevytváří intenzivní přímý proud k přímému hašení. Potom se reguluje množství nasávaného vzduchu do nástavce 9, dokud se nevytvoří silný, přímý a intenzivní dvoufázový bublinkový proud. Přisávaný vzduch zvyšuje výstupní rychlost, tlak i dostřik konečného, jemně rozptýleného dvoufázového plynodynamického hasicího proudu na výstupu 9 a aerosolů v širokém rozpětí velikosti kapiček vody v rozmezí 10 až 300 pm v hasicí směsi.

Výsledný hasicí dvoufázový bublinkový proud na výstupu 7 hasicí směsi 20 vychází z nástavce 9 požární proudnice 1 hasicího zařízení. Obsluha nasměruje nástavec 9 s vystupujícím hasicím proudem 7 směrem do požáru.

Lze konstatovat, že proudění v požární proudnici 1 má v podstatě převážně přímočarý směr ve směru podélné osy 21 požární proudnice 1.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízením podle tohoto příkladného provedení vynálezu má následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 vody do vstupní vodní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9 požární proudnice 1, má výstupní rychlost 25 m.s^-1 a maximální dostřik okolo 20 m. V tomto příkladném provedení 30 se jedná o lehkou požární směs.

Lehké hasicí směsi jsou určeny zejména pro hašení požáru v interiérech, v kancelářích, v bytech, v hotelích, kde je zvýšená potřeba, aby hasivo obsahovalo co nejméně vody. Konkrétní příkladné provedení představuje v pořadí druhé nejvýkonnější ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu.

Příklad 2 (Obrázek 5.1)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnicí 1, mající jednoduchý kuželovitý výstupní kanál 20d.

Obrázek 5.1 znázorňuje požární proudnicí 1 shodnou s předchozím příkladem 1 (obr. 4), vyjma výstupního kanálu 20 v alternativním konstrukčním provedení hladkého komolého kužele 20d, rozšiřujícího se ve směru proudění cca 16° k podélné ose 21, požární proudnice 1.

Hasicí zařízení podle tohoto příkladného provedení pracuje obdobně jako v předchozím příkladném provedení s tím, že tvar jednoduchého komolého kužele 20d jakožto alternativního výstupního kanálu 20 není tak účinný jako v předchozím příkladném provedení, jak ukázaly následné praktické testy. V tomto alternativním výstupním kanálu 20d se formuje výstupní hasicí směs do požadované kvality lehké hasicí směsi.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízení podle tohoto příkladného provedení vynálezu má následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 do vstupní vodní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9, má výstupní rychlost 25 m.s^-1 a maximální dostřik okolo 20 m. V tomto příkladném provedení se jedná o lehkou hasicí směs.

Lehké hasicí směsi jsou určeny pro hašení požáru v interiérech, v kancelářích, bytech, hotelích, kde je zvýšená potřeba aby hasivo obsahovalo co nejméně vody. Konkrétní příkladné provedení představuje v pořadí třetí nejvýkonnější ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu.

- 10 CZ 309813 B6

Příklad 3 (Obrázek 5.2)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnici 1, mající výstupní kanál 20 ve tvaru rotačního hyperboloidu.

Obrázek 5.2 znázorňuje požární proudnici 1 shodnou s provedením dle příkladu 1 (obr. 4), vyjma konstrukce dalšího alternativního výstupního kanálu 20, který je proveden ve čtyřech stupních 20e, 20f, 20q, 20h. První stupeň 20e je válcovitý, konstantního průměru, většího než směšovací komora 12, na niž první stupeň 20e navazuje. Další tři za sebou spojitě navazující stupně 20f, 20g, 20h ve směru proudění mají proměnlivé průřezy po délce podélné osy 21 požární proudnice 1, a vcelku mají v průřezu tvar rotačního tělesa ve tvaru v podstatě rotačního hyperboloidu ve směru podélné osy 21 proudnice 1. Každý stupeň 20f, 20q. 20h v průřezu připomíná „tulipánovitý tvar“. Podrobněji, ve směru proudění a podélné osy 21 proudnice 1: druhý stupeň 20f se mírně zužuje do nejužšího průřezu výstupního kanálu 20, třetí stupeň 20q se mírně rozšiřuje a čtvrtý stupeň 20f se široce rozevírá a navazuje svým koncovým nejrozšířenějším průřezem na průřez válcovité komory 22. První dva stupně po délce zabírají 40 % a další dva stupně zabírají cca 60 % po délce ve směru podélné osy 21 požární proudnice 1.

Hasicí zařízení podle tohoto příkladného provedení pracuje obdobně jako v předchozím příkladném provedení s tím, že tvar rotačního hyperboloidu ve čtyřech stupních 20e, 20f, 20q, 20h, jakožto alternativního výstupního kanálu 20, je nejúčinnější z popsaných příkladů provedení tohoto vynálezu, jak ukázaly následné praktické testy. Seškrcení stupně 20q do nejužšího průřezu přispívá k nárůstu tlaku i rychlosti proudu hasicí směsi. V tomto alternativním výstupním kanálu 20 se formuje výstupní hasicí směs do požadované kvality velmi lehké hasicí směsi.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízení podle tohoto příkladného provedení vynálezu má následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 do vstupní vodní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9, má výstupní rychlost 36 m.s^-1 a maximální dostřik okolo 25 m. V tomto příkladném provedení se jedná o velmi lehkou hasicí směs.

Velmi lehké hasicí směsi jsou určeny zejména pro hašení požáru v interiérech, v kancelářích, bytech, hotelích, kde je zvýšená potřeba aby hasivo obsahovalo co nejméně vody. Konkrétní příkladné provedení představuje nejvýkonnější ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu.

Příklad 4 (Obrázek 5.3)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnicí 1, mající výstupní kanál 20 ve tvaru rotačního elipsoidu.

Obrázek 5.3 znázorňuje požární proudnici 1 shodnou s provedením dle příkladu 1 (obr. 4), vyjma dalšího alternativního výstupního kanálu 20i, který je proveden ve tvaru rotačního elipsoidu, ve směru podélné osy 21 proudnice 1. Alternativní výstupní kanál 20i ve tvaru rotačního elipsoidu je na konci přivráceném výstupní komoře 22 svisle ukončený vzhledem k podélné ose 21 a navazuje tímto svým koncovým průřezem na odpovídající průřez válcovité výstupní komory 22.

Hasicí zařízení podle tohoto příkladného provedení pracuje obdobně jako v předchozích příkladech provedení s tím, že tvar rotačního elipsoidu 20i, jakožto alternativního výstupního kanálu 20, slouží k výrobě nejtěžší hasicí směsi, jak ukázaly následné praktické testy.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízení podle tohoto příkladného provedení vynálezu má

- 11 CZ 309813 B6 následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 do vstupní vodní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9, má výstupní rychlost 12 m.s^-1 a maximální dostřik okolo 10 m. V tomto příkladném provedení se jedná o velmi těžkou hasicí směs.

Velmi těžké hasicí směsi jsou vhodné zejména pro hašení požáru v exteriérech a venku, např. při hašení popelnic, okolního porostu atp. kde hasivo může obsahovat více vody, která nezpůsobí tak velké materiální škody jako v interiérech.

Příklad 5 (Obrázek 5.4)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnici 1, mající výstupní kanál 20 ve tvaru sesazeného rotačního paraboloidu.

Obrázek 5.4 znázorňuje požární proudnici 1 shodnou s provedením dle příkladu 1 (obr. 4), vyjma dalšího alternativního výstupního kanálu 20, ve tvaru tří stupňů 20j, 20k, 20i, plynule na sebe navazujících a s proměnlivými spojitými průřezy. Jako celek odpovídá tvaru dvoudílného sesazeného rotačního paraboloidu, ve směru podélné osy 21 požární proudnice 1 a připomíná „pohár“. Krajní užší průřez paraboloidu, na straně přivrácené směšovací komoře 12, představuje první část 20j. Opačně situovaná krajní část paraboloidu, přivrácena výstupní komoře 22, je širší a představuje třetí stupeň 20l. Mezi oběma těmito krajními stupni 20j, 20l je uspořádána do nejužšího průřezu výstupní komory 20 prostřední část, druhý stupeň 20k. Paraboloid je mezi oběma krajními stupni 20j, 20l, cca v jedné čtvrtině ve směru proudění a podélné osy 21, seškrcen do nejužšího průřezu prostřední části druhého stupně 20k výstupního kanálu 20.

Hasicí zařízení podle tohoto příkladného provedení pracuje obdobně jako v předchozím příkladu provedení s tím, že alternativní výstupní kanál 20 ve tvaru dvoudílného sesazeného rotačního paraboloidu se třemi stupni 20j, 2k, 20i, slouží k výrobě těžké hasicí směsi, jak ukázaly následné praktické testy.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízení podle tohoto příkladného provedení vynálezu má následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 vody do vstupní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9, má výstupní rychlost 16 m.s^-1 a maximální dosah okolo 14 m. V tomto příkladném provedení se jedná o těžkou požární hasicí směs.

Těžké hasicí směsi jsou vhodné zejména pro hašení požáru v exteriérech a venku, např. při hašení popelnic, okolního porostu atp., kde hasivo může obsahovat více vody, která nezpůsobí velké materiální škody jako v interiérech.

Příklad 6 (Obrázek 5.5)

Ruční hasicí zařízení s požární proudnicí 1, mající výstupní kanál 20 ve tvaru jednoduchého rotačního hyperboloidu

Obrázek 5.5 ukazuje svislý řez požární proudnicí 1 s alternativním výstupním kanálem 20m ve tvaru „tulipánovitého“ rotačního jednoduchého hyperboloidu ve směru podélné osy 21 proudnice 1.

Hasicí zařízení podle tohoto příkladného provedení pracuje obdobně jako v příkladu provedení podle obr. 5.2 s tím, že tvar jednoduchého rotačního hyperboloidu 20m, jakožto alternativního

- 12 CZ 309813 B6 výstupního kanálu 20, je velmi účinný z popsaných příkladů provedení tohoto vynálezu, jak ukázaly následné praktické testy. V tomto alternativním výstupním kanálu 20m se formuje výstupní hasicí směs do požadované kvality lehké hasicí směsi.

Při hašení požáru ručním hasicím zařízení podle tohoto příkladného provedení vynálezu má následující odzkoušené parametry. Tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla 2 podle vynálezu a vstupující vstupem 6 vody do vstupní trysky 19 požární proudnice 1, má tlak 2 MPa. Hotová hasicí směs, vystupující z nástavce 9, má výstupní rychlost 28 m.s^-1 a maximální dostřik okolo 23 m. V tomto příkladném provedení se jedná o velmi lehkou požární hasicí směs.

Lehké hasicí směsi jsou určeny pro hašení požáru v interiérech, v kancelářích, bytech, hotelích, kde je zvýšená potřeba, aby hasivo obsahovalo co nejméně vody. Konkrétní příkladné provedení představuje výkonné ruční hasicí zařízení podle tohoto vynálezu.

Příklad 7 (Obrázky 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)

Vysokotlaké vodní čerpadlo 2

Vysokotlaké vodní čerpadlo 2, které je vícestupňové, s výhodou třístupňové, je osazeno turbínovými lopatkovými koly 30 rotujícími kolem své osy, uspořádanými za sebou ve směru otočného hřídele 31 čerpadla 2. Vysokotlaké vodní čerpadlo 2 je opatřené oddělenými pevně uchycenými spirálovitými lopatkami 30 radiálně uspořádanými k ose hřídele 31. Vysokotlaké vodní čerpadlo 2 bylo speciálně vyvinuto a odzkoušeno přihlašovatelem pro účel ručního hasicího zařízení s požární proudnicí 1 podle tohoto vynálezu. Lopatky 32 mají každá jiný tvar a jiný náběhový úhel, a jsou navrženy jako kombinace částečně otevřených a částečně uzavřených lopatkových kol 30.

Ve výhodném příkladném provedení vysokotlaké vodní čerpadlo 2 má při 10 000 otáčkách za minutu, výtlak na výstupu 26 vody z čerpadla 2 1 (jeden) litr tlakové vody za 1 sekundu při tlaku 2 MPa a při příkonu elektromotoru 3 3,5 kW a napětí 60 V.

Obrázek 6 ukazuje axonometrický boční pohled na vysokotlaké vodní čerpadlo 2. V pravé části obr. 6 je označen přívod 25 vody do vysokotlakého vodního čerpadla 2 ze zdroje 5 vody. V levé části obrázku 6 je označen odvod 26 vody z čerpadla 2, navazující na neznázorněný vstup 6 vody do požární proudnice 1. Vysokotlaké vodní čerpadlo 2 je v příkladném provedení třístupňové, se třemi stupni 27, 28, 29, a to prvním stupněm 27, druhým stupněm 28 a třetí stupněm 29 vysokotlakého vodního čerpadla 2, v nichž se zvyšuje tlak vody ve směru od přívodu 25 vody směru k odvodu 26 vody z vysokotlakého vodního čerpadla 2 do neznázorněného vstupu 6 vody do požární proudnice 1.

Obrázek 7 znázorňuje axonometrický boční pohled na vysokotlaké vodní čerpadlo 2 s přívodem 25 vody ze zdroje 5 vody, v levé části obr. 7. Nahoře na obr. 7 je znázorněn odvod 26 vody z čerpadla 2 do neznázorněné požární proudnice 1. Na obr. 10 jsou vyznačeny v řezu C-C z obr. 7 jednotlivé stupně 27, 28, 29 vysokotlakého vodního čerpadla 2 a otočný hřídel 31 čerpadla 2 v jeho podélné ose.

Obrázek 8 ukazuje první turbínové lopatkové kolo 30 vysokotlakého vodního čerpadla 2 v čelním řezu B-B z obr. 6. Na obrázku 8 jsou též znázorněny lopatky 32 turbínového lopatkového kola 30, které jsou radiálně uspořádané vzhledem k centrální hřídeli 31. Lopatky 32 mají každá jiný tvar a jiný náběhový úhel. Lopatky 32 jsou částečně otevřené a částečně uzavřené na lopatkových kolech 30. Spirálovité lopatky 32 jsou uspořádány ve třístupňovém uspořádání za sebou ve směru osy hřídele 31.

- 13 CZ 309813 B6

Obrázek 9 představuje vizuální pohled otvorem vysokotlakého vodního čerpadla 2 ze strany neznázorněného přívodu 25 vody ze zdroje 5 vody z obr. 6. Odvod 26 vody z vysokotlakého vodního čerpadla 2 je znázorněn vlevo nahoře na obr. 9. Na obrázku 9 je viditelná hřídel 31 vysokotlakého vodního čerpadla 2 a první turbínová spirálovitá lopatka 32 turbínového lopatkového kola 30.

Obrázek 10 znázorňuje podélný svislý řez C-C z obr. 7 podélnou osou hřídele 31. Šipkami vlevo je označen přívod 25 vody ze zdroje 5 vody do vysokotlakého vodního čerpadla 2. Šipkou nahoře je označen odvod 26 vody z vysokotlakého vodního čerpadla 2 do požární proudnice 1. V horní části nad hřídelí 31 jsou zobrazeny první stupeň 27, druhý stupeň 28 a třetí stupeň 29 vysokotlakého vodního čerpadla 2. V dolní části pod hřídelem 31 jsou označeny, v příkladném provedení, tři turbínová lopatková kola 30 vysokotlakého vodního čerpadla 2.

Průmyslová využitelnost

Lehká, malá a snadno ovladatelná požární proudnice 1 ručního hasicího zařízení včetně relativně malého vysokotlakého vodního čerpadla 2 a akumulátorové baterie 4 je určena k hašení menších požárů v interiéru i exteriéru s dostřikem hasicího dvoufázového bublinkového proudu až do 25 m.

Namísto vody jakožto kapalného média lze využít běžnou pěnovou směs.

Claims (11)

1. Ruční hasicí zařízení pro získání dvoufázového bublinkového proudu zahrnuje požární proudnici (1) a vysokotlaké vodní čerpadlo (2) napojené na elektromotor (3) a na akumulátorovou baterii (4), kde požární proudnice (1) je požární hadicí připojena na vysokotlaké vodní čerpadlo (2), které je napojeno na zdroj (5) vody;

požární proudnice (1) je vybavena vodní komorou (18) se vstupem (6) vody kónickou konvergentní vstupní vodní tryskou (19), vzduchovou komorou (11) s přívodem venkovního vzduchu, napojenou na směšovací komoru (12) pro smíchání vody a vzduchu a nástavcem (9) s výstupem (7) dvoufázového bublinkového hasicího proudu;

všechny komory (11, 12, 18), vstupní tryska (19), nástavec (9) požární trysky jsou rotačně symetricky uspořádány kolem hlavní podélné osy (21) požární proudnice (1);

vyznačující se tím, že požární proudnice (1) zahrnuje:

• první sací otvory (14), které jsou uspořádané po obvodu směšovací komory (12) pro přívod regulovatelného venkovního atmosférického vzduchu do směšovací komory (12), jsou přes regulátor (13) nasávaného venkovního vzduchu propojeny se vzduchovou komorou (11), napojenou na směšovací komoru (12), • druhé sací otvory (17), pro přívod regulovatelného venkovního atmosférického vzduchu do výstupního nástavce (9), jsou situovány po obvodu nástavce (9) bezprostředně za výstupní přepážkou (23) výstupní komory (22), • směšovací komoru (12), která je na jednom konci napojena na užší konec kónické vstupní vodní trysky (19), připojené přes vodní komoru (18) na vstup (6) vody, a na opačném konci je směšovací komora (12) napojena na výstupní kanál (20) navazující na výstupní komoru (22), • výstupní komoru (22) opatřenou kolmo na směr podélné osy (21) požární proudnice (1) výstupní přepážkou (23) opatřenou výstupními otvory (24).

2. Ruční hasicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první sací otvory (14) směšovací komory (12) mají tvar válcovitých kanálků umístěných kolmo k podélné ose (21) požární proudnice (1) shodné s osou směšovací komory (12) a navazují na vzduchovou komoru (11), která je spojena s regulačním otvorem regulátoru (13), umístěném v plášti (10) požární proudnice (1).

3. Ruční hasicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhé sací otvory (17), které mají tvar válcovitých kanálků, jsou uspořádány po obvodu šroubení (16) nástavce (9) a rovnoběžně s podélnou osou požární proudnice (1), kde šroubení (16) je regulovatelným prvkem pro přisávané množství okolního vzduchu do nástavce (9).

4. Ruční hasicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní kanál (20) má proměnlivý průřez, který je symetricky rotačně uspořádaný vzhledem k podélné ose (21) požární proudnice (1), a který ve směru proudění je vždy větší na konci výstupního kanálu (20) přivráceného k výstupní komoře (22) než průřez na začátku výstupního kanálu (20) přivráceného ke směšovací komoře (12), přičemž průřez výstupního kanálu (20) je vybraný ze skupiny, zahrnující tvar komolého kužele, složených komolých kuželů, rotačního elipsoidu, rotačního paraboloidu a rotačního hyperboloidu.

5. Ruční hasicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní komora (22) je válcovitá nebo kónicky se zužující ve směru proudění.

6. Ruční hasicí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní přepážka (23) je rovinná, její výstupní otvory (24) mají válcovitý tvar a jsou orientovány ve směru podélné osy (21) požární proudnice (1), nebo výstupní přepážka (23) je vypouklá, její výstupní otvory (24) mají válcovitý tvar a jsou skoseny k podélné ose (21) požární proudnice (1) v rozmezí 30° až 60°.

7. Ruční hasicí zařízení zahrnující vícestupňové vysokotlaké vodní čerpadlo (2) podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vysokotlaké vodní čerpadlo (2), s výhodou třístupňové, je osazeno turbínovými lopatkovými koly (30) rotujícími kolem své osy,

- 15 CZ 309813 B6 uspořádanými za sebou ve směru otočného hřídele (31) vysokotlakého vodního čerpadla (2) a opatřené oddělenými pevně uchycenými spirálovitými lopatkami (32) radiálně uspořádanými k ose otočné hřídele (31), přitom spirálovité lopatky (32) mají každá jiný tvar a jiný náběhový úhel a jsou kombinací částečně otevřených a částečné uzavřených lopatkových kol (30).

8. Ruční hasicí zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že vysokotlaké vodní čerpadlo (2) při 10 000 otáčkách za minutu má výtlak na výstupu (26) z čerpadla 1 litr tlakové vody za 1 sekundu při tlaku 2 MPa a při příkonu elektromotoru (3) 3,5 kW a napětí 60 V.

9. Ruční hasicí zařízení podle některého z předchozích nároků nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že tlaková voda, vystupující z vysokotlakého vodního čerpadla (2) a vstupující vstupem (6) do vstupní vodní trysky (19) požární proudnice (1), má tlak 2 MPa, přičemž hasicí proud na výstupu (7) nástavce (9) požární proudnice hasicího zařízení vykazuje výstupní rychlost až 36 m.s^-1 a maximální dostřik 25 m.

10. Způsob hašení v ručním hasicím zařízení pro vytváření dvoufázového bublinkového proudění, vystupujícího výstupem (7) požární proudnice (1) hasicího zařízení, podle nároku 1 až 9, vyznačující se tím, že při hašení se nejdříve do směšovací komory (12) přivádí vzduch s tlakovou vodou, které se ve směšovací komoře (12) mísí do dvoufázového proudění vzduchu a kapek vody, získané dvoufázové proudění vzduchu a vody za směšovací komorou (12) vytváří dvoufázový bublinkový proud kapiček vody a bublinek vzduchu v rozmezí velikosti kapek od 10 do 300 pm, dále prochází výstupními prvky s výstupními otvory (24) do okolního prostředí, přičemž objemová koncentrace vzduchu ve směšovací komoře (12) je větší než 0,523; přičemž za směšovací komorou (12) na vstupu do výstupního kanálu (20) má dvoufázové proudění vzduchu a vody objemovou strukturu vzduchu s kapkami vody, kde přípustná koncentrace vzduchu se udržuje vyšší než 0,523 regulovatelným přisáváním venkovního atmosférického vzduchu; a dvoufázové bublinkové proudění na výstupu z rozšířené koncové částí výstupního kanálu (20) má objemovou strukturu kapiček vody a bublinek vzduchu, kde přípustná objemová koncentrace vzduchu se udržuje nižší než 0,523 regulovatelným přisáváním venkovního atmosférického vzduchu.

11. Způsob hašení podle nároku 10, vyznačující se tím, že • z vysokotlakého vodního čerpadla (2) se přivádí do konvergentní kónické trysky (19) a z ní do směšovací komory (12) regulovaně tlaková voda pod tlakem 2 MPa ±0,3 MPa o množství 60 ± 10 litrů za minutu;

• tato tlaková voda přisává regulovaně okolní atmosférický vzduch bez tlaku prvními sacími otvory (14) do směšovací komory (12), v níž se vzduch a voda mísí do směsi dvoufázového proudění vzduchu a kapek vody;

• získaný proud vzduchu a kapek vody za směšovací komorou (12) se přetváří do dvoufázového bublinkového proudění kapiček vody a bublinek vzduchu prostupem členitých průřezů výstupních prvků požární proudnice (1); přičemž • do výstupního nástavce (9) se regulovaně přisává venkovní vzduch výstupními otvory (24) výstupní přepážky (23); a • vzniklé dvoufázové proudění turbulentního charakteru a bublinkové struktury rozptýlených kapek o velikosti 10 až 300 pm vystupuje výstupem (7) z požární proudnice (1) hasicího zařízení do požářiště rychlostí až 36 m.s^-1 a maximálním dostřikem až 25 m.