EA021958B1 - Огнетушитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к противопожарной технике, к устройствам, предназначенным для тушения посредством направленной подачи под давлением огнетушащего вещества. Предложен огнетушитель, включающий емкость с рабочей огнетушащей жидкостью, газовую систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, соединенное с выходом сифонной трубки запорно-пусковое устройство, соединенный с выходом последнего посредством подводящего штуцера распылитель огнетушащей жидкости, оснащенный завихрителем потока огнетушащей жидкости и выходным соплом, причем огнетушитель снабжен эжектором, установленным в верхней части сифонной трубки с возможностью эжектирования газа из системы вытеснения, распылитель жидкости выполнен состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости входного конфузора, линейного участка и резонаторной камеры, а сопло содержит выходной диффузор, завихритель потока огнетушащей жидкости выполнен в виде по меньшей мере одного прямолинейного стержня для генерирования когерентных колебаний потока и распложен на линейном участке. Стержни расположены на линейном участке завихрителя последовательно в направлении потока огнетушащей жидкости, в различных плоскостях друг относительно друга, а концевые участки стержней закреплены в стенке завихрителя. Каждый из стержней установлен таким образом, что его продольная ось перпендикулярна направлению потока огнетушащей жидкости.

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к переносным и передвижным устройствам, предназначенным для тушения посредством направленной подачи под давлением огнетушащего вещества, и может быть использовано для объемного или локально-объемного пожаротушения преимущественно в замкнутых или полузамкнутых помещениях.

Из уровня техники известна распылительная форсунка огнетушителя, содержащая корпус с соплом и присоединительным штуцером для подачи огнетушащего вещества, которая снабжена расположенным в корпусе на участке между соплом и присоединительным штуцером генератором когерентных колебаний потока огнетушащего вещества, выполненным в виде по меньшей мере двух прямолинейных стержней, каждый из которых установлен в корпусе таким образом, что продольная ось стержня перпендикулярна направлению потока огнетушащего вещества, профиль поперечного сечения стержней имеет ось симметрии, стержни расположены в корпусе последовательно в направлении потока огнетушащего вещества, в различных плоскостях относительно друг друга и на расстоянии, превышающем размер профиля по его оси симметрии, а концевые участки стержней закреплены в стенке корпуса, преимущественно стержни расположены в корпусе по его диаметру и во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно друг друга (см. патент КИ № 2422215, кл. В05В 17/08, опубликован 27.06.2011). Форсунка обеспечивает высокую степень распыла потока огнетушащего вещества на выходе из сопла. Недостатком известной распылительной форсунки огнетушителя является невозможность регулирования скорости потока на входе и формы струи на выходе ввиду цилиндрической формы соответствующих участков.

Известен огнетушитель, содержащий емкость с рабочей огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки, регулятор расхода огнетушащей жидкости и соединенный с выходом запорнопускового устройства распылитель жидкости, который снабжен центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом (см. патент КИ № 2311673, кл. А62С 13/62, опубликован 20.06.2007). Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования рабочей жидкости при применении огнетушителя за счет поддержания постоянного расхода и дальности подачи огнетушащей жидкости. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.

Недостатком прототипа является отсутствие дисперсности потока огнетушащего вещества на входе в распылитель жидкости, его низкая скорость при полном отсутствии смешения с газом системы вытеснения, кроме того распылитель жидкости характеризуется значительными гидропотерями вследствие углового изменения направления потока. Результатом проявления падения напора является существенное снижение дальности струи огнетушащего вещества. Наличие в конструкции прототипа указанного недостатка ограничивает эффективность и область его применения.

Изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении высокой скорости и дисперсности струи огнетушащего вещества на выходе из сопла распылителя за счет использования энергии сжатого газа системы вытеснения жидкости из емкости огнетушителя, снижения гидравлического сопротивления распылителя. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность использования огнетушителя и упростить его конструкцию. В изобретении максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является дальность подачи огнетушащей жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что огнетушитель, включающий емкость с рабочей огнетушащей жидкостью, газовую систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, соединенное с выходом сифонной трубки запорно-пусковое устройство, соединенный с выходом последнего посредством подводящего штуцера распылитель огнетушащей жидкости, оснащенный завихрителем потока огнетушащей жидкости и выходным соплом, отличается от прототипа тем, что он снабжен эжектором, установленным в верхней части сифонной трубки с возможностью эжектирования газа из системы вытеснения, распылитель жидкости выполнен состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости входного конфузора, линейного участка и резонаторной камеры, а сопло содержит выходной диффузор, завихритель потока огнетушащей жидкости выполнен в виде по меньшей мере одного прямолинейного стержня для генерирования когерентных колебаний потока и распложен на линейном участке, каждый из стержней установлен таким образом, что его продольная ось перпендикулярна направлению потока огнетушащей жидкости.

Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение эжектора состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости конфузора, камеры смешения и диффузора, при этом в стенке эжектора смонтирован всасывающий патрубок для сообщения газовой полости емкости с камерой смешения эжектора. Во всех исполнениях огнетушителя целесообразно чтобы стержни были расположены на линейном участке завихрителя последовательно в направлении потока огнетушащей жидкости, в различных плоскостях друг относительно друга, а концевые участки стержней закреплены в стенке завихрителя.

В огнетушителе для формирования высокоскоростного диспергированного потока огнетушащей жидкости использован жидкостно-газовый эжектор, установленный внутри емкости. Эжектируемый газ поступает в камеру смешения эжектора непосредственно из вытеснительной полости емкости, заполнен- 1 021958 ной сжатым газом, в результате перепада статического давления в струе огнетушащей жидкости. Смешение сжатого газа и огнетушащей жидкости в камере смешения эжектора способствует формированию высокоскоростного потока. Повышение скорости потока в два и более раза по сравнения с обычным вытеснительным методом подачи жидкости обеспечивается за счёт расширения и ускорения газовой фазы в спутном потоке в камере смешения и диффузоре эжектора. Проточная часть эжектора с осевым вводом сжатого газа определяется из оптимизации соотношения необходимых расходов газа и жидкости. Профиль и геометрические размеры проточной части эжектора, длина, угол раскрытия, скорость и количественные параметры диспергирования струи на капли при прочих равных условиях зависят от необходимой газонасыщенности двухфазного потока.

В основу работы распылителя положен принцип генерирования в потоке огнетушащего вещества в проточной части и, в частности, в сопле когерентных колебаний. Под когерентными колебаниями в потоке огнетушащего вещества понимаются согласованные механические колебания нескольких колебательных процессов от различных источников, проявляющиеся при их сложении. Когерентные колебания способны эффективно инициировать в потоке огнетушащего вещества процессы формирования мелкодисперсной структуры капель. В конструкции распылителя использован генератор когерентных колебаний, который состоит из ориентированных прямолинейных стержней, обладающих незначительным гидравлическим сопротивлением при обтекании их потоком сплошной среды. Таким образом, на выходе из сопла распылителя формируется высокодисперсная скоростная струя огнетушащего вещества с заданным углом раскрытия, при этом не происходит потери кинетической энергии потока.

Все отличительные от прототипа признаки, характеризующие огнетушитель, являются достаточными для достижения технического результата, а именно, обеспечение высокой скорости и дисперсности струи огнетушащего вещества на выходе из сопла распылителя за счет использования энергии сжатого газа системы вытеснения жидкости из емкости огнетушителя и снижения гидравлического сопротивления распылителя.

Огнетушитель, характеризующийся описанной совокупностью существенных признаков, является новым и промышленно применимым.

Техническое решение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид огнетушителя в разрезе; на фиг. 2 - поперечный разрез эжектора, смонтированного в верхней части сифонной трубки; на фиг. 3 - продольный разрез распылителя жидкости; на фиг. 4 - поперечный разрез распылителя жидкости А-А на фиг. 3.

Огнетушитель состоит из емкости 1, заполненной почти полностью рабочей огнетушащей жидкостью 2. В качестве огнетушащей жидкости 2 возможно использование, например, водных растворов пенообразователей с различными модифицирующими добавками, порошки ингибирующих компонентов. Газовая система вытеснения жидкости из емкости состоит из сифонной трубки 3 и сжатого газа, находящегося под избыточным давлением в газовой полости емкости 1. В качестве источника сжатого газа для вытеснения огнетушащей жидкости 2 может быть использован пневматический или, например, твердотопливный аккумулятор давления, баллон сжатого или сжиженного газа, пороховой заряд, размещённый в специальной камере сгорания. На фиг. 1 изображен огнетушитель, заполненный при его зарядке сжатым газом (азот, сжатый воздух, сжиженный двууглекислый газ). С выходом сифонной трубки 3 соединено запорно-пусковое устройство 4, выход которого в свою очередь соединен посредством подводящего штуцера с распылителем 5 огнетушащей жидкости.

В верхней части сифонной трубки 3, на уровне зеркала огнетушащей жидкости 2 размещен жидкостно-газовый эжектор 6 с возможностью эжектирования газа из газовой полости емкости 1. Эжектор 6 выполнен состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости (на чертежах поток огнетушащей жидкости условно изображен параллельными стрелками) конфузора 7, камеры смешения 8 и диффузора 9. В стенке эжектора 6 смонтирован и-образный всасывающий патрубок 10 для сообщения газовой полости емкости 1 с камерой смешения 8.

Распылитель 5 огнетушащей жидкости выполнен в виде насадки с резьбовым участком для подсоединения посредством подводящего штуцера к выходу запорно-пускового устройства 4 непосредственно или через гибкий шланг 11. Проточная часть распылителя 5 состоит из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости входного конфузора 12, линейного участка 13, резонаторной камеры 14 и сопла 15. На чертежах длина линейного участка 13 условно обозначена буквой Ь, а резонаторной камеры 14 условно обозначена буквой Н. На линейном участке распылителя 5 имеется завихритель потока огнетушащей жидкости, выполненный в виде по меньшей мере одного прямолинейного стержня 16 для генерирования когерентных колебаний потока (на чертежах завихритель условно изображен в виде двух прямолинейных стержней 16, диаметр которых обозначен буквой 6). Сопло 15 состоит из входного сужающегося участка, критического сечения и выходного диффузора 17. Входной конфузор 12 выполнен сужающимся с углом конусности 10-40°, а его длина (на чертежах не обозначена) составляет не более 2 диаметров выходного участка запорно-пускового устройства 4. Длина Ь линейного участка 13 составляет 1-106 диаметров стержней 16. Длина Н резонаторной камеры 14 выбирается равной не менее диаметра проточной части распылителя 5. Выходной диффузор 17 распылителя 5 имеет угол раскрытия 10-45° и длину, составляющую 0,1-0,6 диаметра критического сечения сопла.

- 2 021958

На цилиндрическом линейном участке 13 распылителя 5 между входным конфузором 12 и резонаторной камерой 14 установлен завихритель потока огнетушащей жидкости. На чертежах завихритель представлен двумя прямолинейными стержнями 16, концевые участки которых закреплены в стенке распылителя 5 с ее внутренней стороны. Согласно изобретению стержней 16 может быть сколько угодно. Продольная ось каждого из стержней 16 ориентирована перпендикулярно направлению потока огнетушащей жидкости. Стержни 16 могут быть расположены в проточной части распылителя 5 последовательно в направлении потока огнетушащей жидкости на некотором расстоянии друг от друга. На чертежах стержни 16 изображены расположенными на линейном участке 13 распылителя 5 по его диаметру. Кроме того, стержни 16 расположены в различных (на чертежах - во взаимно перпендикулярных) плоскостях друг относительно друга. Такая конструктивная схема завихрителя соответствует простейшей ортогональный реализации генератора когерентных колебаний. Принципиально стержни 16 могут быть расположены друг относительно друга под любым углом скрещивания, только не параллельно. Поперечное сечение стержней 16 имеет обтекаемый профиль, форма которого может быть разнообразной. Диаметр поперечного сечения стержней 16 имеет определенный размер, величина которого обозначена на фигурах буквой б.

Огнетушитель функционирует следующим образом.

Снаряженный огнетушитель представляет собой емкость 1, заполненную огнетушащей жидкостью 2, находящейся под избыточным давлением газовой системы вытеснения жидкости. При срабатывании запорно-пускового устройства 4 начинается процесс вытеснения огнетушащей жидкости 2 из емкости 1. Под воздействием избыточного давления газа огнетушащая жидкость 2 через сифонную трубку 3 вытесняется под напором из емкости 1.

В огнетушителе для формирования высокоскоростного диспергированного потока огнетушащей жидкости 2 кроме газовой системы вытеснения жидкости использован жидкостно-газовый эжектор 6, установленный внутри емкости 1. Эжектируемый газ под воздействием перепада динамического давления в струе огнетушащей жидкости поступает в камеру смешения 8 эжектора 6 через И-образный всасывающий патрубок 10 непосредственно из вытеснительной полости емкости 1, заполненной сжатым газом. Таким образом осуществляется увеличение скорости подачи огнетушащей жидкости за счёт ее ускорения расширяющимся в камере смешения 8 эжектора 6 сжатым газом, а также повышается коэффициент использования энергии сжатого газа системы вытеснения.

Для создания дисперсной струи огнетушащей жидкости на выходе из огнетушителя предназначен распылитель 5. Распылитель 5 подсоединяется к выходу запорно-пускового устройства 4 емкости 1 с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением посредством подводящего штуцера. Поток огнетушащей жидкости под воздействием давления перемещается от входного конфузора 12 к соплу 15, взаимодействуя на цилиндрическом линейном участке 13 с прямолинейными стержнями 16 завихрителя когерентных колебаний. В процессе обтекания стержней 16 в потоке огнетушащей жидкости возникают и развиваются турбулентные возмущения волнового характера в виде системы взаимодействующих между собой вихрей. Частота и интенсивность генерируемых в потоке колебаний определяется свойствами и скоростью жидкости в проточной части, взаимным расположением, характерными размерами б стержней 16. Проведенные оценки значений числа Рейнольдса (Ке) в потоке огнетушащего вещества для ортогонального генератора когерентных колебаний показали, что необходимая степень турбулизации потока для всех видов огнетушащих жидкостей гарантировано достигается в резонаторной камере 14 уже на удалении более одного характерного размера б от стержня 16. Каждый стержень 16 генерирует колебания в своей плоскости, в результате на выходе из диффузора 17 распылителя 5 в потоке формируется объемный однородный амплитудно-частотный спектр согласованных (когерентных) колебаний. От величины амплитуды и частоты генерируемых колебаний зависит величина среднего диаметра ансамбля капель и степень диспергированности потока огнетушащей жидкости, а также угол раскрытия струи на выходе из диффузора 17. Стержни 16 и весь распылитель 5 обладают незначительным гидравлическим сопротивлением при протекании потока сплошной среды, что исключает потери кинетической энергии потока и скоростного напора для формирования мелкодисперсной структуры капель, а в конечном итоге увеличивает дальность струи при ликвидации очага пожара.

Достоинством огнетушителя согласно изобретению является его высокая эффективность в совокупности с простой конструкции. Эксплуатация огнетушителя экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.

Описанные выше примеры осуществления огнетушителя не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить его и/или осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Огнетушитель, включающий емкость с рабочей огнетушащей жидкостью, газовую систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, соединенное с выходом сифонной трубки запорно- 3 021958 пусковое устройство, соединенный с выходом последнего посредством подводящего штуцера распылитель огнетушащей жидкости, оснащенный завихрителем потока огнетушащей жидкости и выходным соплом, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, установленным в верхней части сифонной трубки с возможностью эжектирования газа из системы вытеснения, распылитель жидкости выполнен состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости входного конфузора, линейного участка и резонаторной камеры, а сопло содержит выходной диффузор, завихритель потока огнетушащей жидкости выполнен в виде по меньшей мере одного прямолинейного стержня для генерирования когерентных колебаний потока и распложен на линейном участке, каждый из стержней установлен таким образом, что его продольная ось перпендикулярна направлению потока огнетушащей жидкости.
2. 2. Огнетушитель по п.1, отличающийся тем, что эжектор выполнен состоящим из расположенных последовательно по ходу потока огнетушащей жидкости конфузора, камеры смешения и диффузора, при этом в стенке эжектора смонтирован всасывающий патрубок для сообщения газовой полости емкости с камерой смешения эжектора.
3. 3. Огнетушитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что стержни расположены на линейном участке завихрителя последовательно в направлении потока огнетушащей жидкости, в различных плоскостях друг относительно друга, а концевые участки стержней закреплены в стенке завихрителя.