ES2228491T3 - Pulverizador con boquilla y extintor de incendios. - Google Patents
Pulverizador con boquilla y extintor de incendios.Info
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Abstract
Una boquilla pulverizadora de líquido en forma de un cuerpo (1) con dos canales coaxiales (2) de la misma sección transversal diseñada para el suministro frontal de líquido y una boquilla, el orificio de entrada formado por la intersección de superficies de canales internos y una superficie de formación de la boquilla, que se caracteriza por el hecho de que la boquilla tiene forma de difusor cónico (3) orientado en sentido transversal a los canales (2), y la zona del orificio de entrada del difusor (3) que no sea superior a la sección transversal total de los canales (2).
Description
Pulverizador con boquilla y extintor de
incendios.
La presente invención está relacionada con las
técnicas de pulverización de líquidos y puede utilizarse en
sistemas de extinción de incendios como parte de un equipo
tecnológico, para quemar combustible en centrales térmicas y
transporte, así como para humedecer el ambiente. La invención como
extintor de incendios puede utilizarse como elemento de sistemas
fijos y móviles en la lucha contra incendios en distintos lugares:
salas de hospitales, bibliotecas, museos, a bordo de un barco, un
avión, etc.
Existen distintos tipos de boquillas
pulverizadoras de líquidos con alguna aplicación, incluida la de
los sistemas de lucha contra incendios.
Así pues, por ejemplo, se conoce una boquilla
pulverizadora de líquidos descrita en el Certificado del Autor SU
1220703 A (B05 B1/14, publ. 30.03.86), cuya estructura consta de
boquillas pulverizadoras con acción frontal de choque. Las citadas
boquillas están construidas en forma de canales de dirección frontal
por parejas. Estos canales están inclinados hacia el eje de
simetría del cuerpo de la boquilla pulverizadora. El ángulo entre
los ejes de simetría de los canales se selecciona en una gama entre
30 y 150º. Esta representación estructural del pulverizador da
lugar a una reducción del suministro de energía tanto en la
dispersión como en la pulverización de líquidos en el entorno.
La analogía más próxima de una boquilla
pulverizadora de líquido patentada es un dispositivo descrito en la
Patente RU 2111033 C1 (A626 31/02, publ. 20.05.98). La boquilla
pulverizadora conocida consta de inyectores colocados en filas a lo
largo de la superficie exterior del cuerpo. Cada uno de los
inyectores está formado por dos canales coaxiales de la misma
sección transversal provista para el suministro frontal del líquido
y una boquilla formada por una intersección parcial del conducto
cónico externo y la superficie del canal coaxial. El orificio de
entrada de la citada boquilla está formado por la intersección de
las superficies internas de los canales cónicos y las superficies
cónicas que forman la boquilla. La boquilla pulverizadora de la
citada estructura da lugar a la creación de un flujo de volumen
uniforme de gotas pulverizadoras finamente dispersas cuyo tamaño es
de 30 a 150 \mum. No obstante, la citada solución técnica está
encaminada a generar un flujo de gotas finamente dispersas en el
entorno, pero no un flujo dirigido de gotas de un tamaño concreto
con una sección transversal específica, que es necesario, por
ejemplo, para que la extinción de un incendio sea adecuada. El
citado requisito es de gran importancia al utilizar una boquilla
pulverizadora de líquido como elemento estructural de un
extintor.
Por añadidura, se conocen distintos tipos de
extintores que llevan incorporadas boquillas pulverizadoras de
líquido. Entre estos extintores se incluye, por ejemplo, un
dispositivo indicado en la descripción al Certificado del Autor SU
1657204 A1 (A62C 35/00, publ. 11.05.89). El citado extintor de
incendios consta de una boquilla pulverizadora de líquido utilizado
en la lucha contra incendios en forma de tubería bifurcada de los
gases de escape de un tubo sifónico, un recipiente con líquido, un
sistema de expulsión del líquido y una botella de gas presurizado
conectado a una cavidad del recipiente del gas, y un tubo sifónico a
través del cual pasa el líquido hasta la boquilla pulverizadora. La
presente solución técnica está destinada a incrementar la eficacia
de la lucha contra incendios manteniendo la presión deseada, y
expulsando a la vez toda la sustancia utilizada para la extinción
de incendios. Sin embargo, este dispositivo no posee medios para
generar un flujo de gas y gotas finamente disperso con una sección
transversal deseada, ni para controlar la salida del líquido
utilizado en la lucha contra incendios.
El dispositivo más parecido al extintor de
incendios patentado es el descrito en la Solicitud DE 2635531 A1
(A6 2C 31/02, publ. 09.02.78). El citado extintor de incendios
incluye una boquilla pulverizadora de líquido en forma de boquilla,
un recipiente con líquido utilizado en la extinción de incendios,
un sistema de expulsión del líquido y una botella de gas
presurizado, tubos que conectan una cavidad del recipiente del
líquido y una boquilla pulverizadora, y reguladores para controlar
el suministro del líquido a la boquilla pulverizadora. La citada
solución técnica anteriormente citada, pese a estar destinada a
incrementar la eficacia de la extinción de incendios (con el fin de
suministrar de forma simultánea un líquido en forma de espuma y
polvo en el lugar siniestrado), no trata de la mejora del líquido
pulverizador del sistema en el entorno.
La invención patentada está destinada a
desarrollar un dispositivo que pueda generar flujos de gas y gotas,
con una configuración dimensional preferida, que pueda utilizarse
de forma eficaz en la lucha contra incendios, aplicando un sistema
portátil de extinción de incendios - extintores de incendios. La
consecución de dicho resultado técnico está relacionada con la
uniformidad y, por consiguiente, con el incremento del índice de
intensidad de la pulverización del líquido en toda la superficie de
una zona específica.
Un problema resuelto gracias a la invención y
destinado a obtener el resultado técnico deseado se basa en crear
un flujo de gas y gotas finamente dispersos, con una sección
transversal en forma de elipse, aplicado con un sistema especial.
La forma anteriormente mencionada de una sección transversal de
flujo de gotas dirigido da lugar a una adecuada pulverización del
líquido con cierta intensidad sobre zonas pequeñas y grandes, con
el desplazamiento paso a paso de la boquilla pulverizadora por la
superficie del lugar del incendio.
El citado resultado técnico se consigue gracias
al hecho de que existe una boquilla pulverizadora del líquido
construida en forma de un cuerpo con dos canales coaxiales de la
misma sección transversal, diseñada para el suministro frontal de
un líquido, cuyo orificio de entrada está formado por la
intersección de superficies de canales internos y la superficie que
forma la boquilla, de conformidad con la presente invención, la
boquilla tiene forma de difusor cónico orientado en sentido
transversal a los canales. El orificio de entrada del difusor no
deberá sobrepasar el área total de las secciones transversales de
los canales.
El citado conjunto de características
fundamentales ofrece la capacidad de generar un flujo de gas y
gotas finamente disperso con una sección transversal elíptica con
la ayuda de una boquilla pulverizadora.
En una versión preferida de un diseño estructural
de boquilla pulverizadora, el ángulo entre el eje de simetría de
los canales y el eje de simetría de una superficie cónica que forma
un difusor es de 89 a 91º. En este caso se consigue una
distribución simétrica de gotas finamente dispersas de flujo de gas
y gotas sobre la zona de la sección transversal.
Desde un punto de vista tecnológico, son
preferibles los canales de forma cilíndrica.
La distribución de gotas más uniforme del flujo
generado se consigue al seleccionar un ángulo con el vértice del
cono que forma el difusor de 30 a 90º.
Es preferible formar un difusor de boquilla
pulverizadora con un orificio cónico practicado en el cuerpo. En
este caso se simplifica la tecnología de fabricación de la boquilla
pulverizadora.
El resultado técnico anteriormente citado se
consigue con la ayuda de un extintor de incendios con una boquilla
pulverizadora de líquidos, un recipiente de líquido utilizado para
la extinción de incendios, un sistema de expulsión del líquido, una
tubería que conecta la cavidad del recipiente del líquido con la
boquilla pulverizadora y al menos una válvula o un regulador que
controle la salida del líquido a la boquilla pulverizadora, en el
que, de conformidad con la presente invención, se ha construido una
boquilla pulverizadora de líquido en forma de un cuerpo con dos
canales coaxiales de la misma sección transversal para el
suministro frontal del líquido. La boquilla pulverizadora deberá
constar de una boquilla, el orificio de entrada que está formado
por la intersección de las superficies de los canales internos y
una superficie para la formación de la boquilla. La forma de la
boquilla es de difusor cónico y está orientada en sentido
transversal a los canales. El orificio de entrada del difusor no
deberá sobrepasar el área total de la sección transversal de los
canales.
El citado conjunto de características
fundamentales, que caracteriza la estructura de un extintor,
suministra un flujo de gas y gotas finamente disperso con una
sección transversal elíptica con la ayuda de un extintor de
incendios.
En representaciones preferidas del citado
extintor de incendios, el ángulo entre el eje de la boquilla
pulverizadora y el eje de simetría de la superficie cónica que
forma el difusor es de 89 a 91º. La forma de los canales de la
boquilla pulverizadora puede ser cilíndrica. El ángulo del vértice
del cono que forma el difusor de la boquilla pulverizadora puede
ser de 30 a 90º. Puede formarse un difusor de boquilla
pulverizadora practicando un orificio cónico en el cuerpo.
En cuanto al tubo sifónico para la expulsión del
líquido del extintor de incendios, es preferible colocarlo en la
cavidad del recipiente para conectar dicha cavidad con la boquilla
pulverizadora.
El líquido más adecuado para la extinción de
incendios es el agua con un agente de formación de espuma. A fin de
incrementar la efectividad de la expulsión del líquido procedente
de un recipiente, es posible añadir al agua algunos fluidos
volátiles, preferentemente dióxido de carbono - CO_{2} y/o gas
licuado SF_{6}.
El sistema de expulsión del líquido puede
ajustarse con un diafragma de separación elástico que separe la
cavidad de gas del recipiente de la cavidad del líquido. Con esta
estructura queda excluida la interacción del gas de presurización
de la cavidad y el líquido expulsado.
Describimos la invención patentada con referencia
a una representación específica ilustrada en los dibujos adjuntos,
en los que:
La Fig. 1 es una vista esquemática del extintor
de incendios con una boquilla pulverizadora conectada al mismo;
La Fig. 2 es una sección transversal de una
boquilla pulverizadora en el orificio de entrada del difusor
ampliado a escala (ampliación a escala doble).
Una boquilla pulverizadora de líquido, ilustrada
en las Figs. 1 y 2, consta del cuerpo 1, compuesto por dos canales
coaxiales cilíndricos 2 diseñados para el suministro frontal del
líquido. Se ha creado una boquilla pulverizadora en forma de
difusor cónico 3 formado por un orificio cónico en el cuerpo 1 y
orientado en sentido transversal a los canales 2. El ángulo entre
el eje de simetría de los canales cilíndricos coaxiales 2 y el eje
de simetría de un difusor 3 que forma una superficie cónica es de
90º (considerando un error tecnológico de \pm 30'). El ángulo en
el vértice del cono que forma el difusor 3 es de 40º.
El orificio de la boquilla de entrada (del
difusor 3) está formado por la intersección de las superficies de
los canales internos y una superficie cónica que forma una
boquilla. La zona del orificio de entrada del difusor 3 es de 0,7
desde una zona de sección transversal total de los canales 2.
Un extintor de incendios dotado de una boquilla
pulverizadora de la citada estructura incluye también el recipiente
4 con el líquido utilizado en la extinción de incendios, que será
preferentemente agua y un agente de formación de espuma. El
recipiente 4 contiene cavidades para líquido 5 y gas 6. El sistema
de expulsión del líquido consta del tubo sifónico 7 que, a través de
la válvula de control 8 que consta de un cierre accionado por
resorte 9 y la palanca de mando 10, se conecta con la tubería
flexible 11. El cuerpo de la boquilla pulverizadora está instalado
en el conducto bifurcado 12, cuya cavidad está conectada a la
cavidad del líquido 5 del recipiente 4 a través del tubo sifónico
7, la válvula 8 y la tubería flexible 11.
La composición del líquido que contiene el
recipiente 4 puede incluir un aditivo líquido volátil, por ejemplo,
dióxido de carbono (CO_{2}) o gas (SF_{6}) licuados para
incrementar la eficacia de la expulsión del líquido del recipiente
4. Con objeto de excluir el gas presurizado del recipiente 4 y la
interacción de líquidos, puede hacerse una instalación adicional de
un diafragma elástico (que no aparece en el dibujo).
La boquilla pulverizadora y el extintor de
incendios con la citada boquilla pulverizadora incorporada
(consulte las Figs. 1 y 2) funcionan de la manera siguiente:
Junto a los canales coaxiales 2 entra el líquido
a una presión de \sim 1 MPa (gama de presión operativa de 0,3 a 3
MPa) en forma de los dos flujos frontales, que chocan en la zona
del orificio de entrada del difusor 3. Durante la interacción de
los flujos frontales que salen del orificio de entrada del difusor,
la zona de sección transversal, que es menor que el área total de
los canales de alimentación 2, tiene lugar una cavitación del flujo
líquido. En el transcurso de la salida del líquido del difusor 3,
se forma un flujo de gas y gotas finamente disperso con una sección
transversal elíptica. Como resultado de los experimentos
realizados, se decidió que a una distancia de 2 m de la sección de
salida de la boquilla pulverizadora, se genera un flujo de gas y
gotas de una sección transversal en forma de elipse con la mayor
dimensión transversal de 2,3 m y la menor dimensión transversal de
0,5 m. La dispersión de las gotas pulverizadas en la gama de la
sección transversal elíptica fue de 100 \mum a 130 \mum.
De igual manera, la boquilla pulverizadora
funciona como un elemento estructural de un extintor de incendios.
En primer lugar se llena con gas el recipiente del líquido
utilizado para la extinción de incendios (con agua) hasta la
presión de almacenamiento deseada (hasta 3 MPa), el recipiente
puede llenarse con dióxido de carbono o gas licuado como
aditivo.
El extintor de incendios funciona de la manera
siguiente: al pulsar la palanca 10, el elemento de cierre 9 se
libera del asiento de válvula y el líquido sometido a una presión
excesiva creada por el gas presurizado en la cavidad del gas 6 sale
de la cavidad del líquido 5 del recipiente 4 a través del tubo
sifónico 7 y la tubería flexible 11. A continuación el líquido entra
en los canales coaxiales 2, en los que se genera el flujo frontal
del mismo tipo chocando en la zona del orificio de entrada de la
boquilla (del difusor 3) Como consecuencia de la colisión del flujo
del líquido frontal, se produce la atomización de las gotas en los
bordes del orificio, generándose un flujo de gas y gotas de forma
elíptica de sección transversal. Esta forma del flujo alargada en
la sección transversal da lugar a la pulverización del líquido sobre
una zona bastante amplia del lugar del incendio, con un
desplazamiento paso a paso de la boquilla pulverizadora por la
superficie del lugar del incendio. La posibilidad de desplazamiento
de la boquilla pulverizadora del líquido por la superficie del
lugar del incendio de una amplia zona viene determinada por la
longitud de la tubería flexible 11 y la masa total del extintor de
incendios.
La duración y la intensidad del caudal de gas y
gotas se controlan mediante la palanca 10 de la válvula 8 situada
en el recipiente 4. Pueden utilizarse fluidos volátiles para
incrementar la eficacia de la expulsión del líquido,
preferentemente dióxido de carbono (CO_{2}) y gas (SF_{6})
licuados. Estas sustancias se añaden al líquido (agua) para
extinguir el incendio. Al producirse una reducción de la presión
inferior a la presión de vapor saturado de los aditivos volátiles
en el recipiente 4 durante un proceso de expulsión del líquido,
tiene lugar la vaporización, dando como resultado el mantenimiento
automático de la presión al nivel preferido en la cavidad del gas 6
y la expulsión del líquido a través de la boquilla pulverizadora no
resulta inferior al nivel aceptable.
Con objeto e excluir la presurización del gas y
la interacción del líquido expulsado, incluida la interacción
química y la saturación del líquido con gas, la cavidad del líquido
5 está separada de la cavidad del gas 6 mediante un diafragma de
separación hermético hecho de un material elástico (que no aparece
en el dibujo). Pese a que esta representación del sistema de
expulsión del líquido hace que sea más compleja la estructura del
extintor de incendios, en este caso aumenta la fiabilidad de la
operación. En la versión más sencilla de la representación, cuando
se utiliza agua como líquido para la extinción de incendios,
empleando gas inerte como gas de presurización, no es necesario
utilizar un diafragma de separación.
Para detener el funcionamiento de un extintor de
incendios, hay que soltar la palanca 10 de la válvula 8. El
componente de cierre 9 bajo la fuerza de un muelle comprimido se
desplaza hasta un asiento de válvula que cierra la sección
transversal del conducto, interrumpiendo así el suministro de
líquido a través de la boquilla pulverizadora.
La eficacia de la extinción de incendios con
ayuda de un extintor fabricado conforme a la presente invención
queda garantizada por su capacidad para generar un flujo de gas y
gotas con su sección transversal elíptica y la intensidad y la
dispersión de las gotas por la sección transversal del flujo. Esta
forma alargada (casi rectangular) de la sección transversal del
flujo, en comparación con la sección transversal de forma redonda
que se aplica normalmente, da lugar a una distribución más efectiva
del líquido disperso sobre el lugar del incendio, cuya zona es muy
superior a la sección transversal del flujo de gas y gotas. La
solución del problema reduce el consumo del líquido, cuya capacidad
viene determinada por el volumen del recipiente 4 para la extinción
de incendios.
Como resultado de los experimentos realizados, se
ha establecido que la generación del flujo de gas y gotas con una
sección transversal elíptica y una intensidad y una dispersión
uniformes queda garantizada con el uso de una boquilla
pulverizadora en forma de difusor cónico con orientación en sentido
transversal a los canales coaxiales de alimentación. La zona del
orificio de entrada del difusor, formada por la intersección de las
superficies de los canales internos y la superficie de formación
del difusor no deben ser superior a la zona de sección transversal
total de los canales. Estas condiciones determinan la capacidad de
conseguir el resultado técnico deseado.
La presente invención puede utilizarse en
distintos campos de la ingeniería, en los que es necesario generar
líquidos pulverizadores, tanto es espacios abiertos como cerrados.
Puede utilizarse una boquilla pulverizadora en los sistemas de
extinción de incendios, como parte de un equipo tecnológico para
quemar combustible en centrales térmicas y transporte, para
humedecer el ambiente y rociar con distintos elementos químicos
terrenos agrícolas y locales industriales. Un extintor de incendios
al que se haya incorporado la boquilla pulverizadora de líquido, de
conformidad con la invención, puede encontrar aplicación como
equipo estándar para extinguir un incendio en distintos objetos: en
salas de hospitales, bibliotecas, museos, a bordo de un barco, un
avión y otros lugares importantes.
Claims (15)
1. Una boquilla pulverizadora de líquido en forma
de un cuerpo (1) con dos canales coaxiales (2) de la misma sección
transversal diseñada para el suministro frontal de líquido y una
boquilla, el orificio de entrada formado por la intersección de
superficies de canales internos y una superficie de formación de la
boquilla, que se caracteriza por el hecho de que la boquilla
tiene forma de difusor cónico (3) orientado en sentido transversal
a los canales (2), y la zona del orificio de entrada del difusor
(3) que no sea superior a la sección transversal total de los
canales (2).
2. La boquilla pulverizadora de la reivindicación
1, que se caracteriza por el hecho de que el ángulo entre el
eje de simetría de los canales (2) y el eje de simetría de una
superficie cónico que forma el difusor (3) es de 89 a 91º.
3. La boquilla pulverizadora de las
reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza por el hecho de
que los canales (2) son de forma cilíndrica.
4. La boquilla pulverizadora de cualquiera de las
citadas reivindicaciones, que se caracteriza por el hecho de
que el ángulo del vértice cónico que forma el difusor (3) tiene de
30 a 90º.
5. La boquilla pulverizadora de cualquiera de las
citadas reivindicaciones, que se caracteriza por el hecho de
que el difusor (3) está formado por un orificio cónico practicado
en el cuerpo (1).
6. El extintor de incendios que consta de una
boquilla pulverizadora de líquido, un recipiente (4) con líquido
utilizado en la extinción de incendios, un sistema de expulsión del
líquido, una tubería (11) conectada a una cavidad (5) del
recipiente del líquido con una boquilla pulverizadora, y al menos
una válvula o un regulador (8) para controlar el suministro del
líquido a la boquilla pulverizadora, que se caracteriza por
el hecho de que la boquilla pulverizadora del líquido tiene la
forma de un cuerpo (1) con dos canales coaxiales (2) de la misma
sección transversal diseñada para suministrar líquido frontal, el
orificio de entrada formado por la intersección de las superficies
internas de los canales y una superficie para la formación de la
boquilla, teniendo dicha boquilla forma de difusor cónico (3) y
estando orientada en transversal a los canales (2) con el orificio
de entrada del difusor (3) que no sea superior a la zona de sección
transversal total de los canales (2).
7. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el ángulo entre el
eje de simetría de los canales (2) y el eje de simetría de una
superficie cónica que forma el difusor (3) es de 89 a 91º.
8. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que los canales (2) de
la boquilla pulverizadora tienen forma cilíndrica.
9. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el ángulo en el
vértice del cono que forma el difusor (3) de la boquilla
pulverizadora tiene de 30 a 90º.
10. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el difusor (3) de
la boquilla pulverizadora está formado por un orificio cónico
practicado en el cuerpo.
11. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el sistema de
expulsión del líquido tiene un tubo sifónico (7) instalado en la
cavidad del recipiente.
12. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el líquido para la
extinción de incendios es agua con un agente formador de
espuma.
13. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el líquido para la
extinción de incendios incluye un fluido volátil.
14. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el líquido para la
extinción de incendios incluye un fluido volátil, dióxido de
carbono CO_{2} y/o gas licuado SF_{6}.
15. El extintor de incendios de la reivindicación
6, que se caracteriza por el hecho de que el sistema de
expulsión del líquido lleva incorporado un diafragma de separación
elástico que separa la cavidad del gas de la cavidad del
líquido.
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