ES2228491T3 - Pulverizador con boquilla y extintor de incendios. - Google Patents

Pulverizador con boquilla y extintor de incendios.

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ES2228491T3 ES00917528T ES00917528T ES2228491T3 ES 2228491 T3 ES2228491 T3 ES 2228491T3 ES 00917528 T ES00917528 T ES 00917528T ES 00917528 T ES00917528 T ES 00917528T ES 2228491 T3 ES2228491 T3 ES 2228491T3
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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.
Campo de la tecnología
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.
Tecnología previa
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.
Resumen de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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).
Representaciones preferidas de la invención
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.
Aplicación industrial
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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