ES2595752T3

ES2595752T3 - Boquilla contra incendios con alcance mejorado y método

Info

Publication number: ES2595752T3
Application number: ES08779627.2T
Authority: ES
Inventors: Dwight P. Williams
Original assignee: Williams Fire and Hazard Control Inc
Current assignee: Williams Fire and Hazard Control Inc
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2017-01-03
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: US10086389B2; HUE030763T2; PL2155401T3; BRPI0812278A2; EP2155401A1; MX2009013036A; EP2155401B1; PT2155401T; WO2008153795A1; EP2155401A4; US20100163256A1; DK2155401T3

Abstract

Boquilla de vaporización contra incendios (NZ) con alcance y patrón de aterrizaje optimizados de al menos 6 l.s-1 (95 gpm), a 6,89 bar (100 psi), que comprende: elementos de boquilla que definen una entrada de boquilla (NI) en comunicación fluídica con una fuente de líquido extintor; un conducto anular (AC) en comunicación fluídica con la entrada, teniendo un orificio de descarga anular (ACDP); un manguito (SS) que rodea el orificio de descarga anular (ACDP), ajustable para extenderse aguas abajo del orificio de descarga anular, estando estructurados el orificio anular y el manguito y siendo ajustables en combinación para descargar un chorro recto o un patrón de vaporización; un conducto de perforación sólida (SBC) en comunicación fluídica con la entrada de boquilla (NI), que tiene un orificio de descarga de perforación sólida (SBDP) situado radialmente hacia el interior del conducto anular (AC) y del orificio de descarga anular (ACDP), estando el conducto de perforación sólida (SBC) y el orificio de perforación sólida (SBDP) dimensionados y estructurados para descargar al menos un 50 % de la descarga de boquilla; en la que la boquilla proporciona un flujo generalmente laminar tanto en el conducto anular (AC) como en el conducto de perforación (SBC) desde la entrada de boquilla (NI) a los orificios de descarga; estando la boquilla caracterizada por que los elementos de boquilla comprenden además un rectificador de chorro (ACSS) en el conducto anular (AC), colocado aproximadamente en mitad de la boquilla; y un rectificador de chorro para el conducto de perforación (SBC) colocado cerca de o aguas arriba de una entrada del conducto de perforación; y por que el orificio de descarga anular (ACDP) tiene un ángulo de inclinación hacia el exterior (SW) de entre 30 grados y 50 grados.

Description

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DESCRIPCION

Boquilla contra incendios con alcance mejorado y metodo Campo de la invencion

La invencion se refiere a boquillas contra incendios y a metodologfa asociada, y en particular a una boquilla contra incendios con un alcance optimizado que tiene al menos una capacidad de 6 l.s-1 (95 gpm), y preferiblemente de 31,55 l.s-1 (500 gpm) o una mayor capacidad, adaptada para apagar incendios industriales que incluyen grandes incendios en tanques industriales.

Antecedentes de la invencion

Los incendios y los riesgos de incendio (o peligros ambientales asociados) asociados a tanques industriales para almacenar productos petroqmmicos lfquidos y otros productos qmmicos, se tratan tfpicamente usando boquillas de vaporizacion de “chorro maestro” (boquillas de 31,55 l.s-1 (500 gpm) o mayores). Estas boquillas ofrecen tanto un chorro recto como un patron de vaporizacion y se organizan en un monitor debido al nivel de sus fuerzas de reaccion. El tamano de boquilla y la capacidad de boquillas de chorro maestro pueden funcionar a 630,9 l.s-1 (10.000 gpm) o mas. Tales boquillas y monitores estan normalmente colocados en o fuera del mismo tanque industrial.

Los tanques industriales para almacenar productos petroqmmicos lfquidos y otros productos qmmicos se estan construyendo con diametros cada vez mayores. Los diametros han aumentado de aproximadamente 15,24 m (50 pies) a mas de 91,44 m (300 pies) en los ultimos 25 anos. (Las paredes del tanque de almacenaje tienen una altura tfpicamente de entre 15,24 y 18,29 metros (entre 50 y 60 pies). El aumento de tamano de los tanques esta desafiando la capacidad de las boquillas de vaporizacion tradicionales de chorro maestro, colocadas a una distancia mmimamente segura del tanque y usadas para aplicaciones sobre la pared. Las boquillas de vaporizacion tradicionales de chorro maestro tienen el desaffo hoy en dfa de alcanzar la extension completa de una superficie del tanque para cubrir la superficie del tanque con una capa de espuma, incluso en condiciones ideales.

Factores practicos que afectan tambien al alcance de las boquillas incluyen el viento, el calor y la seguridad del personal. El viento limita la colocacion de boquillas en el lado generalmente contra el viento del tanque y puede afectar de manera adversa a la huella de aterrizaje de la espuma. El calor y la seguridad del personal pueden afectar al lugar en el que las boquillas se pueden colocar en circunstancias dadas. (Nota: la necesidad de colocar equipos mas cerca de grandes incendios de tanques para cumplir los requisitos de alcance de las boquillas ha dado lugar a que los asideros de boquilla se derritan debido al calor).

Boquillas de “vaporizacion” de chorro maestro, como las utilizadas para los grandes incendios industriales en tanques, normalmente descargan por un orificio anular rodeado por un manguito deslizante. El orificio anular se crea tfpicamente colocando un deflector en el cuerpo de boquilla. El manguito deslizante proporciona un ajuste de la descarga de boquilla por el orificio anular desde un patron de chorro recto a un patron de vaporizacion completo. El patron de vaporizacion completo descarga sustancialmente de forma lateral para proporcionar proteccion asociada a los bomberos y al equipo contra el fuego y el calor, cuando o como se necesite.

El patron de vaporizacion completo generalmente se obtiene al deslizar el manguito hacia atras a lo largo de la boquilla de manera que refuerza, realza o duplica el angulo de inclinacion del cuerpo de boquilla aguas abajo de la separacion anular de descarga. El angulo de inclinacion del cuerpo de boquilla es un angulo biselado que ayuda a guiar el chorro que descarga por el orificio anular en su circunferencia externa. Un angulo de inclinacion podna proporcionar aproximadamente 40 grados de latitud desde la direccion aguas abajo. El patron de chorro recto se consigue normalmente deslizando el manguito hacia adelante en la direccion aguas abajo de manera que el lfquido descargado por el orificio de descarga anular a traves de la separacion, despues de ser dirigido inicialmente mediante el angulo de inclinacion del cuerpo de boquilla, es redirigido por el manguito deslizante en una direccion aproximadamente paralela al eje de la boquilla y/o en la direccion aguas abajo.

Las pruebas han demostrado que un patron de chorro recto desde un orificio de descarga anular puede lograr con frecuencia mayor alcance que un orificio de descarga de perforacion solida. Al menos las pruebas muestran que un patron de chorro recto adecuado procedente de una boquilla de orificio anular bien disenada alcanza al menos del 85 % al 90 % del alcance del mejor de los disenos de boquilla de perforacion solida de la industria donde esos disenos de boquilla de perforacion solida se optimizan para un alcance para el mismo l.s-1 (gpm).

De acuerdo con “Gma para boquillas automaticas”, 1995, Task Force Tips.

Otra ventaja del diseno de orificio de descarga anular (diseno de boquilla de “vaporizacion”) con respecto al diseno de boquilla de perforacion solida cuando esta ajustado para un patron de chorro recto es que la descarga de boquilla de vaporizacion aterriza en (lo que se denomina en la industria como) una huella que esta firmemente definida. Una huella predecible, firmemente definida permite la colocacion de boquillas de manera que se pueda confiar en que la densidad de la tasa de aplicacion mas la extension de la espuma puedan ser suficientes para cubrir un tanque con

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espuma dentro de un periodo de tiempo requerido. La huella predecible firmemente definida permite formar estrategias fiables para apagar un fuego en un tanque. Las boquillas de perforacion solida, por una parte, aunque ocasionalmente pueden ser ajustadas y disenadas para un mayor alcance para un valor l.s-1 (gpm) dado, tienden a tener una trayectoria y una descarga en forma de “cola de gallo”, produciendo una huella de aterrizaje estrecha, larga y mal definida. Tal huella de aterrizaje grande y poco definida es menos util para cubrir un tanque con espuma y menos util en la formacion de estrategias fiables para combatir un fuego en un tanque. La trayectoria de cola de gallo y el patron de aterrizaje grande, ademas, son mas vulnerables a ser distorsionados, por el viento y a volverse cada vez menos fiables y predecibles.

La tendencia mencionada anteriormente de tamanos cada vez mayores de diametro de tanque, ocasionalmente presenta exigencias cada vez mayores en el alcance efectivo de boquillas de vaporizacion de chorro maestro. Las limitaciones del alcance de boquilla, cuando se consideran otros efectos adversos posibles del equipo, los recursos y el ambiente asociados, pueden crear problemas al bombero.

Las limitaciones del equipo, los recursos y el ambiente que afectan al alcance de una boquilla incluyen no solo el viento sino tambien limitaciones en la colocacion, longitud de la manguera, diseno del monitor, capacidad de la bomba, presion del agua y presion principal. Cualquiera de estos factores puede dar lugar a la reduccion real del alcance logrado por una boquilla en una situacion dada, una reduccion algo por debajo del alcance disenado de una boquilla. Como consecuencia, el aumento del alcance de un tamano dado de una boquilla de vaporizacion de chorro maestro es importante y valioso. Sin embargo, no es aceptable un sacrificio de la huella de aterrizaje predecible firmemente definida y de la capacidad de vaporizacion de la boquilla para emergencias.

Un reciente incendio en sello de tanque de 86,87 m (285 pies) en un tanque de petroleo crudo hizo que el presente inventor centrase su atencion en la importancia fundamental de mejorar el alcance de una boquilla de vaporizacion de chorro maestro para un valor l.s-1 (gpm) dado incluso en un 10 %. Se desarrollo una herramienta de Daspit y se desplego para permitir portar un monitor de 10,16 cm (cuatro pulgadas) y una boquilla asociada de 126,18 l.s-1 (2.000 gpm) por encima de una escalerilla o de una escalera de un tanque y fijarlos a una pared lateral del tanque. Desde el punto de vista de la seguridad del personal, el lugar mas seguro para colocar la herramienta es cerca del descansillo en la parte superior de la escalera. Estos descansillos tienen pasamanos. Una manguera de 12,7 cm (cinco pulgadas), subida a la pared para suministrar el lfquido igrnfugo a la boquilla y al monitor, puede desprenderse de su acoplamiento o desacoplarse. Una manguera suelta representa un peligro sustancial para el personal. El peligro aumenta inconmensurablemente si, debido a las limitaciones del alcance de boquilla, los bomberos deben utilizar un canal sin pasamanos de 1,22 m de ancho (cuatro pies), a lo largo de una pared de tanque para efectuar la colocacion de una boquilla lo suficientemente cerca de modo que el alcance cubra el fuego, en vez del descansillo con un pasamano. El uso del canal sin pasamanos de tanque fue requerido en el incendio del sello de tanque de petroleo crudo de 86,87 m (285 pies) para conseguir el alcance necesario. Posteriormente, el presente inventor, muy motivado, desarrollo, mediante extensas y variadas pruebas, la estructura y el diseno nuevos para prolongar el alcance de una boquilla de vaporizacion de chorro maestro con un l.s-1 (gpm) dado, sorprendentemente, sin sacrificar la estrecha huella de aterrizaje caractenstica del orificio anular tradicional de descarga y sin sacrificar la capacidad de vaporizacion.

(Nota: si se aumenta el tamano del monitor, por ejemplo de un monitor de 10,16 cm (cuatro pulgadas) a un monitor de 12,7 cm (cinco pulgadas), disminuina la perdida de presion en el monitor y tambien aumentana el alcance de boquilla. Sin embargo, el aumento del tamano del monitor a 12.7 cm (5 pulgadas) tiende a hacer que los monitores existentes sean basicamente no portatiles por seres humanos, en lo que respecta a subir un monitor por una pared de tanque, y puede sobrepasar la capacidad de abastecimiento de agua).

El presente inventor habfa inventado previamente boquillas HydroChem y DualFluid (ver los documentos de patente US 5.167.285 y 5.312.041) que prolongaron el alcance al dispersar producto qrnmico seco o polvo o materia en partfculas o CO2 u otro material ligero hacia un fuego. (El problema de dispersar el polvo extintor se ha comparado al problema de dispersar plumas). La extension del tiro del polvo seco y/u otros lfquidos ligeros cercana al alcance del agua se logro dispersando el polvo o el lfquido ligero dentro del patron inicialmente hueco del cilindro/cono formado por el orificio de descarga anular de una boquilla de vaporizacion de chorro maestro, cuando se ajusta en un patron de chorro recto.

El presente inventor tambien esta familiarizado con e involucrado en la invencion de un diseno de una boquilla autoaspirante. Las boquillas de vaporizacion autoaspirantes tienen una perforacion recta interna para concentrado de espuma autoaspirante y para descargar el concentrado en el orificio de descarga anular. Ver el documento de patente US 4.640.461.

Aunque el aumento de la dispersion de agua (o del concentrado de agua/espuma) no sea como el aumento de dispersion de un material ligero como polvo, o “plumas” (por ejemplo el resultado buscado por el inventor no era dispersar la dispersion de un fluido “ligero” sino dispersar la dispersion del agua o de la misma espuma), no obstante, entre sus diferentes pruebas, el presente inventor experimento de diferentes maneras con la modificacion de un fluido dual y un diseno de boquilla autoaspirante. Es decir, experimento con la dispersion de un chorro solido de agua dentro de un chorro anular de agua, siendo el chorro anular el chorro de agua del cilindro/cono hueco

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normal dispersado por una boquilla de vaporizacion de chorro maestro ajustada. A continuacion, comparo dispersar un chorro de agua de una perforacion solida con dispersar una cantidad equivalente de agua en un patron de chorro recto de descarga anular, y ambos con dispersar una cantidad equivalente de agua parcialmente en un chorro de perforacion solida rodeado por agua en un patron de chorro recto de descarga anular. (Se espera que lo que es valido para el agua sea valido tambien para agua/concentrado de espuma o espuma).

Los resultados sorprendentes fueron que dispersar un chorro solido de agua, adecuadamente estructurado dentro de una descarga hueca cilmdrica/conica de una descarga anular adecuadamente estructurada, ajustada a un patron de chorro recto, produjo un alcance de aproximadamente aquel del mejor diseno de perforacion solida (el diseno de perforacion solida con un mayor alcance) conservando al mismo tiempo la huella estrecha de aterrizaje del chorro anular. Asf, para el mismo valor l.s-1 (gpm), con el nuevo alcance del diseno podna aumentarse mas alla de la dispersion de un solo chorro anular manteniendo al mismo tiempo la huella de aterrizaje estrecha caractenstica de la descarga anular. Esto demostro ser verdad para una proporcion 50/50 del agua de entrada hasta 90/10 de la perforacion al conducto anular. En una proporcion de 90/10 perforacion/conducto anular, se elevo el alcance basicamente al equivalente de la mejor boquilla de perforacion solida mientras que no se sacrifico el patron de aterrizaje estrecho de la huella del orificio de descarga anular, ajustado a un chorro recto. Obviamente, se mantuvo la caractenstica de seguridad de la opcion de vaporizacion completa. (Una opcion completa eficaz de la vaporizacion no requiere un patron de vaporizacion para el 100 % del agua).

La division de agua de entrada (o de fluido) entre el conducto anular y el conducto de perforacion recta se pudo ajustar de diferentes formas en la boquilla, si se deseaba, con medios tales como, por ejemplo, atornillar un deflector en o hacia fuera y/o remplazando una perforacion/punta de deflector. Para la mayona de las operaciones, una proporcion de 50/50 de agua pudo optimizar la combinacion de alcance y de huella de aterrizaje estrecha. Sin embargo, se podna utilizar una proporcion de 90/10 cuando el alcance sea la mayor prioridad mientras que una capacidad de vaporizacion era todavfa importante para fines de seguridad. El l.s-1 (gpm) deseado de la boquilla tambien puede afectar a la eleccion.

Una vez hecha la invencion, tambien tema claramente incluso aplicacion en boquillas mas pequenas, por ejemplo de 6 l.s-1 (95 gpm) a un tamano de la boquilla de 31,55 l.s-1 (500 gpm). Tales boquillas mas bajas del l.s-1 (gpm) pueden ser manuales.

En resumen, para un valor l.s-1 (gpm) dado, el diseno optimizado de boquilla de perforacion solida con el mejor alcance pudo lograr entre un 10 % y un 15 % de alcance mayor que el alcance de un diseno optimizado de boquilla de vaporizacion, ajustado para un chorro recto. Sin embargo, una boquilla de perforacion solida optimizada en alcance no puede demostrar una huella estrecha de aterrizaje fiable aunque logre su alcance optimizado. Sorprendentemente, la prueba ahora demuestra que una combinacion de 50/50 a 90/10 (division del agua entre una perforacion solida y un orificio anular respectivamente) de una perforacion solida con un diseno anular, alcance optimizado y ajustado a chorro recto, logra el mismo o casi el mismo alcance que el mejor diseno de perforacion solida sin sacrificar la caractenstica de huella estrecha de aterrizaje del diseno de perforacion anular, aunque proporciona capacidad completa de vaporizacion. (Las relaciones reflejan la proporcion de lfquido de la perforacion al lfquido anular). El presente inventor supone que el patron de descarga cilmdrico/conico del diseno de orificio anular ajustado a chorro recto crea un area de presion baja dentro de la cual puede ayudar a conservar la energfa del chorro solido y a proporcionar una envoltura para conservar el patron de aterrizaje de perforacion anular.

Resumen de la invencion

La invencion comprende al menos una boquilla de vaporizacion optimizada en alcance de 6 l.s-1 (95 gpm) (a 6,89 bar (100 psi)) y en patron de aterrizaje contra incendios, incluyendo una entrada de boquilla en comunicacion flrndica con una fuente de lfquido contra incendios. La boquilla incluye un conducto anular, en comunicacion flrndica con la entrada, teniendo un orificio de descarga anular. Un manguito rodea el orificio de descarga anular y es ajustable para extenderse aguas abajo del orificio anular. El orificio anular y el manguito se estructuran juntos y son ajustables en combinacion para descargar un chorro recto o un patron de vaporizacion. Un conducto de perforacion solido esta tambien en comunicacion flrndica con la entrada, teniendo un orificio de descarga situado radialmente hacia el interior del conducto anular y del orificio de descarga. El conducto de perforacion solida y el orificio se estructuran para descargar al menos el 50 % de la descarga de boquilla.

La boquilla proporciona flujo generalmente laminar tanto en el conducto anular como en el conducto de perforacion, desde la entrada de boquilla a los orificios de descarga. Debe entenderse que se incluye flujo generalmente laminar al menos en la boquilla que evita giros de 90 grados o mas del flujo de fluido. El flujo de fluido en los conductos debe ser arrastrado para descargarlo en una separacion, a fin de optimizar y maximizar la presion principal que define el alcance de la boquilla y la velocidad del fluido. Al proporcionarse flujo generalmente laminar, se evita una distorsion significativa de la trayectoria del flujo de fluido en la boquilla antes del punto de reduccion a la separacion de descarga. La induccion de un patron de remolino del flujo a traves de la boquilla puede ser compatible con un flujo generalmente laminar, ya que algunos disenadores de boquillas sugieren que la induccion de un patron disenado de remolino minimiza realmente la turbulencia y de ese modo la perdida de energfa.

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De acuerdo con la invencion, el orificio de descarga anular tiene un angulo de inclinacion hacia fuera de entre 30 grados y 50 grados. Mas preferiblemente, el angulo de inclinacion esta comprendido entre 30 ° a 40 °. De acuerdo con la invencion, un rectificador de chorro esta situado aproximadamente en la mitad de la boquilla en el conducto anular y otro rectificador de chorro tambien esta situado cerca de una entrada del conducto de perforacion. El agua de entrada se divide entre el conducto de perforacion y el conducto anular en una relacion de 50/50 a 90/10 perforacion a anular.

La invencion tambien incluye un metodo contra incendios que incluye la descarga de al menos 50 % de un lfquido extintor de entrada de boquilla a traves de un conducto de perforacion solida y la descarga de al menos 10 % del lfquido extintor de entrada a traves de un orificio de descarga anular, situado radialmente hacia fuera del orificio de descarga solido. La metodologfa incluye el ajuste de un manguito deslizante a un patron de chorro recto para la descarga anular.

La metodologfa incluye la estructuracion de la boquilla para proporcionar flujo generalmente laminar tanto para el lfquido de descarga anular como para el lfquido de descarga de perforacion solida. La metodologfa tambien incluye proporcionar un angulo de inclinacion hacia fuera de entre 30 ° y 50 ° para el lfquido de descarga anular. La metodologfa tambien incluye proporcionar un rectificador de chorro de conducto anular aproximadamente en la mitad de la boquilla y proporcionar un rectificador de chorro de perforacion solida cerca de una entrada al conducto de perforacion solida.

Breve descripcion de las figuras

Se puede conseguir una mejor comprension de la presente invencion cuando la siguiente descripcion detallada de las realizaciones preferidas sea considerada en combinacion con los siguientes dibujos, en los que:

Las figuras 1A y 1B ilustran aspectos de una realizacion preferida de la presente invencion, estando la boquilla en esta figura ajustada para una relacion entre el orificio de descarga de perforacion solida y el orificio de descarga de conducto anular de entre 50/50 y 90/10.

Las figuras 2A y 2B ilustran una realizacion alternativa en la que se muestra una relacion aproximada de 90/10 entre el orificio de descarga de perforacion solida y el orificio de descarga de perforacion anular.

Las figuras 3A - 3C ilustran la colocacion de un rectificador de chorro en el conducto anular y la posicion de un rectificador de chorro para el conducto de perforacion solida.

Las figuras 4 y 5 ilustran posibles adiciones a o cambios en el cuerpo de boquilla para restringir el aumento de area transversal del conducto anular a traves del cuerpo de la boquilla.

Los dibujos son basicamente ilustrativos. Se entendera que la estructura puede haber sido simplificada y los detalles omitidos para transmitir ciertos aspectos de la invencion. La escala puede omitirse por motivos de claridad.

Descripcion detallada de la invencion

Para aclarar el lenguaje y los terminos usados en el presente documento, “perforacion solida” se utiliza para indicar un conducto con una superficie transversal solida. “Perforacion anular” define un conducto con- una superficie transversal anular. Una boquilla de “perforacion solida” tiene un orificio de descarga que define una superficie transversal solida. Una perforacion anular o boquilla de “vaporizacion” tiene un orificio de descarga que define una superficie transversal anular. Los orificios de descarga de boquilla contra incendios tienen generalmente una de estas dos configuraciones estructurales, “perforacion solida” o “perforacion anular”. El diseno de perforacion anular se denomina con frecuencia diseno de vaporizacion.

Las boquillas de “vaporizacion” normalmente estan provistas de un manguito externo deslizable, sobre el orificio de descarga anular, que se utiliza para seleccionar y para alternar entre un “patron de vaporizacion” o un “patron de chorro recto”. La perforacion y el orificio de descarga anular y el manguito deslizante se estructuran en combinacion para proporcionar esta seleccion. Un “patron de chorro recto” de una boquilla de vaporizacion optimiza su alcance. La descarga de chorro recto adquiere tipicamente la forma, por lo menos inicialmente, de un cilindro o de un cono hueco. El cono podna acampanarse levemente hacia fuera o levemente hacia dentro. Se crea un patron completo de vaporizacion cuando la boquilla descarga su fluido en una amplitud extensa, una forma de cono que se acampane sustancialmente hacia fuera, obtenida con la parte posterior del manguito, y se utiliza generalmente para cubrir y proteger al bombero y al equipo asociado.

Tfpicamente, el area transversal definida por un orificio de descarga de boquilla es mas pequena que el area transversal definida por la entrada de boquilla. La reduccion del area transversal de descarga del orificio de descarga, o la separacion, permite la recuperacion de la presion principal en la descarga. El resultado es que un chorro de descarga puede ser menor de l.s-1 (gpm) aunque tiene mayor alcance que el de una perforacion totalmente uniforme.

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Las boquillas de perforacion solida optimizadas en alcance pueden utilizar rectificadores de chorro en la entrada al conducto de perforacion solida para mejorar el flujo laminar y para reducir la energfa perdida en turbulencias a traves del conducto y para aumentar el alcance. El termino proporcionar un flujo laminar, debe interpretarse de nuevo en este documento como proporcionar un conducto relativamente liso para el lfquido libre de giros laterales significativos, especialmente giros de 90 grados.

El angulo de inclinacion hacia fuera, denominado a veces “corte” de una boquilla de vaporizacion es un angulo de flujo definido por una superficie biselada del cuerpo de conducto anular posterior (es decir aguas abajo de) al punto de compresion o separacion de un orificio de descarga anular, y anterior a la interseccion con una parte longitudinal de un manguito circundante. (Si el angulo de inclinacion exterior no es constante en un diseno de boquilla, se debe utilizar aqrn su valor medio efectivo).

La frase descarga cilmdrica/conica se utiliza aqrn para indicar la forma de un chorro recto descargado por un orificio de descarga anular, el orificio de un diseno de boquilla de vaporizacion se ajusta a un patron de chorro recto mediante un manguito deslizante o similar. Esta forma se asemeja al menos inicialmente a un cilindro o a un cono hueco. La forma de cono tendna un diametro cada vez mayor o un diametro levemente disminuido. El ajuste preciso de la forma del patron de descarga cilmdrico/conico que hace el bombero se conoce en la tecnica para optimizar el patron de chorro recto para el alcance y para la huella de aterrizaje para esa boquilla.

La frase agua/concentrado de espuma se utiliza para indicar un chorro de lfquido que incluye agua y/o concentrado de espuma. Debe entenderse que el agua y/o el concentrado de espuma puede ya haber sido convertido al menos parcialmente en espuma. Se entiende que un chorro de agua/concentrado de espuma se comporta de manera similar a un chorro de agua para los propositos de prueba de alcance.

Despues del descubrimiento inicial anterior, el presente inventor descubrio que Akron Brass (AB) tema una boquilla de orificio dual (comercialmente denominada el Saberjet, documento de patente US 6.877.676) que recordo a la presente invencion una boquilla antigua de orificio dual Navy, en la que podna ser seleccionado un orificio de perforacion solida o un orificio anular. En algunos modelos, ambos orificios de boquilla de Akron Brass se podfan seleccionar simultaneamente. La revision ha demostrado, sin embargo, que la boquilla de orificio dual de Akron Brass no esta disenada para optimizar el alcance. Parece que proporciona capacidad de vaporizacion de manera simultanea a una descarga de perforacion solida, pero lo mas importante es que la boquilla AB no proporciona flujo laminar a traves del conducto anular. (De hecho, el flujo de conducto anular en la boquilla hace dos giros de 90 grados en su ruta hacia el orificio de descarga anular). Claramente, no se considera que el conducto anular pueda mejorar el alcance o el patron de aterrizaje de la boquilla. La boquilla AB tampoco ensena ni incorpora ningun rectificador de chorro, ni para el conducto de descarga anular ni para el conducto de perforacion solida. Este punto enfatiza otra vez que el alcance maximo no fue un objetivo principal. El angulo de inclinacion de descarga anular de la boquilla AB tampoco se disena ni se describe para la optimizacion del alcance de la descarga anular en un patron de chorro recto, segun la presente invencion.

La presente invencion, por el contrario, es novedosa porque no solo proporciona una boquilla de orificio dual simultaneo, que tiene una perforacion solida y un diseno de boquilla de vaporizacion de chorro maestro, sino que la boquilla de la presente invencion esta estructurada de manera que optimiza el alcance y el patron de aterrizaje, logrando obtener el mejor de ambos disenos. La presente invencion se basa en el descubrimiento de que un diseno de boquilla de perforacion solida de alcance optimizado y un diseno de boquilla de perforacion anular de alcance optimizado se pueden combinar y utilizar simultaneamente para mantenerse cerca del mejor alcance de diseno de boquilla de perforacion solida conservando al mismo tiempo el patron de aterrizaje estrecho de diseno de boquilla de perforacion anular, asf como la capacidad completa de la vaporizacion. Asf, la presente invencion conserva las ventajas dominantes de cada diseno minimizando al mismo tiempo una limitacion de cada diseno.

Las figuras 1A, 1B y 2A y 2B ilustran aspectos de realizaciones preferidas de prototipos de la presente invencion. La boquilla NZ proporciona una entrada de boquilla NI. De preferencia, aunque no necesariamente, aguas abajo de la entrada de boquilla NI se encuentra una entrada de perforacion solida SBI y una entrada de conducto anular ACI. En el ajuste mostrado en las figuras 1A y 1B, alterado por una punta intercambiable de perforacion solida CBT, entre 50 % y 90 % del fluido extintor atravesara la entrada de perforacion solida y saldra por el orificio de descarga de perforacion solida SBDP. La vista en seccion transversal proporcionada por las secciones 1A y 2A ilustra aspectos del conducto anular AC y del conducto de perforacion solida SBC. El conducto de perforacion solida SBC reduce inicialmente el area transversal y el diametro, a un angulo indicado, aproximadamente 6,5 grados en la figura 2A. La punta del conducto de perforacion solida SBC de la figura 2A se ha disminuido ademas en diametro. Es decir, el conducto de perforacion solida se muestra en esta realizacion levemente estrechado o pellizcado adicionalmente en su orificio de descarga. En la figura 1A una punta central de perforacion CBT seleccionable se ha seleccionado para reducir aun mas el area de la descarga de perforacion solida SBDP. El cabezal de deflector BH, tambien denominado elemento de definicion de orificio de descarga de conducto anular E2, se muestra comprimido contra el elemento de definicion de orificio de descarga de conducto anular E1 para proporcionar un ancho de separacion de descarga anular de 2,97 mm (0,117 pulgadas). En esta configuracion de 10 % a 50 % del fluido extintor podna salir por el orificio de descarga de conducto anular ACDP, dependiendo de la punta de descarga de perforacion solida seleccionada.

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El elemento E1 se muestra definiendo un angulo de inclinacion SW de aproximadamente cuarenta grados con respecto al eje de la boquilla NZ. Las figuras 1A y 2A presentan una entrada de agua NI de 8,89 cm (3,5 pulgadas). El orificio de descarga de perforacion solida de las figuras 2A y 2B tiene un diametro menor de 5,72 cm (2,25 pulgadas). Tal dimensionado de una boquilla se puede utilizar para proporcionar una boquilla de mas o menos 94,64 l.s-1 (1.500 gpm) con un suministro de presion de aproximadamente 6,89 bar (100 psi) en la entrada de boquilla, dependiendo de la punta de perforacion solida seleccionada. El dimensionado exacto para obtener 94,64 l.s-1 (1.500 gpm) tendna que determinarse con pruebas y ensayos.

El manguito deslizante SS se muestra con asideros H y topes de caucho tfpicos RB. El manguito deslizante, de preferencia con un cuarto de rotacion rapida, se desliza longitudinalmente aguas abajo de la boquilla desde su orientacion de vaporizacion mostrada en las figuras 1A y 2A. El manguito deslizante SS aguas abajo longitudinalmente sobre la boquilla crea un patron de chorro recto para el fluido extintor que sale del orificio de descarga anular ACDP. Una vez mas, aquellos versados en la material del uso de boquillas de vaporizacion de chorro maestro entienden como hacer ajustes de menor importancia a la posicion del manguito deslizante SS con respecto al boquilla NZ para que se pueda obtener el alcance optimo para el fluido que sale por el orificio de descarga anular en un patron de chorro recto para esa boquilla.

La figura 2A ilustra la boquilla ajustada para una relacion aproximada de 90/10, entre el conducto de perforacion solida y el conducto anular. La realizacion de las figura 2A y 2B alcanza su relacion 90/10 mediante una punta intercambiable. Observese que la punta intercambiable R/AT2 de la figura 2A es diferente de la punta intercambiable CBT de la figura 1A. (Las puntas se podnan intercambiar al atornillar y desatornillar o equivalente). La punta R/AT2 no solo estrecha levemente el orificio de descarga de perforacion solida, de aproximadamente 5,72 cm (2,25 pulgadas) a aproximadamente 5,18 cm (2,04 pulgadas), sino que ajusta la separacion entre los elementos E1 y E2 a una anchura de aproximadamente 3,1 mm (0,122 pulgadas). Las dimensiones reales para cualquier boquilla dada se pueden perfeccionar otra vez mediante pruebas. Las presentes dimensiones ilustran un punto de partida. Un objetivo puede ser crear una boquilla con una relacion de descarga de 90/10, entre el orificio solido y el orificio de descarga anular, de manera que la descarga total sea aproximadamente 94,64 l.s-1 (1.500 gpm). Alternativamente, se podna crear un orificio de descarga de conducto anular positivo ACDP mediante una punta que simplemente se abra, por ejemplo desatornillando la punta R/AT2, sin intercambiar puntas. En tal caso, el orificio de descarga de perforacion solida seguina teniendo el mismo tamano y el orificio de descarga de conducto anular variana. Tal boquilla debe descargar algo mas de 94,64 l.s-1 (1.500 gpm). Para algunas aplicaciones de boquilla, tal variacion en el flujo no sena un problema.

Alternativamente, no mostrado en un dibujo, hay una relacion de descarga de 50/50, entre el orificio de perforacion solida y el orificio de descarga anular, que se podna obtener de maneras similares a las mencionadas anteriormente. Por ejemplo, podnan atornillarse puntas reemplazables/ajustables sobre el extremo de la estructura que crea el conducto de perforacion solida, disminuyendo el orificio de descarga del conducto de perforacion solida. De manera alternativa o adicionalmente, la punta podna aumentar o cambiar el orificio de descarga del conducto anular. Una punta en el extremo de la estructura que crea la perforacion solida se podna ajustar, atornillando y desatornillando, de manera que el orificio de descarga de conducto anular se agrande mientras que el diametro de orificio de descarga de perforacion solida sigue siendo el mismo. Con tales disenos, puede variar el l.s-1 (gpm) total de la boquilla.

Las figuras 3A - 3C ilustran en concreto la colocacion de rectificadores de chorro en una boquilla NZ, de manera similar a las figuras 1A, 1B, 2A y 2B. El rectificador de chorro de conducto anular ACSS se ilustra colocado contra la pared interna de la perforacion anular de boquilla, cerca de la mitad de la boquilla y extendiendose hacia el orificio de descarga anular. Un rectificador preferido de chorro de conducto anular se desplaza una longitud de entre 5,08 cm (dos pulgadas) y 7,62 cm (tres pulgadas) en la boquilla ilustrada de aproximadamente 94,64 l.s-1 (1.500 gpm). Los puntos X y Y ilustran un lugar preferido para colocar rectificadores de chorro para el conducto de perforacion solida. En la tecnica se conocen y pueden encontrarse tales rectificadores de chorro para conductos de perforacion solida ilustrados, por ejemplo, en el catalogo de Elkhart Brass.

Las figuras 4 y 5 ilustran medios potenciales adicionales para restringir el aumento de area transversal del conducto anular a traves de la boquilla. La estructura ACS se ilustra en el interior del conducto anular en la figura 4 y en el exterior del conducto anular en la figura 5. De hecho, en la figura 5 la estructura adicional ACS se incorpora en el elemento E1 que define parcialmente el orificio de descarga de conducto anular. Los rectificadores de chorro de conducto anular pueden ser adaptados para ajustarse a la presencia de tales estructuras adicionales ACS. La funcion de las estructuras adicionales ACS sena limitar el aumento de area transversal del conducto anular AC a traves de la boquilla para controlar la perdida de energfa. La estructura ACS estana formada preferiblemente de aluminio o plastico u otro material ligero aunque duradero. La estructura ACS se puede incorporar en un rectificador de chorro de conducto anular. Cuando se permite que el conducto anular aumente de area transversal, el agua que atraviesa el conducto anular se desacelera. La aceleracion se puede recuperar en el orificio de descarga aunque solamente con una cierta perdida de energfa y eficacia. Por tanto, se evita una desaceleracion significativa a traves de la boquilla.

Al revisar las figuras 1A a 5, se puede observar que el conducto anular esta disenado en general para conservar el flujo laminar del fluido extintor, entre la entrada de boquilla NI y el orificio de descarga de conducto anular ACDP. Lo mismo pasa con el flujo a traves del conducto de perforacion solida. Las obstrucciones innecesarias en el conducto causan friccion, turbulencia y perdida de ene^a. De manera que se evitan en boquillas disenadas para optimizar el 5 alcance del chorro liberado.

La descripcion anterior de realizaciones preferidas de la invencion se presenta con fines de ilustracion y descripcion, y no se pretende que sea exhaustiva o que limite la invencion a la forma precisa o realizacion descrita. La descripcion fue seleccionada para explicar mejor los principios de la invencion y su aplicacion practica para permitir a otros versados en la tecnica el mejor uso de la invencion en varias realizaciones. Se contemplan varias 10 modificaciones que son mas adecuadas para un uso particular. Se pretende que el alcance de la invencion no sea limitado por la descripcion, sino que debe ser definido por las reivindicaciones dispuestas mas abajo. Puesto que la revelacion y descripcion anterior de la invencion es ilustrativa y explicativa, varios cambios en el tamano, la forma, y los materiales, asf como en los detalles del dispositivo ilustrado pueden ser realizados siempre que queden cubiertos por las reivindicaciones que se acompanan. La invencion se reivindica usando terminologfa que depende de una 15 presuncion historica de que la descripcion de un unico elemento cubre uno o mas, y la descripcion de dos elementos cubre dos o mas, y similares. Ademas, los dibujos e ilustraciones en este documento no se han producido necesariamente a escala.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Boquilla de vaporizacion contra incendios (NZ) con alcance y patron de aterrizaje optimizados de al menos 6 l.s-1 (95 gpm), a 6,89 bar (100 psi), que comprende:

elementos de boquilla que definen

una entrada de boquilla (NI) en comunicacion flmdica con una fuente de lfquido extintor;

un conducto anular (AC) en comunicacion flmdica con la entrada, teniendo un orificio de descarga anular (ACDP);

un manguito (SS) que rodea el orificio de descarga anular (ACDP), ajustable para extenderse aguas abajo del orificio de descarga anular, estando estructurados el orificio anular y el manguito y siendo ajustables en combinacion para descargar un chorro recto o un patron de vaporizacion;

un conducto de perforacion solida (SBC) en comunicacion flmdica con la entrada de boquilla (NI), que tiene un orificio de descarga de perforacion solida (SBDP) situado radialmente hacia el interior del conducto anular (AC) y del orificio de descarga anular (ACDP), estando el conducto de perforacion solida (SBC) y el orificio de perforacion solida (SBDP) dimensionados y estructurados para descargar al menos un 50 % de la descarga de boquilla;

en la que la boquilla proporciona un flujo generalmente laminar tanto en el conducto anular (AC) como en el conducto de perforacion (SBC) desde la entrada de boquilla (NI) a los orificios de descarga;

estando la boquilla caracterizada por que los elementos de boquilla comprenden ademas

un rectificador de chorro (ACSS) en el conducto anular (AC), colocado aproximadamente en mitad de la boquilla; y

un rectificador de chorro para el conducto de perforacion (SBC) colocado cerca de o aguas arriba de una entrada del conducto de perforacion; y

por que

el orificio de descarga anular (ACDP) tiene un angulo de inclinacion hacia el exterior (SW) de entre 30 grados y 50 grados.
2. Boquilla segun la reivindicacion 1, en la que el orificio de descarga anular tiene un angulo de inclinacion hacia el exterior de entre 30 ° y 40 °, de preferencia de aproximadamente 40 grados,

y/o en la que cada conducto hace salir un flujo de fluido en el conducto para descargarlo por una separacion.
3. Boquilla segun las reivindicaciones 1 o 2, en la que el conducto de perforacion solida y el conducto anular son coaxiales.
4. Boquilla segun la reivindicacion 3, en la que la boquilla proporciona un conducto anular y un conducto de perforacion solida estructurados de manera que el area transversal de cada conducto no aumenta mas del 30 % en la boquilla desde una entrada de conducto hasta el orificio de descarga de conducto.
5. Boquilla segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el fluido extintor de entrada se divide entre la perforacion solida y la perforacion anular en una relacion comprendida entre 50/50 y 90/10, de perforacion solida a conducto anular.
6. Boquilla segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno del orificio de descarga de perforacion solida y el orificio de descarga anular esta estructurado para ajustarse en diametro sustituyendo o ajustando un elemento de punta de descarga de boquilla.
7. Boquilla segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el orificio de descarga de conducto anular esta definido por dos elementos que se ajustan entre sf
8. Boquilla segun la reivindicacion 7, en la que los dos elementos que se ajustan entre sf incluyen un elemento que es reemplazable, permitiendo asf el ajuste de tamano del orificio de descarga de conducto anular.
9. Boquilla segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el orificio de descarga de perforacion solida se puede ajustar sustituyendo un elemento de punta de perforacion solida.
10. Boquilla segun la reivindicacion 9, en la que la punta de perforacion solida reemplazable ajusta el l.s-1 (gpm) de la boquilla o ajusta la relacion de descarga de perforacion solida y de conducto anular.
11. Metodo contra incendios, que consiste en:

descargar al menos 50 % de un Ifquido extintor de entrada de boquilla (NI) a traves de un conducto de perforacion solida (SBC) y un orificio de descarga de perforacion solida (SBDP);

descargar al menos 10 % del Ifquido extintor de entrada a traves de un orificio de descarga anular (ACDP) situado 5 radialmente hacia el exterior del orificio de descarga solido (SBDP), teniendo el orificio un angulo de inclinacion hacia el exterior (SW) de entre 30 grados y 50 grados;

ajustar un manguito deslizante (SS) a un patron de chorro recto para la descarga anular; y

estructurar la boquilla para proporcionar un flujo generalmente laminar para tanto el lfquido descargado anularmente como el lfquido descargado por la perforacion solida, incluyendo un rectificador de chorro de conducto anular 10 (ACSS) situado aproximadamente en mitad del conducto anular y un rectificador de chorro de conducto de perforacion solida situado cerca o aguas arriba de una entrada de conducto de perforacion (SBI).
12. Metodo segun la reivindicacion 11, que incluye el hecho de que el orificio de descarga anular hace salir un flujo de fluido para su descarga por una separacion y/o que incluye el hecho de que el orificio de descarga de perforacion solida hace salir un flujo de fluido para su descarga por una separacion.

15 13. Boquilla segun las reivindicaciones 1 a 10, que hace circular al menos 31,55 l.s-1 (500 gpm).
14. Metodo segun las reivindicaciones 11 a 12, que incluye una descarga de al menos 31,55 l.s-1 (500 gpm).