NO20011233L - Dyse for brannslukning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en dyse, særlig for forstøvning av et slukningsmedium ved brannslukning, omfattende et ytterhus, en mellomliggende kjerne og en indre kjerne, hvor den indre kjernen omfatter et antall ytre spiralformede akselerasjonsspor med aksiale innløpsåpninger, hvor akselerasjonssporene sammen med en indre overflate til den mellomliggende kjernen danner kanaler som ender i et indre virvel/akselerasjonskammer, hvori den indre kjernen avsluttes i en tapp foran en indre dyseåpning, og hvor ytterhuset og den mellomliggende kjernen sammen danner et ytre virvel/akselerasjonskammer ved kjernens nedre del foran en ytre dyseåpning.

Dysen ifølge foreliggende oppfinnelse kan særlig anvendes for slukking av branner i hydrokarbonbaserte væsker så som bensin og olje og også polare væsker som alkohol, og er spesielt utviklet for å slukke branner under trykk. Dysen kan anvendes som en skumslukkedyse beregnet for spesielle skumvæsker.

Brannslukningsdyser er kjent fra teknikkens stilling. Blant annet omtales en slik dyse i NO301107 for frembringelse av utsprøytningståker ved lavtrykksmetoden. Dysen anvendes særlig for brannbekjemping med stasjonære vanntåke-branslukningsanlegg. Dysen består av et innerhus og et ytterhus for opprettelse av en indre og en ytre vanntåkekjegle. Den indre kjegle utløses gjennom en sylindrisk dyseåpning, og den ytre kjegle gjennom en noe høyereliggende ringspalte dyse. Begge tåkekjeglene vil sammenblandes intensivt på en slik måte at dannelse av en hulkjegle forebygges.

I NO A 944576 omtales en dyse med en indre og en ytre rørformet del som kan dreies og forskyves i lengderetningen i forhold til hverandre. Dysen er kjennetegnet ved at to eller flere inngrepsorgan er anordnet for å presses i inngrep med ett eller flere spiralspor når det sprøytes fluid gjennom dysen samt å gå ut av inngrep når fluidtrykket i dysen faller under et på forhånd definert nivå.

NO 944576 beskriver videre en dyse, fortrinnsvis for brannslukkingsformål, hvor den ene av delene har et eller flere spiralspor for inngrep med motsvarende inngrepsorganer på en andre del. Dysen er anordnet for å kunne omstilles mellom jetstrålestilling og tåkestilling ved at den indre og ytre del dreies i forhold til hverandre og delene derved forskyves i lengderetningen i forhold til hverandre ved inngrepet mellom spiralsporet og inngreps-organet. To eller flere inngrepsorganer er anordnet for å presses i inngrep med ett eller flere spiralspor når det sprøytes fluid gjennom dysen samt å gå ut av inngrep når fluidtrykket i dysen faller under et på forhånd definert nivå.

Denne dysen må oppfattes som en dyse med justerbar funksjon for rett kompakt stråle (jetstråle) eller spredning. Jetstrålefunksjonen er et vanlig prinsipp som anvendes for et stort antall brannslukningsdyser. Funksjonen er ikke egnet ved slukking av spesielle type væskebranner. Spredningsfunksjonen er benevnt som tåkefunksjon. Tåkefunksjonen er mer en spredningsfunksjon og ikke en tåkefunksjon. Dysens såkalte tåkefunksjon varierer med væsketrykket, og vil ikke gi tilfredsstillende slukking mot enkelte typer branner som væskebranner eller jetbranner (brann under trykk). Dysens design vil heller ikke skape den nødvendige forstøvning.

Videre omhandler NO 301107 en.sprinklerdyse for frembringelse av utsprøytingståker ved lavtrykkmetoden. Dysen anvendes særlig for brannbekjemping med stasjonere vanntåke-brannslukningsanlegg. Sprinklerdysen består at et innerhus og et ytterhus for opprettelse av en indre og en ytre vanntåkekjegle. Den indre kjeglen utløses gjennom en sylindrisk dyseåpning, og den ytre kjeglen gjennom en noe høyereliggende ringspaltedyse. Begge tåkekjeglene sammenblandes intensivt på slik måte at dannelse av en hulkjegle forebygges.

Dysen som omtales i NO 301107 har en konstruksjon som er forskjellig fra foreliggende dyse. Av den kjente dysens beskrivelse og konstruksjon fremgår det at produksjonen av væsketåke er basert på andre prinsipper enn for foreliggende dyse.

Foreliggende dyse er primært utviklet for forstøvning av brannslukningsskumvæsker og har derfor andre krav til produksjon av væsketåken.

Denne forstøvningen består ikke av væskedråper men av forstøvede skumbobler. For å kunne produsere den nødvendige forstøvningen er det minst fire vesentlige konstruksjonsfaktorer som gjør at dysen som omtales i NO 301107 ikke har de samme egenskapene som foreliggende dyse.

Den radiale væskeinnføringen til den ytre kjeglen skaper en inngangsturbulens som ytterligere forsterkes i virvlingskammeret. Turbulensen er tilsiktet for å rive opp vanndråpene. Denne tilsiktede turbulensen påvirker væskens akselerasjon og hastighet. Prinsippet i foreliggende dyse er å skape minst mulig turbulens av væskeinnføringen til ytterkonens akselerasjonsspor.

Likeledes er utformingen av væskeføringen til innerkjeglen for dysen som omtales i NO 301017 konstruert for å skape turbulens. Med samme begrunnelse som for yterkjeglen er foreliggende løsning basert på å unngå turbulens i overgangen til akselerasjonsporene. Utformingen av innerkjeglens sylinderiske spiss for dysen som omtales i NO 301107 er konstruert slik at væsken buntes før den går ut av dysen. Dette gir grovere dråper i forhold til ytterkjeglens væskedråper. Dette er det motsatte av prinsippet for foreliggende løsning. Det frembringes ved foreliggende oppfinnelse en akselerert overgang ut av innerkonen. Dette oppnås med innerkonens spissutforming. Spissens utforming fører også til en umiddelbar spredning av skumvæsken idet den slipper spissen.

Et av hovedprinsippene for dysen som omtalt i NO 301107 er at væskedråpene fra innerkjeglen er større enn dråpene fra ytterkjeglen med den hensikt at de større dråpene fungerer som transportmedium for de finere dråpene. Prinsippet for foreliggende dyse er å produsere tilnærmet samme dråpestørrelse både for innerkon og ytterkon. Dette er gjort for å få en mer homogen skumvæskeblanding og dermed en fyldigere forstøvet skumkjegle.

Generelt er foreliggende dyse konstruert for å skape minst mulig turbulens og oppriving av skumvæskestrømmen. De andre dysene legger heller vekt på det motsatte. Dette oppnås ved at væskeinngangen til ytterkon og innerkon har en myk og turbulensfri overgang til akselerasjonssporene. Dette fører til en delvis tåkedannelse av skumvæsken idet den forlater akselerasjonssporene. Den sentrifugale hastigheten på de små væskedråpene fra inner og ytterkon, fører til en ytterligere forstøvning og ekspansjon når dråpene forlater dysen.

I motsetning til de andre dysene hvor konstruksjonen er basert på grovere væskedråper gjennom innerkon i forhold til ytterkon, er foreliggende konstruksjon basert på at dråpestørrelsen gjennom inner og ytterkon er tilnærmet lik. Dette oppnås ved at innløpene og akselerasjonssporene er basert på den samme utforming og at utformingen på innerkonens spiss gir en økt akselerasjon ut fra dysen, Utformingen av innerkonens spiss fører også til en økt kapasitet i forhold til de andre dysetypene, og gir dermed en bedre utfylling av forstøvingskonen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å frembringe en dyse som frembringer de ovenfornevnte fordeler og egenskaper og hvor ulempene som nevnt i forhold til de kjente dysene unngås. Særlig er formålet å frembringe en forstøvningsdyse for brannslukning som er konstruert for slukking av væskebranner under trykk.

Dette formålet oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse med en dyse som er kjennetegnet ved at en mellomliggende kjernen omfatter ytre spiralformede akselerasjonsspor med perifere, aksiale innløpsåpninger og at akselerasjonssporene sammen med en indre overflate til det ytre huset danner kanaler som ender i det ytre

virvel/akselerasjonskammeret.

Foretrukne utførelser av foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at den mellomliggende kjernen omfatter et indre aksialt, gjennomgående hulrom hvor en indre avrundet seksjon er utformet med et konisk parti innrettet til mottak av den indre kjernen, og en ytre avrundet seksjon som er utformet med et konisk parti og innrettet for innføring i det ytre huset. De aksiale innløpsåpningene i den mellomliggende kjernen kan være U-formet og minst dobbel så dyp som de spiralformede akselerasjonssporene, og overgangen mellom de aksiale innløpsåpningene og de spiralformede akselerasjonssporene kan være avrundet for å oppnå maksimal akselerasjon av slukkingsmediet. På samme måte kan de aksiale innløpsåpningene i den indre kjernen være U-formet og minst dobbel så dyp som de spiralformede akselerasjonssporene, og overgangen mellom de aksiale innløpsåpningene og de spiralformede akselerasjonssporene kan være avrundet for å oppnå maksimal akselerasjon av slukningsmediet. Den ytre og den indre dyseåpningen frembringer en skumtåke hvis form ut i fra dysens åpning har en konisk form med en spredningsvinkel på omtrent 160° og hvor hele slukningsmediets skumkone er full. Dysen frembringer tilnærmet samme dråpestørrelse både for innerkon og ytterkon, hvorved det oppnås en mer homogen skumvæskeblanding og dermed en fyldig forstøvet skurnkjegle. Videre kan innerkonens spissutforming være innrettet til å frembringe en akselerert overgang ut av innerkonen, hvorved spissens utforming frembringer en umiddelbar spredning av skumvæsken idet den slipper spissen.

Oppfinnelse skal nå beskrives nærmere ved hjelp av de vedlagte tegningene, hvori;

Figur 1 viser et delvis snitt av en foretrukket ut-førelse av foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser det ytre huset, henholdsvis i snitt og forfra. Figur 3 viser den mellomliggende kjernen ifølge opp-finnelsen, henholdsvis i snitt, fra siden og bakfra. Figur 4 viser den indre kjernen ifølge foreliggende oppfinnelse, henholdsvis fra siden og bakfra. Figur 1 viser et delvis snitt av en foretrukket ut-førelse av foreliggende oppfinnelse. I dette utførelses-eksemplet består dysen av 3 hoveddeler som skrues sammen, nemlig et hovedhus 10 (akselerasjonshus), en mellomliggende kjerne 20 (ytterkon akselerasjonskjerne) og en indre kjerne 30 (innerkon akselerasjonskjerne).

Hovedhuset 10, eller akselerasjonshuset, omfatter et ytre gjenget parti 13 for innfesting av dysen i et brann-slukningssystem. Alternativt kan det gjengede partiet bestå av andre innfestningsmidler. Videre har hovedhuset 10 et indre gjenget parti 14 ved sin ene ende, for innfesting av den mellomliggende kjernen 20, eller ytterkon akselerasjonskjernen. Hovedhuset 10 har en i hovedsak indre sirkulærsylindrisk hovedform, men som ved husets andre indre ende går over i en konisk form som ender en åpning 16a. Denne åpningen 16a er i størrelse tilpasset til den mellomliggende kjernens spiss/åpning, slik at det frembringes en ytre dyseåpning 17.

Den mellomliggende akselerasjonskjernen 20 er vist i figur 3. Kjernen 20 omfatter et ytre gjenget parti 21 ved den ene enden, og et indre gjenget parti 23 i den samme enden. Den mellomliggende kjernen består utvendig videre av et antall perifere, aksiale innløpsåpninger 24, tilstøtende det gjengede partiet 21, som går over i et samme antall spiralformede akselerasjonsspor 22. Stigningen til de spiralformede akselerasjonssporene 22 velges ut i fra ønsket maksimal, eller minimal, akselerasjon av et slukningsmedium, så som skumvæske, kombinert med trykk og egenskaper til skumvæsken som presses gjennom dysen. Den foreliggende utførelsen av dysen er for eksempel konstruert for et trykk på omtrent 15 bar, noe som vil gi en kapasitet på omtrent 34 l/min, men andre trykk og en annen stigning på akselerasjonssporene kan selvfølgelig også benyttes.

Videre er overgangen mellom de aksiale åpningene 24 og akselerasjonssporene 22 avrundet, dvs åpningen er utformet delvis sirkulærsylindrisk med en myk overgang til akselerasjonssporene. Dette er for å oppnå maksimal akselerasjon av slukningsmediet (skumvæsken) gjennom akselerasjonskonene, slik at det ikke oppstår turbulens i overgangen. De aksiale innløpsåpningene i den mellomliggende kjernen er derfor U-formet og minst dobbel så dyp, foretrukket minst tre ganger så dyp, som de spiralformede akselerasjonssporene.

Den indre akselerasjonskjernen 30, eller innerkon akselerasjonskjerne, omfatter tilsvarende som den mellomliggende kjernen 20, et antall perifere, aksiale innløps-åpninger og tilhørende spiralformede akselerasjonsspor på sin ytre overflate. Stigningen på sporene er tilsvarende som ved den mellomliggende kjernen, avhengig av trykk og ønsket akselerasjon på skumvæsken.

Den indre akselerasjonskjernen omfatter videre ved sin ene ende et gjenget parti 31 og ved sin andre ende, en seksjon som er utformet med et konisk parti som avsluttes i en spiss 36. Når dysen er sammensatt, dvs den indre akselerasjonskjernen 30 er innført i den mellomliggende kjernen 20 og skrudd fast ved de gjengede partiene 31 og 21, og den mellomliggende akselerasjonskjernen 20 er inn-ført i det ytre huset 10 og også skrudd fast, frembringer det koniske partiet et indre akselerasjonskammer 15, og det koniske partiet i den mellomliggende akselerasjonskjernen og det ytre huset frembringer tilsvarende et ytre akselerasjonskammer 16. Videre frembringes også som nevnt en ytre dyseåpning 17 mellom.den mellomliggende kjernen sin ytre spiss/åpning og åpningen i hovedhuset 10.

Skumvæsken som benyttes til brannslukning trykkes gjennom dysen ved et gitt trykk. Slik at skummet presses gjennom akselerasjonssporene 22, 32 i ytterflaten til den indre kjernen 30 og den mellomliggende kjernen 20, dvs mer presist i kanalene som frembringes mellom henholdsvis den indre kjernen og den mellomliggende kjernen og mellom den mellomliggende kjernen og hovedhuset. Sporene, eller kanalene, har en skrueform eller spiralform slik at skummets hastighet økes. Denne konstruksjonen gjør at skum-tåkens form ut fra dyseåpningene 12 og 17 har en konisk form med en spredningsvinkel på omtrent 160° og hvor hele skumkonen er full. Kapasiteten til dysen kan som nevnt være for eksempel omtrent 34 l/min ved 15 bar.

For at det ikke skal oppstå turbulens av skumvæsken gjennom akselerasjonskonene 20, 30 er det ved innløps-partiet til sporene 22, 32 et forsenket og noe større spor 24, 34 med en myk overgang til sporene 22, 32. Innerkon akselerasjonskjernen 30 omfatter som nevnt en spiss 36 for å oppnå maksimal spredningsvinkel og fylling av skumtåken, slik at den delvis hule skumtåken fra ytterkonen 20 fylles av skumtåken fra innerkonen 30.

Dysen ifølge foreliggende utførelseseksempel er foretrukket konstruert for slukking av branner i hydrokarbonbaserte væsker så som bensin og olje og i polare væsker som alkohol. Den er videre spesielt utviklet for å slukke væskebranner under trykk. Foretrukket er dysen konstruert som en skumslukkerdyse beregnet for skumvæsketypene 1% AFFF og 3% ATC, men andre slukningsmedium kan selvfølgelig også anvendes avhengig av bruksområde for dysen.

Claims (7)

1. Dyse, særlig for forstøvning av et slukningsmedium ved brannslukning, omfattende et ytterhus (10), en mellomliggende kjerne (20) og en indre kjerne (30), hvor den indre kjernen omfatter et antall ytre spiralformede akselerasjonsspor (32) med perifere, aksiale innløps-åpninger (34), at akselerasjonssporene sammen med en indre overflate til den mellomliggende kjernen (20) danner kanaler som ender i et indre virvel/akselerasjonskammer (15), hvori den indre kjernen avsluttes i en tapp (36), eller spiss, foran en indre dyseåpning (12), og at ytterhuset (10) og den mellomliggende kjernen (20) sammen danner et ytre virvel/akselerasjonskammer (16) ved kjernens nedre del foran en ytre dyseåpning (17), karakterisert ved at den mellomliggende kjernen (20) omfatter ytre spiralformede akselerasjonsspor (22) med perifere, aksiale innløpsåpninger (24) og at akselerasjonssporene sammen med en indre overflate til det ytre huset danner kanaler som ender i det ytre virvel/akselerasjons-kammeret (16).

2. Dyse i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den mellomliggende kjernen (20) omfatter et indre aksialt, gjennomgående hulrom hvor en indre avrundet seksjon (25) er utformet med et konisk parti innrettet til mottak av den indre kjernen (30), og en ytre avrundet seksjon (26) som er utformet med et konisk parti og innrettet for innføring i det ytre huset.

3. Dyse i samsvar med krav 2, karakterisert ved at de aksiale innløpsåpningene (24) i den mellomliggende kjernen (20) er U-formet og minst dobbel så dyp som de spiralformede akselerasjonssporene (22), og at overgangen mellom de aksiale innløpsåpningene og de spiralformede akselerasjonssporene er avrundet for å oppnå maksimal akselerasjon av slukkingsmediet.

4. Dyse i samsvar med krav 2, karakterisert ved at de aksiale innløpsåpningene (34) i den indre kjernen (30) er U-formet og minst dobbel så dyp som de spiralformede akselerasjonssporene (32), og at overgangen mellom de aksiale innløpsåpningene og de spiralformede akselerasjonssporene er avrundet for å oppnå maksimal akselerasjon av slukningsmediet.

5. Dyse i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at den ytre og den indre dyseåpningen (17,12) frembringer en skumtåke hvis form ut i fra dysens åpning har en konisk form med en spredningsvinkel på omtrent 160° og hvor hele slukningsmediets skumkone er full.

6. Dyse i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at det frembringes tilnærmet samme dråpestørrelse både for innerkon og ytterkon, hvorved det oppnås en mer homogen skumvæskeblanding og dermed en fyldig forstøvet skumkjegle.

7. Dyse i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at innerkonens (30) spissutforming er innrettet til å frembringe en akselerert overgang ut av innerkonen, hvorved spissens utforming frembringer en umiddelbar spredning av skumvæsken idet den slipper spissen.