PL203667B1 - Glowica do wytwarzania mg ly wodnej - Google Patents

Description

Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest g lowica do wytwarzania mg ly wodnej, przeznaczona do gaszenia po zarów i dezaktywacji ska ze n chemicznych i biologicznych. Znane s a pr adownice stra zackie do wytwarzania mg ly wodnej z g lowic a dwuprzep lywow a, w której wzajemne oddzia lywanie dwóch faz, cieczy i gazu, nast epuje na zewn atrz g lowicy. Gaz o du zej energii kinetycznej doprowadzony kolektorem gazowym zapewnia pneumatyczne rozpylenie strugi lub b lony cieczy na wylocie szczeliny wodnej. W rozpylaczach pneumatycznych jednostrugowych jedna struga gazu o dowolnym kszta lcie dzia la na jedn a strug e cieczy. W rozpylaczach wielostrugowych struga cieczy p lyn aca pier scieniowym kana lem jest otoczona z dwóch stron strugami gazu lub gazowa struga wspó ldzia la z dop lywaj acymi do niej struga- mi cieczy. (Z. Orzechowski, J. Prywer, „Rozpylanie cieczy", Rozdz. IX, s. 211, WNT, Warszawa, 1991). W niemieckim zg loszeniu wzoru u zytkowego DE 29510976U przedstawiono g lowic e do wytwa- rzania mg ly wodnej z korpusem dwuprzep lywowym, posiadaj ac a centraln a dysz e gazow a i dwie boczne dysze wodne z wylotami skierowanymi zbie znie do osi dyszy gazowej. Rozproszenie cieczy nast epuje w wyniku zderzenia strugi gazu z dyszy gazowej ze strugami cieczy. Inne rozwi azania g lowic przedstawione s a w dokumentach patentowych WO 9738757, EP 0505100 i US 5597044. W zg loszeniu mi edzynarodowym WO 9738757 przedstawiono g lowic e z zespo lem kana lów i dysz do wytwarzania piany gasniczej. W rozwi azaniu tym p lyny ga snicze s a doprowadzane kana lami w korpusie g lowicy do jednej lub wielu komór mieszania, a nast epnie do zespo lu dysz na wylocie g lo- wicy gdzie nast epuje rozpr ezenie piany. W zg loszeniu patentowym EP 0505100 przedstawiono urz adzenie do gaszenia za pomoc a strumienia proszku i cieczy lub piany ga sniczej. W rozwi azaniu tym dwuprzep lywowy korpus g lowicy ma kana l pier scieniowy zako nczony dysz a wodn a oraz kana l centralny z umieszczon a w nim dysz a proszkow a, usytuowan a koncentrycznie wzgl edem dyszy wodnej. W zg loszeniu patentowym US 5597044 przedstawiono rozwi azanie, w którym srodek ga sniczy jest wprowadzany do g lowicy razem ze sprezonym gazem, za s dysz e stanowi pier scieniowa szczelina o profilu zbie zno-rozbie znym, z wylotem na obwodzie g lowicy. Znane s a gazodynamiczne rozpylacze do wytwarzania mg ly wodnej z dysz a Lavala. Dysza ma ka- na l przelotowy o polu przekroju pocz atkowo zmniejszaj acym si e a z do gardzieli, a nast epnie wzrastaj acym w kierunku wylotu dyszy. Taki przekrój dyszy mo ze by c uzyskany przez ukszta ltowanie cz esci powierzchni wewn etrznej dyszy lub przez umieszczenie wewn atrz dyszy cz esci rozbie zno-zbie znej. W stosowanych dotychczas w po zarnictwie i ratownictwie chemicznym g lowicach do wytwarza- nia mg ly wodnej istniej a du ze problemy z nadaniem strumieniowi kropli odpowiedniej energii kinetycz- nej. Poniewa z jako sc mg ly wzrasta wraz ze zmniejszaniem ci ezaru kropli, w celu zwi ekszenia energii nale zy zwi eksza c szybko sc wyp lywu. Jednocze snie, aby uzyska c dostatecznie ma la srednic e kropli, strumie n wody musi wyp lywa c przez bardzo ma le otwory lub rozbija c si e na urz adzeniach dysperguj a- cych. O ile po tych procesach krople maj a mie c znacz ac a szybko sc, niezb edne jest stosowanie jako „nap edu" bardzo wysokich ci snie n. Jednak zasi eg dotychczas stosowanych pr adownic mg lowych jest niewielki i w zasadzie nie przekracza 4-5 metrów. Celem rozwi azania jest opracowanie g lowicy do wytwarzania mg ly wodnej o wi ekszym wydatku i zasi egu. Glowica do wytwarzania mg ly wodnej, posiadaj aca korpus dwuprzep lywowy z kolektorem ga- zowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pier scieniow a szczelin e wodn a usytuowan a koncentrycznie pomi edzy dyszami, wed lug wynalazku charakteryzuje si e tym, ze szczelina wodna ma na wylocie dysz e wodn a zbie zn a do osi, za s dysze gazowe, srodkowa i pier scieniowa zewn etrzna, maja przekrój dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi. Korzystnym jest, je zeli szczelin e wodn a tworzy tuleja przymocowana do korpusu, stanowi aca cz esc wewn etrzn a dyszy pier scieniowej zewn etrznej. Tuleja jest zako nczona na wylocie wewn etrzn a powierzchni a sto zkow a zbie zn a do osi i powierzchni a walcow a za cz escia rozbie zno-zbie zn a ukszta l- towan a na powierzchni zewn etrznej. Szczelina wodna ma na obwodzie cz esci wlotowej kana ly pro- mieniowe polaczone z kolektorem wodnym. Kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe po la- czone z kana lami promieniowymi poprzez kana ly boczne. Dysza srodkowa w korzystnym wykonaniu ma cylindryczny kana l wylotowy za cz escia zbie zno- -rozbie zn a ukszta ltowan a na powierzchni wewn etrznej. W tym wykonaniu ka zda dysza gazowa, srod- kowa i pier scieniowa zewn etrzna, ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wyno-PL 203 667 B1 3 sz acy od 1,5 do 2,5. Ponadto pola przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej zewn etrznej i dyszy srodkowej s a korzystnie równe, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. W innym wykonaniu dysza srodkowa ma pier scieniowy kana l wylotowy srodkowy, przy czym wewn atrz dyszy srodkowej umieszczona jest koncentrycznie cz esc rozbie zno-zbie zna z walcow a po- wierzchni a zewn etrzn a na wylocie dyszy. Korzystnym jest, je zeli cz esc rozbie zno-zbie zna stanowi dysz e ko low a o przekroju dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi. W tym wykonaniu dyszy srodkowej pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy ko lowej jest korzystnie rów- ne polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srodkowej, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wy- miaru pola przekroju. Korzystnym jest tak ze, je zeli dysza ko lowa ma stosunek pól przekrojów po- przecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5, dysza srodkowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu pier scieniowego kana lu wylotowego srodkowego i gardzieli wynosz acy od 5 do 8, za s dysza pier scieniowa zewn etrzna ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wy- nosz acy od 1,5 do 2,5. Ponadto pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej ze- wn etrznej jest korzystnie dwa razy wi eksze od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srod- kowej i dyszy ko lowej, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. Glowica wed lug wynalazku umo zliwia uzyskanie bardzo wysokiego stopnia rozpylenia wody, poni zej 200 mikronów, du zego wydatku rozpylanej cieczy i znacznego zasi egu strumienia wytwarza- nej mg ly, wynosz acego oko lo 8-10 m. G lowica odznacza si e wysok a zdolno sci a t lumienia i gaszenia po zarów kategorii ABCE, zabezpieczania rejonu po zaru i pogorzelisk oraz absorbcji dymów. G lowica umo zliwia tak ze efektywn a dezaktywacj e du zych obszarów terenu ska zonych chemicznie lub biolo- gicznie, a tak ze rozpylanie roztworów cieczy w innych zastosowaniach specjalistycznych. Glowica wed lug wynalazku uwidoczniona jest w przyk ladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia g lowic e w przekroju osiowym lamanym, fig. 2 - widok g lowicy z fig. 1 od strony ko- lektorów wlotowych, a fig. 3 - inne wykonanie g lowicy w przekroju osiowym lamanym. Glowica do wytwarzania mg ly wodnej, posiada dwuprzep lywowy korpus 1 z kolektorem gazo- wym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pier scieniow a szczelin e wodn a 9 usytuowan a koncentrycznie pomi edzy dyszami. Szczelina wodna 9 ma na wylocie dysz e wodn a 8 zbie zn a do osi, za s dysze gazowe, srodkowa 3 i pier scieniowa zewn etrzna 5 maj a przekrój dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi. Szczelin e wodn a 9 tworzy tuleja 4 przymocowana do korpusu 1, stanowi aca cz es c wewn etrzn a dyszy pier scieniowej zewn etrznej 5. Tuleja 4 jest zako nczo- na na wylocie wewn etrzn a powierzchni a sto zkow a zbie zn a do osi i powierzchni a walcow a za cz esci a rozbie zno-zbie zn a ukszta ltowan a na powierzchni zewn etrznej. Szczelina wodna 9 ma na obwodzie cz esci wlotowej kana ly promieniowe po laczone z kolektorem wodnym. Kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe po laczone z kana lami promieniowymi poprzez kana ly boczne. W wykonaniu g lowicy przedstawionym na fig. 1 dysza srodkowa 3 ma cylindryczny kana l wylo- towy za cz esci a zbie zno-rozbie zn a ukszta ltowan a na powierzchni wewn etrznej. W tym wykonaniu ka zda dysza gazowa, srodkowa 3 i pier scieniowa zewn etrzna 5, ma stosunek pól przekrojów po- przecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5. Ponadto pola przekroju poprzecznego gardzie- li dyszy pier scieniowej zewn etrznej 5 i dyszy srodkowej 3 s a korzystnie równe, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. Korpus 1 g lowicy ma kszta lt stopniowanego walca z gwintem zewn etrznym na kolejnych trzech stopniach. Na stopie n pierwszy o najmniejszej srednicy nakr econa jest dysza srodkowa 3. Na kolejny gwintowany stopie n nakr econa jest tuleja 4. Na ostatni gwintowany stopie n jest nakr econa dysza pier scieniowa zewn etrzna 5. Dysza pier scieniowa zewn etrzna 5 na wlo- cie polaczona jest rozga lezieniem z kana lem osiowym wykonanym w korpusie 1 po laczonym z kolek- torem gazowym. Woda doprowadzana jest do szczeliny wodnej 9 przez kolektor boczny, kana l boczny i dwa promieniowe wybrania po laczone z jej wlotem. Na wylocie szczeliny wodnej 9 woda wyp lywa przez dysz e wodn a 8. Pr edko sc wyp lywu wody ma sk ladow a promieniow a zwrócon a w stron e osi. W wyniku dzia lania si l hydrodynamicznych i strumieni gazu wyp lywaj acych z koncentrycznych dysz nast epuje bardzo wysokie rozproszenie cz asteczek wodnych przy zachowaniu zwartego obszaru strumienia wytworzonej mg ly o du zej energii kinetycznej. Na fig. 2 przedstawione jest usytuowanie kolektorów. Kolektor gazowy usytuowany jest w osi korpusu 1, a dwa otwory wlotowe kolektora gazowego s a równo rozmieszczone na obwodzie g lowicy. Fig. 3 przedstawia wykonanie g lowicy, w którym dysza srodkowa 3 ma pier scieniowy kana l wyloto- wy srodkowy 6. Wewn atrz dyszy srodkowej 3 umieszczona jest koncentrycznie cz esc rozbie zno-zbie zna 2PL 203 667 B1 4 z walcow a powierzchni a zewn etrzn a na wylocie dyszy. Ponadto cz esc rozbie zno-zbie zna 2 stanowi dysz e ko low a o przekroju dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi. W tak wykonanej g lowicy pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy ko lowej jest korzystnie równe polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srodkowej 3. Odchylenie wymiaru granicznego nie powinno przekracza c od 0,8 do 1,2 wymiaru nominalnego. W tym wykonaniu g lowicy dysza ko lowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5 wyra zony wzorem: d 2 /d 0 2 = 1,5 ÷ 2,5 gdzie: d - srednica wylotu, d 0 - srednic a gardzieli. Dysza srodkowa 3 ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu pier scieniowego kana lu wylotowego srodkowego 6 i gardzieli wynosz acy od 5 do 8 wyra zony wzorem: (D 3 2 - D 1 2 )/(D 3 2 - D 2 2 ) = 5 ÷ 8 gdzie: D 1 - srednica wewn etrzna wylotu, D 2 - srednica gardzieli, D 3 - srednica zewn etrzna wylotu. Dysza pier scieniowa zewn etrzna 5 ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5 wyra zony wzorem: (D 6 2 - D 4 2 )/(D 6 2 - D 5 2 ) = 1,5 ÷ 2,5 gdzie: D 4 - srednica wewn etrzna wylotu, D 5 - srednica gardzieli, D 6 - srednica zewn etrzna wylotu. Ponadto pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej zewn etrznej 5 jest dwa ra- zy wi eksze od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srodkowej 3 i dyszy ko lowej. Odchy- lenie wymiaru granicznego nie powinno przekracza c od 0,8 do 1,2 wymiaru nominalnego tego pola przekroju. Pola przekrojów poprzecznych gardzieli dyszy ko lowej 2 i pier scieniowej dyszy srodkowej 3 s a równe, z tolerancj a 20%. Pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej zewn etrznej 5 jest dwukrotnie wi eksze od pola przekroju poprzecznego gardzieli w pozosta lych dyszach, z tolerancj a w zakresie 20%. W g lowicy przedstawionej na fig. 3, korpus 1 ma kszta lt stopniowanego walca z gwintem ze- wn etrznym na kolejnych trzech stopniach. Stopie n pierwszy o najmniejszej srednicy ma gwint we- wn etrzny i zewn etrzny. Gwint wewn etrzny wykonany jest w kanale osiowym polaczonym z kolektorem gazowym. W gwint wewn etrzny wkr econa jest cz esc rozbie zno-zbie zna 2 zaopatrzona w cz esci wlo- towej w otwory, przez które gaz z kana lu osiowego wp lywa do dyszy srodkowej 3 z pier scieniowym kana lem wylotowym srodkowym 6. Na gwint zewn etrzny nakr econa jest dysza srodkowa 3. Na kolejny gwintowany stopie n nakr econa jest tuleja 4. Na ostatni gwintowany stopie n jest nakr econa dysza pier- scieniowa zewn etrzna 5. Dysza ta na wlocie po laczona jest rozga lezieniem z kana lem osiowym wyko- nanym w korpusie 1 po laczonym z kolektorem gazowym. Dysza ko lowa w cz esci rozbie zno-zbie znej 2 mo ze by c wyposa zona w zatyczk e s lu zac a do ograniczenia lub zamkni ecia przekroju kana lu wyloto- wego tej dyszy. Sprezony gaz, zw laszcza powietrze, doprowadzone do kolektora gazowego umieszczonego w osi korpusu 1 przep lywa kana lem osiowym do dyszy ko lowej i srodkowej 3, a rozga lezieniem do dyszy pier scieniowej zewn etrznej 5. Strza lka oznaczona liter a P na fig. 3 oznacza wlot powietrza, strza lka W oznacza wlot wody. Woda doprowadzana jest do szczeliny wodnej 9 przez kolektor bocz- ny, kana l boczny i dwa promieniowe wybrania polaczone z jej wlotem. Symetryczne rozmieszczenie tych wybra n wokó l osi pozwala na uzyskanie w la sciwego wype lnienia szczeliny na ca lym obwodzie. Na wylocie szczeliny wodnej 9 woda wyp lywa przez dysz e wodn a 8. Pr edkosc wyp lywu wody ma sk ladow a promieniow a zwrócona w stron e osi. W wyniku dzia lania si l hydrodynamicznych i strumieni gazu wyp lywaj acych z koncentrycznie usytuowanych dysz nast epuje bardzo wysokie rozproszenie cz asteczek wodnych przy zachowaniu zwartego obszaru strumienia wytworzonej mg ly o du zej energii kinetycznej. Mas e wytwarzanej przez g lowic e mg ly wodnej stanowi nie tylko masa wody, ale tak ze masa powietrza. Dzi eki temu energia kinetyczna wytworzonej mg ly wzrasta do tego stopnia, ze mozliwe jest kierowanie czo la wytworzone- go strumienia mg ly na odleg lo sc 8-10 metrów, co w warunkach gaszenia po zaru jest odleg lo scia za- dawalaj ac a. Skutecznosc dzia lania g lowicy wed lug wynalazku mo ze by c zwi ekszona przez zastosowanie dodatków zwi ekszaj acych g esto sc doprowadzonej do g lowicy wody, takich jak roztwory solne, zw lasz- cza NaCl. Wprowadzenie roztworów wodnych lub innych substancji mniej lotnych od wody w obszar p lomienia zwi eksz a skuteczno sc gaszenia p lomieni, a odparowane cz astki sta le pozostaj ace w obsza- rze po zaru stanowi a dodatkowy czynnik t lumiacy po zar.PL 203 667 B1 5 PL PL PL PL PL PL

Claims (13)

1. Zastrze zenia patentowe 1. G lowica do wytwarzania mg ly wodnej, posiadaj aca korpus dwuprzep lywowy z kolektorem gazowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pier scieniow a szczelin e wodn a usytuowan a koncentrycznie pomi edzy dyszami, znamienna tym, ze szczelina wodna (9) ma na wylocie dysz e wodn a (8) zbie zn a do osi, za s dysze gazowe, srodkowa (3) i pier scieniowa zewn etrzna (5) maj a prze- krój dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi.

2. G lowica wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze szczelin e wodn a (9) tworzy tuleja (4) przy- mocowana do korpusu (1) stanowiaca cz es c wewn etrzn a dyszy pier scieniowej zewn etrznej (5).

3. G lowica wed lug zastrz. 2, znamienna tym, ze tuleja (4) jest zako nczona na wylocie we- wn etrzn a powierzchni a sto zkow a zbie zn a do osi i powierzchni a walcow a za cz escia rozbie zno- -zbie zn a ukszta ltowan a na powierzchni zewn etrznej.

4. G lowica wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze szczelina wodna (9) ma na obwodzie czesci wlotowej kana ly promieniowe po laczone z kolektorem wodnym.

5. G lowica wed lug zastrz. 4, znamienna tym, ze kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe po laczone z kana lami promieniowymi poprzez kana ly boczne.

6. G lowica wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze dysza srodkowa (3) ma cylindryczny kana l wylotowy za cz escia zbie zno-rozbie zn a ukszta ltowan a na powierzchni wewn etrznej.

7. G lowica wed lug zastrz. 1, znamienna tym, ze dysza srodkowa (3) ma pier scieniowy kanal wylotowy srodkowy (6), przy czym wewn atrz dyszy srodkowej (3) umieszczona jest koncentrycznie cz esc rozbie zno-zbie zna (2) z walcow a powierzchni a zewn etrzn a na wylocie dyszy.

8. G lowica wed lug zastrz. 7, znamienna tym, ze cz esc rozbie zno-zbie zna (2) stanowi dysz e ko low a o przekroju dyszy Lavala z kana lem wylotowym o sciankach równoleg lych do osi.

9. G lowica wed lug zastrz. 8, znamienna tym, ze pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy ko lowej jest korzystnie równe polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srodkowej (3), z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju.

10. G lowica wed lug zastrz. 8, znamienna tym, ze dysza ko lowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5, dysza srodkowa (3) ma stosunek pól prze- krojów poprzecznych wylotu pier scieniowego kana lu wylotowego srodkowego (6) i gardzieli wynosz a- cy od 5 do 8, za s dysza pier scieniowa zewn etrzna (5) ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wy- lotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5.

11. G lowica wed lug zastrz. 8, znamienna tym, ze pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej zewn etrznej (5) jest korzystnie dwa razy wi eksze, od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy srodkowej (2) i dyszy ko lowej, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju.

12. G lowica wed lug zastrz. 2, znamienna tym, ze dysza gazowa, srodkowa (3) i pier scieniowa ze- wn etrzna (5) ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynosz acy od 1,5 do 2,5.

13. G lowica wed lug zastrz. 2, znamienna tym, ze pola przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pier scieniowej zewn etrznej (5) i dyszy srodkowej (3) s a korzystnie równe, z tolerancj a w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju.PL 203 667 B1 6 RysunkiPL 203 667 B1 7PL 203 667 B1 8 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 z l. PL PL PL PL PL PL