PL222023B1 - Głowica wirowo-strumieniowa otwarta do wytwarzania mgły wodnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest głowica wirowo-strumieniowa otwarta do wytwarzania mgły wodnej, która służy do gaszenia wszelkich typów pożarów.

Zgłoszenie dotyczy elementu systemu do automatycznego gaszenia ognia, a w szczególności ulepszenia systemu automatycznego dostarczania skondensowanej mgły wodnej do obszaru zagrożenia przy pomocy zespołu głowicy zawierającej dysze gaszące ogień. Głowica może być stosowana do dostarczania skondensowanej mgły wodnej o wysokiej dyspersji, która powstaje na drodze wprowadzenia strugi wodnej w autorotację i przekształcenie jej w strugę mgły wodnej mającej bardzo wysoki stopień efektywności gaśniczej przy gaszeniu, tłumieniu lub ograniczeniu wszelkich typów pożarów, a przede wszystkim służącej do gaszenia ognia i kontrolowania jego rozprzestrzeniania szczególnie w miejscach gdzie jest utrudniony bezpieczny dostęp.

W stanie techniki znane są głowice do gaszenia ognia. Przykładem może być zilustrowana poniżej głowica do wytwarzania mgły wodnej opisana w polskim patencie nr P 203 667 stosowana w instalacjach niskociśnieniowych, zilustrowana na fig. 7. Głowica ta posiada korpus dwuprzepływowy z kolektorem gazowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pierścieniową szczelinę wodną usytuowaną koncentrycznie pomiędzy dyszami i charakteryzuje się tym, że szczelina wodna ma na wylocie dyszę wodną zbieżną do osi, zaś dysze gazowe, środkowa i pierścieniowa zewnętrzna, mają przekrój dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi.

Dodatkowo, głowicę będącą przedmiotem patentu nr P 203 667 stosuje się głównie do uniknięcia zapyleń podczas pożarów, a jej efektywność gaśnicza w stosunku do rozwiązania będącego przedmiotem wynalazku jest mniejsza.

Ze stanu techniki znana jest także głowica gaśnicza stosowana będąca przedmiotem międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO 2007113483, którą stosuje się w instalacjach wysokociśnieniowych, a jej przekrój podłużny został przedstawiony na fig. 8. Do głowicy tej ciecz gasząca doprowadzana jest pod wysokim ciśnieniem (od 100 do 200 bar), a wielkość kropel wytwarzanej przez dysze głowicy mgły wodnej wynosi od 60 do 100 mikronów. Konstrukcja głowicy charakteryzuje się tym, że posiada ona specjalne nasadki na poszczególne dysze, które zabezpieczają je przed zanieczyszczeniami. W czasie pożaru nasadki automatyczne odpadają pod wpływem wzrostu ciśnienia środka gaśniczego.

Dodatkowo w głowicy będącej przedmiotem zgłoszenia WO 2007113483 w dolnej części korpusu umieszczony jest filtr w postaci siateczki w kształcie czaszy, przez którą przepływa środek gaśniczy.

Inne głowice gaśnicze posiadające dysze na tzw. „prąd rozproszony” opisano m.in. w międzynarodowych zgłoszeniach patentowych (WO 2008034445, WO 2008037846, WO 2011074979), amerykańskich zgłoszeniach patentowych (US 2004089752, US 2008066933) oraz w europejskim zgłoszeniu patentowym EP 2316536.

W stosowanych dotychczas w pożarnictwie głowicach występują problemy związane ze stosowaniem systemu dwóch mediów gaśniczych, co powoduje, że do dyszy gaśniczej przy gaszeniu pożarów niezbędne jest dostarczenie zarówno wody, jaki i gazu (zazwyczaj azotu). W związku z tym w konsekwencji konieczne jest tworzenie specjalnych instalacji, za pomocą których do głowicy byłby dostarczany kosztowny gaz. Innym problemem w stosowanych obecnie rozwiązaniach jest zatykanie się dysz głowic gaśniczych ze względu na niską jakość wody gaśniczej zawierającej różnego rodzaju zanieczyszczenia mechaniczne, które nie są wystarczająco wydatne filtrowane przez stosowane płaskie filtry o strukturze kołowej.

W stosowanych obecnie rozwiązaniach wykorzystuje się wysokie ciśnienie strumienia środka gaśniczego dostarczanego do głowicy w celu nadania kroplom mgły wodnej odpowiedniej energii kinetycznej. W przypadku stosowania niższych ciśnień nie można uzyskać w tego typu głowicach odpowiedniej strugi mgły wodnej.

Celem rozwiązania będącego przedmiotem wynalazku jest opracowanie niskociśnieniowej głowicy działającej w systemach jednomediowych, w których jako środka gaśniczego używa się wody oraz wykazującej większą niezawodność przy stosowaniu jako medium gaśniczego wody użytkowej o niskiej jakości.

Przedmiotem wynalazku jest głowica wirowo-strumieniowa otwarta do wytwarzania mgły wodnej posiadająca cylindryczny korpus osadzony na owalnym trzonie, w którym znajduje się filtr, siatka filtrująca oraz uszczelka, charakteryzująca się tym, że korpus posiada jeden otwór centralny oraz od 4 do 10

PL 222 023 B1 otworów osadzonych pod kątem od 30° do 60° w stosunku do osi symetrii oraz gniazda z umieszczonymi w nich zawirowywaczami, przy czym zawirowywacze posiadają otwór o średnicy mniejszej od 1 mm umiejscowiony osiowo przez który wpływa do niego woda, co powoduje uzyskanie stożka o pełnym zamgleniu, a filtr centralnie umieszczony wyposażony jest w siatkę filtrującą w kształcie walca osadzoną prostopadle do strumienia wody.

W korzystnej realizacji wynalazku korpus głowicy posiada od 3 do 7 otworów bocznych, a szczególnie korzystnie gdy posiada 6 otworów bocznych. Równie korzystnie gdy otwory osadzone są pod kątem 40° do 60° w stosunku do osi symetrii, a szczególnie korzystnie gdy są osadzone pod kątem 45° w stosunku do osi symetrii.

Korzystnie gdy filtr wykonany jest z mosiądzu, a siatka filtrująca z miedzi, natomiast korpus głowicy według wynalazku wykonany jest z mosiądzu lub stali nierdzewnej.

Korzystnie, gdy do gaszenia stosuje się ciecz gaśniczą pod ciśnieniem wynoszącym 4-12 bar, a szczególnie korzystnie gdy ciśnienie wynosi 10 bar.

Głowica według wynalazku stosowana w instalacji niskociśnieniowej z jednym medium gaśniczym stanowiącym wodę umożliwia uzyskanie bardzo wysokiego stopnia rozpylenia wody, w której średnica kropelek wynosi od 100 do 400 gm dla 85% frakcji wodnej, a pozostałe 15% poniżej 100 gm. Dodatkowo głowica według wynalazku wykazuje wysoką niezawodność przy używaniu wody o niskiej jakości poprzez zastosowanie siatki filtrującej zabezpieczającej głowicę przed zanieczyszczeniami mechanicznymi występującymi w wodzie gaśniczej.

Rozwiązanie będące przedmiotem wynalazku jest przeznaczone do instalacji niskociśnieniowych, które to instalacje są konkurencyjnym rozwiązaniem gaśniczym w stosunku do stosowanych obecnie powszechnie głowic w instalacjach wysokociśnieniowych. Te ostatnie rozwiązania charakteryzują się wysoką odpornością mechaniczną instalacji niezbędną do utrzymania w systemie wysokiego ciśnienia, co w konsekwencji powoduje konieczność użycia kosztownych materiałów o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, a w rozwiązaniu będącym przedmiotem wynalazku opracowano głowicę, która oferuje porównywalną efektywność gaśniczą w systemie z wodą jako medium gaśniczym w instalacjach niskociśnieniowych przy wykorzystaniu konwencjonalnych rur i złączy.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania zilustrowanym na rysunku, który przedstawia technologiczny schemat głowicy wirowo-strumieniowej otwartej.

Fig. 1 ilustruje przekrój podłużny przez głowicę wirowo-strumieniową otwartą do wytwarzania mgły wodnej.

Fig. 2 ilustruje przekrój podłużny przez trzon 2 głowicy.

Fig. 3 ilustruje przekrój poprzeczny i podłużny filtra, w tym Fig. 3a ilustruje przekrój poprzeczny przez siatkę filtrującą 4, Fig. 3b ilustruje przekrój podłużny przez filtr 3, a Fig. 3c przekrój poprzeczny przez filtr 3.

Fig. 4 ilustruje zawirowywacz boczny 7, w tym Fig. 4a i Fig. 4c ilustrują przekrój poprzeczny, a Fig. 4b przekrój podłużny.

Fig. 5 ilustruje zawirowywacz środkowy 10, w tym Fig. 5a i Fig. 5c ilustrują przekrój poprzeczny, a Fig. 5b przekrój podłużny.

Fig. 6 ilustruje geometrię wypływu mgły wodnej z głowicy otwartej będącej przedmiotem wynalazku.

Wynalazek zostanie opisany bardziej szczegółowo w poniższym przykładzie.

P r z y k ł a d 1

W przykładzie wykonania głowicy wirowo-strumieniowej otwartej według wynalazku przedstawionej na Fig. 1, jej korpus 1 ma kształt cylindryczny i do niego wkręca się owalny trzon 2, w którym umieszcza się filtr 3 wyposażony w siatkę filtrującą 4 w kształcie powierzchni bocznej walca. Na obwodzie korpusu 1 znajduje się sześć otworów bocznych 6 osadzonych pod kątem 45° w stosunku do osi symetrii głowicy. W wewnętrznej części korpusu wykonano gniazda boczne 5, w których umieszczane są zawirowywacze boczne 7 strugi wodnej. W części centralnej wykonano dodatkowy jeden otwór centralny 9 osadzony na osi symetrii głowicy, a w wewnętrznej części korpusu wykonano gniazdo centralne 8, w którym umieszcza się zawirowywacz środkowy 10. Gniazda wraz z umieszczonymi w nich zawirowywaczami tworzą mikrodysze. Na obwodzie korpusu znajdują się symetrycznie wykonane otwory 12 służące do mocowania klucza przy wkręcaniu i rozkręcaniu głowicy. Na wewnętrznej stronie korpusu wykonano gwint do wkręcania trzonu 2 głowicy. Korpus 1 wykonano z mosiądzu.

Trzon 2 głowicy wirowo-strumieniowej otwartej zilustrowany na Fig. 2 służy do umocowania filtra 3 zilustrowanego z kolei na Fig. 3 wraz z odpowiednią siatką filtracyjną 4 dobieraną w zależności

PL 222 023 B1 od jakości wody. Prostopadłe umieszczenie siatki filtracyjnej 4 w stosunku do osiowego kierunku przepływu wody umożliwia jej bardziej skuteczną filtrację. W części górnej trzonu wykonano znormalizowany gwint stożkowy G1/2” umożliwiający wkręcenie głowicy wirowo-strumieniowej otwartej do instalacji rurowej. Trzon 2 wykonany jest z mosiądzu. Trzon 2 jest wkręcany do korpusu 1 i dodatkowo uszczelniany stosowną uszczelką gumową 11.

Filtr 3 zilustrowany na Fig. 3 wyposażony jest w siatkę filtrującą 4, która zabezpiecza głowicę wirowo-strumieniową otwartą przed zanieczyszczeniami mechanicznymi występującymi w wodzie gaśniczej. Filtr 3 wykonano w formie walca, co powoduje osadzanie cząsteczek w dolnej części filtra 3 przeciwdziałając tym samym zablokowaniu głowicy wirowo-strumieniowej otwartej elementami mechanicznymi. Filtr 3 jest wykonany z mosiądzu a siatka filtracyjna z miedzi. Kształt filtra jest zoptymalizowany celem łatwego mocowania go w trzonie.

Zawirowywacze (7 i 10) stanowią walcowatą konstrukcję z nacięciami 15 i służą do wprowadzenia w rotację strugi wodnej stanowiącej medium gaśnicze. W celu wytworzenia odpowiedniego stożka mgły wodnej, który zapewni najbardziej efektywne gaszenie ogania, głowica wirowo-strumieniowa otwarta wyposażona jest w dwa rodzaje zawirowywaczy. Pierwszy typ zawirowywacza nazywany zawirowywaczem centralnym 10 zilustrowanym na Fig. 4 wytwarza stożek strugi mgłowej o kącie wypływu mgły wodnej 20° (Fig. 6) i znajduje się w centralnej części korpusu 1 głowicy. Natomiast zawirowywacz boczny 6 zilustrowanym na Fig. 5 (dysza pustostożkowa) znajduje się na obwodzie korpusu 1 głowicy i wytarza stożek mgły wodnej o kącie wypływu mgły wodnej 65° (Fig. 6). Struga wytworzona przez zawirowywacz boczny ma kształt stożka, gdzie cząsteczki wody tworzą mgłę wodną tylko w obszarze ścianek stożka. Zatem głowica wyposażona w dwa typy zawirowywaczy tworzy stożek wody o kącie pomiędzy skrajnymi jego ścianami 150° (por. Fig. 6). Na Fig. 4 oraz Fig. 5 zaznaczono profile nacięcia 15 zawirowywaczy (7 i 10). Wykonanie otworu w osi zawirowywacza umożliwia wytworzenie stożka o pełnym zamgleniu (dysza pełnostożkowa).

Głowica w przedstawianym przykładzie wykonania jest niklowana.

Dane techniczne głowicy wirowo-strumieniowej otwartej przedstawionej w przykładzie wykonania:

Współczynnik K:

Natężenie przepływu (przy 10 bar): Materiał korpusu dyszy i koszyka: Materiał zawirowywacza:

Materiał sitaki filtrującej:

Waga:

GMO/P - 3,69; GMO/W - 5,3 11,7 l/min; 16,5 l/min mosiądz mosiądz miedź

202 g

Działanie głowicy wirowo-strumieniowej otwartej do wytwarzania mgły wodnej według wynalazku jest następujące. Woda pod ciśnieniem od 4 do 12 bar wypływa do znajdującego się w trzonie 2 filtra 3 wyposażonego w siatkę filtrującą 4, a następnie przepływa do korpusu 1, w którym usytuowane są w gniazdach 6, 9 zawirowywacze 7, 10 tworząc razem mikrodysze. Zawirowywacze powodują powstanie mgły wodnej ze strumienia wody o niskim ciśnieniu (od 5 do 12 bar), której średnica kropelek wynosi do 100 do 400 μm dla 85% frakcji wodnej, a pozostałe 15% poniżej 100 μm. Zgodnie z obowiązującymi normami (norma NFPA 750) za mgłę wodną uznaje się wodę rozdrobnioną o wymiarach poniżej 1 mm dla 95% frakcji.

Claims (10)

1. Głowica otwarta wirowo-strumieniowa do wytwarzania mgły wodnej posiadająca cylindryczny korpus osadzony na owalnym trzonie, w którym znajduje się filtr, siatka filtrująca oraz uszczelka, znamienna tym, że korpus (1) posiada jeden otwór centralny (9) oraz od 4 do 10 otworów bocznych (6) osadzonych pod kątem od 30° do 60° w stosunku do osi symetrii oraz gniazda (5, 8) z umieszczonymi w nich zawirowywaczami (7, 10), przy czym zawirowywacze (5, 10) posiadają otwór wykonany osiowo o średnicy mniejszej od 1 mm przez który wpływa do niego woda, a filtr (3) wyposażony jest w siatkę filtrującą (4) w kształcie walca osadzoną prostopadle do strumienia wody.

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że korpus (1) głowicy posiada od 5 do 7 otworów bocznych (6).

3. Głowica według zastrz. 2, znamienna tym, że korpus (1) głowicy posiada 6 otworów bocznych (6).

PL 222 023 B1

4. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory boczne (6) osadzone są pod kątem 40° do 60° w stosunku do osi symetrii.

5. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory boczne (6) osadzone są pod kątem 45° w stosunku do osi symetrii.

6. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że jest wyposażona w filtr (3) wykonany jest z mosiądzu.

7. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że siatka filtrująca (4) wykonana jest z miedzi.

8. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że korpus (1) wykonany jest z mosiądzu lub stali nierdzewnej.

9. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że do gaszenia stosuje się ciecz gaśniczą pod ciśnieniem wynoszącym 4-12 bar.

10. Głowica według zastrz. 10, znamienna tym, że do gaszenia stosuje się ciecz gaśniczą pod ciśnieniem wynoszącym 10 bar.