PL225724B1 - Sposób wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu oraz bierny atomizer obrotowy do realizacji tego sposobu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu oraz bierny atomizer obrotowy do realizacji tego sposobu, znajdujący zastosowanie w wyposażaniu gaśnic i agregatów gaśniczych oraz rozpylaczy nisko i średniociśnieniowych w postaci butli pracujących pod stałym lub zmiennym ciśnieniem. Wynalazek umożliwia wytwarzanie mgły wysokorozdrobnionej dzięki generacji kontrolowanego przepływu dwufazowego cieczy i gazu.

Bierny atomizer obrotowy, zgodnie z wynalazkiem jest urządzeniem autonomicznym, pracującym samodzielnie jako element składowy systemów gaśniczych lub urządzeń gaśniczych, mobilnych lub stałych.

Znane dotychczas urządzenia o tym samym przeznaczeniu miały postać przenośnych gaśnic lub agregatów gaśniczych z przepływem dwufazowym. Były one wyposażone w pojedynczy zbiornik zawierający fazę ciekłą i fazę gazową lub zbiornik z fazą ciekłą i oddzielnie zbiornik z fazą gazową pod ciśnieniem.

Wszystkie te urządzenia były zaopatrzone w głowicę z odcinającym zaworem i w wylotową dyszę. Po zwolnieniu odcinającego zaworu, następował gwałtowny przepływ obu faz przez głowicę lub inny element pośredni. W następstwie przepływu dwufazowego medium, na ogół w formie cieczy ro zproszonej w gazie, poprzez dyszę medium uchodziło na zewnątrz. Fazę gazową na ogół stanowił dwutlenek węgla, azot lub sprężone powietrze. Jako fazę ciekłą stosowano i stosuje się nadal wodę lub inne ciecze o właściwościach gaśniczych, ewentualnie z dodatkiem substancji pianotwórczych.

W znanych dotychczas gaśnicach z przepływem dwufazowym, fazę gazową wprowadza się przewodem gazowym zanurzonym w zbiorniku fazy ciekłej, umiejscowionym w pobliżu wlotu przepływowej rurki. Przepływowa rurka odprowadza powstały w komorze roboczej urządzenia przepływ dwufazowy do zaworu głównego.

Opisane rozwiązania umożliwiają przepływ gazu od naboju na sprężony gaz lub znad powierzchni swobodnej cieczy. W celu poprawy parametrów pracy, gazowa rurka ma przewierty, które w miarę opadania powierzchni swobodnej ułatwiają napływ gazu gazową rurką do roboczej komory urządzenia, gdzie znajduje się wirnik.

W znanych dotychczas rozwiązaniach obie fazy wchodzą w kontakt wewnątrz roboczej komory wirnika, gdzie objętościowy stosunek obu faz powstającego przepływu dwufazowego zależy od konstrukcji łopat wirnika i jego prędkości obrotowej, wywołującej cykliczne i naprzemienne zwiększanie intensywności przepływu każdej z faz.

Wadą znanych rozwiązań jest bardzo niski stopień przemieszania faz, co skutkuje powstawaniem „zgrubnego” przepływu tłoczkowego w przepływowej rurce. Obserwuje się ponadto chaotyczny i energochłonny proces generowania przepływu tłoczkowego. Opisane urządzenia dla wygenerowania „użytecznej” gaśniczo mgły wymagają skojarzenia z rozpylającą, wylotową dyszą lub z elementem pośrednim, przy czym zasięg pióropusza mgły jest zawsze ograniczony.

Celem rozwiązania, według wynalazku jest wyeliminowanie wszystkich dotychczasowych niedogodności poprzez uproszczenie konstrukcji umożliwiającej ograniczenie ilość części składowych. W realizacji rozwiązania chodzi ponadto o opracowanie konstrukcji urządzenia umożliwiającego wytwarzanie wysokorozdrobnionej mgły lub piany w tym samym urządzeniu, bez konieczności stosowania dodatkowych, rozpylających dysz lub elementów pośrednich. Najważniejszym celem rozwiązania, zgodnie z wynalazkiem, ze względu na jego przeznaczenie jest zapewnienie niezawodności rozruchu.

Istota wynalazku w odniesieniu do sposobu wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu, poprzez deformację przepływu tłoczkowego, polega na tym, że do biernego atomizera z roboczą komorą, w której jest umieszczony wirnik doprowadza się zasilającymi kanałami z zasilającego kolektora oddzielnie ciecz i gaz i dozuje samoczynnie, naprzemiennie do wlotów przepływowych kanałów w wirniku, rozmieszczonych ukośnie w stosunku do szczytowych powierzchni wirnika. Różnica ciśnień na końcach ukośnych, przepływowych kanałów w wirniku, wymusza obrót wirnika. Napływ cieczy i gazu do poszczególnych ukośnych kanałów obracającego się wirnika powoduje generowanie bardzo regularnego, tłoczkowego przepływu dwufazowego w dopływowej sekcji przepływowych kanałów, a następnie natychmiastową deformację i destrukcję tłoczków.

Istotę wynalazku w zakresie urządzenia do wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu, stanowi konstrukcja biernego atomizera. Bierny atomizer jest utworzony przez zasilający kolektor i odpływowy kolektor z zamontowaną pomiędzy nimi korpusową tuleją, stanowiącą korpus. W korpusowej tulei jest umiejscowiony wirnik z dwuśrednicową ośką, ułożyskowaną z jednej

PL 225 724 B1 strony w gnieździe w poprzecznej ściance zasilającego kolektora, a po przeciwnej stronie w gnieździe w odpływowym kolektorze. Wewnątrz korpusowej tulei, pomiędzy kolektorami jest utworzona robocza komora wirnika z zamontowanym w niej obrotowo wirnikiem.

Wirnik ma postać dysku z cylindrycznymi przepływowymi kanałami wewnątrz, nachylonymi uk ośnie do jego szczytowych płaszczyzn. Wirnik jest zaopatrzony dodatkowo w pierścieniową kurtynę, przylegającą do zewnętrznej krawędzi po stronie dopływowej lub ma krawędź po stronie dopływowej ściętą ukośnie. Przepływowe kanały w stosunku do szczytowych powierzchni wirnika są nachylone pod tym samym kątem. Wyloty przepływowych kanałów są rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgów, usytuowanych po obu stronach dysku wirnika.

Promień okręgu od strony dopływowej jest korzystnie większy niż promień okręgu od strony odpływowej. W poprzecznej ściance zasilającego kolektora od strony odpływowej znajdują się wyloty zasilających kanałów usytuowanych równolegle do osi atomizera. Wyloty zasilających kanałów są rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu, którego promień odpowiada promieniowi okręgu, na szczytowej powierzchni wirnika od strony dopływowej, gdzie są usytuowane wloty przepływowych kanałów w dysku wirnika.

Zasilające kanały zasilającego kolektora są kanałami wiodącymi gaz i ciecz z zasilającego kolektora, ustawionymi naprzemiennie, a obrót wirnika w stosunku do zasilającego kolektora generuje dozowanie każdej z faz w każdym z kanałów wirnika. Odpływowy kolektor jest zakończony wydrążonym stożkiem, łączącym się od strony wierzchołkowej z nagwintowaną rurką lub dyszą w formie przeciwnie skierowanego stożka, otwartą częścią na zewnątrz. Po przeciwnej stronie odpływowy kolektor ma uskok, nad którym znajduje się pierścień pełniący rolę szykany ograniczającej opływanie wirnika wewnątrz roboczej komory. Do wewnętrznej powierzchni pierścienia szykany dolegają rozmieszczone promieniście żebra, mocujące usytuowane pośrodku gniazdo odpływowego kolektora, w którym jest mocowana ułożyskowana dwuśrednicowa ośka. Dwuśrednicowa ośka przeciwnym końcem jest ułożyskowana w gnieździe wykonanym w poprzecznej ściance zasilającego kolektora, do którego zasilających przewodów są doprowadzane gaz i ciecz. Gaz i ciecz przedostają się do komory wirnika przepływowymi kanałami, których wloty są usytuowane naprzemiennie na okręgu, na szczytowej poprzecznej ściance wirnika, od strony zasilającego kolektora.

Zasilający kolektor ma postać rozszerzającej się tulei zamkniętej poprzeczną ścianką z zasilającymi kanałami wiodącymi oddzielnie gaz i ciecz. Poprzeczna ścianka zasilającego kolektora po stronie odpływowej jest płaska, a jej krawędź jest korzystnie ścięta, tworząc miejsce, korzystnie dla pierścieniowej kurtyny wirnika.

Bierny atomizer obrotowy, według wynalazku jest przeznaczony głównie do gaśnic ze zbiornikiem ciśnieniowym, stanowiącym źródło fazy ciekłej i jednocześnie źródło fazy gazowej. Atomizer może też być stosowany w agregatach gaśniczych oraz stałych małokubaturowych instalacjach gaśn iczych nisko i średniociśnieniowych. Mgła wytwarzana przez atomizer zainstalowany w przenośnej gaśnicy, według wynalazku może skutecznie gasić pożary klas A, B, C i D (z wyjątkiem metali reagujących z wodą) oraz E. Atomizer może też być wykorzystywany do gaszenia urządzeń pracujących pod napięciem co najmniej 200-300 kV oraz do gaszenia ludzi. Sprężona piana, wytworzona generatorem, zgodnie z rozwiązaniem może skutecznie gasić pożary klasy A i B. Generator może też znajdować zastosowanie w nisko lub w średniociśnieniowych rozpylaczach przenośnych o podobnej konstrukcji. Może też być przydatny w urządzeniach gaśniczych, w których źródłem fazy gazowej jest osobna butla lub oddzielny zasobnik lub inne instalacje zasilające.

Urządzenie, zgodnie z wynalazkiem jest proste w budowie i łatwe w obsłudze, a jednocześnie bardzo wydajne. Zabudowa biernego atomizera wymaga stosowania jedynie pojedynczego odcinaj ącego zaworu.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1 pokazuje bierny atomizer obrotowy w przekroju poprzecznym przykład 1, fig. 2 - uwidacznia atomizer w przekroju poprzecznym przykład 2, natomiast fig. 3 - prezentuje schemat dwufazowego przepływu tłoczkowego wewnątrz przepływowego kanału w wirniku, fig. 4 - ilustruje schematycznie przedstawioną deformację przepływu tłoczkowego poprzedzającego jego destrukcję, fig. 5 - deformację przepływu tłoczkowego poprzedzającego jego destrukcję, fig. 6 - wirnik w widoku ogólnym wraz z przepływowymi kanałami i obwodowym wypustem od strony dopływowej, fig. 7 - pokazuje wirnik w widoku ogólnym z przepływowymi kanałami i krawędzią ściętą ukośnie, fig. 8 - zasilający kolektor w widoku ogólnym od strony wylotu dopływowych kanałów przykład 1, fig. 9 - odpływowy kolektor w widoku ogólnym od strony rozmieszczonych promieniście żeber i gniazda dwuśrednicowej ośki

PL 225 724 B1 przykład 1, fig. 10 - zasilający kolektor w widoku ogólnym od strony wylotu dopływowych kanałów przykład 2, fig. 11 - odpływowy kolektor w widoku ogólnym od strony rozmieszczonych promieniście żeber i gniazda dwuśrednicowej ośki przykład 2.

Sposób wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu, zgodnie z wynalazkiem, polega na tym, że do biernego atomizera z roboczą komorą 5, w której jest obrotowo zamocowany wirnik 4 doprowadza się zasilającymi kanałami 10 z zasilającego kolektora 1 ciecz i gaz dozując je samoczynnie, naprzemiennie do wlotów przepływowych kanałów 9 w wirniku 4. Przepływ wymusza obrót wirnika 4. Początkowy przepływ cieczy i gazu przez poszczególne przepływowe kanały 9, usytuowane ukośnie w stosunku do szczytowych powierzchni wirnika 4, przekształca się w regularny tłoczkowy dwufazowy przepływ szybko ulegający deformacji i destrukcji.

Bierny atomizer obrotowy do realizacji sposobu wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego, zgodnie z wynalazkiem przykład 1, jest wyposażony w zasilający kolektor 1 i odpływowy kolektor 2, połączone korpusową tuleją 3 tworzącą korpus, wewnątrz której jest zamontowany obrotowo wirnik 4. Wewnątrz korpusowej tulei 3 jest utworzona robocza komora 5 wirnika 4, połączonego z zasilającym kolektorem 1 i odpływowym kolektorem 2 za pomocą dwuśrednicowej ośki 6, ułożyskowanej na jednym końcu w gnieździe 7 zasilającego kolektora 1. Gniazdo 7 znajduje się w poprzecznej ściance 1' zasilającego kolektora 1. Przeciwne gniazdo 8, gdzie jest zamontowana ułożyskowana ośka 6 jest wykonane w odpływowym kolektorze 2.

Wirnik 4 ma postać dysku z cylindrycznymi przepływowymi kanałami 9 wewnątrz, usytuowanymi ukośnie w stosunku do jego szczytowych powierzchni. Wyloty 9' przepływowych kanałów 9 są rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu na powierzchni szczytowej wirnika 4. Promień r okręgu od strony dopływowej na powierzchni szczytowej wirnika 4 jest większy niż promień r² okręgu na powierzchni szczytowej wirnika 4 od strony odpływowej. Zasilający kolektor 1 od strony wirnika 4 ma poprzeczną ściankę 1', w której wykonane są przebiegające wzdłużnie zasilające kanały 10, rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu o promieniu r . Promień r okręgu odpowiada promie₁ niowi r okręgu na powierzchni szczytowej wirniku 4 od strony dopływowej. Zasilające kanały 10 w zasilającym kolektorze 1 są kanałami wiodącymi gaz i ciecz, dostarczanymi do zasilającego kolektora 1 przewodami znajdującymi się po jego przeciwnej stronie.

Odpływowy kolektor 2, połączony z korpusową tuleją 3 ma zakończenie w formie wydrążonego stożka, zbieżnego ku nagwintowanej rurce 11 z uskokiem po przeciwnej stronie, tworzącym pierścień 12. Pierścień 12 pełni rolę szykany ograniczającej opływanie wirnika 4. Do wewnętrznej powierzchni pierścienia 12 dolegają rozmieszczone promieniście żebra 13 utrzymujące rozmieszczone osiowo gniazdo 8 dwuśrednicowej ośki 6. Żebra 13 są połączone z wewnętrzną ścianką odpływowego kolektora 2. Dysk wirnika 4 od strony dopływowej ma obwodowy wypust 14 stanowiący pierścieniową kurtynę.

Bierny atomizer obrotowy do realizacji sposobu wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego, zgodnie z wynalazkiem przykład 2, jest wyposażony w zasilający kolektor 1 i odpływowy kolektor 2, połączone korpusową tuleją 3, wewnątrz której jest zamontowany obrotowo wirnik 4. Wewnątrz korpusowej tulei 3 jest utworzona robocza komora 5 wirnika 4, połączonego z zasilającym kolektorem 1 i odpływowym kolektorem 2 za pomocą dwuśrednicowej ośki 6, ułożyskowanej w gnieździe 7 zasilającego kolektora 1. Gniazdo 7 znajduje się w poprzecznej ściance 1' zasilającego kolektora 1. Przeciwne gniazdo 8 dwuśrednicowej ośki jest usytuowane w dopływowym kolektorze 2.

Wirnik 4 ma postać dysku z cylindrycznymi przepływowymi kanałami 9 wewnątrz, usytuowanymi ukośnie w stosunku do jego szczytowych powierzchni. Wyloty 9' przepływowych kanałów 9 są rozmiesz₁ czone równomiernie na obwodzie okręgu na powierzchni szczytowej wirnika 4. Promień r okręgu na powierzchni szczytowej od strony dopływowej jest większy niż promień r² okręgu na powierzchni szczytowej od strony odpływowej. Zasilający kolektor 1 od strony wirnika 4 ma poprzeczną ściankę 1', w której znajdują się wyloty przebiegających wzdłużnie zasilających kanałów 10, rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu o promieniu r³. Promień r³ okręgu odpowiada promieniowi r² okręgu na powierzchni szczytowej wirnika 4 od strony dopływowej. Zasilające kanały 10 w zasilającym kolektorze 1 są kanałami wiodącymi samoczynnie, naprzemiennie gaz i ciecz, dostarczany do zasilającego kolektora 1 przewodami znajdującymi się po przeciwnej stronie. Odpływowy kolektor 2, połączony z korpusową tuleją 3 ma postać wydrążonego stożka, przechodzącego w stożek 11 skierowany w przeciwną stronę. Nad nim jest uskok, tworzący pierścień 12, pełniący rolę szykany ograniczającej opływanie wirnika. Do wewnętrznej powierzchni pierścienia 12 dolegają rozmieszczone promieniście żebra 13 utrzymujące rozmieszczone osiowo gniazdo 8 dwuśrednicowej ośki 6, trwale połączone z zewnętrzną ścianką odpływowego kolektora 2. Krawędź dysku wirnika 4 od strony dopływowej ma ukośne ścięcie 14'.

PL 225 724 B1

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu, znamienny tym, że do biernego atomizera z roboczą komorą (5), w której osadzony jest wirnik (4) doprowadza się zasilającymi kanałami (10) z zasilającego kolektora (1) oraz dozuje samoczynnie, naprzemiennie ciecz i gaz do wlotów przepływowych kanałów (9) w wirniku (4), których przepływ wymusza obrót wirnika (4), a podczas obrotów wirnika (4) początkowy rozdzielny przepływ cieczy i gazu w poszczególnych przepływowych kanałach (9) przekształca się w regularny tłoczkowy przepływ dwufazowy ulegający następnie deformacji i destrukcji.

2. Bierny atomizer obrotowy do wytwarzania mgły bezpośrednio z przepływu dwufazowego cieczy i gazu, znamienny tym, że jest wyposażony w zasilający kolektor (1) i odpływowy kolektor (2), połączone korpusową tuleją (3) stanowiącą korpus, wewnątrz której jest zamontowany obrotowo wirnik (4), połączony z zasilającym kolektorem (1) i odpływowym kolektorem (2) za pomocą dwuśrednicowej ośki (6), przy czym wirnik (4) ma postać dysku z cylindrycznymi przepływowymi kanałami (9) wewnątrz, usytuowanymi ukośnie w stosunku do jego szczytowych powierzchni, a wyloty (9*) przepływowych kanałów (9) są rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu na powierzchniach szczytowych wirnika (4).

3. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że dwuśrednicowa ośka (6) jest ułożyskowana w gnieździe (7) zasilającego kolektora (1), a po przeciwnej stronie w gnieździe (8) dopływowego kolektora (2).

4. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że promień (r ) okręgu od strony dopływowej na powierzchni szczytowej wirnika (4) korzystnie jest większy niż promień (r²) okręgu na powierzchni szczytowej od strony odpływowej.

5. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że zasilający kolektor (1) od strony wirnika (4) ma poprzeczną ściankę (1*), w której znajdują się wyloty przebiegających wzdłużnie zasilających kanałów (10), rozmieszczone równomiernie na obwodzie okręgu o promieniu (r), przy czym promień (r³) okręgu na poprzecznej ściance (1*) zasilającego kolektora (1) odpowiada promieniowi (r²) okręgu na powierzchni szczytowej wirnika (4) od strony dopływowej.

6. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że odpływowy kolektor (2), połączony z korpusową tuleją (3) ma zakończenie w formie wydrążonego stożka, przechodzącego w stożek skierowany w przeciwną stronę, rozszerzoną częścią na zewnątrz lub w nagwintowaną zewnętrznie rurkę, przy czym nad nim znajduje się pierścień (11) pełniący rolę szykany (12), ponadto do wewnętrznej powierzchni pierścienia (11) dolegają rozmieszczone promieniście żebra (13) utrzymujące rozmieszczone osiowo gniazdo (8) dwuśrednicowej ośki (6), trwale połączone z zewnętrzną ścianką odpływowego kolektora (2).

7. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że zasilający kolektor (1) ma postać cylindra, zbieżnego ku rozmieszczonej osiowo tulei, wewnątrz której znajduje się tuleja o mniejszej średnicy.

8. Bierny atomizer, według zastrz. 2, znamienny tym, że dysk wirnika (4) od strony dopływowej ma krawędź zaopatrzoną w obwodowy wypust (14), tworzący pierścieniową kurtynę lub w ukośne