RU2111033C1

RU2111033C1 - Sprinkling finely-dividing sprayer

Info

Publication number: RU2111033C1
Application number: RU97102072A
Authority: RU
Inventors: В.И. Долотказин; А.Л. Душкин; Н.Н. Рязанцев; В.Д. Смирнов
Original assignee: Душкин Андрей Леонидович; Закрытое акционерное общество "Инженерный центр-Спецавтоматика"
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: fire extinguishing with water sprinkling sprayers. SUBSTANCE: sprayer has hollow cylindrical body with water supplying channel accommodating valve for forward motion and connected with thermal lock flask, spray injectors connected with body internal space and installed in several horizontal rows in body. Each spray injector has double coaxial channels to pass liquid and one inlet nozzle formed by partial crossing the side surface of double coaxial channels by body external conical recess. The lowest row of spray injectors is provided with double coaxial channels whose axes are located at acute angle to body vertical axis, and nozzle outlet beginning from this lower row of injectors is made with increasing flow area towards next rows. Installed in each row are three spray injectors in conical recesses of body and their axes from row to row are displaced through 60 deg. Flow area of supplying channel is larger than total flow area of spray injector outlet nozzles, but not more than by a factor of 2, and body conical recesses are made with angle of opening within 60-90 deg. EFFECT: provision of uniform flow of drops with diameter of 30-150 mcm at pressure of supplied water not is excess of 1 MPa and minimum time (20-40 s) taken for fire extinguishing. 6 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров спринклерными системами с использованием мелкораспыленной воды в музеях, библиотеках, больницах, в помещениях вычислительной техники, на судах, самолетах и других объектах, в которых находятся люди и ценное оборудование. The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended to extinguish fires with sprinkler systems using finely dispersed water in museums, libraries, hospitals, in the premises of computer technology, on ships, aircraft and other objects in which people and valuable equipment are located.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для пожаротушения спринклерного типа, содержащее симметричный корпус с внутренней полостью, снабженной подводящим воду каналом, тепловой замок, соединенный с клапаном, установленным с возможностью поступательного перемещения в подводящем канале, струйные форсунки с соплами, соединенные с внутренней полостью корпуса и установленные под углом в боковых направлениях на достаточно близком расстоянии друг от друга [1]. Названный спринклерный ороситель осуществляет генерацию непрерывного потока капель с диаметрами в диапазоне 30-150 мкм. Недостаток известного устройства заключается в необходимости создания высокого давления подачи воды к форсункам в диапазоне от 10 до 30 мПа с тем, чтобы получить поток капель названного размера, так называемого водяного тумана. Столь высокие давления вынуждают использовать специальные энерго- и металлоемкие питающие устройства. The closest in technical essence and the achieved result is a sprinkler-type fire extinguishing device containing a symmetrical housing with an internal cavity provided with a water supply channel, a thermal lock connected to a valve mounted for translational movement in the supply channel, jet nozzles with nozzles connected to the internal cavity of the body and installed at an angle in the lateral directions at a fairly close distance from each other [1]. The named sprinkler sprinkler generates a continuous stream of droplets with diameters in the range of 30-150 microns. A disadvantage of the known device is the need to create a high pressure of water supply to the nozzles in the range from 10 to 30 MPa in order to obtain a stream of droplets of a named size, the so-called water mist. Such high pressures force the use of special energy and metal-intensive feeding devices.

Цель изобретения - получение равномерного по объему потока капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров 30 - 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 мПа. Более чем десятикратное снижение давления позволяет использовать для обеспечения функционирования спринклерного мелкодисперсного оросителя стандартные системы пожарного водоснабжения. Эта цель достигается тем, что форсунки, распределенные по наружной поверхности корпуса по крайней мере двумя горизонтальными рядами, выполнены как двойные соосные каналы в корпусе с одним выходным соплом, образованным пересечением внешней конической проточки корпуса и боковой поверхностью двойных каналов, причем ось двойных каналов нижнего ряда расположена под острым углом к вертикальной оси цилиндрического корпуса. Такое выполнение форсунок и расположение на поверхности корпуса позволяет получить равномерное орошение потоком мелких капель всего защищаемого объема. При этом верхние ряды, выходные сопла которых имеют большие площади для прохода жидкости, чем нижние, создают поток капель с наибольшей дальнобойностью, а самый нижний ряд с наименьшей площадью проходных сопловых отверстий сложной формы создает наиболее мелкодисперсный капельный поток, который распределяется по объему за счет увеличения более крупными и следовательно более скоростными каплями верхних рядов. Мелкодисперсность капель размером 30 - 150 мкм обеспечивается сложной геометрической формой выходного сечения сопла внешнего расширения с точкой излома, образованного за счет частичного пересечения конической проточки с двойными каналами форсунок для прохода жидкости. Для того чтобы большая часть запасенной механической энергии срабатывалась на выходных соплах, площадь подводящего канала превышает суммарную площадь всех сопл форсунок, но не более, чем в два раза. Для предотвращения коагуляции капель за счет столкновения потоков распыленной жидкости при выходе из сопел в каждом ряду выполнено по три форсунки, а оси двойных их каналов последующего ряда смещены относительно предыдущего на угол 60^o, а внешние конические проточки корпуса выполнены с углом раскрытия в диапазоне 60 - 90^o.The purpose of the invention is to obtain uniform in volume flow of droplets of finely dispersed spray in the range of diameters of 30 - 150 microns with a water supply pressure of not more than 1 MPa. A more than tenfold decrease in pressure allows the use of standard fire water supply systems to ensure the functioning of the fine sprinkler sprinkler. This goal is achieved in that the nozzles distributed on the outer surface of the housing by at least two horizontal rows are made as double coaxial channels in the housing with one output nozzle formed by the intersection of the outer conical groove of the housing and the side surface of the double channels, the axis of the double channels of the lower row located at an acute angle to the vertical axis of the cylindrical body. This embodiment of the nozzles and the location on the surface of the housing allows for uniform irrigation with a stream of small drops of the entire protected volume. In this case, the upper rows, the outlet nozzles of which have larger areas for liquid passage than the lower ones, create a stream of droplets with the greatest range, and the lowest row with the smallest area of the nozzle openings of complex shape creates the most finely dispersed droplet stream, which is distributed throughout the volume by increasing larger and therefore faster drops of the upper rows. The fineness of the droplets with a size of 30 - 150 microns is ensured by the complex geometric shape of the outlet cross section of the external expansion nozzle with a break point formed due to the partial intersection of the conical groove with the double nozzle channels for the passage of fluid. In order for most of the stored mechanical energy to be triggered at the output nozzles, the area of the supply channel exceeds the total area of all nozzle nozzles, but no more than twice. To prevent droplets from coagulating due to the collision of the sprayed liquid flows at the exit from the nozzles, three nozzles were made in each row, and the axes of their double channels of the subsequent row were offset from the previous one by an angle of 60 ^o , and the outer conical grooves of the body were made with an opening angle in the range of 60 90 ^o .

Конструктивная схема спринклерного мелкодисперсного оросителя представлена на чертеже. The structural scheme of the sprinkler fine spray is shown in the drawing.

Спринклерный мелкодисперсный ороситель содержит: полый цилиндрический корпус 1 с центральным подводящим воду каналом 2, в который установлен с возможностью поступательного перемещения клапан 3, опирающийся на колбу 4 со специально жидкостью теплового замка 5; в корпусе 1 сделаны две конические под углом 60^o проточки 6 и одна торцевая проточка 7 под углом 90^o, в вершинах которых равномерно по окружности выполнены двойные сквозные цилиндрические каналы 8 по три в каждой проточке, имеющие выходные сопла 9, ограниченные эллиптическими кривыми по двум поверхностям проточек 6, 7 и образованные пересечением двойных каналов 8 с проточками 6 и 7, причем проходные сечения выходных сопел 9 выполнены уменьшающимися от верхней проточки 6 до торцевой проточки 7 путем различной пространственной ориентации проточек и двойных соосных каналов 8, при этом оси двойных сквозных каналов 8 нижней торцевой проточки 7 выполнены под углом 45^o относительно оси цилиндрического корпуса 1 для получения потока капель в центральной зоне под оросителем.The fine sprinkler sprinkler contains: a hollow cylindrical body 1 with a central channel 2 supplying water, into which a valve 3 is mounted with the possibility of translational movement, resting on a flask 4 with a special thermal lock fluid 5; a housing 1 made two conical angle of 60 ^o grooves 6 and one end groove 7 at an angle of 90 ^o, the vertices of which are uniformly circumferentially formed double through-cylindrical channels 8, three in each groove having outlet nozzles 9 bounded elliptic curves for two the surfaces of the grooves 6, 7 and formed by the intersection of the double channels 8 with the grooves 6 and 7, and the passage sections of the output nozzles 9 are made decreasing from the upper groove 6 to the end groove 7 by different spatial orientation of the grooves and double coaxial channels 8, while the axis of the double through channels 8 of the lower end groove 7 are made at an angle of 45 ^o relative to the axis of the cylindrical body 1 to obtain a stream of drops in the Central zone under the sprinkler.

Работа спринклерного мелкодисперсного оросителя осуществляется следующим образом. The work of the sprinkler finely dispersed sprinkler is as follows.

Спринклерный мелкодисперсный ороситель устанавливают на трубопровод пожарного водоснабжения в защищаемом помещении под потолком. При возгорании в помещении поднимается температура и повышается давление в колбе 4 теплового замка 5, что при определенном его уровне приводит к разрушению колбы 4. При этом под действием давления системы пожарного водоснабжения 0,8 - 1 мПа клапан 3 перемещается в нижнее положение, открывая при этом доступ воды из подводящего канала 2 к двойным соосным каналам 8 и закрывая доступ воды к отверстию теплового замка 5. Жидкость проходит через двойные сквозные каналы 8 с образованием двух равноскоростных потоков, которые дробятся в месте встречи в соплах 9 на эллиптических их кромках. Двулепестковая форма сопла 9, ограничивающие поверхности которой имеют угол раскрытия 60 - 90^o, способствует мелкомасштабному вихреобразованию и дроблению жидкости. Увеличение угла более 90^o ведет к увеличению масштаба вихрей в жидкости и, следовательно, к увеличению размера полученных капель и их полидисперсности. Уменьшение угла раскрытия менее 60^o повышает пленкообразование на поверхностях проточек 6 или 7 и, как следствие, размер капель. Капельные струи в случае выдерживания выше указанного угла раскрытия выходят из сопел 9 с углом раскрытия в горизонтальной плоскости ≈ 120^o, так что три сопла 9 в одном горизонтальном ряду создают полный угол 360^o. Так как существует распределение интенсивности истечения капельных струй по углу, связанное с наличием конечного числа сопл, равного трем, то с целью уменьшить влияние конечного числа сопл 9 в последующем ряду расположение двойных сквозных каналов 8 смещено на 60^o т.е. на половину угла между соплами 9 предыдущего ряда. Увеличение количества сопл 9 в одном ряду более трех приводит к взаимному проникновению капельных потоков друг в друга, что из-за коагуляции капель в этом случае увеличивает диаметр капель и неравномерность орошения.A fine sprinkler sprinkler is installed on the fire water supply pipe in a protected room under the ceiling. When a room ignites, the temperature rises and the pressure in the flask 4 of the heat lock 5 rises, which at a certain level leads to the destruction of the flask 4. Moreover, under the influence of the fire water supply system 0.8 - 1 MPa, valve 3 moves to the lower position, opening at this access of water from the inlet channel 2 to the dual coaxial channels 8 and blocking the access of water to the opening of the thermal lock 5. The fluid passes through the double through channels 8 with the formation of two equally velocity flows, which are crushed at the meeting point in block 9 on their elliptical edges. The bilobate shape of the nozzle 9, the bounding surfaces of which have an opening angle of 60 - 90 ^o , contributes to small-scale vortex formation and crushing of the liquid. An increase in the angle of more than 90 ^o leads to an increase in the scale of the vortices in the liquid and, consequently, to an increase in the size of the obtained droplets and their polydispersity. The decrease in the opening angle of less than 60 ^o increases the film formation on the surfaces of the grooves 6 or 7 and, as a consequence, the size of the droplets. Drop droplets, if kept above the specified opening angle, exit the nozzles 9 with an opening angle in the horizontal plane of ≈ 120 ^° , so that three nozzles 9 in the same horizontal row create a full angle of 360 ^° . Since there is a distribution of the intensity of the outflow of droplet jets along the corner, associated with the presence of a finite number of nozzles equal to three, in order to reduce the influence of a finite number of nozzles 9 in a subsequent row, the location of the double through channels 8 is shifted by 60 ^° i.e. half the angle between the nozzles 9 of the previous row. An increase in the number of nozzles 9 in one row of more than three leads to the mutual penetration of droplet flows into each other, which, due to coagulation of the droplets in this case, increases the diameter of the droplets and irregularity of irrigation.

Результаты испытаний спринклерного мелкодисперсного оросителя приведены в таблице. The test results of the fine sprinkler sprinkler are shown in the table.

Испытания проводились в изолированном помещении, очаги возгорания (штабели деревянных реек) располагались на расстоянии 0,5; 1; 1,5; 2 м от оси спринклерного мелкодисперсного оросителя и на высоте от теплового замка 0,5; 0,7; 1,5; 2; 2,6 м. Размер частиц определяется фотоэлектрическим спектрометром частиц с точностью ±6,4%. The tests were carried out in an isolated room, fires (stacks of wooden battens) were located at a distance of 0.5; one; 1.5; 2 m from the axis of the fine sprinkler sprinkler and at an altitude of 0.5 from the thermal lock; 0.7; 1.5; 2; 2.6 m. The particle size is determined by a photoelectric particle spectrometer with an accuracy of ± 6.4%.

Проведенные испытания показали высокую эффективность спринклерного мелкодисперсного оросителя при давлении подачи более чем в десять раз меньшем, чем в известном устройстве фирмы Marioff. The tests performed showed the high efficiency of the sprinkler finely dispersed sprinkler at a feed pressure of more than ten times lower than in the known Marioff device.

Claims

1. Sprinkler finely dispersed sprinkler containing a hollow cylindrical body provided with a water supply channel, a thermal lock connected to a valve mounted to translate into the water supply channel, nozzles connected to the internal cavity of the housing, characterized in that the nozzles are distributed on the outer surface housing several, but not less than two horizontal rows and each nozzle is made with double coaxial channels for the passage of water and one output nozzle, formed intersection of external conical bore casing and the side surface of the double coaxial channel wherein the double channel axis of the lower row are arranged at an acute angle to the axis of the cylindrical body.

2. The sprinkler according to claim 1, characterized in that the output nozzles of the nozzles are made decreasing from the upper row to the lower passage section.

3. The sprinkler according to claim 1, characterized in that the conical grooves on the outer surface of the housing only partially intersect the side surfaces of the double coaxial nozzle channels.

4. The sprinkler according to claim 1, characterized in that in each row three nozzles are arranged uniformly around the circumference, and the output nozzles of the nozzles of the next row are offset from the previous one by an angle of 60 ^o .

5. The sprinkler according to claim 1, characterized in that the water supply channel of the housing is made with an area for water passage greater than, but not more than twice, the total area of the nozzle outlet nozzles.

6. The sprinkler according to claim 1, characterized in that the outer conical grooves of the housing are made with an opening angle in the range of 60 - 90 ^o .