RU2141369C1 - Модуль для пожаротушения распыленной жидкостью и распылитель жидкости - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к противопожарной технике и предназначена для подавления пожара с использованием распыленной газом жидкости, например воды. Модуль для пожаротушения распыленной жидкостью содержит баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом, сифонную трубку, расположенную в полости баллона и выполненную с сужением проходного сечения канала и со сквозными боковыми отверстиями в области сужения трубки, сообщенными с газовой полостью баллона. В состав модуля также входит запорно-пусковое устройство, соединенное с сифонной трубкой, и распылитель жидкости, сообщенный через запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой. Для повышения равномерности распыления жидкости в защищаемом от пожара помещении сифонная трубка образована двумя соединенными участками таким образом, что участок с большим проходным сечением размещен в газовой полости баллона. Площадь проходных сечений боковых отверстий в области соединения участков сифонной трубки составляет от 0,03 до 0,1 от величины проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовой полости. В корпусе распылителя выполнены отверстия для распыления жидкости, расположенные в виде нескольких соосных последовательно размещенных рядов. На наружной поверхности корпуса распылителя перед последним относительно патрубка подвода жидкости рядом отверстий соосно установлен кольцевой конический дефлектор. Вершина конической поверхности дефлектора расположена со стороны подачи газожидкостного потока. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Группа изобретений относится к области противопожарной техники и предназначена для подавления пожара с использованием распыленной газом жидкости, например воды. Изобретения могут использоваться в составе стационарных и мобильных установок для тушения пожаров в помещениях музеев, больниц, на судах, самолетах и других объектах, на которых находятся люди и ценное оборудование.

Предшествующий уровень техники
В настоящее время известны различные типы модулей для пожаротушения.

Один из известных автономных модулей для пожаротушения, называемый огнетушителем (SU 1657204 A1, МПК-5 A 62 C 35/00, опубл. 11.05.89), содержит баллон, заполненный огнетушащей жидкостью с большой плотностью, верхняя часть которого соединена с источником сжатого газа. В полости баллона установлена сифонная трубка, состоящая из трех ступеней с уменьшающимся к днищу баллона диаметром. В местах сопряжения ступеней сифонной трубки выполнены впускные отверстия, перекрываемые поплавком и сифоном. Сифонная трубка на выходе из баллона сообщена с распылителем жидкости.

Такое выполнение модуля позволяет повысить эффективность пожаротушения за счет постоянного поддержания требуемого для выброса всей массы огнетушащего состава давления. Однако описанный выше модуль предназначен для пожаротушения с использованием комбинированного огнетушащего состава, состоящего из жидкостей различной плотности и обеспечивающего автоматический переход со сплошной струи на струю пенного типа.

Известно также устройство (огнетушитель), описанное в патенте RU 1837910 C1 (МПК-5 A 62 C 35/00, опубл. 30.08.93). Такой модуль для пожаротушения содержит баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом, и распылитель жидкости, соединенный с расположенной в баллоне сифонной трубкой. Участок сифонной трубки, находящейся в газовом объеме баллона, выполнен по крайней мере с двумя ступенчатыми сужениями проходного канала. В области ступенчатого изменения проходного сечения трубки выполнены боковые сквозные каналы.

Наиболее близким аналогом патентуемого модуля для пожаротушения является устройство, описанное в патенте RU 2112572 C1 (МПК-6 A 62 C 5/00, опубл. 10.06.98). Известный модуль для пожаротушения распыленной жидкостью содержит баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом. В полости баллона расположена сифонная трубка, состоящая из двух последовательно соединенных участков. Участок трубки с большим поперечным сечением расположен в газовой полости баллона и имеет сквозные боковые отверстия в области соединения участков трубки.

Кроме того, в состав модуля входит запорно-пусковое устройство, соединенное с сифонной трубкой, и распылитель жидкости, сообщенный через запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой.

Указанное устройство-аналог обеспечивает подачу в распылитель газожидкостной смеси, которая затем дробится на капли в выходных отверстиях распылителя. Однако данное устройство не позволяет обеспечить требуемую равномерность орошения огнетушащей жидкостью защищаемого помещения и связанную с этим длительность тушения очага пожара. К тому же не исключена вероятность прекращения пожаротушения в зонах с пониженной интенсивностью орошения.

Известны также различные распылители жидкости, применяемые для создания равномерного по объему потока мелкодисперсных капель, так, например, известен распылитель (заявка WO 92/20453, МПК-5 A 62 C 31/02, 1992 г.), содержащий корпус с патрубком подвода жидкости и струйные форсунки, сообщенные с полостью корпуса и установленные на его поверхности под углом в боковых направлениях на достаточно близком расстоянии друг от друга.

Наиболее близким аналогом патентуемого распылителя жидкости является спринклерный мелкодисперсный ороситель, описанный в патенте RU 2111033 C1 (МПК-6 A 62 C 31/02, опубл. 20.05.98). Известный распылитель жидкости содержит корпус, в котором выполнены отверстия для распыления жидкости, расположенные в несколько рядов вдоль оси симметрии корпуса, и патрубок подвода жидкости. Самый нижний ряд отверстий для распыления жидкости расположен под острым углом к вертикальной оси корпуса распылителя. В каждом ряду выходных отверстий известного распылителя равномерно размещено по три канала (форсунки), оси которых смещены в одном направлении на 60^o по отношению к осям отверстий соседнего ряда.

Указанный распылитель позволяет снизить величину давления подачи огнетушащей жидкости при сохранении малого размера капель, равномерности орошения и малого времени тушения очага пожара. Однако при использовании такого распылителя не удается достигнуть требуемой равномерности распыления жидкости в центральной зоне, расположенной непосредственно под корпусом распылителя. Кроме того, технологический процесс изготовления данного распылителя достаточно сложен и обладает большой трудоемкостью.

Сущность изобретения
Заявленная группа изобретений направлена на повышение равномерности распыления жидкости в защищаемом от пожара помещении. Решение этой технической задачи позволит уменьшить необходимый для надежного подавления пожара расход жидкости и повысить в целом эффективность пожаротушения.

Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что в модуле для пожаротушения распыленной жидкостью, содержащем баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом, сифонную трубку, расположенную в полости баллона и состоящую их двух последовательно соединенных участков так, что участок с большим поперечным сечением расположен в газовой полости и имеет сквозные боковые отверстия в области соединения участков, запорно-пусковое устройство, соединенное с сифонной трубкой, и распылитель жидкости, сообщенный через запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой, согласно настоящему изобретению суммарная площадь проходных сечений боковых отверстий в области соединения участков сифонной трубки составляет от 0,03 до 0,1 от величины проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовой полости.

В предпочтительном варианте исполнения в корпусе распылителя модуля выполняются отверстия для распыления жидкости, расположенные в виде нескольких соосных последовательно размещенных рядов.

Целесообразно, чтобы отверстия для распыления жидкости были расположены в каждом ряду со смещением в одном направлении относительно отверстий в соседнем ряду на величину не менее диаметра указанных отверстий.

Предпочтительно также, чтобы на наружной поверхности корпуса распылителя перед последним рядом отверстий был соосно установлен кольцевой конический дефлектор. При данном выполнении вершина конической поверхности дефлектора располагается со стороны подачи газожидкостного потока.

Угол при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора, желательно выбирать в диапазоне от 85 до 100^o.

Корпус распылителя может быть установлен вертикально, а оси его боковых отверстий могут быть ориентированы в горизонтальном направлении.

Указанный выше технический результат достигается также за счет того, что в распылителе жидкости, содержащем корпус, в котором выполнены отверстия для распыления жидкости, расположенные в виде нескольких соосных последовательно размещенных рядов, и патрубок подвода жидкости, согласно настоящему изобретению, на наружной поверхности его корпуса перед последним относительно патрубка подвода жидкости рядом отверстий соосно установлен кольцевой конический дефлектор, причем вершина его конической поверхности расположена со стороны подачи газожидкостного потока.

Угол при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора, желательно выбирать в диапазоне от 85 до 100^o.

Целесообразно, чтобы отверстия для распыления жидкости в каждом ряду были расположены со смещением в одном направлении относительно отверстий в соседнем ряду на величину не менее диаметра указанных отверстий.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Далее группа изобретений поясняется описанием конкретных примеров исполнения и прилагаемым чертежом, на котором изображена конструктивная схема модуля для пожаротушения распыленной жидкостью и распылителя.

Модуль пожаротушения распыленной жидкостью, изображенный на чертеже, содержит: баллон 1, жидкостная полость 2 которого заполнена огнетушащей жидкостью, например водой, а газовая полость 3 - сжатым газом, например азотом. Баллон 1 снабжен сифонной трубкой, состоящей из двух последовательно запрессованных участков 4 и 5, один из которых (4) расположен в жидкостной полости 2 баллона 1, а второй (5) - в его газовой полости 3. Участок 5 имеет большее поперечное сечение, чем поперечное сечение участка 4. В области соединения участков сифонной трубки с различными проходными сечениями в участке 5 с большим поперечным сечением по периметру выполнены шесть боковых отверстий 6, сообщенных с газовой полостью 3 баллона 1. Суммарная площадь проходных сечений отверстий 6 составляет 0,06 от площади проходного сечения участка 5 сифонной трубки. Участок 5 сифонной трубки на выходе из баллона 1 соединен с запорно-пусковым устройством (ЗПУ) 7, которое может быть выполнено в виде электромагнитного клапана.

Составной частью модуля для пожаротушения распыленной жидкостью является распылитель жидкости. Трубопровод 8 соединяет ЗПУ 7 и соответственно сифонную трубку с входным патрубком 9 распылителя жидкости и обеспечивает подачу газожидкостного потока в полость корпуса 10 распылителя. В цилиндрическом корпусе 10 выполнены четыре соосных последовательно размещенных ряда боковых выходных отверстий 11. Перед последним рядом отверстий 11 соосно установлен кольцевой конический дефлектор 12. Вершина конической поверхности дефлектора 12 расположена со стороны подачи газожидкостного потока.

Угол при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора 12, составляет 90^o. Выбор величины угла обусловлен тем, что при его уменьшении менее 85^o или увеличении более 100^o происходит ухудшение равномерности распыления газожидкостного потока в центральной области под распылителем. Для предотвращения слияния соседних струй, истекающих из распылителя, отверстия 11 в цилиндрическом корпусе 10 ориентированы в горизонтальном направлении со смещением в одном направлении относительно отверстий 11 соседнего ряда на величину не менее диаметра отверстия.

Для осуществления автоматического режима работы модуля пожаротушения ЗПУ 7 электрически связано через блок управления 13 с устройством 14 извещения о пожаре. Включение модуля может быть осуществлено в ручном режиме путем открытия механических замков ЗПУ 7.

Работа модуля для пожаротушения распыленной жидкостью и распылителя жидкости производится следующим образом.

Баллон 1 через ЗПУ 7 заполняется жидкостью, например водой, до боковых отверстий 6 сифонной трубки 5. Находящийся первоначально в баллоне 1 воздух дренируется при этом только через названные отверстия 6 и участок 5 сифонной трубки. Затем баллон 1 наддувают газом, например азотом, через ЗПУ 7 до заданного давления 1-3 МПа. После заправки модуля закрывают ЗПУ 7, подсоединяют трубопровод 8 к входному патрубку 9 корпуса распылителя 10. При возникновении возгорания в защищаемом помещении извещатели 14 передают сигнал в блок управления 13, который вырабатывает электрический импульс на открытие электромеханических замков ЗПУ 7. Под действием перепада давления между газовой полостью 3 баллона 1 и внешней атмосферой жидкость (вода) через участок 4 сифонной трубки и газ (азот) через боковые отверстия 6 совместно устремляются через участок 5 сифонной трубки, ЗПУ 7 и трубопровод 8 в полость корпуса распылителя 10.

Выбранное соотношение площадей отверстий 6 и площади проходного сечения участка 5 сифонной трубки в диапазоне от 0,03 до 0,1 обеспечивает течение без временной неравномерности по соотношению расходов газа и жидкости. Увеличение по сравнению с выбранным прототипом проходного сечения канала сифонной трубки по отношению к суммарной площади боковых отверстий 6 позволяет осуществить истечение газожидкостного потока без образования пробковых и снарядных течений. При уменьшении этого соотношения менее 0,03 уменьшается площадь орошения и увеличивается размер капель воды, что уменьшает эффективность модуля для пожаротушения распыленной водой. При увеличении этого отношения более 0,1 резко увеличивается вероятность образования газовых пробок в трубопроводе, что ведет как к временной, так и к пространственной неравномерности потока капель.

Распыление жидкости осуществляется при выходе двухфазного потока через боковые отверстия 11 корпуса распылителя 10. Эффективность распыления жидкости повышается за счет увеличения в допустимых пределах объемного расхода газа и повышения его скорости. Истечение газожидкостной смеси через боковые отверстия 11, ориентированные в горизонтальном направлении, способствует орошению наиболее отдаленных областей помещения. Газожидкостный поток, истекающий через последний нижний ряд отверстий 11 корпуса распылителя 10, преобразуется на конической поверхности кольцевого конического дефлектора 12 в поток, направленный к центральной области распыления жидкости. Данный процесс осуществляется на выходе из отверстий 11 на низконапорном участке течения и, следовательно, с наименьшими потерями энергии.

Таким образом, установка конического кольцевого дефлектора 12 перед нижним рядом отверстий 11 многорядного распылителя обеспечивает пространственное равномерное орошение за счет того, что часть капельного потока направляется непосредственно под распылитель, а боковые отверстия 11 распылителя перед дефлектором 12 направляют поток капель на периферию зоны, в которой производится пожаротушение. В этом случае наилучшая равномерность распыления жидкости достигается при выполнении боковых отверстий 11 распылителя в горизонтальном направлении и при выборе угла при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора 12, в диапазоне от 85 до 100^o. При работе модуля в данном исполнении образуется поток капель жидкости с наиболее равномерным орошением защищаемого помещения как во времени, так и в его пространстве.

Результаты сравнительных испытаний модуля для пожаротушения распыленной жидкостью и распылителя согласно настоящему изобретению приведены в прилагаемой таблице.

Испытания N 1 и N 2 проводились в одинаковых условиях: при давлении в баллоне 1 - 3 МПа, массе воды - 36 кг и объеме баллона 60 л. Испытания осуществлялись в помещении объемом 72 м³. Очаги возгорания в виде штабелей из деревянных реек (31х31х400мм) располагались в центре и по четырем углам на наибольшем радиальном расстоянии от вертикальной оси распылителя, там где интенсивность орошения составляет не менее 60% от среднего значения.

Проведенные испытания показали высокую эффективность патентуемого модуля и распылителя. Среднеквадратичное отклонение интенсивности орошения уменьшалось более чем в два раза при уменьшении времени тушения очага пожара в два раза.

Таким образом, представленные сведения подтверждают возможность достижения технического результата, выражающегося в снижении необходимого для надежного подавления пожара расхода жидкости и повышении в целом эффективности пожаротушения.

Промышленная применимость
Изобретения могут использоваться при создании противопожарной техники, предназначенной для подавления возгораний с помощью распыленной жидкости в виде газожидкостных потоков. Устройства, выполненные согласно настоящим изобретениям могут применяться в составе стационарных и мобильных установок для тушения пожаров в помещениях музеев, больниц, на судах, самолетах и других объектах, на которых находятся люди и ценное оборудование. Такие устройства могут работать как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.

Claims (9)

1. Модуль для пожаротушения распыленной жидкостью, содержащий баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом, расположенную в полости баллона сифонную трубку, состоящую из двух последовательно соединенных участков так, что участок с большим поперечным сечением расположен в газовой полости и имеет сквозные боковые отверстия в области соединения участков, запорно-пусковое устройство, соединенное с сифонной трубкой, и распылитель жидкости, сообщенный через запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой, отличающийся тем, что суммарная площадь проходных сечений боковых отверстий в области соединения участков сифонной трубки составляет от 0,03 до 0,1 от величины проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовой полости.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в корпусе распылителя выполнены отверстия для распыления жидкости, расположенные в виде нескольких соосных последовательно размещенных рядов.

3. Модуль по п.2, отличающийся тем, что отверстия для распыления жидкости расположены в каждом ряду со смещением в одном направлении относительно отверстий в соседнем ряду на величину не менее диаметра указанных отверстий.

4. Модуль по п.2 или 3, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса распылителя перед последним рядом отверстий соосно установлен кольцевой конический дефлектор, причем вершина его конической поверхности расположена со стороны подачи газожидкостного потока.

5. Модуль по п.4, отличающийся тем, что угол при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора, составляет от 85 до 100^o.

6. Модуль по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что корпус распылителя установлен вертикально, а оси его боковых отверстий ориентированы в горизонтальном направлении.

7. Распылитель жидкости, содержащий корпус, в котором выполнены отверстия для распыления жидкости, расположенные в виде нескольких соосных последовательно размещенных рядов, и патрубок подвода жидкости, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса распылителя перед последним относительно патрубка подвода жидкости рядом отверстий соосно установлен кольцевой конический дефлектор, причем вершина его конической поверхности расположена со стороны подачи газожидкостного потока.

8. Распылитель по п.7, отличающийся тем, что угол при вершине конуса, образующего внутреннюю поверхность дефлектора, составляет от 85 до 100^o.

9. Распылитель по п.7 или 8, отличающийся тем, что отверстия для распыления жидкости в каждом ряду расположены со смещением в одном направлении относительно отверстий в соседнем ряду на величину не менее диаметра указанных отверстий.

Images