RU2160140C1

RU2160140C1 - Fire-hose barrel

Info

Publication number: RU2160140C1
Application number: RU99113560/12A
Authority: RU
Inventors: Л.С. Котоусов; В.Е. Финько
Original assignee: Котоусов Леонид Сергеевич; Финько Валерий Емельянович
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment; fire-hose barrels applicable at low, medium and high water flow rates. SUBSTANCE: outlet circular channel is made so that profiles of outlet part of body internal wall and surface of outlet tip of deflector installed in barrel space have curvature increasing in direction to barrel outlet and radii of cross-sections of these surfaces reducing in same direction. With this design of barrel under conditions of long-range dissipated jet, intake pressure reduces on the average by a factor of 2, as compared with known barrels. EFFECT: simple in design and easy in control of operating conditions, reduced intake pressure with preserved efficiency of fire extinguishing under conditions of continuous jet or penetrating long- range dissipated jet of water. 1 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, конкретно к применению огнетушащих жидкостей, преимущественно воды. The invention relates to fire fighting equipment, specifically to the use of fire extinguishing liquids, mainly water.

Известны пожарные стволы, имеющие кольцевой выходной канал для потока воды. Кольцевой канал обычно образован выходной частью внутренней стенки корпуса или насадка ствола и выходной частью обтекателя, установленного в полости корпуса, либо стенки корпуса и закрытым концом питательной трубки, установленной в полости корпуса, например, американский ручной пожарный ствол ULTIMATIC-125, патент США N 5125579, финский патент N 92/15370, норвежский патент N 94/00214. Fire trunks are known having an annular outlet channel for water flow. The annular channel is usually formed by the outlet part of the inner wall of the casing or the nozzle of the barrel and the outlet part of the fairing installed in the cavity of the casing, or the wall of the casing and the closed end of the feeding tube installed in the cavity of the casing, for example, US manual ULTIMATIC-125 fire barrel, US Pat. Finnish patent N 92/15370, Norwegian patent N 94/00214.

Известные пожарные стволы с кольцевым выходным каналом позволяют изменять расход воды в широком диапазоне, а также получать проникающий, дальнобойный, относительно узкий факел мелких капель воды и водяной пыли либо широкий туманообразный факел, либо зонтообразный защитный водяной экран. Known fire barrels with an annular outlet channel allow you to change the water flow over a wide range, as well as get a penetrating, long-range, relatively narrow torch of small drops of water and water dust, or a wide misty torch, or an umbrella-like protective water screen.

Основным недостатком известных пожарных стволов с кольцевым выходным каналом является относительно случайный, с точки зрения гидродинамики, выбор профиля этого канала, имеющего вид от конического до цилиндрического либо извилистого, но не обеспечивающего возможности снижения входного давления воды без потери эффективности пожаротушения. The main disadvantage of the known fire barrels with an annular output channel is the relatively random, from the point of view of hydrodynamics, choice of the profile of this channel, which looks from conical to cylindrical or tortuous, but does not provide the possibility of reducing the inlet water pressure without losing fire extinguishing efficiency.

Близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является пожарный ствол по патенту США N 5261494, публ. 16.11.93 г. Он имеет регулируемое кольцевое выходное отверстие для выпуска сплошной струи воды с различным диаметром струи, которое образовано конусообразным выходным наконечником обтекателя, установленного в полости корпуса ствола вдоль его оси, и профилированной выходной частью внутренней стенки корпуса. Профили наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса имеют короткие участки сопряженных поверхностей, обеспечивающих посадку обтекателя на стенку корпуса с целью перекрытия ствола. Close to the proposed invention in technical essence is a fire barrel according to US patent N 5261494, publ. November 16, 1993. It has an adjustable annular outlet for discharging a continuous stream of water with different jet diameters, which is formed by a cone-shaped outlet tip of a fairing installed in the cavity of the barrel body along its axis and a shaped outlet part of the inner wall of the body. The profiles of the tip and the output part of the inner wall of the body have short sections of mating surfaces that allow the fairing to land on the wall of the body in order to overlap the barrel.

Недостатком рассмотренного пожарного ствола является то, что кривизна профиля выходной части внутренней стенки корпуса изменяет свой знак при сходе струи с наконечника обтекателя, а сам наконечник имеет профиль прямого конуса на своем основном рабочем участке, и кривизна профиля наконечника в его начальной части имеет знак, противоположный знаку кривизны профиля внутренней стенки корпуса, поэтому выбранный профиль выходного канала не позволяет получать высоконапорную струю воды на выходе при пониженных давлениях воды на входе. The disadvantage of the considered fire barrel is that the curvature of the profile of the output part of the inner wall of the body changes its sign when the jet descends from the tip of the fairing, and the tip itself has the profile of a straight cone in its main working area, and the curvature of the profile of the tip in its initial part has the opposite sign the sign of the curvature of the profile of the inner wall of the housing, therefore, the selected profile of the output channel does not allow to obtain a high-pressure jet of water at the outlet at low water pressures at the inlet.

Видимую наиболее близкую к предлагаемому изобретению форму профиля кольцевого выходного канала имеет пожарный ствол по патенту Великобритании N 787130. публ. 4.12.1957. Кольцевой канал по этому патенту выполнен в жестком нерегулируемом виде и образован криволинейными коническими стенками внешнего и внутреннего сопел, установленных соосно. Поперечное сечение канала постепенно снижается по направлению к его выходу. Жесткая установка канала позволяет осуществлять только режим рассеянной струи жидкости. Apparent closest to the proposed invention, the profile shape of the annular output channel has a fire barrel according to British patent N 787130. publ. December 4, 1957. The annular channel according to this patent is made in a rigid unregulated form and is formed by curved conical walls of the external and internal nozzles mounted coaxially. The cross section of the channel gradually decreases towards its exit. Rigid installation of the channel allows only the dispersed stream of liquid.

В описании этого патента нет указаний о характере кривизны образующих его стенок. Между тем, аналогичный по виду профиль стенки насадка, выполненный с постоянным радиусом кривизны, не дает особых преимуществ, как отмечено в монографии: Н.А.Тарасов-Агалаков, Практическая гидравлика в пожарном деле, М., 1959, стр. 95-96. In the description of this patent there is no indication of the nature of the curvature of the walls forming it. Meanwhile, a similar-looking profile of the nozzle wall, made with a constant radius of curvature, does not give special advantages, as noted in the monograph: N.A. Tarasov-Agalakov, Practical hydraulics in fire fighting, M., 1959, pp. 95-96 .

Целью изобретения является снижение входного давления огнетушащей жидкости, например воды, при сохранении эффективности пожаротушения, путем образования дальнобойной рассеянной либо дальнобойной сплошной струи. The aim of the invention is to reduce the input pressure of a fire extinguishing liquid, such as water, while maintaining the efficiency of fire fighting, by the formation of a long-range dispersed or long-range continuous stream.

Для достижения этой цели пожарный ствол с кольцевым выходным каналом, содержащий корпус и установленный внутри него с возможностью продольного смещения обтекатель, снабженный выходным наконечником, причем поверхности выходного наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса, образующих кольцевой выходной канал, имеют параллельные участки, а радиусы поперечных сечений выходной части внутренней стенки корпуса и поверхности выходного наконечника уменьшаются в направлении выхода из ствола, выполняют так, что выходная часть внутренней стенки корпуса и поверхность выходного наконечника выполнены с кривизной, возрастающей в направлении к выходу из ствола. To achieve this, a fire barrel with an annular output channel, comprising a housing and a longitudinally mounted cowl mounted inside it, is equipped with an output tip, the surfaces of the output tip and the output part of the inner wall of the body forming an annular output channel having parallel sections and transverse radii the cross sections of the output part of the inner wall of the housing and the surface of the output tip are reduced in the direction of exit from the barrel, so that the output part of the inside enney housing wall and the outlet nozzle surface formed with a curvature increasing towards the outlet of the barrel.

В самом деле, при таком выполнении кольцевого выходного канала пожарного ствола жидкость, находясь под действием центростремительной силы со стороны внутренней стенки выходной части корпуса, в любом осевом продольном сечении канала приобретает вращательное движение в направлении к выходу из канала, и одновременно жидкость участвует в движении к мгновенной оси вращения. При этом появляется кориолисова сила инерции, приводящая к дополнительному разгону жидкости. In fact, with such a design of the annular output channel of the fire barrel, the liquid, under the action of centripetal force from the side of the inner wall of the output part of the body, acquires a rotational movement in any axial longitudinal section of the channel towards the exit from the channel, and at the same time the liquid participates in the movement to instantaneous axis of rotation. In this case, the Coriolis force of inertia appears, leading to additional acceleration of the liquid.

Вид образующей для поверхности выходного наконечника должен лишь соответствовать характеру изменения кривизны образующей выходной части внутренней стенки корпуса, чтобы, по возможности, устранить вредную хаотизацию потока жидкости в канале. The type of generatrix for the surface of the output tip should only correspond to the nature of the change in the curvature of the generatrix of the output part of the inner wall of the housing in order to possibly eliminate harmful randomization of the fluid flow in the channel.

Испытания опытных образцов пожарных стволов с предложенными свойствами кольцевого выходного канала показали, что в режиме рассеянной струи требуемые по ГОСТу РФ 9923-93 дальность и корневой угол факела струи при стандартном входном давлении воды 0.4 МПа, соответственно 9 м и не более 40^o достигаются при входном давлении 0.15-0.2 МПа, а практически полезная дальность факела 5-6 м получается при входном давлении 0.05-0.07 МПа. Такие характеристики рассеянной струи подмечаются благодаря высокому динамическому напору конически сходящейся кольцевой струи, вылетающей с большой скоростью из кольцевого выходного канала, выполненного с учетом названного отличительного признака предложенного устройства.Tests of prototypes of fire barrels with the proposed properties of the annular output channel showed that in the scattered jet mode the range and root angle of the jet flame required by GOST RF 9923-93 at a standard water inlet pressure of 0.4 MPa, respectively 9 m and not more than 40 ^{o, are} achieved at the inlet a pressure of 0.15-0.2 MPa, and a practically useful torch range of 5-6 m is obtained at an inlet pressure of 0.05-0.07 MPa. Such characteristics of the scattered jet are noticed due to the high dynamic pressure of the conically converging annular jet, flying out at high speed from the annular output channel, taking into account the above distinguishing feature of the proposed device.

Пожарный ствол показан на фиг. 1. Ствол содержит корпус 1, обтекатель 2, снабженный выходным наконечником 3, уплотнительным устройством 4 и центрирующими штифтами 5. Толкатель 6 посажен на конец обтекателя 2 с возможностью свободного вращения и связан с корпусом 1 посредством резьбового соединения. Полая рукоятка 7 одним концом соединена с входной полумуфтой 8, а другим жестко связана с корпусом 1. На корпус насажен колпак 9. Выходная часть внутренней стенки корпуса 1 и выходной наконечник 3 образуют кольцевой выходной канал 10. The fire barrel is shown in FIG. 1. The barrel includes a housing 1, a cowl 2, equipped with an output tip 3, a sealing device 4 and centering pins 5. The pusher 6 is mounted on the end of the cowl 2 with the possibility of free rotation and is connected to the body 1 by means of a threaded connection. The hollow handle 7 is connected at one end to the input coupling half 8 and is rigidly connected to the housing 1 with the cap 1. A cap 9 is mounted on the housing. The output part of the internal wall of the housing 1 and the output tip 3 form an annular output channel 10.

Пожарный ствол работает следующим образом. Пожарный рукав соединяют с полумуфтой 8, и вода через рукоятку 7 поступает в полость корпуса 1. Поворотом толкателя 6 по резьбовому соединению с корпусом 1 смещают обтекатель 2 в определенное положение, при котором образуется либо сплошная струя воды, когда кольцевой выходной канал 10 открыт достаточно широко, либо рассеянная струя, когда проход канала 10 сужается. В положении соприкосновения с усилием параллельных друг другу участков поверхности выходного наконечника 3 и выходной части внутренней стенки корпуса 1, расположенных вблизи среза кольцевого выходного канала, ствол становится запертым. Колпак 9 собирает отдельные мелкие струйки, случайно образующиеся при ударе сходящихся струек кольцевой струи воды, вырывающейся из канала 10, и образует компактный и симметричный факел рассеянной воды. Fire barrel works as follows. The fire hose is connected to the coupling half 8, and water through the handle 7 enters the cavity of the housing 1. By turning the pusher 6 along the threaded connection with the housing 1, the cowling 2 is moved to a certain position in which either a continuous stream of water is formed when the annular outlet channel 10 is open wide enough or a diffuse stream when the passage of the channel 10 narrows. In contact with the force parallel to each other, the surface sections of the output tip 3 and the output part of the inner wall of the housing 1 located near the cut of the annular output channel, the trunk becomes locked. The cap 9 collects individual small streams that accidentally form upon impact of converging streams of an annular stream of water escaping from channel 10 and form a compact and symmetrical plume of scattered water.

Экспериментальные пожарные стволы предлагаемой конструкции имели различные диаметры d_вых среза кольцевого выходного канала 10, от 9.8 до 26.4 мм. Все они показали высокую эффективность рассеянной струи воды и требуемые параметры сплошной струи. При рабочих давлениях воды на входе 0.25 МПа расход воды в режиме сплошной струи в этом диапазоне диаметров d_вых составляет приблизительно от 0.9 до 15 л/с. В режиме рассеянной струи воды при корневом угле факела 20^o расход приблизительно вдвое ниже. При этом плотность орошения либо немного ниже, либо превышает требуемую по стандарту величину.The experimental fire barrels of the proposed design had various diameters d _o cut of the annular output channel 10, from 9.8 to 26.4 mm. All of them showed high efficiency of a scattered water jet and the required parameters of a continuous stream. At a working water pressure of 0.25 MPa at the inlet, the flow rate of the solid stream in this range of diameters d _o is approximately 0.9 to 15 l / s. In the mode of a scattered water stream at a root angle of the torch of 20 ^{o the} flow rate is approximately half lower. At the same time, the irrigation density is either slightly lower or exceeds the value required by the standard.

Стволы с малым диаметром d_вых, от 8 до 14 мм показали высокую перспективность их применения в качестве устройств индивидуального пожаротушения. Здесь удобно использовать бытовой водопровод либо малорасходный портативный насос. В качестве примера приводим таблицу зависимости расхода, дальности и орошаемой площади горизонтальной поверхности при наклоне оси ствола к горизонту 30^o и высоте ствола над поверхностью 1 м от входного давления p_вх, для ствола с d_вых = 9.8 мм, в режиме рассеянной струи.Trunks with a small diameter d _o , from 8 to 14 mm showed a high potential for their use as individual fire extinguishing devices. It is convenient to use a domestic water supply system or a low-flow portable pump. As an example, we give a table of the dependence of the flow rate, range and irrigated area of the horizontal surface when the axis of the barrel is inclined to a horizon of 30 ^o and the height of the barrel is 1 m above the inlet pressure p _in , for a barrel with d _out = 9.8 mm, in the scattered jet mode.

Таким образом, даже весьма низкие входные давления воды создают в бытовых условиях практически пригодные для тушения начавшегося пожара параметры рассеянной струи воды. Thus, even very low inlet water pressures create, in domestic conditions, parameters of a scattered water jet that are practically suitable for extinguishing a fire that has begun.

Пожарный ствол с показанным на фиг.1 его устройством относительно прост в изготовлении, и несомненно будет обладать приемлемо низкой себестоимостью при его серийном производстве. Он содержит небольшое число деталей и будет надежно работать также и при использовании неочищенной воды. The fire barrel with its device shown in FIG. 1 is relatively easy to manufacture, and will undoubtedly have an acceptable low cost in mass production. It contains a small number of parts and will work reliably also when using untreated water.

Claims

A fire barrel with an annular output channel, comprising a body and a longitudinally mounted cowl fitted inside it with an output tip, the surfaces of the output tip and the output part of the inner wall of the body forming an annular output channel, having parallel sections, and the radii of the cross sections of the output part of the inner the walls of the housing and the surface of the output tip are reduced in the direction of exit from the barrel, characterized in that the output part of the inner wall of the housing and the surface of the output tip is made with curvature increasing toward the exit from the barrel.