RU2297864C2 - Dire-extinguishing plant - Google Patents
Dire-extinguishing plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297864C2 RU2297864C2 RU2005124563/12A RU2005124563A RU2297864C2 RU 2297864 C2 RU2297864 C2 RU 2297864C2 RU 2005124563/12 A RU2005124563/12 A RU 2005124563/12A RU 2005124563 A RU2005124563 A RU 2005124563A RU 2297864 C2 RU2297864 C2 RU 2297864C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- sleeve
- slotted
- mixing chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к пожарно-техническому оборудованию, а более конкретно к средствам пожаротушения, принцип действия которых основан на генерации потока огнетушащего вещества в виде двухфазного газокапельного потока.The invention relates to fire-fighting equipment, and more specifically to fire extinguishing means, the principle of which is based on the generation of a stream of extinguishing agent in the form of a two-phase gas-droplet stream.
В настоящее время известны устройства пожаротушения, принцип действия которых основан на генерации газокапельных потоков.At present, fire extinguishing devices are known whose operating principle is based on the generation of gas-droplet flows.
Так, например, известно устройство пожаротушения, служащее для создания туманообразных завес (патент RU 2083247, МПК А 62 С 31/02, опубл. 10.07.1997). Устройство содержит сопло Лаваля, сужающаяся часть которого сообщена с магистралью подачи воздуха. Камера смешения представляет собой тороидальную вихревую камеру, расположенную между расширяющейся и сужающейся частями сопла. В стенке вихревой камеры выполнены эжектирующие отверстия, через которые производится подача жидкости в поток воздуха из дополнительной камеры, соединенной с системой подачи жидкости под избыточным давлением.So, for example, a fire extinguishing device is known, which serves to create foggy curtains (patent RU 2083247, IPC A 62 C 31/02, publ. 07/10/1997). The device contains a Laval nozzle, the tapering part of which is in communication with the air supply line. The mixing chamber is a toroidal vortex chamber located between the expanding and tapering parts of the nozzle. Ejection holes are made in the wall of the vortex chamber through which liquid is supplied to the air stream from an additional chamber connected to the liquid supply system under excess pressure.
Известно также устройство для генерации газокапельных потоков, используемое в качестве средства пожаротушения (патент RU 2107554, МПК В 05 В 7/00, опубл. 27.03.1998). В состав известного устройства входит камера смешения жидкости и газа, в которой производится предварительное диспергирование жидкости в потоке газа. Устройство содержит также протяженное профилированное газодинамическое сопло, с помощью которого осуществляется формирование и ускорение мелкодисперсного газокапельного потока. Известное изобретение позволяет существенно увеличить дальность подачи газокапельного потока.Also known is a device for generating gas-droplet streams used as fire extinguishing means (patent RU 2107554, IPC B 05 V 7/00, publ. 03/27/1998). The composition of the known device includes a chamber for mixing liquid and gas, in which preliminary dispersion of the liquid in the gas stream is performed. The device also contains an extended profiled gas-dynamic nozzle, with the help of which the formation and acceleration of a finely dispersed gas-droplet flow is carried out. The known invention can significantly increase the range of gas-droplet flow.
Для оперативного тушения очагов возгорания преимущественно применяются ранцевые установки пожаротушения. В состав таких установок входит емкость с огнетушащей жидкостью, баллон со сжатым газом (воздухом) и ствол с механизмом управления подачей жидкости и газа (патент RU 2121390, МПК А 62 С 31/02, опубл. 10.11.1998). Формирование газокапельных потоков осуществляется в стволе устройства. С помощью клапанного механизма производится раздельная подача жидкости и газа в камеру смешения устройства.For operational extinguishing of fires, predominantly backpack fire extinguishing installations are used. The composition of such installations includes a tank with a fire extinguishing liquid, a cylinder with compressed gas (air) and a barrel with a mechanism for controlling the supply of liquid and gas (patent RU 2121390, IPC A 62 C 31/02, publ. 10.11.1998). The formation of gas-droplet flows is carried out in the barrel of the device. Using the valve mechanism, a separate supply of liquid and gas is made into the mixing chamber of the device.
Камера смешения жидкости и газа сообщена с входом в профилированное газодинамическое сопло. Длина профилированного канала сопла выбирается в зависимости от диаметра минимального сечения сопла. Компактное размещение узлов системы подачи жидкости и газа на заплечном ранце обеспечивает удобство пользования средством пожаротушения. При этом дальность подачи газокапельного потока составляет не менее 12 м.The chamber for mixing liquid and gas is in communication with the entrance to the profiled gas-dynamic nozzle. The length of the profiled nozzle channel is selected depending on the diameter of the minimum nozzle section. The compact placement of the nodes of the liquid and gas supply system on the shoulder bag provides the convenience of using a fire extinguishing agent. At the same time, the gas-and-droplet flow range is at least 12 m.
Из патента RU 2132752 (МПК В 05 В 7/04, опубл. 10.07.1999) известно устройство для создания газокапельной струи. Данное устройство представляет собой ранцевую установку пожаротушения, в состав которой входит емкость с огнетушащей жидкостью, баллон со сжатым газом, регулятор давления газа (редуктор) и система гибких шлангов для подачи жидкости и газа. Составной частью устройства является также ствол, содержащий клапанный механизм, камеру смешения жидкости и газа и газодинамическое сопло. Камера смешения жидкости и газа представляет собой цилиндрический канал, вдоль продольной оси симметрии которого подается поток газа.A device for creating a gas-droplet jet is known from patent RU 2132752 (IPC B 05 V 7/04, publ. 07/10/1999). This device is a knapsack fire extinguishing installation, which includes a container with a fire extinguishing liquid, a cylinder with compressed gas, a gas pressure regulator (reducer) and a flexible hose system for supplying liquid and gas. An integral part of the device is also a barrel containing a valve mechanism, a chamber for mixing liquid and gas and a gas-dynamic nozzle. The chamber for mixing liquid and gas is a cylindrical channel along which a gas flow is supplied along the longitudinal axis of symmetry.
Для однородного распределения капель жидкости в газовом потоке в стенке канала выполнены отверстия, равномерно расположенные вдоль стенки канала. При подаче жидкости под избыточным давлением через систему эжектирующих отверстий производится диспергирование потока жидкости в потоке газа на отдельные капли размером до 50 мкм.For a uniform distribution of liquid droplets in the gas stream, openings are made in the channel wall uniformly located along the channel wall. When liquid is supplied under excess pressure through a system of ejection openings, the liquid stream is dispersed in the gas stream into individual drops up to 50 μm in size.
Недостатком как данного устройства, так и других описанных выше устройств-аналогов является образование пленочного течения жидкости вдоль поверхности газодинамического сопла вследствие неэффективного выбора размеров эжектирующих отверстий и их расположения вдоль стенок камеры смешения. В результате этого часть потока огнетушащей жидкости непроизводительно расходуется.The disadvantage of this device and the other analog devices described above is the formation of a film fluid flow along the surface of the gas-dynamic nozzle due to an ineffective choice of the sizes of the ejector holes and their location along the walls of the mixing chamber. As a result, part of the flow of extinguishing fluid is unproductive.
Наиболее близким аналогом к патентуемому изобретению является устройство для пожаротушения, раскрытое в свидетельстве на полезную модель RU 24639 (МПК А 62 С 13/00, опубл. 20.08.2002). Устройство содержит, по меньшей мере, одну емкость для хранения огнетушащей жидкости, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом, редуктор, соединительные шланги, камеру смешения и газодинамическое сопло. Камера смешения образована цилиндрическим каналом с эжектирующими отверстиями для подачи жидкости. Эжектирующие отверстия могут иметь круглое либо щелевое проходное сечение. Размер каждого эжектирующего отверстия вдоль направления истечения газокапельного потока не превышает 2 мм, а расстояние между близлежащими эжектирующими отверстиями вдоль направления истечения потока составляет не менее 4 мм.The closest analogue to the patented invention is a fire extinguishing device disclosed in the certificate for utility model RU 24639 (IPC A 62
При включении устройства сжатый воздух под давлением подается в полость наддува емкости с огнетушащей жидкостью и к управляемому клапану камеры смешения. Вытесняемая из емкости огнетушащая жидкость поступает к управляемому клапану подачи жидкости в камеру смешения. В камере смешения сначала создается поток газа, в который затем через эжектирующие отверстия подаются отдельные струйки жидкости. В результате взаимодействия жидкости и газа в камере смешения происходит диспергирование жидкости. Сформированный газокапельный поток разгоняется в профилированном сопле и направляется оператором на очаг возгорания. При выключении устройства в импульсном или непрерывном режиме происходит предварительное отключение подачи огнетушащей жидкости в камеру смешения перед предварительным отключением подачи в нее газа.When the device is turned on, compressed air under pressure is supplied to the cavity of the pressurization of the tank with extinguishing fluid and to the controlled valve of the mixing chamber. The fire extinguishing liquid displaced from the tank enters the controlled valve for supplying liquid to the mixing chamber. First, a gas stream is created in the mixing chamber, into which then separate streams of liquid are fed through the ejection holes. As a result of the interaction of the liquid and gas in the mixing chamber, the liquid disperses. Formed gas-droplet flow is accelerated in the profiled nozzle and sent by the operator to the fire. When the device is turned off in a pulsed or continuous mode, the supply of the extinguishing fluid to the mixing chamber is preliminarily disabled before the preliminary supply of gas to it is turned off.
При использовании данного устройства сокращается непроизводительный расход огнетушащего вещества и повышается стабильность генерации газокапельных потоков с дальностью подачи огнетушащего вещества не менее 12 м.When using this device, the unproductive consumption of extinguishing agent is reduced and the stability of the generation of gas-droplet flows with a range of supply of extinguishing agent of at least 12 m is increased.
Однако, как было установлено в ходе проведенных испытаний, происходит пленочное течение жидкости вдоль боковой поверхности камеры смешения. Вследствие этого максимум объемной плотности капель смещается к стенке, то есть газокапельный поток приобретает кольцевую структуру. При этом в кольцевом потоке жидкости формируются своеобразные жидкостные «пробки», в результате чего увеличивается средний размер капель и происходят периодические колебания угла раскрытия струи. Указанные выше процессы приводят в целом к снижению эффективности ускорения газокапельного потока и увеличению потерь кинетической энергии потока на трение.However, as was established during the tests, a film flow of the liquid occurs along the lateral surface of the mixing chamber. As a result, the maximum bulk density of the droplets shifts toward the wall, i.e., the gas-droplet flow acquires an annular structure. At the same time, peculiar liquid “plugs” are formed in the annular liquid flow, as a result of which the average droplet size increases and periodic fluctuations of the jet opening angle occur. The above processes generally lead to a decrease in the efficiency of acceleration of the gas-droplet flow and an increase in the kinetic energy loss of the flow due to friction.
Кроме того, на выходе из камеры смешения, перед соплом, в результате взаимодействия струек жидкости, истекающих из эжектирующих отверстий, с осевым потоком воздуха формируется пульсирующее дисперсное кольцевое течение жидкости в форме пленочного течения вдоль стенок камеры смешения. Пульсации возникают в результате того, что струйки жидкости, направленные к продольной оси камеры смешения, образуют крупные фрагменты жидкости. В результате перемещения и перемешивания фрагментов жидкости происходит «затенение» сечения проточного канала и возникновение колебательных процессов при распределении капель по сечению канала.In addition, at the exit from the mixing chamber, in front of the nozzle, as a result of the interaction of the liquid streams flowing from the ejection holes with the axial air flow, a pulsating dispersed annular liquid flow is formed in the form of a film flow along the walls of the mixing chamber. Ripples arise as a result of the fact that trickles of liquid directed to the longitudinal axis of the mixing chamber form large fragments of liquid. As a result of the movement and mixing of the liquid fragments, a “shadowing” of the cross section of the flow channel occurs and oscillation processes occur during the distribution of droplets over the cross section of the channel.
Таким образом, при использовании устройства-прототипа не реализуется требуемая степень пространственной однородности диспергированного потока жидкости из-за образования пленочного течения жидкости вдоль камеры смешения.Thus, when using the prototype device, the required degree of spatial uniformity of the dispersed fluid flow is not realized due to the formation of a film fluid flow along the mixing chamber.
Задачей патентуемого изобретения является создание устройства пожаротушения, позволяющего существенно снизить пленкообразование на стенках камеры смешения и за счет этого повысить равномерность распределения капель жидкости по сечению канала профилированного сопла.The objective of the patented invention is to provide a fire extinguishing device that can significantly reduce film formation on the walls of the mixing chamber and thereby increase the uniformity of the distribution of liquid droplets over the cross section of the channel of the shaped nozzle.
Достигаемый технический результат заключается в сокращении непроизводительного расхода огнетушащей жидкости и повышении пространственной однородности и стабильности генерируемого мелкодисперсного газокапельного потока.The technical result achieved is to reduce the unproductive flow rate of the extinguishing fluid and increase the spatial uniformity and stability of the generated finely dispersed gas-droplet stream.
Указанный технический результат обеспечивается за счет использования устройства для пожаротушения, содержащего, по меньшей мере, одну емкость для хранения огнетушащей жидкости, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом, регулятор давления газа, систему соединительных шлангов и приспособление для создания направленного газокапельного потока. В состав приспособления входят корпус, управляемые клапаны подачи жидкости и газа, камера смешения жидкости и газа в форме цилиндрического канала и газодинамическое сопло. При этом в стенке камеры смешения образованы щелевые эжектирующие отверстия для подачи жидкости, ориентированные перпендикулярно оси симметрии цилиндрического канала камеры смешения.The specified technical result is achieved through the use of a fire extinguishing device containing at least one container for storing fire extinguishing liquid, at least one cylinder with compressed gas, a gas pressure regulator, a system of connecting hoses and a device for creating a directed gas-droplet flow. The device includes a housing, controlled valves for supplying liquid and gas, a chamber for mixing liquid and gas in the form of a cylindrical channel and a gas-dynamic nozzle. At the same time, slotted ejection holes are formed in the wall of the mixing chamber for supplying liquid, oriented perpendicularly to the axis of symmetry of the cylindrical channel of the mixing chamber.
Согласно настоящему изобретению в камере смешения установлена цилиндрическая втулка, размещенная в корпусе с образованием кольцевой полости для подачи жидкости. Внутренняя поверхность втулки образует цилиндрический канал камеры смешения. Щелевые эжектирующие отверстия выполнены непосредственно во втулке. Ширина щелевых эжектирующих отверстий составляет не более 0,07D, где D - внутренний диаметр втулки. Протяженность L0 части поверхности втулки со щелевыми эжектирующими отверстиями вдоль оси симметрии цилиндрического канала выбирается из условия: D≤L0≤2D. Суммарная площадь Sотв проходных сечений щелевых эжектирующих отверстий составляет не менее 0,01SB, где SB - площадь внутренней поверхности втулки.According to the present invention, a cylindrical sleeve is installed in the mixing chamber, placed in the housing with the formation of an annular cavity for supplying liquid. The inner surface of the sleeve forms a cylindrical channel of the mixing chamber. Slotted ejection holes are made directly in the sleeve. The width of the slotted ejection holes is not more than 0.07 D, where D is the inner diameter of the sleeve. The length L 0 of the surface of the sleeve with slotted ejection holes along the axis of symmetry of the cylindrical channel is selected from the condition: D≤L 0 ≤2D. The total area S of holes ejecting passage sections slotted openings is at least 0,01S B, where S B - internal surface area of the sleeve.
Совокупность перечисленных выше существенных признаков изобретения обеспечивает достижение технического результата за счет исключения образования устойчивого пленочного течения жидкости на стенках камеры смешения и повышения эффективности диспергирования потока жидкости на мелкие капли в полости камеры смешения. Решение данной технической задачи позволяет повысить пространственную однородность и стабильность генерируемого мелкодисперсного газокапельного потока. Вместе с тем возможность технической реализации изобретения связана с использованием отдельной детали - втулки, в которой выполняются щелевые эжектирующие отверстия, имеющие достаточно малые размеры. В частности, ширина каждого щелевого эжектирующего отверстия не должна превышать величину 0,07D. Данное условие определяет максимальный размер капель жидкости в камере смешения и влияет на устойчивость пленкообразования на стенках камеры смешения.The combination of the above essential features of the invention ensures the achievement of a technical result by eliminating the formation of a stable film fluid flow on the walls of the mixing chamber and increasing the efficiency of dispersing the fluid flow into small droplets in the cavity of the mixing chamber. The solution of this technical problem allows to increase the spatial uniformity and stability of the generated finely dispersed gas-droplet stream. At the same time, the possibility of technical implementation of the invention is associated with the use of a separate part — a sleeve, in which slotted ejection holes are made having sufficiently small dimensions. In particular, the width of each slotted ejection hole should not exceed 0.07D. This condition determines the maximum size of liquid droplets in the mixing chamber and affects the stability of film formation on the walls of the mixing chamber.
Использование отдельной детали (втулки), образующей цилиндрический канал камеры смешения, обусловлено техническими возможностями реализации существенных условий изобретения, определяющих заданное расположение щелевых отверстий в канале камеры смешения и выбор размеров отверстий. Так, например, при внутреннем диаметре втулки (диаметре канала камеры) D=20 мм ширина щелевых отверстий не должна превышать 1,4 мм. При выполнении условий, ограничивающих размер втулки (D≤L0≤2D), количество щелевых отверстий должно быть достаточно большим, чтобы обеспечивалось другое условие: Sотв≥0,01SB, определяющее требуемую плотность расположения щелевых эжектирующих отверстий на внутренней поверхности втулки.The use of a separate part (sleeve), forming a cylindrical channel of the mixing chamber, is due to the technical capabilities of the implementation of the essential conditions of the invention, determining the specified location of the slotted holes in the channel of the mixing chamber and the choice of hole sizes. So, for example, with the inner diameter of the sleeve (the diameter of the channel of the chamber) D = 20 mm, the width of the slotted holes should not exceed 1.4 mm. Under the conditions that limit the size of the sleeve (D≤L 0 ≤2D), the number of slot openings should be large enough to provide another condition: S holes ≥0,01S B, which determines the desired density arrangement ejecting slit openings on the inner surface of the sleeve.
Реализация перечисленных существенных условий изобретения при использовании специальной детали (втулки), в которой с заданной степенью точности могут быть выполнены щелевые отверстия, позволяет генерировать газокапельные потоки с равномерным распределением капель жидкости по поперечному сечению потока без образования устойчивого пленочного течения жидкости по стенкам канала камеры смешения. Следует также отметить, что повышение пространственной однородности и стабильности генерируемого мелкодисперсного газокапельного потока достигается при сохранении прочностных характеристик устройства в целом, несмотря на высокую плотность щелевых отверстий, образованных в стенке камеры смешения.The implementation of the above essential conditions of the invention using a special part (sleeve), in which slotted holes can be made with a given degree of accuracy, makes it possible to generate gas-droplet flows with a uniform distribution of liquid droplets over the cross section of the stream without the formation of a stable film flow of liquid along the walls of the mixing chamber channel. It should also be noted that the increase in spatial uniformity and stability of the generated finely dispersed gas-droplet flow is achieved while maintaining the strength characteristics of the device as a whole, despite the high density of the slit holes formed in the wall of the mixing chamber.
Перечисленные существенные признаки изобретения обеспечивают генерацию мелкодисперсного газокапельного потока с равномерным пространственным распределением капель жидкости при отсутствии крупных жидкостных включений и неоднородностей по размерам капель.These essential features of the invention provide the generation of a finely dispersed gas-droplet stream with a uniform spatial distribution of liquid droplets in the absence of large liquid inclusions and heterogeneity in droplet size.
С целью регулируемого эжектирования заданного объема жидкости по отношению к расходу газа через цилиндрический канал камеры смешения, суммарная площадь проходных сечений щелевых эжектирующих отверстий выбирается из условияWith the aim of controlled ejection of a given volume of liquid in relation to the flow rate of gas through the cylindrical channel of the mixing chamber, the total area of the passage sections of the slotted ejection holes is selected from the condition
0,02SB≤Sотв≤0,08SB.0,02S B ≤S holes ≤0,08S B.
Для повышения равномерности распределения капель жидкости в камере смешения щелевые эжектирующие отверстия равноудалены друг от друга вдоль оси симметрии цилиндрического канала.To increase the uniformity of the distribution of liquid droplets in the mixing chamber, slotted ejection holes are equidistant from each other along the axis of symmetry of the cylindrical channel.
Дополнительное повышение пространственной однородности генерируемого газокапельного потока и оптимизация среднего размера капель (не более 100 мкм) достигается посредством определенного расположения щелевых отверстий. Расстояние l между отверстиями одного ряда, сформированного вдоль оси симметрии цилиндрического канала, выбирается в диапазоне: l=(4÷10)bAn additional increase in the spatial uniformity of the generated gas-droplet flow and optimization of the average droplet size (not more than 100 μm) is achieved through a certain arrangement of slotted holes. The distance l between the holes of one row formed along the axis of symmetry of the cylindrical channel is selected in the range: l = (4 ÷ 10) b
Оптимальная длина втулки L определяется из диапазона L=(1,5÷3)D. При данных размерах втулки струйки жидкости, создаваемые в щелевых эжектирующих отверстиях, могут последовательно, вдоль направления течения потока, проникать в приосевую область воздушного потока, протекающего через цилиндрический канал камеры смешения.The optimal sleeve length L is determined from the range L = (1,5 ÷ 3) D. At given sleeve sizes, fluid streams created in slotted ejection holes can sequentially, along the direction of flow, penetrate into the axial region of the air flow flowing through the cylindrical channel of the mixing chamber.
Целесообразно также, чтобы плотность распределения щелевых отверстий на единицу площади части поверхности втулки со щелевыми отверстиями выбиралась из диапазона: 2÷6 отверстий на см2. В этом случае обеспечивается максимальная равномерность распределения капель в цилиндрическом канале камеры смешения.It is also advisable that the distribution density of the slotted holes per unit area of a part of the surface of the sleeve with slotted holes is selected from the range of 2 ÷ 6 holes per cm 2 . In this case, the maximum uniformity of the distribution of droplets in the cylindrical channel of the mixing chamber is ensured.
Расстояние от торцов втулки до ближайшего кольцевого ряда щелевых эжектирующих отверстий преимущественно не превышает 0,5L. При данном соотношении размеров участков втулки снижается вероятность образования пленочного течения жидкости на участке внутренней поверхности втулки, на котором отсутствуют щелевые эжектирующие отверстия.The distance from the ends of the sleeve to the nearest annular row of slotted ejection holes preferably does not exceed 0.5L. With this ratio of the sizes of the sections of the sleeve, the likelihood of a film-like flow of liquid in the portion of the inner surface of the sleeve, in which there are no slotted ejection holes, is reduced.
Далее изобретение поясняется примерами конкретного выполнения устройства со ссылками на поясняющие чертежи, на которых изображено следующее:The invention is further illustrated by examples of a specific implementation of the device with reference to the explanatory drawings, which depict the following:
- на фиг.1 - принципиальная схема устройства пожаротушения с продольным разрезом камеры смешения жидкости и газа;- figure 1 is a schematic diagram of a fire extinguishing device with a longitudinal section of a chamber for mixing liquid and gas;
- на фиг.2 изображен местный разрез камеры смешения жидкости и газа в области расположения втулки (масштаб 2:1).- figure 2 shows a local section of a chamber for mixing liquid and gas in the area of the sleeve (scale 2: 1).
Устройство пожаротушения (см. фиг.1) содержит емкость 1, заполненную огнетушащей жидкостью, баллон 2 со сжатым газом, газовый редуктор 3 (регулятор давления), соединительные шланги 4, 5 и 6, клапаны 7 и 8 подачи жидкости и газа соответственно. В состав устройства входит приспособление для создания направленного газокапельного потока, включающее камеру 9 смешения жидкости и газа со щелевыми эжектирующими отверстиями 10, выполненными в стенке камеры, и газодинамическое сопло 11.The fire extinguishing device (see Fig. 1) contains a container 1 filled with a fire extinguishing liquid, a cylinder 2 with compressed gas, a gas reducer 3 (pressure regulator), connecting hoses 4, 5 and 6, valves 7 and 8 for supplying liquid and gas, respectively. The device includes a device for creating a directed gas-droplet flow, including a chamber 9 for mixing liquid and gas with slotted ejection holes 10 made in the chamber wall, and a gas-dynamic nozzle 11.
Камера смешения, в которой осуществляется диспергирование жидкости в потоке газа, представляет собой цилиндрическую втулку 12, герметично установленную в корпусе 13 (см. фиг.2). Между стенкой корпуса 13 и внешней поверхностью втулки 12 образована кольцевая полость для подачи жидкости, выполненная с вводом 14 жидкости. Внутренняя поверхность втулки 12 образует цилиндрический канал камеры смешения.The mixing chamber, in which the liquid is dispersed in the gas stream, is a
Кольцевая полость для подачи жидкости состоит из полости 15 большего диаметра и полости 16 меньшего диаметра. Полости 15 и 16 соединены друг с другом через конический переходный канал 17. Входное сечение канала 17 совпадает с сечением полости 15, а выходное - с сечением полости 16. Геометрические размеры полостей 15 и 16 для создания оптимальных гидродинамических условий движения потока жидкости выбраны из следующих условий:The annular cavity for supplying fluid consists of a
- диаметр полости 15 превышает диаметр полости 16 в 1,1÷1,7 раз;- the diameter of the
- длина полости 16 меньшего диаметра выбрана из диапазона (0,3÷0,5)L, где L - длина втулки 12;- the length of the
- диаметр полости 15 большего диаметра составляет (1,7÷2,0)Dн, где Dн - наружный диаметр втулки 12.- the diameter of the
Втулка 12 герметично устанавливается в корпусе 13 с помощью узла крепления 18, обеспечивающего центровку втулки 12 и ее поджатие к торцевой части входного участка 19 газодинамического сопла.The
Во втулке 12 выполнены щелевые эжектирующие отверстия 10 для подачи жидкости в полость втулки, ориентированные перпендикулярно оси симметрии цилиндрического канала камеры смешения. Количество эжектирующих отверстий составляет 24. Плотность распределения щелевых эжектирующих отверстий на единицу площади части внутренней поверхности втулки со щелевыми эжектирующими отверстиями составляет 4 отв/мм2.In the
Ширина b эжектирующих отверстий 11 составляет 0,5 мм и выбирается из условия: b≤1 мм согласно соотношению b≤0,07D при величине D=14 мм. Указанное соотношение ограничивает средний размер капель диспергируемой жидкости в зависимости от размера проходного сечения канала камеры. При выполнении данного условия обеспечивается высокая эффективность диспергирования жидкости и исключается устойчивое пленочное течение жидкости по стенкам камеры.The width b of the ejection holes 11 is 0.5 mm and is selected from the condition: b≤1 mm according to the ratio b≤0.07 D with a value of D = 14 mm. This ratio limits the average droplet size of the dispersible liquid depending on the size of the passage section of the chamber channel. When this condition is met, high dispersion efficiency of the liquid is ensured and a stable film flow of the liquid along the chamber walls is excluded.
Щелевые эжектирующие отверстия равноудалены друг от друга на расстояние l=4 мм в направлении истечения газокапельного потока. Расстояние l предпочтительно выбирается из условия: l=(4÷8)b. Плотность распределения щелевых эжектирующих отверстий составляет 4 отверстия на см2 площади части поверхности втулки 12 со щелевыми отверстиями 10.Slotted ejection holes are equidistant from each other by a distance l = 4 mm in the direction of the gas-droplet flow. The distance l is preferably selected from the condition: l = (4 ÷ 8) b. The distribution density of gap ejecting openings is 4 holes per cm 2 surface area of the
Протяженность L0 части поверхности втулки 12 со щелевыми эжектирующими отверстиями 10 в рассматриваемом примере реализации изобретения равна 15 мм, что составляет примерно 50% от общей длины L втулки 12.The length L 0 of the surface part of the
Суммарная площадь Sотв проходного сечения щелевых отверстий равна 96 мм2, что составляет 0,02SB (SB=4700 мм2).S total flow area of holes of slotted holes is 96 mm 2, which is 0,02S B (S B = 4700 mm 2).
Общая длина L втулки 12 равна 32 мм, а внутренний диаметр D втулки составляет 14 мм. При указанных условиях соблюдается условие L=2,3D. Максимальное расстояние от торцов втулки 12 до ближайшего кольцевого ряда щелевых эжектирующих отверстий 10 равно 10 мм, т.е. не превышает 0,5L.The total length L of the
Работа описанного выше устройства пожаротушения осуществляется следующим образом.The operation of the fire extinguishing device described above is as follows.
После заправки емкости 1 огнетушащей жидкостью (водой) и зарядки баллона 2 сжатым газом (воздухом) до давления ~30,0 МПа открывают запорно-пусковые вентили, и газ поступает из баллона 2 через газовый редуктор и шланг 4 в полость наддува емкости 1. В качестве огнетушащей жидкости в рассматриваемом примере используется вода, а в качестве рабочего газа - воздух. Возможно также использование воды с пенообразующими добавками.After filling the tank 1 with fire extinguishing liquid (water) and charging the cylinder 2 with compressed gas (air) to a pressure of ~ 30.0 MPa, the shut-off valves are opened, and the gas flows from the cylinder 2 through a gas reducer and a hose 4 into the pressure chamber of the tank 1. B In this example, water is used as a fire extinguishing liquid, and air is used as a working gas. It is also possible to use water with foaming additives.
Давление воздуха за газовым редуктором 3 в режиме расхода газа составляет 0,75÷0,8 МПа. По шлангу 5 сжатый воздух с выхода из редуктора 3 поступает к управляемому клапану 8 подачи газа в камеру 9 смешения жидкости и газа. Вода, вытесняемая сжатым газом из емкости 1, поступает по шлангу 6 к управляемому клапану 7 подачи жидкости в камеру 9 смешения жидкости и газа.The air pressure behind the gas reducer 3 in the gas flow mode is 0.75 ÷ 0.8 MPa. On the hose 5, compressed air from the outlet of the gearbox 3 enters a controllable valve 8 for supplying gas to the chamber 9 for mixing liquid and gas. Water displaced by the compressed gas from the tank 1 enters through a hose 6 to a controlled valve 7 for supplying liquid to the chamber 9 for mixing liquid and gas.
При включении устройства сначала открывается управляемый клапан 8 подачи газа, а затем с задержкой (t~0,3 с) - клапан 7 подачи жидкости. В результате указанной последовательности открытия клапанов 7 и 8 в камеру 9 предварительно поступает поток газа, в который через щелевые эжектирующие отверстия 10 поступают струйки воды.When the device is turned on, the controlled gas supply valve 8 first opens, and then, with a delay (t ~ 0.3 s), the liquid supply valve 7 opens. As a result of the indicated sequence of opening the valves 7 and 8, a gas stream preliminarily enters the chamber 9, into which trickles of water enter through the slotted ejection holes 10.
Сжатый воздух из баллона 2 через шланг 5 и управляемый клапан 8 подачи газа поступает в цилиндрический канал камеры смешения жидкости и газа, образованный внутренней поверхностью втулки 12. Поток жидкости подается в камеру смешения через ввод 14. Сначала жидкость поступает в полость 13 большего диаметра, в которой происходит формирование потока. Сформированный в полости 13 поток поступает далее через плавно сужающийся в направлении течения жидкости конический канал в полость 16 меньшего диаметра.Compressed air from a cylinder 2 through a hose 5 and a controlled gas supply valve 8 enters the cylindrical channel of the liquid and gas mixing chamber formed by the inner surface of the
При течении жидкости через сужающийся конический канал происходит увеличение скорости потока жидкости. В результате жидкость поступает в камеру смешения через щелевые эжектирующие отверстия 10 с достаточно большой скоростью в виде тонких равномерно распределенных в пространстве струек. При этом вектор скорости струек жидкости на выходе из щелевых эжектирующих отверстий 10 направлен перпендикулярно оси симметрии цилиндрического канала и соответственно вектору скорости потока газа.When fluid flows through a tapered conical channel, an increase in fluid flow rate occurs. As a result, the liquid enters the mixing chamber through the slotted ejection holes 10 with a sufficiently high speed in the form of thin streams evenly distributed in space. In this case, the velocity vector of the liquid streams at the exit from the slotted ejection holes 10 is directed perpendicular to the axis of symmetry of the cylindrical channel and, accordingly, to the gas flow velocity vector.
В результате взаимодействия струек воды с потоком газа происходит диспергирование жидкости на мелкие капли со средним размером 50÷100 мкм. За счет расчетного выбора размера и расположения щелевых эжектирующих отверстий интенсифицируется процесс диспергирования жидкости в потоке газа и обеспечивается равномерное пространственное распределение капель жидкости в цилиндрическом канале камеры смешения. Вследствие этого снижается вероятность образования достаточно крупных капель жидкости и формирования устойчивого пленочного течения вдоль стенок камеры смешения.As a result of the interaction of water streams with a gas stream, the liquid is dispersed into small droplets with an average size of 50–100 μm. Due to the calculated choice of the size and location of the slotted ejection holes, the process of dispersing the liquid in the gas stream is intensified and a uniform spatial distribution of liquid droplets in the cylindrical channel of the mixing chamber is ensured. As a result, the probability of the formation of sufficiently large drops of liquid and the formation of a stable film flow along the walls of the mixing chamber is reduced.
Сформированный в камере смешения 9 мелкодисперсный газокапельный поток разгоняется в профилированном канале газодинамического сопла 10. Требуемая скорость газокапельной струи, при которой обеспечивается необходимая дальность подачи газокапельной струи, достигается подбором соответствующего уровня давления газа на входе в газодинамическое сопло 10 и/или изменением длины профилированного канала сопла.The finely dispersed gas-droplet stream formed in the mixing chamber 9 is accelerated in the profiled channel of the gas-
Генерируемый пространственно однородный мелкодисперсный газокапельный поток направляется оператором на очаг возгорания. Эффективное тушение очага осуществляется за счет высокой скорости и равномерности распределения мелких капель жидкости в непосредственной близости от пламени. Высокоскоростной мелкодисперсный газокапельный поток проникает в очаг возгорания и вследствие этого осуществляется эффективный теплоотвод как от пламени, так и от нагретых поверхностей в зоне горения.The generated spatially uniform finely dispersed gas-droplet stream is directed by the operator to the ignition site. Effective fire extinguishing is carried out due to the high speed and uniform distribution of small drops of liquid in the immediate vicinity of the flame. A high-speed finely dispersed gas-droplet stream penetrates the ignition site and, as a result, efficient heat removal is carried out both from the flame and from heated surfaces in the combustion zone.
Посредством изменения положения газодинамического сопла 10 в вертикальной и горизонтальной плоскости оператор может управлять газокапельным потоком и осуществлять тушение очагов возгорания на больших площадях, в открытом пространстве и замкнутых помещениях, на расстояниях до 12 м. При использовании для тушения очагов возгорания воды с пенообразователем на поверхности очага образуется тонкая пленка пенообразующего вещества, ограничивающая поступление кислорода из окружающего пространства в зону горения.By changing the position of the gas-
При выключении устройства производится предварительное отключение подачи огнетушащей жидкости в камеру 9 перед отключением подачи в нее газа. Такая последовательность действий осуществляется за счет первоначального закрытия клапана 7 подачи жидкости, а затем с задержкой (t~0,3 c) - закрытия клапана 8 подачи газа.When you turn off the device is a preliminary shutdown of the extinguishing fluid to the chamber 9 before turning off the gas supply to it. This sequence of actions is carried out by initially closing the liquid supply valve 7, and then with a delay (t ~ 0.3 s) - closing the gas supply valve 8.
Патентуемое изобретение позволяет создать наиболее оптимальные гидродинамические условия для равномерного распределения капель жидкости в камере смешения. Данные условия обеспечивают повышение пространственной однородности генерируемого газокапельного потока и снижение непроизводительного расхода огнетушащей жидкости.The patented invention allows you to create the most optimal hydrodynamic conditions for uniform distribution of liquid droplets in the mixing chamber. These conditions provide an increase in the spatial uniformity of the generated gas-droplet flow and a decrease in the unproductive flow rate of the extinguishing fluid.
В результате проведенных экспериментов было установлено, что скорость капель жидкости при подлете к очагу пожара составляла не менее 5 м/с при интенсивности подачи жидкости 0,4 л/с. Скорость газокапельной струи на выходе из сопла 10 составляла около 80 м/с.As a result of the experiments, it was found that the speed of the liquid droplets when approaching the fire was at least 5 m / s with a liquid supply of 0.4 l / s. The velocity of the gas-droplet jet at the exit of the
При запасе огнетушащей жидкости 12 л с помощью ранцевой установки пожаротушения, выполненной согласно патентуемому изобретению, осуществлялось тушение очагов возгорания, состоящих из твердых материалов, площадью более 60 м2 и очагов возгорания легковоспламеняющихся жидкостей площадью более 7 м2.With a supply of fire extinguishing liquid of 12 l using a knapsack fire extinguishing installation made in accordance with the patented invention, fires were extinguished consisting of solid materials with an area of more than 60 m 2 and fires of ignition of flammable liquids with an area of more than 7 m 2 .
Изобретение может найти применение в средствах пожаротушения различного назначения. Например, для создания туманообразных завес или пламегасящих газокапельных потоков.The invention may find application in fire fighting equipment for various purposes. For example, to create foggy curtains or flame-retardant gas-droplet flows.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124563/12A RU2297864C2 (en) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Dire-extinguishing plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005124563/12A RU2297864C2 (en) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Dire-extinguishing plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005124563A RU2005124563A (en) | 2007-02-10 |
| RU2297864C2 true RU2297864C2 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=37862249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005124563/12A RU2297864C2 (en) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Dire-extinguishing plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2297864C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448751C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-04-27 | Олег Савельевич Кочетов | Fire fighting installation |
| RU2534420C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-11-27 | Олег Савельевич Кочетов | Method of fire-extinguishing and device for its implementation |
| RU2553953C1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-06-20 | Олег Савельевич Кочетов | Fire extinguishing unit |
-
2005
- 2005-08-02 RU RU2005124563/12A patent/RU2297864C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448751C1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-04-27 | Олег Савельевич Кочетов | Fire fighting installation |
| RU2534420C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-11-27 | Олег Савельевич Кочетов | Method of fire-extinguishing and device for its implementation |
| RU2553953C1 (en) * | 2014-05-14 | 2015-06-20 | Олег Савельевич Кочетов | Fire extinguishing unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005124563A (en) | 2007-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2121390C1 (en) | Fire-extinguishing plant | |
| RU2184619C1 (en) | Liquid sprayer (versions) | |
| RU2316369C1 (en) | Fire-extinguishing device | |
| RU2329873C2 (en) | Liquid sprayer | |
| US8882001B2 (en) | Fire suppression apparatus and method for generating foam | |
| KR101201158B1 (en) | An extinguishing head | |
| AU2002251620A1 (en) | Liquid sprayers | |
| RU2254155C1 (en) | Portable fire-extinguishing device and liquid atomizer | |
| RU2297864C2 (en) | Dire-extinguishing plant | |
| CZ20022752A3 (en) | Atomizing nozzle for liquids and fire-extinguisher | |
| RU2284868C1 (en) | Liquid sprayer | |
| RU2484866C1 (en) | Mobile fire-extinguishing installation | |
| RU24639U1 (en) | FIRE FIGHTING DEVICE | |
| RU2265467C1 (en) | Fire extinguisher | |
| RU2430789C1 (en) | Mobile fire fighting unit | |
| EP1809389A1 (en) | Apparatus for generation of fire extinguishing flow | |
| RU2264833C1 (en) | Liquid sprayer and fire-extinguisher | |
| RU2645501C1 (en) | Mobile fire-extinguishing apparatus with two-phase sprayer | |
| RU82562U1 (en) | FIRE EXTINGUISHER | |
| RU2277957C1 (en) | Device for generation of the stream of the fire extinguishing substance | |
| EA021958B1 (en) | Fire extinguisher | |
| RU202165U1 (en) | Spray | |
| RU2258568C1 (en) | Liquid sprayer | |
| RU2489187C2 (en) | Device of fire-extinguishing with finely pulverised flow of fire-extinguishing liquid or foam flow and sprayer for their formation | |
| RU117817U1 (en) | FIRE EXTINGUISHER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190803 |