RU2401681C1

RU2401681C1 - Acoustic foam generator

Info

Publication number: RU2401681C1
Application number: RU2009130097/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-10-20

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment.

SUBSTANCE: in acoustic foam generator, which consists of hollow cylindrical shell, enveloping tip, connected with shell by diffuser from one side and by disk - from the other, tip is made acoustic and contains body, made in form of coaxial to shell cylindrical bush with two channels for air supply, in the centre of body located is rod with coaxial to body channel for supply of foam-former water solution, which comes through tube, rod cannel and at least two inclined openings onto ring site. Angle between axes of acoustic tip and inclined openings - 55°-65°. Perpendicularly to body axis placed is tube, connected with two channels for air supply. In body, coaxially to its axis, placed are throttle washer with conical and cylindrical openings and resonator washer, in which two oppositely directed air nozzles of rectangular section and at least two volume resonators are made. Washers are connected to each other and body with yoke, which is seamed in body milling.

EFFECT: increase of efficiency of foam generator, producing foam of low factor at boundary values of its operation conditions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкциям пеногенераторов.The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to structures of foam generators.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пеногенератор (см. Рекомендации по проектированию автоматической системы подслойного пожаротушения в железобетонных резервуарах и стальных вертикальных резервуарах со стационарной и плавающей крышей на объектах АК «Транснефть», М., 1996 г., стр.20, рис.7; стр.23, рис.10), состоящий из полой цилиндрической обечайки, охватывающей наконечник, который соединен с обечайкой посредством диффузора с одной стороны и диском с другой.The closest technical solution, chosen as a prototype, is a foam generator (see Recommendations for the design of an automatic sub-layer fire extinguishing system in reinforced concrete tanks and steel vertical tanks with a fixed and floating roof at Transneft facilities, M., 1996, p. 20, Fig. 7; p. 23, Fig. 10), consisting of a hollow cylindrical shell, covering the tip, which is connected to the shell through a diffuser on one side and a disk on the other.

Недостатком известного пеногенератора является невозможность выработки пены низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора. В системах подслойного тушения пожаров, пенообразователь подается в пеногенератор под давлением 8-10 атм., согласно «Норм пожарной безопасности 61-97». В случае когда пенообразователь подается в пеногенератор на нижнем пределе допустимого давления (8 атм.) или отрицательная температура окружающей среды близка к нижнему пределу допустимой температуры использования пенообразователя (-15°C), пеногенератор начинает вырабатывать пену кратностью ниже допустимого предела, т.е. менее 3.A disadvantage of the known foam generator is the inability to produce foam of low multiplicity at boundary values of the operating conditions of the foam generator. In sublayer fire extinguishing systems, the foaming agent is fed into the foam generator at a pressure of 8-10 atm., According to the "Fire Safety Standards 61-97". In the case when the foaming agent is supplied to the foam generator at the lower limit of permissible pressure (8 atm.) Or the negative ambient temperature is close to the lower limit of the permissible temperature of use of the foaming agent (-15 ° C), the foam generator begins to produce foam with a multiplicity below the allowable limit, i.e. less than 3.

Технически достижимый результат - повышение эффективности пеногенератора, вырабатывающего пену низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.A technically achievable result is an increase in the efficiency of the foam generator that produces foam of low multiplicity at boundary values of the working conditions of the foam generator.

Это достигается тем, что в акустическом пеногенераторе, состоящем из полой цилиндрической обечайки, охватывающей наконечник, который соединен с обечайкой посредством диффузора с одной стороны и диском с другой, наконечник выполнен акустическим и содержит корпус, коаксиально расположенной трубе, подающей водный раствор пенообразователя, а сам корпус выполнен в виде цилиндрической втулки с двумя каналами для подвода воздуха, причем по центру корпуса расположен стержень с соосным корпусу воздушным каналом, при этом жидкость из корпуса форсунки через трубку, воздушный канал и по крайней мере два противолежащих отверстия вытекает на кольцевую площадку через коническую поверхность резонаторной шайбы, причем угол между осью форсунки и направлением каждой струи жидкости из наклонных отверстий лежит в оптимальном диапазоне: 55÷65°, а перпендикулярно оси корпуса расположена трубка, которая соединена с двумя каналами для подвода воздуха, а в корпусе, соосно его оси, расположены дроссельная шайба с коническим отверстием и цилиндрическим и резонаторная шайба, в которой выполнены два противоположно направленных воздушных сопла прямоугольного сечения размером 1×3 мм и по крайней мере два объемных резонатора размером 1,5×3×1,5 мм, при этом шайбы скреплены между собой и с корпусом посредством обоймы, которая завальцована в проточке корпуса, а отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d₁ внешней поверхности стержня лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7; отношение диаметра d внутреннего отверстия резонатора к диаметру d² наклонных отверстий лежит в оптимальном интервале величин: d/d₂=1,5÷3,0.This is achieved by the fact that in an acoustic foam generator, consisting of a hollow cylindrical shell, covering the tip, which is connected to the shell by means of a diffuser on one side and a disk on the other, the tip is made acoustic and contains a housing coaxially located to the pipe supplying an aqueous solution of the foaming agent, and the housing is made in the form of a cylindrical sleeve with two channels for supplying air, and a rod with an air channel coaxial to the housing is located in the center of the housing, while fluid from the housing the nozzles through the tube, the air channel and at least two opposing holes flows to the annular platform through the conical surface of the resonator washer, and the angle between the axis of the nozzle and the direction of each liquid stream from the inclined holes lies in the optimal range: 55 ÷ 65 °, and perpendicular to the axis of the housing a tube is located that is connected to two channels for supplying air, and in the housing, coaxial to its axis, a throttle washer with a conical hole and a cylindrical and resonator washer are located, in which two oppositely directed air nozzles of rectangular cross-section with a size of 1 × 3 mm and at least two volume resonators with a size of 1.5 × 3 × 1.5 mm, while the washers are fastened to each other and to the casing by means of a cage which is rolled in the groove of the casing, and the ratio of the diameter d of the inner hole of the resonator to the diameter d _{1 of the} outer surface of the rod lies in the optimal range of values: d / d ₁ = 0.3 ÷ 0.7; the ratio of the diameter d of the inner hole of the resonator to the diameter d ^{2 of the} inclined holes lies in the optimal range of values: d / d ₂ = 1.5 ÷ 3.0.

На фиг.1 изображен фронтальный разрез А-А акустического пеногенератора, на фиг.2 - профильная проекция фиг.1.Figure 1 shows a frontal section aa of an acoustic foam generator, figure 2 is a profile projection of figure 1.

Акустический пеногенератор состоит из трубы 2, подающей водный раствор пенообразователя из агрегата (на чертеже не показано), трубки 1 для подвода воздуха (газа) под давлением, расположенной перпендикулярно цилиндрической обечайки 19, охватывающей акустический наконечник, который соединен с обечайкой 19 посредством диффузора 20 с одной стороны и диском 21 с другой. Акустический наконечник содержит корпус 3, выполненный в виде соосной обечайки 19 цилиндрической втулки с двумя каналами 10 для подвода воздуха. По центру корпуса расположен стержень 16 с соосным корпусу 3 каналом 8, подающим водный раствор пенообразователя, который поступает через трубу 2, канал 8 и, по крайней мере, два наклонных отверстия 15 на кольцевую площадку 17. Угол между осью акустического наконечника и направлением каждой струи жидкости из наклонных отверстий 15 лежит в оптимальном диапазоне 55÷65°. В результате растекания струй жидкости образуется тонкая пленка над по крайней мере двумя выходными отверстиями 11, где эта пленка дробится пульсирующим потоком воздуха, поступающего из резонатора 4. Перпендикулярно оси корпуса 3 расположена трубка 1 для подвода воздуха, которая соединена с двумя каналами 10 для подвода воздуха. В корпусе, соосно его оси, расположены дроссельная шайба 7 с коническим отверстием 12 и цилиндрическим отверстием 13, а также резонаторная шайба 6 с конической поверхностью 14. В резонаторной шайбе 6 выполнены два противоположно направленных воздушных сопла 5 (прямоугольного сечения 1×3 мм) и по крайней мере два объемных резонатора 4 (размером 1,5×3×1,5 мм). Шайбы 6 и 7 скреплены между собой и с корпусом 3 посредством обоймы 9, которая завальцована в проточке 18 корпуса 3.The acoustic foam generator consists of a pipe 2 supplying an aqueous solution of a foaming agent from the assembly (not shown in the drawing), a pipe 1 for supplying air (gas) under pressure, perpendicular to the cylindrical shell 19, covering the acoustic tip, which is connected to the shell 19 by means of a diffuser 20 s one side and drive 21 on the other. The acoustic tip contains a housing 3 made in the form of a coaxial shell 19 of a cylindrical sleeve with two channels 10 for supplying air. In the center of the housing there is a rod 16 with a channel 8 coaxial to the housing 3, supplying an aqueous solution of a foaming agent, which enters through the pipe 2, channel 8 and at least two inclined holes 15 to the annular platform 17. The angle between the axis of the acoustic tip and the direction of each jet fluid from the inclined holes 15 lies in the optimal range of 55 ÷ 65 °. As a result of the spreading of the liquid jets, a thin film is formed over at least two outlet openings 11, where this film is crushed by a pulsating stream of air coming from the resonator 4. A pipe 1 for supplying air is located perpendicular to the axis of the housing 3, which is connected to two channels 10 for supplying air . In the housing, coaxial to its axis, there is a throttle washer 7 with a conical hole 12 and a cylindrical hole 13, as well as a resonator washer 6 with a conical surface 14. In the resonator washer 6 there are two oppositely directed air nozzles 5 (rectangular section 1 × 3 mm) and at least two volume resonators 4 (size 1.5 × 3 × 1.5 mm). The washers 6 and 7 are fastened together and with the housing 3 by means of a holder 9, which is rolled in the groove 18 of the housing 3.

Для работы форсунки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:For the operation of the nozzle in optimal mode, the following ratios of its parameters are provided:

отношение диаметра d внутреннего отверстия воздушного канала 8 резонатора 4 к диаметру d₁ внешней поверхности стержня 16 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₁=0,3÷0,7;the ratio of the diameter d of the inner hole of the air channel 8 of the resonator 4 to the diameter d _{1 of the} outer surface of the rod 16 lies in the optimal range of values: d / d ₁ = 0.3 ÷ 0.7;

отношение диаметра d внутреннего отверстия воздушного канала 8 резонатора 4 к диаметру d₂ наклонных отверстий 15 лежит в оптимальном интервале величин: d/d₂=1,5÷3,0.the ratio of the diameter d of the inner hole of the air channel 8 of the resonator 4 to the diameter d _{2 of the} inclined holes 15 lies in the optimal range of values: d / d ₂ = 1.5 ÷ 3.0.

Акустический пеногенератор работает следующим образом.Acoustic foam generator works as follows.

Водный раствор пенообразователя через трубу 2, корпус акустического наконечника 3, канал 8 и отверстия 15 вытекает на кольцевую площадку 17. Распыливающий агент, например воздух, подается по трубке 1, затем по каналам 10, выполненным в корпусе 3. После чего поступает по отверстиям 12 и 13 в дроссельной шайбе 7 и через коническую поверхность 14 резонаторной шайбы 6, минуя резонатор 4, через отверстия 11 и воздушные сопла 5 выходит в направлении наклонных отверстий 15. Акустические колебания распыливающего агента способствуют более тонкому распыливанию раствора пенообразователя, подаваемого в кольцевой зазор, при этом соударяясь, они создают звуковые колебания, воздействующие на струю жидкости. Опыты показали, что при давлении воздуха 100 кПа средний диаметр капель составляет 90 мкм, при увеличении давления воздуха примерно в 4 раза (до 400 кПа) средний диаметр капель уменьшается незначительно и составляет 87 мкм. Такая пена, состоящая из мелких пузырьков, легко проходит слой легковоспламеняющейся жидкости и практически вся всплывает на ее поверхности, обеспечивая эффективное тушение пожара. Устойчивость к раздавливанию мелких пузырьков объясняется тем, что силы поверхностного натяжения на маленьком пузырьке очень велики и для порыва оболочки пузырька требуются очень большие внешние усилия.An aqueous solution of the foaming agent through the pipe 2, the case of the acoustic tip 3, the channel 8 and the holes 15 flows to the annular platform 17. A spray agent, for example air, is supplied through the tube 1, then through the channels 10 made in the housing 3. Then it enters through the holes 12 and 13 in the throttle washer 7 and through the conical surface 14 of the resonator washer 6, bypassing the resonator 4, through the holes 11 and the air nozzles 5 exit in the direction of the inclined holes 15. The acoustic vibrations of the spraying agent contribute to finer atomization of p the solution of the foaming agent supplied to the annular gap, while colliding, they create sound vibrations acting on the liquid stream. The experiments showed that at an air pressure of 100 kPa, the average droplet diameter is 90 μm, with an increase in air pressure by about 4 times (up to 400 kPa), the average droplet diameter decreases slightly and amounts to 87 μm. Such a foam, consisting of small bubbles, easily passes through a layer of flammable liquid and almost all floats on its surface, providing effective fire fighting. The resistance to crushing of small bubbles is explained by the fact that the surface tension forces on a small bubble are very large and very large external forces are required to tear the bubble shell.

Даже при граничных условиях работы пеногенератора, пена, под давлением, создаваемым пеногенератором, подается в нижний слой ЛВЖ в резервуаре, всплывает на поверхность, где образует растекающуюся по поверхности, стойкую, не разрушаемую огнем пленку, которая прекращает доступ кислорода в зону горения, и пожар прекращается.Even under the boundary operating conditions of the foam generator, the foam, under the pressure created by the foam generator, is fed into the lower layer of the flammable liquid in the tank, floats to the surface, where it forms a film spreading over the surface, resistant to fire, which is not destroyed by fire, which stops the access of oxygen to the combustion zone, and fire ceases.

Claims

An acoustic foam generator, consisting of a hollow cylindrical shell, covering the tip, which is connected to the shell by means of a diffuser on one side and a disk on the other, characterized in that the tip is acoustic and contains a housing located coaxially to the pipe supplying an aqueous solution of the foaming agent and made in in the form of a cylindrical sleeve with two channels for supplying air, in the center of the body there is a rod with a channel coaxial with the body for supplying an foam solution coming from the pipe of the aqueous solution The indicator through at least two inclined opposite holes to the annular platform for impact with air supplied through the conical surface of the resonator washer of the housing from the perpendicular axis of the tube body connected to the channels for supplying air, the angle between the axis of the acoustic tip and the direction of each jet of liquid of inclined holes lies in the optimal range of 55-65 °, and in the case coaxially with its axis there are a throttle washer with conical and cylindrical holes and the specified reason a washer, in which two oppositely directed air nozzles of rectangular cross section 1 × 3 mm in size and at least two volume resonators with a size of 1.5 × 3 × 1.5 mm are made, while the washers are fastened to each other and to the housing by means of a clip , which is rolled in the groove of the housing, and the ratio of the diameter d of the rod channel to the diameter d _{1 of the} outer surface of the rod lies in the optimal range of values d / d ₁ = 0.3 ÷ 0.7; the ratio of the diameter d of the rod channel to the diameter d _{2 of} inclined holes lies in the optimal range of values d / d ₂ = 1.5 ÷ 3.0.