RU2422215C1

RU2422215C1 - Fire extinguisher spraying nozzle

Info

Publication number: RU2422215C1
Application number: RU2009146672/05A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Бордаков (RU); Валерий Николаевич Бордаков
Original assignee: Валерий Николаевич Бордаков
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2011-06-27
Also published as: EA201001779A1; EA017517B1

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to firefighting equipment and may be used for producing sprayed jet in nozzles of fire extinguisher. Proposed nozzle comprises case and nozzle and connection branch pipe to feed fire-extinguishing substance. Fire-fighting substance flow coherent oscillation generator made up of, at least, two straight rods is arranged in said casing, between nozzle and connection branch pipe. Every said rod is arranged to locate rod lengthwise axis perpendicular to fire-extinguishing flow direction. Rod profile cross section has axis of symmetry. Rods are arranged in casing sequentially in direction of fire-extinguishing flow in different planes, relative to each other, at distance exceeding profile size along its axis of symmetry. Rod end sections are secured in casing walls. ^ EFFECT: simplified design, higher efficiency. ^ 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к средствам подачи огнегасительного состава, и может быть использовано для создания распыленной струи в соплах или насадках, специально предназначенных для объемного или локально-объемного пожаротушения преимущественно в замкнутых или полузамкнутых помещениях.The invention relates to fire fighting equipment, and more particularly to means for supplying a fire extinguishing composition, and can be used to create a spray jet in nozzles or nozzles specially designed for volumetric or local-volumetric fire extinguishing, mainly in closed or semi-closed rooms.

Из уровня техники известен распылитель жидкости, выполненный в виде корпуса с двумя соосными каналами одинакового поперечного сечения, предназначенными для встречной подачи жидкости, и соплом, входное отверстие которого образовано пересечением внутренних поверхностей каналов с образующей сопло поверхностью, в котором сопло имеет форму конического диффузора, ориентированного поперек каналов, при этом площадь входного отверстия диффузора не превышает суммарную площадь поперечного сечения каналов, см., пат. RU, кл. А62С 31/02, №2158151, опубликован 27.10.2000. Изобретение обеспечивает повышение равномерности и соответственно интенсивности распыления жидкости по всей поверхности заданной площади. Недостатком известного распылителя является сложность профиля и повышенные гидропотери напора жидкости.A liquid atomizer is known in the art, made in the form of a housing with two coaxial channels of the same cross section, intended for oncoming liquid supply, and a nozzle, the inlet of which is formed by the intersection of the inner surfaces of the channels with the surface forming the nozzle, in which the nozzle has the shape of a conical diffuser oriented across the channels, while the area of the inlet of the diffuser does not exceed the total cross-sectional area of the channels, see, US Pat. RU, cl. А62С 31/02, No. 2158151, published October 27, 2000. The invention provides an increase in the uniformity and, accordingly, the intensity of the liquid spraying over the entire surface of a given area. A disadvantage of the known atomizer is the complexity of the profile and increased water loss of the pressure of the liquid.

Известна переносная установка для получения вспененной композиции, характеризующаяся тем, что содержит распыливающую форсунку, расположенную на выходном конце пеновоздушного ствола, снабженного распылителем, внутри пеновоздушного ствола установлены дополнительные смесительные и диспергирующие устройства, выполненные в виде вращающихся на продольной оси дисков, направленных в разные стороны, и пакета металлических сеток, при этом трубопровод для подачи жидкости из резервуара в пеновоздушный ствол соединен с расположенным на пеновоздушном стволе штуцером с форсункой, перед которой установлен трубопровод, соединенный с выхлопной трубой, а распылитель выполнен телескопическим с пакетом съемных средств, см., пат. RU, кл. А62С 5/00, №2183487, опубликован 20.06.2002 г. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса вспенивания эмульсии. Недостатком установки является раздельное размещение распыливающей форсунки и дополнительных смесительных и диспергирующих устройств в канале пеновоздушного ствола, что снижает ее эффективность.Known portable installation for producing a foamed composition, characterized in that it contains a spray nozzle located on the output end of the foam barrel equipped with a spray, additional mixing and dispersing devices are installed inside the foam barrel, made in the form of disks rotating on the longitudinal axis, directed in different directions, and a packet of metal grids, while the pipeline for supplying fluid from the reservoir to the foam barrel is connected to that located on the foam a stuffed barrel with a nozzle with a nozzle, in front of which a pipe is connected connected to the exhaust pipe, and the sprayer is made telescopic with a package of removable means, see, US Pat. RU, cl. АСС 5/00, No. 2183487, published June 20, 2002. The invention provides an intensification of the foaming process of the emulsion. The disadvantage of this installation is the separate placement of the spray nozzle and additional mixing and dispersing devices in the channel of the foam barrel, which reduces its effectiveness.

Известно распылительное устройство средства пожаротушения, включающее дефлектор и распылитель-форсунку, выполненную в виде стакана с полостью для подачи огнетушащего вещества и распылительными окнами, выполненными в передней части корпуса распылителя-форсунки, в котором распылительные окна выполнены в виде, по меньшей мере, двух сквозных пазов в боковой стенке и дне стакана, при этом сквозные пазы выполнены цилиндрической формы, продольными, параллельно оси распылителя-форсунки, см., свидетельство на полезную модель RU, кл. А62С 31/05, №68327, U1, опубликовано 27.11.2007 г. Устройство позволяет исключить потери огнетушащего вещества и падение скорости потока на периферийных участках. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.A spray device of fire extinguishing means is known, including a deflector and a spray nozzle made in the form of a glass with a cavity for supplying a fire extinguishing substance and spray windows made in front of the body of the spray nozzle, in which the spray windows are made in the form of at least two through grooves in the side wall and the bottom of the glass, while the through grooves are cylindrical, longitudinal, parallel to the axis of the spray nozzle, see certificate for utility model RU, cl. А62С 31/05, No. 68327, U1, published November 27, 2007. The device allows to exclude the loss of extinguishing agent and the drop in the flow rate in the peripheral areas. This well-known technical solution was adopted as a prototype as the closest analogue in technical essence and achieved result.

Недостатком прототипа являются значительные гидропотери напора потока огнетушащего вещества для формирования диспергированного ансамбля капель вследствие углового изменения направления потока. Результатом проявления падения напора является существенное снижение дальности струи огнетушащего вещества. Наличие в конструкции прототипа указанного недостатка ограничивает эффективность и область его применения.The disadvantage of the prototype is the significant pressure loss of the flow of the extinguishing medium to form a dispersed ensemble of drops due to the angular change in the direction of flow. The result of the manifestation of a pressure drop is a significant decrease in the range of the extinguishing agent stream. The presence in the design of the prototype of this drawback limits the effectiveness and scope of its application.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении высокой степени дисперсности и распыла потока огнетушащего вещества на выходе из сопла форсунки при сохранении дальнобойности струи за счет снижения гидравлического сопротивления и простоты конструкции. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность использования огнетушащего вещества и огнетушителя в целом. В изобретении максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является предотвращение падения скорости потока.The present invention is aimed at achieving a technical result, which is expressed in providing a high degree of dispersion and dispersion of the flow of extinguishing agent at the outlet of the nozzle of the nozzle while maintaining the range of the jet by reducing hydraulic resistance and simplicity of design. Ultimately, the specified technical result allows to increase the efficiency of the use of the extinguishing agent and the extinguisher as a whole. In the invention, all the positive properties of the prototype are maximally preserved, the most important of which is the prevention of a drop in the flow rate.

Указанный технический результат достигается тем, что распылительная форсунка огнетушителя, содержащая корпус с соплом и присоединительным штуцером для подачи огнетушащего вещества, отличается от прототипа тем, что она снабжена расположенным в корпусе на участке между соплом и присоединительным штуцером генератором когерентных колебаний потока огнетушащего вещества, выполненным в виде, по меньшей мере, двух прямолинейных стержней, каждый из которых установлен в корпусе таким образом, что продольная ось стержня перпендикулярна направлению потока огнетушащего вещества. Профиль поперечного сечения стержней имеет ось симметрии, стержни расположены в корпусе последовательно в направлении потока огнетушащего вещества, в различных плоскостях относительно друг друга и на расстоянии, превышающем размер профиля по его оси симметрии, а концевые участки стержней закреплены в стенке корпуса.The specified technical result is achieved in that the spray nozzle of the fire extinguisher, comprising a housing with a nozzle and a connecting fitting for supplying a fire extinguishing agent, differs from the prototype in that it is provided with a generator of coherent oscillations of the flow of a fire extinguishing agent located in the housing between the nozzle and the connecting fitting, made in at least two rectilinear rods, each of which is installed in the housing so that the longitudinal axis of the rod is perpendicular to the flow of extinguishing agent. The cross-sectional profile of the rods has an axis of symmetry, the rods are arranged in the housing sequentially in the direction of flow of the extinguishing agent, in different planes relative to each other and at a distance greater than the size of the profile along its axis of symmetry, and the end sections of the rods are fixed in the wall of the housing.

Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является расположение стержней в корпусе по его диаметру и во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно друг друга. Во всех исполнениях форсунки профиль поперечного сечения стержней может иметь форму круга.The optimal from the point of view of achieving the specified technical result is the location of the rods in the housing along its diameter and in mutually perpendicular planes relative to each other. In all nozzle designs, the cross-sectional profile of the rods may be circular.

В основу изобретения положен принцип генерирования в потоке огнетушащего вещества в проточной части форсунки и, в частности, в ее сопле когерентных колебаний. Под когерентными колебаниями в потоке огнетушащего вещества понимаются согласованные механические колебания нескольких колебательных процессов от различных источников, проявляющиеся при их сложении. Когерентные колебания способны эффективно инициировать в потоке огнетушащего вещества процессы формирования мелкодисперсной структуры капель. В конструкции форсунки использован генератор когерентных колебаний, который состоит из ориентированных прямолинейных стержней, обладающих незначительным гидравлическим сопротивлением при обтекании их потоком сплошной среды. Таким образом, на выходе из сопла форсунки формируется высокодисперсная скоростная струя огнетушащего вещества с заданным углом раскрытия, при этом не происходит потери кинетической энергии потока.The basis of the invention is the principle of generating in the flow of extinguishing agent in the flow part of the nozzle and, in particular, in its nozzle of coherent oscillations. By coherent oscillations in the flow of a fire extinguishing substance we mean coordinated mechanical vibrations of several oscillatory processes from various sources, manifested during their addition. Coherent vibrations are able to efficiently initiate the formation of a finely divided droplet structure in the flow of extinguishing agent. In the nozzle design, a coherent oscillation generator is used, which consists of oriented rectilinear rods having insignificant hydraulic resistance when they flow around a continuous medium flow. Thus, at the exit from the nozzle of the nozzle, a finely dispersed high-velocity jet of extinguishing agent with a given opening angle is formed, and there is no loss of kinetic energy of the flow.

Все отличительные от прототипа признаки распылительной форсунки направлены на получение технического результата, а именно обеспечение высокой степени дисперсности и распыла потока огнетушащего вещества на выходе из сопла форсунки при сохранении дальнобойности струи за счет снижения гидравлического сопротивления и простоты конструкции.All the signs of a spray nozzle that are distinctive from the prototype are aimed at obtaining a technical result, namely, ensuring a high degree of dispersion and spraying of the extinguishing agent stream at the outlet of the nozzle nozzle while maintaining the range of the jet by reducing hydraulic resistance and simplicity of design.

Распылительная форсунка огнетушителя, характеризующаяся описанной совокупностью существенных признаков, является новой, промышленно применимой и обладает изобретательским уровнем.The spray nozzle of a fire extinguisher, characterized by the described combination of essential features, is new, industrially applicable and has an inventive step.

Техническое решение иллюстрировано чертежами.The technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид распылительной форсунки огнетушителя в разрезе; фиг.2 - поперечный разрез форсунки А-А на фиг.1; на фиг.3 - возможный вариант профиля поперечного сечения стержня с осью его симметрии и направлением потока огнетушащего вещества.In Fig.1 shows a General view of the spray nozzle of a fire extinguisher in a section; figure 2 is a transverse section of the nozzle aa in figure 1; figure 3 is a possible profile of the cross section of the rod with its axis of symmetry and the direction of flow of the extinguishing agent.

Распылительная форсунка огнетушителя состоит из корпуса 1 с соплом 2 в виде конфузора и присоединительным штуцером 3 для подачи огнетушащего вещества в виде резьбового участка в передней части корпуса 1. В корпусе 1 на его цилиндрическом участке между соплом 2 и присоединительным штуцером 3 установлен генератор когерентных колебаний потока огнетушащего вещества, выполненный в виде прямолинейных стержней 4. На чертежах генератор когерентных колебаний представлен двумя прямолинейными стержнями 4, концевые участки которых закреплены в стенке корпуса 1 с ее внутренней стороны. Согласно изобретению стержней 4 может быть больше двух. Продольная ось стержней 4 ориентирована перпендикулярно направлению потока огнетушащего вещества, который на чертежах условно изображен в виде четырех параллельных стрелок. Стержни 4 расположены в проточной части корпуса 1 последовательно в направлении потока огнетушащего вещества на расстоянии друг от друга, величина которого обозначена на чертежах буквой L. На чертежах стержни 4 изображены расположенными в корпусе 1 по его диаметру. Кроме того, стержни 4 расположены в различных (на чертежах во взаимно перпендикулярных) плоскостях относительно друг друга. Такая конструктивная схема форсунки соответствует простейшей ортогональный реализации генератора когерентных колебаний. Принципиально стержни 4 могут быть расположены относительно друг друга под любым углом скрещивания, только не параллельно. Поперечное сечение стержней 4 имеет обтекаемый профиль, форма которого может быть разнообразной, но симметричной относительно оси, совпадающей с направлением потока огнетушащего вещества. Профиль поперечного сечения стержней 4 имеет характерный размер по его оси симметрии, величина которого обозначена на чертежах буквой d. На фиг.1 профиль поперечного сечения стержня 4 изображен в форме круга, а его характерный размер d совпадает с диаметром стержня 4. На фиг.3 профиль поперечного сечения стержня 4 изображен в форме усеченного овала. Стержни 4 расположены в корпусе 1 на расстоянии L друг от друга, величина которого превышает размер d профиля по его оси симметрии.The spray nozzle of the fire extinguisher consists of a housing 1 with a nozzle 2 in the form of a confuser and a connecting fitting 3 for supplying a fire extinguisher in the form of a threaded section in the front of the housing 1. In the housing 1 on its cylindrical section between the nozzle 2 and the connecting fitting 3 a generator of coherent flow oscillations is installed extinguishing agent, made in the form of rectilinear rods 4. In the drawings, the coherent oscillation generator is represented by two rectilinear rods 4, the end sections of which are fixed in the walls ie the housing 1 with its inner side. According to the invention, the rods 4 may be more than two. The longitudinal axis of the rods 4 is oriented perpendicular to the direction of flow of the extinguishing agent, which is conventionally depicted in the drawings in the form of four parallel arrows. The rods 4 are located in the flowing part of the housing 1 sequentially in the direction of flow of the extinguishing agent at a distance from each other, the value of which is indicated in the drawings by the letter L. In the drawings, the rods 4 are shown located in the housing 1 by its diameter. In addition, the rods 4 are located in different (in the drawings in mutually perpendicular) planes relative to each other. Such a nozzle design corresponds to the simplest orthogonal implementation of a coherent oscillation generator. In principle, the rods 4 can be located relative to each other at any angle of intersection, but not in parallel. The cross section of the rods 4 has a streamlined profile, the shape of which can be varied, but symmetrical about the axis, coinciding with the direction of flow of the extinguishing agent. The cross-sectional profile of the rods 4 has a characteristic size along its axis of symmetry, the value of which is indicated in the drawings by the letter d. In Fig. 1, the cross-sectional profile of the rod 4 is depicted in the shape of a circle, and its characteristic dimension d coincides with the diameter of the rod 4. In Fig. 3, the cross-sectional profile of the rod 4 is depicted in the form of a truncated oval. The rods 4 are located in the housing 1 at a distance L from each other, the value of which exceeds the dimension d of the profile along its axis of symmetry.

Распылительная форсунка огнетушителя функционирует следующим образом.The spray nozzle of the fire extinguisher operates as follows.

Форсунка предназначена для создания распыленной струи огнетушащего вещества на выходе из огнетушителя. В качестве огнетушащего вещества можно использовать воду, водные растворы, содержащие пенообразователь с модифицирующими реагентами. Корпус 1 форсунки подсоединяется к емкости с огнетушащим веществом под давлением посредством присоединительного штуцера 3. Поток огнетушащего вещества под воздействием давления перемещается от штуцера 3 к соплу 2, взаимодействуя на цилиндрическом участке корпуса 1 с прямолинейными стержнями 4 генератора когерентных колебаний. В процессе обтекания стержней 4 в потоке огнетушащего вещества возникают и развиваются турбулентные возмущения волнового характера в виде системы взаимодействующих между собой вихрей. Частота и интенсивность генерируемых в потоке колебаний определяется свойствами и скоростью жидкости в проточной части, взаимным расположением, характерными размерами d стержней 4 и формой их профиля. Расстояние L между источниками когерентных колебаний, т.е. между стержнями 4 в проточной части сопла, выбирается таким образом, чтобы генерация колебаний от предыдущего стержня 4 успела развиться в сносящем потоке и совпадала по фазе с колебаниями от последующего стержня 4. Проведенные оценки значений числа Рейнольдса (Re) в потоке огнетушащего вещества для ортогонального генератора когерентных колебаний показали, что необходимая степень турбулизации потока для всех видов огнетушащих жидкостей гарантированно достигается уже на удалении более одного характерного размера d от стержня 4. Каждый стержень 4 генерирует колебания в своей плоскости, в результате на выходе из сопла 2 в потоке формируется объемный однородный амплитудно-частотный спектр согласованных (когерентных) колебаний. От величины амплитуды и частоты генерируемых колебаний зависит величина среднего диаметра ансамбля капель и степень диспергированности потока огнетушащего вещества, а также угол раскрытия струи на выходе из сопла 2. Стержни 4 и весь генератор когерентных колебаний обладают незначительным гидравлическим сопротивлением при обтекании их потоком сплошной среды, что исключает потери кинетической энергии потока и скоростного напора для формирования мелкодисперсной структуры капель, а в конечном итоге увеличивает дальность струи при ликвидации очага пожара.The nozzle is designed to create a sprayed stream of fire extinguisher at the exit of the fire extinguisher. As a fire extinguishing agent, you can use water, aqueous solutions containing a foaming agent with modifying agents. The nozzle body 1 is connected to a container with a fire extinguishing agent under pressure by means of a connecting nozzle 3. The flow of a fire extinguishing agent, under the influence of pressure, moves from the nozzle 3 to the nozzle 2, interacting on a cylindrical section of the housing 1 with rectilinear rods 4 of a coherent oscillation generator. In the process of flow around the rods 4 in the flow of extinguishing agent, turbulent wave perturbations arise and develop in the form of a system of interacting vortices. The frequency and intensity of the oscillations generated in the flow is determined by the properties and velocity of the fluid in the flow part, the relative position, the characteristic dimensions d of the rods 4 and the shape of their profile. The distance L between the sources of coherent oscillations, i.e. between the rods 4 in the flow part of the nozzle, it is chosen so that the generation of vibrations from the previous rod 4 has time to develop in the drift flow and coincides in phase with the vibrations from the subsequent rod 4. The estimates of the Reynolds number (Re) in the extinguishing agent flow for the orthogonal generator coherent oscillations showed that the required degree of flow turbulization for all types of extinguishing fluids is guaranteed to be achieved already at a distance of more than one characteristic size d from the rod 4. Each Rye 4 generates oscillations in its plane; as a result, at the exit from nozzle 2, a volumetric homogeneous amplitude-frequency spectrum of coordinated (coherent) oscillations is formed in the stream. The magnitude of the amplitude and frequency of the generated oscillations depends on the average diameter of the droplet ensemble and the degree of dispersion of the extinguishing medium flow, as well as the opening angle of the jet at the exit of the nozzle 2. Rods 4 and the entire coherent oscillation generator have insignificant hydraulic resistance when they flow around a continuous medium, which eliminates the loss of kinetic energy of the flow and velocity head for the formation of a finely divided droplet structure, and ultimately increases the range of the jet during liquor fire site.

Достоинством форсунки согласно изобретению является ее высокая эффективность в совокупности с простой конструкции. Эксплуатация форсунки в огнетушителе экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.The advantage of the nozzle according to the invention is its high efficiency in combination with a simple design. The operation of the nozzle in a fire extinguisher is not economically and technically fraught with significant costs.

Описанные выше примеры осуществления распылительной форсунки огнетушителя не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.The above examples of the implementation of the spray nozzle of a fire extinguisher are not exhaustive and are given only for the purpose of explaining the invention and confirming its industrial applicability. Specialists in this field can improve it and / or implement alternative options within the essence of the present invention, reflected in the description and drawings.

Claims

1. A spray nozzle of a fire extinguisher, comprising a housing with a nozzle and a connecting fitting for supplying a fire extinguishing agent, characterized in that it is provided with a generator of coherent oscillations of the flow of the fire extinguishing agent located in the housing between the nozzle and the connecting fitting, made in the form of at least two rectilinear rods , each of which is installed in the housing in such a way that the longitudinal axis of the rod is perpendicular to the direction of flow of the extinguishing agent, the cross-sectional profile rod has the symmetry axis, the rods are arranged sequentially in the housing in the direction of flow of extinguishing agent in various planes relative to each other and at a distance exceeding the size of the profile of its symmetry axis and the end portions of the rods are fixed in the wall of the housing.

2. The spray nozzle according to claim 1, characterized in that the rods are located in the housing along its diameter.

3. The spray nozzle according to claim 2, characterized in that the rods are located in the housing in mutually perpendicular planes relative to each other.

4. The spray nozzle according to claim 3, characterized in that the cross-sectional profile of the rods has a circle shape.