RU2502565C1

RU2502565C1 - Swirling generator of high-conversion polydisperse foam

Info

Publication number: RU2502565C1
Application number: RU2012140203/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева; Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-12-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to firefighting equipment, particularly to foam generator including the housing, distributing and guiding device. Said housing is shaped to prismatic shell ring with foam solution distributor attached to one side of said housing and composed of vertical intake pipe with bearing and connection flanges and two extra pipes with plugged both ends arranged horizontally perpendicular to said first one. Said foam solution distributor is built inside said housing. IDs of all said pipes are identical. All said pipes are intercommunicated. Branch pipes are connected to said pipes from the housing shell ring side. Said short, medium and long branch pipes terminates in atomisers directed toward guide gauze. The latter is composed by three coaxial pyramidal rings in the form of generating gauzes. Note here that every said shell ring comprises wire carcass of two square-shape bases and side ribs with truncated pyramidal surface. Note also that outer shell ring has its larger base secured to the housing. Note that generating gauzes are arranged so that their axes are located at axis aligned with that of the housing. Note that direction of vertices of outer and inner generating gauzes is aligned while vertex of medium gauze has opposite direction. Said vertex of medium gauze is directed towards foam solution distributor. Note that every atomiser comprises case with screw inserted therein and fluid feed pipe. Said case is composed by two aligned interconnected cylindrical sleeves. Note here that smaller-diameter sleeve houses auger fitted therein and aligned therewith and rigidly coupled with its inner surface. Note also that auger inner surface represents a helical groove while two rows of through holes concentric with circumferences are made there inside. Note that every row has at least three holes while hole diameters decrease from auger axis to peripheral holes. Larger-diameter sleeve houses union is aligned therewith and secured thereto by, for example, a threaded joint via gasket. Cylindrical bore is made inside said union changing into axially symmetric diffuser connected with cylindrical chamber composed by smaller-diameter sleeve inner surface and auger end surface.

EFFECT: higher efficiency of spraying.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для автоматических систем пожаротушения высокократной пеной помещений нефтеперекачивающих станций и других помещений, подлежащих автоматической противопожарной защите.The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended for automatic fire extinguishing systems with high-foam foam rooms of oil pumping stations and other rooms subject to automatic fire protection.

Наиболее близким техническим решением, является пеногенератор, содержащий корпус, распределительное и направляющее устройства, (патент РФ №2404835, В05В 1/04, - прототип).The closest technical solution is a foam generator containing a housing, a distribution and a guiding device, (RF patent No. 2404835, B05B 1/04, prototype).

Недостатком известного объекта является отсутствие возможности создания оптимальной структуры потока на выходе и недостаточная эффективность и производительность распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя - высокократной полидисперсной пены.A disadvantage of the known object is the lack of the ability to create an optimal flow structure at the outlet and the insufficient efficiency and performance of spraying a fire extinguishing liquid solution of a foaming agent, a highly polydisperse foam.

Технический результат - повышение эффективности распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя (высокократной полидисперсной пены).The technical result is an increase in the spraying efficiency of a fire extinguishing liquid solution of a foaming agent (high polydisperse foam).

Это достигается тем, что в пеногенераторе, содержащим корпус, распределительное и направляющее устройства, корпус выполнен в виде призматической обечайки, причем с одной стороны к корпусу, присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода с опорными и сетевыми фланцами для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя, а перпендикулярно входному трубопроводу горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода с заглушками на обеих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса, а диаметры внутренних полостей входного и дополнительных 5 трубопроводов равны между собой, при этом сами полости соединены между собой, а к внутренним полостям входного и дополнительных трубопроводов, подсоединены со стороны обечайки корпуса и параллельно ее оси отводы: укороченные, средние и длинные, заканчивающиеся форсунками, ориентированными к направляющему сетчатому устройству, которое состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней, промежуточной и внутренней, причем каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности, при этом внешняя обечайка большим основанием крепится к корпусу, а ее второе меньшее основание является одновременно большим основанием промежуточной обечайки с боковыми ребрами, а ее меньшее основание является одновременно большим основанием внутренней обечайки с меньшим основанием, причем генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней и внутренней генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней и внутренней генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора, при этом каждая из форсунок содержит корпус, в который запрессован шнек, и штуцер для подвода жидкости, корпус состоит из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки большего диаметра и втулки меньшего диаметра, при этом внутри втулки меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее, причем внешняя поверхность шнека представляет собой винтовую канавку, а внутри шнека выполнено одно центральное сквозное отверстие, и, по крайней мере, два, концентрично расположенных по окружностям, ряда сквозных отверстий, при этом в каждом ряду выполнено не менее трех отверстий, а величины диаметров отверстий уменьшаются от центрального отверстия к периферийным, а во втулке большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер, жестко закрепленный в ней, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека, который выполнен из твердого материала.This is achieved by the fact that in a foam generator containing a housing, a distribution and a guiding device, the housing is made in the form of a prismatic shell, and on one side of the housing is attached a foam dispenser, which is made in the form of at least one inlet pipe with supporting pipes and network flanges for connecting a foaming agent to the fire extinguishing liquid solution system, and rigidly connected to it at least perpendicularly to the inlet pipe at least two additional pipelines with plugs at both ends, and the foam dispenser fits into the inner contour of the housing, and the diameters of the internal cavities of the input and additional 5 pipelines are equal to each other, while the cavities themselves are interconnected, and to the internal cavities of the input and additional pipelines, bends are connected from the side of the shell of the housing and parallel to its axis: shortened, medium and long, ending with nozzles oriented to the guide mesh device, which e consists of three coaxial, coaxially arranged pyramidal shells in the form of generating grids: external, intermediate and internal, each shell containing a wire frame of two bases in the form of a square and side edges of a truncated pyramidal surface, while the outer shell is attached to the body with a large base , and its second smaller base is simultaneously a large base of the intermediate shell with side ribs, and its smaller base is simultaneously a large base of the inner shell eggs with a smaller base, and the generating grids in the form of truncated pyramidal surfaces are arranged in such a way that all their vertices lie on the axis coinciding with the axis of the body, and the direction of the vertices of the external and internal generating grids coincides, and the vertex of the intermediate generating grid is opposite to the vertices of the internal generating grids, and in the direction of the foam dispenser, with each of the nozzles containing a housing into which the screw is pressed into, and a fitting for supplying fluid, the housing with it consists of two coaxial, interconnected, cylindrical bushings: bushings of a larger diameter and bushings of a smaller diameter, while inside the sleeve of a smaller diameter, coaxial to it, there is a screw rigidly connected to its inner surface, for example, pressed into it, and the outer surface of the screw is a helical groove, and inside the screw there is one central through hole, and at least two rows of through holes concentrically arranged around the circles, at least three holes are made in each row holes, and the values of the diameters of the holes decrease from the central hole to the peripheral, and in the sleeve of a larger diameter, coaxial to it, there is a fitting rigidly fixed in it, for example by means of a threaded connection, through a sealing gasket, while a cylindrical hole is made coaxially inside the fitting, passing into axisymmetrically located diffuser, which is connected to a cylindrical chamber formed by the inner surface of the sleeve of a smaller diameter, and the end surface of the screw, which is made of TV rdogo material.

На фиг.1 изображен общий вид генератора полидисперсной высокократной пены, на фиг.2 - схема форсунки.Figure 1 shows a General view of the generator of polydisperse high-fold foam, figure 2 is a diagram of the nozzle.

Генератор полидисперсной высокократной пены состоит из корпуса 1 (фиг.1), выполненного в виде призматической обечайки (например прямоугольной призмы, в сечении которой - квадрат). С одной стороны к корпусу 1 присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода 3 с опорными 2 и сетевыми фланцами (на чертеже не показано) для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя. Перпендикулярно входному трубопроводу 3 горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода 5 с заглушками на обеих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса 1, а диаметры внутренних полостей входного 3 и дополнительных 5 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. К внутренним полостям входного 3 и дополнительных 5 трубопроводов, подсоединены со стороны обечайки корпуса 1 и параллельно ее оси отводы: укороченные 4, средние 6 и длинные 7, заканчивающиеся форсунками 8, ориентированными к направляющему сетчатому устройству 10.The generator of polydisperse high-fold foam consists of a housing 1 (Fig. 1) made in the form of a prismatic shell (for example, a rectangular prism, the cross-section of which is a square). On the one hand, a foam dispenser is attached to the housing 1, which is made in the form of at least one inlet pipe 3 with supporting 2 and network flanges (not shown in the drawing) vertically for connecting a foaming agent to the fire extinguishing system. At least two additional pipes 5 with plugs at both ends rigidly connected to it horizontally perpendicular to the inlet pipe 3 are arranged horizontally, the foam dispenser fitting into the inner contour of the housing 1, and the diameters of the internal cavities of the inlet 3 and an additional 5 pipes are equal to each other, and the cavities themselves are interconnected. To the internal cavities of the inlet 3 and an additional 5 pipelines, bends are connected from the side of the shell 1 and parallel to its axis: shortened 4, middle 6 and long 7, ending with nozzles 8 oriented to the guide mesh device 10.

Направляющее устройство 10 состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней 15, промежуточной 11 и внутренней 14. Каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности. Внешняя обечайка 15 большим основанием крепится к корпусу 1, а ее второе меньшее основание 9 является одновременно большим основанием промежуточной 11 обечайки с боковыми ребрами 12, а ее меньшее основание является одновременно большим основанием внутренней 14 обечайки с меньшим основанием 13. Генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней 15 и внутренней 14 генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной 11 генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней 15 и внутренней 14 генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора. Крепление корпуса 1 к распределителю пенораствора осуществляется посредством крепежных элементов 16.The guide device 10 consists of three coaxial, coaxially arranged pyramidal shells in the form of generating grids: external 15, intermediate 11 and internal 14. Each of the shells contains a wire frame of two bases in the form of a square and side edges of a truncated pyramidal surface. The outer shell 15 is attached with a large base to the housing 1, and its second smaller base 9 is simultaneously a large base of the intermediate 11 of the shell with side ribs 12, and its smaller base is simultaneously a large base of the inner 14 of the shell with a smaller base 13. Generating grids in the form of truncated pyramidal surfaces are arranged in such a way that all their vertices lie on an axis coinciding with the axis of the housing, and the direction of the vertices of the outer 15 and inner 14 of the generating grids coincides, and the vertex is intermediate The 11th generation grid is directed opposite to the vertices of the outer 15th and inner 14th generation grid, and toward the foam dispenser. The housing 1 is attached to the foam dispenser by means of fasteners 16.

Каждая из форсунок 8 (фиг.2) состоит из корпуса, состоящего из двух соосных, связанных между собой, цилиндрических втулок: втулки 21 большего диаметра и втулки 20 меньшего диаметра. Внутри втулки 20 меньшего диаметра, соосно ей, расположен шнек 17, жестко связанный с ее внутренней поверхностью, например запрессованный в нее. Внешняя поверхность шнека 17 представляет собой винтовую канавку с правой (или левой) нарезкой. При этом между внутренней поверхностью втулки 20 меньшего диаметра и внешней поверхностью шнека 17 образована винтовая внешняя полость 19 шнека 17.Each of the nozzles 8 (figure 2) consists of a housing consisting of two coaxial, interconnected, cylindrical bushings: a sleeve 21 of a larger diameter and a sleeve 20 of a smaller diameter. Inside the sleeve 20 of a smaller diameter, coaxial to it, is a screw 17, rigidly connected to its inner surface, for example, pressed into it. The outer surface of the screw 17 is a helical groove with a right (or left) thread. Moreover, between the inner surface of the sleeve 20 of a smaller diameter and the outer surface of the screw 17, a helical external cavity 19 of the screw 17 is formed.

Внутри шнека 17, соосно ему, выполнено центральное отверстие 18, как гладкое цилиндрическое дросселирующее отверстие.Inside the screw 17, coaxially to it, a central hole 18 is made, like a smooth cylindrical throttling hole.

Во втулке 21 большего диаметра, соосно ей, расположен штуцер 23, жестко закрепленный в ней, например посредством резьбового соединения, через герметизирующую прокладку 22. Внутри штуцера 23 соосно выполнено цилиндрическое отверстие 24, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор 25, который соединен с цилиндрической камерой 26, образованной внутренней поверхностью втулки 20 меньшего диаметра, и торцевой поверхностью шнека 17.In the sleeve 21 of a larger diameter, coaxially to it, there is a fitting 23, rigidly fixed therein, for example by means of a threaded connection, through a sealing gasket 22. Inside the fitting 23, a cylindrical hole 24 is coaxially made, passing into an axisymmetrically located diffuser 25, which is connected to the cylindrical chamber 26 formed by the inner surface of the sleeve 20 of smaller diameter, and the end surface of the screw 17.

В шнеке 17 выполнено одно центральное сквозное отверстие 18, и, по крайней мере, два, концентрично расположенных по окружностям, ряда сквозных отверстий 27, при этом в каждом ряду выполнено не менее трех отверстий. Величины диаметров отверстий уменьшаются от центрального отверстия 18 к периферийным, для того, чтобы в начале факела распыленная струя жидкости имела наибольшую скорость.In the screw 17 there is one central through hole 18, and at least two rows of through holes 27 concentrically arranged around the circles, with at least three holes made in each row. The values of the diameters of the holes are reduced from the Central hole 18 to the peripheral, so that at the beginning of the plume the sprayed liquid stream has the highest speed.

Генератор полидисперсной высокократной пены работает следующим образом.The generator polydisperse high-fold foam works as follows.

При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод 3 пеногенератора, откуда он через распределитель пенораствора под давлением подается на отводы 4, 6, 7, форсунки 8 которых формируют распыленные струи.In the event of a fire, the pumping unit (not shown in the drawing) delivers the foaming agent solution from the metering tank or the fire truck to the inlet pipe 3 of the foam generator, from where it is supplied under pressure foam distributor to the bends 4, 6, 7, nozzles 8 of which form sprayed jets.

Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.The foam generator is installed directly above the zone of possible ignition; the length of the created jet in the horizontal or vertical position of the generator does not exceed 1.8 m.

Каждая из распылительных форсунок работает следующим образом.Each of the spray nozzles operates as follows.

Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 24 штуцера 23 в диффузор 25, а из него в камеру 26, из которой под давлением поступает одновременно по двум направлениям:, во-первых в винтовую внешнюю полость шнека 17, образуя внешний вращающийся поток жидкости, и во-вторых - в центральное отверстие 18 и в периферийные дросселирующие отверстия 27, образуя сплошной поток.The fluid is supplied through a cylindrical hole 24 of the fitting 23 into the diffuser 25, and from there into the chamber 26, from which it simultaneously flows in two directions under pressure: firstly, into the screw external cavity of the screw 17, forming an external rotating fluid flow, and secondly - in the Central hole 18 and in the peripheral throttling holes 27, forming a continuous flow.

На выходе из сопла встречаются два потока жидкости, причем один поток, вращающийся турбулентного типа, а другой - сплошной, который в зависимости от давления и геометрических размеров может быть как ламинарным, так и турбулентным.At the exit of the nozzle, there are two fluid flows, one flowing, rotating turbulent type, and the other continuous, which, depending on pressure and geometric dimensions, can be either laminar or turbulent.

При взаимодействии вращающегося и сплошного потоков на выходе из сопла происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет их соударения в этих потоках жидкости. Шнек 17 сопла может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.In the interaction of the rotating and continuous flows at the exit of the nozzle, an additional crushing of liquid droplets occurs due to their collision in these liquid flows. The nozzle screw 17 can be made of solid materials: tungsten carbide, ruby, sapphire.

При среднем давлении подаваемой через цилиндрическое отверстие 24 жидкости под давлением 6…9 МПа обеспечивается распыление от 400 до 1000 кг/ч жидкости. Сопло просто в изготовлении и обслуживании.At an average pressure supplied through a cylindrical hole 24 of the liquid under a pressure of 6 ... 9 MPa, spraying is provided from 400 to 1000 kg / h of liquid. The nozzle is easy to manufacture and maintain.

В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и при попадании на генерирующую сетку формируется пена с пузырьками малого размера (2÷3 мм в поперечнике), с удалением от сопла Скорость струи падает и далее на сетке формируется пена с более крупными пузырьками (4÷12 мм в поперечнике). Таким образом пеногенератор вырабатывает полидисперсную (разноразмерную по пузырькам) пену, которая обладает свойством быстрого растекания по поверхности. Получение пены в условиях задымления помещения осуществляется по принципу эжекции воздуха распыленными струями 6% водного раствора фторсодержащего пенообразователя из форсунок 8, последовательно расположенных в распределителе пенораствора.At the beginning of the plume, the sprayed spray of the foaming agent solution has the highest speed and, when it gets onto the generating grid, foam with small bubbles (2 ÷ 3 mm across) is formed, moving away from the nozzle, the jet velocity drops and then foam with larger bubbles forms on the grid (4 ÷ 12 mm across). Thus, the foam generator produces polydisperse (differently sized for bubbles) foam, which has the property of rapid spreading over the surface. The production of foam under the conditions of smoke in the room is carried out according to the principle of air ejection by sprayed jets of a 6% aqueous solution of a fluorinated foam former from nozzles 8 sequentially located in the foam dispenser.

Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию.Tests have shown that even in conditions of intense smoke, foam is formed in predetermined volumes and has good resistance to decay.

В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь, типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.As a foaming agent in such fire extinguishing systems, a fluorosynthetic foaming agent, such as "Multipena", is used. It also works on a 6% aqueous solution of fluorinated foaming agent "Sublayer" in the conditions of smoke in the room.

Пеногенератор также предназначен для автоматических систем пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания), где возможно образование паро- и газовоздушных смесей, например, в насосных залах насосных нефтеперекачивающих станций, камерах регулирования давления и т.п.The foam generator is also designed for automatic fire extinguishing systems of closed technological rooms (supplying foam to the place of ignition), where steam and gas-air mixtures are possible, for example, in pump rooms of pumping stations, pressure control chambers, etc.

Пеногенератор работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:The foam generator works efficiently with the following optimal technical parameters:

Технические характеристики:Specifications:

Рабочее давление раствора пенообразователя, МПаThe working pressure of the foaming agent, MPa 0,9±0,10.9 ± 0.1 Расход по раствору пенообразователя, л/с, не менееFoaming agent solution consumption, l / s, not less 77 Производительность по пене, м³/с, не менееProductivity on foam, m ³ / s, not less 2,82,8 Кратность пены, не менееMultiplicity of foam, not less 400400

Claims

A generator of polydisperse high-fold foam containing a housing, a distributing and directing device, and the housing is made in the form of a prismatic shell, and on one side of the housing is attached a foam dispenser, which is made in the form of at least one inlet pipe with supporting and network flanges for connecting a foaming agent to the system of the fire extinguishing liquid solution, and rigidly connected to it horizontally perpendicular to the inlet pipe at least two additional pipelines with plugs at both ends, and the foam dispenser fits into the inner contour of the housing, and the diameters of the internal cavities of the inlet and additional pipelines are equal to each other, while the cavities themselves are interconnected, and connected to the internal cavities of the inlet and additional pipelines from the side of the shell of the housing and parallel to its axis, bends: shortened, medium and long, ending with nozzles oriented to the guiding mesh device, cat The second consists of three coaxial, coaxial pyramidal shells in the form of generating grids: external, intermediate and internal, each shell containing a wire frame of two bases in the form of a square and side edges of a truncated pyramidal surface, while the outer shell is attached to the body with a large base , and its second smaller base is simultaneously a large base of the intermediate shell with side ribs, and its smaller base is simultaneously a large base of the inner ridges with a smaller base, moreover, the generating grids in the form of truncated pyramidal surfaces are located in such a way that all their vertices lie on an axis coinciding with the axis of the body, and the direction of the vertices of the outer and inner generating grids coincides, and the vertex of the intermediate generating grid is opposite to the vertices of the outer and internal generating grids, and in the direction of the foam dispenser, characterized in that each of the nozzles contains a housing in which the screw is pressed into, and a fitting for supplying liquid bones, the housing consists of two coaxial, interconnected, cylindrical bushings: bushings of a larger diameter and bushings of a smaller diameter, while inside the sleeve of a smaller diameter, coaxial to it, there is a screw that is rigidly connected to its inner surface, for example, pressed into it, and the outer the surface of the screw is a helical groove, and inside the screw there is one central through hole, and at least two rows of through holes concentrically located around the circumferences, while in each row less than three holes, and the diameters of the holes decrease from the central hole to the peripheral, and in the larger sleeve, coaxially to it, there is a fitting rigidly fixed therein, for example by means of a threaded connection, through a sealing gasket, while a cylindrical hole is coaxially made inside the nozzle, passing into an axisymmetrically located diffuser, which is connected to a cylindrical chamber formed by the inner surface of the sleeve of a smaller diameter, and the end surface of the screw, which made of solid material.