RU2778881C1

RU2778881C1 - Gas-liquid sprinkler

Info

Publication number: RU2778881C1
Application number: RU2021132601A
Authority: RU
Inventors: Александр Юрьевич Андрюшкин; Артем Алексеевич Левихин; Елизавета Андреевна Изюмова; Антон Юрьевич Киршин; Алена Андреевна Киршина
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-08-30

Abstract

FIELD: fire protection.

SUBSTANCE: invention relates to the field of fire extinguishing, namely to devices providing the supply of extinguishing liquid to the ignition source. The gas-liquid sprinkler contains a round housing with a gas collector cavity covering the liquid collector, a nozzle for supplying extinguishing liquid to the liquid collector and a gas supply pipe to the gas collector cavity installed on one side of the housing, supersonic nozzles communicating with the gas collector cavity installed on the other side of the housing and channels for supplying extinguishing liquid communicating with the liquid collector. At the same time, supersonic nozzles and fire extinguishing fluid supply channels are uniformly arranged around the axis of the housing and installed in several rows on the toroidal surface of the housing with the radius of the forming circle R, the axis of rotation of which coincides with the axis of the housing. In each row, the axes of the fire extinguishing fluid supply channels are located between the axes of supersonic nozzles. The supersonic nozzles are made in the form of a cone expanding in the direction of the outflow of gas to the center of the forming circle of the toroidal surface. These axes intersect the center of the forming circle of the toroidal surface, and also lie in the same plane with the axis of the body.

EFFECT: increase in the efficiency of fire extinguishing by increasing the concentration of droplets of small-sized extinguishing liquid sprayed by interacting supersonic gas jets.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к устройствам, обеспечивающим подачу огнетушащей жидкости на очаг возгорания.The invention relates to the field of fire extinguishing, in particular to devices that provide the supply of fire extinguishing liquid to the source of ignition.

Известно «Устройство для пневматического распыления жидкости» по авторскому свидетельству СССР №1209309, содержащее корпус с распыляющим соплом, размещенный внутри корпуса вкладыш в виде насадки, у которой каналы на цилиндрическом участке выполнены прямолинейными по образующей, а сужающийся участок вкладыша выполнен в виде усеченного конуса, центральный канал вкладыша сообщается с источником подачи жидкости, вкладыш образует с корпусом кольцевую камеру, сообщающуюся с патрубком подачи сжатого воздуха.It is known "Device for pneumatic spraying of liquid" according to the author's certificate of the USSR No. 1209309, containing a housing with a spray nozzle, a liner placed inside the housing in the form of a nozzle, in which the channels in the cylindrical section are made straight along the generatrix, and the tapering section of the liner is made in the form of a truncated cone, the central channel of the liner communicates with the fluid supply source, the liner forms an annular chamber with the body, which communicates with the compressed air supply pipe.

Недостатком известного устройства по авторскому свидетельству №1209309 является низкая дисперсность распыленных капель, обусловленная дозвуковой скоростью распыляющего жидкость потока воздуха, истекающего из распыляющего сопла.The disadvantage of the known device according to the author's certificate No. 1209309 is the low dispersion of the sprayed drops, due to the subsonic velocity of the air stream spraying the liquid flowing from the spray nozzle.

Известен «Ороситель для распыления огнетушащей жидкости установки пожаротушения» по патент РФ на изобретение №2551067, принятый в качестве ближайшего аналога, включающее выполненный в виде толстостенного стакана, имеющего донную часть с каналами и боковую стенку, снабженную расположенными рядами наклонными к оси оросителя каналами, оси наклона которых в каждом ряду увеличиваются по мере удаления от донной части стакана до прямого угла, образующего ряд горизонтальных каналов, при этом ороситель снабжен дополнительными наклонными каналами, расположенными по меньшей мере в один ряд выше ряда с горизонтальными каналами, при этом диаметр горизонтальных каналов превышает диаметр наклонных каналов.Known "Sprinkler for spraying fire extinguishing liquid fire extinguishing installation" according to the RF patent for invention No. 2551067, adopted as the closest analogue, including made in the form of a thick-walled cup having a bottom part with channels and a side wall equipped with arranged rows of channels inclined to the axis of the sprinkler, axes the slope of which in each row increases with distance from the bottom of the glass to a right angle, forming a series of horizontal channels, while the sprinkler is equipped with additional inclined channels located at least one row above the row with horizontal channels, while the diameter of the horizontal channels exceeds the diameter inclined channels.

Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2551067 является низкая дисперсность распыленных капель, обусловленная дроблением взаимодействующих между собой струй жидкости, истекающих из каналов толстостенного стакана.A disadvantage of the known device according to the RF patent for the invention No. 2551067 is the low dispersion of the sprayed drops, due to the crushing of the interacting liquid jets flowing from the channels of the thick-walled glass.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения эффективности пожаротушения за счет увеличения концентрации капель малых размеров огнетушащей жидкости, распыленных взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями газа.The claimed invention is tasked with increasing the efficiency of fire extinguishing by increasing the concentration of droplets of small sizes of fire extinguishing liquid sprayed by interacting supersonic gas jets.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что газожидкостный ороситель содержит круглый корпус с газовой коллекторной полостью, охватывающей жидкостной коллектор, установленные с одной стороны корпуса штуцер подвода огнетушащей жидкости в жидкостной коллектор и патрубок подвода газа в газовую коллекторную полость, установленные с другой стороны корпуса сообщающиеся с газовой коллекторной полостью сверхзвуковые сопла и сообщающиеся с жидкостным коллектором каналы подачи огнетушащей жидкости, при этом сверхзвуковые сопла и каналы подачи огнетушащей жидкости равномерно расположены вокруг оси корпуса и установлены в несколько рядов на тороидальной поверхности корпуса с радиусом образующей окружности R, ось вращения которой совпадает с осью корпуса, в каждом ряду оси каналов подачи огнетушащей жидкости расположены между осями сверхзвуковых сопел, которые выполнены в виде конуса, расширяющегося в направлении истечения газа к центру образующей окружности тороидальной поверхности, эти оси пересекают центр образующей окружности тороидальной поверхности, а также лежат в одной плоскости с осью корпуса.The problem in the claimed invention is solved due to the fact that the gas-liquid sprinkler contains a round body with a gas collector cavity, covering the liquid collector, installed on one side of the body, a fitting for supplying fire extinguishing liquid to the liquid collector and a branch pipe for supplying gas to the gas collector cavity, installed on the other side housing supersonic nozzles communicating with the gas manifold cavity and channels for supplying fire extinguishing liquid communicating with the liquid manifold, while the supersonic nozzles and channels for supplying fire extinguishing liquid are evenly spaced around the housing axis and installed in several rows on the toroidal surface of the housing with a generatrix radius R, the axis of rotation of which coincides with the axis of the body, in each row the axes of the channels for supplying fire extinguishing liquid are located between the axes of the supersonic nozzles, which are made in the form of a cone expanding in the direction of the gas outflow to the center of the generatrix of the toroidal circle surface, these axes intersect the center of the generatrix of the toroidal surface, and also lie in the same plane with the body axis.

Заявленное изобретение отличается от известного технического решения по патент РФ на изобретение №2551067 тем, что сверхзвуковые сопла и каналы подачи огнетушащей жидкости равномерно расположены вокруг оси корпуса и установлены в несколько рядов на тороидальной поверхности корпуса с радиусом образующей окружности R, ось вращения которой совпадает с осью корпуса, в каждом ряду оси каналов подачи огнетушащей жидкости расположены между осями сверхзвуковых сопел, которые выполнены в виде конуса, расширяющегося в направлении истечения газа к центру образующей окружности тороидальной поверхности, эти оси пересекают центр образующей окружности тороидальной поверхности, а также лежат в одной плоскости с осью корпуса.The claimed invention differs from the well-known technical solution according to the RF patent for invention No. 2551067 in that the supersonic nozzles and channels for supplying fire extinguishing liquid are evenly spaced around the axis of the body and are installed in several rows on the toroidal surface of the body with a generatrix radius R, the axis of rotation of which coincides with the axis body, in each row, the axes of the channels for supplying fire extinguishing liquid are located between the axes of the supersonic nozzles, which are made in the form of a cone expanding in the direction of the outflow of gas to the center of the generatrix of the toroidal surface, these axes intersect the center of the generatrix of the toroidal surface, and also lie in the same plane with body axis.

Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило повышение эффективности пожаротушения за счет увеличения концентрации капель малых размеров огнетушащей жидкости, распыленных взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями газа.This difference made it possible to obtain a technical result, namely, it ensured an increase in the efficiency of fire extinguishing by increasing the concentration of droplets of small sizes of fire extinguishing liquid sprayed by interacting supersonic gas jets.

На фиг. 1 представлен продольный разрез газожидкостного оросителя.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a gas-liquid sprinkler.

На фиг. 2 представлен вид по стрелке А фиг. 1.In FIG. 2 is a view along arrow A of FIG. one.

Газожидкостный ороситель (фиг. 1) содержит круглый корпус 1 с газовой коллекторной полостью 2, охватывающей жидкостной коллектор 3, установленные с одной стороны корпуса штуцер 4 подвода огнетушащей жидкости в жидкостной коллектор 3 и патрубок 5 подвода газа в газовую коллекторную полость 2, установленные с другой стороны корпуса 1 сообщающиеся с газовой коллекторной полостью 2 сверхзвуковые сопла 6 и сообщающиеся с жидкостным коллектором 3 каналы 7 подачи огнетушащей жидкости, при этом сверхзвуковые сопла 6 и каналы 7 подачи огнетушащей жидкости равномерно расположены вокруг оси 8 корпуса 1 и установлены в несколько рядов 9 на тороидальной поверхности 10 корпуса 1 с радиусом образующей окружности 11 R, ось 12 вращения которой совпадает с осью 8 корпуса 1, в каждом ряду 9 оси 13 каналов 7 подачи огнетушащей жидкости расположены между осями 14 сверхзвуковых сопел 6, которые выполнены в виде конуса 15, расширяющегося в направлении истечения газа к центру 16 образующей окружности 11 тороидальной поверхности 10, эти оси пересекают центр 16 образующей окружности 11 тороидальной поверхности 10, а также лежат в одной плоскости 17 с осью 8 корпуса 1.The gas-liquid sprinkler (Fig. 1) contains a round body 1 with a gas collector cavity 2 covering the liquid collector 3, a fitting 4 for supplying fire extinguishing liquid to the liquid collector 3 and a branch pipe 5 for supplying gas to the gas collector cavity 2 installed on the other side. sides of the body 1 communicating with the gas manifold cavity 2 supersonic nozzles 6 and communicating with the liquid manifold 3 channels 7 for supplying fire extinguishing fluid, while supersonic nozzles 6 and channels 7 for supplying fire extinguishing fluid are evenly spaced around the axis 8 of the body 1 and installed in several rows 9 on the toroidal surface 10 of the body 1 with the radius of the generating circle 11 R, the axis 12 of rotation of which coincides with the axis 8 of the body 1, in each row 9 of the axis 13 of the channels 7 of the fire extinguishing liquid supply are located between the axes 14 of the supersonic nozzles 6, which are made in the form of a cone 15, expanding into the direction of the outflow of gas to the center 16 of the generatrix of the circle 11 of the torus far surface 10, these axes intersect the center 16 of the generatrix 11 of the toroidal surface 10, and also lie in the same plane 17 with the axis 8 of the housing 1.

Газожидкостный ороситель (фиг. 1, 2) работает следующим образом. При срабатывании системы пожаротушения огнетушащая жидкость (например, вода) и газ (например, инертный газ: азот, аргон или углекислый газ) под давлением поступают в газожидкостный ороситель. Огнетушащую жидкость через штуцер 4 подвода огнетушащей жидкости подают в жидкостной коллектор 3. Распределяясь в жидкостном коллекторе 3, огнетушащая жидкость истекает струями через сообщающиеся с ним каналы 7 подачи огнетушащей жидкости. Газ через патрубок 5 подвода газа подают в газовую коллекторную полость 2, охватывающую жидкостной коллектор 3. Распределяясь в газовой коллекторной полости 2, газ истекает сверхзвуковыми струями через сверхзвуковые сопла 6. Сверхзвуковое сопло 6 выполнено в виде конуса 15, расширяющегося в направлении истечения газа к центру 16 образующей окружности 11 тороидальной поверхности 10, или в виде сопла Лаваля. Подаваемый на очаг возгорания из сверхзвуковых сопел 6 инертный газ вытесняет из зоны горения кислород и препятствует его притоку из окружающей среды, способствуя тушению возгорания.Gas-liquid sprinkler (Fig. 1, 2) works as follows. When the fire extinguishing system is activated, the fire extinguishing liquid (for example, water) and gas (for example, inert gas: nitrogen, argon or carbon dioxide) enter the gas-liquid sprinkler under pressure. Fire-extinguishing liquid through the fitting 4 for supplying fire-extinguishing liquid is fed into the liquid collector 3. Distributed in the liquid collector 3, the fire-extinguishing liquid flows out in jets through the channels 7 for supplying the fire-extinguishing liquid that communicate with it. The gas is fed through the branch pipe 5 of the gas supply into the gas collector cavity 2, which surrounds the liquid collector 3. Distributed in the gas collector cavity 2, the gas flows out in supersonic jets through supersonic nozzles 6. The supersonic nozzle 6 is made in the form of a cone 15, expanding in the direction of gas outflow towards the center 16 generatrix of the circle 11 of the toroidal surface 10, or in the form of a Laval nozzle. The inert gas supplied to the fire source from supersonic nozzles 6 displaces oxygen from the combustion zone and prevents its inflow from the environment, helping to extinguish the fire.

Для обеспечения объемного пожаротушения с равномерным орошением очага возгорания и формирования факела распыления с высокой концентрацией капель малых размеров сверхзвуковые сопла 6 и каналы 7 подачи огнетушащей жидкости равномерно расположены вокруг оси 8 корпуса 1 и установлены в несколько рядов 9, например 20 рядов (фиг. 2), на тороидальной поверхности 10 корпуса 1 с радиусом образующей окружности 11 R. Ось 12 вращения образующей окружности 11 совпадает с осью 8 корпуса 1. В каждом ряду 9 оси 13 каналов 7 подачи огнетушащей жидкости и оси 14 сверхзвуковых сопел 6 лежат в одной плоскости 17 с осью 8 корпуса 1. Сверхзвуковые струи газа, истекающие из сверхзвуковых сопел 6, охватывают струю огнетушащей жидкости, истекающей из канала 7 подачи огнетушащей жидкости, оказывают на нее сильное аэродинамическое воздействие, приводящее к ее распаду на капли. В каждом ряду 9 из-за пересечения осей 14 сверхзвуковых сопел 6 в центре 16 образующей окружности 11 тороидальной поверхности 10 наблюдается взаимодействие между собой сверхзвуковых струй газа и возникновение интенсивных скачков уплотнения. Также интенсивные скачки уплотнения возникают при взаимодействии сверхзвуковых струй газа, истекающих из сверхзвуковых сопел 6, расположенных в соседних рядах 9. Таким образом, истекающие из сверхзвуковых сопел 6 и взаимодействующие между собой сверхзвуковые струи газа образуют развитую систему скачков уплотнения. Образовавшиеся в результате распада струи огнетушащей жидкости, истекающей из каналов 7 подачи огнетушащей жидкости, крупные капли, проходя через скачки уплотнения, каждый раз дробятся на более мелкие капли. Оси 13 каналов 7 подачи огнетушащей жидкости также пересекаются в центре 16 образующей окружности 11 тороидальной поверхности 10, что приводит к высокой концентрации капель, их сталкиванию между собой и последующему дроблению на более мелкие капли. Такая организация факела распыления обеспечивает существенную концентрацию капель малых размеров, например, при распылении воды средний диаметр капель составляет 10-40 мкм.To provide volumetric fire extinguishing with uniform irrigation of the source of ignition and the formation of a spray torch with a high concentration of droplets of small sizes, supersonic nozzles 6 and channels 7 for supplying fire extinguishing liquid are evenly spaced around the axis 8 of the body 1 and are installed in several rows 9, for example 20 rows (Fig. 2) , on the toroidal surface 10 of the body 1 with the radius of the generatrix 11 R. The axis 12 of rotation of the generatrix 11 coincides with the axis 8 of the body 1. In each row 9, the axis 13 of the channels 7 for supplying fire extinguishing liquid and the axis 14 of the supersonic nozzles 6 lie in the same plane 17 s axis 8 of the housing 1. Supersonic gas jets flowing from supersonic nozzles 6 cover the jet of fire extinguishing liquid flowing from the channel 7 of the fire extinguishing liquid supply, exert a strong aerodynamic effect on it, leading to its disintegration into drops. In each row 9, due to the intersection of the axes 14 of supersonic nozzles 6 in the center 16 of the generatrix 11 of the toroidal surface 10, interaction between supersonic gas jets and the occurrence of intense shock waves are observed. Intense shocks also occur during the interaction of supersonic gas jets flowing from supersonic nozzles 6 located in adjacent rows 9. Thus, supersonic gas jets flowing from supersonic nozzles 6 and interacting with each other form a developed system of shocks. Formed as a result of the disintegration of the jet of fire extinguishing liquid flowing from the channels 7 of the supply of fire extinguishing liquid, large drops, passing through the shocks, are each time crushed into smaller drops. The axes 13 of the channels 7 for supplying fire extinguishing liquid also intersect in the center 16 of the generatrix 11 of the toroidal surface 10, which leads to a high concentration of drops, their collision with each other and subsequent crushing into smaller drops. Such an organization of the spray jet provides a significant concentration of small droplets, for example, when spraying water, the average droplet diameter is 10-40 microns.

Таким образом, совместное использование инертного газа и высокой концентрации капель малых размеров огнетушащей жидкости обеспечивает высокую эффективность объемного пожаротушения.Thus, the combined use of an inert gas and a high concentration of droplets of small sizes of a fire extinguishing liquid ensures high efficiency of volumetric fire extinguishing.

Изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение эффективности пожаротушения за счет увеличения концентрации капель малых размеров огнетушащей жидкости, распыленных взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями газа.The invention made it possible to obtain a technical result, namely, it provided an increase in the efficiency of fire extinguishing by increasing the concentration of droplets of small sizes of fire extinguishing liquid sprayed by interacting supersonic gas jets.

Claims

A gas-liquid sprinkler containing a round body with a gas collector cavity enclosing the liquid collector, a fitting for supplying fire extinguishing liquid to the liquid collector and a branch pipe for supplying gas to the gas collector cavity installed on one side of the body, supersonic nozzles installed on the other side of the body communicating with the gas collector cavity and communicating with a liquid collector channels for supplying fire extinguishing liquid, characterized in that the supersonic nozzles and channels for supplying fire extinguishing liquid are evenly spaced around the axis of the housing and are installed in several rows on the toroidal surface of the housing with a radius of the generating circle R, the axis of rotation of which coincides with the axis of the housing, in each row the axes of the channels for supplying fire extinguishing liquid are located between the axes of the supersonic nozzles, which are made in the form of cones expanding in the direction of the outflow of gas to the center of the generatrix of the toroidal surface, these axes intersect the center of the generatrix of the circle awns of the toroidal surface, and also lie in the same plane with the body axis.