RU2782790C1

RU2782790C1 - Rotary nozzle apparatus

Info

Publication number: RU2782790C1
Application number: RU2022106756A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Фаридович Усманов; Кирилл Валериевич Железчиков; Илья Александрович Зыков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Аналог"
Filing date: 2022-03-15
Publication date: 2022-11-02

Abstract

FIELD: fire extinguishing.

SUBSTANCE: invention relates to adjustable devices for gas-powder, powder, gas and foam fire extinguishing by means of a rotary nozzle apparatus containing a support frame with a cylindrical guide channel, the output of which is connected to a spherical hinge, consisting of a hollow sphere and a rotary assembly, and the electric actuators are connected by their housings to the support frame and are placed with a rotation relative to each other by 90 degrees around the axis of the cylindrical channel, and a nozzle is fixed on the rotary assembly, on which a video camera is installed and a protective screen with a hole for transmitting an image of the state of the source of ignition to the lens of a video camera connected to the monitor of the control panel associated with the control unit to change the angle of rotation of the spherical joint.

EFFECT: spherical joint ensures the rotation of the nozzle with a high working pressure of the supplied mixture up to 2.5 MPa.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности - к регулируемым устройствам газопорошкового, порошкового, газового и пенного пожаротушения с формированием струи огнетушащего вещества (смеси) и её наведением в заданном направлении.The invention relates to fire-fighting equipment, in particular to adjustable gas-powder, powder, gas and foam fire extinguishing devices with the formation of a jet of a fire extinguishing agent (mixture) and its guidance in a given direction.

Известно пожаротушащее устройство в виде ствола, содержащее цилиндрический корпус с расположенными на нём в выходной части рабочей головкой, во входной части - присоединительной головкой и размещённую перпендикулярно рукоятку управления, установленный в корпусе со стороны входной части фильтр, сферический запорно-регулирующий орган, сопряжённое с ним седло, герметично соединённое с центральным соплом, сужающимся в зоне рабочей головки, камеру центробежного сопла и сопряжённое с ней центробежное сопло, кинематически связанное с рабочей головкой, причём камера неподвижно закреплена в корпусе ствола и снабжена направляющими каналами, сферический запорно-регулирующий орган кинематически связан с рукояткой управления, а центробежное сопло, совместно с рабочей головкой, выполнено с возможностью углового перемещения относительно камеры и снабжено соответствующими окнами, сферический запорно-регулирующий орган имеет центральный канал с закреплёнными в нём направляющими лопатками, запорно-регулирующий орган расположен в камере сферы, состоящей из полусферической входной части, негерметично связанной с фильтром, опорного кольца и седла, герметично соединенного с неподвижным центральным соплом, которые делят внутренний объём корпуса ствола на периферийную и центральную части, защищённые общей входной решёткой, а периферийная часть дополнительно защищена фильтром, камера центробежного сопла выполнена из эластичного материала, а ось рукоятки управления снабжена кольцевой канавкой с размещёнными двумя полукольцами внутренней обоймы шарикового радиально-упорного подшипника, подпираемого через внешнюю обойму трубчатой гайкой относительно цапфы корпуса, а фильтр выполнен в виде цилиндрической обечайки с нанесённой на её поверхности просечкой - RU 2337739 C2, 2008 г.A fire-extinguishing device in the form of a barrel is known, containing a cylindrical housing with a working head located on it in the output part, a connecting head in the input part and a control handle placed perpendicularly, a filter installed in the housing from the input part, a spherical shut-off and control body associated with it a seat hermetically connected to a central nozzle tapering in the working head area, a centrifugal nozzle chamber and a centrifugal nozzle associated with it, kinematically connected to the working head, and the chamber is fixedly fixed in the barrel body and provided with guide channels, the spherical shut-off and control body is kinematically connected with control handle, and the centrifugal nozzle, together with the working head, is made with the possibility of angular movement relative to the chamber and is equipped with appropriate windows, the spherical shut-off and control body has a central channel with guide vanes fixed in it, shut-off and control The control element is located in a sphere chamber, which consists of a hemispherical inlet part not hermetically connected to the filter, a support ring and a seat hermetically connected to a stationary central nozzle, which divide the internal volume of the barrel body into peripheral and central parts protected by a common inlet grate, and the peripheral part is additionally protected by a filter, the chamber of the centrifugal nozzle is made of an elastic material, and the axis of the control handle is provided with an annular groove with two half-rings of the inner race of a ball angular contact bearing, supported through the outer race by a tubular nut relative to the housing trunnion, and the filter is made in the form of a cylindrical shell with an applied notched on its surface - RU 2337739 C2, 2008

Недостаток известного устройства состоит в том, что ручной ствол ограничен расходом огнетушащего вещества вследствие малой пропускной способности; устройство также не является регулируемым. The disadvantage of the known device is that the hand barrel is limited by the flow of fire extinguishing agent due to low throughput; the device is also not adjustable.

Известно устройство в виде насадки-распылителя поворотного для установки водопенного пожаротушения, содержащее корпус со сквозным отверстием, на выходе которого размещён узел формирования струи, связанный с корпусом шар, имеющий сквозное отверстие, патрубок для подсоединения к напорной линии, оборудованный фланцем с фаской, прилегающим к шару, и фланец, ответный фланцу с фаской и связанный с ним болтовым соединением, причем фланец, ответный фланцу с фаской, выполнен с внутренней сферической поверхностью, радиус которой равен радиусу шара - RU 132357 U1, 2013 г.A device is known in the form of a rotary nozzle-sprayer for installing water-foam fire extinguishing, containing a body with a through hole, at the outlet of which there is a jet formation unit, a ball connected to the body, having a through hole, a branch pipe for connecting to a pressure line, equipped with a flange with a chamfer adjacent to ball, and a flange mating the flange with a chamfer and connected with it by a bolted connection, moreover, the flange mating the flange with a chamfer is made with an inner spherical surface, the radius of which is equal to the radius of the ball - RU 132357 U1, 2013

Недостаток известного устройства состоит в том, что эффективность процесса недостаточна, т.к. при пожаротушении происходит падение давления в насадке, а также из-за того, что узел формирования струи является статично установленным, неповоротным. The disadvantage of the known device is that the efficiency of the process is insufficient, because. during fire extinguishing, there is a pressure drop in the nozzle, and also due to the fact that the jet formation unit is statically installed, non-rotatable.

Наиболее близким аналогом изобретения является пожарный монитор с шаровым шарниром, включающий в себя основание, патрубок, на входе шарнирно соединенный с основанием для вращения в горизонтальной плоскости, а на выходе имеющий раструб со сферическим подшипником качения с уплотнительным кольцом и цилиндрическими подшипниками скольжения, соединенными вращательным движением в вертикальной плоскости с шаром через установленные на нем полуоси, жёстко соединённым со стволом с насадком, шар выполнен полым, а вход водопотока в шар со стороны раструба выполнен в виде овального отверстия, вытянутого в направлении к полуосям шара, а выход водопотока из шара выполнен в виде круглого отверстия, при этом площадь сечения водопотока на входе шара не меньше площади сечения на его выходе - RU 2412733 С1, 2011 г.The closest analogue of the invention is a fire monitor with a ball joint, including a base, a branch pipe, at the inlet pivotally connected to the base for rotation in a horizontal plane, and at the outlet having a socket with a spherical rolling bearing with a sealing ring and cylindrical plain bearings connected by rotational movement in a vertical plane with the ball through the semi-axes mounted on it, rigidly connected to the barrel with the nozzle, the ball is made hollow, and the water flow inlet to the ball from the socket side is made in the form of an oval hole, elongated in the direction towards the semi-axes of the ball, and the water flow exit from the ball is made in in the form of a round hole, while the cross-sectional area of the water flow at the ball inlet is not less than the cross-sectional area at its outlet - RU 2412733 C1, 2011

Недостаток аналога состоит в том, что управление положением направления огнетушащей струи в горизонтальной и вертикальной плоскости производится с помощью двух органов: в горизонтальной плоскости - с использованием шарнирного соединения, а в вертикальной плоскости - с использованием шарового шарнира, что увеличивает габариты устройства. Устройство также не имеет дистанционного управления, а только ручное.The disadvantage of the analog is that the position of the direction of the fire extinguishing jet in the horizontal and vertical planes is controlled by two bodies: in the horizontal plane - using a swivel joint, and in the vertical plane - using a ball joint, which increases the dimensions of the device. The device also does not have a remote control, but only manual.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении характеристик устройства путём уменьшения габаритов и оснащения его дистанционным управлением, а также увеличением рабочего давления огнетушащей смеси. The technical problem solved by the invention is to improve the characteristics of the device by reducing the dimensions and equipping it with a remote control, as well as increasing the operating pressure of the fire extinguishing mixture.

Эта задача решена в поворотном сопловом аппарате, содержащем опорную раму с расположенным на ней направляющим цилиндрическим каналом, выход которого соединён со сферическим шарниром, на входе цилиндрического канала установлен компенсатор, сферический шарнир состоит из полой сферы и поворотного узла и закреплён на опорной раме. Поворотный узел содержит деталь, выполненную в виде пластины из трёх секций, центральная секция из которых сопряжена своей внутренней поверхностью с наружной поверхностью полой сферы с помощью скользящей посадки с возможностью вращения вокруг центра полой сферы, реактивную тягу, закреплённую одним концом на опорной раме, а другим - на поворотном узле, а крайние секции детали закреплены, через шарниры, со штоками линейных электроприводов вертикального и горизонтального наведения. Линейный электропривод вертикального наведения и линейный электропривод горизонтального наведения связаны, через шарниры, своими корпусами с опорной рамой и размещены с поворотом друг относительно друга на 90 град вокруг оси канала, и выполнены с возможностью регулировки электроприводов при помощи системы управления, которая содержит блок управления и пульт управления с монитором. На поворотном узле установлено сопло, на сопло установлена видеокамера и защитный экран, имеющий отверстие для передачи изображения состояния очага возгорания на объектив видеокамеры, соединённой с монитором пульта управления, который соединён с блоком управления для изменения угла поворота сферического шарнира, при этом входы и выходы блока управления синхронизированы с входами и выходами линейных электроприводов вертикального и горизонтального наведения.This problem is solved in a rotary nozzle apparatus containing a support frame with a cylindrical guide channel located on it, the output of which is connected to a spherical hinge, a compensator is installed at the input of the cylindrical channel, the spherical hinge consists of a hollow sphere and a rotary assembly and is fixed on the support frame. The rotary assembly contains a part made in the form of a plate of three sections, the central section of which is mated with its inner surface to the outer surface of the hollow sphere by means of a sliding fit with the possibility of rotation around the center of the hollow sphere, a reactive thrust fixed at one end to the support frame, and the other - on the rotary unit, and the extreme sections of the part are fixed, through hinges, with rods of linear electric drives of vertical and horizontal guidance. The vertical guidance linear electric drive and the horizontal guidance linear electric drive are connected, through hinges, by their housings with the support frame and are placed with rotation relative to each other by 90 degrees around the channel axis, and are made with the ability to adjust the electric drives using a control system that contains a control unit and a remote control monitor control. A nozzle is installed on the rotary assembly, a video camera and a protective screen are installed on the nozzle, having an opening for transmitting an image of the state of the fire source to the lens of a video camera connected to the monitor of the control panel, which is connected to the control unit to change the angle of rotation of the spherical hinge, while the inputs and outputs of the unit controls are synchronized with the inputs and outputs of vertical and horizontal guidance linear electric drives.

Кроме того, предлагаются конкретные выполнения конструктивных элементов аппарата, заключающиеся в следующем:In addition, specific implementations of the structural elements of the apparatus are proposed, which are as follows:

- полая сфера шарнира выполнена из металлических материалов;- the hollow sphere of the hinge is made of metallic materials;

- сферический шарнир закреплён болтами на опорной раме с помощью полуколец.- the spherical joint is bolted to the support frame using half rings.

Вид конструкции поворотного соплового аппарата приведён на фиг. 1, на фиг.2 изображен разрез конструкции, на фиг. 3 - система управления.The design view of the rotary nozzle apparatus is shown in Fig. 1, figure 2 shows a section of the structure, in fig. 3 - control system.

Поворотный сопловой аппарат, содержит опорную раму 1 с расположенным на ней направляющим цилиндрическим каналом 2, выход которого соединён со сферическим шарниром. На входе цилиндрического канала 2 установлен компенсатор 3. Сферический шарнир состоит из полой сферы 4 и поворотного узла 5 и закреплён болтами с помощью полуколец 6 на опорной раме 1. Полая сфера 4 сферического шарнира выполнена из металлических материалов, например, из коррозионностойкой стали.The rotary nozzle apparatus contains a support frame 1 with a cylindrical guide channel 2 located on it, the output of which is connected to a spherical hinge. A compensator 3 is installed at the inlet of the cylindrical channel 2. The spherical hinge consists of a hollow sphere 4 and a rotary assembly 5 and is bolted with half rings 6 on the support frame 1. The hollow sphere 4 of the spherical hinge is made of metallic materials, for example, stainless steel.

Поворотный узел 5 содержит деталь 7, а также закреплённую реактивную тягу 8, фиксирующую положение узла 5 относительно опорной рамы 1.Swivel assembly 5 contains part 7, as well as fixed reactive thrust 8, which fixes the position of assembly 5 relative to the support frame 1.

Соединение поворотного узла 5 с полой сферой 4 возможно выполнить различными вариантами деталей, в данной конструкции применена деталь 7 в виде пластины из трёх секций, центральная из которых сопряжена скользящей посадкой с наружной поверхностью полой сферы 4, а крайние закреплены, через соответствующие шарниры 9, со штоком 10 линейного электропривода 11 вертикального наведения и штоком 12 линейного электропривода 13 горизонтального наведения. Электропривод 11 и электропривод 13 связаны через шарниры 14 своими корпусами 15 с опорной рамой 1 и размещены с поворотом друг относительно друга на 90 град вокруг оси цилиндрического канала 2. The connection of the swivel assembly 5 with a hollow sphere 4 can be performed by various options for parts, in this design part 7 is used in the form of a plate of three sections, the central of which is associated with a sliding fit with the outer surface of the hollow sphere 4, and the extreme ones are fixed through the corresponding hinges 9, with the rod 10 of the linear actuator 11 of vertical guidance and the rod 12 of the linear actuator 13 of horizontal guidance. The electric drive 11 and the electric drive 13 are connected through hinges 14 by their bodies 15 with the support frame 1 and are rotated relative to each other by 90 degrees around the axis of the cylindrical channel 2.

Работа штоков 10 и 12 для регулирования осуществляется при помощи системы управления (фиг.3), которая содержит блок управления 16 и пульт управления 17 с монитором 18. Блок управления 16 и пульт управления 17 выполнены на базе 32-разрядных однокристальных микро-ЭВМ (микроконтроллеров) и построены в соответствии со схемой взаимодействия элементов устройства. Микроконтроллеры блока управления 16 и пульта управления 17 с помощью своей программы преобразуют полученные наборы численных значений амплитуд сигналов в последовательность команд и сигналов для управления линейными электроприводами 11 и 13. The operation of the rods 10 and 12 for regulation is carried out using a control system (figure 3), which contains a control unit 16 and a control panel 17 with a monitor 18. The control unit 16 and the control panel 17 are based on 32-bit single-chip microcomputers (microcontrollers ) and are built in accordance with the scheme of interaction of the device elements. The microcontrollers of the control unit 16 and the control panel 17, using their program, convert the received sets of numerical values of the signal amplitudes into a sequence of commands and signals for controlling linear electric drives 11 and 13.

На поворотном узле 5 закреплено сопло 19, на котором установлена видеокамера 20 и защитный экран 21, имеющий отверстие 22 для передачи изображения состояния очага возгорания на объектив видеокамеры 20, соединённой с монитором 18 пульта управления 17, который соединён с блоком управления 16 для изменения угла поворота сферического шарнира в виде полой сферы 4. Входы и выходы блока управления 16 синхронизированы с входами и выходами линейных электроприводов 11 и 13 вертикального и горизонтального наведения. A nozzle 19 is fixed on the rotary assembly 5, on which a video camera 20 and a protective screen 21 are installed, having an opening 22 for transmitting an image of the state of the source of ignition to the lens of the video camera 20 connected to the monitor 18 of the control panel 17, which is connected to the control unit 16 to change the angle of rotation spherical hinge in the form of a hollow sphere 4. The inputs and outputs of the control unit 16 are synchronized with the inputs and outputs of the linear actuators 11 and 13 vertical and horizontal guidance.

Защитный экран 21 выполнен из теплозащитного материала, например, шлифованной жаростойкой стали.The protective screen 21 is made of heat-shielding material, for example, ground heat-resistant steel.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

В кабине пожарного автомобиля или на контрольном посте управления установлены пульт управления 17 с монитором 18 видеонаблюдения. A control panel 17 with a video surveillance monitor 18 is installed in the cab of a fire truck or at a control post.

После остановки пожарного автомобиля или монтажа мобильной установки напротив цели тушения, оператор противопожарного оборудования, находясь в кабине пожарного автомобиля или контрольном посте управления, осуществляет визуальный контроль источника возгорания по изображению, выводимому посредством монитора 18. Изображение на монитор 18 приходит с видеокамеры 20, установленной соосно с отверстием 22 на защитном экране 21 на сопле 19. Центр изображения на мониторе 18 является центром струи огнетушащей смеси, поступающей из сопла 19. After stopping the fire truck or installing a mobile installation opposite the target of extinguishing, the operator of fire fighting equipment, being in the cab of the fire truck or the control post, performs visual control of the ignition source on the image displayed by the monitor 18. The image on the monitor 18 comes from the video camera 20 installed coaxially with a hole 22 on the protective screen 21 on the nozzle 19. The center of the image on the monitor 18 is the center of the jet of fire extinguishing mixture coming from the nozzle 19.

В случае если источник возгорания находится не по центру струи (т.е. не по центру изображения на мониторе 18), оператор имеет возможность использовать пульт управления 17 для отклонения сопла 19 по горизонтали (10-15 град от нормали) и по вертикали (12-15 град по нормали). Для этого оператор производит отклонение джойстика на пульте управления 17 в ту сторону, в которую требуется довести сопло 19. Отклонение джойстика в какой-либо плоскости посредством вышеописанной цепочки связей формирует управляющий электрический сигнал, который поступает, через блок управления 16, на соответствующий линейный электропривод 11 или 13. Двигатель электропривода 11 и/или 13, в свою очередь, выдвигает или задвигает шток 10 и/или 12. Изменение положение штока 10 и/или 12 вызывает его отклонение вместе с соплом 19 в заданном направлении. Направление отклонения защитного экрана 21 с соплом 19 соответствует направлению отклонения джойстика, а скорость зависит от угла наклона джойстика. Одновременно с этим микроконтроллер блока управления 16 получает сигнал от потенциометров электроприводов 11 или 13 и не позволяет защитному экрану 21 с соплом 19 отклоняться на углы, больше предельных, т.е. осуществляет удержание штоков 10 или 12 в заданном положении. Таким образом сопло 19 можно отклонять относительно полой сферы 4 на заданный угол. Отклонение сопла 19 позволяет направлять струю огнетушащей смеси в заданном направлении. If the ignition source is not in the center of the jet (i.e., not in the center of the image on the monitor 18), the operator has the ability to use the control panel 17 to deflect the nozzle 19 horizontally (10-15 degrees from normal) and vertically (12 -15 degrees normal). To do this, the operator deflects the joystick on the control panel 17 in the direction in which it is required to bring the nozzle 19. Deviation of the joystick in any plane through the above chain of connections generates a control electrical signal that is fed through the control unit 16 to the corresponding linear electric drive 11 or 13. The electric drive motor 11 and/or 13, in turn, pushes or pushes the rod 10 and/or 12. Changing the position of the rod 10 and/or 12 causes it to deflect along with the nozzle 19 in a given direction. The deflection direction of the protective screen 21 with the nozzle 19 corresponds to the deflection direction of the joystick, and the speed depends on the angle of the joystick. At the same time, the microcontroller of the control unit 16 receives a signal from the potentiometers of the electric drives 11 or 13 and does not allow the protective screen 21 with the nozzle 19 to deviate at angles greater than the limit, i.e. holds the rods 10 or 12 in a predetermined position. Thus, the nozzle 19 can be deflected relative to the hollow sphere 4 at a predetermined angle. The deviation of the nozzle 19 allows you to direct the jet of the fire extinguishing mixture in a given direction.

Важным эффектом данного аппарата, в отличие от стандартных устройств формирования огнетушащей струи, является организация поворота сопла посредством единого шарнира, что позволяет резко уменьшить габариты изделия, в то время как в стандартных устройствах для поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях используются отдельные шарниры. Также уникальным отличием аппарата является высокое рабочее давление подаваемой смеси до 2,5 МПа.An important effect of this apparatus, in contrast to standard devices for the formation of a fire extinguishing jet, is the organization of rotation of the nozzle by means of a single hinge, which makes it possible to drastically reduce the dimensions of the product, while in standard devices for rotation in horizontal and vertical planes, separate hinges are used. Also, a unique difference of the apparatus is the high working pressure of the supplied mixture up to 2.5 MPa.

Предлагаемое устройство также позволяет осуществлять дистанционное управление.The proposed device also allows remote control.

Claims

1. A rotary nozzle apparatus containing a support frame with a cylindrical guide channel located on it, the output of which is connected to a spherical hinge, characterized in that a compensator is installed at the entrance of the cylindrical channel, the spherical hinge consists of a hollow sphere and a rotary assembly and is fixed on the support frame, the rotary assembly contains a part made in the form of a plate of three sections, the central section of which is conjugated by its inner surface with the outer surface of the hollow sphere by means of a sliding fit with the possibility of rotation around the center of the hollow sphere, a reactive thrust fixed at one end to the support frame, and the other - on the rotary unit, and the extreme sections of the part are fixed through hinges with rods of linear electric drives of vertical and horizontal guidance, the linear electric drive of vertical guidance and the linear electric drive of horizontal guidance are connected through hinges with their bodies to the support frame, and are placed with rotation from each other relative to each other by 90 degrees around the axis of the channel, and are made with the possibility of adjusting the electric drives using a control system that contains a control unit and a control panel with a monitor, a nozzle is installed on the rotary assembly, a video camera and a protective screen with a hole for transmitting a state image are installed on the nozzle the source of ignition on the lens of a video camera connected to the monitor of the control panel, which is connected to the control unit to change the angle of rotation of the spherical hinge, while the inputs and outputs of the control unit are synchronized with the inputs and outputs of linear electric drives of vertical and horizontal guidance.

2. Rotary nozzle apparatus according to claim 1, characterized in that the hollow sphere of the hinge is made of metallic materials .

3. Rotary nozzle apparatus according to claim 1, characterized in that the spherical hinge is bolted to the support frame using half rings.