UA46178C2 - Піногенератор (варіанти) - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до протипожежної техніки. Піногенератор містить корпус з фланцями в торцях, в одному з яких установлене сопло для підводу піноутворювача. В корпусі установлена циліндрична камера змішування з розширенням на виході та конічний дифузор. Вісь камери змішування зміщена відносно осі сопла. Підвищується коефіцієнт перетворення тиску.

Description

Опис винаходу

Група винаходів відноситься до протипожежної техніки, а саме, до конструкції піногенераторів і може 2 знайти застосування у системах підшарового гасіння пожеж у резервуарах з легко займистою рідиною (ЛЗР), тобто у системах, які забезпечують подачу піни через нижній пояс резервуара безпосередньо у шар горючої рідини.

Основними вимогами, які пред'являються до конструкції піногенераторів для використання їх у системах підшарового гасіння пожеж, є високий коефіцієнт перетворення тиску при отриманні піни низької кратності з 70 однорідною дрібноніздрюватою структурою, що забезпечує тривалу стійкість піни, як при виділенні її у повітряне середовище, так і при проходженні її через шар ЛЗР. При цьому коефіцієнт перетворення тиску визначається як відношення тиску піни на виході піногенератора до тиску водного розчину піноутворювача на його вході, а кратність піни визначається як відношення об'єму отриманої піни до об'єму розчину пінсутворювача.

Піна низької кратності, при високому коефіцієнті перетворення тиску, може бути отримана при використанні 12 піногенераторів на основі ежекторів.

Відомий водогазовий ежектор (Опис винаходу до авторського свідоцтва Мо 1642091, МКИ?: ЕО4Е 5/04, опубл. 15.04.91р. у бюл. Мо14), який містить циліндричну приймальну камеру з активним соплом та корпус з камерою змішування з еластичного матеріалу, розташованою у корпусі з утворенням порожнини. Вхідна ділянка камери змішування укріплена в корпусі, а вихідна ділянка установлена вільно. При роботі ежектора рідинне середовище, витікаючи з сопла, захоплює газоподібне середовище у камеру змішування, де утворюється крупноніздрювата рідинно-газова емульсія. Ежектор не може використовуватися у піногенераторі для підшарового пожежогасіння, оскільки отримана піна з крупноніздрюватою структурою не має необхідну стійкість, а тому не може пройти через шар ЛЗР на її поверхню.

Відомий імпульсний ежектор (Опис до авторського свідоцтва Мо 1618904, МКИ": БО4Е 5/20, опубл. см 07.01.91р. у бюл. Мо1), який містить активне сопло, патрубки підведення активного та пасивного середовищ і (о) камеру змішування, виконану у вигляді послідовно розташованих співвісно з соплом дифузора та конфузора.

Камера змішування ежектора забезпечена гідропневмоакумулятором.

Форма камери змішування забезпечує необхідну власну частоту коливань, при кратності якої частоті со зр Вулючення подачі активного середовища, коефіцієнт ежекції зростає, забезпечуючи збільшення енергії суміші на виході з ежектора. -

Наявність гідропневмоакумулятора забезпечує коливальний процес у камері змішування, що сприяє «- подрібненню частинок піни, І як наслідок підвищує її стійкість до тиску з боку зовнішнього середовища.

Технічне рішення для своєї реалізації вимагає додаткових енергетичних витрат для гідропневмоакумулятора та (Се) зв Великих апаратурних витрат, а тому є проблематичним його використання у техніці пожежегасіння. «

Відомий піногенератор (Опис до патенту РФ Мо2058169, МКИЄ: Аб2С 5/02, опубл. 20.04.96р.), який містить корпус з фланцями, підвідний патрубок з розпилювачем розчину піноутворювача та кільцевим колектором для подачі стислого газу, встановленими з можливістю поворотно-поступального переміщення та фіксації відносно корпусу, і розташований під ним піностовбур, забезпечений компенсуючою вставкою, виконаною у вигляді касети « (2 - 4шт) з еластичних патрубків, з'єднаних на загальний щілинний вихідний канал у вигляді зрізаного конуса пу с та закріпленого на зрізі корпусу піногенератора.

Піногенератор відноситься до піногенераторів ежекційного типу у ньому повітря ежектується з з навколишнього простору розпиленим струменем піноутворювача. Для отримання піни на розпилювач через підвідний патрубок під тиском подається розчин піноутворювача. Поступаючий у розпилювач водний розчин піноутворювача, проходячи під тиском, ежектує повітря. Суміш повітря з дрібнодисперсними краплям розчину ї» попадає на пакет сіток, де відбувається процес генерування піни.

Генератор забезпечує отримання більш стійкої дрібноніздрюватої піни. Процес генерації піни

Ме, супроводжується значним зниженням тиску, а тому за допомогою нього неможливо забезпечити нагнітання піни - на поверхню резервуара через шар ЛЗР, який може досягати 18 метрів. У зв'язку з цим дану конструкцію неможливо використати у системах підшарового пожежегасіння. - Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є високонапірний піногенератор с (Рекомендации по проектированию автоматической системь! подслойного пожаротушения в железобетонньх резервуарах и стальньїх вертикальньхх резервуарах со стационарной и плавающей крьишей на обьектах АК "Транснефть", М., 1996г., стор. 20, мал.7; стор.23, мал. 10), який містить корпус з встановленими у ньому боплом для підведення піноутворювача, патрубок для подачі газу, забезпечений повітряним клапаном, та дифузор розтрубного типу, жорстко закріплений у корпусі та утворюючий виведення газорідинної суміші, а також (Ф. напрямну потоку газу, закріплену з внутрішньої сторони у вигляді порожнистого зрізаного конуса, утворюючого з ка торцем дифузора щілину, яка звужується від поверхні до центральної частини.

Виконання дифузора у вигляді довгого розтруба, наближеного до сопла, через яке подається водний розчин 60 пінсутворювача, забезпечує можливість отримання піни низької кратності. Однак дифузор, жорстко закріплений у корпусі, дозволяє отримати піну тільки крупноніздрюватої структури, яка не має достатню стійкість необхідну У системах підшарового пожежегасіння. У зв'язку з цим дана конструкція піногенератора не може забезпечити необхідну ефективність пожежегасіння.

Задачею винаходу є розробка піногенератора, який має високий коефіцієнт перетворення тиску при виробці 65 піни низької кратності, яка має однорідну дрібноніздрювату структуру з великою стійкістю до тиску зі сторони

ЛЗР при проходженні через неї піни. Вирішити поставлену задачу дозволить використання запропонованої конструкції піногенератора.

Піногенератор, також як і прототип, містить циліндричний корпус з фланцями у торцях, в одному з яких встановлене сопло для підведення водного розчину піноутворювача, а у боковій поверхні корпусу - радіальний патрубок підведення повітря, установлену усередині корпусу навпроти сопла камеру змішування циліндричної форми з розширенням на вході та конусоподібний дифузор.

Поставлена задача вирішується тим, що У пристрої, що заявляється, камера змішування розташована зі зміщенням її подовжньої осі відносно подовжньої осі сопла, на камері змішування із зазором відносно корпусу прикріплений вантаж, що забезпечує збудження автоколивань дифузора та передачу цих коливань потоку піни. 7/0 При цьому за першим варіантом дифузор більшою основою прикріплений до фланця протилежного соплу.

За другим варіантом камера змішування закріплена усередині корпусу за допомогою додатково введеної опори, виконаної у вигляді тонкостінного зрізаного конуса, більшою основою прикріпленого до фланця протилежного соплу.

Запропонована конструкція піногенератора зберігає достоїнства прототипу, оскільки конструкція камери 7/5 Змішування у вигляді циліндра, розташованого навпроти сопла, а у боковій поверхні корпусу - радіальний патрубок підведення повітря, забезпечує оптимальний режим надходження водного розчину піноутворювача та подачі максимальної кількості повітря у камеру змішування, що забезпечує насичення водного розчину повітрям та отримання піни низької кратності з питомою вагою меншою за питому вагу ЛЗР.

При цьому піногенератор має додаткові переваги.

Завдяки неспіввісності камери змішування та дифузора відносно сопла, і прикріплення дифузора більшою основою до фланця навпроти сопла, забезпечена можливість збудження поперечних коливань камери змішування з дифузором, амплітуда коливань яких обмежена корпусом піногенератора.

Вантаж, заданої маси, прикріплений до камери змішування із зазором відносно корпусу, забезпечує необхідну частоту автоколивань. Стійкі автоколивання системи, що виникли, формують на периферії початкової сч ов ділянки камери змішування своєрідний "киплячий шар", який сприяє ефективному перемішуванню водного розчину піноутворювача з повітрям та подрібненню пухирців піни. Високочастотна вібрація, що виникла, камери і) змішування з дифузором забезпечує додаткове подрібнення пухирців, що істотно підвищує стійкість піни.

Кріплення камери змішування за допомогою опори, запропоноване у другому варіанті виконання піногенератора, забезпечує коливання не тільки одного її кінця з вантажем, але і іншого кінця з дифузором. со

Зо Коливання, впливаючи на пінний потік по всій камері змішування, сприяють утворенню однорідної дрібноніздрюватої структури піни. -

Камеру змішування доцільно виконати з циліндричною вставкою на вході, жорстко закріпленою усередині «- камери на опорах, що забезпечують зазор відносно бокової поверхні. Виконання камери змішування з вставкою циліндричної форми дозволяє підвищити кратність піни за рахунок додаткового насичення струменя водного ісе) зв ВОоЗчЧИНУ пінсутворювача повітрям, тим самим підвищити ефективність роботи піногенератора. «Е

Виконання вантажу у вигляді диска з отвором на периферійній частині, за рахунок зміщення центра ваги відносно загальної геометричної осі коливальної системи, сприяє проковзуванню вантажу вздовж внутрішньої твірної корпусу піногенератора, що у свою чергу забезпечує збудження ротаційних автоколивань широкого спектра частот, що періодично повторюються. Завдяки цьому підвищується однорідність генерованої піни. «

Короткий опис фігур креслень з с На фіг. 1 представлена схематично конструкція першого варіанту піногенератора.

На фіг. 2 даний перетин піногенератора по лінії А-А. ;» На фіг. З представлена схематично конструкція другого варіанту піногенератора з прикладом конкретного виконання камери змішування.

Приклад здійснення винаходу їх Піногенератор, представлений на фіг. 1, містить циліндричної форми корпус 1, з фланцями 2, З розташованими з боку торців; у фланці 2 установлене сопло 4, а у боковій поверхні корпусу 1 установлений

Ме, патрубок 5, у патрубку 5 може бути установлений повітряний клапан 6; у порожнині корпусу 1 розташовані - жорстко з'єднані між собою (наприклад за допомогою зварювання) камера змішування 7, та дифузор 8, таким 5р чином, що подовжня вісь камери змішування 7 та дифузора 8 зміщена відносно подовжньої осі сопла 4 на 2 -

Ш- Змм. Дифузор 8 більшою основою нерухомо прикріплений (наприклад, приварений) до фланця 3. с На камері змішування 7, закріплений вантаж 9, виконаний у вигляді металевого диска, що охоплює камеру змішування 7 і з виїмкою 10; вантаж 9 виконується з масою вибраною з розрахунку необхідної частоти автоколивань системи: вантаж-камера змішування-дифузор.

Другий варіант піногенератора, представлений на фіг. 3, на відміну від першого містить опору 11, виконану у вигляді тонкостінного зрізаного конуса, прикріпленого меншою основою до вантажу 9, а більшою основою до

Ф) фланця З корпусу 1. ка Камера змішування 7 може бути виконана у вигляді корпусу 12 циліндричної форми з конусоподібною вхідною частиною та циліндричної вставки 13 з конусоподібною вхідною частиною; вставка 13 за допомогою бо опор 14, виконаних у вигляді трьох металевих штирів (а може у вигляді брусків і т.п.) прикріпляється (наприклад, приварюється) до внутрішньої поверхні корпусу 12 камери змішування 7, за рахунок чого забезпечується необхідний зазор між вставкою 13 та боковою поверхнею корпусу 12.

Піногенератор працює таким чином.

У випадку виникнення пожежі у резервуарі та спрацюванні системи підшарового гасіння пожеж, водний 65 розчин пінсутворювача, що подається від насосної установки або пожежної машини з робочим тиском 8 - 10мМПа витікаючи з сопла 4, захоплює повітря з навколишнього середовища через відкритий клапан 6, у камеру змішування 7, де взаємодіє з високо турбулентним повітряно-рідинним середовищем камери 7, а потім попадає у дифузор 8, що виконує функцію розширювальної камери відновлення тиску на виході виробу.

Неспіввісне розташування камери змішування 7 відносно сопла 4 та зміщення центра ваги вантажу 9 при попаданні у неї турбулентного потоку повітряно-газової суміші, викликає радіальні ротаційні вібрації, які посилюються за рахунок наявності вантажу 9, завдяки чому система входить у режим стійких автоколивань. Дані стійкі автоколивання системи формують своєрідний "киплячий" шар, який сприяє ефективному перемішуванню та подрібненню повітряних пухирців, що істотно підвищує стійкість піни.

Промислова застосовність 70 Таким чином, запропонований піногенератор, як показали випробування, виробляє піну низької кратності не менше З - 3,4. Піна має однорідну дрібноніздрювату структуру, з діаметром окремого елемента менше 1 мм.

Дана структура забезпечує піні достатню стійкість, як при виділенні її у повітряне середовище, так і при тиску зі сторони ЛЗР, при проходженні піни через неї.

При цьому піногенератор має високий коефіцієнт перетворення тиску (не менше 30905), так при тиску на вході рівному Затм., на виході піногенератора тиск складає близько Затм. Піна під тиском Затм., подана у нижній пояс резервуара, подолавши тиск стовпа ЛЗР у резервуарі, (висота якого може досягати 18м), досягає поверхні резервуара, і, розтікаючись по поверхні рідини, що горить, гасить пожежу. Запропонована конструкція піногенератора може бути ефективно використана у системах підшарового пожежегасіння резервуарів з ЛЗР.

Claims (4)

Формула винаходу

1. Піногенератор, який містить циліндричний корпус з фланцями на торцях, в одному з яких установлене сопло для підведення водного розчину піноутворювача, а у боковій поверхні корпусу - радіальний патрубок сч підведення газу, встановлену усередині корпусу навпроти сопла камеру змішування циліндричної форми з розширенням на вході і конусоподібний дифузор на її виході, який відрізняється тим, що камера змішування (о) розташована зі зміщенням її подовжньої осі відносно подовжньої осі сопла, а дифузор прикріплений більшою основою до фланця навпроти сопла, при цьому на камері змішування, із зазором відносно корпусу прикріплений вантаж, що забезпечує збудження автоколивань. со зо

2. Піногенератор, який містить циліндричний корпус з фланцями на торцях, в одному з яких установлене сопло для підведення водного розчину піноутворювача, а у боковій поверхні корпусу - радіальний патрубок в. підведення газу, встановлену усередині корпусу навпроти сопла камеру змішування циліндричної форми з «- розширенням на вході і конусоподібний дифузор на її виході, який відрізняється тим, що камера змішування розташована зі зміщенням її подовжньої осі відносно подовжньої осі сопла і закріплена усередині корпусу за |се) допомогою додатково введеної опори, виконаної у вигляді тонкостінного зрізаного конуса, що частково охоплює « камеру і прикріпленого більшою основою до фланця навпроти сопла, при цьому на камері змішування перед опорою із зазором відносно корпусу прикріплений вантаж, що забезпечує збудження автоколивань.

3. Піногенератор за будь-яким з пунктів 1 або 2, який відрізняється тим, що камера змішування виконана з вхідною циліндричною вставкою, яка має конусоподібну вхідну частину, та жорстко закріплена усередині камери « 70 на опорах, що забезпечують зазор відносно її бокової поверхні. з с

4. Піногенератор за будь-яким з пунктів 1 або 2, який відрізняється тим, що вантаж виконаний у вигляді диска з виїмкою на периферійній частині. ;» щ» (22) - - 50 ІЧ е) Ф) іме) 60 б5