ПЕНОГЕНЕРАТОР ВИХРЕВОГО ТИПА
FOAM GENERATOR OF VORTEX TYPE

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для использования в автоматических системах пожаротушения путем генерация высокократной полидисперсной пены в условиях задымления помещения при блокировании быстрогорящих продуктов высокократной полидисперсной пеной.
Наиболее близким техническим решением, является пеногенератор, содержащий корпус, распределительное и направляющее устройства, (патент РФ №2404834, B05B 1/04, - прототип).
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).
Технический результат - повышение эффективности распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя (высокократной полидисперсной пены).
Это достигается тем, что в пеногенераторе, содержащим корпус, распределительное направляющее устройства, причем корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки с круговыми ребрами жесткости по краям, продавленными на обечайке в виде окружностей полусферического профиля и установлен на двух опорных горизонтальных планках с крепежными отверстиями, причем с одной стороны к корпусу присоединен распределитель пенораствора посредством, по крайней мере трех, спиц, расположенных по образующим усеченной конической поверхности, осесимметричной и соосной цилиндрической обечайке, при этом одним, большим, основанием конической поверхности является основание цилиндрической обечайки корпуса, а другим, меньшим, распределитель пенораствора, который имеет форму соосной цилиндрической обечайке корпуса тороидальной поверхности, соединенной с вертикально расположенным по отношению к горизонтальным планкам входным трубопроводом с фланцем на одном конце и заглушкой на другом, при этом входной трубопровод делит тороидальную поверхность на две симметричные части, а перпендикулярно входному трубопроводу и соосно горизонтальной оси тороидальной поверхности распределителя, расположен дополнительный трубопровод с заглушками на обеих концах, вписываемый во внутренний контур тороидальной поверхности распределителя, причем диаметры внутренних полостей тороидальной поверхности и входного и дополнительного трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой, а к внутренним полостям тороидальной поверхности, входного и дополнительного трубопроводов, подсоединены со стороны цилиндрической обечайки корпуса и параллельно ее оси отводы: укороченные, средние и длинные, заканчивающиеся распылительными соплами, ориентированными к направляющему устройству, которое состоит из внутренней и внешней генерирующих сеток, которые выполнены в виде соосных усеченных конических поверхностей, имеющих одно общее основание в виде первого жесткого кольца круглого профиля, соединенного посредством, по крайней мере трех, спиц, расположенных по образующим внешней усеченной конической поверхности, с одним из оснований цилиндрической обечайки корпуса, причем внутренняя генерирующая сетка имеет второе жесткое кольцо круглого профиля, соединенное с первым жестким кольцом посредством, по крайней мере трех, спиц, расположенных по образующим внутренней усеченной конической поверхности, и расположенное перед основанием цилиндрической обечайки корпуса со стороны, противоположной распределителю, а каждое из распылительных сопел 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.
На фиг.1 изображен общий вид пеногенератора вихревого типа, на фиг.2 - схема распылительного сопла.
Пеногенератор состоит из корпуса 1, выполненного в виде цилиндрической обечайки с круговыми ребрами жесткости по краям (на чертеже не показано), продавленными на обечайке в виде окружностей полусферического профиля. Корпус установлен на двух опорных горизонтальных планках 2 с крепежными отверстиями (на чертеже не показано).
С одной стороны к корпусу 1 присоединен распределитель 3 пенораствора посредством, по крайней мере трех, спиц 4, расположенных по образующим усеченной конической поверхности, осесимметричной и соосной цилиндрической обечайке, при этом одним, большим, основанием конической поверхности является основание цилиндрической обечайки корпуса 1, а другим, меньшим, - распределитель 3 пенораствора, который имеет форму соосной цилиндрической обечайке корпуса 1 тороидальной поверхности, соединенной с вертикально расположенным по отношению к горизонтальным планкам 2 входным трубопроводом 5 с фланцем на одном конце и заглушкой на другом (на чертеже не показано). При этом входной трубопровод 5 делит тороидальную поверхность на две симметричные части 7 и 8. Перпендикулярно входному трубопроводу 5 и соосно горизонтальной оси тороидальной поверхности распределителя 3 расположен дополнительный трубопровод 6 с заглушками на обеих концах (на чертеже не показано), вписываемый во внутренний контур тороидальной поверхности распределителя 3. причем диаметры внутренних полостей тороидальной поверхности и входного 5 и дополнительного 6 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. Причем к внутренним полостям 7 и 8 тороидальной поверхности, входного 5 и дополнительного 6 трубопроводов; подсоединены со стороны цилиндрической обечайки корпуса 1 и параллельно ее оси отводы: укороченные 11, средние 10 и длинные 9, заканчивающиеся распылительными соплами 12, ориентированными к направляющему устройству 16.
Направляющее устройство 16 состоит из внутренней 15 и внешней 13 генерирующих сеток, которые выполнены в виде соосных усеченных конических поверхностей, имеющих одно общее основание в виде первого жесткого кольца круглого профиля, соединенного посредством, по крайней мере трех, спиц 14, расположенных по образующим внешней 13 усеченной конической поверхности, с одним из оснований цилиндрической обечайки корпуса 1. Внутренняя 15 генерирующая сетка имеет второе жесткое кольцо круглого профиля, соединенное с первым жестким кольцом посредством, по крайней мере трех, спиц (на чертеже не показано), расположенных по образующим внутренней 15 усеченной конической поверхности, и расположенное перед основанием цилиндрической обечайки корпуса 1 со стороны, противоположной распределителю 3.
Каждое из распылительных сопел 12 (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.
Внутри шнека 17, соосно ему, выполнено центральное отверстие 18, как гладкое цилиндрическое дросселирующее отверстие.
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.
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.
Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.
Пеногенератор работает следующим образом.
При возникновении пожара насосная установка, (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод 5 пеногенератора, откуда он через распределитель 3 пенораствора под давлением подается на отводы 9,10,11, сопла 12 которых формируют распыленные струи. Струи с коротких отводов 11 попадают на внешнюю генерирующую сетку 13, а с длинных 9 и средних 10 отводов - на внутреннюю сетку 15.
Каждое из распылительных сопел работает следующим образом.
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.
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.
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.
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.
В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и при попадании на 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.
Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию.
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.
Пеногенератор 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.
Пеногенератор работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:
Рабочее давление раствора пенообразователя, МПа
0,9±0,1
Расход по раствору пенообразователя, л/с, не менее
3,5
Производительность по пене. м<sup>3</sup>/с, не менее
1,4
Кратность пены, не менее
400