ПЕНОГЕНЕРАТОР АКУСТИЧЕСКОГО ТИПА
FOAM GENERATOR OF ACOUSTIC TYPE

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкциям пеногенераторов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пеногенератор (см. Рекомендации по проектированию автоматической системы подслойного пожаротушения в железобетонных резервуарах и стальных вертикальных резервуарах со стационарной и плавающей крышей на объектах АК «Транснефть», М., 1996 г., стр.20, рис.7; стр.23, рис.10), состоящий из полого цилиндрического корпуса, конического диффузора, коаксиально расположенной корпусу трубы с наконечником, подающей водный раствор пенообразователя.
Недостатком известного пеногенератора является невозможность выработки пены низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.
В системах подслойного тушения пожаров, пенообразователь подается в пеногенератор под давлением 8-10 атм., согласно «Норм пожарной безопасности 61-97». В случае когда пенообразователь подается в пеногенератор на нижнем пределе допустимого давления (8 атм.) или отрицательная температура окружающей среды близка к нижнему пределу допустимой температуры использования пенообразователя (-15°С), пеногенератор начинает вырабатывать пену кратностью ниже допустимого предела, т.е. менее 3. По этой причине для тушения пожара в резервуаре с ЛВЖ требуется объем пенообразователя, значительно больший нормативного объема. Кроме того, часть объема пены малой кратности не всплывает на зеркало ЛВЖ в зону горения, а осаждается на дно резервуара в силу большего собственного удельного веса, относительно удельного веса ЛВЖ.
Технически достижимый результат - повышение эффективности пеногенератора, вырабатывающего пену низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.
Это достигается тем, что в пеногенераторе акустического типа, состоящем из полого цилиндрического корпуса, конического диффузора, коаксиально расположенной корпусу трубы с наконечником, подающей водный раствор пенообразователя, конический диффузор подвижно закреплен на одном из концов полого цилиндрического корпуса, а внутри корпуса, коаксиально ему, расположена с зазором к корпусу, труба, подающая водный раствор пенообразователя, при этом на одном из концов трубы закреплен наконечник, выполняющий функции распылителя и расположенный соосно раструбу конического диффузора, при этом внешняя поверхность наконечника выполнена в виде усеченного конуса, конусность которого совпадает с конусностью диффузора, а наконечник жестко крепится на конце трубы, например, посредством резьбового соединения, при этом наконечник состоит из двух раздельных частей, скрепленных между собой болтовым крепежным элементом таким образом, что между его частями имеется зазор «а», образованный двумя соосными коническими поверхностями этих раздельных частей, причем направление конических поверхностей, образующих зазор «а» противоположно конической поверхности усеченного конуса, образующего его внешнюю поверхность, а на меньшем основании усеченного конуса наконечника выполнена цилиндрическая проточка, которая образует с внешней поверхностью трубы кольцевую резонирующую полость А, причем на конце корпуса, обращенного в сторону наконечника, расположена вторичная резонирующая полость Б, образованная в торце корпуса и выполненная по форме в виде открытой тороидальной поверхности, а сопловая щель образована двумя цилиндрическими поверхностями - внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью трубы, а также частью тороидальной поверхности резонирующей полости Б, при этом перпендикулярно корпусу прикреплена трубка для подачи воздуха под давлением, а труба, подающая водный раствор пенообразователя, крепится своим вторым концом к конфузору, жестко связанному с фланцем для подсоединения к агрегату для подачи водного раствора пенообразователя, а цилиндрическая обечайка жестко связывает фланец с коническим диффузором.
На чертеже представлен общий вид пеногенератора акустического типа.
Пеногенератор акустического типа состоит из полого цилиндрического корпуса 1, конического диффузора 2, подвижно закрепленного на одном из его концов. Внутри корпуса 1, коаксиально ему, расположена с зазором 3 к корпусу 1, труба 8, подающая водный раствор пенообразователя. На одном из концов трубы 8 закреплен наконечник 4, выполняющий функции распылителя, причем он расположен соосно раструбу диффузора 2. Внешняя поверхность наконечника 4 выполнена в виде усеченного конуса, конусность которого совпадает с конусностью диффузора 2. Наконечник 4 жестко крепится на конце трубы 8, например, посредством резьбового соединения. Он состоит из двух раздельных частей 4 и 6, скрепленных между собой болтовым крепежным элементом 7, таким образом, что между его частями имеется зазор «а», образованный двумя соосными коническими поверхностями этих раздельных частей, причем направление конических поверхностей, образующих зазор «а» противоположно конической поверхности усеченного конуса, образующего его внешнюю поверхность. На меньшем основании усеченного конуса наконечника выполнена цилиндрическая проточка, которая образует с внешней поверхностью трубы 3 кольцевую резонирующую полость А. На конце корпуса, обращенного в сторону наконечника 4, расположена вторичная резонирующая полость Б, образованная в торце корпуса и выполненная по форме в виде открытой тороидальной поверхности. Сопловая щель 5 образована двумя цилиндрическими поверхностями: внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней - трубы 8 и частью тороидальной поверхности резонирующей полости Б.
Перпендикулярно корпусу 1 прикреплена к нему трубка 12 для подачи воздуха (газа) под давлением порядка 0,3…0,6 МПа. Труба 8, подающая водный раствор пенообразователя, крепится своим вторым концом к конфузору 9, жестко связанному с фланцем 10 для подсоединения к агрегату (на чертеже не показано) для подачи водного раствора пенообразователя. Цилиндрическая обечайка 11 жестко связывает фланец 10 с коническим диффузором 2.
Пеногенератор акустического типа работает следующим образом.
Водный раствор пенообразователя поступает по трубе 8 в наконечник 4, а оттуда через зазор «а» выходит в зону акустических колебаний, источником которых является газовая среда, вытекающая из сопловой щели 5 в резонирующую полость А.
Под действием энергии акустических колебаний водный раствор пенообразователя распиливается и затем, увлекаемый отработанной в излучателе газовой средой (имеющей определенное направление за счет величины зазора между наконечником 4 и диффузором 2), образует факел распыленной жидкости. Заданная форма факела может быть получена путем перемещения диффузора 2 вдоль оси распылителя. Акустические колебания, возникающие в системе «сопловая щель 5 - резонирующая полость А», усиливаются во вторичной резонирующей полости Б. Акустические колебания обеспечивают дробление разнородной пены и получение на выходе из пеногенератора мелкодисперсной (1-2 мм в поперечнике) однородной пены. Такая пена, состоящая из мелких пузырьков, легко проходит слой легковоспламеняющейся жидкости и практически вся всплывает на ее поверхности, обеспечивая эффективное тушение пожара. Устойчивость к раздавливанию мелких пузырьков объясняется тем, что силы поверхностного натяжения на маленьком пузырьке очень велики и для порыва оболочки пузырька требуются очень большие внешние усилия.
В случае разнородной структуры пузырьков пены (большие и мелкие), большие пузырьки имеют очень тонкую оболочку и малые силы поверхностного натяжения, поэтому при прохождении через слой легковоспламеняющейся жидкости они лопаются, водный раствор пенообразователя, из которого состоял пузырек, в силу своего большего удельного веса осаждается на дно резервуара и фактически не способствует тушению пожара. Горящей поверхности достигают только мелкие пузырьки. Для тушения пожара с помощью пеногенераторов, вырабатывающих пену разнородной структуры, требуется большее время и большее количество пенообразователя, который имеет большую стоимость.
Даже при граничных условиях работы пеногенератора, т.е. при низких давлениях водного раствора пенообразователя на входе пеногенератора (8 атм.) и низких температурах окружающей среды (-15°С) пена, под давлением создаваемым пеногенератором, подается в нижний слой ЛВЖ в резервуаре, всплывает на поверхность, где образует растекающуюся по поверхности, стойкую, не разрушаемую огнем пленку, которая прекращает доступ кислорода в зону горения, и пожар прекращается.