ИСКРОПЛАМЕГАСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к противопожарному оборудованию, в частности, к искропламегасителям и может применяться для предотвращения выбросов в окружающее пространство раскаленных твердых частиц (искр) и пламени, преимущественно при работе двигателей внутреннего сгорания на различных объектах с повышенными требованиями к обеспечению пожаровзрывобезопасности.
Известен пламегаситель для вспомогательных систем энергетических установок (а.с. СССР №825101, кл. А 62 С 3/04, F 01 N 3/06, публ. 1981 г.), который содержит корпус с входными и выходными каналами, размещенные в корпусе перегородки с отверстиями, охладитель и улавливающие камеры, заполненные упруго-пористым материалом.
В известном устройстве обеспечивается практически полное удаление раскаленных твердых частиц из газового потока, которые представляют потенциальную опасность, но при этом конструкция отличается сложностью и труднодоступностью материалов для ее изготовления.
Известен искрогаситель (свидетельство РФ на полезную модель №24509, кл. F 01 N 3/00, 3/06, публ. 2002 г.), содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, диффузор в виде усеченного конуса, рассекатель, искрогасящий и пламегасящий элементы в виде цилиндров с перфорированными боковыми поверхностями, и закрепленные на боковой втулке в полости корпуса, при определенном размере отверстия перфорации пламеотсекающего элемента и определенном расстоянии между боковыми поверхностями искрогасящего и пламегасящего элементов.
К недостаткам, препятствующим использованию данной полезной модели, следует отнести невысокую степень искрогашения и пламеподавления за счет разделения этих функций (два внутренних цилиндрических элемента). Это снижает надежность работы данного устройства в условиях повышенных требований к обеспечению пожаровзрывобезопасности. Также вызывают неудобство значительные габаритные размеры устройства, трудности его очистки от продуктов неполного сгорания топлива при работе двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Таким образом, задача, на решение которой направлен предлагаемый искропламегаситель, заключается в обеспечении высокой степени надежности искрогашения и пламеподавления при работе двигателей внутреннего сгорания автотранспортных средств и силовых агрегатов, эксплуатируемых в условиях повышенных требований пожаробезопасности, а также в уменьшении габаритных размеров.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является искрогаситель по свидетельству РФ №24509, который выбран в качестве прототипа.
При использовании предлагаемого искропламегасителя обеспечивается высокая степень улавливания и охлаждения раскаленных твердых частиц - искр, образующихся при работе двигателей внутреннего сгорания, а также подавление возможного возгорания паро-воздушных смесей. При этом обеспечивается упрощение конструкции и снижение габаритных размеров искропламегасителя. Простота конструкции обеспечивает возможность легкой очистки всех конструктивных элементов от продуктов неполного сгорания топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что искропламегаситель содержащий корпус с цилиндрической полостью, с одного торца корпуса размещен входной патрубок, а с другой - выходной патрубок, закрытый перфорированной крышкой, пламегасящий и искрогасящий элементы, жестко закрепленные на осевой втулке в полости корпуса, отличающийся тем, что корпус снабжен торцевой крышкой, непосредственно соединенной с входным патрубком, искрогасящий и пламегасящий элементы выполнены в виде перфорированного диска и сплошных полудисков, расположенных с возможностью обеспечения блокирования искр, или в виде перфорированных дисков, один из перфорированных дисков размещен непосредственно у входного патрубка и его диаметр по крайней мере в 1,5 раза меньше внутреннего диаметра цилиндрической полости.
Обеспечение оптимальной скорости прохождения выхлопных газов через искропламегаситель обусловлено тем, что площадь перфорации выходного патрубка по крайне мере в 1,3 раза превышает площадь сечения входного патрубка. Наилучший результат достигается тем, что сплошные полудиски в количестве не менее двух установлены последовательно за перфорированным диском и расположены в шахматном порядке. Для удобства обслуживания необходимо, чтобы, по крайней мере, одна торцевая крышка была соединена с корпусом разъемно. Технологичность изготовления обеспечивается тем, что осевая втулка со стороны входного или выходного патрубка жестко соединена с торцевой крышкой. Для удобства эксплуатации искропламегаситель выполнен с возможностью крепления, а крепежные элементы размещены на входном и выходном патрубке.
Предлагаемое устройство позволяет многократно изменять направление движения потока выхлопных газов за счет установки в полости перфорированных дисков и сплошных полудисков в определенном количестве и порядке, что обеспечивает охлаждение, осаждение и удержание с полости искропламегасителя твердых частиц, содержащихся в газовом потоке и надежное гашение пламени. Выполнение искрогасителя с перфорированными дисками разного
диаметра, совмещающих две функции (искрогашение и пламеподавление), также обеспечивает многократное прохождение газового потока и упрощает конструкцию.
Уменьшенный диаметр перфорированного диска у входного патрубка позволяет регулировать скорость поступающих выхлопных газов и распределять поток в объеме корпуса.
Предложенная полезная модель не известна из доступных источников информации и промышленно применима в качестве искропламегасителя, то есть соответствует критериям охраноспособности согласно действующему законодательству.
Сущность предлагаемого искропламегасителя поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид искропламегасителя, в котором выполнены в шахматном порядке сплошные полудиски и у входного патрубка перфорированный диск с меньшим диаметром, чем полость корпуса
На фиг.2 представлен искропламегаситель с перфорированными дисками.
Разборный искропламегаситель, выполненный из нержавеющей стали, состоит из цилиндрического корпуса (1) с входным патрубком (2), при этом другой торец корпуса (1) снабжен перфорированной крышкой (3), выполняющей функцию выходного патрубка (3), внутри корпуса (1) на осевой втулке (4) с крепежной шпилькой (5) приварены в шахматном порядке сплошные полудиски (6) и перфорированный диск (7), диаметр которого в 1,5 раза меньше диаметра корпуса. Втулка (4) через скобу (8) крепится к сплошной торцевой крышке (9), непосредственно соединенной со входным патрубком (2), но котором установлен крепежный элемент (10) (хомут, скоба, фланец) для установки искропламегасителя на выхлопной трубе.
На фиг.2 схематично представлен искропламегаситель, в корпусе (1) которого размещены перфорированные диски (7), один диск размещен непосредственно у входного патрубка (2) и его диаметр в 1,5 раза меньше внутреннего диаметра корпуса (1). Другой диск (7) по размеру соответствует внутреннему сечению корпуса (1). Крышка (3) корпуса (1) выполнена с перфорацией, площадь которой в 1,3 раза превышает площадь сечения входного патрубка (2).
Стрелками на чертеже показано движение потока выхлопных газов при работе двигателя внутреннего сгорания.
Искропламегаситель (ИПГ) устанавливают на выхлопных трубах глушителей транспортных средств и силовых агрегатов, работающих от двигателей внутреннего сгорания, с целью:
- улавливания и охлаждения раскаленных искр продуктов неполного сгорания топлива, образующихся при работе двигателя;
- ликвидации пламени горения паро-газо-воздушной смеси нефтепродуктов.
Искрогашение достигается за счет потери кинетической энергии искрами при их столкновении с корпусом ИПГ, искрогасящими и пламегасящими элементами, а также между собой. Теряя кинетическую энергию, искры охлаждаются и оседают на внутренней поверхности корпуса ИПГ. Пламегашение происходит при прохождении пламени через пламегасящий элемент (сплошные полудиски в шахматном порядке или набор перфорированных дисков определенного размера).
Под эффективностью работы понимается улавливание и охлаждение искр, а также, локализация пламени выхлопных газов в случае его проскока через глушитель транспортного средства.
Искропламегаситель работает следующим образом:
Выхлопные газы двигателя, пройдя через входной патрубок (2), соединенный с глушителем автомобиля или силового агрегата, поступают в полость цилиндрического корпуса (1), при этом часть искр в результате соударения с перфорированным диском (7) и расположенными в шахматном порядке полудисками (6) охлаждаются, теряют кинетическую энергию и осаждаются. Происходит охлаждение зоны горения ниже температуры потухания, чем осуществляется пламеподавление. Выхлопные газы и неосажденные твердые частицы неоднократно изменяют вектор движения, поступают в зону выходного патрубка и проходят через перфорированную крышку (3) искропламегасителя, в результате чего происходит полное охлаждение, осаждение и удержание искр и дополнительное охлаждение выхлопных газов. Происходит выброс в атмосферу полностью освобожденных от искр выхлопных газов.
Предлагаемое устройство было испытано в условиях, определяемых НПБ 254-99 «Огнепреградители и искрогасители. Общие технические требования. Методы испытаний».
Результата испытаний подтвердили, что при использовании предлагаемого устройства с конструктивными признаками, изложенными в первом пункте формулы, обеспечивается полное искрогашение. Даже в случае выброса пламени из выхлопной трубы ДВС зона горения охлаждается до температуры ниже температуры потухания, и как следствие, ликвидируется пламя. Устройство по прототипу такой технический результата не обеспечивает. Соотношение диаметра перфорированного диска, расположенного у входного патрубка, и внутреннего диаметра полости корпуса подобрано экспериментальным путем (по крайней мере в 1,5 раза меньше).
Испытания подтвердили, что только при указанном соотношении размеров обеспечивается равномерное распределение потока газов в объеме корпуса и обеспечивается беспрепятственное прохождение выхлопных газов в искропламегаситель, при этом скорость поступления газов может варьироваться изменением диаметра перфорированного диска, размещенного у входного патрубка. Указанным техническим результатом устройство по прототипу не обладает.
Необходимость превышения площади перфорации выходного патрубка, по крайней мере, в 1,3 раза площади сечения входного патрубка также определено экспериментальным путем. Это отношение обуславливает не только оптимальную скорость прохождения выхлопных газов через искропламегаситель, но и не снижает мощности ДВС.
В конечном итоге все конструктивные признаки предлагаемого устройства обеспечивают регулирование и распределение потока газа, что приводит к увеличению срока эксплуатации без промежуточной чистки искропламегасителя по сравнению с прототипом не меньше, чем в 2 раза. Устройство по прототипу теряет работоспособность через 2 недели эксплуатации, а предлагаемое устройство имеет срок службы не менее 4 недель. При этом очистка предлагаемого устройства от продуктов неполного сгорания топлива ДВС менее трудоемкая, чем устройство по прототипу.
Результаты испытаний в сравнении с прототипом подтвердили достижение указанных выше технических показателей: надежность в работе по искрогашению и пламеподавлению при сокращении габаритов и упрощении технологии изготовления конструкции, и ее эксплуатации за счет снижения трудоемкости при очистке устройства от продуктов неполного сгорания.
Таким образом, предлагаемый искропламегаситель направлен на решение поставленной задачи и при этом отвечает критериям охраноспособности для полезной модели.