ПЕНОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к конструкциям пеногенераторов, и может найти применение в системах подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), т.е. в системах, обеспечивающих подачу пены в зону горения через нижний слой горючей жидкости.
Одним из основных требований, предъявляемых к конструкциям пеногенераторов, является кратность вырабатываемой пены, определяемая как отношение объема полученной пены к объему раствора пенообразователя, подаваемого в пеногенератор. Согласно утвержденных «Норм пожарной безопасности 61-97» для пеногенераторов, используемых в системах подслойного тушения пожаров, кратность пены должна быть не менее 3.
Пена низкой кратности может быть получена при использовании пеногенераторов, работающих по принципу эжектора.
Известен импульсный эжектор (Описание к авторскому свидетельству №1618904, МКИ 4 F 04 F 5/02, опубл. 07.01.91г.), который содержит активное сопло, патрубки подвода активной и пассивной сред и камеру смешения, выполненную в виде последовательно расположенных соосных с соплом диффузора и конфузора. Камера смешения эжектора снабжена гидропневмоаккумулятором.
Форма камеры смешения обеспечивает необходимую собственную частоту колебаний, при кратности которой частоте включения подачи активной среды, коэффициент эжекции возрастает, обеспечивая
увеличение энергии смеси на выходе из эжектора.
Наличие гидропневмоаккумулятора обеспечивает колебательный процесс в камере смешения, что способствует измельчению частиц пены, и как следствие повышает ее устойчивость к давлению со стороны внешней среды.
Техническое решение для своей реализации требует дополнительных энергетических затрат для гидропневмоаккумулятора и больших аппаратурных затрат, а потому проблематично его использование в технике пожаротушения.
Известен высоконапорный пеногенератор (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), который содержит корпус с установленными в нем соплом для подвода пенообразователя, патрубок для подачи газа, снабженный воздушным клапаном, и диффузор раструбного типа, жестко закрепленный в корпусе и образующий вывод газожидкостной смеси, а также направляющую потока газа, закрепленную с внутренней стороны в виде полого усеченного конуса, образующего с торцом диффузора щель, сужающуюся от поверхности к центральной части.
Выполнение диффузора в виде длинного раструба, приближенного к соплу, через которое подается водный раствор пенообразователя, обеспечивает возможность получения пены низкой кратности. Однако диффузор, жестко закрепленный в корпусе, позволяет получить пену только крупноячеистой структуры, которая не обладает достаточной устойчивостью необходимой в системах подслойного пожаротушения. В связи с этим данная конструкция пеногенератора не может обеспечить
необходимую эффективность пожаротушения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве протопипа, является пеногенератор (описание к патенту РФ №2145680, МКИ 7 F 04 F 5/02, опубл. 20.02.2000 г.) содержащий цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя, а в боковой поверхности корпуса - радиальный патрубок подвода газа, установленную внутри корпуса напротив сопла камеру смешения цилиндрической формы с расширением на входе и конусообразный диффузор на ее выходе, при этом камера смешения расположена со смещением ее продольной оси относительно продольной оси сопла, а диффузор прикреплен большим основанием к фланцу напротив сопла, при этом на камере смешения с зазором относительно корпуса прикреплен груз, обеспечивающий возбуждение автоколебаний.
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.
Это происходит потому, что при подаче пенообразователя в пеногенератор на нижнем пределе давления, кинетическая энергия струи пенообразователя сформированная соплом, понижается, вследствие чего
такая струя увлекает меньше воздуха в камеру смешения, т.к. обладает меньшей скоростью. Недостаточное количество воздуха, попавшее в камеру смешения, не позволяет пеногенератору выработать пену требуемой кратности.
При низких температурах окружающей среды, у пенообразователя снижается способность к пенообразованию, и недостаточные объемы воздуха попадают в камеру смешения, в связи с чем не достигается требуемая кратность пены.
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.
Задачей полезной модели является разработка пеногенератора, вырабатывающего пену низкой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой конструкции пеногенератора.
Пеногенератор содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя, а в боковой поверхности корпуса -отверстия для подвода газа, установленную внутри корпуса напротив сопла камеру смешения с расширением на входе и расширяющийся диффузор на ее выходе, прикрепленный большим основанием к фланцу напротив сопла.
Новым является то, что пеногенератор содержит установленный внутри сопла воздуховод, один конец которого расположен внутри
выходного отверстия сопла, а другой, выполненный расширенным, прикреплен к внутренним стенкам сопла, имеющего торцевую поверхность, соединенную со стенками сопла, при этом в торцевой поверхности расположены несколько входных отверстий сопла, а в стенках сопла выполнены каналы, соединяющие внутреннюю полость сопла с внутренней полостью цилиндрического корпуса пеногенератора.
Этот пеногенератор обладает следующим преимуществом. Как и у прототипа, струя своей наружной поверхностью увлекает в камеру смешения воздух в том же объеме, но дополнительно введенный воздуховод, позволяет дополнительно ввести (втянуть) в камеру смешения дополнительный объем воздуха. Этот воздух также увлекается кинетической энергией струи, только ее внутренней поверхностью, сформированной воздуховодом. Этот воздух, находясь внутри струи, гарантировано доставляется в камеру смешения, где происходит образование пены требуемой кратности.
На фиг.1 представлена конструкция пеногенератора. Пеногенератор содержит цилиндрический корпус 1 с фланцами 2, 3 закрепленными на его торцах, во фланце 2 установлено сопло 4 для подвода водного раствора пенообразователя. Сопло 4 имеет торцевую поверхность, соединенную с его стенками. В боковой поверхности корпуса 1 расположены отверстие 5 или несколько отверстий для подвода газа (воздуха). Внутри корпуса 1 напротив сопла 4 установлена камера смешения 6 с расширением 7 на входе и расширяющийся диффузор 8 на ее выходе, прикрепленный большим основанием к фланцу 3 напротив сопла 4. Сопло 4 имеет несколько входных сопловых отверстий 9, выполненных в торцевой поверхности сопла 4, которые соединяются с профилированной камерой 10, заканчивающейся
выходным отверстием 11 сопла 4. Кроме того, пеногенератор содержит установленный внутри сопла 4 воздуховод 12, один конец 13, которого расположен внутри выходного отверстия сопла 11, а другой соединяется каналами 14 с внутренней полостью цилиндрического корпуса 1. Профилированная камера 10 образована внешней поверхностью стенок воздуховода 12 и внутренней поверхностью стенок сопла 4.
Пеногенератор работает следующим образом.
В случае возникновения пожара в резервуаре с ЛВЖ и срабатывании системы подслойного тушения пожара, водный раствор пенообразователя подается насосной установкой или пожарной машиной под давлением в пеногенератор. Водный раствор пенообразователя под давлением через входные отверстия 9 сопла 4, попадает в профилированную камеру 10, где, сливаясь в единый поток и попадая в выходное отверстие 11 сопла 4, формируется направленная струя водного раствора пенообразователя. При этом струя имеет кольцевое сечение, так как наружная ее поверхность формируется выходным отверстием 11 сопла 4, а внутренняя - концом 13 воздуховода 12. За счет кинетической энергии струи, воздух, находящийся во внутренней полости корпуса 1, увлекается (засасывается) наружной движущейся с большой скоростью поверхностью струи в камеру смешения 6, чему способствует ее расширение 7. Кроме того, за счет этой же кинетической энергии воздух засасывается через отверстия 14 внутренней поверхностью струи в камеру смешения. Этот воздух, находясь в замкнутом пространстве, внутри струи, гарантировано доставляется в камеру смешения 6, где происходит образование пены требуемой кратности.
Проведенные испытания подтвердили, что предлагаемый пеногенератор гарантировано вырабатывает пену низкой кратности
(3,2-3,8) 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.
Предлагаемая конструкция пеногенератора может быть использована в системах подслойного тушения пожаров в резервуарах с ЛВЖ.