УСТРОЙСТВО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННЫМ ПОТОКОМ ОГНЕТУШАЩЕЙ ЖИДКОСТИ ИЛИ ПОТОКОМ ПЕНЫ И РАСПЫЛИТЕЛЬ ДЛЯ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ
DEVICE OF FIRE-EXTINGUISHING WITH FINELY PULVERISED FLOW OF FIRE-EXTINGUISHING LIQUID OR FOAM FLOW AND SPRAYER FOR THEIR FORMATION

Группа изобретений относится к противопожарной технике, предназначенной для тушения пожаров и загораний, а именно к устройствам пожаротушения, используемым в качестве переносных, передвижных, стационарных огнетушителей, модулям пожаротушения с зарядом огнетушащей жидкости в качестве огнетушащего вещества (ОТВ) с возможность пожаротушения как тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, так и потоком пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователей или водных растворов поверхностно-активных веществ.
В качестве огнетушащей жидкости, (согласно ГОСТ 51057 и ГОСТ 51017), может использоваться вода, вода с добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ) с концентрацией не более 1%, вода с добавкой пенообразователя, обеспечивающего получение и применение воздушно-механической пены низкой (4-20) или средней (21-200) кратности или вода с добавкой ПАВ с концентрацией более 1%, обеспечивающих получение водной эмульсии (кратность менее 4). Кратность пены - величина, равная отношению объемов пены и раствора, пошедшего на образование пены.
Так как пена - дисперсная система, состоящая из пузырей газа, разделенных жидкой фазой, то для ее получения, в известных способах пожаротушения, при подаче в очаг пожара огнетушащей жидкости, содержащей пенообразователь, к ней добавляется газ, в общем случае, атмосферный воздух, как правило, с помощью эффекта эжекции.
Кроме того, известно, что эффективность тушения водой существенно повышается в случае подачи ее в очаг возгорания в виде тонкораспыленного потока, представляющего собой, (согласно ГОСТ 51057 и ГОСТ 51017), капельный поток огнетушащего вещества со среднеарифметическим диаметром капель не более 150 мкм. В общем случае, такой поток может быть получен двумя путями:
- однофазный поток, организуемый за счет механической энергии жидкости, подаваемой под давлением, с использованием гидродинамических эффектов, в том числе кавитации, или за счет принципов скрещивающихся струй и центробежных эффектов в специальных сопловых устройствах - распылителях;
- двухфазный поток, создаваемый за счет кинетической энергии газа, подаваемого под давлением, путем смешения с жидкостью в специальных смесительных устройствах и распылителях.
7
Известно устройство пожаротушения, используемое в качестве модуля пожаротушения которое содержит емкость с огнетушащей жидкостью, снабженную задорно-пусковым устройством, питающий трубопровод, соединенный с оросителями, установленными в защищаемом помещении, емкость с рабочим газом, сифонную трубку и узел формирования газожидкостной смеси [Описание изобретения к патенту РФ №2193908, МПК A62C 35/02, опубл. 10.12.2002]. Входной конец сифонной трубки опущен в емкость с огнетушащей жидкостью. Узел формирования газожидкостной смеси выполнен в виде переходника с газовой камерой и со стороны входной камеры герметично закреплен в горловине емкости с огнетушащей жидкостью. В переходнике соосно расположены входная камера, перепускная камера и камера смешивания и поперечно расположена газовая камера. Газовая камера посредством первого наклонного отверстия сообщена с входной камерой и посредством второго наклонного отверстия - с камерой смешивания. В перепускной камере закреплен выходной конец сифонной трубки, газовая камера герметично соединена посредством газового шланга с емкостью с рабочим газом, а камера смешивания герметично соединена с входным концом питающего трубопровода. Огнетушащая жидкость представляет собой воду, а рабочий газ - углекислый газ.
В данном устройстве применен принцип создания тонкораспыленного потока за счет образования газожидкостной смеси и ее выпуске в условия атмосферного давления через распылитель. Использование раздельных емкостей для огнетушащей жидкости и вытесняющего газа, при том, что в качестве вытесняющего газа используется сжижаемый углекислый газ, имеющий при определенной температуре постоянное давление, позволяет легко поддерживать заданный уровень дисперсности тонкораспыленного потока, а также заданный уровень кратности потока пены в течение времени работы устройства.
Такая конструкция может быть использована для пожаротушения как тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, так и потоком пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ.
Уровень дисперсности тонкораспыленного потока или уровень кратности потока пены может регулироваться за счет варьировании диаметров соответствующих отверстий в узле формирования газожидкостной смеси.
Однако вышеупомянутое устройство не может быть применено в качестве огнетушителя (переносного или передвижного), так как в его устройстве не предусмотрен режим прерывания выпуска ОТВ. Кроме того, использование в конструкции огнетушителя двух отдельных емкостей (для ОТВ и вытесняющего газа), оснащение его сложным в изготовлении узлом формирования газожидкостной смеси, сильно удорожит такой огнетушитель, делая его неконкурентоспособным. Применение одной емкости с использованием в качестве вытесняющего газа углекислого газа для огнетушителей с ОТВ на водной основе не допускается согласно ГОСТ 51057 и ГОСТ 51017.
7
Известно устройство, применяемое в виде огнетушителя, который содержит емкость с огнетушащей жидкостью, находящейся под давлением вытесняющего газа, и распылитель жидкости [Описание изобретения к патенту РФ №2265467, МПК А62С 13/62, опубл. 10.12.2005]. Система вытеснения жидкости из емкости включает в себя сифонную трубку, запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки, и ограничитель расхода жидкости. Распылитель жидкости содержит центробежный завихритель потока жидкости и выходное сопло. Выходное сопло распылителя жидкости выполнено с профилированным каналом. Вход профилированного канала соединен с выходом завихрителя потока жидкости. Профилированный канал выполняется сужающимся в направлении течения жидкости. Канал сопла может быть образован последовательно расположенными входным сужающимся участком и выходным расширяющимся участком. Участки профилированного канала могут иметь коническую или коноидальную форму. Центробежный завихритель потока жидкости выполняется в виде цилиндрической вставки с осевым и тангенциально направленными каналами. Ограничитель расхода жидкости установлен перед входом в запорно-пусковое устройство для регулирования площади S поперечного сечения проточного канала в зависимости от давления в емкости. Ограничитель расхода может быть выполнен в виде клапана, содержащего подвижную часть, в боковой стенке которой образованы каналы, и коаксиально установленную неподвижную часть.
В данной конструкции тонкораспыленный поток организуется за счет механической энергии жидкости, подаваемой под давлением, за счет принципа скрещивающихся струй и центробежных эффектов в специальном распылителе. Такая конструкция устройства может быть использована для тушения пожаров и загораний тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками.
Уровень дисперсности может регулироваться путем варьирования уровнем давления вытесняющего газа в баллоне. Конструкция предусматривает режим прерывания выпуска ОТВ.
В конструкции данного огнетушителя применяются две сложных в изготовлении сборочных единицы - распылитель и ограничитель расхода жидкости, каждая из которых состоит из нескольких деталей. Усложнение конструкции огнетушителя, использование большого количества деталей существенно увеличивает трудоемкость, себестоимость и снижает надежность его работы. Кроме того, такая конструкция системы выпуска ОТВ не подходит для создания пенной струи с заданным уровнем кратности, так как не предусматривает смешивания потоков огнетушащей жидкости с потоком газа (или воздуха).
6
Наиболее близким аналогом заявляемой конструкции устройства пожаротушения огнетушащей жидкостью является устройство, используемое в виде модуля для пожаротушения распыленной жидкостью, содержащего баллон, заполненный огнетушащей жидкостью и сжатым газом, сифонную трубку, расположенную в полости баллона и состоящую их двух последовательно соединенных участков так, что участок с большим поперечным сечением расположен в газовой полости и имеет сквозные боковые отверстия в области соединения участков, запорно-пусковое устройство, соединенное с сифонной трубкой, и распылитель жидкости, сообщенный через запорно-пусковое устройство с сифонной трубкой, при этом суммарная площадь проходных сечений боковых отверстий в области соединения участков сифонной трубки составляет от 0,03 до 0,1 от величины проходного сечения участка сифонной трубки, расположенного в газовой полости [Описание изобретения к патенту РФ №2141369, МПК А62С 35/00, опубл. 20.11.1999].
Данная конструкция устройства может быть использована для тушения пожаров и загораний как тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, так и потоком пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ.
Уровень дисперсности тонкораспыленного потока или уровень кратности потока пены может регулироваться путем варьирования значением давления вытесняющего газа в баллоне, площадью проходных сечений отверстий в сифонной трубке, величиной объема, занимаемого вытесняющим газом.
Однако вышеупомянутое устройство не может быть применено в качестве огнетушителя (переносного или передвижного), вследствие того, что в случае прерывания выпуска ОТВ его уровень в сифонной трубке сравняется с уровнем ОТВ в баллоне, так как наличие отверстий в трубке, расположенных в газовой полости баллона, сделает ее и баллон сообщающимися сосудами. При возобновлении выпуска ОТВ первым в открытый выпускной клапан выйдет вытесняющий газ, находящийся в верхней части сифонной трубки. Из этого следует, что, в случае большого количества прерываний выхода ОТВ, характерных, в частности, для переносных огнетушителей, давление вытесняющего газа, вследствие его перерасхода, может упасть в корпусе огнетушителя настолько, что его (давления) не будет хватать на вытеснение ОТВ через сифонную трубку, а через отверстия в сифонной трубке будет выходить только вытесняющий газ.
Задача, решаемая первым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного устройства для тушения пожаров и возгораний тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости или потоком пены, в упрощении его конструкции, снижении трудоемкости изготовления, удешевлении и повышении надежности, а также в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения, в случае необходимости, многократного прерывания и возобновления подачи ОТВ без ущерба эксплуатационным показателям.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в известном огнетушителе, содержащем герметичную емкость с жидким огнетушащим веществом и сжатым вытесняющим газом, систему выпуска жидкого огнетушащего вещества из герметичной емкости, включающую сифонную трубку, запорно-пусковое устройство и распылитель, система выпуска жидкого огнетушащего вещества снабжена второй сифонной трубкой, которая посредством U-образного отвода герметично соединяется с газовой трубкой, входной конец которой располагается выше начального уровня жидкого огнетушащего вещества в герметичной емкости.
Кроме этого:
- отношение внутреннего диаметра второй сифонной трубки к внутреннему диаметру сифонной трубки составляет 0,1-0,7;
- внутренний диаметр второй сифонной трубки равен внутреннему диаметру газовой трубки;
- вторая сифонная трубка, U-образный отвод и газовая трубка выполнены за одно целое;
- газовая трубка на своей боковой поверхности снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным отверстием, расположенным ниже начального уровня жидкого огнетушащего вещества в герметичной емкости;
- отношение внутреннего диаметра дополнительного отверстия в газовой трубке к внутреннему диаметру газовой трубки составляет 0,1-0,7;
- вторая сифонная трубка расположена рядом с основной сифонной трубкой;
- вторая сифонная трубка расположена внутри основной сифонной трубки;
- в качестве огнетушащей жидкости используется вода, или вода с добавками, или водные растворы;
- в качестве вытесняющего газа используют газ не сжижающийся в диапазоне рабочих температур и давлений внутри герметичной емкости;
- в качестве вытесняющего газа используют продукты сгорания газогенерирующего элемента, воспламеняемого внутри емкости перед выпуском газожидкостной смеси.
6
Известен распылитель, используемый для распыления с определенным углом распыла, в том числе, смеси жидкости и газа и используемый для охлаждения раскаленного стального проката, опрыскивания плодовых садов [Описание изобретения к патенту США №5881958, Int.Cl. A62C 31/02, опубл. 16.08.1996, рис.21 и рис.22]. Распылитель включает корпус, внутри которого имеется входной канал, поверхность которого имеет форму сужающегося по ходу жидкости конуса с криволинейной образующей, при этом ось конуса, располагается по оси распылителя. Канал переходит в участок типа полой трубки, представляющий из себя отверстие круглого сечения с осью, также расположенной по оси распылителя и формирующий струю круглого сечения. Выходной срез отверстия имеет острую кромку. Далее по ходу потока располагается камера, образующая пространство круглого сечения с диаметром, большим, чем диаметр кромки, начинающаяся непосредственно от среза выходной кромки с продолжением по направлению потока, при этом, внутренняя стенка камеры имеет вид поверхности вращения с осью, расположенной по оси распылителя. Кроме того, дополнительная выемка в виде кольцевой канавки, находящаяся между кромкой отверстия и стенкой камеры образует поверхность на которой формируются вихревые потоки, направленные противоположно направлению потока, выходящего из отверстия с выходной кромкой. Таким образом, при выходе смеси жидкости и газа из отверстия с выходной кромкой во внутренней части камеры между ее стенкой и наружной поверхностью потока образуется зона отрицательного давления, которая диспергирует выходящий поток, превращая его в тонкораспыленный.
При выпуске газожидкостной смеси из вышеупомянутого распылителя криволинейная сужающаяся форма входного канала будет нелинейно увеличивать поперечную составляющую силы сжатия потока, которая, будучи направленной по нормали к поверхности входного канала, привнесет в него такую составляющую гидродинамических сил, которая будет тормозить выходящий поток, что, в дальнейшем, при выходе потока из распылителя, приведет к его распылению струей, имеющей широкий угол распыла и малую дальность. Этому дополнительно будет способствовать наличие цилиндрического участка в распылителе, непосредственно в котором сразу же начнутся процессы кавитации, диспергирующие выходящую струю и приводящие к потере энергии в ней, что, в свою очередь, приведет к потере дальности струи, что оправдано при использовании данного распылителя для охлаждения раскаленного стального проката или опрыскивания плодовых садов. Однако для тушения пожара требуется длинная струя с высокой энергий, т.е. высокой скоростью капель ОТВ для доставки их в очаг пожара.
Задача, решаемая вторым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в создании простой и технологичной конструкции распылителя мобильного устройства для тушения пожаров и возгораний тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости, обеспечивающего при использовании двухфазного потока газожидкостной смеси выход направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или струи пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ.
Для достижения заявленного технического результата в известном распылителе, включающем корпус и соосно расположенные в нем по ходу потока сужающуюся камеру сжатия с входным и выходным отверстиями и камеру разрежения с входным и выходным отверстиями. Камера сжатия имеет форму усеченного конуса с основаниями, образованными входным и выходным отверстиями камеры сжатия, при этом выходное отверстие камеры сжатия выполнено в виде входного отверстия камеры разрежения, а внутренняя поверхность камеры разрежения между входным и выходным отверстиями выполнена в виде поверхности вращения, диаметр которой в любом ее поперечном сечении превышает диаметр поперечного сечения условного прямого усеченного конуса с основаниями, образованными входным и выходным отверстиями камеры разрежения.
Кроме того:
- угол при вершине конуса, образующего камеру сжатия, составляет 5-50 градусов;
- отношение диаметра выходного отверстия камеры разрежения к диаметру входного отверстия составляет 1,5-7,5;
- отношение расстояния между входным и выходным отверстиями камеры разрежения к диаметру выходного отверстия камеры разрежения составляет 0,5-5,0;
- камера разрежения включает в себя кольцевую полость, расположенную в корпусе вокруг камеры сжатия.
Группа изобретений иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг.1 показано устройство пожаротушения тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности или потоком пены с заданным уровнем кратности;
- на фиг.2 показан вариант реализации устройства пожаротушения;
- на фиг.3 показана конструкция распылителя для формирования потока огнетушащей жидкости в устройствах фиг.1 и фиг.2.
Устройство пожаротушения содержит герметичную емкость 1 с жидким огнетушащим веществом 2, в качестве которого может использоваться вода или вода с добавками, или водные растворы поверхностно-активных веществ. Герметичная емкость заполнена сжатым вытесняющим газом 3, в качестве которого может быть использован не сжижающийся в диапазоне рабочих температур и давлений огнетушителя газ, например, азот или воздух. Кроме того, вытесняющий газ может быть закачан в огнетушитель сразу после его сборки и заправки ОТВ и все время находиться в нем в сжатом состоянии, либо сжатый газ может образоваться в собранном огнетушителе при его запуске как продукт сгорания газогенерирующего элемента, воспламеняемого внутри емкости перед началом выпуска ОТВ. Система выпуска жидкого огнетушащего вещества 2 из герметичной емкости 1 включает сифонную трубку 4, вторую сифонную трубку 5, герметично соединенную посредством U-образного отвода 6 с газовой трубкой 7, входной конец которой 8 располагается выше начального уровня жидкого огнетушащего вещества 2, запорно-пусковое устройство (ЗПУ) 9 и распылитель 10. Между ЗПУ 9 и распылителем 10 может находиться шланг определенной длины (согласно ГОСТ 51057 и ГОСТ 51017). При этом, отношение внутреннего диаметра второй сифонной трубки 5 к внутреннему диаметру сифонной трубки 4 составляет 0,1-0,7. Внутренний диаметр второй сифонной трубки 5 равен внутреннему диаметру газовой трубки 7. Вторая сифонная трубка 5, U-образный отвод 6 и газовая трубка 7 могут представлять собой разные детали, либо могут быть выполнены за одно целое. Обе сифонные трубки могут располагаться либо рядом с другом (фиг.1), либо вторая сифонная трубка 5 располагается внутри основной сифонной трубки 4 (фиг.2). Вторая сифонная трубка 5 может быть закреплена к сифонной трубке 4 либо непосредственно, в случае ее расположения рядом с сифонной трубкой (фиг.1), либо через посредство газовой трубки, в случае ее расположения внутри сифонной трубки (фиг.2), например, с помощью хомута 11. Газовая трубка 7 на своей боковой поверхности может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным отверстием 12 для подачи в поток сжатого вытесняющего газа дополнительного потока огнетушащей жидкости, расположенным ниже начального уровня жидкого огнетушащего вещества 2 в герметичной емкости 1. При этом отношение внутреннего диаметра дополнительного отверстия в газовой трубке к внутреннему диаметру газовой трубки составляет 0,1-0,7.
Распылитель для формирования потока огнетушащей жидкости включает корпус 13 и соосно расположенные в нем по ходу потока сужающуюся камеру сжатия 14 с входным отверстием 15 и выходным отверстием 16 и камеру разрежения 17 с входным отверстием 16 и выходным отверстием 18. Камера сжатия имеет форму усеченного конуса с основаниями, образованными входным 15 и выходным 16 отверстиями диаметра D1 и D2, соответственно, при этом, выходное отверстие 16 камеры сжатия 14 выполнено в виде входного отверстия 16 камеры разрежения 17, а внутренняя поверхность 19 камеры разрежения 17 между входным 16 и выходным 18 отверстиями выполнена в виде поверхности вращения, диаметр которой D3 в любом ее поперечном сечении превышает диаметр поперечного сечения условного прямого усеченного конуса 20 (показан пунктиром) с основаниями, образованными входным 16 и выходным 18 отверстиями камеры разрежения. При этом, угол α при вершине конуса, образующего камеру сжатия, составляет 5-50°. Отношение диаметра D3 выходного отверстия 18 камеры разрежения 17 к диаметру D2 входного отверстия 16 камеры разрежения составляет 1,5-7,5, а отношение расстояния L между входным 16 и выходным 18 отверстиями камеры разрежения к диаметру выходного отверстия D3 камеры разрежения составляет 0,5-5,0. Кроме того, камера разрежения включает в себя кольцевую полость 21, расположенную в корпусе 13 вокруг камеры сжатия 14.
Создание потока огнетушащего вещества в виде направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или потока пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ при работе устройства пожаротушения происходит следующим образом. При открытии выпускного клапана ЗПУ 9, находящийся под избыточным давлением сжатый вытесняющий газ 3 по газовой трубке 7, U-образному отводу 6 и второй сифонной трубке 5 начнет подаваться к открытому выпускному клапану ЗПУ. Одновременно, под давлением сжатого газа 3 жидкое ОТВ 2 также начнет подаваться к открытому выпускному клапану ЗПУ по сифонной трубке 4, образовывая в районе выпускного клапана поток газожидкостной смеси с пропорцией количества жидкости и газа, определенной соотношением диаметров сифонных трубок. Газожидкостная смесь, пройдя через ЗПУ 9, будет выпускаться через распылитель 10 в условия атмосферного давления с образованием направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или потока пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ. Если в конструкции газовой трубки 7 предусмотрено наличие, по меньшей мере, одного отверстия 12 на ее боковой поверхности, то в состав газожидкостной смеси будет добавляться дополнительный поток жидкости, проходящий через отверстие (отверстия) 12, газовую трубку 7, отвод 6 и вторую сифонную трубку 5 к выпускному клапану ЗПУ 9. Тогда, в случае прерывания выпуска ОТВ, огнетушащая жидкость 2, находившаяся в потоке вытесняющего газа 3 во второй сифонной трубке 5, будет образовывать гидравлический затвор, препятствующий образованию системы сообщающихся сосудов между сифонной трубкой 4 и герметичной емкостью 1. Кроме вышесказанного, отверстие (отверстия) 12 на боковой поверхности газовой трубки 7 может использоваться для более точного подбора соотношения количества жидкости 2 и газа 3 в газожидкостной смеси, в том случае, когда соотношение внутренних диаметров сифонной трубки 4 и второй сифонной трубки 5 не обеспечивает заданный уровень дисперсности или кратности пены. В целом, уровень дисперсности тонкораспыленного потока или уровень кратности потока пены может регулироваться путем варьирования величиной объема, занимаемого вытесняющим газом 2, величиной давления вытесняющего газа 2 в герметичной емкости 1, а также соотношением внутренних диаметров сифонной трубки 4, второй сифонной трубки 5 и отверстия (отверстий) 12 (если они имеются) на боковой поверхности газовой трубки 7.
В случае дальнейшего увеличения диаметра второй сифонной трубки выше обозначенных пределов и при дальнейшем уменьшении диаметра отверстия (отверстий) в газовой трубке не будет обеспечен полный выход ОТВ из корпуса устройства. В случае дальнейшего уменьшения диаметра второй сифонной трубки ниже обозначенных пределов и при дальнейшем увеличении диаметра отверстия (отверстий) в газовой трубке не будет обеспечена тонкость распыла или кратность пены.
Создание потока огнетушащего вещества в виде направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или потока пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ при работе распылителя происходит следующим образом. При подаче потока газожидкостной смеси, состоящей из жидкого ОТВ и сжатого вытесняющего газа, поток попадает через входное отверстие 15 в камеру сжатия 14, имеющей форму сужающегося конуса с углом а при вершине равным 5-50°, где происходит увеличение скорости потока при одновременном при одновременном его сжатии, достигающие максимума в выходном отверстии 16, одновременно являющимся входным отверстием камеры разрежения 17. Попадая в камеру разрежения 17, в условия резкого увеличения внутреннего диаметра ее внутренней поверхности 19, выполненной в виде поверхности вращения, поток начнет расширяться и примет форму условного прямого усеченного конуса 20 (показан пунктиром) с основаниями, образованными входным 16 и выходным 18 отверстиями камеры разрежения. Так как диаметр D3 камеры разрежения между входным 16 и выходным 18 отверстиями в любом ее поперечном сечении будет превышать диаметр поперечного сечения потока газожидкостной смеси, то в полости между внешней границей потока 20 и внутренней поверхностью 19 камеры разрежения 17 возникнет зона пониженного давления, которая будет приводить к резкому расширению сжатого вытесняющего газа в потоке газожидкостной смеси, диспергированию жидкости при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или вспениванию потока в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ. Наиболее эффективно зона пониженного давления будет создаваться при отношении диаметра D3 выходного отверстия 18 камеры разрежения 17 к диаметру D2 входного отверстия 16 камеры разрежения равным 1,5-7,5, и при отношении расстояния L между входным 16 и выходным 18 отверстиями камеры разрежения к диаметру выходного отверстия D3 камеры разрежения равным 0,5-5,0. Эффект дополнительного понижения давления достигается за счет кольцевой полости 21, расположенную в корпусе 13 вокруг камеры сжатия 14 и увеличивающей объем зоны пониженного давления.
Окончательное формирование потока огнетушащего вещества в виде направленной тонкораспыленной струи огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или потока пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователя или водных растворов поверхностно-активных веществ, произойдет поле выхода потока газожидкостной смеси через выходное отверстие 18 камеры разрежения в условия атмосферного давления, когда сжатый вытесняющий газ, полностью расширившись, создаст тонкораспыленный поток огнетушащей жидкости с заданным уровнем дисперсности при использовании в качестве ОТВ воды или воды с добавками, или поток пены с заданным уровнем кратности, в случае использования в качестве ОТВ воды с добавками пенообразователей или водных растворов поверхностно-активных веществ.
Примеры реализации изобретений.
Пример 1. Изобретения реализованы в соответствующем огнетушителе (см. фиг.1), особенностью которого является то, что вторая сифонная трубка 5 расположена рядом с основной сифонной трубкой 4. При этом газовая трубка 7 на своей боковой поверхности снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным отверстием 12.
При использовании огнетушителя по прямому назначению, например, для тушения возгорания, производят открытие выпускного клапана ЗПУ 9. Жидкое ОТВ 2, а также вытесняющий газ 3, пройдя по своим сифонным трубкам (4 и 5 соответственно), смешаются в области выпускного клапана ЗПУ 9 и создадут газожидкостный поток ОТВ 2, который, выходя через распылитель 10, направленный на очаг возгорания, превратится в тонкораспыленный поток ОТВ 2 или поток пены и произведет его полное или частичное тушение. В случае частичного тушения прекращают подачу ОТВ 2 через ЗПУ 9, при этом жидкое ОТВ 2, поступавшее через дополнительное отверстие 12 в газовой трубке 7 во вторую сифонную трубку 5, образует гидравлический затвор, препятствующий образованию системы сообщающихся сосудов между основной сифонной трубкой 4 и корпусом огнетушителя (герметичной емкостью) 1, блокируя попадание вытесняющего газа 3 в сифонную трубку 4 и, таким образом, не давая снизиться уровню жидкости 2 в сифонной трубке 4 до текущего уровня жидкости в корпусе 1. В результате существенно уменьшается расход вытесняющего газа при возобновлении подачи ОТВ 2. Для полного тушения очага возобновляют подачу ОТВ 2 с более удобной позиции для его полного или частичного тушения. Такие действия с огнетушителем могут повторяться многократно, до полного вытеснения ОТВ 2 из корпуса огнетушителя 1. При отсутствии по меньшей мере одного отверстия 12 на боковой поверхности газовой трубки 7 в случае прерывания выпуска ОТВ 2 его уровень в сифонной трубке сравняется с уровнем ОТВ 2 в баллоне (герметичной емкости 1), а при возобновлении выпуска ОТВ 2 первым в открытый выпускной клапан выйдет вытесняющий газ 3, находящийся в верхней части сифонной трубки 4. Это может привести к потере эксплуатационных свойств огнетушителя, так как, давление вытесняющего газа 3, вследствие его перерасхода, может упасть в корпусе огнетушителя (герметичной емкости 1) настолько, что его не будет хватать на вытеснение ОТВ 2 через сифонную трубку 4.
Пример 2. Огнетушитель (см. фиг.2) отличается от описанного в Примере 1 тем, что вторая сифонная трубка 5 расположена не снаружи, а внутри основной сифонной трубки 4. В остальном конструкция огнетушителей и способы их эксплуатации совпадают.
Распылитель 10 для формирования тонкораспыленного потока огнетушащей жидкости может быть использован также и на других устройствах, отличных от описанных в настоящих Примерах, или на устройствах другого назначения, где требуется создание тонкораспыленного потока газожидкостной смеси, например, в устройствах покраски жидкими красителями.
В результате использования изобретений создано очередное устройство для тушения пожаров и возгораний тонкораспыленным потоком огнетушащей жидкости или потоком пены упрощенной конструкции, оснащенное соответствующим распылителем, снижена трудоемкость его изготовления, повышена надежность работы, а также расширены технологические возможности за счет обеспечения, в случае необходимости, многократного прерывания и возобновления подачи ОТВ без ущерба эксплуатационным показателям.