ВОЗДУШНО-ГАЗОСТРУЙНЫЙ ВАКУУМ АППАРАТ

Воздушно-газоструйный вакуум аппарат является частью вакуумной системы насосного агрегата пожарных насосов. Он предназначен для предварительного заполнения водой всасывающей линии центробежного насоса при заборе воды из открытого водного источника (водоема) и создания необходимого при водозаполнении разряжения в полости насоса и всасывающих рукавов. Применяется для комплектации насосных установок пожарных автомобилей. Кроме того, вакуумная система может быть использована для проверки герметичности пожарного насоса.
Известна вакуумная система, используемая в настоящее время на отечественных пожарных автомобилях, состоящая из газоструйного вакуумного аппарата (ГВА) с насосом струйного типа (см. Преснев А.И., Каменцев А.Я. и др. Пожарные автомобили: Учебник водителя пожарного автомобиля - Санкт-Петербург, 2006 г., 507 с. Одобрено и рекомендовано к изданию Санкт-Петербургским университетом ГПС МЧС России).
Данная вакуумная система состоит из вакуумного клапана (затвора), установленного на коллекторе пожарного насоса, газоструйного вакуумного аппарата, установленного в выпускном тракте двигателя пожарного автомобиля, перед глушителем, механизма управления ГВА, рычаг управления которым размещен в насосном отсеке, и трубопровода, соединяющего газоструйный вакуумный аппарат и вакуумный клапан (затвор).
Корпус газоструйного вакуумного аппарата имеет заслонку, которая изменяет направление движения отработавших газов двигателя пожарного автомобиля либо к струйному наосу, либо в выпускную трубу. Вакуумный клапан установлен на насосе и сообщается с ним через отверстие. Внутри корпуса вакуумного клапана пружинами к седлам прижимаются два клапана, которые при перемещении рукоятки, в зависимости от ее направления, попеременно отжимаются от седел.
При заборе воды из открытого водного источника после присоединения к насосу всасывающей линии, рукояткой вакуумного клапана отжимают нижний клапан вниз. При этом полость насоса через полость вакуумного клапана и трубопровод соединяется с полостью струйного насоса. Заслонку переводят в вертикальное положение. Отработавшие газы будут направлены в струйный насос. При этом во всасывающей полости насоса будет создаваться разряжение, и насос будет заполнен водой под атмосферным давлением. После заполнения насоса водой перемещая рукоятку, отжимают от седла верхний клапан. Всасывающая полость насоса отключается от атмосферы и происходит выключение вакуумной системы.
Недостатком использования данной вакуумной системы является ее низкая производительность в связи с тем, что для заполнения насоса требуется достаточно длительное время, что в первую очередь сказывается на скорости тушения пожара, а также требует повышенного расхода топлива работающего двигателя автомобиля и снижает ресурс двигателя.
Кроме того, недостатком является высокая трудоемкость, связанная со сложностью конструкции, использованием дорогостоящих материалов, и длительностью ее изготовления.
Недостатками также являются сложность монтажа и обслуживания вакуумного аппарата, большой его вес и габариты.
Технической задачей полезной модели является повышение производительности работы вакуумного аппарата и вакуумной системы пожарного насоса и снижение трудоемкости его изготовления и обслуживания.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в сокращении времени заполнения насоса, снижении расхода топлива работающего двигателя автомобиля, а также в снижении металлоемкости и себестоимости его изготовления, сокращении времени на изготовление и обслуживание вакуумного аппарата и насоса в целом.
Поставленная задача решается тем, что воздушно-газоструйный вакуум аппарат содержит корпус, связанный с впускным и выпускным патрубками и всасывающей линией пожарного насоса. В корпусе установлено сопло с осевым отверстием, имеющее участок с конусной наружной поверхностью, сужающейся в сторону выпускного патрубка с образованием вакуумной камеры, на наружной поверхности корпуса выполнен всасывающий патрубок с отверстием, сообщающимся с всасывающей линией и вакуумной камерой. При этом диаметр осевого отверстия сопла не превышает половины диаметра выпускного патрубка и одной пятой диаметра корпуса.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен воздушно-газоструйный вакуум аппарат в разрезе; на фиг. 2 - схема забора воды с помощью вакуумной системы центробежного пожарного насоса; на фиг. 3 - схема работы воздушно-газоструйного вакуум аппарата.
Воздушно-газоструйный вакуум аппарат содержит цилиндрический корпус 1, с одной стороны через впускной патрубок 2 соединенный с ресивером 3 пневмосистемы автомобиля 4. С другой стороны к корпусу 1 присоединен выпускной патрубок 5, который имеет выход в атмосферу.
Снаружи на корпусе 1 наклонно выполнен цилиндрический всасывающий патрубок 6 с отверстием 7, связанный с всасывающей линией 8 пожарного насоса 9.
В корпусе 1 установлено сопло 10 с осевым отверстием 11, на наружной поверхности сопла 10 имеется участок 12 с конусной поверхностью, сужающейся в сторону выпускного патрубка 5.
Свободная зона внутри корпуса 1 между ним и наружной поверхностью сопла 10 сообщается с отверстием 7 всасывающего патрубка 6, образуя вакуумную камеру, соединяемую с всасывающей линией 8 пожарного насоса 9.
Диаметр осевого отверстия 11 сопла 10 не превышает половины диаметра выпускного патрубка 5 и одной пятой диаметра корпуса 1.
За счет резкого сужения диаметров при прохождении воздуха из корпуса 1 в отверстие 11 сопла 10 скорость потока значительно увеличивается. А при выходе воздушного потока из осевого отверстия 11 сопла 10 в выпускной патрубок 5 за счет увеличения диаметров скорость потока резко замедляется и в вакуумной камере создается разряжение.
Работа воздушно-газоструйного вакуум аппарата осуществляется следующим образом.
Воздушно-газоструйный вакуум аппарат работает от пневмосистемы автомобиля с рабочим давлением 8-8,5 атм. Он подсоединяется от ресивера пневмосистемы автомобиля к входному патрубку аппарата. Для начала работы воздушно-газоструйного вакуум аппарата необходимо открыть вакуумный кран на пожарном насосе и открыть кран подачи воздуха под давлением. Воздух под давлением проходит через воздушно-газоструйный вакуум аппарат.
Проходя через отверстия разного диаметра за счет резкого уменьшения диаметров скорость воздушного потока возрастает. Затем воздух выходит из сопла и за счет расширения диаметров в вакуумной камере создается разряжение (сила разряжения составляет не ниже 0,73 атм), при этом из всасывающего рукава и полости центробежного насоса вытесняется воздух и полость заполняется водой.
Воздушно-газоструйный вакуум аппарат может быть выполнен из стали Х6СМ, сопло выполнено латунным.
2
2
Максимальное разряжение, создаваемое вакуумным аппаратом, составляет 0,75-0,76 кгс/см. Время создания разряжения 0,75 кгс/см - 5-7 сек. Время водозаполнения пожарного центробежного насоса с высоты всасывания 7,5 метров - 14-22 сек. (в сравнение: время заполнения известного газоструйного аппарата составляет 35 сек.). Длина агрегата составляет 200 мм, масса изделия - 400 г.
Использование воздушно-газоструйного вакуум аппарата обеспечивает следующие преимущества:
- высокая производительность;
- экономичность и дешевизна (на изготовление данного аппарата затрачивается максимум 4 часа и минимум материалов). Проверки на «сухой вакуум» производятся на холостом ходу, что принципиально упрощает данные проверки и составляет 2 секунды (для сравнения проверка газоструйного вакуумного аппарата составляет до 3-х минут). Это позволяет экономить топливо (экономится примерно 400 литров жидкого топлива в год для одного пожарного автомобиля во время использования его для приема и сдачи дежурства без учета работы на пожарных авариях, учениях и т.п.) и положительно сказывается на ресурсе двигателя;
- простота обслуживания (максимальное время обслуживания составляет один час). Изделие легко и быстро снимается (примерно три минуты), разбирается, чистится и т.п., в то время как на обслуживание газоструйного вакуумного аппарата затрачивается примерно 1,5 недели;
- изделие очень просто монтируется на любом пожарном автомобиле. Замена газоструйного аппарата на воздушно-газоструйный вакуум аппарат может производиться непосредственно в пожарных частях, без привлечения дополнительных специалистов;
- малые габариты и вес;
- высокая надежность и устойчивость к различным нештатным ситуациям в работе. При отказе пневмосистемы начинает работу резервный источник, подключенный к выхлопной системе машины (т.е. закрывается заслонка на резервном аппарате, выхлопные газы идут по трубопроводу к вакуум аппарату, в вакуумной системе создается разряжение, которое передается в полость насоса, и насос заполняется водой). Резервный источник воздушно-газоструйного вакуум аппарата изготовлен из прочного материала - чугуна СЧ 15-32.
Изделие рассчитано на присоединение к насосам типа ПН-40 и стандартным вакуумным затворам.
Воздушно-газоструйный вакуум аппарат экспонировался на VII международном салоне «Комплексная безопасность - 2014» и был удостоен медали «Гарантия качества и безопасности» (г. Москва, 22.05.2014 г.).