Распылитель вещества
SUBSTANCE SPRAYER

Предлагаемое изобретение относится к области распыления вещества и может быть использовано для тушения огня в автоматическом и ручном режиме, в стационарных и мобильных установках пожаротушения высокого и низкого давления, а также для любого другого применения, где требуется распылять вещества в заданном объеме, например, в снегогенераторах.
Из уровня техники известен способ получения водяного пара за счет принудительного вытеснения воды давлением 140-200 Атм через оросители [US5944113, МПК A62C31/05, A62C37/11, A62C37/14, B05B1/14, опубл. 31.08.1999]. Для обеспечения возможности распыления тумана с мелкими каплями в известных соплах оросителей выполняют проходные отверстия, в которых устанавливают различные механические препятствия. Такими механическими препятствиями могут быть, например, вращающаяся деталь, неподвижный запорный элемент определенной формы, винтовая пружина и т.д.
Существенный недостаток при использовании таких препятствий заключается в том, что они снижают эффективность оросителя. Это означает, что для получения распыления необходимого вида следует обеспечивать значительную рабочую мощность. Кроме того, наличие препятствий в соплах приводит к тому, что конструкции сопел и оросителей становятся довольно сложными. Такие сопла трудно изготавливать, и их необходимо заключать в особые сопловые кожухи, установленные в корпус оросителя. В результате возрастает стоимость изготовления оросителя.
В другом патенте [US5881958, МПК A62C31/02, B05B1/02, B05B1/04, опубл. 16.03.1999] описано сопло для нагнетания смеси мелкодиспергированных жидкостей, подобных туману. Чтобы получить однородно диспергированную смесь на всем протяжении распыления в соплах выполнены поверхности с выемками, которые побуждают струи жидкости создавать области отрицательного давления, отдаленные от поверхности переднего конца наконечника сопла. Для образования этих поверхностей с выемками необходима специальная механическая обработка, обусловленная их конфигурацией.
Известен патент [RU2248826, МПК A62C31/02, 27.03.2005], в котором описаны несколько вариантов создания водяного тумана с мелкими частицами (огнетушащее вещество) посредством различных оросителей, в которых взаимозависимые по длине и ширине каналы, изготовленные сверлением, расположены последовательно друг за другом. При этом выдавливаемая под большим давлением 80-100 Атм жидкость из камеры, через канал меньшего диаметра (канал подачи водяного потока) должна попадать на стенки канала большего диаметра (дюза) через конусный переход с одного диаметра на другой. При этом, для создания максимальной вихревой диспергации выдавливаемой жидкости, используется эффект поверхностного натяжения в канале большего диаметра. При этом максимальная диспергация вихревого водяного потока в описанном в указанном патенте способе и устройствах происходит на внешней кромке большего из двух каналов, то есть на внешней стороне оросителя.
Недостатком известных оросителей является низкая эффективность пожаротушения из-за наличия у них, так называемых, слепых зон, где отсутствует возможность распределения огнетушащего вещества, обусловленных и ограниченных секторами распыла, т.к. все выходные каналы для огнетушащего вещества расположены одиночно или группами по окружности головки оросителя.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности распыления за счет устранения слепых зон и увеличения равномерности распыла.
Поставленная задача решена за счет того, что распылитель вещества включает
корпус, по меньшей мере на части своей поверхности выполненный с расширением формы и имеющий внутреннюю полость для прохода вещества,
на внешней поверхности корпуса расположена и зафиксирована по меньшей мере одна втулка так, что между втулкой и расширенной частью корпуса образован по меньшей мере один дополнительный выходной канал для прохода вещества,
причем в стенках корпуса в месте установки втулки и образования выходных каналов между втулкой и расширенной частью корпуса выполнено по меньшей мере одно выходное отверстие для прохода вещества, сообщающееся с внутренней полостью корпуса и с образованными выходными каналами для прохода вещества из внутренней полости корпуса наружу,
при этом в боковых стенках расширенной части корпуса образовано по меньшей мере одно выходное отверстие для прохода вещества, сообщающееся с внутренней полостью корпуса.
Возможен вариант развития основного технического решения, при котором по меньшей мере на одном торце втулки образован по меньшей мере один вырез, причем втулка установлена на корпус так, что торец с вырезом упирается в расширенную часть корпуса, образуя меньшей мере один выходной канал для прохода вещества.
Возможен вариант развития основного технического решения, при котором втулка установлена так, что между одним из ее торцов и расширенной частью корпуса выполнен зазор, сообщающийся с выходными отверстиями в корпусе, образуя выходные каналы для прохода вещества из внутренней полости корпуса наружу.
Таким образом с помощью заявляемой группы изобретений повышается эффективность распыления за счет повышения проникающей способности создаваемого распыла, благодаря созданию дополнительного ряда выходных каналов для прохода вещества, расположенных выше основных выходных каналов распылителя, которые выполняют роль рассекателей потока. Это позволяет устранить слепые зоны и увеличить равномерность распыла, т.е. создать равномерное распределение капель по поверхности распыла.
Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
На Фиг. 1 показан спринклерный распылитель.
На Фиг. 2 показан дренчерный распылитель.
На Фиг. 3 (А-Е) показаны варианты реализации втулки.
На Фиг. 4 показан корпус с отверстиями.
На Фиг. 5 - 10 показаны результаты экспериментов.
Распылитель вещества (Фиг. 1-10) включает корпус 1, по меньшей мере на части своей поверхности выполненный с расширением, например, Т-образной формы, и имеющий внутреннюю полость для прохода вещества от трубопровода к выходным каналам.
На внешней поверхности корпуса 1 расположена и зафиксирована по меньшей мере одна втулка 2 так, что между втулкой 2 и расширенной частью корпуса 1 образован по меньшей мере один дополнительный выходной канал для прохода вещества.
В стенках корпуса 1 в месте установки втулки 2 и образования выходных каналов между втулкой 2 и расширенной частью корпуса 1 выполнено по меньшей мере одно выходное отверстие 3 (Фиг. 4) для прохода вещества, сообщающееся с внутренней полостью корпуса 1 и с образованными выходными каналами для прохода вещества из внутренней полости корпуса 1 наружу.
В боковых стенках расширенной части корпуса 1 образовано по меньшей мере одно выходное отверстие 4 для прохода вещества, сообщающееся с внутренней полостью корпуса 1 (Фиг. 1, 2, 4).
Возможен вариант развития основного технического решения, при котором по меньшей мере на одном торце втулки 2 образован по меньшей мере один вырез 6, причем втулка 2 установлена на корпус 1 так, что торец с вырезом 6 упирается в расширенную часть корпуса 1, образуя меньшей мере один выходной канал для прохода вещества.
Возможен вариант развития основного технического решения, при котором втулка 2 установлена так, что между одним из ее торцов и расширенной частью корпуса 1 выполнен зазор 5, сообщающийся с выходными отверстиями 3 в корпусе 1, образуя выходные каналы для прохода вещества из внутренней полости корпуса 1 наружу.
После проведения ряда экспериментальных исследований были установлены наиболее эффективные варианты реализации втулки 2.
На Фиг. 3 показаны варианты реализации втулки 2. На исполнениях А и Б втулки 2 вырезы 6 выполнены в виде треугольной формы. На исполнении В втулки 2 вырезы 6 выполнены в виде прямоугольной формы. На исполнениях Г втулки 2 вырезы 6 выполнены в виде сферической формы. На исполнении Д втулки 2 вырезы 6 выполнены в виде трапециевидной формы. На исполнении Е применяется зазор 5, образуемый между втулкой 2 и расширенной частью корпуса 1.
С помощью заявляемого изобретения возможно создание распыла водяного потока для разных целей, в том числе огнетушащего вещества, содержащего в качестве активных компонентов пресную или опресненную морскую воду и атмосферный воздух (в случае его всасывания), а также для распыла любого другого химического вещества.
Распылители чаще применяются в составе системы пожаротушения (на чертеже не показано), включающей также систему (на чертеже не показано) компоновки перечисленных элементов, соединительный трубопровод (на чертеже не показано), трубные соединения (на чертеже не показано), гибкие рукава (на чертеже не показано) и соединения (на чертеже не показано), клапанные устройства (на чертеже не показано) управления и насосные установки (на чертеже не показано) с электрическим и пневматическим приводом, совместно обеспечивающие подачу огнетушащего вещества к источнику горения.
Заявляемое изобретение может быть реализовано в любом типе распылителей: спринклерном (цилиндрическом и коническом) и дренчерном (цилиндрическом и коническом).
На Фиг. 1 приведен распылитель цилиндрический спринклерного типа. Корпус 1 снабжен резьбой для посадки распылителя в трубный адаптер (на чертеже не показано). В корпус 1 вкручивается гайка (на чертеже не показано) с как минимум одним сквозным отверстием (на чертеже не показано), обеспечивающим подачу воды из трубы (на чертеже не показано), через трубный адаптер (на чертеже не показано) в клапанный канал распылителя. Внутри корпуса 1 вытачивается внутренняя камера, обеспечивающая перемещение штока запорного клапана и сообщающийся с каналами подачи водяного потока. Шток запорного клапана (на чертеже не показано) с резиновыми уплотнениями располагается внутри корпуса 1, продольно клапанному каналу, совместно с гайкой корпуса 1 обеспечивающими удержание воды в трубопроводе (на чертеже не показано) до момента срабатывания (разрыва) термозависимой колбы (на чертеже не показано). Термозависимая колба (на чертеже не показано) располагается в корзинке корпуса 1, имеющей как минимум одно фрезеруемое окно для обеспечения подачи нагретого огневым очагом воздуха к колбе (на чертеже не показано). Колба (на чертеже не показано) удерживает шток запорного клапана (на чертеже не показано) внутри гайки и фиксируется стопорным винтом (на чертеже не показано). Стопорный винт (на чертеже не показано), имеющий резьбу и вкручиваемый в торец корзинки корпуса 1, предназначен для удержания и стопорения термозависимой колбы (на чертеже не показано) в рабочем положении. При разрыве колбы (на чертеже не показано), шток запорного клапана (на чертеже не показано) освобождается и напором воды, находящейся под давлением 40 - 60 кг/см2, выходит из гайки, тем самым обеспечивая подачу воды через клапанный канал в как минимум один распылительный канал и образованное в нем огнетушащее вещество направляется наружу к защищаемой поверхности. При этом цилиндрическая форма корпуса 1 обуславливается необходимостью взаимоувязанно расположить внутреннюю камеру, каналы подачи водяного потока, дюзу и направить выходное отверстие дюзы под  углом 75 - 30 градусов к защищаемой поверхности.
На Фиг. 2 приведен распылитель цилиндрический дренчерного типа. Корпус 1 снабжен резьбой для посадки распылителя в трубный адаптер (на чертеже не показано). В корпус 1 вкручивается гайка (на чертеже не показано) с как минимум одним сквозным отверстием (на чертеже не показано), обеспечивающим подачу воды из трубы (на чертеже не показано), через трубный адаптер (на чертеже не показано) в клапанный канал распылителя. Внутри корпуса 1 вытачивается внутренняя камера (клапанный канал). По команде, после открытия внешнего запорного устройства (на чертеже не показано), напор воды проходит во внутреннюю камеру (клапанный канал) и в каналы  подачи водяного потока к кромкам срыва водяного потока бесконечного множества независимых микрокапель, стремящихся к стенкам дюзы. Тем самым формируя высоко диспергированное облако водяной пыли, иначе именуемое "плотный высокодисперсный водяной туман".
На Фиг. 5 - 10 показаны результаты экспериментов. На приведенных Фигурах изображен результат распыления (карта орошения) одного и того же корпуса 1 распылителя с применением различных типов втулок 2.
Как видно из приведенных диаграмм, удалось достичь равномерного распределения капель по поверхности распыла с повторяющимся необходимым результатом.