ПЕНОГЕНЕРАТОР ЭЖЕКЦИОННОГО ТИПА
FOAM GENERATOR OF EJECTION TYPE

Предлагаемое изобретение относится к противопожарной технике, предназначено для получения карбомидно-формальдегидного пенопласта (КФП), снабжено автоматизированным регулятором подачи компонентов и может быть использовано в системах подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями.
Известна установка для получения самоотверждающейся полимерной композиции [см. патент РФ №2159648, МПК 7 A62C 5/00, заявл. 23.04.1999, опубл. 27.11.2000]. Известная установка предназначена для использования при аварийно-спасательных работах, в том числе в помещениях транспортных средств: железнодорожного, воздушного, водного, автомобильного и др. транспортов, а также при возгорании нефти, нефтепродуктов, горючих химических веществ. Установка снабжена необходимым количеством емкостей для исходных компонентов рецептурного состава композиции, системой подогрева компонентов рецептуры, дозаторами компонентов, смесительной камерой, приемной камерой перемешанной смеси, а также газогенерирующим твердотопливным зарядом. В заряженном состоянии установка находится в постоянной готовности и немедленно может быть приведена в рабочее состояние при любой температуре окружающей среды, а также в автоматических системах пожаротушения. Известная установка позволяет применять композиции различных рецептур и может быть использована также для проведения строительных работ, изоляции теплотрасс, оконных и дверных проемов, потолочных перекрытий, утепления жилья в условиях северных районов и для сорбирования разлитой нефти и нефтепродуктов, в том числе с поверхности воды.
Недостатком известной установки является наличие в ее составе разрывных клапанов. После завершения работы установка должна быть демонтирована и в ней необходимо произвести замену указанных клапанов новыми. К другим недостаткам установки следует отнести то, что она заключена в громоздкий корпус и при увеличении объемов емкостей с исходными компонентами установка практически теряет свою мобильность.
К существенным недостаткам установки следует также отнести то, что подача исходных компонентов в емкости не регулируется. Использование в установке дозаторов не влияет на изменение характеристик получаемой пены, так как они не обеспечивают регулировку расхода поступающих в установку компонентов.
Известен также пеногенератор [см. свидетельство РФ на полезную модель №43927, МПК 7 F04F 5/02, заявл. 23.04.1999, опубл. 27.11.2000], который содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя. В боковой поверхности корпуса выполнены отверстия для подвода воздуха. Внутри корпуса, напротив сопла установлена камера смешивания, прикрепленная большим основанием к фланцу напротив сопла.
Недостатком известного технического решения является ограниченность его функциональных возможностей, которая заключается в том, что известный генератор может быть использован только для получения пены на основе водного раствора пенообразователя. Использование других, а именно быстротвердеющих смесей приведет к закупорке внутренней полости камеры.
Еще одним недостатком известного пеногенератора является отсутствие в нем возможности подачи смеси, состоящей из двух компонентов, если они не были заранее перемешаны.
Следует также отметить, что в известной конструкции пеногенератора не предусмотрена возможность регулирования кратности получаемой пены.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа пеногенератор эжекционного типа [см. патент РФ на изобретение №2401678, МПК A62C 5/00 (2006.01), заявл. 06.08.2009, опубл. 27.04.2010]. Известный пеногенератор предназначен для подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями. Пеногенератор содержит цилиндрический корпус с камерой смешивания, выполненный с фланцами на торцах. В одном из фланцев установлено сопло с отверстием, обеспечивающим подвод водного раствора, необходимого для пенообразования. В боковой поверхности корпуса выполнены отверстия для подвода воздуха. Для повышения эффективности пеногенератора сопло выполнено из конической обечайки, обращенной вершиной конуса в сторону, противоположную фланцу для подвода водного раствора пенообразователя. Внутри сопла размещен эжектор, выполненный в виде конической обечайки с обтекателем, образующим с конической обечайкой коническую полость и имеющим форму поверхности вращения второго порядка, например шара, эллипсоида. Конические обечайки сопла и эжектора соосны и между ними имеется зазор кольцевого типа с переменным сечением. Конические поверхности сопла и эжектора имеют равные углы при вершинах конуса, их образующего, а эжектор крепится к соплу посредством, по крайней мере, трех эжектирующих трубчатых элементов, один конец которых расположен в полости эжектора, а другой - в полости цилиндрического корпуса. К конической обечайке эжектора соосно прикреплен цилиндрический горизонтальный воздуховод, у среза которого размещены, по крайней мере, три радиальных воздуховода, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, и закрепленные одним концом к корпусу. Оси воздуховодов расположены радиально и равномерно в этой плоскости, а свободный конец радиальных воздуховодов расположен у среза горизонтального воздуховода.
Недостатком ближайшего аналога является сложность, а, следовательно, ненадежность конструкции. Кроме того, известный пеногенератор может быть использован только для получения пены на основе водного раствора пенообразователя. При использовании других, например быстротвердеющих, смесей произойдет закупорка внутренней полости камеры. Указанное явление может произойти в результате попадания компонентов пены между цилиндрической частью и внешним корпусом пеногенератора.
Существенными недостатками ближайшего аналога является также невозможность подачи в пеногенератор смеси из двух компонентов, если они не были заранее перемешаны, а также отсутствие возможности регулирования кратности получаемой пены.
Задачей, поставленной при разработке заявляемого изобретения, является расширение функциональных возможностей пеногенератора при одновременном упрощении его конструкции, повышении надежности работы, а также снижении материальных затрат на его изготовление.
Для решения указанных задач предлагается пеногенератор эжекционного типа, который, как и наиболее близкий к нему пеногенератор, выбранный в качестве прототипа, содержит расположенные вдоль оси фланец, эжектор, камеру смешивания, диффузор и воздуховод, который расположен в плоскости, перпендикулярной оси пеногенератора.
Особенностью предлагаемого пеногенератора, отличающей ее от известного, принятого за прототип пеногенератора, является то, что фланец снабжен двумя патрубками, соединяющими камеру смешивания пеногенератора с автоматизированным регулятором подачи компонентов пенообразования. Эжектор пеногенератора выполнен в виде фильер, установленных во фланце, жестко соединенном с камерой смешивания. Камера смешивания состоит из двух, соединенных между собой участков, первый из которых, расположенный на входе пеногенератора, имеет больший диаметр. Второй участок, который образует камеру дозревания, жестко соединен с диффузором и имеет длину не менее 10-ти метров. Воздуховод пеногенератора расположен в начале камеры смешивания.
Диаметр камеры смешивания «D» находится в диапазоне (1,2-1,4)·d, где d - диаметр камеры дозревания.
Автоматизированный регулятор подачи компонентов пенообразования может состоять из двух идентичных блоков подачи компонентов, каждый из которых содержит бак с компонентами для пенообразования в жидкой фазе, насос для подачи компонентов в камеру смешивания, шаровой кран для регулирования расхода компонентов, и по два преобразователя давления. Воздух в камеру смешивания подается с помощью компрессора. Регулирование расхода воздуха осуществляется с помощью третьего шарового крана, снабженного обратной связью с двумя другими преобразователями давления.
Важнейшими задачами, которые решались при создании предлагаемого изобретения, были:
- расширение функциональных возможностей пеногенератора;
- упрощение конструкции пеногенератора;
- снижение материальных затрат на его изготовление;
- повышение надежности работы пеногенератора.
Поставленные задачи были решены за счет следующих конструктивных особенностей пеногенератора. Во-первых, по сравнению с ближайшим аналогом, была принципиально усовершенствована и упрощена конструкция пеногенератора, из которой были изъяты все элементы, необоснованно усложняющие и удорожающие конструкцию, а, главное, порождающие ненадежность и нестабильность ее работы. Среди этих элементов необходимо отметить корпус, внутри которого смонтирован сам пеногенератор, а также являющуюся элементом эжектора коническую обечайку, обтекатель которой представляет собой сложное в технологическом отношении изделие, так как его поверхность является поверхностью вращения второго порядка. В предлагаемой конструкции ликвидированы также все элементы, имеющие конические поверхности, служащие в прототипе для формирования зазора кольцевого типа с переменным сечением. Кроме того, в заявленной конструкции вместо большого количества трубок (3 эжектирующие трубки и 3 радиальных воздуховода) в начале камеры смешивания пеногенератора установлен единственный воздуховод, который функционально заменяет все упомянутые выше трубки, входящие в конструкцию ближайшего аналога. Таким образом, при создании предлагаемого изобретения была решена такая важная задача, как снижение материальных затрат на изготовление пеногенератора. Предложенная в заявляемом изобретении принципиально новая конструкция эжектора содержит минимальное количество простых и недорогих в изготовлении деталей, а именно: 4 резьбовые детали (фильеры), изготовленные на базе стандартного винта M8 с осевыми отверстиями маленького диаметра, через которые в процессе работы пеногенератора продавливаются растворы компонентов №1 и №2. Важнейшей задачей, поставленной и решенной при создании предлагаемого пеногенератора, является расширение функциональных возможностей устройства. Указанная задача была решена введением в конструкцию пеногенератора автоматизированного регулятора подачи компонентов пенообразования, с помощью которого можно управлять кратностью получаемой пены, и двух патрубков, предназначенных для его соединения с камерой смешивания. Один из конкретных вариантов пневмогидравлической схемы автоматизированного регулятора подачи компонентов представлен в пункте 2 формулы предлагаемого изобретения. При этом необходимо подчеркнуть следующее. Предложенная схема проста, состоит из недорогих покупных деталей отечественного и зарубежного производства, но, естественно, требует материальных затрат на ее изготовление. Однако эти весьма незначительные материальные затраты компенсируются существенной экономией средств, необходимых для изготовления пеногенератора предлагаемой конструкции. Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Ниже описан один из конкретных примеров реализации предлагаемого изобретения.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 схематично представлена камера смешивания заявляемого пеногенератора эжекционного типа с автоматизированным регулятором подачи компонентов;
на фиг.2 изображен пеногенератор в разрезе;
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2 (вид на эжектор).
Пеногенератор эжекционного типа (см. фиг.1-3) состоит из камеры смешивания 1 и автоматизированного регулятора 2 подачи компонентов. Камера смешивания 1 жестко соединена с фланцем 3, снабженным двумя патрубками 4 и 5, предназначенными для соединения пеногенератора с автоматизированным регулятором 2 подачи компонентов. Во фланце 3 установлены четыре фильеры 6, которые являются эжектором пеногенератора. Камера смешивания 1 состоит из двух соединенных между собой участков, при этом первая часть камеры смешивания 1 имеет больший диаметр. Второй участок камеры смешивания 1 образует камеру дозревания 7, которая жестко соединена с диффузором 8. Диаметр «D» камеры смешивания 1 составляет (1,2-1,4)·d, где d - диаметр камеры дозревания 7. В данном конкретном примере внутренний диаметр камеры дозревания 7 составляет около 40 мм, при этом внутренний диаметр смешивания 1 составляет 60±5 мм. Длина камеры дозревания 7 составляет не менее десяти метров, что обусловлено длительностью процесса взаимной диффузии компонентов и их насыщения воздухом. Воздуховод 9 пеногенератора расположен в начале камеры смешивания 1. Положение воздуховода 9 выбрано не случайно. Воздух, поступающий в камеру смешивания 1 на ее начальном участке, сразу же должен начать закручивать поток поступающих через патрубки 4 и 5 пенообразующих компонентов, способствуя их интенсивному перемешиванию. Автоматизированный регулятор 2 подачи компонентов в данном конкретном примере реализации предлагаемого изобретения состоит из двух блоков 10 и 11 подачи компонентов. Каждый из блоков содержит бак 12, 13 с компонентами для пенообразования в жидкой фазе, насос 14, 15 для подачи компонентов в камеру смешивания 1, шаровые краны 16, 17 для регулирования расхода компонентов, и по два преобразователя давления 18, 19 и 20, 21. Воздух в камеру смешивания 1 подается с помощью компрессора 22. Регулирование расхода воздуха осуществляется с помощью третьего шарового крана 23, снабженного обратной связью с двумя другими преобразователями давления 24 и 25.
В заявляемом изобретении в качестве насоса 14 может быть использован серийно выпускаемый отечественной промышленностью насос НМШ 5-25-2,5/6-5 (ООО «Ливмаш», Россия);
- в качестве насоса 15 - насос Lowarra SHE 25-200/40 (Lowarra, Италия);
- в качестве компрессора 22 - компрессор Fiac NEW SILVER 20/300 (Fiac, итальянского производства);
- в качестве шаровых кранов 16, 17, 23 - краны R323 с электроприводом Belimo LR24A-SR (Belimo, Швейцария);
- в качестве преобразователей давления 18, 19, 20, 21, 24, 25 -преобразователь давления Trafag NAT 10.0A (Trafag, Швейцария).
Работа пеногенератора эжекционного типа для получения карбомидно-формальдегидного пенопласта (КФП) с автоматизированным регулятором подачи компонентов осуществляется следующим образом.
В камеру смешивания 1 пеногенератора (см. фиг.1 и фиг.2) подаются 3 компонента: из баков 12 и 13 с помощью насосов 14 и 15 в соответствующие патрубки 4 и 5 подаются компоненты №1 и №2 в жидкой фазе. Через фильеры 6 указанные компоненты продавливаются и поступают в камеру смешивания 1. С помощью воздушного компрессора 22 через воздуховод 9 в камеру смешивания 1 подается воздух. Регулирование расхода компонентов №1 и №2 происходит с помощью шаровых кранов 16 и 17 соответственно. Шаровые краны 16 и 17, регулирующие расход компонентов №1 и №2, снабжены обратной связью с преобразователями давления 18, 19 и 20, 21 соответственно. Регулирование расхода воздуха происходит за счет шарового крана 23, снабженного обратной связью с преобразователями давления 24 и 25.
В ходе работы пеногенератора за счет использования шаровых кранов 16 и 17 производится регулирование компонентов, подаваемых в камеру смешивания 1. Из камеры смешивания 1 насыщенные воздухом компоненты №1 и №2 поступают в камеру дозревания 7, в которой происходит взаимная диффузия компонентов №1 и №2, а также продолжается процесс насыщения их воздухом (дозревание). Неиспользованные компоненты возвращаются в баки 12 и 13 соответственно. Неиспользованный поток воздуха выбрасывается в атмосферу через шаровой кран 23 (см. фиг.1).
Таким образом, в заявляемом изобретении за счет существенного упрощения конструкции практически всех основных узлов пеногенератора, создания принципиально нового эжектора, а также оснащения пеногенератора автоматизированным регулятором подачи компонентов пенообразования, существенно повышена надежность его конструкции и расширены его функциональные возможности. С помощью пеногенератора заявляемой конструкции появилась возможность получения карбомидно-формальдегидной пены разной кратности.