УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

УСТРОЙСТВО для ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Полезная модель относится к средствам пожаротушения, принцип действия которых основан на генерации двухфазного газокапельного потока огнетушащего вещества.
В настоящее время известны различные типы средств пожаротушения, которые подразделяются в основном в зависимости от вида огнетушащего вещества. К таким средствам относятся водные, в том числе мелкодисперсные, газовые, аэрозольные и порошковые средства пожаротушения. В последние годы наиболее интенсивно развивается техника и технология пожаротушения, основанная на эффективном использовании газокапельных потоков с мелкораспыленной водой.
Так, например, известно устройство, относящееся к противопожарной технике, которое служит для создания газожидкостных туманообразных завес (патент RU 2083247, МПК-6 А 62 С 31/02, опубл. 10.07.97). Устройство содержит сопло Лаваля, сужающаяся часть которого сообщена с магистралью подачи воздуха под давлением 0,4  0,9 МПа. Камера смещения жидкости и газа устройства выполнена в виде тороидальной вихревой камеры, расположенной между расширяющейся и сужающейся частями сопла Лаваля. С вихревой камерой через эжектирующие отверстия сообщена дополнительная камера, которая соединена с трубопроводом подачи жидкости. При этом жидкость подается в вихревую камеру под избыточным давлением 0,4 МПа.
Известно также устройство, предназначенное для генерации газокапельных потоков (струй). Такое устройство может использоваться в качестве средства пожаротушения (патент RU 2107554, МПК-6 В05В 7/00, опубл.27.03.98). В состав устройства входит камера смешения жидкости и газа, в которой производится
предварительное диспергирование жидкости в потоке газа. Устройство содержит также профилированное газодинамическое сопло, с помощью которого осуществляется формирование и ускорение мелкодисперсного газокапельного потока. Применение достаточно длинного профилированного газодинамического сопла (длина профилированного канала сопла больще диаметра критического сечения сопла не менее чем в 5 раз) позволяет существенно зпвеличить дальность подачи газокапельного потока.
Для оперативного тущения очагов возгорания применяются ранцевые установки пожаротущения, В состав таких установок обычно входит емкость (бак) с огнетущащей жидкостью, баллон со сжатым газом (воздухом) и ствол с курковым механизмом (патент RU 2121390, МПК-6 А 62 С 31/02, опубл. 10.11.98). В стволе, с помощью которого осуществляется формирование газокапельных потоков, установлен клапанный механизм для раздельной подачи жидкости и газа в камеру смещения. В стволе установлено также профилированное газодинамическое сопло, сообщенное с камерой смещения. Длина профилированного канала сопла выбирается в зависимости от диаметра минимального сечения сопла. Компактное размещение узлов системы подачи жидкости и газа на заплечном ранце обеспечивает удобство пользования данным средством пожаротущения. При этом дальность подачи газокапельного потока составляет не менее 12 м.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство, описанное в патенте RU 2132752 (МПК-6, опубл. 10.07.99). Данное устройство представляет собой ранцевую установку пожаротущения, в состав которой входит емкость (бак) с огнетущащей жидкостью, баллон со сжатым газом, регулятор давления газа (редуктор), система гибких щлангов для подачи жидкости и газа. Составной частью устройства является также ствол, содержащий клапанный механизм, камеру
смешения жидкости и газа и газодинамическое сопло. Клапанный механизм ствола обеспечивает определенную последовательность открытия и закрытия клапанов подачи жидкости и газа при включении и выключении устройства. Такая последовательность открытия и закрытия клапанов подачи жидкости и газа позволяет сократить непроизводительные потери огнетушащего вещества и осуществить стабильную генерацию газокапельного потока в непрерывном и импульсном режимах работы устройства.
Камера смешения жидкости и газа в известном устройстве представляет собой цилиндрический канал, вдоль продольной оси симметрии которого подается поток газа. Для равномерного распределения капель жидкости в газовом потоке в стенках канала выполнены отверстия, равномерно расположенные вдоль канала. При подаче жидкости под избыточным давлением через систему эжектирующих отверстий производится диспергирование потока жидкости в потоке газа на отдельные капли размером до 500 мкм.
Недостатком данного устройства, наряду с другими описанными выше аналогами, является неоптимизированный выбор размеров эжектирующих отверстий и неоптимизированое расположение эжектирующих отверстий относительно друг друга вдоль стенок камеры смешения. В результате этого часть потока огнетушащей жидкости непроизводительно расходуется за счет пленочного течения вдоль поверхности газодинамического сопла.
Патентуемая полезная модель направлена на сокращение непроизводительного расхода огнетушащего вещества и на повышение стабильности генерации мелкодисперсных газокапельных потоков с дальностью подачи огнетушащего вещества не менее 12 м. Данный технический результат обеспечивается за счет оптимального расположения и выбора размера эжектирующих отверстий.
Достижение указанных выше технических результатов обеспечивается за счет использования устройства для пожаротзтпения, которое содержит, по меньшей мере, одну емкость для хранения огнетушащей жидкости, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом, регулятор давления газа, систему соединительных шлангов и приспособление для создания направленного газокапельного потока. В состав приспособления входят управляемые клапаны подачи жидкости и газа, камера смешения жидкости и газа и газодинамическое сопло. Камера смешения жидкости и газа выполняется в форме цилиндрического канала, в стенках которого образованы эжектирующие отверстия для подачи жидкости. Согласно патентуемой полезной модели размер каждого эжектируюш,его отверстия вдоль направления истечения газокапельного потока не превышает 2 мм, а расстояние между близлежащими эжектирующими отверстиями вдоль направления истечения газокапельного потока составляет не менее 4 мм.
В конкретном примере выполнения устройства эжектирующие отверстия могут иметь круглое проходное сечение.
В другом примере выполнения устройства эжектирующие отверстия могут иметь форму щелевых отверстий, ориентированных перпендикулярно оси симметрии цилиндрического канала камеры смешения.
Далее патентуемая полезная модель поясняется примером конкретного выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - принципиальная схема устройства (с продольным разрезом камеры смешения жидкости и газа), в котором эжектирующие отверстия имеют круглое проходное сечение;
на фиг. 2 - принципиальная схема устройства (с продольным разрезом камеры смешения жидкости и газа), в котором эжектирующие отверстия имеют форму щелевых отверстий.
Устройство для пожаротушения, принципиальная схема которого изображена на фиг. 1 и 2, содержит емкость (бак) 1 для хранения огнетушаш;ей жидкости, баллон 2 со сжатым газом, хранящимся при начальном давлении 30,0 МПа, регулятор (редуктор) 3 давления газа, систему соединительных шлангов 4, 5 и 6 и приспособление для создания направленного газокапельного потока. В состав приспособления входят управляемые клапаны 7 и 8 подачи жидкости и газа, камера 9 смешения жидкости и газа и газодинамическое сопло 10. Камера 9 смешения жидкости и газа выполнена в форме цилиндрического канала, в стенках которого образованы эжектирующие отверстия 11 для подачи жидкости.
На фиг. 1 изображен вариант выполнения эжектирующих отверстий 11 с проходным сечением круглой формы. В другом примере исполнения устройства, изображенном на фиг. 2, эжектирующие отверстия 11 имеют щелевую форму, при этом каждое щелевое эжектирующее отверстие 11 ориентировано перпендикулярно оси симметрии цилиндрического канала камеры 9 смешения.
В каждом из примеров выполнения камеры 9 смешения размер «d эжектирующего отверстия 11 вдоль направления истечения газокапельного потока не превышает 2 мм. Расстояние «1 между близлежащими эжектирующими отверстиями составляет не менее 6 мм. В примере исполнения, изображенном на фиг. 2, размер «d представляет собой ширину щелевого эжектирующего отверстия, а в примере исполнения, изображенном на фиг.1, - диаметр эжектирующего отверстия с круглым проходным сечением. Оптимальный размер «d составляет 1±0,2 мм. В результате проведенных исследований бьшо установлено оптимальное расстояние между
близлежащими эжектирующими отверстиями 11 диаметром d  1±0,2 мм. Оптимальное расстояние «1 составляет  мм. При выбранных размерах «d и «1 в камере 9 смешения жидкости и газа в процессе работы устройства осуществлялось мелкодисперсное диспергирование жидкости при минимальном непроизводительном расходе рабочей жидкости. Размер капель жидкости, диспергированных в потоке газа составил от 50 до 200 мкм.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Сжатый воздух под давлением 30,0 МПа подается из баллона 2 через регулятор (редуктор) 3 давления газа и шланг 4 в полость наддува емкости 1 с огнетушащей жидкостью. В качестве огнетущащей жидкости используется вода. Возможно также использование воды с пенообразующими добавками. Давление воздуха за регулятором 3 в режиме расхода газа составляет 0,75  0,8 МПа. По шлангу 5 сжатый воздух от регулятора (редуктора) 3 поступает к управляемому клапану 8 подачи газа в камеру 9 смешения жидкости и газа. Вода, вытесняемая газом из емкости 1, поступает по шлангу 6 к управляемому клапану 7 подачи жидкости в камеру 9 смешения жидкости и газа.
При включении устройства сначала открывается управляемый клапан 8 подачи жидкости, а затем с задержкой (t  0,3 с) - клапан 7 подачи жидкости. В результате указанной последовательности открытия клапанов 7 и 8 в камере 9 предварительно создается поток газа, в который через эжектирующие отверстия 11 поступают струйки воды. В результате взаимодействия струек воды с потоком газа происходит диспергирование жидкости на мелкие капли размером 50  200 мкм. Размер эжектирующих отверстий 11 d  1±0,2 мм (не более 2 мм в направлении истечения газокапельного потока) и их расположение на расстоянии не менее 4 мм друг от друга в направлении истечения газокапельного потока позволяет создать оптимальные гидродинамические условия для равномерного диспергирования жидкости при
минимальных ненроизводительных потерях Жидкости. При выбранных размерах «d и «1 значительно снижаются потери жидкости на пленочное течение вдоль поверхности стенок камеры 9.
Сформированный в камере 9 смешения жидкости и газа мелкодисперсный газокапельный поток затем разгоняется в профилированном канале газодинамического сопла 10. Требуемая скорость газокапельной струи, при которой обеспечивается необходимая дальность нодачи газокапельной струи, достигается подбором соответствующего уровня давления газа на входе в газодинамическое сопло 10 и/или за счет изменения длины профилированного канала сопла 10 (при конструктивной возможности смены газодинамического сопла 10).
Генерируемый мелкодисперсный газокапельный поток направляется оператором на очаг возгорания путем управления пространственным положением газодинамического сопла 10. Эффективное тушение очага осуп ;ествляется за счет высокой скорости мелких капель жидкости в непосредственной близости от пламени. Высокоскоростной мелкодисперсный газокапельный поток проникает в очаг возгорания и за счет этого осуш;ествляется эффективный теплоотвод от пламени.
Путем перемеш;ения газодинамического сопла 10 в вертикальной и горизонтальной плоскостях оператор может управлять газокапельным потоком и осуществлять тушение очагов возгорания на больших площадях в открытом пространстве и в замкнутых помещениях на расстояниях до 12 м. В качестве огнетушащей жидкости при тушении горючих веществ и электроустановок может применяться вода с пенообразователем. В этом случае на поверхности объекта образуется тонкая пленка пенообразующего вещества.
перед отключением подачи в нее газа. Такая последовательность действий обеспечивается за счет первоначального закрытия клапана 7 подачи жидкости, а затем с задержкой (t  0,3 с) - закрытия клапана 8 подачи газа.
В результате проведенных экспериментов было установлено, что скорость капель жидкости при подлете к очагу пожара составляла не менее 5 м/с при интенсивности подачи жидкости 0,4 л/с. Средняя дисперсность капель при использовании в качестве огнетушащего вещества воды была около 100 мкм. Скорость газокапельной струи на выходе из сопла 10 составляла около 80 м/с.
Проведенные исследования подтверждают возможность максимально эффективного использования огнетушащей жидкости с помощью ранцевых установок пожаротущения, в которых применяется патентуемая полезная модель, для тушения очагов пожара различной сложности при сокращении непроизводительного расхода жидкости до 20%. При этом повыщается стабильность генерации мелкодисперсных газокапельных потоков с дальностью подачи огнетушащего вещества не менее 12м.
При запасе огнетушащей жидкости 12 л в емкости 1 с помощью ранцевой установки пожаротушения, выполненной согласно патентуемой полезной модели, осуществлялось тушение очагов возгорания, состоящих из твердых материалов, площадью более 60 м и очагов возгорания легковоспламеняющихся жидкостей площадью более 7 м.
Полезная модель может использоваться в средствах пожаротушения различного назначения. Такие средства могут применяться в различных условиях, в том числе в закрытых помещениях, при тушении труднодоступных очагов возгорания. Ранцевые установки пожаротушения, разработанные на основе патентуемой полезной модели, позволят тушить очаги возгорания на расстояниях более 12 м при минимальном расходе огнетушащей жидкости и пенообразующих добавок.