РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ ФОРСУНКА ОГНЕТУШИТЕЛЯ
FIRE EXTINGUISHER SPRAYING NOZZLE

Изобретение относится к противопожарной технике, а более конкретно к средствам подачи огнегасительного состава, и может быть использовано для создания распыленной струи в соплах или насадках, специально предназначенных для объемного или локально-объемного пожаротушения преимущественно в замкнутых или полузамкнутых помещениях.
Из уровня техники известен распылитель жидкости, выполненный в виде корпуса с двумя соосными каналами одинакового поперечного сечения, предназначенными для встречной подачи жидкости, и соплом, входное отверстие которого образовано пересечением внутренних поверхностей каналов с образующей сопло поверхностью, в котором сопло имеет форму конического диффузора, ориентированного поперек каналов, при этом площадь входного отверстия диффузора не превышает суммарную площадь поперечного сечения каналов, см., пат. RU, кл. А62С 31/02, №2158151, опубликован 27.10.2000. Изобретение обеспечивает повышение равномерности и соответственно интенсивности распыления жидкости по всей поверхности заданной площади. Недостатком известного распылителя является сложность профиля и повышенные гидропотери напора жидкости.
Известна переносная установка для получения вспененной композиции, характеризующаяся тем, что содержит распыливающую форсунку, расположенную на выходном конце пеновоздушного ствола, снабженного распылителем, внутри пеновоздушного ствола установлены дополнительные смесительные и диспергирующие устройства, выполненные в виде вращающихся на продольной оси дисков, направленных в разные стороны, и пакета металлических сеток, при этом трубопровод для подачи жидкости из резервуара в пеновоздушный ствол соединен с расположенным на пеновоздушном стволе штуцером с форсункой, перед которой установлен трубопровод, соединенный с выхлопной трубой, а распылитель выполнен телескопическим с пакетом съемных средств, см., пат. RU, кл. А62С 5/00, №2183487, опубликован 20.06.2002 г. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса вспенивания эмульсии. Недостатком установки является раздельное размещение распыливающей форсунки и дополнительных смесительных и диспергирующих устройств в канале пеновоздушного ствола, что снижает ее эффективность.
Известно распылительное устройство средства пожаротушения, включающее дефлектор и распылитель-форсунку, выполненную в виде стакана с полостью для подачи огнетушащего вещества и распылительными окнами, выполненными в передней части корпуса распылителя-форсунки, в котором распылительные окна выполнены в виде, по меньшей мере, двух сквозных пазов в боковой стенке и дне стакана, при этом сквозные пазы выполнены цилиндрической формы, продольными, параллельно оси распылителя-форсунки, см., свидетельство на полезную модель RU, кл. А62С 31/05, №68327, U1, опубликовано 27.11.2007 г. Устройство позволяет исключить потери огнетушащего вещества и падение скорости потока на периферийных участках. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа являются значительные гидропотери напора потока огнетушащего вещества для формирования диспергированного ансамбля капель вследствие углового изменения направления потока. Результатом проявления падения напора является существенное снижение дальности струи огнетушащего вещества. Наличие в конструкции прототипа указанного недостатка ограничивает эффективность и область его применения.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в обеспечении высокой степени дисперсности и распыла потока огнетушащего вещества на выходе из сопла форсунки при сохранении дальнобойности струи за счет снижения гидравлического сопротивления и простоты конструкции. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить эффективность использования огнетушащего вещества и огнетушителя в целом. В изобретении максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важным из которых является предотвращение падения скорости потока.
Указанный технический результат достигается тем, что распылительная форсунка огнетушителя, содержащая корпус с соплом и присоединительным штуцером для подачи огнетушащего вещества, отличается от прототипа тем, что она снабжена расположенным в корпусе на участке между соплом и присоединительным штуцером генератором когерентных колебаний потока огнетушащего вещества, выполненным в виде, по меньшей мере, двух прямолинейных стержней, каждый из которых установлен в корпусе таким образом, что продольная ось стержня перпендикулярна направлению потока огнетушащего вещества. Профиль поперечного сечения стержней имеет ось симметрии, стержни расположены в корпусе последовательно в направлении потока огнетушащего вещества, в различных плоскостях относительно друг друга и на расстоянии, превышающем размер профиля по его оси симметрии, а концевые участки стержней закреплены в стенке корпуса.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является расположение стержней в корпусе по его диаметру и во взаимно перпендикулярных плоскостях относительно друг друга. Во всех исполнениях форсунки профиль поперечного сечения стержней может иметь форму круга.
В основу изобретения положен принцип генерирования в потоке огнетушащего вещества в проточной части форсунки и, в частности, в ее сопле когерентных колебаний. Под когерентными колебаниями в потоке огнетушащего вещества понимаются согласованные механические колебания нескольких колебательных процессов от различных источников, проявляющиеся при их сложении. Когерентные колебания способны эффективно инициировать в потоке огнетушащего вещества процессы формирования мелкодисперсной структуры капель. В конструкции форсунки использован генератор когерентных колебаний, который состоит из ориентированных прямолинейных стержней, обладающих незначительным гидравлическим сопротивлением при обтекании их потоком сплошной среды. Таким образом, на выходе из сопла форсунки формируется высокодисперсная скоростная струя огнетушащего вещества с заданным углом раскрытия, при этом не происходит потери кинетической энергии потока.
Все отличительные от прототипа признаки распылительной форсунки направлены на получение технического результата, а именно обеспечение высокой степени дисперсности и распыла потока огнетушащего вещества на выходе из сопла форсунки при сохранении дальнобойности струи за счет снижения гидравлического сопротивления и простоты конструкции.
Распылительная форсунка огнетушителя, характеризующаяся описанной совокупностью существенных признаков, является новой, промышленно применимой и обладает изобретательским уровнем.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид распылительной форсунки огнетушителя в разрезе; фиг.2 - поперечный разрез форсунки А-А на фиг.1; на фиг.3 - возможный вариант профиля поперечного сечения стержня с осью его симметрии и направлением потока огнетушащего вещества.
Распылительная форсунка огнетушителя состоит из корпуса 1 с соплом 2 в виде конфузора и присоединительным штуцером 3 для подачи огнетушащего вещества в виде резьбового участка в передней части корпуса 1. В корпусе 1 на его цилиндрическом участке между соплом 2 и присоединительным штуцером 3 установлен генератор когерентных колебаний потока огнетушащего вещества, выполненный в виде прямолинейных стержней 4. На чертежах генератор когерентных колебаний представлен двумя прямолинейными стержнями 4, концевые участки которых закреплены в стенке корпуса 1 с ее внутренней стороны. Согласно изобретению стержней 4 может быть больше двух. Продольная ось стержней 4 ориентирована перпендикулярно направлению потока огнетушащего вещества, который на чертежах условно изображен в виде четырех параллельных стрелок. Стержни 4 расположены в проточной части корпуса 1 последовательно в направлении потока огнетушащего вещества на расстоянии друг от друга, величина которого обозначена на чертежах буквой L. На чертежах стержни 4 изображены расположенными в корпусе 1 по его диаметру. Кроме того, стержни 4 расположены в различных (на чертежах во взаимно перпендикулярных) плоскостях относительно друг друга. Такая конструктивная схема форсунки соответствует простейшей ортогональный реализации генератора когерентных колебаний. Принципиально стержни 4 могут быть расположены относительно друг друга под любым углом скрещивания, только не параллельно. Поперечное сечение стержней 4 имеет обтекаемый профиль, форма которого может быть разнообразной, но симметричной относительно оси, совпадающей с направлением потока огнетушащего вещества. Профиль поперечного сечения стержней 4 имеет характерный размер по его оси симметрии, величина которого обозначена на чертежах буквой d. На фиг.1 профиль поперечного сечения стержня 4 изображен в форме круга, а его характерный размер d совпадает с диаметром стержня 4. На фиг.3 профиль поперечного сечения стержня 4 изображен в форме усеченного овала. Стержни 4 расположены в корпусе 1 на расстоянии L друг от друга, величина которого превышает размер d профиля по его оси симметрии.
Распылительная форсунка огнетушителя функционирует следующим образом.
Форсунка предназначена для создания распыленной струи огнетушащего вещества на выходе из огнетушителя. В качестве огнетушащего вещества можно использовать воду, водные растворы, содержащие пенообразователь с модифицирующими реагентами. Корпус 1 форсунки подсоединяется к емкости с огнетушащим веществом под давлением посредством присоединительного штуцера 3. Поток огнетушащего вещества под воздействием давления перемещается от штуцера 3 к соплу 2, взаимодействуя на цилиндрическом участке корпуса 1 с прямолинейными стержнями 4 генератора когерентных колебаний. В процессе обтекания стержней 4 в потоке огнетушащего вещества возникают и развиваются турбулентные возмущения волнового характера в виде системы взаимодействующих между собой вихрей. Частота и интенсивность генерируемых в потоке колебаний определяется свойствами и скоростью жидкости в проточной части, взаимным расположением, характерными размерами d стержней 4 и формой их профиля. Расстояние L между источниками когерентных колебаний, т.е. между стержнями 4 в проточной части сопла, выбирается таким образом, чтобы генерация колебаний от предыдущего стержня 4 успела развиться в сносящем потоке и совпадала по фазе с колебаниями от последующего стержня 4. Проведенные оценки значений числа Рейнольдса (Re) в потоке огнетушащего вещества для ортогонального генератора когерентных колебаний показали, что необходимая степень турбулизации потока для всех видов огнетушащих жидкостей гарантированно достигается уже на удалении более одного характерного размера d от стержня 4. Каждый стержень 4 генерирует колебания в своей плоскости, в результате на выходе из сопла 2 в потоке формируется объемный однородный амплитудно-частотный спектр согласованных (когерентных) колебаний. От величины амплитуды и частоты генерируемых колебаний зависит величина среднего диаметра ансамбля капель и степень диспергированности потока огнетушащего вещества, а также угол раскрытия струи на выходе из сопла 2. Стержни 4 и весь генератор когерентных колебаний обладают незначительным гидравлическим сопротивлением при обтекании их потоком сплошной среды, что исключает потери кинетической энергии потока и скоростного напора для формирования мелкодисперсной структуры капель, а в конечном итоге увеличивает дальность струи при ликвидации очага пожара.
Достоинством форсунки согласно изобретению является ее высокая эффективность в совокупности с простой конструкции. Эксплуатация форсунки в огнетушителе экономически и технически не сопряжена с существенными затратами.
Описанные выше примеры осуществления распылительной форсунки огнетушителя не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения ее промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и чертежах.