ГЕНЕРАТОР ПОЛИДИСПЕРСНОЙ ВЫСОКОКРАТНОЙ ПЕНЫ ВИХРЕВОГО ТИПА

Полезная модель относится к области противопожарной техники и предназначена для автоматических систем пожаротушения высокократной пеной помещений нефтеперекачивающих станций и других помещений, подлежащих автоматической противопожарной защите.
Наиболее близким техническим решением, является пеногенератор, содержащий корпус, распределительное и направляющее устройства, (патент РФ №2136389, B05B 1/04, 1998 г. - прототип).
Недостатком известного объекта является отсутствие возможности создания оптимальной структуры потока на выходе и недостаточная эффективность и производительность распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя - высокократной полидисперсной пены.
Технический результат - повышение эффективности распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя (высокократной полидисперсной пены).
Это достигается тем, что в генераторе полидисперсной высокократной пены вихревого типа, содержащим корпус, распределительное и направляющее устройства, корпус выполнен в виде призматической обечайки, причем с одной стороны к корпусу присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода с опорными и сетевыми фланцами для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя, а перпендикулярно входному трубопроводу горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода с заглушками на обеих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса, а диаметры внутренних полостей входного и дополнительных 5 трубопроводов равны между собой, при этом сами полости соединены между собой, а к внутренним полостям входного и дополнительных трубопроводов, подсоединены со стороны обечайки корпуса и параллельно ее оси отводы: укороченные, средние и длинные, заканчивающиеся форсунками, ориентированными к направляющему сетчатому устройству, которое состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней, промежуточной и внутренней, причем каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности, при этом внешняя обечайка большим основанием крепится к корпусу, а ее второе меньшее основание является одновременно большим основанием промежуточной обечайки с боковыми ребрами, а ее меньшее основание является одновременно большим основанием внутренней обечайки с меньшим основанием, причем генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней и внутренней генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней и внутренней генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора, при этом каждая из форсунок содержит корпус, штуцер и соосно расположенную вставку-завихритель с внешней винтообразной нарезкой и расширяющимся коническим отверстием внутри, причем в штуцере выполнено входное цилиндрическое отверстие, соединенное с диффузором, выполненным осесимметрично в корпусе, а в нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу сопло, которое выполнено с двухступенчатым, и соосным вставке-завихрителю, диффузором, при этом первая ступень диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия, выполненного внутри вставки завихрителя, а вторая ступень диффузора является продолжением его первой ступени, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка.
На фиг. 1 изображен общий генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа, на фиг. 2 - схема центробежной вихревой форсунки.
Генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа состоит из корпуса 1 (фиг. 1), выполненного в виде призматической обечайки (например прямоугольной призмы, в сечении которой - квадрат). С одной стороны к корпусу 1 присоединен распределитель пенораствора, который выполнен в виде вертикально расположенного, по крайней мере, одного входного трубопровода 3 с опорными 2 и сетевыми фланцами (на чертеже не показано) для подсоединения к системе огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя. Перпендикулярно входному трубопроводу 3 горизонтально размещены жестко связанные с ним, по крайней мере, два дополнительных трубопровода 5 с заглушками на обеих концах, причем распределитель пенораствора вписывается во внутренний контур корпуса 1, а диаметры внутренних полостей входного 3 и дополнительных 5 трубопроводов равны между собой, а сами полости соединены между собой. К внутренним полостям входного 3 и дополнительных 5 трубопроводов, подсоединены со стороны обечайки корпуса 1 и параллельно ее оси отводы: укороченные 4, средние 6 и длинные 7, заканчивающиеся форсунками 8, ориентированными к направляющему сетчатому устройству 10.
Направляющее устройство 10 состоит из трех соосных, коаксиально расположенных пирамидальных обечаек в виде генерирующих сеток: внешней 15, промежуточной 11 и внутренней 14. Каждая из обечаек содержит проволочный каркас из двух оснований в виде квадрата и боковых ребер усеченной пирамидальной поверхности. Внешняя обечайка 15 большим основанием крепится к корпусу 1, а ее второе меньшее основание 9 является одновременно большим основанием промежуточной 11 обечайки с боковыми ребрами 12, а ее меньшее основание является одновременно большим основанием внутренней 14 обечайки с меньшим основанием 13. Генерирующие сетки в виде усеченных пирамидальных поверхностей расположены таким образом, что все вершины их лежат на оси, совпадающей с осью корпуса, причем направление вершин внешней 15 и внутренней 14 генерирующих сеток совпадает, а вершина промежуточной 11 генерирующей сетки направлена противоположно вершинам внешней 15 и внутренней 14 генерирующих сеток, причем в сторону распределителя пенораствора. Крепление корпуса 1 к распределителю пенораствора осуществляется посредством крепежных элементов 16.
Каждая из форсунок 8 (фиг. 2) состоит из корпуса 17 и, соосно расположенного, и жестко связанного с ним в верхней части, штуцера 18 с входным цилиндрическим отверстием 19, соединенным с диффузором 20, выполненным осесимметрично в корпусе 17. В нижней части корпуса расположено осесимметрично корпусу 17 сопло 21. Сопло 21 выполнено с двухступенчатым, и соосным вставке-завихрителю 22, диффузором, при этом первая ступень 26 диффузора является продолжением расширяющегося конического отверстия 23, выполненного внутри вставки-завихрителя 22, а вторая ступень 27 диффузора является продолжением его первой ступени 26, причем на ее внутренней конической поверхности выполнена винтообразная нарезка 28.
Вставка-завихритель 22 расположена в центральном цилиндрическом отверстии 24 корпуса 17 и имеет внешние периферийные винтообразные нарезные каналы 25, а внутри вставки-завихрителя 22 соосно выполнено расширяющееся коническое отверстие 23 для подвода жидкости из цилиндрического отверстия 19, выполненного в штуцере 18. Вставка-завихритель 22 фиксируется в нижней части корпуса 17 посредством сопла 21. Вставка-завихритель 22 выполнена из износостойкого материала.
Генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа работает следующим образом.
При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод 3 пеногенератора, откуда он через распределитель пенораствора под давлением подается на отводы 4, 6, 7, форсунки 8 которых формируют распыленные струи.
Форсунка 8 для распыления жидкости работает следующим образом.
Жидкость в корпус 1 поступает через канал 19 подвода жидкости в штуцере 18, а затем в центральное цилиндрическое отверстие 24. Жидкость начинает свою закрутку в периферийных каналах 25 вставки-завихрителя 22, и одновременно движется в осевом направлении по расширяющемуся коническому отверстию 23. В камере смешения сопла 21, образованной первой ступенью 26 двухступенчатого диффузора происходит взаимодействие этих потоков с их дополнительной турбулизацией и дроблением с образованием мелкодисперсной фазы, а вторая ступень 27 диффузора с винтообразной нарезкой 28 внутри ее усиливает эффект распыливания жидкости.
Такой поток жидкости на выходе из сопла 21 хорошо раскрывается за счет центробежных сил, возникающих от вращения жидкости, и мелкодисперсно распределяется внутри конусообразного факела за счет турбулентного течения по оси сопла 21.
В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и при попадании на генерирующую сетку формируется пена с пузырьками малого размера (2÷3 мм в поперечнике), с удалением от сопла скорость струи падает и далее на сетке формируется пена с более крупными пузырьками (4÷12 мм в поперечнике). Таким образом пеногенератор вырабатывает полидисперсную (разноразмерную по пузырькам) пену, которая обладает свойством быстрого растекания по поверхности. Получение пены в условиях задымления помещения осуществляется по принципу эжекции воздуха распыленными струями 6% водного раствора фторсодержащего пенообразователя из форсунок 8, последовательно расположенных в распределителе пенораствора.
Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию.
В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.
Генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа также предназначен для автоматических систем пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания), где возможно образование паро- и газовоздушных смесей, например, в насосных залах насосных нефтеперекачивающих станций, камерах регулирования давления и т.п.
Генератор полидисперсной высокократной пены вихревого типа работает эффективно при следующих оптимальных параметрах технических характеристик:
Технические характеристики:
Рабочее давление раствора пенообразователя, МПа
0,9±0,1
Расход по раствору пенообразователя, л/с, не менее
7
Производительность по пене, м<sup>3</sup>/с, не менее
2,8
Кратность пены, не менее
400