УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ И ЕГО ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО СМЕШИВАНИЯ С ВОДОЙ ПРИ ПОЖАРОТУШЕНИИ

Устройство для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении и калибровочная диафрагма для дозирования пенообразователя в водном растворе при пожаротушении.
Изобретение относится к смесителям и вспомогательным устройствам для них и может быть использовано для получения водного раствора пенообразователя определенной концентрации, подаваемого в системы пожаротушения, которые установлены в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами, в помещениях нефтеперекачивающих станций, авиационных ангарах и т.п.
Известно устройство для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении /1/. Устройство /1/ включает бак для дозирования пенообразователя. В баке расположена синтетическая, непроницаемая для воды и пенообразователя мембрана из гипалона. Мембрана служит для отделения пенообразователя от воды, подаваемой в бак при пожаротушении. Устройство /1/ содержит также смеситель для смешивания воды и пенообразователя, выполненный в виде емкости, а именно, цилиндра с открытыми торцами, один торец которого предназначен для входа воды, подаваемой насосной установкой, а другой торец - для выхода полученного в смесителе водного раствора пенообразователя. Внутри смесителя находится дозатор воды - трубка Вентури, диаметр сопла которой определяет дозу воды в растворе. Линия подачи воды в бак присоединена к смесителю до дозатора воды. Линия вытесненного водой
из бака пенообразователя присоединена к смесителю после дозатора воды.
Во входной торец смесителя подают воду. Основная часть воды проходит через трубку Вентури, а часть воды попадает в бак по линии подачи воды в бак, присоединенной к смесителю до трубки Вентури. По мере увеличения количества воды в баке возрастает ее давление через мембрану на пенообразователь. В результате этого пенообразователь вытесняется водой из бака по линии, присоединенной к смесителю после трубки Вентури. В смесителе происходит смешивание воды, прошедшей через трубку Вентури, и пенообразователя, вытесненного водой из бака. Полученный водный раствор пенообразователя поступает далее на установку пожаротушения: пеногенератор, гидроманитор и т.п. Подача пенообразователя в смеситель происходит примерно с тем же значением давления, что и подача воды. Процентное содержание пенообразователя в водном растворе всегда остается одинаковым и не зависит от давления подаваемой воды. При прекращении подачи воды в смеситель автоматически прекращается подача в него пенообразователя.
Недостатком устройства /1/ является невозможность определения количества пенообразователя, оставшегося в баке при частичном заполнении его водой. Отсутствие точных данных о количестве оставшегося пенообразователя в баке снижает надежность и эффективность работы устройства для дозирования и всей системы пожаротушения, в которую он входит.
Имеющиеся в составе устройства /1/ индикаторы уровня пенообразователя указывают на его количество лишь при отсутствии
воды в баке. При заполнении бака водой индикатор укажет на совместный уровень пенообразователя и воды. Для определения же уровня оставшегося в баке пенообразователя воду из бака необходимо слить, что делает устройство /1/ неудобным в эксплуатации и обслуживании.
Известно устройство /2/ для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении. Устройство /2/ содержит бак для пенообразователя. В баке расположена мембрана для отделения пенообразователя от воды, подаваемой в бак при пожаротушении. Устройство /2/ включает смеситель в виде емкости с входным отверстием для подачи воды и выходным - для водного раствора пенообразователя. Внутри смесителя установлен дозатор воды, а именно, калибровочная диафрагма воды. Линия подачи воды в бак присоединена к смесителю до дозатора воды. Линия вытесненного водой из бака пенообразователя присоединена к смесителю после дозатора воды. На линии вытесненного водой из бака пенообразователя установлена калибровочная диафрагма пенообразователя, дозирующая процентное содержание пенообразователя в водном растворе.
Во входное отверстие смесителя устройства /2/ подают воду. Часть воды проходит через дозатор воды/калибровочную диафрагму воды/,а часть поступает в бак по линии подачи воды в бак, присоединенной к смесителю до дозатора воды/калибровочной диафрагмы воды/.По мере увеличения количества воды в баке возрастает ее давление через мембрану на пенообразователь. И пенообразователь вытесняется водой из бака по линии, присоединенной к смесителю после дозатора воды/калибровочной диафрагмы
воды/. Расход вытесняемого пенообразователя дозируется калибровочной диафрагмой пенообразователя. В смесителе происходит смешивание воды, прошедшей через дозатор воды, и пенообразователя, вытесненного водой из бака и прошедшего через его калибровочную диафрагму. Полученный водный раствор пенообразователя заданной концентрации поступает на установку пожаротушения /пеногенератор, гидроманитор и т.п./.
Недостатком устройства /2/ является невозможность определения быстрым и удобным путем количества пенообразователя, оставшегося в баке при частичном заполнении бака водой. При очередном пожаротушении количество пенообразователя в баке может оказаться недостаточным, и потребуется дополнительное время для его заполнения, прежде чем устройство /2/ вступит в пожаротушение. Это снижает надежность и эффективность устройства /2/.Для точного определения количества пенообразователя в баке с помощью индикатора уровня требуется полный слив воды из бака, что делает устройство /2/ неудобным в эксплуатации и обслуживании.
3
Креме того, при малом расходе водного раствора пенообразовотеля, например, не более 10 л/с в случае пожаротушения на небольшой насосной станции у устройства/2/, расчитанного на максимальный расход водного раствора пенообразователя,например,240 л/с в случае пожаротушения в резервуаре с нефтью объемом 20000 м, происходит уравновешивание давления в смесителе до и после дозатора воды. В результате этого перепад давления после дозатора воды не является достаточным для того, чтобы пенообразователь поступал в смеситель по линии,
присоединенной к смесителю после дозатора воды. Таким образом, поступление пенообразователя в смеситель прекращается. Однако, в устройстве /2/ не существует возможности определить, что поступление пенообразователя в смеситель прекратилось. Это также снижает надежность и эффективность устройства /2/.
Известна калибровочная диафрагма пенообразователя /2/,выполненная в виде элемента с отверстием. В зависимости от диаметра отверстия обеспечивается дозирование заданной концентрации пенообразователя в водном растворе. В литературе/2/ представлены калибровочные диафрагмы для концентрации пенообразователя 3% или 6% в зависимости от диаметров их отверстий. Недостатком калибровочной диафрагмы /2/является то, что диаметр ее отверстия не позволяет ей дозировать в широком диапазоне изменения расхода водного раствора пенообразователя. Например, калибровочная диафрагма, дозирующая при расходе водного раствора пенообразователя 450 л/мин., не дозирует при расходе 250 л/мин, из-за несоответствующего диаметру ее отверстия недостаточного перепада давления на выходе пенообразователя в смеситель по линии, присоединенной к смесителю после дозатора воды. Это обусловлено тем, что при меньшем расходе водного раствора пенообразователя,например,250 л/мин, происходит процесс уравновешивания давления в смесителе до и после дозатора воды. В смесителе после дозатора воды не создается достаточного разряжения для того, чтобы пенообразователь поступал в смеситель через свою калибровочную диафрагму, диаметр отверстия которой соответствует большему расходу водного раствора пенообразователя. Это обстоятельство
снижает надежность и эффективность дозирования калибровочной диафрагмы пенообразователя/2/.При изменении расхода водного раствора пенообразователя в широком диапазоне приходится производить замену одной калибровочной диафрагмы на другую с другим диаметром отверстия, что делает такую калибровочную диафрагму неудобной в эксплуатации и обслуживании. Калибровочная диафрагма /2/ с определенным диаметром ее отверстия, а следовательно, и устройство /2/,в котором она установлена, не являются универсальными в применении на объектах пожаротушения, отличающихся в широких пределах по требуемому расходу водного раствора пенообразователя.
Устройство для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении и калибровочная диафрагма для дозирования пенообразователя в водном растворе при пожаротушении, описанные в литературе /2/, приняты за прототипы.
Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности устройства для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении и калибровочной диафрагмы для дозирования пенообразователя в водном растворе при пожаротушении, а также повышение удобства в их эксплуатации и обслуживании и универсальности в их применении на объектах пожаротушения, отличающихся в широких пределах по требуемому расходу водного раствора пенообразователя.
Данная задача решается за счет введения в схему заявляемого устройства элемента, позволяющего контролировать количество
пенообразователя при наличии воды в баке и процесс дозирования пенообразователя.
Для калибровочной диафрагмы пенообразователя данная задача решается за счет выбора диаметра ее отверстия по отношению к диаметру отверстия, дозирующего воду.
Как и прототип, устройство для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении содержит бак для пенообразователя с расположенной в нем мембраной для отделения пенообразователя от воды, подаваемой в бак при пожаротушении, смеситель в виде емкости с входным отверстием для подачи воды, выходным отверстием для водного раствора пенообразователя и с установленным внутри дозатором воды, линию подачи воды в бак, присоединенную к смесителю до дозатора воды, линию вытесненного водой из бака пенообразователя, присоединенную к смесителю после дозатора воды, с установленной на ней калибровочной диафрагмой пенообразователя.
В отличие от прототипа линия подачи воды в бак снабжена расходомером.
Как и прототип, калибровочная диафрагма для дозирования пенообразователя в водном растворе при пожаротушении выполнена в виде элемента с отверстием.
п.о.
в
п.о.
в.
п.о.
в.
В отличие от прототипа диаметр ее отверстия d p составляет по отношению к диаметру отверстия d, дозирующего d.=/0,18-0,2/d, для концентрации пенообразователя в водном растворе 3% или d=/0,31-0,33/d для концентрации пенообразователя в водном растворе 6%.
Устройство для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении изображено на фиг.1 и 2 со следующими обозначениями: 1 - бак для пенообразователя, 2 - мембрана для разделения пенообразователя и воды, 3 - смеситель,4 - входное отверстие смесителя/для подачи воды/, 5 - выходное отверстие смесителя/для водного раствора пенообразователя/, 6-дозатор воды, 7 - линия подачи воды в бак, 8 - линия вытесненного водой из бака 1 пенообразователя, 9 - калибровочная диафрагма пенообразователя, 10 - расходомер.
Бак 1 заявляемого устройство, предназначенный для пенообразователя, содержит внутри мембрану 2 в виде, например, оболочки, непроницаемой для воды и пенообразователя и закрепленной в баке 1.Мембрана 2 служит для отделения пенообразователя от воды, подаваемой в бак 1 при пожаротушении.
Смеситель 3 выполнен в виде емкости, например, цилиндра, с входным отверстием 4 для подачи воды и с выходным отверстием 5 для выхода водного раствора пенообразователя. Отверстия 4 и 5 могут быть расположены, например, на противоположных торцах цилиндра. Внутри смесителя 3 установлен дозатор воды 6.В качестве дозатора воды 6 могут быть калибровочная диафрагма, сопло или трубка Вентури.
Линия подачи воды в бак 7 присоединена к смесителю 3 до дозатора воды 6 по ходу движения жидкости в смесителе 3. Другим концом линия 7 подачи воды в бак 1 соединена с баком 1.
Линия 8 вытесненного водой из бака 1 пенообразователя присоединена одним концом к смесителю 3 после дозатора воды 6 по ходу движения жидкости в смесителе 3.Другим концом линия 8 соединена с баком 1. Ha линии 8 установлена калибровочная
диафрагма пенообразователя 9.Линия 7 подачи воды в бак Г снабжена расходомером 10.Расходомер 10 может быть, например, вертушечного типа.
Пенообразователь может находится в баке 1 как с одной стороны мембраны 2,так и с другой. Например, если мембрана 2 выполнена в виде замкнутой оболочки, то пенообразователь может находится или внутри оболочки мембраны 2 /фиг.1/,или с внешней стороны оболочки мембраны 2 /фиг.2/.В первом случае /фиг.1/ линия 7 подачи воды в бак 1 направлена в бак 1 с внешней стороны мембраны 2,а линия 8 вытесненного водой из бака 1 пенообразователя выходит с другой стороны мембраны 2,а именно, из внутренней полости мембраны 2.Во втором случае /фиг.2/ линия 7 подачи воды в бак 1 направлена во внутреннюю полость оболочки мембраны 2, а линия 8 вытесненного водой из бака 1 пенообразователя выходит с другой стороны мембраны 2,а именно, из бака 1 с внешней стороны мембраны 2.
Устройство работает следующим образом. Бак 1 заполнен пенообразователем с одной стороны мембраны 2,а оставшееся пространство с другой стороны мембраны 2 заполнено водой. Например, если мембрана 2 выполнена в виде замкнутой оболочки, то или пенообразователь находится во внутренней полости мембраны 2/фиг.1/,а оставшееся пространство внутренней полости бака 1 с другой стороны мембраны 2 заполнено водой, или пенообразователь находится с внешней стороны мембраны 2/фиг.2/,а внутренняя полость мембраны 2 частично заполнена водой. При этом фиксируют последнее показание
10. расходомера 10, установленного на линии 7 подачи воды в бак 1.
В случае возникновения пожара во входное отверстие 4 смесителя 3 подают воду. В смесителе 3 часть воды проходит через дозатор воды 6,а часть поступает по линии 7,присоединенной к смесителю 2 до дозатора воды 6,в бак 1 через расходомер 10.В баке 1 вода оказывается в зависимости от исполнения устройства или с одной, например, внешней стороны мембраны 2 /фиг.1/ или с другой стороны мембраны 2,например, в ее внутренней полости/фиг.2/.
По мере увеличения количества воды в баке 1 возрастает ее давление через мембрану 2 на пенообразователь. И последний вытесняется из бака 1 по линии 8,присоединенной к смесителю 3 за дозатором воды 6.Расход вытесняемого пенообразователя дозируется калибровочной диафрагмой 9,установленной на линии 8.Концентрация пенообразователя в водном растворе может составлять,например,3% или 6%.
В смесителе 2 происходит смешивание пенообразователя с водой, и полученный водный раствор пенообразователя с заданной концентрацией пенообразователя /3% или 6%/ выходит из отверстия 5 смесителя 2.
Расходомер 10 в процессе работы устройства определяет количество воды, закаченное в бак 1,что соответствует количеству пенообразователя, вытесненного из бака 1. После выключения устройства фиксируют текущее показание расходомера 10. Зная вместимость бака 1 и показания расходомера 10,определяют оставшееся количество пенообразователя и принимают решение о пополнении бака 1 пенообразователем.
Расходомер 10 также контролирует не прекратилось ли
дозирование пенообразователя из-за перепада давления, недостаточного для того, чтобы пенообразователь поступал в смеситель по линии, присоединенной к смесителю 2 после дозатора воды 6.Рели происходит изменение показаний расходомера 10,то происходит дозирование пенообразователя, и наоборот.
В заявляемом устройстве расходомер воды 10 служит для контроля количества пенообразователя, оставшегося в баке 1, и контроля процесса дозирования, то есть выполняет новые для себя функции.
Таким образом, повышается надежность и эффективность заявляемого устройства для хранения пенообразователя и его пропорционального смешивания с водой при пожаротушении.
А так как нет необходимости в сливе воды для определения уровня/количества/ пенообразователя, как в прототипе, то по сравнению с ним заявляемое устройство более удобно в эксплуатации и обслуживании.
п.о
в.
п.о.
в.
Заявляемая калибровочная диафрагма 9 /фиг.1 и 2/для дозирования пенообразователя в водном растворе при пожаротушении выполнена в виде элемента с отверстием. Диаметр отверстия калибровочной диафрагмы 9 лежит в интервале значений по отношению к диаметру а- отверстия, дозирующего воду, d=/0,18-0,2/d для концентрации пенообразователя в водном растворе 3% или d=/0,31-0,33/d для концентрации пенообразователя в водном растворе 6%.
Заявляемая калибровочная диафрагма работает следующим образом.
Пример 1.
Расход водного раствора пенообразователя равнялся 85л/с, диаметр d отверстия дозатора 6 воды - 99,3 мм, концентрация пенообразователя в водном растворе-3%.
п.о.
в.
в.
п.о.
Диаметр d отверстия калибровочной диафрагмы 9 пенообразователя был выбран из интервала значений по отношению к диаметру d отверстия, дозирующего воду /0,18-0,2/d, a именно, d =0,19·99,3мм=18,9мм.
В результате калибровочная диафрагма 9 пенообразователя обеспечила бесперебойное дозирование пенообразователя с заданной концентрацией 3% при расходе 85 л/с водного раствора пенообразователя. Пример 2.
в.
Расход водного раствора пенообразователя равнялся 10л/с, диаметр d. отверстия дозатора 6 воды - 99,3 мм, концентрация пенообразователя в водном растворе - 3%.
п.о.
в.
в.
п.о.
Диаметр d отверстия калибровочной диафрагмы 9 пенообразователя был выбран из интервала значений по отношению к диаметру d Отверстия, дозирующего воду /0,18-0,2/d, а именно, d=0,19·99,3=18,9мм.
В результате калибровочная диафрагма пенообразователя обеспечила бесперебойное дозирование пенообразователя с заданной концентрацией 3% при расходе 10л/с водного раствора пенообразователя.
п.о.
Примеры 1 и 2 показывают, что заявляемая калибровочная диафрагма пенообразователя с одним и тем же диаметром отверстия d производит дозирование пенообразователя с
концентрацией 3% в широком диапазоне изменения расхода водного раствора пенообразователя от 85 л/с до 10 л/с.
В то же время в прототипе /2/ для такого диапазона изменения расхода водного раствора пенообразователя требуются три калибровочных диафрагмы пенообразователя с разными диаметрами отверстий. Пример 3.
в.
Расход водного раствора пенообразователя равнялся 85л/с, диаметр d отверстия дозатора 6 воды - 99,3мм, концентрация пенообразователя в водном растворе 6%.
п.о.
в.
в.
п.о.
Диаметр d отверстия калибровочной диафрагмы 9 пенообразователя был выбран из интервала значений по отношению к диаметру d отверстия, дозирующего воду /0,31-0,33/d, а именно, d =0,32·99,3мм=31,8мм.
В результате калибровочная диафрагма 9 пенообразователя обеспечила бесперебойное дозирование пенообразователя с заданной концентрацией 6% при расходе 85 л/с водного раствора пенообразователя. Пример 4.
в.
Расход водного раствора пенообразователя равнялся 10л/с, диаметр d отверстия дозатора 6 воды-99,3мм,концентрация пенообразователя в водном растворе - 6%.
п.о.
в.
в.
п.о.
Диаметр d- отверстия калибровочной диафрагмы 9 пенообразователя был выбран из интервала значений по отношению к диаметру d отверстия, дозирующего воду /0,31-0,33/dа именно, d=0,32·99,3мм=31,8мм.
В результате калибровочная диафрагма 9 пенообразователя
обеспечила бесперебойное дозирование пенообразователя с заданной концентрацией 6% при расходе 10 л/с водного раствора пенообразователя.
п.о.
Примеры 3 и 4 показывают, что заявляемая калибровочная диафрагма с одним и тем же диаметром отверстия d - производит дозирование пенообразователя с концентрацией 6% в широком диапазоне изменения расхода водного раствора пенообразователя от 85 л/с до 10 л/с.
В то же время в прототипе /2/ для такого диапазона изменения расхода водного раствора пенообразователя требуются три калибровочные диафрагмы пенообразователя с разными диаметрами отверстий.
Таким образом, заявляемая калибровочная диафрагма дозирует более надежно и эффективно в широком диапазоне изменения расхода водного раствора пенообразователя, чем прототип /2/,более удобна в эксплуатации и обслуживании, а также универсальна в применении, как и устройство, где она установлена, на объектах пожаротушения, отличающихся в широких пределах по требуемому расходу водного раствора пенообразователя.