ГЕНЕРАТОР ПОЛИДИСПЕРСНОЙ ВЫСОКОКРАТНОЙ ПЕНЫ ВИХРЕВОГО ТИПА
SWIRLING GENERATOR OF HIGH-CONVERSION POLYDISPERSE FOAM

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено 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, В05В 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 пеногенераторе, 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 со шнеком и штуцер с цилиндрическим отверстием, диффузором и прокладкой, а шнек запрессован в корпус с образованием конической камеры, внешняя поверхность шнека представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку с правой или левой нарезкой, а шнек форсунки выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
На фиг. 1 изображен общий вид генератора полидисперсной высокократной пены, на фиг. 2, 3 - варианты схем форсунки.
Генератор полидисперсной высокократной пены 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, внутри которого расположен шнек 23, запрессованный в корпус 17. Внешняя поверхность шнека 23 представляет собой, по крайней мере, однозаходную винтовую канавку 24 с правой (или левой) нарезкой.
Подача раствора (жидкости) осуществляется через штуцер 18, закрепленный в верхней части корпуса 17 через герметизирующую прокладку 21. Внутри штуцера 18 выполнено цилиндрическое отверстие 19, переходящее в диффузор 20, который соединен с конической камерой 22, выполненной в корпусе 17, в которую запрессован шнек 23.
Пеногенератор устанавливается непосредственно над зоной возможного возгорания, длина создаваемой струи в горизонтальном или вертикальном положении генератора не превышает 1,8 м.
Возможен вариант, когда каждая из форсунок 8 (фиг. 3) состоит из корпуса 25, штуцера 26, закрепленного в верхней части корпуса. Внутри штуцера 26 выполнено цилиндрическое отверстие 28, переходящее в диффузор 29, который соединен с цилиндрической камерой 27, выполненной в нижней части корпуса 25, через герметизирующую прокладку 30. В диффузоре 29 расположена верхняя часть полого конического завихрителя 32, при этом его коническая обечайка фиксируется между перфорированным диском 31, разделяющим цилиндрическое отверстие 28 и диффузор 29, и перфорированным диском 34, закрепленным на срезе цилиндрической камеры 27 к корпусу 25, на который опирается нижняя часть полого конического завихрителя 32. На внешней поверхности полого конического завихрителя 32 выполнена сквозная винтовая нарезка 33.
Центробежная форсунка работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 28 в диффузор 29, а из него в цилиндрическую камеру 27, из которой под давлением поступает на полый конический завихритель 32, м выходит наружу через сквозные винтовые нарезки 33, образуя мелкодисперсный поток жидкости. Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.
Генератор полидисперсной высокократной пены 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.
Каждая из форсунок работает следующим образом.
Жидкость подается по цилиндрическому отверстию 19 в диффузор 20, а из него в коническую камеру 22, из которой под давлением поступает в винтовую внешнюю полость шнека 23. Вращающийся поток жидкости во внешней винтовой полости шнека образует вихревое движение, при этом происходит дополнительное дробление капель жидкости за счет турбулизации потока на выходе, и мелкодисперсный вращающийся поток выходит из форсунки с широким вращающимся факелом распыляющейся жидкости (раствора). Шнек 23 форсунки может быть выполнен из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира.
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.
Пеногенератор 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.
Пеногенератор 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