Распылитель жидкости для переносной установки пожаротушения

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ПЕРЕНОСНОЙ УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ(71) Заявители Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси Учреждение Минское городское управление МЧС(72) Авторы Янкевич Наталья Степановна Швед Андрей Аркадьевич Котов Сергей Григорьевич Стахиевич Алексей Викторович Тихонов Максим Михайлович Орешко Андрей Александрович Банников Артем Павлович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси Учреждение Минское городское управление МЧС(57) Распылитель жидкости для переносной установки пожаротушения, содержащий корпус с курковым клапанным механизмом, в котором последовательно выполнены смеситель, цилиндрическая камера, сопло с профилированным каналом, состоящим из последовательно расположенных цилиндрического, сужающегося конического и расширяющегося конического участков, отличающийся тем, что смеситель имеет канал, в котором выполнены равномерно расположенные наклонные к оси смесителя под углом 3045 по ходу движения струи пазы, а внутренний диаметр цилиндрической камеры выбран из условия,5,где- диаметр проходного сечения цилиндрического участка сопла. 41942008.02.28 Полезная модель относится к области противопожарной техники и может быть использована в устройствах для пожаротушения при подавлении локальных очагов возгораний, а также в составе технологического оборудования различного назначения. Известно водометное устройство для переносной установки пожаротушения 1. Водометное устройство включает накопительную камеру, распылительную камеру с насадком, управляющий клапан, регулирующее зарядное устройство, редуцирующее устройство, быстродействующий клапан и систему сопел. В установке предусмотрено раздельное аккумулирование огнегасящей жидкости в сосуде, а рабочего газа - в баллоне высокого давления и дополнительно в накопительной камере, подачу рабочего газа к быстродействующему клапану и систему сопел в жидкость, находящуюся под атмосферным давлением в распылительной камере, ее дробление и выброс через насадок огнетушащей смеси. Регулировку скорости и объема заполнения распылительной камеры осуществляют ручным операторным управлением. Однако такое устройство имеет и ряд отрицательных показателей большая отдача при выпуске импульсного заряда, невысокая долговечность быстродействующего клапана и т.д. Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является распылитель жидкости для переносной установки пожаротушения 2, содержащий корпус с рукояткой,курковый клапанный механизм, смеситель-завихритель с направляющими элементами,цилиндрическую камеру, длина которой выбрана из условия 14, а диаметр выбран из условия 3, где- диаметр проходного сечения цилиндрического участка сопла, сопло с профилированным каналом. Такое определение параметране позволяет определить нижнюю границу размера цилиндрической камеры, являющейся аналогом разгонной части стрелкового оружия и необходимой для образования дальнобойной газокапельной струи. Параметрочевидным образом привязан к конструкции водометного устройства,а следовательно, определение его, согласно приведенному ограничению, может существенно увеличить массо-габаритные параметры водометного устройства и снизить эффективность его использования. Направляющие элементы завихрителя (не менее трех) установлены равномерно по азимуту поперечного сечения цилиндрической камеры. Кромки близлежащих направляющих элементов образуют сквозные отверстия в проекции на поперечное сечение цилиндрической камеры. Перед завихрителем по направлению движения потока жидкости установлена диафрагма, в которой выполнены отверстия, расположенные напротив сквозных отверстий завихрителя. Конструкция обеспечивает азимутальное перемещение диафрагмы относительно оси симметрии цилиндрической камеры, в результате чего изменяется взаимное азимутальное расположение отверстий диафрагмы и отверстий завихрителя. Устройство позволяет генерировать высокоскоростные газокапельные струи с дальностью подачи не менее 10 м. Однако следует отметить, что газодинамический процесс ускорения капель в газовом потоке накладывает ограничения на угол генерируемого газокапельного потока на выходе из сопла. При установке на газодинамическое сопло дополнительных распылителей (форсунок) угол конусности факела генерируемого газокапельного потока может быть увеличен, но при этом существенно снижается дальность его подачи. Кроме того, надежность распылителя в значительной степени регламентируется не только условиями эксплуатации, но и сложностью конструкции, что сужает возможности применения установки. Задачей настоящей полезной модели является обеспечение возможности непрерывной, надежной работы распылителя жидкости для установки пожаротушения, упрощение конструкции, легкость настройки, что особенно актуально при подавлении очагов локальных пожаров. Решение поставленной задачи достигается в распылителе жидкости для переносной установки пожаротушения, содержащем корпус с курковым клапанным механизмом, в 2 41942008.02.28 котором последовательно выполнены смеситель, цилиндрическая камера, сопло с профилированным каналом, состоящим из последовательно расположенных цилиндрического,сужающегося конического и расширяющегося конического участков, согласно техническому решению, смеситель имеет канал, в котором выполнены равномерно расположенные наклонные к оси смесителя под углом 3045 навстречу потоку жидкости пазы, а внутренний диаметр цилиндрической камеры выбран из условия,5,где- диаметр проходного сечения цилиндрического участка сопла. Наличие в смесителе наклоненных под углом 3045 по ходу движения струи прорезей позволяет эффективно смешивать струи воздуха и жидкости и снизить гидродинамические потери. Диаметр цилиндрической камеры, подобранный из соотношения , позволяет повысить дальность выброса огнетушащей струи, а также существенно снизить массогабаритные параметры устройства. Такое исполнение полезной модели распылителя жидкости для переносной установки пожаротушения позволяет повысить надежность и эффективность в процессе эксплуатации, а также упростить ее конструкцию, снизив попутно массо-габаритные характеристики водометного устройства. Предлагаемое устройство поясняется следующими фигурами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема распылителя жидкости фиг. 2 - поперечный разрез цилиндрической камеры и сопла фиг. 3 - поперечный разрез смесителя жидкости и воздуха фиг. 4 - общий вид ранцевой установки УПР-12/1 фиг. 5 - распылитель ранцевой установки УПР-12/1. В состав распылителя жидкости для переносной установки пожаротушения (фиг. 1) входит корпус с рукояткой 1, курковый клапанный механизм 2, смеситель 3, цилиндрическая камера 4 и установленное на выходе сопло 5. Распылитель жидкости соединяется с емкостью для жидкости через подводящий трубопровод 6. Подвод сжатого газа к распылителю жидкости осуществляется через подводящий трубопровод 7. Подача жидкости и газа к смесителю 3 осуществляется при нажатии оператором на курковый клапанный механизм 2. На фиг. 2 изображена цилиндрическая камера 4, имеющая следующие геометрические размеры диаметр 1,5, где- диаметр проходного сечения цилиндрического участка 8 сопла 5, длина 48 см 54 мм, и сопло 5. Профилированный канал сопла 5 состоит из следующих последовательно расположенных участков цилиндрического 8, сужающегося конического участка 9 и расширяющегося конического участка 10. Смеситель 3 (фиг. 3) выполнен в виде цилиндра длиной см 50 мм с каналом 11 в осевом направлении и с пазами 12 шириной 0,3 мм, выполненными под углом 45 к оси смесителя 3 на расстоянии 3 мм друг от друга в осевом направлении. Пазы наклонены навстречу потоку жидкости. Геометрические параметры прорезей выбраны из соображений требуемого расхода воздуха и жидкости, а угол наклона прорезей снижает гидродинамические потери. Перед первым использованием установки пожаротушения производится заправка соответствующих емкостей жидкостью и сжатым газом. Распылитель жидкости не требует подготовки перед использованием. Величина расхода газокапельного потока через распылитель жидкости находится в диапазоне от 0,2 до 0,4 л/с и в рассматриваемом примере реализации полезной модели связана с требуемой эффективностью пожаротушения, что является важным фактором при использовании распылителя в составе переносной установки пожаротушения. Генерация газокапельного потока осуществляется оператором с помощью распылителя жидкости, посредством куркового механизма 2. 3 41942008.02.28 При нажатии оператором на курковый механизм 2 жидкость и газ под давлением (810)105 Па поступает на вход смесителя 3. Формирование закрученного потока жидкости происходит при прохождении жидкости через пазы 12, выполненные в смесителе 3. При движении ускоренного потока жидкости по цилиндрической камере 4 происходит интенсивное образование кавитационных пузырьков в закрученном потоке жидкости. Далее сформированный поток жидкости поступает на вход сопла 5, в котором осуществляется ускорение и диспергирование потока жидкости. Жидкость предварительно ускоряется при прохождении сужающегося конического участка 10. Процесс парообразования продолжается до входа в расширяющийся конический участок 9 (диффузор) сопла 5, в котором происходят интенсивный рост и схлопывание кавитационных пузырьков. При движении на участке 9 поток жидкости отрывается от стенок сопла 5, происходит интенсивное схлопывание кавитационных пузырьков и дробление образовавшихся тангенциально закрученных капель жидкости. В процессе течения по участку 9 сопла 5 происходит образование парогазовой фазы в потоке жидкости. Вследствие этого снижается плотность потока, и происходит ускорение двухфазного потока в расширяющейся части канала 9 сопла 5. В полости расширяющегося конического участка 9 сопла 5 статическое давление мало и сравнимо по величине с давлением кавитации. Поэтому возникает направленное течение воздуха из окружающего пространства в полость между газожидкостным потоком и стенкой сопла. Встречное течение воздуха вдоль расширяющегося участка 9 сопла 5 способствует процессу вихреобразования. Данное явление приводит к интенсивному схлопыванию кавитационных полостей в потоке жидкости и к его дроблению. В результате образуется мелкодисперсный газокапельный поток с каплями жидкости, имеющими тангенциальную составляющую скорости. Окончательное формирование закрученного потока жидкости осуществляется в цилиндрическом участке сопла 8. Здесь поток жидкости приобретает заданную структуру центральная (приосевая) часть потока имеет максимальную осевую и минимальную тангенциальную составляющую скорости по сравнению с периферийной (пристеночной) частью потока. Средний размер капель в генерируемом потоке, определенный как отношение общего объема к поверхности капель, составлял от 200 до 300 мкм. При этом размер отдельных капель в потоке изменялся от 40 до 400 мкм. Следует отметить, что указанный диапазон размеров капель в генерируемом потоке соответствует оптимальному диапазону капель от 200 до 300 мкм, который наиболее эффективен для тушения очагов возгорания твердых горючих веществ. Давление жидкости у входного сечения сопла 5 составляет 8105-10105 Па. После ускорения и диспергирования потока жидкости в профилированном канале 9 сопла 5 образуется распыленный поток жидкости с углом конусности струи до 10. Дальность подачи мелкораспыленного газокапельного потока при расходе жидкости от 0,2 до 0,4 л/с составляет более 10 м. Узконаправленный поток огнетушащего вещества, генерируемый с помощью распылителя жидкости, может использоваться для тушения очагов горения твердых веществ. Предложенное техническое решение апробировано на конструкции ранцевой установки для подавления локальных очагов пожара мелкораспыленной водой УПР-12/1 (рис. 4,таблица) и подвергнуто сравнительным испытаниям с установками УПТ-10/0,4 и ИГЛА-10,4-Б. 41942008.02.28 Результаты сравнительных испытаний Наименование контролиРанцевая установка УПТ-10/0,4 ИГЛА-1-0,4-Б руемого параметра УПР-12/1 1 2 3 4 5 1. Масса установки, кг 22,22 21,05 22,96 2. Объем емкости для огнету 10 10,35 11,8 шащего вещества, л 3. Дальность выброса огнету 13,7 14,2 10,5 шащего вещества, м 4. Дисперсность распыленной 137,7 122,9 испытания не струи (средний диаметр проводились Фере), мкм Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5