Распылительная головка для установок пожаротушения тонкораспылённой под высоким давлением жидкостью

Полезная модель относится к области противопожарной техники, а именно к высокоэффективным системам пожаротушения тонкораспыленной под высоким давлением водой и может быть использована для тушения или локализации пожара в производственных и административных зданиях и помещениях, в которых размещено технологическое оборудование. Распылительная головка для установок пожаротушения тонко распыленной под высоким давлением жидкость обеспечивает получение равномерного распыла и распределение по объему огнетушащего вещества, а также расширяет арсенал технических средств пожаротушения. Распылительная головка для установок пожаротушения тонкораспыленной под высоким давлением жидкостью, содержит корпус, выполненный в виде цилиндрического ступенчатого объемного тела, в цилиндрической части которого размещена камера для подачи жидкости под высоким давлением снабженная фильтрами и соединенная через переходник, который установлен соосно корпусу, с трубопроводом и камеру закручивания потока жидкости, сопряженную с выпускным отверстием, расположенным в центре торцевой стенки корпуса. Новизну устройства авторы усматривают в том, что рабочая часть распылительной головки имеет два конических участка, один из которых выполнен в виде усеченного конуса с углом от 40 до 120° с равномерно размещенными на нем съемными сопловыми вставками с выпускными отверстиями, второй конусный участок размещен на торцевой стенке распылительной головки, вершина которого обращена к основанию усеченного конуса, съемная сопловая вставка имеет цилиндрический корпус с выпускным отверстием в центре торцевой стенки, в котором размещен ступенчатый полый цилиндр и камера закручивания потока жидкости, камера для подачи жидкости под высоким давлением размещена внутри ступенчатого цилиндра и сообщается с центральной камерой подачи жидкости, размещенной в штуцере, расположенным в цилиндрической части корпуса, диаметр основания ступенчатого полого цилиндра соответствует диаметру внутренней полости корпуса сопловой вставки, вторая часть ступенчатого цилиндра выполнена с меньшим диаметром, несет на себе отверстия и две прорези, сообщающиеся с торцевой стенкой, для подачи жидкости в камеру закручивания потока жидкости, камера закручивания потока жидкости сопловой вставки образована внутренней конической торцевой стенкой корпуса сопловой вставки и торцевой стенкой ступенчатого цилиндра, центральная камера закручивания потока жидкости образована внутренней торцевой стенкой корпуса распылителя и цилиндрической полостью, выполненной на торцевой стенке штуцера, при этом, стенки полости снабжены пазами, выполненными с одинаковым смещением относительно центра цилиндрической полости. Центральное и боковые выпускные отверстия распылительной головки выполнены с равными диаметрами от 0,8 до 1,5 мм. Распылительная головка имеет не менее четырех съемных конусных вставок, которые выполнены разборными.

Запрос экспертизы от 23.12.2013 по заявке 2013148609/12 Заявитель ЗАО «ТЕХНОС-М+» получил 13.01.2014

В Запросе Экспертиза указывает Заявителю на следующее:

1. Экспертиза, ссылаясь на п.9.8.1.4 (2) Регламента, делает вывод о том, что в представленных материалах заявки в независимом п.1 формулы полезной модели прослеживаются несколько совокупностей существенных признаков, каждый из которых обеспечивает достижение собственного технического результата без достижения этими совокупностями общего технического результата.

2. Экспертиза обращает внимание Заявителя на поставленную задачу (указывая, при этом, только расширение арсенала технических средств пожаротушения).

3. Экспертиза, ссылаясь на п.9.7.4.3 (1.2) Регламента, при условии, что при создании полезной модели решается задача только расширения арсенала технических средств, делает вывод о том, что существенными признаками являются наличие корпуса и выпускного отверстия, а остальные признаки относит к несущественным.

Заявитель, проанализировав запрос Экспертизы, не согласен с выводами Экспертизы и приводит по вышеизложенным пунктам Запроса следующие разъяснения.

1. Представленная экспертизе полезная модель касается устройства, а именно распылительной головки для установок пожаротушения тонкораспыленной под высоким давлением жидкостью, что соответствует ст1349 Кодекса «объекты патентных прав», существенные признаки которой отражены в однозвенной формуле полезной модели.

Однако, еще раз сравнив предлагаемое решение и прототип, Заявитель должен отметить, что недостатком прототипа является низкая эффективность пожаротушения и значительный расход воды при использовании

Первый указанный недостаток объясняется тем, что конструкция известного распылителя разделяет поток огнетушащей жидкости на два факела конусообразной формы, находящимися один в другом. При этом внутренний факел с углом распыла около 60° имеет среднеарифметический диаметр капель при минимальном давлении не более 100 мкм, а внешний поток с углом распыла около 90° - не более 200 мкм. Ограничение внутренней мелкодисперсной зоны водяного потока внешней более крупной капельной зоной не позволяет распределяться внутреннему потоку по всей площади возгорания и тушить очаги горения, находящиеся за пределами внешнего конуса, т.е. за пределами 90°. Таким образом, основным недостатком известного устройства является ограничение формы и площади орошения от струй истекающей огнетушащей жидкости.

Вторым недостатком известной распылительной головки является значительный расход жидкости. Известное устройство имеет большой коэффициент производительности, который при рабочем давлении распылителя 0,4-1,0 МПа дает расход жидкости 68-108 л/мин, что и приводит к значительному увеличению расхода жидкости при тушении пожара и наносит большой урон имуществу.

2. Техническим результатом, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности пожаротушения мелкодисперсным потоком огнетушащей жидкости всей защищаемой поверхности за счет расширения площади орошения и увеличение угла распыла до 180°, а также сокращение расхода воды за счет уменьшения коэффициента производительности.

3. Технический результат достигается тем, что в распылительной головке для установок пожаротушения тонкораспыленной под высоким давлением жидкостью, содержащей корпус, выполненный в виде цилиндрического ступенчатого объемного тела, в цилиндрической части которого размещена камера для подачи жидкости под высоким давлением, снабженная фильтрами и соединенная через переходник, который установлен соосно корпусу, с трубопроводом и камеру закручивания потока жидкости, сопряженную с выпускным отверстием, расположенным в центре торцевой стенки корпуса, рабочая часть распылительной головки имеет два конических участка, один из которых выполнен в виде усеченного конуса с углом от 40 до 120° с равномерно размещенными на нем съемными сопловыми вставками с выпускными отверстиями, второй конусный участок размещен на торцевой стенке распылительной головки, вершина которого обращена к основанию усеченного конуса, съемная сопловая вставка имеет цилиндрический корпус с выпускным отверстием в центре торцевой стенки, в котором размещен ступенчатый полый цилиндр и камера закручивания потока жидкости, камера для подачи жидкости под высоким давлением размещена внутри ступенчатого цилиндра и сообщается с центральной камерой подачи жидкости, размещенной в штуцере, расположенным в цилиндрической части корпуса, диаметр основания ступенчатого полого цилиндра соответствует диаметру внутренней полости корпуса сопловой вставки, вторая часть ступенчатого цилиндра выполнена с меньшим диаметром, несет на себе отверстия и две прорези, сообщающиеся с торцевой стенкой, для подачи жидкости в камеру закручивания потока жидкости, камера закручивания потока жидкости сопловой вставки образована внутренней конической торцевой стенкой корпуса сопловой вставки и торцевой стенкой ступенчатого цилиндра, центральная камера закручивания потока жидкости образована внутренней торцевой стенкой корпуса распылителя и цилиндрической полостью, выполненной на торцевой стенке штуцера, при этом, стенки полости снабжены пазами, выполненными с одинаковым смещением относительно центра цилиндрической полости. При этом центральное и боковые отверстия выполнены с равным диаметром от 0,8 до 1,5 мм. При этом распылительная головка имеет не менее четырех съемных конусных вставок, которые выполнены разборными.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Отличительными признаками распылительной головки от прототипа являются оснащение распылительной головки съемными сопловыми вставками, каждая из которых содержит камеру для подачи воды под высоким давлением и камеру закручивания потока жидкости, сопряженную с выпускным отверстием, при этом съемные сопловые вставки равномерно размещены на корпусе распылительной головки, выполненным в виде усеченного конуса с углом от 40 до 120°, а также выполнение торцевой стенки распылительной головки в виде конуса, вершина которого с центральным выпускным отверстием обращена к основанию усеченного конуса, при условии, что диаметр выпускных отверстий сопловых вставок равен диаметру центрального выпускного отверстия позволяют получить мелкодисперсный поток огнетушащей жидкости на разных по высоте уровнях и увеличить угол распыления до 180°;

- оснащение распылительной головки штуцером, который содержит центральную камеру для подачи жидкости под высоким давлением, сопряженную с камерами для подачи жидкости съемных сопловых вставок и камеру закручивания потока жидкости, которая образована внутренней торцевой стенкой корпуса с центральным выпускным отверстием и цилиндрической полостью, выполненной на торцевой стенке штуцера, при этом стенки цилиндрической полости оснащены пазами, одинаково смещенными относительно центра цилиндрической полости, а также конструктивные особенности исполнения камер подачи жидкости и камер закручивания потока жидкости съемных сопловых вставок, обеспечивает получение тонкораспыленную жидкость со среднеарифметическим диаметром капель 100-110 мкм при давлении от 4 МПа, придать частицам распыляемой жидкости кинетическую энергию достаточную для преодоления конвективных потоков горения, создать равномерный мелкодисперсный распыл потока огнетушащей жидкости и за счет этого расширить площадь орошаемой поверхности и достичь поверхностей очагов горения во всех точках защищаемого объема. Предлагаемое устройство более экономично в использовании по сравнению с прототипом, расход жидкости которого составляет 68-108 л/мин. Предлагаемое техническое решение обеспечивает минимально необходимый расход жидкости от 5 до 30 л/мин при давлении от 4 МПа для эффективного тушения пожара (что подтверждается огневыми испытаниями), позволяет свести к минимуму ущерб от пролития большого количества воды. Предлагаемая распылительная головка позволяет создать оптимальные условия ее применения в различных условиях пожаротушения для различных категорий помещений и при различной высоте установки Выполнение узлов распылительной головки разборными и съемными облегчает ее техническое обслуживание.

Введение в конструкцию распылительной головки новых элементов, а также особое выполнение уже имеющихся элементов позволяют достичь заявленного технического результата и существенно повысить эффективность работы, как распылительной головки, так и установки пожаротушения в целом.

Таким образом, представленная формула содержит совокупность, относящихся к устройству признаков, которые являются существенными признаками, которые обеспечивают достижение технического результата, включая признаки, характеризующие родовое понятие и признаки, отличающие заявленное решение от прототипа.

Произведена проверка работы установки с использованием 16 штук заявленных распылителей, при тушении пожара на площади 60 м, результаты отражены в таблице. Проверка показала высокую степень распыления огнетушащего вещества (ОТВ) и следовательно высокую его дымоосаждающую способность, обеспечивающих низкий расход ОТВ и сокращение времени тушения пожара.

Устройство, обеспечивающее получение мелкодисперсного огнетушащего вещества (газожидкостной смеси воды с углекислым газом), позволяющего значительно интенсифицировать процесс охлаждения поверхностей с высокой температурой, что сокращает расход огнетушащего вещества и время для ликвидации пожара, найдет применение в пожаротушении.

Предлагаемая распылительная головка прошла испытания в ФГБУ ВНИИПО МЧС России, что подтверждено протоколом испытаний «Определение размера капель газожидкостного тумана, получаемого при срабатывании образцов распылителей производства «Технос-М+». Целью которых явилось определение распределения по размерам капель газоводяного потока получаемого с помощью предлагаемого распылителя с центрального и боковых сопел. Эффект мелкодисперсного распыления воды с размером капель основан на принципе закручивания водяных струй, выходящих их сопел с большой скоростью под высоким давлением и комплексного воздействия газоводяного потока. Определение распределения капель по размерам проведено методом лазерной дифрактометрии при различных давлениях наддува газа. В основе проверки был заложен метод лазерной дифракции, при котором рассеянное каплями спрея излучение регистрируется под разными углами с помощью высоко-чувствительного кремниевого детектора. Распределение частиц по размерам представлено в виде двух графиков (фиг.1 и фиг.2) кумулятивной кривой «Зависимость размера капель от наддува Гистограмма отображает результат в форме «размеры в диапазоне». В результате испытаний распылителя (центральное сопло) процент капель менее 101,22 мкм для давления наддува 40, 60 и 80 атм 43%, 61% и 82% соответственно, процент капель менее 51,53 мкм для давления наддува 40, 60 и 80атм составил 11%, 17% и 42% соответственно.

1. Распылительная головка для установок пожаротушения тонкораспыленной под высоким давлением жидкостью, содержащая корпус, выполненный в виде цилиндрического ступенчатого объемного тела, в цилиндрической части которого размещена камера для подачи жидкости под высоким давлением, снабженная фильтрами и соединенная через переходник, который установлен соосно корпусу, с трубопроводом, и камеру закручивания потока жидкости, сопряженную с выпускным отверстием, расположенным в центре торцевой стенки корпуса, отличающаяся тем, что рабочая часть распылительной головки имеет два конических участка, один из которых выполнен в виде усеченного конуса с углом от 40 до 120° с равномерно размещенными на нем съемными сопловыми вставками с выпускными отверстиями, второй конусный участок размещен на торцевой стенке распылительной головки, вершина которого обращена к основанию усеченного конуса, съемная сопловая вставка имеет цилиндрический корпус с выпускным отверстием в центре торцевой стенки, в котором размещен ступенчатый полый цилиндр и камера закручивания потока жидкости, камера для подачи жидкости под высоким давлением размещена внутри ступенчатого цилиндра и сообщается с центральной камерой подачи жидкости, размещенной в штуцере, расположенном в цилиндрической части корпуса, диаметр основания ступенчатого полого цилиндра соответствует диаметру внутренней полости корпуса сопловой вставки, вторая часть ступенчатого цилиндра выполнена с меньшим диаметром, несет на себе отверстия и две прорези, сообщающиеся с торцевой стенкой, для подачи жидкости в камеру закручивания потока жидкости, камера закручивания потока жидкости сопловой вставки образована внутренней конической торцевой стенкой корпуса сопловой вставки и торцевой стенкой ступенчатого цилиндра, центральная камера закручивания потока жидкости образована внутренней торцевой стенкой корпуса распылителя и цилиндрической полостью, выполненной на торцевой стенке штуцера, при этом стенки полости снабжены пазами, выполненными с одинаковым смещением относительно центра цилиндрической полости.

2. Распылительная головка по п. 1, отличающаяся тем, что центральное и боковые выпускные отверстия выполнены с равными диаметрами от 0,8 до 1,5 мм.

3. Распылительная головка по п. 1, отличающаяся тем, что распылительная головка имеет не менее четырех съемных конусных вставок, которые выполнены разборными.