Мобильная установка пожаротушения
Полезная модель относится к средствам пожаротушения, в частности переносным (ранцевым) средствам пожаротушения.
Технический результат - повышение эффективности пожаротушения за счет мелкодисперсности капель в потоке и дальности подачи газокапельного потока.
Это достигается тем, что в мобильной установке пожаротушения, содержащей емкость с жидкостью, предназначенной для пожаротушения, систему подачи жидкости под давлением, завихритель потока жидкости с направляющими элементами, распылитель жидкости, соединенный через подводящий трубопровод с емкостью, корпус распылителя выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внешней резьбой, а соосно корпусу, в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока жидкости в виде цилиндрической вставки с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному за-вихрителю, в торцевой поверхности которого выполнено цилиндрическое дроссельное отверстие, а центробежный завихритель установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя и соединен с диффузорной выходной камерой, а тангенциальные вводы выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности цилиндрической вставки, а к гильзе соосно прикреплена насадка, образующая цилиндрическую камеру смешения, к которой прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры, и жестко соединенная с насадкой, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, выполненное в виде прямоугольного параллелепипеда с дроссельным сквозным, прямоугольного сечения, отверстием, соединенным с полостью цилиндрической камеры смешения.
Полезная модель относится к средствам пожаротушения, в частности переносным (ранцевым) средствам пожаротушения.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является переносная установка пожаротушения, известная из патента РФ 
2430789 (прототип), с помощью которой осуществляется генерация дальнобойной газокапельной струи, и которая содержит емкость с жидкостью, предназначенной для пожаротушения, систему подачи жидкости под давлением, завихритель потока жидкости с направляющими элементами, распылитель жидкости, соединенный через подводящий трубопровод с емкостью, корпус распылителя выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внешней резьбой, а соосно корпусу, в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока жидкости в виде цилиндрической вставки с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю, в торцевой поверхности которого выполнено цилиндрическое дроссельное отверстие, а центробежный завихритель установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя и соединен с диффузорной выходной камерой, а тангенциальные вводы выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности цилиндрической вставки.
Недостатком известной установки является сравнительно невысокая дальнобойность.
Технический результат - повышение эффективности пожаротушения за счет мелкодисперсности капель в потоке и дальности подачи газокапельного потока.
Это достигается тем, что в мобильной установке пожаротушения, содержащей емкость с жидкостью, предназначенной для пожаротушения, систему подачи жидкости под давлением, завихритель потока жидкости с направляющими элементами, распылитель жидкости, соединенный через подводящий трубопровод с емкостью, корпус распылителя выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внешней резьбой, а соосно корпусу, в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока жидкости в виде цилиндрической вставки с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю, в торцевой поверхности которого выполнено цилиндрическое дроссельное отверстие, а центробежный завихритель установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя и соединен с диффузорной выходной камерой, а тангенциальные вводы выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности цилиндрической вставки, а к гильзе соосно прикреплена насадка, образующая цилиндрическую камеру смешения, к которой прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры, и жестко соединенная с насадкой, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, выполненное в виде прямоугольного параллелепипеда с дроссельным сквозным, прямоугольного сечения, отверстием, соединенным с полостью цилиндрической камеры смешения.
На фиг.1 представлена принципиальная схема мобильной установки пожаротушения с распылителем жидкости; на фиг.2 - продольный разрез распылителя жидкости.
Мобильная установка пожаротушения, изображенная на фиг.1, содержит емкость (контейнер) 1 с водой, которая устанавливается на заплечном ранце оператора (пользователя).
Установка содержит также систему подачи жидкости вытеснительного типа, включающую в свой состав баллон 2 высокого давления со сжатым газом (воздухом), магистраль подачи сжатого газа в газовую полость емкости 1 с запорным клапаном 3 и газовым редуктором 4. В состав установки пожаротушения входит распылитель жидкости 5, установленный на стволе 6 с курковым клапанным механизмом 7. В рассматриваемом варианте конструкции распылитель жидкости представлен как составная часть установки пожаротушения, однако данный распылитель может использоваться как автономный узел в составе устройств иного назначения.
Распылитель 5 соединен с емкостью 1 через подводящий трубопровод 8. Подача воды к распылителю 5 жидкости осуществляется при нажатии оператором на курковый механизм 7. Емкость 1 сообщается с заправочной магистралью через заправочный кран 9. На баллоне 2 установлены заправочный кран 10 и манометр 11.
Распылитель (фиг.2) включает в свой состав корпус 12, который выполнен в виде подводящего жидкость штуцера с центральным отверстием 14, и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой 13 с внешней резьбой.
Соосно корпусу 12, в его нижней части подсоединено посредством гильзы 18 с внутренней резьбой сопло 16, выполненное в виде центробежного завихрителя 17 потока жидкости в виде цилиндрической вставки 22 с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 21 в виде цилиндрических отверстий. Гильза 18 является частью сопла 16 и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю 17.
В торцевой поверхности центробежного завихрителя 17 выполнено цилиндрическое дроссельное отверстие 20.
Центробежный завихритель 17 установлен в цилиндрической камере 15 корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры 19 для подвода жидкости к тангенциальным вводам 21 центробежного завихрителя 17 и соединен с диффузорной выходной камерой 23. Тангенциальные вводы 21 выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности вставки 22.
К гильзе 18 соосно прикреплена насадка 24, образующая цилиндрическую камеру смешения, к которой прикреплена круглая пластина 25, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры, и жестко соединенная с насадкой 24, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, выполненное в виде прямоугольного параллелепипеда 26 с дроссельным сквозным, прямоугольного сечения, отверстием 27, соединенным с полостью цилиндрической камеры смешения.
Мобильная установка пожаротушения работает следующим образом.
Перед первым использованием установки пожаротушения производится заправка емкости 1 огнетушащей жидкостью. В качестве огнетушащей жидкости используется вода с пенообразователеми и другими химическими добавками, повышающими эффективность пожаротушения. Заправка емкости 1 осуществляется через заправочный кран 9. Объем заправляемой жидкости составляет для ранцевой установки пожаротушения ~12 л при общем объеме емкости 15 л.
Через заправочный кран 10 производится зарядка баллона 2 сжатым воздухом от компрессора до давления (150-300)·105 Па. После этого осуществляется предварительный наддув газовой полости емкости 1 через магистраль подачи сжатого газа. Для этого открывается запорный клапан 3, и сжатый газ поступает на вход газового редуктора 4. Давление на выходе из редуктора 4 и соответственно в газовой полости емкости 1 составляет (8-10)·105 Па. В результате этого давление жидкости в заданном диапазоне устанавливается в жидкостной полости емкости 1 и в подводящем трубопроводе 8 до входа в управляемый нормально-закрытый клапан (на чертеже не показан). Данный клапан установлен в корпусе ствола 6. Управление клапаном осуществляется с помощью куркового механизма 7.
Указанный выше уровень давления в системе подачи жидкости к распылителю обусловлен требуемым расходом генерируемого газокапельного потока в диапазоне от 0,2 до 0,4 л/с. Уровень давления в емкости 1 выбирается с учетом гидравлических потерь в подводящем трубопроводе 8 и в распылителе жидкости 5. При этом величина расхода газокапельного потока через распылитель 5 в рассматриваемом примере реализации изобретения связана с требуемой эффективностью пожаротушения, что является важным фактором при использовании распылителя в составе переносной установки пожаротушения.
Емкость 1 и баллон 2 с магистралью подачи сжатого газа и арматурой устанавливаются на ранце оператора либо в переносном контейнере. Генерация газокапельного потока осуществляется оператором с помощью распылителя жидкости 5, установленного на стволе 6, посредством куркового механизма 7.
При нажатии оператором на курковый механизм 7 происходит открытие управляемого клапана ствола 6, и жидкость под давлением (8-10)-105 Па поступает на вход штуцера 12 распылителя. В полости вставки 22, выполняющего функцию центробежного завихрителя 17 жидкости, происходит формирование вихря, который закручивает струю жидкости, истекающую из цилиндрического дроссельного отверстия 20.
Закрученный поток жидкости в полости вставки 22 образуется за счет смешения струй, истекающих из тангенциально направленных каналов 21.
На выходе из полости вставки 22 формируется поток жидкости, характеризующийся постоянной тангенциальной скоростью. При этом угловая скорость закрученного потока жидкости в канале сопла 16 распылителя определяет величину угла распыла генерируемого газокапельного потока. Величина тангенциальной скорости в полости вставки 22 зависит от соотношения общей площади поперечного сечения тангенциальных каналов 21 и площади сечения осевого цилиндрического дроссельного отверстия 20. Сформированный в центробежном завихрителе 17 закрученный поток жидкости поступает в диффузорную выходную камеру 23, где происходит дробление капель при их столкновении друг с другом за счет расширяющегося и крутящегося потока жидкости.
Затем вихревой поток поступает в цилиндрическую камеру смешения 25 и ускоряется, выходя из дросселирующего канала 27.
Максимальные значения давления воздуха на входе в сопло и относительной концентрации воды в двухфазном потоке выбираются из условия предельно плотной упаковки частиц воды в воздушном потоке: gP=5,7108 Па, где Р - давление газа на входе в сопло; g - относительная концентрация воды в двухфазном потоке. Для достижения необходимой (свыше 50 м) дальности полета газокапельной струи давление газа (воздуха) на входе в сопло должно превышать Р=5,5105Па;
g=Gввод/Gвоз=4,9
где Gввод=26 кг/с - массовый расход воды; Gвоз=5,3 кг/с - массовый расход воздуха; Тсм=298 К - температура двухфазного потока; L=1500 мм - длина корпуса 5 цилиндрической гильзы с соплом; D=50 мкм - средний диаметр капель воды в воздушном потоке.
Созданный в камере смешения двухфазный поток при указанных выше параметрах разгоняется в дросселирующем канале 27. Использование сопла позволяет компактировать газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что двухфазный поток, параметры которого выбираются согласно вышеуказанным условиям, разгоняется в газодинамическом корпусе до скорости, при которой дальность полета газокапельной струи составляет 65 м.
Предложенное изобретение может использоваться в различных отраслях техники, где требуется генерация дальнобойных газокапельных струй, дальность полета которых превышает 50 м. Наиболее эффективно использование изобретения в противопожарной технике, особенно при тушении пожаров в труднодоступных очагах и объектах.
В качестве средства пожаротушения она может использоваться в мобильных установках для тушения пожаров на различных объектах: в помещениях больниц, библиотек и музеев, на судах, самолетах, а также очагов возгорания в открытом пространстве.
Мобильная установка пожаротушения, содержащая емкость с жидкостью, предназначенной для пожаротушения, систему подачи жидкости под давлением, завихритель потока жидкости с направляющими элементами, распылитель жидкости, соединенный через подводящий трубопровод с емкостью, корпус распылителя выполнен в виде подводящего штуцера с центральным отверстием и жестко соединенной с ним и соосной цилиндрической гильзой с внешней резьбой, а соосно корпусу в его нижней части подсоединено посредством гильзы с внутренней резьбой сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока жидкости в виде цилиндрической вставки с, по крайней мере, тремя тангенциальными вводами в виде цилиндрических отверстий, при этом гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю, в торцевой поверхности которого выполнено цилиндрическое дроссельное отверстие, а центробежный завихритель установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода жидкости к тангенциальным вводам центробежного завихрителя и соединен с диффузорной выходной камерой, а тангенциальные вводы выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности цилиндрической вставки, отличающаяся тем, что к гильзе соосно прикреплена насадка, образующая цилиндрическую камеру смешения, к которой прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры и жестко соединенная с насадкой в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, выполненное в виде прямоугольного параллелепипеда с дроссельным сквозным прямоугольного сечения отверстием, соединенным с полостью цилиндрической камеры смешения.
