RU2450840C1

RU2450840C1 - Foam generator

Info

Publication number: RU2450840C1
Application number: RU2011104811/12A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Леонид Андреевич Муравей (RU); Леонид Андреевич Муравей; Алексей Александрович Веряскин (RU); Алексей Александрович Веряскин; Серафим Алексеевич Новичков (RU); Серафим Алексеевич Новичков; Олег Юрьевич Бабушкин (RU); Олег Юрьевич Бабушкин; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-05-20

Abstract

FIELD: fire safety. ^ SUBSTANCE: foam generator comprises a sprayer, which is connected to a foam nozzle vessel arranged in the form of a shell installed coaxially and axially relative to the sprayer. The vessel comprises, in the part arranged closer to the sprayer, at least three windows for air ejection, at the outlet there is a double-phase flow arranged in the form of a round net, a channel for liquid supply and a coaxial bushing rigidly connected to it with a nozzle fixed in its lower part and arranged in the form of a cylindrical double-staged bushing. The upper cylindrical stage of the bushing is connected by means of a threaded joint to a central code installed with a circular gap relative to the inner surface of the cylindrical bushing and comprising a cylindrical part with a ball segment fixed coaxially with it in the lower part, having throttling holes, axes of which are arranged along radii of a spherical surface forming a ball segment. The circular gap is connected with at least three radial channels arranged in the double-staged bushing, connecting it with a circular cavity formed by the inner surface of the bushing and the outer surface of the upper cylindrical stage, besides, the circular cavity is connected with a vessel channel for fluid supply. On the side surface of the cylindrical part of the central core, in its lower part connected to the ball segment there are at least two rows of cylindrical throttling holes, with axes lying in planes perpendicular to the core axis, and in each row there are at least three holes, at the same time axes of throttling holes in adjacent rows are displaced by an angle lying in the range of 1560. ^ EFFECT: higher efficiency of spraying a fire-quenching liquid solution of a foaming agent. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для использования в автоматических системах пожаротушения путем генерации высокократной полидисперсной пены в условиях задымления помещения при блокировании, быстрогорящих продуктов высокократной полидисперсной пеной.The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended for use in automatic fire extinguishing systems by generating highly multiple polydisperse foam under conditions of smoke in the room when blocking fast-burning products with high-polydisperse foam.

Наиболее близким техническим решением является пеногенератор, содержащий распылитель, пенную насадку и рассекатель двухфазного потока (патент РФ №2136389, В05В 1/04, 1998 г. - прототип).The closest technical solution is a foam generator containing a spray, foam nozzle and a two-phase flow divider (RF patent No. 2136389, B05B 1/04, 1998 - prototype).

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).A disadvantage of the known object is the lack of the ability to create an optimal flow structure at the outlet and the insufficient efficiency and performance of spraying a fire extinguishing liquid solution of a foaming agent (high polydisperse foam).

Технический результат - повышение эффективности распыления огнетушащего жидкостного раствора пенообразователя (высокократной полидисперсной пены).The technical result is an increase in the spraying efficiency of a fire extinguishing liquid solution of a foaming agent (high polydisperse foam).

Это достигается тем, что в пеногенераторе, содержащим распылитель, пенную насадку и рассекатель двухфазного потока, распылитель соединен с корпусом пенной насадки, выполненным в виде цилиндрической обечайки, установленной коаксиально и осесимметрично относительно распылителя, а на корпусе пенной насадки, в части, расположенной ближе к распылителю, выполнены, по крайней мере, три окна для эжектирования воздуха, а на выходе закреплен рассекатель двухфазного потока, выполненный в виде круглой сетки, а корпус распылителя выполнен с каналом для подвода жидкости и имеет соосную, жестко связанную с корпусом втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, и состоящим из цилиндрической части с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом, имеющим дроссельные отверстия, оси которых расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент, а кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости, при этом на боковой поверхности цилиндрической части центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия, при этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.This is achieved by the fact that in the foam generator containing the sprayer, the foam nozzle and the two-phase flow divider, the sprayer is connected to the foam nozzle body made in the form of a cylindrical shell mounted coaxially and axisymmetrically relative to the spray gun, and on the foam nozzle body, in the part located closer to at least three windows for air ejection are made to the sprayer, and a two-phase flow divider made in the form of a round mesh is fixed at the outlet, and the sprayer body is made with a channel for supplying fluid and has a coaxial sleeve rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by a threaded connection to a central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve, and consisting of a cylindrical part with a spherical segment fixed coaxially with it in the lower part, having throttle openings whose axes are located radially of the spherical surface forming the spherical segment, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, and the annular cavity is connected with the channel case for supplying fluid, while on the side surface of the cylindrical part of the Central core, in its lower part connected to the spherical segment, made at least two rows of cylindrical throttle holes, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and at least three holes are made in each row, while the axes of the throttle holes of one row are offset from the axes of the throttle holes of the other row by an angle in the range 15 ° ÷ 60 °.

На чертеже представлена конструктивная схема пеногенератора.The drawing shows a structural diagram of a foam generator.

Пеногенератор эжекционного типа включает в себя распылитель 1, который соединен с корпусом 14 эжектирующей насадки, выполненным в виде диффузора, установленного осесимметрично относительно распылителя. На корпусе 14 эжектирующей насадки, в части, расположенной ближе к распылителю 1, выполнены, по крайней мере, три окна 13 для эжектирования воздуха, а на выходе закреплен рассекатель 15 двухфазного потока, выполненный в виде круга из сетки или перфорированного материала.The ejection-type foam generator includes a spray gun 1, which is connected to the body 14 of the ejection nozzle, made in the form of a diffuser mounted axisymmetrically relative to the spray gun. At least three windows 13 for ejecting air are made on the casing 14 of the ejection nozzle, in the part located closer to the atomizer 1, and a two-phase flow divider 15 made in the form of a circle of mesh or perforated material is fixed at the outlet.

Распылитель 1 содержит цилиндрический полый корпус с каналом 3 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 2 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 4, верхняя цилиндрическая ступень 6 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 9 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4, и состоящим из цилиндрической части 7 с закрепленным соосно с ней в нижней части шаровым сегментом 11, имеющим дроссельные отверстия 12, оси которых расположены параллельно оси корпуса 1 форсунки. Дроссельные отверстия 12, выполненные в шаровом сегменте 11, могут быть расположены по радиусам сферической поверхности, образующей шаровой сегмент 11.The atomizer 1 comprises a cylindrical hollow body with a channel 3 for supplying liquid and a coaxial sleeve 2 rigidly connected to the body with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve 4, the upper cylindrical step 6 of which is connected by a threaded connection to the central core, installed with an annular gap 9 relative to the inner surface of the cylindrical sleeve 4, and consisting of a cylindrical part 7 with fixed to the lower part of the ball segment 11, having throttle holes 12, the axes of which are parallel to the axis of the nozzle body 1. The throttle holes 12 made in the spherical segment 11 can be located along the radii of the spherical surface forming the spherical segment 11.

Кольцевой зазор 9 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 8 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости. На боковой поверхности цилиндрической части 7 центрального сердечника, в его нижней части, соединенной с шаровым сегментом 11, выполнено, по крайней мере, два ряда цилиндрических дроссельных отверстий 10, с осями, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси сердечника, а в каждом ряду выполнено, по крайней мере, три отверстия. При этом оси дроссельных отверстий одного ряда смещены относительно осей дроссельных отверстий другого ряда на угол, лежащий в диапазоне 15°÷60°.The annular gap 9 is connected with at least three radial channels 5, made in a two-stage sleeve 4, connecting it with an annular cavity 8 formed by the inner surface of the sleeve 2 and the outer surface of the upper cylindrical stage 6, and the annular cavity 8 is connected with the channel 3 of the housing 1 for fluid supply. At least two rows of cylindrical throttle holes 10 are made on the lateral surface of the cylindrical part 7 of the central core, in its lower part connected to the spherical segment 11, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and in each row, at least three holes. In this case, the axes of the throttle holes of one row are offset relative to the axes of the throttle holes of the other row by an angle lying in the range of 15 ° ÷ 60 °.

Пеногенератор эжекционного типа работает следующим образом.Foam ejector type works as follows.

При возникновении пожара насосная установка (не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод пеногенератора, соединенного с полостью корпуса распылителя 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 8 через радиальные каналы 5 в кольцевой зазор 9 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. Разгон жидкости в нижней части этой поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.In the event of a fire, a pumping unit (not shown) delivers a foaming solution from a metering tank or a fire truck to the inlet pipe of the foam generator connected to the cavity of the atomizer body 1 and then flows in two directions: the first into the annular cavity 8 through the radial channels 5 into the annular gap 9 between the nozzle and the central core. At inlet pressures of more than 0.2 MPa, the liquid accelerates on the outer cylindrical surface of the core with the formation of a liquid film that does not come off from its outer surface. Acceleration of the liquid in the lower part of this surface is accompanied by a decrease in its static pressure and, as a result, vaporization and the release of soluble gases. This phenomenon further prepares the liquid for crushing into small drops. Upon reaching a liquid flow of oncoming flows flowing out of the cylindrical throttle holes 10, multiple film crushing occurs with the formation of a finely dispersed phase.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 7 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий. Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.The second direction in which the fluid enters is through the channel 3 for supplying fluid to the cavity of the central core, and then to the lower part of the cylindrical part 7 of the core, from which part of the fluid flows through radial holes 10, with multiple crushing of droplet fluid flows flowing from throttle bores. The presence of gas inclusions in a liquid additionally perturbs its surface, which leads to wave formation and volumetric crushing of the liquid film. The loss of mechanical energy during external acceleration (on the external conical surface) is reduced compared with the same acceleration in a closed channel.

После распылителя 1 поток поступает на вход диффузора 14, через окна 13 которого происходит эжектирование воздуха для образования пены, которая направляется в рассекатель 15 двухфазного потока. В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость и за счет эжекции воздуха формируется пена с пузырьками как малого размера (2÷3 мм в поперечнике), так и 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.After the atomizer 1, the flow enters the inlet of the diffuser 14, through the windows 13 of which air is ejected to form foam, which is sent to the two-phase flow divider 15. At the beginning of the plume, the sprayed spray of the foaming agent solution has the highest speed and due to air ejection a foam is formed with bubbles of both small size (2–3 mm across) and with larger bubbles (4–12 mm across). Thus, the foam generator produces polydisperse (differently sized for bubbles) foam, which has the property of rapid spreading over the surface.

Испытания показали, что даже в условиях интенсивного задымления пена образуется в заданных объемах и имеет хорошую устойчивость к распаданию.Tests have shown that even in conditions of intense smoke, foam is formed in predetermined volumes and has good resistance to decay.

В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Пеногенератор работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.As a foaming agent in such fire extinguishing systems, a fluorosynthetic foaming agent of the "Multipena" type is used. The foam generator also works on a 6% aqueous solution of fluorinated foam former "Sublayer" in the conditions of smoke in the room.

Пеногенератор является универсальным и предназначен для подачи пены в различных системах пожаротушения, например в огнетушителях, автоматических системах пожаротушения закрытых технологических помещений (подача пены на место возгорания).The foam generator is universal and designed to supply foam in various fire extinguishing systems, for example in fire extinguishers, automatic fire extinguishing systems of closed process rooms (supply of foam to the place of ignition).

Claims

An ejection-type foam generator containing a spray gun, a foam nozzle and a two-phase flow divider, characterized in that the spray gun is connected to the foam nozzle body made in the form of a shell mounted coaxially and axisymmetrically relative to the spray gun, and on the foam nozzle body, in a part located closer to the spray gun , at least three windows for ejection of air are made, and a two-phase flow divider made in the form of a round mesh is fixed at the outlet, and the atomizer body is made with a channel for fluid supply and has a coaxial sleeve rigidly connected to the housing with a nozzle fixed in its lower part, made in the form of a cylindrical two-stage sleeve, the upper cylindrical step of which is connected by a threaded connection to a Central core installed with an annular gap relative to the inner surface of the cylindrical sleeve, and consisting from a cylindrical part with a spherical segment fixed coaxially with it in the lower part, having throttle openings whose axes are located in radii a spherical surface forming a spherical segment, and the annular gap is connected to at least three radial channels made in a two-stage sleeve, connecting it to the annular cavity formed by the inner surface of the sleeve and the outer surface of the upper cylindrical stage, and the annular cavity is connected with the channel of the housing for supplying liquid, at the same time, at least two are made on the lateral surface of the cylindrical part of the central core, in its lower part connected to the spherical segment a row of cylindrical throttle holes, with axes lying in planes perpendicular to the axis of the core, and at least three holes are made in each row, while the axes of the throttle holes of one row are offset from the axes of the throttle holes of the other row by an angle in the range 15 ÷ 60 °.