RU2430760C1

RU2430760C1 - Vortex-type foam generator

Info

Publication number: RU2430760C1
Application number: RU2010119201/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов (RU); Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева (RU); Мария Олеговна Стареева
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов; Мария Олеговна Стареева
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-10-10

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: proposed generator is intended for fire extinguishing in tanks with inflammable fluids. It comprises cylindrical housing with foam generating solution and air feed union. Said housing is made up of sleeve accommodating said air feed union. Note here that union inner and outer surfaces form solution feed annular channel while cylindrical shell is rigidly jointed with housing and aligned therewith. Note also that nozzle made up of radial-flow solution swirler is jointed with said housing and aligned therewith. Said nozzle has at least three tangential cylindrical feed holes. Besides, said shell makes a part of said nozzle and is arranged coaxially with said swirler. Swirler face surface has taper and cylindrical throttle orifices. Note that swirler is fitted inside housing cylindrical chamber and communicates with three cylindrical, taper and diffuser chambers. Note that chambers are arranged sequentially and aligned therewith to make outlet of one chamber an inlet of another chamber. ^ EFFECT: higher efficiency. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к конструкциям пеногенераторов, и может найти применение в системах подслойного тушения пожаров в резервуарах с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ).The invention relates to fire fighting equipment, and in particular to structures of foam generators, and can find application in systems for extinguishing fires in tanks with flammable liquids (LVF).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пеногенератор (описание к патенту РФ №2145680, МКИ 7 F04F 5/02, опубл. 20.02.2000 г.), содержащий цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя, а в боковой поверхности корпуса - радиальный патрубок подвода газа, установленную внутри корпуса напротив сопла камеру смешения цилиндрической формы с расширением на входе и конусообразный диффузор на ее выходе.The closest technical solution, selected as a prototype, is a foam generator (description of RF patent No. 2145680, MKI 7 F04F 5/02, publ. 02.20.2000), containing a cylindrical body with flanges at the ends, in one of which a nozzle is installed for supplying an aqueous solution of a foaming agent, and in the side surface of the casing there is a radial gas supply pipe installed inside the casing opposite the nozzle is a cylindrical mixing chamber with expansion at the inlet and a cone-shaped diffuser at its exit.

Недостатком известного пеногенератора является невозможность выработки пены высокой кратности при граничных значениях условий работы пеногенератора.A disadvantage of the known foam generator is the inability to produce foam of high multiplicity at boundary values of the operating conditions of the foam generator.

Технический результат - повышение эффективности пеногенератора, вырабатывающего пену высокой кратности.The technical result is an increase in the efficiency of the foam generator that produces foam of high multiplicity.

Это достигается тем, что в пеногенераторе, содержащем цилиндрический корпус с соплом для подвода водного раствора пенообразователя и штуцер для подвода воздуха, корпус выполнен в виде втулки, внутри которой и соосно ей расположен штуцер для подвода воздуха, при этом внутренняя поверхность втулки и внешняя поверхность штуцера образуют кольцевой канал для подвода раствора пенообразователя, а соосно с втулкой жестко соединена цилиндрическая гильза с внешней резьбой, при этом соосно корпусу подсоединено, посредством гильзы с внутренней резьбой, сопло, выполненное в виде центробежного завихрителя потока раствора в виде глухой цилиндрической вставки с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 13 в виде цилиндрических отверстий, причем гильза является частью сопла и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю, а в торцевой поверхности центробежного завихрителя выполнены последовательно соединенные, соосные между собой и корпусом осевые коническое и цилиндрическое дроссельные отверстия, которые подсоединены к штуцеру для подвода раствора пенообразователя, при этом центробежный завихритель установлен в цилиндрической камере корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры для подвода раствора пенообразователя к тангенциальным вводам центробежного завихрителя и соединен с тремя камерами, установленными последовательно и соосно ему: конической, цилиндрической, диффузорной выходной камерой, причем камеры установлены таким образом, что выход одной камеры является входом для другой.This is achieved by the fact that in a foam generator containing a cylindrical body with a nozzle for supplying an aqueous solution of a foaming agent and a fitting for supplying air, the housing is made in the form of a sleeve, inside of which a fitting for supplying air is located coaxially with it, while the inner surface of the sleeve and the outer surface of the fitting they form an annular channel for supplying a foaming agent solution, and a cylindrical sleeve with an external thread is rigidly connected coaxially with the sleeve, while the case is connected coaxially to the body by means of a sleeve with an internal re swivel, a nozzle made in the form of a centrifugal swirl of the solution flow in the form of a blind cylindrical insert with at least three tangential inlets 13 in the form of cylindrical holes, the sleeve being part of the nozzle and mounted coaxially and coaxially with the centrifugal swirl, and in the end the surfaces of the centrifugal swirler are made in series of axial conical and cylindrical throttle openings, coaxial to each other and to the housing, which are connected to the nozzle for supplying a solution the foaming agent, while the centrifugal swirl is installed in the cylindrical chamber of the housing with the formation of an annular cylindrical chamber for supplying the foaming solution to the tangential inlets of the centrifugal swirl and is connected to three chambers installed in series and coaxially to it: a conical, cylindrical, diffuser output chamber, and the chambers are installed in such a way so that the output of one camera is the input to another.

На фиг.1 представлена схема пеногенератора вихревого типа, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.Figure 1 presents a diagram of a vortex type foam generator, figure 2 is a section aa of figure 1.

Пеногенератор вихревого типа (фиг.1) содержит корпус, который выполнен в виде втулки 1, внутри которой и соосно ей, расположен штуцер 17 для подвода воздуха. При этом внутренняя поверхность втулки 1 и внешняя поверхность штуцера 17 образуют кольцевой канал 8 для подвода раствора пенообразователя из магистрали. Соосно с втулкой 1 жестко соединена цилиндрическая гильза 2 с внешней резьбой 3.The vortex-type foam generator (Fig. 1) contains a housing that is made in the form of a sleeve 1, inside of which and coaxially to it, a fitting 17 for supplying air is located. In this case, the inner surface of the sleeve 1 and the outer surface of the fitting 17 form an annular channel 8 for supplying a foaming solution from the line. Coaxially with the sleeve 1 is rigidly connected to a cylindrical sleeve 2 with an external thread 3.

Соосно корпусу подсоединено, посредством гильзы 4 с внутренней резьбой, сопло 5, выполненное в виде центробежного завихрителя 6 потока раствора пенообразователя в виде глухой цилиндрической вставки 12 с, по крайней мере тремя, тангенциальными вводами 13 в виде цилиндрических отверстий (фиг.2). Гильза 4 является частью сопла 5 и установлена коаксиально и соосно по отношению к центробежному завихрителю 6. В торцевой поверхности центробежного завихрителя 6 выполнены последовательно соединенные, соосные между собой и корпусом осевые коническое 10 и цилиндрическое 11 дроссельные отверстия, которые подсоединены к штуцеру 17 для подвода раствора пенообразователя.Coaxially to the housing is connected, by means of a sleeve 4 with an internal thread, a nozzle 5 made in the form of a centrifugal swirl 6 of a blowing agent flow in the form of a blind cylindrical insert 12 with at least three tangential inlets 13 in the form of cylindrical holes (Fig. 2). The sleeve 4 is part of the nozzle 5 and is mounted coaxially and coaxially with respect to the centrifugal swirler 6. In the end surface of the centrifugal swirl 6 are made conically 10 axial conical 10 and cylindrical 11 throttle holes connected to each other and connected to the nozzle 17 for supplying the solution foaming agent.

Центробежный завихритель 6 установлен в цилиндрической камере 9 корпуса с образованием кольцевой цилиндрической камеры 7 для подвода раствора пенообразователя к тангенциальным вводам 13 центробежного завихрителя 6 и соединен с тремя камерами, установленными последовательно и соосно ему: конической 14, цилиндрической 15, диффузорной выходной камерой 16, причем камеры установлены таким образом, что выход одной камеры является входом для другой. Тангенциальные вводы 13 выполнены в виде каналов, тангенциально расположенных к внутренней поверхности вставки 12.The centrifugal swirl 6 is installed in the cylindrical chamber 9 of the housing with the formation of an annular cylindrical chamber 7 for supplying the foaming solution to the tangential inlets 13 of the centrifugal swirl 6 and is connected to three chambers installed in series and coaxially with it: conical 14, cylindrical 15, diffuser output chamber 16, and cameras are installed in such a way that the output of one camera is the input for another. The tangential inputs 13 are made in the form of channels tangentially located to the inner surface of the insert 12.

Пеногенератор вихревого типа работает следующим образом.Foam vortex type works as follows.

В корпус пеногенератора через штуцер 17 осуществляется подвод сжатого воздуха. Через кольцевой канал 8 подводится раствор пенообразователя из магистрали. В полости вставки 12, выполняющей функцию центробежного завихрителя 6 раствора пенообразователя, происходит формирование вихря, который взаимодействует со струей воздуха, поступающего под давлением через коническое 10 и цилиндрическое 11 дроссельные отверстия.In the body of the foam generator through the fitting 17 is the supply of compressed air. Through the annular channel 8 is supplied a foaming solution from the line. In the cavity of the insert 12, which performs the function of a centrifugal swirl 6 of the foaming agent, a vortex is formed, which interacts with a stream of air supplied under pressure through conical 10 and cylindrical 11 throttle openings.

На выходе из полости вставки 12 формируется поток пены, характеризующийся постоянной тангенциальной скоростью. При этом угловая скорость закрученного потока пены определяет величину угла распыла генерируемого газокапельного потока.At the exit from the cavity of the insert 12, a foam flow is formed, characterized by a constant tangential velocity. In this case, the angular velocity of the swirling foam flow determines the value of the spray angle of the generated gas-droplet flow.

Величина тангенциальной скорости в полости вставки 12 зависит от соотношения общей площади поперечного сечения тангенциальных каналов 13 и площади сечения осевого цилиндрического 11 дроссельного отверстия. Сформированный в центробежном завихрителе 6 закрученный поток пены поступает во входное отверстие конической камеры 14. При прохождении участков 15 и 16 формируется ускоренный поток пены. Интенсивное образование кавитационных пузырьков в закрученном потоке происходит в диффузорной выходной камере 16. Пена представляет собой дисперсную систему, в которой пузырьки воздуха заключены в тонкие оболочки негорючей жидкости (водные растворы солей, кислот, поверхностно-активных веществ). Огнегасящий эффект пены основан на изоляции поверхности горящей жидкости от кислорода воздуха и нагретых горючих паров, выделяющихся с поверхности этой жидкости. Пена не только резко сокращает процесс испарения, но и охлаждает поверхность горящей жидкости, так как в состав пены входит вода. Воздушно-механическая пена образуется при механическом смешении воздуха и поверхностно-активного вещества (пенообразователь ПО-1 или ПО-6). В воздушно-механической пене содержится около 90% (по объему) воздуха и 10% водного раствора пенообразователя. Для тушения пожаров эффективнее применять высокократную воздушно-механическую пену, в которой содержится около 99% (по объему) воздуха, 0,96% воды и около 0,04% пенообразователя. Кратность обычной воздушно-механической пены 8÷12, а высокократной - 100 и более. Стойкость воздушно-механической пены: от 20 до 40 мин.The magnitude of the tangential velocity in the cavity of the insert 12 depends on the ratio of the total cross-sectional area of the tangential channels 13 and the cross-sectional area of the axial cylindrical 11 throttle holes. The swirling foam flow formed in the centrifugal swirler 6 enters the inlet of the conical chamber 14. When sections 15 and 16 pass, an accelerated foam flow is formed. Intensive formation of cavitation bubbles in a swirling flow occurs in the diffuser outlet chamber 16. Foam is a dispersed system in which air bubbles are enclosed in thin shells of a non-combustible liquid (aqueous solutions of salts, acids, surfactants). The extinguishing effect of the foam is based on the isolation of the surface of the burning liquid from oxygen in the air and heated combustible vapors released from the surface of this liquid. Foam not only dramatically reduces the evaporation process, but also cools the surface of the burning liquid, as the foam contains water. Air-mechanical foam is formed by mechanical mixing of air and a surfactant (foaming agent PO-1 or PO-6). The air-mechanical foam contains about 90% (by volume) of air and 10% of an aqueous solution of a foaming agent. To extinguish fires, it is more efficient to use high-pressure air-mechanical foam, which contains about 99% (by volume) of air, 0.96% of water and about 0.04% of a foaming agent. The multiplicity of the usual air-mechanical foam is 8 ÷ 12, and the multiplicity is 100 or more. Durability of air-mechanical foam: from 20 to 40 minutes

Пену следует применять при горении хлопкового волокна других плохо смачивающихся волокнистых материалов. Особенно эффективна пена при тушении пожаров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей.Foam should be used when burning cotton fiber other poorly wettable fibrous materials. Foam is especially effective in extinguishing fires of flammable liquids (LVH) and flammable liquids.

Claims

A vortex-type foam generator containing a cylindrical body with a nozzle for supplying an aqueous solution of a foaming agent and a fitting for supplying air, characterized in that the housing is made in the form of a sleeve, inside of which and coaxially with it, there is a fitting for supplying air, while the inner surface of the sleeve and the outer the nozzle surface is formed by an annular channel for supplying a foaming agent solution, and a cylindrical sleeve with an external thread is rigidly connected coaxially with the sleeve, while coaxially with the body is connected by means of a sleeve with internal thread, a nozzle made in the form of a centrifugal swirl of the solution flow in the form of a blind cylindrical insert with at least three tangential inlets in the form of cylindrical holes, the sleeve being part of the nozzle and mounted coaxially and coaxially with respect to the centrifugal swirl, and in the end the surfaces of the centrifugal swirler are made in series of axial conical and cylindrical throttle openings, coaxial with each other and with the housing, which are connected to the fitting for oddvoda solution of the foaming agent, while the centrifugal swirl is installed in the cylindrical chamber of the housing with the formation of an annular cylindrical chamber for supplying the solution of the foaming agent to the tangential inlets of the centrifugal swirl and connected to three chambers installed in series and coaxially with a conical, cylindrical, diffuser output chambers, and the chambers are mounted in this way that the output of one camera is the input to another.