Огнетушитель - RU2265467C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к переносным установкам пожаротушения, в частности к огнетушителям законного типа, в которых огнетушащая жидкость в емкости находится под давлением вытесняющего газа. Изобретение может использоваться в качестве штатного оборудования для локализации и тушения очагов возгорания на различных объектах.

Известно устройство автоматического пожаротушения (патентная заявка JP 07-328140, опубликована 19.12.1995, МПК А 62 С 13/64). Устройство содержит емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из емкости, и распылитель жидкости, соединенный с запорно-пусковым устройством через трубопровод. Распылитель жидкости включает в свой состав завихритель потока жидкости и выходное сопло. Завихритель потока жидкости выполнен в виде вставки с винтовыми каналами. На выходе из сопла установлен тепловой замок с плавкими элементами. При использовании модуля-огнетушителя обеспечивается быстрое и эффективное автоматическое тушение пожара на начальной стадии возгорания в жилых и офисных помещениях.

Следует отметить, что на начальной стадии работы модуля-огнетушителя после срабатывания теплового замка и открытия канала сопла требуемая дальность подачи обеспечивается за счет избыточного расхода огнетушащей жидкости. Это связано с высоким начальным уровнем давления вытесняющего газа в емкости. Однако по мере расходования огнетушащей жидкости в емкости увеличивается объем газовой полости и, соответственно, снижается давление газа наддува. Вследствие этого происходит снижение расхода огнетушащей жидкости через выходное сопло. В результате снижается дальность подачи огнетушащей жидкости. Таким образом, в течение расчетной длительности работы известного модуля-огнетушителя не обеспечивается равномерная подача огнетушащей жидкости на заданное расстояние, вследствие чего снижается эффективность тушения очага пожара.

В опубликованной патентной заявке US 2003/0173422 А1 (опубликована 18.09.2003, МПК-7 В 05 В 1/34) раскрыта конструкция переносного огнетушителя. Известный огнетушитель содержит емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, запорно-пусковое устройство, и распылитель жидкости. Выход запорно-пускового устройства соединен с распылителем жидкости через гибкий трубопровод.

Распылитель жидкости содержит последовательно установленные центробежный завихритель потока жидкости и выходное сопло. Между входом в сопло и завихрителем потока жидкости образована промежуточная (расширительная) камера, размер которой регулируется оператором в процессе работы. Для этого корпус сопла закреплен на подводящем штуцере с возможностью вращения и осевого перемещения.

Центробежный завихритель потока жидкости установлен на торцевой части подводящего штуцера. С целью закрутки потока жидкости на боковой поверхности завихрителя образованы винтовые каналы, через которые осуществляется подача жидкости в промежуточную камеру сопла.

В процессе работы известного огнетушителя осуществляется генерация распыленной струи жидкости с заданной дальностью подачи и углом раскрытия струи. За счет предварительного закручивания рабочей жидкости в промежуточной камере, расположенной перед входом в канал сопла, обеспечивается увеличение скорости распыленной струи огнетушащей жидкости. Кроме этого, появляется возможность регулировать угол распыла струи и создавать либо распыленный поток с большим углом конусности, либо компактную струю в зависимости от размеров очага пожара и его интенсивности посредством изменения осевого размера промежуточной камеры в процессе работы.

Однако несмотря на преимущества известного устройства, при снижении давления в газовой полости емкости в процессе выработки огнетушащей жидкости происходит падение расхода жидкости и, соответственно, дальности подачи огнетушащей жидкости. В связи с этим не может быть осуществлено эффективное тушение очага пожара в течение всего времени работы огнетушителя.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является огнетушитель, описанный в опубликованной международной заявке WO 94/06517 (опубликована 31.03.1994, МПК А 62 С 31/03; В 05 В 1/12). Огнетушитель включает в свой состав емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, включающую обычно сифонную трубку и запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки. Огнетушитель содержит также ограничитель расхода жидкости, обеспечивающий регулирование размеров проточного канала в зависимости от давления жидкости в емкости, и распылитель жидкости с центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом. Вход распылителя соединен с запорно-пусковым устройством через гибкий трубопровод.

В корпусе распылителя размещены несколько сопел: центральное сопло и периферийные сопла, выходные отверстия которых расположены равномерно по окружности вокруг выходного отверстия центрального сопла. В корпусе распылителя выполнены каналы, соединяющие входные участки каналов сопел с общим проточным каналом распылителя.

В каждом подводящем канале установлен завихритель потока жидкости, выполненный в виде цилиндрической вставки с тангенциально направленными каналами подачи жидкости, или с пружиной, витки которой в кольцевом канале образуют винтовые каналы подачи жидкости. Каналы завихрителя сообщены с промежуточной камерой, которая соединена с каналом сопла. Для предварительной очистки подаваемой в сопло жидкости на входе в каналы завихрителя установлены фильтры.

В рассматриваемом устройстве пружина завихрителя потока жидкости одновременно с функцией направляющего элемента выполняет функцию ограничителя расхода жидкости. Жидкость под воздействием избыточного давления газа вытесняется из емкости и через трубопровод по каналам распылителя поступает в сопла.

При включении устройства, под действием давления жидкости, в каждом канале распылителя происходит сжатие пружины и перемещение вставки по направлению к каналу выходного сопла. При уменьшении расстояния между витками пружины увеличивается длина проточных каналов и уменьшается их поперечное сечение. В проточных каналах происходит уменьшение скорости течения жидкости из-за увеличения потерь кинетической энергии. В результате этого уменьшается расход жидкости через сопло.

В процессе работы устройства, по мере выработки жидкости, происходит снижение давления в емкости, поэтому сила воздействия жидкости на пружины, установленные в каналах распылителя, уменьшается. Пружины постепенно растягиваются, и вставки перемещаются в обратном направлении. При увеличении расстояния между витками пружины увеличивается проходное сечение винтовых каналов и уменьшается протяженность каналов. В результате снижения потерь кинетической энергии жидкости в подводящих каналах скорость течения жидкости сохраняется на заданном уровне, несмотря на снижение уровня давления в емкости.

Таким образом, при использовании известного устройства обеспечивается возможность поддержания постоянной скорости и расхода жидкости через каждый канал распылителя в течение заданной длительности выработки огнетушащей жидкости. При взаимодействии струй, генерируемых из осевого и боковых сопел, происходит уменьшение тангенциальной скорости вращения общего потока распыляемой жидкости. Вследствие снижения скорости вращения капель жидкости относительно направления подачи потока происходит увеличение размера капель.

Кроме того, при изменении угла наклона винтовых каналов в процессе изменения давления в емкости происходит изменение тангенциальной скорости распыленного потока. В результате описанных процессов в течение длительности тушения очага пожара изменяется форма генерируемого газокапельного потока, характеризуемая углом конусности факела распыленного потока.

Вместе с тем, при падении давления жидкости до определенного уровня происходит перемещение вставки в положение, в котором ее коническая часть перекрывает входное отверстие канала сопла. В данном положении вставки генерация распыленного потока огнетушащей жидкости прекращается. В результате этого снижается эффективность использования рабочей жидкости из-за увеличения остатков незабора огнетушащей жидкости в емкости.

Задачей настоящего изобретения является создание огнетушителя, позволяющего генерировать распыленную струю огнетушащей жидкости с заданным углом распыла и постоянной дальностью подачи и расходом огнетушащей жидкости в течение всего процесса пожаротушения при минимальных непроизводительных остатках незабора огнетушащей жидкости в емкости.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной технической задачи, заключается в повышении эффективности использования огнетушащей жидкости для тушения пожаров различных классов.

Данный технический результат обеспечивается за счет использования огнетушителя, содержащего емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, включающую сифонную трубку, и запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки. Огнетушитель содержит также ограничитель расхода жидкости, обеспечивающий регулирование площади S поперечного сечения проточного канала в зависимости от давления жидкости в емкости, и распылитель жидкости с центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом. Выход запорно-пускового устройства соединен с распылителем жидкости через трубопровод. Выходное сопло распылителя жидкости согласно настоящему изобретению выполнено с профилированным каналом, вход которого соединен с выходом завихрителя потока жидкости. Ограничитель расхода жидкости устанавливается перед входом в запорно-пусковое устройство. При этом диапазон регулирования площади S поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода жидкости выбирается из условия

0,5S_c≤S≤2,5S_c,

где S_c - минимальная площадь поперечного сечения профилированного канала выходного сопла распылителя.

Выбранный диапазон регулирования площади проточного канала ограничителя расхода жидкости обусловлен диапазоном изменения давления в емкости огнетушителя в течение длительности выработки огнетушащего жидкого состава из емкости. При этом, как было установлено в результате проведенных экспериментальных исследований, диапазон регулирования площади проходного сечения проточного канала ограничителя расхода зависит от соотношения начального и конечного объема газовой полости и соотношения начального и конечного уровня давления в емкости. Данная относительная характеристика является общей в целом для всех типоразмеров огнетушителей с зарядом воды или воды с добавками. Автоматическое регулирование суммарной площади проточного канала ограничителя расхода жидкости в зависимости от уровня давления в емкости достигается посредством применения регулятора (ограничителя) расхода известной конструкции с упругим элементом. Такое устройство (клапан) позволяет регулировать размер отверстия проточного канала в зависимости от давления жидкости в емкости.

Достижение технического результата связано также с установкой ограничителя расхода в определенной части системы вытеснения жидкости: ограничитель расхода должен быть установлен перед входом в запорно-пусковое устройство. Данное условие связано с необходимостью поддержания заданного уровня расхода жидкости через сопло распылителя сразу же после открытия залорно-пускового устройства. При этом объем жидкости между выходом из ограничителя расхода и входом в центробежный завихритель потока служит в качестве демпфера, выравнивающего колебания давления жидкости в подводящих магистралях.

Соединение центробежного завихрителя потока жидкости с выходным соплом, канал которого выполняется профилированным, позволяет поддерживать угол распыла потока жидкости на выходе из сопла на заданном постоянном уровне при незначительных изменениях расхода жидкости в системе подачи. Данный эффект связан с формированием закрученного потока жидкости в профилированном канале сопла. Предварительная закрутка потока жидкости осуществляется с помощью тангенциально направленных подводящих каналов центробежного завихрителя. После этого вращающиеся струи жидкости подаются непосредственно во входное отверстие профилированного канала сопла. В результате течения в канале сопла отдельных струй жидкости образуется общий ускоренный поток жидкости и на выходе из сопла генерируется устойчивый газокапельный поток с фиксированным углом конусности факела распыла жидкости.

Расход жидкости через распылитель ограничивается минимальной величиной площади поперечного сечения 0,5S_c в момент открытия запорно-пускового устройства, когда огнетушащая жидкость находится в емкости под максимальным избыточным давлением (давлением хранения). Поэтому минимальное значение диапазона регулирования суммарной площади S проточного канала ограничителя расхода выбирается равным соответствующей части площади профилированного канала сопла S_c. При этом минимальное значение площади S проточного канала ограничителя расхода соответствует максимальному давлению в емкости в начальный момент работы огнетушителя.

Максимальное значение площади S=2,5S_c проточного канала ограничителя расхода соответствует минимальному остаточному давлению в емкости огнетушителя в момент полной выработки заряда огнетушащего вещества.

В процессе выработки жидкого огнетушащего состава величина суммарной площади поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода автоматически изменяется от минимального значения 0, 5S_c до максимального значения 2,5S_c по мере падения давления в емкости огнетушителя. В указанном диапазоне относительных значений площадей обеспечивается постоянство расхода через профилированный канал сопла распылителя, что и определяет минимальные непроизводительные потери огнетушащей жидкости в процессе пожаротушения.

Целесообразно, чтобы в состав огнетушителя входил фильтр, который устанавливают на открытом торце сифонной трубки. Установка фильтра в указанной части огнетушителя позволяет исключить попадание загрязнений различного рода, включая твердые частицы, которые могут образовываться при хранении огнетушителя в заправленном состоянии, в ограничитель расхода и завихритель потока жидкости. Использование фильтра в конструкции огнетушителя существенно повышает его надежность и положительно влияет на эффективность пожаротушения.

Центробежный завихритель потока жидкости может быть выполнен в виде цилиндрической вставки с тангенциально направленными каналами, образованными в боковой стенке вставки.

Кроме того, в торцевой стенке цилиндрической вставки может быть выполнен дополнительный осевой канал. В этом случае площади поперечных сечений перечисленных каналов выбираются из условия

4S_o≤S_t≤6S_o,

где S_t - общая площадь поперечного сечения тангенциально направленных каналов, S_o- площадь поперечного сечения осевого канала.

При работе такого центробежного завихрителя на его выходе формируется закрученный поток жидкости, характеризующийся постоянной величиной тангенциальной скорости, которая в свою очередь определяет заданный угол распыла огнетушащей жидкости. Величина тангенциальной скорости определяется отношением общей площади тангенциально направленных каналов к площади осевого канала. При выполнении указанного выше условия осуществляется генерация газокапельного потока огнетушащей жидкости с углом конусности факела распыленного потока в диапазоне оптимальных значений 17-23°. При генерации газокапельных потоков с углом раскрытия в указанном диапазоне обеспечивается наиболее эффективное тушение очагов возгорании классов «А» и «В».

С целью увеличения дальнобойности газокапельного потока профилированный канал выходного сопла распылителя может быть выполнен сужающимся в направлении течения жидкости. Профилированный канал предпочтительно имеет коническую или коноидальную форму для снижения гидравлических потерь.

В предпочтительном варианте выполнения профилированный канал сопла может быть образован последовательно расположенными входным сужающимся участком и выходным расширяющимся участком. При этом в целях снижения гидравлических потерь указанные участки профилированного канала сопла могут иметь коническую или коноидальную форму.

При прохождении входного сужающегося участка сопла происходит смешение закрученных струй жидкости и предварительное ускорение образованного потока жидкости. В канале выходного расширяющегося участка сопла происходит дробление тангенциально закрученных капель жидкости. При этом встречное течение потока воздуха в зоне разрежения вдоль стенок расширяющегося участка сопла способствует процессу дробления потока жидкости на капли и последующему распылению.

Ограничитель расхода жидкости может быть выполнен в виде клапана, содержащего подвижную часть, в боковой стенке которой образованы каналы. Коаксиально подвижной части устанавливается неподвижная часть клапана. Между указанными частями клапана размещается упругий элемент. При перемещении подвижной части клапана должно обеспечиваться, по меньшей мере, частичное перекрытие отверстий каналов боковой стенкой неподвижной части клапана.

Площадь S поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода жидкости в данном частном случае реализации изобретения определяется из условия

S=nS_K,

где n - число каналов в подвижной части клапана; S_K - площадь поперечного сечения каждого канала.

Перемещение подвижной части клапана производится под действием избыточного давления жидкости, вытесняемой из емкости огнетушителя сжатым газом. Под действием давления жидкости подвижная часть клапана перемещается в направлении подачи жидкости, чему препятствует сила, действующая со стороны сжатого упругого элемента. При этом происходит частичное перекрытие проходных отверстий каналов боковой стенкой неподвижной части клапана.

Уменьшение площади S_K поперечных сечений проходных отверстий каналов, расположенных на боковой стенке подвижной части ограничителя расхода, ведет в свою очередь к уменьшению расхода жидкости в начальный период времени действия огнетушителя.

В процессе расходования огнетушащей жидкости происходит увеличение объема газовой полости емкости и соответственно уменьшение давления в емкости. В результате этого уменьшается сила, воздействующая на торец подвижного элемента клапана. При этом осуществляется постепенное растяжение упругого элемента, перемещение подвижной части клапана в обратном направлении по отношению к направлению подачи жидкости и увеличение площади поперечного сечения отверстий проточных каналов. Вследствие этого расход огнетушащей жидкости остается постоянным в течение длительности выработки огнетушащего состава из емкости огнетушителя.

Далее изобретение поясняется примером конкретного выполнения огнетушителя и прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее:

на фиг.1 - схематичный разрез огнетушителя, выполненного согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 - продольный разрез распылителя жидкости в увеличенном масштабе (изображение повернуто на 90°);

на фиг.3 - поперечный разрез центробежного завихрителя, изображенного на фиг.2, по плоскости А-А;

на фиг.4 - поперечный разрез ограничителя расхода жидкости, изображенного на фиг.1, в увеличенном масштабе (изображение повернуто на 90°).

Огнетушитель, изображенный на фиг.1, содержит емкость 1, заполненную огнетушащей жидкостью, в качестве которой может использоваться вода или водный раствор химических добавок, повышающих эффективность пожаротушения. Газовая полость емкости 1 заполнена сжатым газом при заданном уровне давления хранения (2 МПа). Система вытеснения жидкости из емкости 1 включает в свой состав сифонную трубку 2 и запорно-пусковое устройство 3, соединенное с выходом из сифонной трубки 2. Запорно-пусковое устройство 3 включает подпружиненный запорный элемент 4 и управляющий рычаг 5. Выход запорно-пускового устройства 3 соединен с распылителем жидкости 6 через трубопровод 7. На открытом торце сифонной трубки 2 установлен фильтр 8.

Огнетушитель содержит также ограничитель расхода жидкости, выполненный в виде клапана 9, который установлен в проточном канале 10 сифонной трубки 2 (см. фиг.1). Клапан 9 обеспечивает регулирование площади S поперечного сечения проточного канала в зависимости от давления жидкости в емкости 1. Диапазон регулирования площади S поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода жидкости выбран из условия

0,5S_c≤S≥2,5S_с,

где S_c - минимальная площадь поперечного сечения профилированного канала выходного сопла распылителя.

Распылитель жидкости 6 включает в свой состав выходное сопло 11 и центробежный завихритель потока жидкости, выполненный в виде цилиндрической вставки 12. Вход профилированного канала сопла 11 соединен с выходом из полости вставки 12.

Сопло 11 и вставка 12 соединены с емкостью 1 через трубопровод 7 и закреплены на подводящем штуцере 13 с помощью накидной гайки 14. В рассматриваемом примере осуществления изобретения профилированный канал выходного сопла 11 выполнен сужающимся в направлении течения жидкости. Канал сопла 11 содержит два последовательно расположенных участка: входной сужающийся участок 15 коноидальной формы и выходной сужающийся участок 16 конической формы. Полость вставки 12 сообщена с входным участком 15 профилированного канала выходного сопла 11.

Указанный пример реализации формы профилированного канала сопла 11 обусловлен минимальными затратами на изготовление сопла распылителя. Однако возможны и другие формы реализации изобретения, когда профилированный канал выходного сопла распылителя содержит последовательно расположенные входной сужающийся в направлении течения жидкости участок и выходной расширяющийся участок. Данные участки также могут иметь коническую или коноидальную форму

В рассматриваемом примере выполнения изобретения цилиндрическая вставка 12, выполняющая функцию центробежного завихрителя потока жидкости, выполнена с осевым каналом 17, образованным в торцевой стенке вставки 12, и четырьмя тангенциально направленными каналами 18, образованными в боковой стенке вставки 12 (см. фиг.2 и 3). Осевые линии каждой пары соседних тангенциально направленных каналов 18 пересекаются под углом 90° в плоскости их расположения.

Соотношение площадей поперечных сечений каналов 17 и 18 составляет S_t=5S_o (см. фиг.3) согласно условию: 4S_o≤S_t≤6S_o,

где S_t - общая площадь поперечного сечения тангенциально направленных каналов, S_o - площадь поперечного сечения осевого канала. Площадь поперечного сечения каждого тангенциального канала 18 в рассматриваемом примере составляет 1,25 S_o.

Клапан 9, выполняющий функции ограничителя расхода жидкости, содержит подвижную цилиндрическую часть 19 со сплошной торцевой стенкой 20 и боковой стенкой, в которой образованы два цилиндрических канала 21. Коаксиально подвижной части 19 клапана 9 установлена неподвижная цилиндрическая часть - корпус 22. В торцевой части корпуса 22 выполнен выходной канал 23. Корпус 22 установлен в проточном канале 10 сифонной трубки 2.

Между частями 19 и 22 клапана 9 установлен упругий элемент - пружина 24. Регулирование размера отверстий, образованных каналами 21 и кромкой корпуса 22, осуществляется в зависимости от величины давления в емкости 1. Под действием давления потока жидкости, с одной стороны, и силы упругости пружины 24, с другой стороны, происходит перемещение подвижной части 19 клапана 9.

Таким образом, в зависимости от уровня давления в емкости 1 подвижная часть 19 клапана 9 занимает соответствующее положение, при котором боковая стенка неподвижной части (корпус 22) перекрывает (ограничивает), в большей или меньшей степени, отверстия каналов 21.

На противолежащих торцевых частях подвижной части 19 и корпуса клапана 9 образованы упоры 25, фиксирующие положение подвижной части 19 клапана 9 при полном сжатии пружины 24. Упоры 25 препятствуют полному закрытию каналов 21 при максимальном уровне давления в емкости 1. При отсутствии избыточного давления в емкости 1 (перед заправкой жидкостью или после полной выработки заряда огнетушащего вещества) каналы 21 полностью открыты.

Площадь S поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода жидкости в рассматриваемом варианте выполнения изобретения определяется согласно условию

S=nS_K=2S_K,

где n=2 - число каналов 21 в подвижной части 19 клапана 9; S_K - площадь поперечного сечения каждого из двух каналов 21.

Условие ограничения суммарной площади поперечного сечения проточного канала ограничителя расхода 0,5S_c≤S≤2,5S_c при S=2S_K принимает следующий вид:

0,25S_с≤S_K≤1,25S_с.

Минимальная площадь S_c поперечного сечения профилированного канала выходного сопла 11 определяется как S_c=πD²/4, где D=3 мм - диаметр выходного отверстия конического выходного участка 16 сопла 11 (см. фиг.2).

Работа огнетушителя осуществляется следующим образом.

Огнетушитель предварительно заправляется зарядом огнетушащей жидкости и затем наддувается сжатым газом (воздухом) до давления хранения (2 МПа). Заправка огнетушителя жидкостью производится через горловину емкости 1, в которую затем ввинчивается запорно-пусковое устройство 3.

В процессе зарядки огнетушителя сжатым газом запорно-пусковое устройство 3 находится в открытом положении. Газ под избыточным давлением закачивается в емкость 1 через выходное отверстие запорно-пускового устройства 3. Жидкость под действием давления сжатого газа вытесняется из канала 10 сифонной трубки 2 через фильтр 8.

Сжатый газ, воздействуя на подвижную часть 19 клапана 9 в направлении действия силы упругости пружины 24, перемещает подвижную часть 19 в крайнее нижнее положение, в котором площадь поперечного сечения каналов 21 имеет максимальное значение S_K=1,25S_c. Далее газ, проходя через объем, заполненный жидкостью, вытесняется под избыточным давлением в газовую полость емкости 1.

После заполнения газовой полости до заданного уровня давления хранения запорно-пусковое устройство 3 закрывается и давление между газом и жидкостью в канале 10 сифонной трубки выравнивается. Вследствие этого подвижная часть 19 клапана 9 под действием силы упругости пружины 24 перемещается в крайнее нижнее положение, при котором площадь поперечного сечения каналов 21 имеет максимальное значение S_K=1,25S_c. Уровень жидкости в канале 10 сифонной трубки 2 устанавливается в некотором равновесном положении после перемещений огнетушителя в процессе хранения.

Генерация газокапельного потока огнетушащего вещества в процессе работы огнетушителя осуществляется при нажатии на рычаг 5. Под действием усилия, прикладываемого к рычагу 5, происходит отжатие запорного элемента 4 и открытие проходного канала запорно-пускового устройства 3. Жидкость, вытесняемая из емкости 1 сжатым газом, поступает через фильтр 8 в канал 10 сифонной трубки 2. Проходя через мелкоячеистую структуру фильтра 8, жидкость очищается от твердых включений, образующихся при ее длительном хранении в емкости 1.

Очищенный поток жидкости воздействует на торцевую стенку 20 подвижной части 19 клапана 9, вызывая ее перемещение в направлении к запорному элементу 4 запорно-пускового устройства 3. Перемещение подвижной части 19 сопровождается сжатием пружины 24 (см. фиг.1 и 4). При этом происходит уменьшение площади поперечного сечения каналов 21 до минимальной величины S_K=0,25S_с за счет перекрытия отверстий каналов 21 боковой стенкой корпуса 22. Минимальное значение площади поперечного сечения каналов фиксируется при максимальном уровне давления в емкости 1 за счет соприкосновения упоров 25 на поверхности подвижной части 19 клапана 9 и корпуса 22.

В результате ограничения размера отверстий каналов 21 при максимальном уровне давления в емкости 1 происходит ограничение величины расхода огнетушащей жидкости через клапан 9. Минимальное фиксированное значение расхода жидкости составляет 0,35 л/с.

Далее, по мере выработки огнетушащего состава из емкости 1, происходит постепенное снижение давления в емкости 1. Соответственно уменьшается и напор потока жидкости, который воздействует на торцевую стенку 20 подвижной части 19 клапана 9. В результате подвижная часть 19 клапана 9 перемещается под действием силы упругости пружины 24 против направления подачи жидкости.

Следует отметить, что перемещение подвижной части 19 пропорционально изменению величины полного давления жидкости в емкости 1. В течение времени выработки заряда жидкости в процессе тушения очага возгорания происходит увеличение площади поперечного сечения каждого из каналов 21 от S_K=0,25S_c до величины S_K=1,25S_c. Таким образом, за счет увеличения размера отверстий каналов 21 пропорционально величине полного давления жидкости происходит поддержание расхода жидкости на постоянном уровне ˜0,35 л/с.

Далее жидкость с постоянным расходом поступает через выходной канал 23 клапана 9 в канал 10 сифонной трубки 2 и через открытое запорно-пусковое устройство 3, трубопровод 7 и штуцер 13 в центробежный завихритель потока жидкости, выполненный в виде цилиндрической вставки 12 (см. фиг.2).

В полости вставки 12 за счет пересечения струй, истекающих из тангенциально направленных каналов 18, происходит формирование вихря, который закручивает струю жидкости, истекающую из осевого канала 17. На выходе из полости вставки 12 формируется поток жидкости, характеризующийся постоянной тангенциальной скоростью, которая в свою очередь определяет величину угла распыла огнетушащей жидкости. При этом величина тангенциальной скорости при постоянном расходе жидкости зависит от соотношения общей площади поперечного сечения тангенциально направленных каналов 18 и площади сечения осевого канала 17.

Сформированный в центробежном завихрителе закрученный поток огнетушащей жидкости затем поступает во входное отверстие профилированного канала сопла 11, который состоит из двух последовательных сужающихся участков: входного участка 15 коноидальной формы и выходного участка 16 конической формы. В профилированном канале сопла 11 осуществляется ускорение и диспергирование потока жидкости с минимальными гидравлическими потерями.

На выходе из сопла 11 генерируется распыленный поток огнетушащей жидкости с углом распыла 17-23° и средним размером капель ˜200 мкм. Дальность подачи огнетушащей жидкости составляет 3 м при постоянном расходе жидкости ˜0,35 л/с.

В ходе проведенных экспериментальных исследований было установлено, что при изменении давления в емкости 1 от 2 до 0,3 МПа обеспечивается стабильная генерация газокапельного потока с постоянной дальностью подачи и углом распыла потока огнетушащей жидкости. Стабильная дальность подачи огнетушащего состава обеспечивается и при более низких значениях рабочего давления в емкости 1, что позволяет эффективно тушить очаги возгораний при минимальных остатках незабора огнетушащей жидкости.

Для выключения огнетушителя запорно-пусковое устройство 3 приводится в нормально-закрытое положение. При снятии управляющего усилия с рычага 5 запорный элемент 4 перемещается под действием силы упругости пружины и перекрывает проходное сечение проточного канала запорно-пускового устройства 3. После прекращения течения жидкости через клапан 9 подвижная часть 19 перемещается в крайне нижнее положение под действием силы упругости пружины 24, при котором обеспечивается максимальная площадь поперечного сечения каналов 21.

Эффективное пожаротушение и, соответственно, эффективное использование для этой цели огнетушащей жидкости с помощью огнетушителя, выполненного согласно настоящему изобретению, обеспечивается за счет генерации газокапельного потока с постоянным во времени углом распыла потока жидкости и постоянной дальностью подачи огнетушащего вещества.

Кроме того, изобретение позволяет поддерживать расход огнетушащей жидкости на постоянном уровне при изменении давления жидкости в емкости огнетушителя от максимального уровня давления хранения до минимальных значений давлений. Данная особенность, проявляющаяся при работе огнетушителя до полной выработки заряда огнетушащей жидкости, существенно влияет на снижение непроизводительных остатков огнетушащей жидкости, находящейся в емкости огнетушителя.

Изобретение может использоваться при разработке средств пожартоушения очагов возгорании различных классов. Для этого в состав огнетушащей жидкости включаются дополнительные химические добавки. Огнетушители, выполненные согласно настоящему изобретению, могут найти широкое применение в качестве штатного средства пожаротушения на различных объектах: в помещениях больниц, библиотек, музеев и в жилых помещениях, а также для тушения очагов возгорании на открытом пространстве.

Реферат

Изобретение относится к переносным установкам пожаротушения, в частности к огнетушителям закачного типа, в которых огнетушащая жидкость в емкости находится под давлением вытесняющего газа. Огнетушитель содержит емкость с огнетушащей жидкостью и распылитель жидкости. Система вытеснения жидкости из емкости включает в себя сифонную трубку, запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки, и ограничитель расхода жидкости. Распылитель жидкости содержит центробежный завихритель потока жидкости и выходное сопло. Распылитель соединен с выходом запорно-пускового устройства через трубопровод. Выходное сопло распылителя жидкости выполнено с профилированным каналом. Вход профилированного канала соединен с выходом завихрителя потока жидкости. Профилированный канал выполняется сужающимся в направлении течения жидкости. Канал сопла может быть образован последовательно расположенными входным сужающимся участком и выходным расширяющимся участком. Участки профилированного канала могут иметь коническую или коноидальную форму. Центробежный завихритель потока жидкости выполняется в виде цилиндрической вставки с осевым и тангенциально направленными каналами. Ограничитель расхода жидкости установлен перед входом в запорно-пусковое устройство для регулирования площади S поперечного сечения проточного канала в зависимости от давления в емкости. Диапазон регулирования площади S выбран из условия 0,5S_с≤S≤2, 5S_c, где S_c - минимальная площадь поперечного сечения профилированного канала выходного сопла распылителя. Ограничитель расхода может быть выполнен в виде клапана, содержащего подвижную часть, в боковой стенке которой образованы каналы, и коаксиально установленную неподвижную часть. Изобретение позволяет генерировать газокапельный поток огнетушащей жидкости с постоянными значениями угла распыла и расходом жидкости, а также с требуемой дальностью подачи распыленной жидкости в течение всего процесса выработки заряда огнетушащей жидкости. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула