ГЕНЕРАТОР ДЛЯ УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A62C39/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, но может быть использовано в криогенной технике, а также в любой области, где необходима интенсивная подача газообразного продукта с большой производительностью, например, в технике мощных газовых лазеров.

В настоящее время в промышленности разработаны и применяются несколько типов газогенераторов криогенных жидкостей, использующих как внешнюю (электрическую) энергию, так и энергию окружающей среды так называемые поверхностные газификаторы. Примером поверхностных газификаторов может служить холодный газификатор ГХ-0,035/1,6 (А.с.СССР N718692), состоящий из двух резервуаров РЦВ для хранения под давлением до 1,6 МПа и транспортирования криогенных жидкостей и продукционного испарителя для газификации. Продукционный испаритель представляет собой блок панелей, помещенных в каркас. Жидкий продукт поступает под давлением из резервуара в панели испарителя и газифицируется за счет теплообмена с окружающей средой без дополнительных затрат энергии. На аналогичном принципе работает и целый ряд, выпускаемых криогенных газогенераторов типа ГХК. Однако все они страдают существенными недостатками: невысокой производительностью по газообразному продукту при больших массо-габаритных параметрах. Так, максимальная производительность установки ГХК 25/1, 6-2000 составляет 2200 нм.куб/ч. (0,6 нм.куб./с) при занимаемой площади 86,6 кв.м. и массой 19,2 т.

Более эффективным является газогенератор, используемый в установке пожаротушения по А.с. N 1678391, кл.A 62 C 2/00, который содержит изотермическую емкость, электроуправляемый клапан, испаритель наддува. Изотермическая емкость в этом газогенераторе соединена через электроуправляемый клапан с нижней частью испарителя газификатора и камерой смешения, в которой размещены турбулизирующие сетки и насыпные насадки. Однако существенными недостатками этого газогенератора являются: во-первых, то, что в данной конструкции газогенератора количество газогенерированной криогенной жидкости определяется массой теплоаккумулирующей насадки. Т.е. увеличение производительности аппарата связано с увеличением массы теплоаккумулирующей насадки, которая, как правило, выполнена из металла с высокой теплоемкостью или из природных материалов (гравия, щебня и т.д.). Во-вторых, требуется дополнительное время и подвод внешней энергии при подготовке аппарата к следующему циклу работы его отогрев.

Данных недостатков лишен предлагаемый генератор для установки газового пожаротушения, в которой используется вода или ее растворы в качестве теплоносителя. Для испарения криогенной жидкости используется энергия, запасенная в теплоносителе, не только за счет его теплоемкости, но и используется энергия его кристаллизации (энергия, выделяемая при замерзании воды). Необходимый расход воды на испарение, например, 1-го кг азота составляет всего около 200 г. Данный фактор позволяет существенно снизить весо-габаритные и стоимостные характеристики установки, а энергозатраты на восстановление насадки свести практически к нулю, т.к. образовавшийся лед с остатками воды выбрасывается из установки наружу. При этом производительность установки определяется лишь темпом подачи криогенной жидкости в испаритель и гидравлическим сопротивлением магистрали отвода газообразного продукта.

Установка (фиг.1) состоит из изотермической емкости для криогенной жидкостью (например, сжиженным азотом) 1, электроуправляемых клапанов 2, 4, 5, 6, 7, испарителя наддува 3, теплообменника подогрева 8, магистрали подачи 15 и 16, через которые изотермическая емкость 1 соединена с испарителем-газификатором 9. В нижней части испарителя-газификатора расположена тороидальная эластичная оболочка 12, сепаратор 11, пространство между стенками которого, газификатором 9 и эластичной оболочкой 12 заполнено водой. Нижняя часть испарителя-газификатора ограничена электроуправляемым герметичным затвором 14. В верхней части испарителя-газификатора 9 расположен форсуночный блок 10 со струйными форсунками, отражатель 13 и трубопровод выхода газообразного продукта 17.

Генератор для установки газового пожаротушения работает следующим образом.

По команде о начале технологического процесса газификации криогенной жидкости срабатывает электроуправляемый клапан 2, жидкость поступает в испаритель наддува 3 и в газообразном виде поступает в верхнюю часть изотермической емкости 1. Таким образом, создает необходимое давление в изотермической емкости 1. По достижению заданного давления в изотермической емкости 1 открывается электроуправляемые клапаны 5 и 7. Жидкость по магистрали подачи 16 поступает на форсуночный блок 10 и распыливается струйными форсунками в сторону воды. При контакте криогенной жидкости с водой происходит бурный процесс испарения криогенной жидкости с одновременной частичной кристаллизацией воды. Для того, чтобы на поверхности воды не образовывалась ледяная корка из газовой подушки в верхней части изотермической емкости через магистраль подачи 15 подается газовая фаза в тороидальную эластичную оболочку 12, которая наполняясь, поднимает нижние слои воды к ее поверхности и сталкивает ледяные образования в сепаратор 11, очищая тем самым поверхность воды. Испарившаяся криогенная жидкость поднимается в верхнюю часть испарителя-газификатора 9 и истекает через трубопровод 17 в баллоны пожаротушащей установки. Для того, чтобы вместе с газом не уносились частички льда, в верхней части испарителя-газификатора расположен отражатель 13. Поток, ударяясь в отражатель, тормозится и, меняя направление, обтекает его и выходит в трубопровод 17, а частички льда падают вниз в сепаратор 11. После окончания процесса испарения изотермическая емкость 1 опорожняется через магистраль сброса от газообразных остатков продукта. Расположенный в нижней части испарителя-газификатора 9 электроуправляемый герметичный затвор 14 открывается и из испарителя-газификатора 9 удаляется лед и остатки воды.

Такая конструкция газификационной установки позволяет практически без затрат внешней энергии (электроэнергия расходуется лишь на управление клапанами) обеспечить любую интенсивность испарения криогенной жидкости, определяемую лишь скоростью подачи криогенной жидкости в газификатор.

Использование: в области противопожарной техники. Сущность изобретения: генератор для установки газового пожаротушения содержит изотермическую емкость для криогенной жидкости, соединенную через электроуправляемый клапан с испарителем наддува, форсуночный блок, расположенный в верхней части испарителя газификатора и связанный посредством электроуправляемого клапана с нижней частью емкости для криогенной жидкости, а испаритель газификатор частично заполнен теплоаккумулирующим веществом и имеет расположенный над форсуночным блоком отражатель и электроуправляемый герметичный затвор, а в нижней части по оси испарителя-газификатора расположен сепаратор и тороидальная эластичная оболочка, закрепленная на днище испарителя-газификатора, причем полость оболочки сообщена магистралью с теплообменником подогрева с верхней частью изотермической емкости, а теплоаккумулирующее вещество находится над поверхностью тороидальной эластичной оболочки, при этом электроуправляемый герметичный затвор расположен на выходе из сепаратора. Форсуночный блок содержит струйные форсунки, расположенные в нижней части форсуночного блока, а в качестве теплоаккумулирующего вещества используют воду или ее растворы. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Генератор для установки газового пожаротушения, содержащий изотермическую емкость для криогенной жидкости, соединенную через электроуправляемый клапан с испарителем наддува, форсуночный блок, теплообменник подогрева и магистраль подачи, отличающийся тем, что форсуночный блок расположен в верхней части испарителя-газификатора и связан посредством электроуправляемого клапана с нижней частью емкости для криогенной жидкости, а испаритель-генератор частично заполнен теплоаккумулирующим веществом и имеет расположенный над форсуночным блоком отражатель и электроуправляемый герметичный затвор, а в нижней части по оси испарителя-газификатора расположены сепаратор и тороидальная эластичная оболочка, закрепленная на днище испарителя-газификатора, причем полость оболочки сообщена магистралью с теплообменником подогрева с верхней частью изотермической емкости, а теплоаккумулирующее вещество находится над поверхностью тороидальной эластичной оболочкой, при этом электроуправляемый герметичный затвор расположен на выходе из сепаратора. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что форсуночный блок содержит струйные форсунки, расположенные с нижней стороны форсуночного блока. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве теплоаккумулирующего вещества используют воду или ее растворы.