СПРИНКЛЕРНЫЙ МЕЛКОДИСПЕРСНЫЙ ОРОСИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК A62C31/02 

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для тушения пожаров спринклерными системами с использованием мелкораспыленной воды в музеях, библиотеках, больницах, в помещениях вычислительной техники, на судах, самолетах и других объектах, в которых находятся люди и ценное оборудование.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для пожаротушения спринклерного типа, содержащее симметричный корпус с внутренней полостью, снабженной подводящим воду каналом, тепловой замок, соединенный с клапаном, установленным с возможностью поступательного перемещения в подводящем канале, струйные форсунки с соплами, соединенные с внутренней полостью корпуса и установленные под углом в боковых направлениях на достаточно близком расстоянии друг от друга [1]. Названный спринклерный ороситель осуществляет генерацию непрерывного потока капель с диаметрами в диапазоне 30-150 мкм. Недостаток известного устройства заключается в необходимости создания высокого давления подачи воды к форсункам в диапазоне от 10 до 30 мПа с тем, чтобы получить поток капель названного размера, так называемого водяного тумана. Столь высокие давления вынуждают использовать специальные энерго- и металлоемкие питающие устройства.

Цель изобретения - получение равномерного по объему потока капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров 30 - 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 мПа. Более чем десятикратное снижение давления позволяет использовать для обеспечения функционирования спринклерного мелкодисперсного оросителя стандартные системы пожарного водоснабжения. Эта цель достигается тем, что форсунки, распределенные по наружной поверхности корпуса по крайней мере двумя горизонтальными рядами, выполнены как двойные соосные каналы в корпусе с одним выходным соплом, образованным пересечением внешней конической проточки корпуса и боковой поверхностью двойных каналов, причем ось двойных каналов нижнего ряда расположена под острым углом к вертикальной оси цилиндрического корпуса. Такое выполнение форсунок и расположение на поверхности корпуса позволяет получить равномерное орошение потоком мелких капель всего защищаемого объема. При этом верхние ряды, выходные сопла которых имеют большие площади для прохода жидкости, чем нижние, создают поток капель с наибольшей дальнобойностью, а самый нижний ряд с наименьшей площадью проходных сопловых отверстий сложной формы создает наиболее мелкодисперсный капельный поток, который распределяется по объему за счет увеличения более крупными и следовательно более скоростными каплями верхних рядов. Мелкодисперсность капель размером 30 - 150 мкм обеспечивается сложной геометрической формой выходного сечения сопла внешнего расширения с точкой излома, образованного за счет частичного пересечения конической проточки с двойными каналами форсунок для прохода жидкости. Для того чтобы большая часть запасенной механической энергии срабатывалась на выходных соплах, площадь подводящего канала превышает суммарную площадь всех сопл форсунок, но не более, чем в два раза. Для предотвращения коагуляции капель за счет столкновения потоков распыленной жидкости при выходе из сопел в каждом ряду выполнено по три форсунки, а оси двойных их каналов последующего ряда смещены относительно предыдущего на угол 60^o, а внешние конические проточки корпуса выполнены с углом раскрытия в диапазоне 60 - 90^o.

Конструктивная схема спринклерного мелкодисперсного оросителя представлена на чертеже.

Спринклерный мелкодисперсный ороситель содержит: полый цилиндрический корпус 1 с центральным подводящим воду каналом 2, в который установлен с возможностью поступательного перемещения клапан 3, опирающийся на колбу 4 со специально жидкостью теплового замка 5; в корпусе 1 сделаны две конические под углом 60^o проточки 6 и одна торцевая проточка 7 под углом 90^o, в вершинах которых равномерно по окружности выполнены двойные сквозные цилиндрические каналы 8 по три в каждой проточке, имеющие выходные сопла 9, ограниченные эллиптическими кривыми по двум поверхностям проточек 6, 7 и образованные пересечением двойных каналов 8 с проточками 6 и 7, причем проходные сечения выходных сопел 9 выполнены уменьшающимися от верхней проточки 6 до торцевой проточки 7 путем различной пространственной ориентации проточек и двойных соосных каналов 8, при этом оси двойных сквозных каналов 8 нижней торцевой проточки 7 выполнены под углом 45^o относительно оси цилиндрического корпуса 1 для получения потока капель в центральной зоне под оросителем.

Работа спринклерного мелкодисперсного оросителя осуществляется следующим образом.

Спринклерный мелкодисперсный ороситель устанавливают на трубопровод пожарного водоснабжения в защищаемом помещении под потолком. При возгорании в помещении поднимается температура и повышается давление в колбе 4 теплового замка 5, что при определенном его уровне приводит к разрушению колбы 4. При этом под действием давления системы пожарного водоснабжения 0,8 - 1 мПа клапан 3 перемещается в нижнее положение, открывая при этом доступ воды из подводящего канала 2 к двойным соосным каналам 8 и закрывая доступ воды к отверстию теплового замка 5. Жидкость проходит через двойные сквозные каналы 8 с образованием двух равноскоростных потоков, которые дробятся в месте встречи в соплах 9 на эллиптических их кромках. Двулепестковая форма сопла 9, ограничивающие поверхности которой имеют угол раскрытия 60 - 90^o, способствует мелкомасштабному вихреобразованию и дроблению жидкости. Увеличение угла более 90^o ведет к увеличению масштаба вихрей в жидкости и, следовательно, к увеличению размера полученных капель и их полидисперсности. Уменьшение угла раскрытия менее 60^o повышает пленкообразование на поверхностях проточек 6 или 7 и, как следствие, размер капель. Капельные струи в случае выдерживания выше указанного угла раскрытия выходят из сопел 9 с углом раскрытия в горизонтальной плоскости ≈ 120^o, так что три сопла 9 в одном горизонтальном ряду создают полный угол 360^o. Так как существует распределение интенсивности истечения капельных струй по углу, связанное с наличием конечного числа сопл, равного трем, то с целью уменьшить влияние конечного числа сопл 9 в последующем ряду расположение двойных сквозных каналов 8 смещено на 60^o т.е. на половину угла между соплами 9 предыдущего ряда. Увеличение количества сопл 9 в одном ряду более трех приводит к взаимному проникновению капельных потоков друг в друга, что из-за коагуляции капель в этом случае увеличивает диаметр капель и неравномерность орошения.

Результаты испытаний спринклерного мелкодисперсного оросителя приведены в таблице.

Испытания проводились в изолированном помещении, очаги возгорания (штабели деревянных реек) располагались на расстоянии 0,5; 1; 1,5; 2 м от оси спринклерного мелкодисперсного оросителя и на высоте от теплового замка 0,5; 0,7; 1,5; 2; 2,6 м. Размер частиц определяется фотоэлектрическим спектрометром частиц с точностью ±6,4%.

Проведенные испытания показали высокую эффективность спринклерного мелкодисперсного оросителя при давлении подачи более чем в десять раз меньшем, чем в известном устройстве фирмы Marioff.

Спринклерный ороситель предназначен для тушения пожаров водяными сприклерными оросителями. Целью изобретения является получение равномерного потока капель в диапазоне диаметров 30 - 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 мПа. Спринклерный мелкодисперсный ороситель содержит полый цилиндрический корпус с подводящим воду каналом, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения клапан, соединенный с колбой теплового замка, форсунки, соединенные с внутренней полостью корпуса и установленные в нескольких горизонтальных рядах в корпусе, причем каждая форсунка имеет двойные соосные каналы для провода жидкости и одно входное сопло, образованное частичным пересечением внешней конической проточки корпуса с боковой поверхностью двойных соосных каналов. Самый нижний ряд форсунок снабжен двойными соосными каналами, оси которых расположены под острым углом к вертикальной оси корпуса, а выход сопла, начиная с этого нижнего ряда форсунок, выполнен с увеличивающимся проходным сечением к последующим рядам. В каждом ряду установлено по три форсунки в конических проточках корпуса, а их оси от ряда к ряду смещены на 60^o. Площадь проходного сечения подводящего канала выполнена большей, но не более чем в два раза суммарной площади для прохода жидкости выходных сопл форсунок, а конические проточки корпуса выполнены с углом раскрытия в диапазоне 60-90^o. Эффективность предложенного спринклерного мелкодисперсного оросителя обусловлена низким давлением подачи воды до 1 мПа при сохранении малого размера капель, равномерности орошения и малого времени тушения 20-40 с. 5 з.п.ф-лы, 1 табл. 1 ил.

1. Спринклерный мелкодисперсный ороситель, содержащий полый цилиндрический корпус, снабженный подводящим воду каналом, тепловой замок, соединенный с клапаном, установленным с возможностью поступательного перемещения в подводящий воду канал, форсунки, соединенные с внутренней полостью корпуса, отличающийся тем, что форсунки распределены по наружной поверхности корпуса несколькими, но не менее чем двумя горизонтальными рядами и каждая форсунка выполнена с двойными соосными каналами для прохода воды и одним выходным соплом, образованным пересечением внешней конической проточки корпуса и боковой поверхностью двойных соосных каналов, причем оси двойных каналов самого нижнего ряда расположены под острым углом к оси цилиндрического корпуса. 2. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что выходные сопла форсунок выполнены с уменьшающимся от верхнего ряда к нижнему проходным сечением. 3. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что конические проточки на наружной поверхности корпуса только частично пересекают боковые поверхности двойных соосных каналов форсунок. 4. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что в каждом ряду расположены равномерно по окружности три форсунки, а выходные сопла форсунки последующего ряда смещены относительно предыдущего на угол 60^o. 5. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что подводящий воду канал корпуса выполнен площадью для прохода воды большей, но не более чем в два раза суммарный площади выходных сопл форсунок. 6. Ороситель по п.1, отличающийся тем, что внешние конические проточки корпуса выполнены с углом раскрытия в диапазоне 60 - 90^o.