ПОЖАРНЫЙ СТВОЛ Российский патент 1999 года по МПК A62C31/02 

Изобретение относится к пожарной технике, конкретно, к устройствам, применяемым для тушения пожара жидкостями, например, водой.

Известны пожарные стволы СРК-50, РС-2, РС-Б, арзамасский, воронежский, американские стволы и т.п., дающие либо компактную, либо рассеянную струю воды. Известные стволы содержат корпус с выходным соплом и насадком - дефлектором, помещенные в полости корпуса устройства для рассеяния, состоящие из профилированных каналов и щелей, запорный кран и полумуфту для соединения с пожарным рукавом.

Известна приставка к пожарным стволам в виде плоского щита (дефлектор лопаточного типа), устанавливаемого на пути компактной струи за выходным соплом для получения распыленной веерообразной экранирующей струи.

Близким по технической сущности является ручной пожарный ствол (патент РФ N 2015702, кл. A 62 C 31/02), состоящий из корпуса с насадком - соплом и дефлектора компактной струи, удерживаемого в рабочем положении в струе за соплом. Рабочая поверхность дефлектора выполнена в виде геометрической фигуры, конкретно, конуса, плоского диска или части сферы.

Недостатком стволов СРК-50, РС-А и РС-Б, также известных стволов с щелевым соплом является то, что в режиме рассеяния вода образует в объеме факела рассеяния преимущественно мелкие брызги, а не распыливается в виде облака тумана.

Недостатком арзамасского, воронежского и американских стволов, способных давать факел тумана, является трудность их использования с водой, засасываемой непосредственно из открытых водоемов, так как каналы устройства для рассеяния забиваются грязью. Кроме того, эти стволы начинают образовывать туманообразную взвесь лишь при давлении стволом (далее - рабочее давление) выше 0.4 - 0.5 МПа, а некоторые из них - выше 1 МПа.

Недостатком ручного пожарного ствола с внешним рассеивателем, по цитированному выше патенту РФ, является, как показали наши испытания, неоптимальная форма рассеивающего тела, дефлектора компактной струи. Такая форма дефлектора позволяет получить только мелкие капли и водяную пыль, сопровождаемые крупными каплями, а пятна тумана начинают образовываться лишь при давлениях около 1 МПа. Это связано с тем, что применявшиеся до сих пор дефлекторы в струйных форсунках ударного типа (см., например, Пажи Д.Г., Галустов В. С. Распылители жидкостей, Химия, М., 1979, с. 81) имели кромки - срезанные края, с которых срывается жидкость.

Этот недостаток устраняется в недавно запатентованном насадке на ручном либо автоматически управляемый пожарный ствол (патент США N 5505383, МПК A 62 C 31/02), выбранном нами в качестве прототипа. Известный насадок содержит выходное сопло и размещенное за срезом сопла рассеивающее тело в форме сферы. Компактная струя воды, выходящая из отверстия выходного сопла, ударяется о сферическую поверхность и рассеивается в виде почти сплошного факела тумана.

Недостатком прототипа является невозможность получить относительно низкие, менее 50^o, значения корневого угла факела, важные при практическом использовании ручного пожарного ствола, так как заявленное в нем отношение диаметра сферы к диаметру выходного сопла изменяется от 2 до 4, с преимущественным отношением равным 3. В таком случае туманообразный факел не является достаточно дальнобойным и проникающим при пониженных давлениях, и заявленные в прототипе рабочие давления составляют от 0.7 до 1.2 МПа и выше.

Целью изобретения является превращение компактной струи воды в сплошной мелкодисперсный, преимущественно туманообразный факел при пониженных средних рабочих давлениях 0.2 - 0.4 МПа, изменение корневого угла факела в широких требуемых на практике пределах от 30 до 120^oC и повышение надежности работы пожарного ствола при пользовании естественных водоемов.

Поставленная цель достигается тем, что на пути компактной струи воды за срезом выходного сопла пожарного ствола в качестве рассеивающего тела размещают овалоид, например, в виде обтекаемого тела, в виде эллипсоида или шара, при этом средний радиус кривизны поверхности овалоида, обращенной к срезу сопла, составляет от 0.5 до 3 и от 3 до 6 радиусов сопла (исключая 3).

Если это отношение изменяется от 1.2 до 3, то измерения показывают, что при среднем рабочем давлении в интервале от 0.2 до 0.4 МПа рассеянная струя имеет вид сплошного преимущественного туманообразного факела, корневой угол которого изменяется соответственно от 50 до 120^o, причем корневой угол для овалоида в форме обтекаемого тела меньше, чем для овалоида в форме сферы при их одинаковых радиусах.

При снижении отношения указанного среднего радиуса овалоида к радиусу выходного сопла от 1.2 до 0.5 корневой угол факела в том же интервале давления снижается до 30^o, а сам факел являет собой смесь тумана и спутного веера мелких брызг и водяной пыли и обладает необходимой дальнобойностью до 10 м.

Загрязненная вода и вода с примесью мелких камней не мешает работе пожарного ствола вследствие размещения рассеивающего тела за срезом выходного сопла.

Пожарный ствол показан на фиг. 1. Ствол содержит корпус 1 с выходным соплом 2, соединительную полумуфту 3, запорный кран 4. За соплом 2 размещено рассеивающее тело - овалоид 5. На фиг. 1 овалоид соединен с корпусом 1 посредством опоры 6, которая установлена с возможностью продольного и азимутального перемещения относительно корпуса в проушинах 7, жестко связанных с корпусом. Опора 6 снабжена рукояткой 8.

Пожарный ствол работает следующим образом. После подсоединения пожарного рукава к полумуфте 3 открывают кран 4, и на выходе сопла 2 образуется компактная струя воды. Поворотом рукоятки 8 с помощью опоры 6, скользящей в проушинах 7, можно установить овалоид 5 вне компактной струи, либо на ее пути. При рабочем давлении более 0.15 МПа появляется заметное облако тумана в виде белого факела, наряду с охватывающими и проникающими его мелкими каплями и водяной пылью. Вид облака мало зависит от расстояния овалоида 5 от среза сопла 2 в пределах, приблизительно, от 2 до 10 диаметров сопла. С повышением рабочего давления до 0.2 - 0.4 МПа весь объем рассеянной воды превращается в туманообразный факел, если радиус кривизны участка поверхности овалоида 5, обращенного к срезу сопла 2, составляет от 1.2 до 6 радиусов сопла. Снижение указанного радиуса кривизны до 0.5 радиуса сопла приводит к уменьшению объемной доли тумана в факеле приблизительно до 0.5. При прочих одинаковых условиях, повышение рабочего давления от 0.4 до 0.8 МПа приводит к увеличению корневого угла факела и его расширения. Компактная струя не отражается от овалоида, а обтекает его по всей его поверхности, и при взаимодействии с воздухом происходит интенсивное туманообразование.

Например, при давлении 0.4 МПа для ствола с диаметром сопла 2 величиной 12 мм и диаметром шара 5 величиной 33 мм максимальный диаметр факела тумана составляет около 5 м, и факел начинает заметно рассеиваться на открытом воздухе в безветренную погоду на расстоянии около 6 м от сопла 2. При тех же условиях, но диаметре шарика 5 величиной 10 мм максимальный диаметр факела тумана равен 3 м, а его длина около 9 м.

При рабочем давлении от 0.4 до 1 МПа компактная струя сохраняет свой динамический напор, необходимый для образования тумана при ее соударении с телом 5, на расстояниях до 2 - 3 м от сопла 2. Разумеется, при таких расстояниях тело 5 можно устанавливать на независимой от корпуса опоре, например, на подоконник или на пол вблизи проема.

Пожарный ствол с показанным на фиг. 1 профилем его полости и выходного сопла, как показали испытания, более эффективен, чем используемые до сих пор проходные каналы и выходные сопла. Одновременно, вместе с предлагаемым рассеивателем компактной струи, он прост в изготовлении. Если требуется быстрое подавление пламени и охлаждение всех стен и потолка с полом стандартных закрытых помещений при малом расходе воды и без существенной протечки воды в нижние этажи, то наилучший вариант - это пожарный ствол диаметром сопла около 10 мм и овалоидом 5 в двух вариантах на одной опоре, например, диаметром 7 и 15 мм. Испытания показали также высокую эффективность ствола для индивидуального пользования с применением водопроводного бытового напора воды, причем диаметр сопла около 5 мм, расход воды при рабочем давлении 1,5 МПа 0,2 л/с, диаметр шарика 5 - около 7 мм. Рассеиватель 5 может быть изготовлен как единое тело с опорой 6 из металлов или композитов. Полумуфта 3 и кран 4 - стандартные, выходное сопло 2 удобно изготавливать в виде насадка с гайкоротом и уплотнением.

Сравнительные испытания предлагаемого пожарного ствола и современного ствола СРК-50 показали, что в режиме рассеяния предлагаемый ствол имеет преимущество, так как практически вся подводимая вода в нем дает факел тумана. По сравнению с известными отечественными стволами данный ствол имеет почти вдвое более низкое рабочее давление, а по сравнению с американскими туманообразующими стволами - втрое более низкое.

Пожарный ствол предложен с целью рассеяния компактной струи воды с образованием мелкодисперсного туманообразного факела при пониженных средних давлениях перед стволом 0,2 - 0,4 МПа и с возможностью использования естественных водоемов с загрязненной водой. Для этого рассеивающее тело, размещенное за срезом выходного сопла ствола на пути компактной струи, выполнено в форме овалоида, например в виде обтекаемого тела или шара, т.е. тела, не имеющего кромок. При этом практически полезный радиус кривизны участка поверхности овалоида, обращенного к срезу сопла, может изменяться в широких пределах, но наилучший эффект туманообразования достигается, если указанный радиус кривизны в 1,2-3 раза больше радиуса сопла. При снижении этого отношения до 0,5 объемная доля тумана в рассеянном факеле снижается приблизительно до 0,5, а сам факел становится более дальнобойным. Ствол прост в изготовлении, надежен и удобен в работе. 1 ил.

Пожарный ствол, состоящий из корпуса с выходным соплом и размещенного за срезом сопла рассеивающего тела, отличающийся тем, что рассеивающее тело выполнено в форме овалоида, причем средний радиус кривизны участка поверхности овалоида, обращенного к срезу сопла, составляет от 0,5 до 3 или от 3 до 6 радиусов сопла (исключая 3).