СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ПОРОШКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК A62C13/22 A62C35/00 

Изобретение относится к технике распыления жидкостей или порошков в газовой среде, предпочтительно в воздухе и может быть использовано для распыления значительного количества вещества за короткий промежуток времени, в частности для целей пожаротушения. Известны способы распыления жидкости или порошка путем импульсного воздействия на них потока газа с высокой кинетической энергией, в частности, за счет энергии быстро расширяющегося рабочего газа. Один из таких способов (патент США N 4687135) заключается в выбрасывании с высокой скоростью жидкости в воздух под воздействием рабочего газа, образующегося при сгорании в специальной камере горючей газовой смеси. Недостатком способа является продолжительный период времени, необходимый для приготовления газовой горючей смеси, и в связи с этим низкая средняя скорость подачи вещества, что не всегда является приемлемым, особенно в пожаротушении.

Известен способ распыления жидкости путем выбрасывания ее через распылительные форсунки под давлением поршня, на который действуют газообразные продукты сгорания пиротехнического заряда [Руководство по проектированию и применению системы подавления взрывов "Анпирбар". - М.: ВНИИПО, 1979. - 29 с. ] . Недостатками способа являются технологическая сложность реализации, невозможность применения в портативных установках, а также повышенная взрывоопасность, обусловленная возможностью заедания поршня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к заявляемому способу является способ тонкого распыления жидкости или порошка в газовой среде по патенту США N 5305957. Способ базируется на том, что если жидкость или порошок выбрасывается в воздух с высокой скоростью, то воздушное сопротивление может быть настолько большим, что разбивает выбрасываемое вещество на мелкие капли (частицы). Для этого на заряд распыляемого вещества, помещенный в так называемую "трубку" (ствол), воздействуют потоком рабочего газа из газового ресивера, давление в котором составляет не менее 10 атм. При этом заряд занимает 25-100% объема ствола, объем рабочего газа в 30-750 раз превышает объем заряда в нормальных условиях, и время выбрасывания всего заряда не превышает 20 мсек. Недостатками способа являются сложность реализации в связи с применением аппаратуры высокого давления и необходимость в использовании источника сжатого рабочего газа, что не всегда возможно, особенно в пожаротушении.

Известны устройства для импульсного распыления жидкости или порошка, реализующие вышеприведенные импульсные способы распыления. Например, известно гидроимпульсное взрывоподавляющее устройство [Руководство по проектированию и применению системы подавления взрывов "Анпирбар". - М: ВНИИПО, 1979. - 29 с.], содержащее корпус с распылительными форсунками и поршень, приводимый в движение газами, образующимися при сгорании пиротехнического заряда. Недостатками устройства являются: сложность, громоздкость, невозможность быстрой перезарядки и повышенная взрывоопасность из-за возможности заедания поршня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому устройству является серийно выпускаемые устройства IFEX по патенту США N 5305957. Устройство содержит ствол для выбрасывания заряда жидкости или порошка, имеющий на одном конце - выпускное отверстие, которое может быть снабжено эластичной диафрагмой, на другом конце ствола, - по крайней мере, одно переходное отверстие, связывающее ствол с ресивером сжатого рабочего газа; отверстие снабжено быстродействующим клапаном. Ствол может иметь также питающий патрубок с клапаном, который через гибкий шланг связывает ствол с емкостью для жидкости или порошка. Ресивер соединен шлангом с баллоном, содержащим рабочий газ под высоким давлением.

Недостатками устройства являются необходимость использования дорогостоящей и громоздкой аппаратуры высокого давления (до 300 атм.), для заполнения баллона рабочим газом требуется значительное время. Кроме того, в случае использования заявляемого устройства в качестве огнетушащего, эффективность его будет значительно снижена из-за того, что при зарядке баллона с помощью компрессора, рабочим газом служит воздух, поддерживающий горение.

Задачей изобретения является разработка более простого и эффективного способа импульсного распыления жидкости или порошка путем ударного воздействия на заряд распыляемого вещества потока газа с высокой кинетическое энергией, а также создание более простого и эффективного устройства, реализующего способ, которое могло бы быть использовано, в частности, как пожаротушащее.

Задача достигается тем, что в способе импульсного распыления жидкости или порошка со взрывоподобной скоростью в газовую среду под ударным воздействием потока газа с высокой кинетической энергией, согласно изобретению, в качестве источника потока газа с высокой кинетической энергией используют пороховой и/или пиротехнический заряд с энергией сгорания от 2 до 6 МДж/кг при отношении массы заряда распыляемых жидкости или порошка к массе порохового и/или пиротехнического заряда от 500 до 3000 и плотности заряжания порохового и/или пиротехнического заряда не менее 0,6 кг/л, и выбрасывание заряда жидкости или порошка осуществляют путем непосредственного воздействия потока газа с высокой кинетической энергией на заряд жидкости или порошка.

Задача достигается также тем, что устройство для импульсного распыления жидкости или порошка в газовой среде, включающее ствол для выбрасывания заряда распыляемого вещества с выпускным отверстием на одном конце и входным отверстием для потока газа с высокой кинетической энергией на другом конце, согласно изобретению, содержит соединенную соосно со стволом камеру сгорания порохового и/или пиротехнического заряда и средство инициализации горения заряда, при этом камера сгорания жестко соединена со стволом так, что его входное отверстие совпадает с выходным отверстием камеры сгорания.

Для облегчения замены и дозировки порохового заряда в камере сгорания может быть установлен стандартный пороховой патрон, а инициализация горения порохового заряда осуществлена с помощью ударно-спускового механизма.

Для быстрой замены порохового патрона устройство может быть снабжено приспособлением для перезарядки, в частности, затворного типа, сопряженным с ударно-спусковым механизмом.

Для обеспечения устойчивого горения пиротехнического и/или порохового заряда, которое реализуется при повышенных давлениях, и для предотвращения выброса части пиротехнического и/или порохового заряда, камера сгорания может иметь выходную часть, выполненную изнутри в форме усеченного конуса, меньшее основание которого образует выходное отверстие камеры сгорания, при этом предпочтительно, чтобы отношение площади поперечного сечения к площади выходного отверстия камеры сгорания было от 2,5 до 10.

С целью обеспечения безударного нарастания давления в стволе предпочтительно выполнение входной части ствола изнутри в форме усеченного конуса с углом раскрытия от 30^o до 120^o, меньшее основание которого образует входное отверстие ствола.

Для обеспечения герметичности выпускное отверстие ствола снабжено легкоразрушающейся мембраной или эластичной диафрагмой.

Для обеспечения однородного распыления жидкости или порошка выпускное отверстие ствола может быть снабжено металлической сеткой, расположенной после диафрагмы или мембраны, размер ячеек сетки от 0,5 до 5 мм.

Для быстрого заполнения ствола жидкостью или порошком, ствол снабжается патрубком, выполненным с возможностью перекрытия в момент выбрасывания заряда жидкости или порошка.

Для выхода воздуха, вытесняемого при зарядке ствола жидкостью или порошком, в стенке ствола может быть предусмотрено отверстие площадью от 0,5 до 2 мм², выполненное с возможностью перекрытия в момент выбрасывания заряда жидкости или порошка.

Использование в заявляемом изобретении в качестве источника рабочего газа с высокой кинетической энергией порохового или пиротехнического заряда или их смеси при соблюдении вышеуказанных энергии сгорания заряда, плотности заряжания и соотношении масс зарядов обеспечивает высокую кинетическую энергию потоку рабочего газа, образующегося при сгорании заряда, достаточную для обеспечения требуемого распыления жидкости или порошка, причем ударное воздействие оказывается непосредственно на заряд жидкости или порошка. Поскольку газы, образующиеся при сгорании порохового или пиротехнического заряда, не поддерживают горение в отличие от воздуха, то это обеспечивает дополнительное преимущество в пожаротушении.

Одним из вариантов реализации заявляемого способа является заявляемое устройство, сущность которого поясняется чертежом и нижеследующим описанием его работы.

Устройство состоит из ствола (1) для выбрасывания заряда распыляемого вещества, камеры сгорания порохового и/или пиротехнического заряда (2), в камере сгорания помещен стандартный пороховой патрон (3), инициализация горения порохового заряда и замена патрона осуществлена с помощью ударно-спускового механизма (4), заполнение ствола происходит через питающий патрубок (5) выпускной конец ствола закрывает резиновая диафрагма (6), после которой установлена металлическая сетка (7).

После заполнения ствола (1) и закрытия крана (11), при нажатии курка (12) приводится в действие ударно-спусковой механизм (4), который осуществляет инициализацию горения порохового заряда посредством ударного воздействия бойка (9) на капсюль патрона, образующийся в результате сгорания порохового заряда поток газа с высокой кинетической энергией, через выходное отверстие камеры сгорания (8) попадает в ствол (1) и с большой скоростью выбрасывает жидкость или порошок через выходное отверстие ствола и сетку в воздух, при этом достигается требуемая степень распыления жидкости или порошка. Замена порохового патрона и взведение бойка производится при открытии затвора (10). Для следующего приведения в действие устройства, последовательность операций повторяется.

Как было показано, предложенный способ и устройство обеспечивают распыление жидкости или порошка более простыми средствами. При этом уменьшается сложность конструкции и повышается эффективность и быстродействие устройства.

Изобретение относится к технике распыления жидкостей или порошков в газовой среде, предпочтительно в воздухе, и может быть использовано для распыления значительного количества вещества за короткий промежуток времени, в частности для целей пожаротушения. Изобретение направлено на упрощение, повышение эффективности способа и снижение габаритов и веса устройства. Сущность заявляемого способа заключается в распылении жидкости или порошка в газовую среду под ударным воздействием потока газа с высокой кинетической энергией. В качестве источника потока используют пороховой и/или пиротехнический заряд. Способ реализуется в устройстве, включающем ствол для выбрасывания заряда распыляемого вещества с выпускным отверстием на одном конце и входным отверстием для потока газа на другом конце, камеру сгорания порохового и/или пиротехнического заряда и средство инициализации горения заряда, при этом камера сгорания жестко соединена со стволом так, что его входное отверстие совпадает с выходным отверстием камеры сгорания. Для облегчения замены и дозировки порохового заряда в камере сгорания может быть установлен стандартный пороховой патрон. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ импульсного распыления жидкости или порошка путем выбрасывания заряда жидкости или порошка со взрывоподобной скоростью в газовую среду под ударным воздействием потока газа с высокой кинетической энергией, отличающийся тем, что в качестве источника газа с высокой кинетической энергией используют пороховой и/или пиротехнический заряд с энергией сгорания от 2 до 6 МДж/кг при отношении массы заряда распыляемых жидкости или порошка к массе порохового и/или пиротехнического заряда от 500 до 3000 и плотности заряжения порохового и/или пиротехнического заряда не менее 0,6 кг/л и выбрасывание заряда жидкости или порошка осуществляют путем непосредственного воздействия потока газа на заряд жидкости или порошка. 2. Устройство для импульсного распыления жидкости или порошка в газовой среде, включающее ствол для выбрасывания заряда распыляемого вещества с выпускным отверстием на одном конце и входным отверстием для потока газа с высокой кинетической энергией на другом конце, отличающееся тем, что содержит соединенную соосно со стволом камеру сгорания порохового и/или пиротехнического заряда и средство инициализации горения заряда, при этом камера сгорания жестко соединена со стволом так, что его входное отверстие совпадает с выходным отверстием камеры сгорания. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в камере сгорания установлен стандартный пороховой патрон, а инициализация горения порохового заряда осуществлена с помощью ударно-спускового механизма. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что снабжено приспособлением для быстрой замены порохового патрона, в частности, затворного типа, сопряженным с ударно-спусковым механизмом. 5. Устройство по пп.2 - 4, отличающееся тем, что камера сгорания имеет выходную часть, выполненную изнутри в форме полого усеченного конуса, меньшее основание которого образует выходное отверстие камеры, при этом отношение площади поперечного сечения камеры сгорания к площади этого отверстия составляет от 2,5 до 10. 6. Устройство по пп. 2 - 5, отличающееся тем, что ствол имеет входную часть, выполненную изнутри в форме полого усеченного конуса с углом раскрытия от 30 до 120^o, меньшее основание которого образует входное отверстие ствола. 7. Устройство по пп. 2 - 6, отличающееся тем, что выпускное отверстие ствола снабжено легкоразрушающейся мембраной или эластичной диафрагмой. 8. Устройство по пп. 2 - 7, отличающееся тем, что выпускное отверстие ствола снабжено металлической сеткой, имеющей размер ячеек от 0,5 до 5 мм и расположенной после диафрагмы или мембраны. 9. Устройство по пп.2 - 8, отличающееся тем, что ствол снабжен патрубком для заполнения ствола жидкостью или порошком, выполненным с возможностью перекрытия в момент выбрасывания заряда жидкости или порошка. 10. Устройство по пп.2 - 9, отличающееся тем, что для выхода воздуха, вытесняемого при зарядке ствола жидкостью или порошком, в стенке ствола предусмотрено отверстие площадью от 0,5 до 2 мм², выполненное с возможностью перекрытия.