ПОЖАРНЫЙ СТВОЛ Российский патент 2000 года по МПК A62C31/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, конкретно к применению огнетушащих жидкостей, преимущественно воды.

Известны пожарные стволы, имеющие кольцевой выходной канал для потока воды. Кольцевой канал обычно образован выходной частью внутренней стенки корпуса или насадка ствола и выходной частью обтекателя, установленного в полости корпуса, либо стенки корпуса и закрытым концом питательной трубки, установленной в полости корпуса, например, американский ручной пожарный ствол ULTIMATIC-125, патент США N 5125579, финский патент N 92/15370, норвежский патент N 94/00214.

Известные пожарные стволы с кольцевым выходным каналом позволяют изменять расход воды в широком диапазоне, а также получать проникающий, дальнобойный, относительно узкий факел мелких капель воды и водяной пыли либо широкий туманообразный факел, либо зонтообразный защитный водяной экран.

Основным недостатком известных пожарных стволов с кольцевым выходным каналом является относительно случайный, с точки зрения гидродинамики, выбор профиля этого канала, имеющего вид от конического до цилиндрического либо извилистого, но не обеспечивающего возможности снижения входного давления воды без потери эффективности пожаротушения.

Близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является пожарный ствол по патенту США N 5261494, публ. 16.11.93 г. Он имеет регулируемое кольцевое выходное отверстие для выпуска сплошной струи воды с различным диаметром струи, которое образовано конусообразным выходным наконечником обтекателя, установленного в полости корпуса ствола вдоль его оси, и профилированной выходной частью внутренней стенки корпуса. Профили наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса имеют короткие участки сопряженных поверхностей, обеспечивающих посадку обтекателя на стенку корпуса с целью перекрытия ствола.

Недостатком рассмотренного пожарного ствола является то, что кривизна профиля выходной части внутренней стенки корпуса изменяет свой знак при сходе струи с наконечника обтекателя, а сам наконечник имеет профиль прямого конуса на своем основном рабочем участке, и кривизна профиля наконечника в его начальной части имеет знак, противоположный знаку кривизны профиля внутренней стенки корпуса, поэтому выбранный профиль выходного канала не позволяет получать высоконапорную струю воды на выходе при пониженных давлениях воды на входе.

Видимую наиболее близкую к предлагаемому изобретению форму профиля кольцевого выходного канала имеет пожарный ствол по патенту Великобритании N 787130. публ. 4.12.1957. Кольцевой канал по этому патенту выполнен в жестком нерегулируемом виде и образован криволинейными коническими стенками внешнего и внутреннего сопел, установленных соосно. Поперечное сечение канала постепенно снижается по направлению к его выходу. Жесткая установка канала позволяет осуществлять только режим рассеянной струи жидкости.

В описании этого патента нет указаний о характере кривизны образующих его стенок. Между тем, аналогичный по виду профиль стенки насадка, выполненный с постоянным радиусом кривизны, не дает особых преимуществ, как отмечено в монографии: Н.А.Тарасов-Агалаков, Практическая гидравлика в пожарном деле, М., 1959, стр. 95-96.

Целью изобретения является снижение входного давления огнетушащей жидкости, например воды, при сохранении эффективности пожаротушения, путем образования дальнобойной рассеянной либо дальнобойной сплошной струи.

Для достижения этой цели пожарный ствол с кольцевым выходным каналом, содержащий корпус и установленный внутри него с возможностью продольного смещения обтекатель, снабженный выходным наконечником, причем поверхности выходного наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса, образующих кольцевой выходной канал, имеют параллельные участки, а радиусы поперечных сечений выходной части внутренней стенки корпуса и поверхности выходного наконечника уменьшаются в направлении выхода из ствола, выполняют так, что выходная часть внутренней стенки корпуса и поверхность выходного наконечника выполнены с кривизной, возрастающей в направлении к выходу из ствола.

В самом деле, при таком выполнении кольцевого выходного канала пожарного ствола жидкость, находясь под действием центростремительной силы со стороны внутренней стенки выходной части корпуса, в любом осевом продольном сечении канала приобретает вращательное движение в направлении к выходу из канала, и одновременно жидкость участвует в движении к мгновенной оси вращения. При этом появляется кориолисова сила инерции, приводящая к дополнительному разгону жидкости.

Вид образующей для поверхности выходного наконечника должен лишь соответствовать характеру изменения кривизны образующей выходной части внутренней стенки корпуса, чтобы, по возможности, устранить вредную хаотизацию потока жидкости в канале.

Испытания опытных образцов пожарных стволов с предложенными свойствами кольцевого выходного канала показали, что в режиме рассеянной струи требуемые по ГОСТу РФ 9923-93 дальность и корневой угол факела струи при стандартном входном давлении воды 0.4 МПа, соответственно 9 м и не более 40^o достигаются при входном давлении 0.15-0.2 МПа, а практически полезная дальность факела 5-6 м получается при входном давлении 0.05-0.07 МПа. Такие характеристики рассеянной струи подмечаются благодаря высокому динамическому напору конически сходящейся кольцевой струи, вылетающей с большой скоростью из кольцевого выходного канала, выполненного с учетом названного отличительного признака предложенного устройства.

Пожарный ствол показан на фиг. 1. Ствол содержит корпус 1, обтекатель 2, снабженный выходным наконечником 3, уплотнительным устройством 4 и центрирующими штифтами 5. Толкатель 6 посажен на конец обтекателя 2 с возможностью свободного вращения и связан с корпусом 1 посредством резьбового соединения. Полая рукоятка 7 одним концом соединена с входной полумуфтой 8, а другим жестко связана с корпусом 1. На корпус насажен колпак 9. Выходная часть внутренней стенки корпуса 1 и выходной наконечник 3 образуют кольцевой выходной канал 10.

Пожарный ствол работает следующим образом. Пожарный рукав соединяют с полумуфтой 8, и вода через рукоятку 7 поступает в полость корпуса 1. Поворотом толкателя 6 по резьбовому соединению с корпусом 1 смещают обтекатель 2 в определенное положение, при котором образуется либо сплошная струя воды, когда кольцевой выходной канал 10 открыт достаточно широко, либо рассеянная струя, когда проход канала 10 сужается. В положении соприкосновения с усилием параллельных друг другу участков поверхности выходного наконечника 3 и выходной части внутренней стенки корпуса 1, расположенных вблизи среза кольцевого выходного канала, ствол становится запертым. Колпак 9 собирает отдельные мелкие струйки, случайно образующиеся при ударе сходящихся струек кольцевой струи воды, вырывающейся из канала 10, и образует компактный и симметричный факел рассеянной воды.

Экспериментальные пожарные стволы предлагаемой конструкции имели различные диаметры d_вых среза кольцевого выходного канала 10, от 9.8 до 26.4 мм. Все они показали высокую эффективность рассеянной струи воды и требуемые параметры сплошной струи. При рабочих давлениях воды на входе 0.25 МПа расход воды в режиме сплошной струи в этом диапазоне диаметров d_вых составляет приблизительно от 0.9 до 15 л/с. В режиме рассеянной струи воды при корневом угле факела 20^o расход приблизительно вдвое ниже. При этом плотность орошения либо немного ниже, либо превышает требуемую по стандарту величину.

Стволы с малым диаметром d_вых, от 8 до 14 мм показали высокую перспективность их применения в качестве устройств индивидуального пожаротушения. Здесь удобно использовать бытовой водопровод либо малорасходный портативный насос. В качестве примера приводим таблицу зависимости расхода, дальности и орошаемой площади горизонтальной поверхности при наклоне оси ствола к горизонту 30^o и высоте ствола над поверхностью 1 м от входного давления p_вх, для ствола с d_вых = 9.8 мм, в режиме рассеянной струи.

Таким образом, даже весьма низкие входные давления воды создают в бытовых условиях практически пригодные для тушения начавшегося пожара параметры рассеянной струи воды.

Пожарный ствол с показанным на фиг.1 его устройством относительно прост в изготовлении, и несомненно будет обладать приемлемо низкой себестоимостью при его серийном производстве. Он содержит небольшое число деталей и будет надежно работать также и при использовании неочищенной воды.

Пожарный ствол предложен для использования при малых, средних и повышенных расходах воды с целью снижения ее входного давления при сохранении эффективности пожаротушения в режиме сплошной струи или проникающей дальнобойной рассеянной струи воды. Для этого выходной кольцевой канал выполняют так, что профили выходной части внутренней стенки корпуса и поверхности выходного наконечника обтекателя, установленного в полости ствола, имеют кривизну, возрастающую в направлении к выходу из ствола, а радиусы поперечных сечений этих поверхностей уменьшаются в том же направлении. При таком исполнении ствола в режиме дальнобойной рассеянной струи входное давление снижается в среднем в 2 раза по сравнению с известными стволами. Ствол отличается простотой конструкции и управления режимами работы. 1 ил.

Пожарный ствол с кольцевым выходным каналом, содержащий корпус и установленный внутри него с возможностью продольного смещения обтекатель, снабженный выходным наконечником, причем поверхности выходного наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса, образующих кольцевой выходной канал, имеют параллельные участки, а радиусы поперечных сечений выходной части внутренней стенки корпуса и поверхности выходного наконечника уменьшаются в направлении выхода из ствола, отличающийся тем, что выходная часть внутренней стенки корпуса и поверхность выходного наконечника выполнены с кривизной, возрастающей в направлении к выходу из ствола.