СПОСОБ РАСПЫЛЕНИЯ ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК A62C31/05 

Изобретения относятся к пожарной технике и предназначены для подавления пожара с использованием жидкостного огнетушащего вещества.

Известны способ и устройство для распыления, которое имеет форсунку с четырьмя отверстиями. Две пары струй, выходя из отверстий, встречаются под углом 60^o, образуя распыленный веер. Плоскость распыленного факела перпендикулярна плоскости сходящихся струй. (БАРАТОВ А.Н., ИВАНОВ Е.Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1979, с. 197-198).

Однако известные решения обладают рядом недостатков, таких как большой расход огнетушащего вещества, значительная неравномерность распределения его концентрации в рабочей зоне факела распыла.

Наиболее близким к заявленному способу распыления является известный способ распыления жидкостного огнетушащего вещества путем соударения под давлением пар струй жидкостного огнетушащего вещества с расположением струй в каждой паре под углом встречи (GB 2293322 А, 27.03.1996).

Наиболее близким аналогом заявленного устройства для распыления является известное устройство для распыления жидкостного огнетушащего вещества, содержащее огнетушитель с запорно-пусковым клапаном, соединенный с коллекторами, имеющими распылители, содержащие форсунки и штуцеры(US 5845714 А, 08.12.1998).

Однако в известных решениях при формировании факела распыла нарушаются оптимальные условия формирования мелкодисперсной консистенции жидкостного огнетушащего вещества в рабочей зоне, что значительно снижает эффективность его распыления.

Задачей группы изобретений является создание способа распыления огнетушащего вещества и устройства для его осуществления, обеспечивающих получение технического результата, состоящего в повышении эффективности распыления огнетушащего вещества и сокращении времени тушения пожара.

Этот технический результат в способе распыления жидкостного огнетушащего вещества путем соударения под давлением пар струй жидкостного огнетушащего вещества с расположением струй в каждой паре под углом встречи, достигается тем, что создают разнофокусные факелы распыла, перекрывающие друг друга на уровне оптимальной концентрации огнетушащего вещества, и каждый факел распыла формируют из набора пар струй мелкодисперсного жидкостного огнетушащего вещества в виде объемной геометрической фигуры, например конуса, переходящего в цилиндр, при этом струями при их попадании на поверхность горения разбивают ее на отдельные изолированные друг от друга зоны горения, причем угол встречи струй в каждой паре составляет 60±5^o, а внешнюю струю каждой пары располагают параллельно оси подачи жидкостного огнетушащего вещества или изменяют фокусное расстояние каждого факела распыла и его форму путем поворота формирующих его пар струй относительно точки их встречи на угол от нуля до +20^o.

Указанный технический результат в устройстве для распыления жидкостного огнетушащего вещества, содержащем огнетушитель с запорно-пусковым клапаном, соединенным с коллекторами, имеющими распылители, содержащие форсунки и штуцеры, достигается тем, что распылители выполнены с разнофокусными факелами распыла, перекрывающими друг друга на уровне оптимальной концентрации огнетушащего вещества, и расположены в матричном порядке с переменным шагом, а форсунки выполнены в виде двух сопряженных поверхностей с верхними и нижними соплами, расположенными под углом встречи 60±5^o.

Форсунка выполнена в виде цилиндра, один торец которого сопряжен со штуцером, а второй торец представляет собой кольцо, переходящее в усеченный конус.

Форсунка выполнена в виде сопряженных усеченных конусов, боковые поверхности которых перпендикулярны осям сопел.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -конструкция распылителя; на фиг. 3 - конструкция первого распылителя; на фиг. 4 - конструкция второго распылителя.

Устройство содержит запорно-пусковой клапан 1, огнетушитель 2, первый коллектор 3, второй коллектор 4, первый распылитель 5 и второй распылитель 6. Распылитель содержит штуцер 7, предназначенный для крепления к коллектору, который стягивающей гайкой 8 присоединен к форсунке 9 (фиг. 2). Форсунка 9 выполнена в виде цилиндра, один торец которого сопряжен с торцевой частью штуцера, а второй торец представляет собой кольцо, переходящее в усеченный конус (фиг. 3). Высота стенок этого кольца определяет длину сопел и определяется соотношением L₁ = (4,5±0,5)D_соп. По всей радиальной части торца и по боковой поверхности конуса имеются сопряженные пары сопел (отверстий) диаметром D_соп, причем оси каждой пары сопел расположены под углом 60±5^o при допустимой несоосности 0,03 мм.

Общее число сопрягаемых пар сопел (отверстий) определяет форму факела распыла и определяется соотношением n≥8.

Взаимное расположение сопел (отверстий на радиальной и конусной части определяется исходя из условия получения точки встречи осей сопрягаемых пар сопел на расстоянии L₂ = 4D_соп осевой линии сопла, находящегося в радиальной части торца, например, для базового варианта, когда угол поворота сопрягаемых пар сопел относительно горизонтальной оси равен нулю.

Реализация способа показана на примере работы устройства.

При обнаружении пожара формируется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход запорно-пускового клапана 1 и включает систему подачи огнетушащего вещества из огнетушителя 2 через первый и второй коллекторы 3 и 4 с установленными в них первыми и вторыми распылителями 5 и 6 в защищаемый объем (фиг. 1).

Огнетушащее вещество под давлением через штуцер 7 поступает одновременно в сопряженные пары сопел 10 и 11 (фиг. 2). Каждая пара сопел образует в рабочей зоне участки, имеющие форму эллипса (круга), в которых обеспечивается требуемая концентрация огнетушащего вещества. Внешняя струя каждой пары расположена параллельно оси подачи огнетушащего вещества.

Суммарный эффект от действия всех пар сопел одного распылителя приводит к формированию объемной геометрической фигуры, в начальной фазе имеющей форму конуса и постепенно переходящей в цилиндр, который, попадая на горящую поверхность, изолирует ее от остальной площади горения. Толщина стенок такой фигуры в рабочей зоне определяется конкретными параметрами распылителя.

Наиболее целесообразным является выбор рабочей зоны на уровне (Н) перехода конусной поверхности факела распыла в цилиндрическую, ибо в этой зоне сохраняется как высокая концентрация жидкостной составляющей огнетушащего вещества, так и продолжает оставаться высоким значение кинетической энергии капель.

В этом случае, считая, что телесный угол факела распыла α известен, можно определить эффективный радиус защищаемой поверхности как R = H • tg α.

Очевидно, что в граничной зоне возможно некоторое снижение концентрации огнетушащего вещества в случае, когда H> H_пред. Однако, если выбор расстояния H₁, H₂, H₃ между точками подключения распылителей на коллекторе проводить из условия Δ = (0,7-0,9)H•tgα, то этот эффект практически полностью устраняется, ибо в этом случае в защищаемом объеме происходит перекрытие факелов распыла. Перекрытие факелов распыла резко снижает доступ кислорода в зону горения, а так как дополнительно внутри каждого факела распыла кислород выгорает, то образующиеся с высокой температурой газовые продукты горения (CO₂, N₂ и т. д.), участвуя в нейтрализации процесса горения, поднимаются вверх, создавая некоторый вакуум, активно заполняемый подсасыванием распыленного водного раствора огнетушащего вещества со стенок цилиндра, который превращается в пар и, забирая тепло, улетучивается.

Выбор диаметра сопла определяется требованиями к типу используемого жидкостного огнетушащего вещества, производительности распылителя, характеру дробления струй, давлению на входе распылителя, площади защищаемого помещения.

Изменение формы факела распыла обеспечивается изменением угла наклона сопрягаемых пар сопел относительно горизонтальной оси в диапазоне от 0^o до плюс 20^o при сохранении требования выполнения условия обеспечения расположения точки пересечения осей сопрягаемых пар сопел на прежнем расстоянии L₂ = 4D_соп. В этом случае длинный факел распыла с малым диаметром может быть преобразован в короткий факел распыла с большим диаметром.

Для обеспечения оптимальных условий формирования мелкодисперсной структуры огнетушащего вещества необходимо сохранение условия перпендикулярности среза торца направлению оси сопла. В связи с этим плоский торец форсунки соответственно преобразовывается в наклонный (фиг. 4).

Изменение угла наклона сопряженных осей в минусовую сторону нецелесообразно в связи с тем, что это может привести к "свертыванию" факела, соударению сформированных капель нужного размера и их коагуляции в крупные капли, не обеспечивающие эффективного пожаротушения.

Изменение угла наклона сопряженных осей более чем на +20^o нецелесообразно в связи с тем, что это может привести к образованию "пустот" внутри факела.

Общее количество распылителей, устанавливаемых для защиты от пожара сложных технологических объектов, должно быть таким, чтобы они могли покрыть струями распыленного водного раствора огнетушащего вещества не только всю площадь помещения, но и собственно оборудование. В этом случае отмечается существенная неравномерность расположения защищаемых объектов по высоте. Для эффективного распыления производится установка на коллекторах разнофокусных распылителей согласно конкретному расстоянию до защищаемой поверхности таким образом, чтобы обеспечивалось указанное условие оптимальности формирования факела распыла. Для исключения проникновения кислорода в зону очага пожара распылители и коллекторы размещают, соблюдая условия перекрытия факелов распыла.

Наиболее технологичным является матричное расположение распылителей с переменным шагом в защищаемом объеме.

Таким образом, данные способ и устройство для распыления огнетушащего вещества позволяют увеличить эффективность распыления, сократить время тушения пожара и расход требуемого объема огнетушащего вещества.

Изобретение может быть использовано в пожарной технике для подавления пожара и позволяет повысить эффективность распыления жидкостного огнетушащего вещества и сократить время тушения пожара. Согласно способу распыление осуществляют путем соударения под давлением пар струй жидкостного огнетушащего вещества с расположением струй в каждой паре под углом встречи 60± 5° и внешней струи каждой пары параллельно оси подачи огнетушащего вещества и создают разнофокусные факелы распыла, которые перекрывают друг друга на уровне оптимальной концентрации используемого огнетушащего вещества. Каждый факел распыла огнетушащего вещества формируют из набора струй мелкодисперсного водного раствора в виде объемной геометрической фигуры, например конуса, переходящего в цилиндр. Струи, попадая на поверхность горения, разбивают ее на отдельные изолированные друг от друга зоны горения. Фокусное расстояние каждого факела распыла и его форму создают поворотом формирующих его пар струй относительно точки их встречи на угол от нуля до +20°. Устройство содержит огнетушитель с запорно-пусковым клапаном, соединенный с коллекторами с распылителями. Распылители содержат форсунки, выполненные в виде двух сопряженных поверхностей с верхними и нижними соплами, расположенными под углом встречи 60±5°, штуцер и стягивающую гайку. Распылители выполнены с разнофокусными факелами распыла и расположены в матричном порядке с переменным шагом. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ распыления жидкостного огнетушащего вещества путем соударения под давлением пар струй жидкостного огнетушащего вещества с расположением струй в каждой паре под углом встречи, отличающийся тем, что создают разнофокусные факелы распыла, перекрывающие друг друга на уровне оптимальной концентрации огнетушащего вещества, и каждый факел распыла формируют из набора пар струй мелкодисперсного жидкостного огнетушащего вещества в виде объемной геометрической фигуры, например конуса, переходящего в цилиндр, при этом струями при их попадании на поверхность горения разбивают ее на отдельные изолированные друг от друга зоны горения, причем угол встречи струй в каждой паре составляет 60 ± 5^o, а внешнюю струю каждой пары располагают параллельно оси подачи жидкостного огнетушащего вещества или изменяют фокусное расстояние каждого факела распыла и его форму путем поворота формирующих его пар струй относительно точки их встречи на угол от нуля до +20°. 2. Устройство для распыления жидкостного огнетушащего вещества, содержащее огнетушитель с запорно-пусковым клапаном, соединенный с коллекторами, имеющими распылители, содержащие форсунки и штуцеры, отличающееся тем, что распылители выполнены с разнофокусными факелами распыла, перекрывающими друг друга на уровне оптимальной концентрации огнетушащего вещества, и расположены в матричном порядке с переменным шагом, а форсунки выполнены в виде двух сопряженных поверхностей с верхними и нижними соплами, расположенными под углом встречи 60 ± 5°. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что форсунка выполнена в виде цилиндра, один торец которого сопряжен со штуцером, а второй торец представляет собой кольцо, переходящее в усеченный конус. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что форсунка выполнена в виде сопряженных усеченных конусов, боковые поверхности которых перпендикулярны осям сопел.