РЕГУЛЯТОР РАСХОДА И ОГНЕТУШИТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК G05D7/06 A62C13/62 A62C35/66 

Изобретение относится к средствам регулирования расхода потока рабочих сред в системах и устройствах, при работе которых требуется поддержание постоянного расхода рабочей среды при изменении давления регулируемого потока. Изобретение, в частности, может быть использовано в переносных установках пожаротушения ранцевого типа и огнетушителях различного назначения.

Из уровня техники известен регулятор расхода жидкости (авторское свидетельство SU 613294, опубл. 30.06.1978, МПК: G05D 7/01), который содержит корпус, входную и выходную полости. Коаксиально внутри корпуса расположен сердечник с прямоугольной кольцевой канавкой, которая через радиальные каналы соединена с входной полостью сердечника. Внутренняя полость сердечника через дросселирующее отверстие сообщена с выходной полостью. В кольцевой канавке с зазором по внутреннему диаметру размещен регулирующий элемент, выполненный в виде эластичного кольца. Между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью эластичною кольца образовано рабочее окно для протока жидкости.

В процессе работы регулятора поток жидкости подается во входную полость устройства. При увеличении расхода и давления жидкости во внутренней полости сердечника возрастает давление в радиальных проточных каналах. Под действием увеличивающегося давления эластичное кольцо растягивается, перекрывая рабочие окна до тех пор, пока расход жидкости через дросселирующее отверстие не восстановится до номинального уровня. При снижении расхода в линии питания давление за дросселирующим отверстием в выходной полости повышается, а давление во входной полости перед дросселирующим отверстием остается постоянным. В результате перепада давления эластичное кольцо сжимается, увеличивая проходное сечение рабочего окна.

В процессе работы известного регулятора происходит быстрое засорение дросселирующего отверстия и радиальных каналов твердыми частицами и примесями, содержащимися в жидкости.

В авторском свидетельстве SU 1330608 (опубл. 15.08.1987, МПК: G05D 7/01) описан регулятор расхода жидкости, содержащий стакан, цилиндрический корпус, установленный коаксиально внутри стакана с образованием между ними кольцевой полости, и регулирующий элемент, выполненный в виде подвижной гильзы. Гильза поджата пружиной, опирающейся на торцевую часть стакана. В торцевой части корпуса выполнены диаметрально расположенные окна, кромки которых образуют с кромкой торцевой части гильзы дросселирующие отверстия. На торце гильзы расположен отражатель струи в форме профилированной кольцевой канавки.

Работа известного регулятора основывается на изменении проходного сечения дросселирующих отверстий при перемещении гильзы вдоль продольной оси симметрии корпуса вследствие изменения напора жидкости. Данный регулятор обладает недостаточной надежностью из-за засорения отверстий и рабочих зазоров устройства примесями и твердыми частицами, содержащимися в жидкости.

Наиболее близким аналогом патентуемого изобретения является регулятор расхода, раскрытый в описании к авторскому свидетельству SU 1348779 (опубл. 30.10.1987, МПК: G05D 7/01). Регулятор расхода содержит корпус с осевым проточным каналом, герметичную упругую оболочку, полость которой сообщена с проточным каналом через калибровочное отверстие, и регулирующий элемент. Упругая оболочка, в свою очередь, включает трубчатый эластичный элемент, размещенный внутри корпуса. Стенки упругой оболочки образуют проточный канал регулятора расхода. Поддержание расхода рабочей среды обеспечивается за счет изменения площади проходного сечения проточного канала при деформации упругой оболочки. Регулирующим элементом устройства служит трубчатый эластичный элемент, обвивающий упругую оболочку в форме спирали.

В процессе работы регулятора часть потока рабочей среды (жидкости), подаваемого во входной патрубок устройства, поступает в проточный канал, образованный упругой оболочкой, а другая, существенно меньшая часть потока, - в спиральный трубчатый эластичный элемент через калиброванное отверстие. При возрастании напора рабочей жидкости витки спирального эластичного элемента сжимают упругую оболочку, уменьшая проходное сечение проточного канала. Вследствие этого снижается расход жидкости на выходе из регулятора. И, наоборот, при снижении давления жидкости в витках спирального эластичного элемента проходное сечение проточного канала увеличивается и, соответственно, увеличивается расход жидкости на выходе из регулятора.

Однако, как и в других известных устройствах-аналогах, при работе регулятора происходит осаждение твердых частиц и примесей, содержащихся в жидкости, в узких проточных каналах и калибровочных отверстиях устройства. В результате этого при работе устройства происходит отклонение регулировочной характеристики от заданной и последующий выход из строя регулятора. Кроме недостаточной надежности регуляторов-аналогов в процессе длительной работы, известные устройства имеют достаточно сложную конструкцию и требуют проведения систематических технологических проверок и ремонтных работ.

В настоящее время известны также огнетушители, в состав которых входят регуляторы расхода огнетушащей жидкости.

Так, например, в опубликованной заявке US 2003/0173422 (опубликована 18.09.2003, МПК: В05В 1/34) раскрыта конструкция переносного огнетушителя с выходным сопловым устройством, в котором выполнено дросселирующее отверстие. Известный огнетушитель содержит емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, запорно-пусковое устройство и распылитель жидкости. Выход запорно-пускового устройства соединен с распылителем жидкости через гибкий трубопровод.

Распылитель жидкости содержит последовательно установленные центробежный завихритель потока жидкости и выходное сопло. Между входом в сопло и завихрителем потока жидкости образована расширительная камера, размер которой в осевом направлении регулируется оператором в процессе работы. Для этого корпус сопла выполнен вращающимся с возможностью осевого перемещения относительно подводящего штуцера.

С помощью известного огнетушителя осуществляется генерация распыленной струи жидкости с заданной дальностью подачи и углом раскрытия струи. За счет предварительного закручивания рабочей жидкости в расширительной камере, расположенной перед дросселирующим отверстием сопла, обеспечивается увеличение скорости распыленной струи жидкости. Вместе с тем, появляется возможность регулирования угла распыла струи. В зависимости от типа очага пожара, его размеров и интенсивности можно создавать распыленный поток с различными углами конусности посредством изменения осевого размера расширительной камеры.

Однако несмотря на преимущества известного устройства, при снижении давления в полости емкости в процессе выработки огнетушащей жидкости происходит соответствующее уменьшение расхода жидкости и, вследствие этого, снижается дальность подачи огнетушащей жидкости.

Наиболее близким аналогом патентуемого огнетушителя является устройство, описанное в опубликованной международной заявке WO 94/06517 (опубликована 31.03.1994, МПК: А62С 31/03, В05В 1/12). Известный огнетушитель включает в свой состав емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости, состоящую из сифонной трубки и запорно-пускового устройства, соединенного с выходом из сифонной трубки.

Огнетушитель содержит также регулятор расхода жидкости, обеспечивающий регулирование размеров проточного канала в зависимости от давления жидкости в подводящей магистрали и, соответственно, в емкости, и распылитель жидкости с центробежными завихрителями потока жидкости и выходными соплами. Вход распылителя соединен с запорно-пусковым устройством через гибкий трубопровод. В корпусе распылителя выполнено семь сопел с угловым смещением друг относительно друга. Входные каналы сопел соединены с общим подводящим каналом, образованным в корпусе.

В каждом входном канале сопел установлен завихритель потока жидкости, выполненный в виде цилиндрической вставки с тангенциальными каналами или с пружиной, витки которой расположены в кольцевом канале и образуют винтовые каналы подачи жидкости. Для предварительной очистки подаваемой в распылитель жидкости на входе в подводящие каналы устанавливаются фильтры.

В рассматриваемом устройстве пружина завихрителя потока жидкости одновременно с функцией направляющего элемента выполняет функцию регулятора расхода жидкости. Жидкость под воздействием избыточного давления газа вытесняется из емкости и через гибкий трубопровод по подводящим каналам распылителя поступает в каналы сопел.

При включении устройства под действием давления жидкости в каналах распылителя происходит сжатие пружин и перемещение центральной вставки в каждом проточном канале по направлению к выходному каналу сопла. При уменьшении расстояния между витками пружины увеличивается длина проточных каналов и уменьшается их проходное сечение. Из-за этого снижается скорость течения жидкости и уменьшается расход жидкости через сопло.

По мере выработки жидкости происходит снижение давления в емкости, поэтому сила воздействия жидкости на пружины, установленные в проточных каналах распылителя, уменьшается. Пружины растягиваются, и центральные вставки перемещаются в направлении от выходных каналов сопел. При растяжении пружин увеличивается проходное сечение винтовых каналов. В результате, несмотря на снижение давления в емкости, скорость течения и расход жидкости сохраняются на заданном уровне.

Следует отметить, что при изменении степени сжатия пружин изменяется и угол наклона винтовых каналов, образованных между витками пружин, от которого зависит величина тангенциальной скорости распыленного потока жидкости. В связи с данными явлениями в течение процесса тушения очага возгорания происходит изменение формы генерируемого газокапельного потока, которая характеризуется углом конусности факела распыленного потока.

Кроме того, при падении давления жидкости до определенного уровня происходит перемещение центральной вставки в крайнее положение, в котором коническая часть вставки перекрывает входной канал сопла. В данном положении подача огнетушащего вещества в сопло распылителя прекращается. В результате этого снижается эффективность использования рабочей жидкости из-за образования остатков незабора жидкости в емкости.

Патентуемое изобретение направлено на упрощение конструкции устройства, обеспечивающего регулирование расхода и поддержание его на заданном уровне при изменении давления на входе в регулятор в широком диапазоне, а также демпфирование скачкообразных знакопеременных изменений давления (пневмо- и гидроударов и провалов давления). Кроме того, регулятор расхода должен обладать высокой надежностью и соответствовать предъявляемым требованиям по простоте изготовления и эксплуатации.

Другой задачей патентуемого изобретения является создание огнетушителя, при работе которого обеспечиваются минимальные остатки незабора рабочей огнетушащей жидкости и стабильный расход жидкости в течение всего процесса пожартоушения вне зависимости от плавных и/или скачкообразных изменений давления в сифонной трубке огнетушителя. Вместе с тем, огнетушитель должен обладать высокой надежностью и быстродействием.

Решение перечисленных выше технических задач позволит эффективно использовать регулятор расхода в различных системах и устройствах, в первую очередь в переносных установках пожаротушения. Использование автоматического регулятора расхода в огнетушителе, с одной стороны, обеспечивает полную выработку запаса огнетушащего вещества, а с другой - стабильность формы, расхода и скорости генерируемой струи в течение процесса пожаротушения.

Технические результаты, достигаемые при решении указанных технических задач, заключаются в повышении надежности автоматического регулятора расхода при изменении входного давления рабочей среды в широком диапазоне значений и повышении эффективности пожаротушения и эффективности использования рабочей жидкости при применении огнетушителя, снабженного автоматическим регулятором расхода, за счет поддержания постоянного расхода и дальности подачи огнетушащей жидкости.

Указанные технические результаты реализуются при использовании регулятора расхода, включающего в свой состав корпус с проточным каналом, герметичную упругую оболочку, образующую, по меньшей мере, одну полость в процессе работы регулятора расхода, которая сообщена с проточным каналом, и, по меньшей мере, один регулирующий элемент, обеспечивающий изменение площади проходного сечения проточного канала в зависимости от величины давления рабочей среды на входе в регулятор. Упругая оболочка, согласно настоящему изобретению, расположена с внешней стороны корпуса, при этом в корпусе выполнено, по крайней мере, одно отверстие, через которое прочитанный канал сообщается с полностью, образуемой упругой оболочкой. Регулирующий элемент устройства установлен в проточном канале преимущественно перпендикулярно его продольной оси симметрии с возможностью перемещения через отверстие, выполненное в корпусе, при этом регулирующий элемент находится в контакте с упругой оболочкой.

Приведенная выше совокупность существенных признаков является достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата, связанного с возможностью изменения площади проходного сечения регулятора в зависимости от величины давления рабочей среды на входе регулятор с помощью упругой оболочки, с которой связан регулирующий элемент. Достигаемый технический результат обусловлен перемещением упругой оболочки вместе с регулирующим элементом при изменении давления в полости, образованной упругой оболочкой и соединенной через отверстие в корпусе с проточным каналом регулятора. Изменение давления в полости оболочки, в свою очередь, определяется соотношением статической и динамической составляющих полного давления рабочей среды в проточном канале и зависит от скорости потока рабочей среды. Данная совокупность существенных признаков обеспечивает упрощение конструкции автоматического регулятора расхода и повышение надежности регулятора при изменении входного давления рабочей среды в широком диапазоне значений для всех случаев реализации изобретения.

Рабочая среда может находиться как в жидком, так и в газообразном состоянии, поскольку состояние рабочей среды (ее плотность) влияет лишь на соотношение динамический и статической составляющих полного давления рабочей при фиксированной скорости потока рабочей среды в проточном канале. В качестве регулируемой рабочей среды могут применяться любые вещества в жидком и газообразном состоянии, а также двухфазные газокапельные потоки. Необходимый в каждом конкретном случае реализации изобретения диапазон регулирования обеспечивается выбором материала, формы и размеров упругой оболочки.

Количество отверстий в корпусе регулятора, через которые полость упругой оболочки сообщается с проточным каналом и через которые перемещаются регулирующие элементы, зависит от количества и размещения используемых регулирующих элементов. Так, например, при применении одного регулирующего элемента в корпусе может быть выполнено только одно отверстие, связывающее полость упругой оболочки с проточным каналом.

Размеры проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды, зависят от заданной величины допустимого расхода рабочей среды и ожидаемого изменения давления рабочей среды на входе в регулятор.

Размеры регулирующего элемента предпочтительно выбираются из следующего условия:

0,1S_к≤S_p≤0,8S_к,

где S_к - площадь проходного сечения проточного канала без регулирующего элемента;

S_p - площадь проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода.

Указанное условие, определяющее размеры регулирующего элемента, характеризует оптимальный диапазон регулирования расхода рабочей среды, при котором обеспечивается максимальная эффективность работы регулятора расхода для усредненных характеристик регулируемого потока. Данный диапазон регулирования не ограничивает возможность регулирования расхода рабочей среды и за пределами оптимального диапазона при условии достижения технического результата, обеспечиваемого совокупностью признаков, приведенных в независимом пункте формулы изобретения.

Для упрощения конструкции регулятора расхода регулирующий элемент может быть выполнен в виде пружины, торцевая часть которой контактирует со стенкой упругой оболочки. В случае выполнения двух противоположно расположенных отверстий в корпусе регулятора пружина будет контактировать с противоположными участками стенки упругой оболочки.

В случае использования пружины в качестве регулирующего элемента размер пружины может быть выбран из следующего условия: nδ=D, где n - число витков пружины, δ - толщина одного витка пружины, D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода.

Данное условие наиболее полно реализует возможности пружины, используемой в качестве регулирующего элемента, для максимально возможного перекрытия проточного канала регулятора (в полностью сжатом состоянии) в процессе автоматического регулирования расхода.

Однако приведенное выше условие не исключает возможности выбора размеров пружин, при которых пружина, выполняющая функцию регулирующего элемента, будет находиться не в полностью сжатом состоянии при максимальном давлении рабочей среды на входе регулятор расхода.

В другом варианте выполнения устройство может содержать два регулирующих элемента, выполненных в виде пластин одинакового размера, которые устанавливаются симметрично относительно продольной оси симметрии проточного канала и закрепляются на стенке упругой оболочки.

Пластины позволяют обеспечить наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода. В предпочтительном варианте выполнения пластины имеют одно или несколько углублений со стороны открытой торцевой части.

Размер h пластин от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины предпочтительно выбирается из условия h≥D/2, где D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода.

Для иных вариантов выполнения конструкции регулятора размер пластин может не соответствовать указанному условию. Так, например, при регулировании расхода рабочей среды в достаточно узком диапазоне регулирования размер h от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины может быть меньше D/2.

При использовании в качестве регулирующих элементов двух пластин в корпусе регулятора расхода выполняются, по меньшей мере, четыре отверстия, через два из которых осуществляется перемещение пластин в полости проточного канала. Данное условие характеризует оптимальное конструктивное выполнение регулятора расхода, при котором два регулирующих элемента (две пластины) перемещаются в процессе автоматического регулирования через два щелевых отверстия, выполненных в корпусе регулятора. При этом полости, образуемые упругой оболочкой, сообщаются с проточным каналом, по меньшей мере, через два дополнительных отверстия, выполненные в корпусе регулятора. В этом случае максимальное количество дополнительных отверстий, служащих для свободного перетекания рабочей среды из проточного канала в полости упругой оболочки, ограничено лишь площадью поверхности корпуса регулятора. В частном случае реализации изобретения таких отверстий может быть четыре: по два на каждую полость, образуемую упругой оболочкой.

Технические результаты, указанные выше в отношении патентуемого огнетушителя, достигаются с помощью устройства (огнетушителя), включающего в свой состав емкость с огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, запорно-пусковое устройство, соединенное с выходом из сифонной трубки, регулятор расхода жидкости и распылитель жидкости, соединенный с выходом запорно-пускового устройства. Регулятор расхода включает в свой состав корпус с проточным каналом и обеспечивает изменение площади проходного сечения проточного канала в зависимости от давления рабочей жидкости на входе в регулятор. Согласно настоящему изобретению регулятор расхода установлен на сифонной трубке, служащей корпусом регулятора, и содержит герметичную упругую оболочку, расположенную с внешней стороны корпуса. Полость, образуемая упругой оболочкой в процессе работы регулятора расхода, сообщена с проточным каналом через, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное в корпусе регулятора расхода. В проточном канале регулятора расхода установлен регулирующий элемент, размещенный преимущественно перпендикулярно продольной оси симметрии проточного канала с возможностью перемещения через отверстие, выполненное в корпусе регулятора расхода. Регулирующий элемент находится в контакте с упругой оболочкой.

Представленная совокупность существенных признаков, характеризующих патентуемый огнетушитель, является достаточной для достижения технического результата, связанного с повышением эффективности пожаротушения и эффективности использования рабочей жидкости. Указанный результат связан с повышением надежности автоматического регулятора расхода при изменении входного давления рабочей жидкости в широком диапазоне значений. Достижение технического результата обусловлено включением в состав огнетушителя регулятора расхода, конструкция которого описана выше.

Технический результат обеспечивается посредством перемещения упругой оболочки вместе с регулирующим элементом при изменении давления в полости, образованной упругой оболочкой и соединенной через отверстие в корпусе с проточным каналом регулятора. При использовании регулятора расхода в составе огнетушителя в качестве рабочей среды применяется огнетушащая жидкость.

Количество отверстий, выполненных в корпусе регулятора (сифонной трубке), через которые полость упругой оболочки сообщается с проточным каналом и через которые перемещаются регулирующие элементы, зависит от количества и размещения используемых регулирующих элементов. При применении одного регулирующего элемента в стенке сифонной трубки, служащей корпусом регулятора, может быть выполнено одно отверстие, связывающее полость упругой оболочки с проточным каналом.

Размер проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды, зависит от заданной величины допустимого расхода рабочей среды и ожидаемого изменения давления рабочей среды на входе в регулятор.

Размеры регулирующего элемента предпочтительно выбираются из следующего условия:

0,1S_к≤S_р≤0,8S_к,

где S_к - площадь проходного сечения проточного канала без регулирующего элемента;

S_p - площадь проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор огнетушащей жидкости.

Данное условие, определяющее размеры регулирующего элемента, характеризует оптимальный диапазон регулирования расхода огнетушащей жидкости для усредненных характеристик потока жидкости на входе в регулятор. Данный диапазон регулирования не ограничивает возможности регулирования расхода жидкости за его пределами. Для патентуемого огнетушителя конкретная характеристика регулирования и связанные с ней размеры регулирующего элемента зависят от величины начального и конечного давления в емкости, заполненной огнетушащей жидкостью. Вместе с тем параметры регулятора зависят также и от величины требуемого расхода жидкости.

Для упрощения конструкции огнетушителя и повышения его надежности регулирующий элемент может быть выполнен в виде пружины, торцевая часть которой контактирует со стенкой упругой оболочки. Противоположная торцевая часть пружины может контактировать со стенкой проточного канала регулятора.

В корпусе могут быть выполнены два противоположно расположенных отверстия, через которые перемещается пружина. В этом случае торцевые части пружины будут контактировать с противоположными участками стенки упругой оболочки.

При использовании пружины в качестве регулирующего элемента размер пружины может быть выбран из следующего условия: nδ=D, где n - число витков пружины, δ - толщина одного витка пружины, D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода.

Данное условие наиболее полно реализует возможности пружины, используемой в качестве регулирующего элемента, с целью максимально возможного перекрытия проточного канала регулятора (в полностью сжатом состоянии) в процессе автоматического регулирования расхода жидкости.

Однако приведенное выше условие не исключает возможности выбора размеров пружин, при которых пружина, выполняющая функцию регулирующего элемента, будет находиться не в полностью сжатом состоянии при максимальном давлении рабочей жидкости на входе регулятор расхода.

В другом варианте выполнения конструкции огнетушителя регулятор расхода может содержать два регулирующих элемента, выполненных в виде пластин одинакового размера, которые устанавливаются симметрично относительно продольной оси симметрии проточного канала сифонной трубки и закрепляются на стенке упругой оболочки.

Пластины позволяют обеспечить наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода. В предпочтительном варианте выполнения пластины имеют одно или несколько углублений со стороны открытой торцевой части.

Размер h пластин от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины предпочтительно выбирают из условия h≥D/2, где D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода.

Для иных вариантов выполнения конструкции огнетушителя размер пластин может не соответствовать указанному условию. Так, например, при регулировании расхода огнетушащей жидкости в достаточно узком диапазоне размер h от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины может быть меньше D/2.

При использовании в качестве регулирующих элементов двух пластин в сифонной трубке огнетушителя выполняются, по меньшей мере, четыре отверстия, через два из которых осуществляется перемещение пластин в полости проточного канала. Данное условие характеризует оптимальное конструктивное выполнение, при котором два регулирующих элемента (две пластины) перемещаются в процессе автоматического регулирования через два отверстия в сифонной трубке огнетушителя. При этом полости, образуемые упругой оболочкой, сообщаются с проточным каналом, по меньшей мере, через два дополнительных отверстия, выполненных в сифонной трубке. В этом случае максимальное количество дополнительных отверстий, служащих для свободного перетекания рабочей среды из проточного канала в полости упругой оболочки, ограничено лишь площадью поверхности сифонной трубки, служащей корпусом регулятора. В частном случае реализации изобретения таких отверстий может быть четыре: по два на каждую полость, образуемую упругой оболочкой.

Для стабилизации угла раскрытия и увеличения дальности подачи газокапельного потока, генерируемого огнетушителем, распылитель жидкости снабжается центробежным завихрителем потока жидкости и выходным соплом.

Далее изобретение поясняется примерами конкретного выполнения устройств согласно патентуемому изобретению со ссылками на поясняющие чертежи. В качестве примеров реализации изобретения, изображенных на чертежах, представлено описание конструкции регулятора расхода жидкости в двух вариантах выполнения: первый вариант конструкции с регулирующим элементом в виде пружины и второй вариант конструкции с двумя регулирующими элементами в виде двух пластин. Осуществление изобретения поясняется также примером конструкции огнетушителя закачного типа с регулятором расхода огнетушащей жидкости. В примере выполнения огнетушителя описан регулятор расхода с регулирующим элементом в виде пружины.

На поясняющих чертежах изображено следующее:

на фиг.1 - продольный разрез регулятора расхода с регулирующим элементом в виде пружины при номинальном уровне давления;

на фиг.2 - поперечный разрез по плоскости А-А регулятора расхода, изображенного на фиг.1;

на фиг.3 - продольный разрез регулятора расхода с регулирующим элементом в виде пружины при максимальном уровне давления на входе в регулятор;

на фиг.4 - поперечный разрез по плоскости Б-Б регулятора расхода, изображенного на фиг.3;

на фиг.5 - продольный разрез регулятора расхода жидкости с регулирующими элементами виде пластин при номинальном уровне давления на входе в регулятор;

на фиг.6 - поперечный разрез по плоскости В-В регулятора расхода жидкости, изображенного на фиг.5;

на фиг.7 - продольный разрез регулятора расхода жидкости с регулирующими элементами в виде пластин при максимальном уровне давления на входе в регулятор;

на фиг.8 - поперечный разрез по плоскости Г-Г регулятора расхода жидкости, изображенного на фиг.7;

на фиг.9 - схематичный разрез огнетушителя, снабженного регулятором расхода огнетушащей жидкости с регулирующим элементом в виде пружины;

на фиг.10 - продольный разрез распылителя жидкости.

Регулятор расхода рабочей среды, изображенный на фиг.1-4, конструктивно состоит из корпуса 1 в виде трубки с цилиндрическим проточным каналом 2. В качестве рабочей среды может использоваться жидкость, газ либо газокапельный поток. В рассматриваемом примере корпус 1 выполнен с двумя диаметрально расположенными боковыми отверстиями 3. Герметичная упругая оболочка 4 в виде резиновой трубки расположена с внешней стороны корпуса с возможностью образования в процессе работы регулятора расхода полостей 5, сообщенных с осевым проточным каналом 2 корпуса 1. В цилиндрическом проточном канале 2 установлен регулирующий элемент, который выполнен в виде пружины 6 (см. фиг.1-4). Регулирующий элемент размещен перпендикулярно относительно продольной оси симметрии проточного канала 2. Торцевые части пружины 6 контактируют с диаметрально противоположными участками стенки упругой оболочки 4.

Следует отметить, что в упрощенном варианте конструкции регулятора может быть выполнено только одно боковое отверстие 3 в стенке корпуса 1. В этом случае одна торцевая часть пружины 6 будет контактировать со стенкой упругой оболочки 4, а противоположная торцевая часть пружины 6 - со стенкой 2 проточного канала 1. При данном выполнении полость 5, образуемая упругой оболочкой 4 в области отверстия 3, в котором установлена пружина 6, сообщается с проточным каналом 2 через то же самое отверстие 3.

Согласно примеру конструкции, изображенному на фиг.1-4, пружина 6 может работать как на растяжение, так и на сжатие. В исходном положении, при отсутствии движения рабочей среды через проточный канал 2, пружина 6, оказывая давление на участках контакта со стенкой упругой оболочки 4, растягивает упругую оболочку и образует две герметичные полости 5 (см. фиг.1 и 2). Каждая из полостей 5 сообщается с проточным каналом 2 через соответствующее отверстие 3.

Площадь проходного сечения S_p проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода, может быть выбрана равной 0,6S_к. Данное значение соответствует оптимальному диапазону регулирования, который характерен для усредненных значений параметров потока рабочей среды на входе в регулятор: 0,1S_к≤S_p<0,8S_к, где S_к - площадь проходного сечения проточного канала без регулирующего элемента. Однако возможны и другие соотношения значений S_p и S_к. В частности, при незначительных изменениях давления рабочей среды на входе в регулятор регулирование расхода может осуществляться при S_p>0,8S_к. Например, при отклонениях давления от номинального значения в пределах ±0,1 Р_Н, где Р_Н - номинальное давление рабочей среды на входе в регулятор, соотношение величин S_p и S_к может составлять S_p=0,85S_к. В зависимости от требуемого диапазона давлений на входе в регулятор соответствующим образом подбираются размеры каждого регулирующего элемента, материал, толщина и другие размеры упругой оболочки.

Размер пружины предпочтительно выбирается из условия nδ=D=16 мм (D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода). Данное условие характеризует наиболее эффективное использования витков пружины для регулирования расхода рабочей среды в широком диапазоне значений размеров проходного сечения регулятора. Количество n витков пружины в рассматриваемом примере выбирается равным 11. В соответствии с условием оптимизации выбирается и толщина одного витка пружины: δ=1,5 мм.

Следует отметить, что размеры пружины могут отличаться от указанного выше оптимального соотношения без влияния на достигаемый технический результат. Так, например, при малых отклонениях давления на входе в регулятор от номинального значения (±0,1 Рн) может использоваться пружина 6, установленная в корпусе 1, в котором выполнено лишь одно отверстие 3. Через данное отверстие проточный канал 2 сообщается с полостью 5, образуемой упругой оболочкой 5. В этом случае одна торцевая часть пружины 6 контактирует со стенкой упругой оболочки 5, а противоположная торцевая часть пружины 6 - со стенкой корпуса 1. При неполном сжатии пружины в проточном канале регулятора размеры пружины выбираются из следующего условия: nδ<D. В частном случае выполнения регулятора: nδ=10 мм.

В другом примере реализации изобретения (см. фиг.5-8) используются два регулирующих элемента, каждый из которых выполнен в виде пластины. Пластины 7 имеют одинаковый размер, установлены симметрично относительно оси симметрии проточного канала 2 и закреплены на диаметрально противоположных участках стенки упругой оболочки 4. В исходном состоянии, при отсутствии движущейся рабочей среды в проточном канале 2, упругая оболочка 4 имеет кольцеобразное расширение, образующее герметичную полость, сообщенную с проточным каналом 2 (см. фиг.5 и 6). При этом пластины 7 крепятся непосредственно к диаметрально противоположным участкам стенки расширенной части упругой оболочки 4.

В рассматриваемом примере выполнения в торцевых частях пластин 7 образованы полукруглые углубления 8. При наибольшем перекрытии проходного сечения проточного канала 2 пластинами 7 (при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода) полукруглые углубления 8, выполненные в торцевых частях пластин 7, формируют отверстие круглого сечения, расположенное у продольной оси симметрии проточного канала 2. В данном случае диапазон регулирования расхода ограничен предельно минимальным размером проходного сечения проточного канала 2, который определяется диаметром отверстия, образованного углублениями 8.

Размер h пластин от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины в рассматриваемом примере выбирается равным 8 мм согласно оптимальному условию: h=D/2=8 мм, где D=16 мм - наружный диаметр корпуса регулятора расхода.

Однако указанное условие не является необходимым для всех случаев реализации изобретения, когда в качестве регулирующих элементов применяются пластины. В частности, возможен случай выполнения регулятора с двумя регулирующими пластинами, в которых выполнены углубления со стороны их открытых торцевых частей, имеющими размер h, выбранный из условия h<D/2. Для данного примера выполнения регулятора форма проходного сечения проточного канала регулятора, при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода, будет ограничена противоположными кромками свободных торцевых частей пластин, которые не контактируют друг с другом.

В предпочтительном примере выполнения, при использовании в качестве регулирующих элементов двух симметрично установленных пластин, в корпусе 1 выполняются четыре отверстия. Два симметрично расположенных отверстия имеют щелевую форму для перемещения через них пластин 7. Щелевые каналы, образованные данными отверстиями, служат направляющими элементами для перемещаемых пластин 7. Для выполнения данной функции зазор между поверхностями пластин 7 и соприкасающимися с ними стенками щелевых каналов выбирается минимальным. В корпусе 1 выполнены два цилиндрических отверстия 9, через которые проточный канал 2 регулятора расхода сообщается с полостью 5, образуемой упругой оболочкой 4 в процессе работы устройства.

В данном варианте реализации изобретения площадь проходного сечения проточного канала с пластинами 7, обеспечивающими набольшее перекрытие проточного канала 2 при максимальном давлении рабочей среды (жидкости) на входе в регулятор расхода, составляет S_р=0,15S_к. Данное значение соответствует оптимальному диапазону регулирования: 0,1S_к≤S_p≤0,8S_к.

Приведенный пример реализации изобретения не ограничивает иных форм реализации изобретения, которое охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения. Так, например, возможен пример выполнения регулятора расхода с одним регулирующим элементом, выполненным в виде пластины, частично перекрывающей проходное сечение проточного канала регулятора (на чертежах данный пример не изображен). В упрощенном варианте выполнения конструкции регулятора в корпусе выполняется одно щелевое отверстие, через которое осуществляется перемещение пластины в полость проточного канала в направлении, перпендикулярном продольной оси симметрии канала. Кроме того, через имеющееся щелевое отверстие проточный канал регулятора сообщается с полостью упругой оболочки, образуемой в процессе работы регулятора. Одна торцевая часть пластины закрепляется на стенке упругой оболочки, а противоположная торцевая часть пластины может свободно перемещаться в полости проточного канала регулятора до контакта со стенкой канала. Размеры пластины и форма свободной торцевой части пластины выбираются в зависимости от заданного диапазона регулирования расхода и давления рабочей среды на входе в регулятор.

Описанный выше пример выполнения регулятора с одной регулирующей пластиной наиболее предпочтителен в случае малых отклонений давления на входе в регулятор от номинального значения. В данном случае размер h пластин от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины целесообразно выбирать в соответствии со следующим условием: h<D/2 (h<8 мм). Площадь проходного сечения проточного канала с одной регулирующей пластиной, обеспечивающей наибольшее перекрытие проточного канала 2 при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода, в приведенном примере выполнения, составляет S_p=0,85S_к. Следует отметить, что выбранное значение площади проходного сечения канала находится за пределами оптимального диапазона значений S_p (0,1S_к≤S_p≤0,8S_к), который характерен для существенного изменения давления рабочей среды на входе в регулятор расхода.

Огнетушитель, изображенный на фиг.9, содержит емкость 10, заполненную огнетушащей жидкостью, в качестве которой может использоваться вода или состав, содержащий пленкообразующий пенообразователь на водной основе, например ПО-6А3Р (3%). Газовая полость емкости 10 заполнена сжатым газом при заданном уровне давления хранения (˜2 МПа). Объем огнетушащей жидкости, заполняющей емкость 10 в исходном состоянии, составляет ˜6 л. Общий объем емкости 1, включающий объем жидкостной и газовой полости, равен 9 л.

Система вытеснения жидкости из емкости 10 содержит сифонную трубку 11, выход которой соединен с входом запорно-пускового устройства 12. На открытом торце сифонной трубки 11 установлен фильтр 13. В состав запорно-пускового устройства 12 входит подпружиненный запорный элемент 14 и управляющий рычаг 15. Выход запорно-пускового устройства 12 соединен с распылителем жидкости 16 через гибкий трубопровод 17.

Для регулирования расхода огнетушащей жидкости, подаваемой к очагу возгорания, в огнетушителе применяется регулятор расхода рабочей среды, соответствующий первому объекту изобретения. Регулятор расхода огнетушащей жидкости установлен на сифонной трубке 11 и содержит герметичную упругую оболочку 4, расположенную с внешней стороны корпуса 1, в качестве которого используется участок сифонной трубки 11. Регулирующий элемент в рассматриваемом примере конструкции огнетушителя выполнен в виде пружины 6, торцевые части которой контактируют с диаметрально противоположными участками стенки упругой оболочки 4. Регулятор расхода огнетушащей жидкости предназначен для поддержания расхода жидкости на заданном уровне перед подачей в распылитель 16 через запорно-пусковое устройство 12 и гибкий шланг 17.

Пружина 6 установлена перпендикулярно продольной оси симметрии проточного канала 2 с возможностью перемещения через диаметрально противоположные отверстия, выполненные в корпусе 1. Упругая оболочка 4 выполнена в виде резиновой трубки, расположенной с внешней стороны корпуса 1. Материал и размеры трубки выбираются таким образом, чтобы в процессе работы регулятора образовывались полости 5, которые сообщаются с осевым проточным каналом 2 через два диаметрально расположенных отверстия.

Размеры элементов конструкции регулятора расхода выбираются для огнетушителя аналогично примеру выполнения регулятора расхода, изображенному на фиг.1-4. Следует отметить, что рассматриваемый пример выполнения регулятора не ограничивает иные возможные формы реализации конструкции регулятора, охарактеризованного в независимом пункте формулы изобретения. В частности, в соответствии с предшествующим описанием вариантов конструкции регулятора в составе огнетушителя могут применяться регуляторы расхода с одним регулирующим элементом. В качестве регулирующего элемента может использоваться пластина, в свободной торцевой части которой выполнены углубления.

Распылитель жидкости 16, соединенный гибким шлагом 17 с выходом из запорно-пускового устройства 12, включает в свой состав корпус 18 с подводящим штуцером 19, центробежный завихритель 20 с осевым каналом 21 и тангенциально направленными каналами 22 и выходное сопло 23 с профилированным сужающимся каналом 24. Крепление элементов конструкции распылителя осуществляется с помощью накидной гайки 25.

Работа регулятора расхода с регулирующим элементом, выполненным в виде пружины (см. фиг.1-4), происходит следующим образом.

В качестве регулируемой рабочей среды используется жидкость, например вода. Предварительно очищенный от твердых включений поток жидкости подается в проточный канал 2 регулятора расхода. За счет высокой скорости потока, обусловленной величиной входного давления, у стенок проточного канала 2 возникает разряжение. Вследствие снижения величины статического давления в пристеночной области проточного канала 2 соответствующим образом уменьшается давление и в полостях 5, образуемых упругой оболочкой 4. Полости 5 сообщаются с проточным каналом 2 через отверстия 3.

В результате возникновения перепада давления на стенках упругой оболочки 4, между внешней средой и пристеночной областью проточного канала 2, происходит деформация оболочки. Стенки упругой оболочки 4, образующие полости 5, перемещаются к внешней поверхности корпуса 1. Вместе со стенками упругой оболочки 4 перемещаются и торцевые части пружины 6, контактирующие с диаметрально противоположными участками стенки. Под действием давления со стороны упругой оболочки 4 витки пружины 6 сжимаются, обеспечивая уменьшение проходного сечения проточного канала 2.

Площадь проходного сечения проточного канала 2 с установленной в нем пружиной 6 в процессе изменения скорости движения регулируемого потока жидкости может изменяться в рассматриваемом примере от 0,8S_к, в исходном состоянии пружины, до 0,6S_к, в сжатом состоянии пружины при максимальном давлении жидкости на входе в регулятор расхода (см. фиг.3 и 4). В данном случае S_к - площадь проходного сечения цилиндрического проточного канала 2 без пружины 6.

Поскольку в рассматриваемом примере выполнения регулятора размер пружины выбран из условия nδ=D=16 мм, то при максимальном уровне давления жидкости на входе в регулятор и, соответственно, при максимальной скорости движения потока жидкости через проточный канал 2 пружина 6 будет находиться в полностью сжатом состоянии. При данных условиях сечение проточного канала 2 имеет минимальные размеры, поэтому расход жидкости через регулятор снижается до заданного уровня.

Для других вариантов выполнения конструкции регулятора, отличающихся количеством регулирующих элементов и их размерами, работа осуществляется аналогичным образом. Различия заключаются лишь в пределах диапазона регулирования расхода, который зависит от изменения давления огнетушащей жидкости на входе в регулятор. Диапазон регулирования, в свою очередь, определяет размеры регулирующего элемента, в частности пружины. В отдельных вариантах реализации изобретения площадь проходного сечения проточного канала с установленной в нем регулирующей пружиной может изменяться от 0,95S_к до 0,85S_к.

При использовании одного отверстия, через которое проточный канал сообщается с полостью упругой оболочки, изменение площади проходного сечения проточного канала осуществляется за счет перемещения только одной торцевой части пружины, непосредственно контактирующей со стенкой упругой оболочки, при этом противоположная торцевая часть пружины, контактирующая со стенкой проточного канала, остается неподвижной.

В результате падения давления на входе в регулятор расхода и, соответственно, при снижении скорости течения потока жидкости в проточном канале 2 происходит увеличение статического давления в полости упругой оболочки 4. Стенки оболочки растягиваются, вследствие чего растягиваются также и витки пружины 6, образуя зазоры между соседними витками. Площадь проходного сечения проточного канала 2 с установленной в нем пружиной 6 увеличивается, поэтому увеличивается и расход жидкости до заданного номинального уровня.

Таким образом, за счет использования сил упругости пружины 6 и упругой оболочки 4 осуществляется постоянное во времени автоматическое регулирование расхода рабочей жидкости. Поддержание величины расхода жидкости на заданном уровне обеспечивается сжатием-растяжением пружины 6, выполняющей функцию регулирующего элемента, в зависимости от величины давления на входе проточный канал 2 регулятора расхода.

Кроме того, наличие упругой оболочки 4, сообщенной с проточным каналом 2 через отверстия 3, позволяет демпфировать скачкообразные знакопеременные изменения давления, возникающие в проточном канале 2 в процессе работы регулятора. Такие изменения давления могут происходить при работе регулятора в составе системы подачи или транспортировки рабочей среды. При возникновении пневмо- или гидроударов либо провалов давления в проточном канале 2 полость 5, ограниченная упругой оболочкой 4, выполняет функцию демпфера, гасящего колебания давления, которые возникают в подводящих магистралях. Демпфирующие свойства регулятора обеспечиваются за счет упругих свойств оболочки 4.

Возможность демпфирования колебаний давления в проточном канале 2 регулятора позволяет повысить надежность его работы наряду с упрощением конструкции устройства в целом. Повышение надежности регулятора расхода обусловлено также тем, что в нем отсутствуют проточные дросселирующие отверстия малого диаметра, которые могут забиваться твердыми включениями, содержащимися в регулируемом потоке рабочей среды.

Работа регулятора расхода с двумя регулирующими элементами в виде симметрично установленных пластин (см. фиг.5-8) осуществляется аналогичным образом.

В качестве регулируемой рабочей среды используется жидкость, например вода. В момент включения системы подачи жидкости давление на входе в регулятор расхода имеет максимальное значение. Поток рабочей жидкости поступает в проточный канал 2 регулятора расхода и протекает вдоль стенок канала с максимальной скоростью, создавая пристеночную область разрежения. В результате снижения величины статического давления в пристеночной области проточного канала 2 соответственно уменьшается давление и в полости 5, образованной упругой оболочкой 4. Полость 5 сообщена с проточным каналом 2 через два отверстия 9, выполненные в корпусе 1.

Вследствие перепада на стенке упругой оболочки 4, образующей полость 5, происходит деформация стенок (сжатие оболочки). Пластины 7, закрепленные на стенке оболочки 4, перемещаются в направлении к оси симметрии проточного канала 2. В результате перемещения пластин 7 проходное сечение канала 2 сужается. Площадь проходного сечения проточного канала 2 с размещенными в нем пластинами 7 в процессе изменения скорости движения регулируемого потока жидкости изменяется от 0,9S_к, в исходном состоянии регулятора (см. фиг.5 и 6), до 0,15S_к, при перекрытии пластинами 7 проточного канала 2 в случае максимального давления жидкости на входе в регулятор расхода (см. фиг.7 и 8). При этом S_к - площадь проходного сечения цилиндрического проточного канала 2 при отсутствии пластин 7.

При максимальной скорости движения жидкости через проточный канал 2 пластины 7 перекрывают канал, образуя проходное отверстие для течения жидкости между дугообразными углублениями 8, выполненными со стороны открытых торцевых частей пластин 7 (см. фиг.8). Величина S_p площади проходного сечения проточного канала для данного примера выполнения конструкции определяется как площадь круга, ограниченного дугообразными углублениями 8.

Возможность перекрытия проточного канала 2 пластинами 7, при котором открытые торцевые части пластин контактируют друг с другом, определяется выбором размеров пластин в соответствии с условием: h≤D/2, где D - наружный диаметр корпуса регулятора расхода. В рассматриваемом примере выполнения h=D/2=8 мм, поэтому максимальное ограничение проходного сечения проточного канала 2 пластинами 7 происходит, когда стенки упругой оболочки 4 будут соприкасаться с внешней поверхностью корпуса 1 в области образования полости 5 (см. фиг.7).

В данном примере реализации изобретения автоматическое регулирование расхода рабочей жидкости происходит только за счет использования сил упругости оболочки 4. Поддержание расхода рабочей жидкости на заданном уровне осуществляется посредством перемещения в проточном канале 2 пластин 7, жестко закрепленных на стенке упругой оболочки 4.

Количество регулирующих пластин, их форма и размеры выбираются в каждом конкретном случае реализации изобретения в зависимости от требуемого диапазона регулирования площади проходного сечения проточного канала, который, в свою очередь, зависит от диапазона изменения давления рабочей среды на входе регулятор.

В случае незначительных отклонений давления от номинального значения в регуляторе может использоваться одна регулирующая пластина, обеспечивающая частичное перекрытие проходного сечения проточного канала при значении площади сечения S_p=0,85S_к. В этом случае размер h пластины от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины выбирается из условия: h<D/2. В корпусе регулятора выполняется одно щелевое отверстие, через которое осуществляется перемещение регулирующей пластины и сообщение полости упругой оболочки с проточным каналом.

Необходимо отметить, что в качестве рабочей среды регулятора расхода может использоваться не только жидкость (например, вода), но газ или газокапельный поток. В зависимости от вида рабочей среды выбираются размеры и материал упругой оболочки, а также вид, количество и размеры регулирующих элементов.

Регуляторы расхода, выполненные согласно патентуемому изобретению, могут использоваться в качестве средства автоматического поддержания расхода рабочей среды на заданном уровне, например, в системах подачи жидкостей и сжатых газов.

Работа огнетушителя, включающего в свой состав регулятор расхода огнетушащей жидкости с регулирующим элементом виде пружины (см. фиг.9 и 10), осуществляется следующим образом.

Огнетушитель предварительно заполняется расчетным количеством огнетушащей жидкости. Заправка огнетушителя жидкостью производится через горловину емкости 10, в которую затем ввинчивается запорно-пусковое устройство 12 с сифонной трубкой 11.

Зарядка огнетушителя сжатым воздухом осуществляется через запорно-пусковое устройство 12, находящееся в открытом положении. Газ под избыточным давлением закачивается в емкость 10 через выходное отверстие запорно-пускового устройства 12. Жидкость под действием давления сжатого газа вытесняется из канала сифонной трубки 11 через фильтр 13. Газовая полость емкости огнетушителя наддувается сжатым воздухом до давления хранения, величина которого составляет ˜2 МПа.

После заполнения газовой полости до заданного уровня давления хранения запорно-пусковое устройство 12 закрывается и давление между газом и жидкостью в канале сифонной трубки 11 выравнивается. Уровень жидкости в канале сифонной трубки 11 устанавливается в равновесном положении.

Генерация газокапельного потока огнетушащего вещества в процессе работы огнетушителя осуществляется при нажатии на рычаг 15. Под действием усилия, прикладываемого к рычагу 15, происходит отжатие запорного элемента 14 и открытие проходного канала запорно-пускового устройства 12. Жидкость, вытесняемая из емкости 10 сжатым газом, поступает через фильтр 13 в канал сифонной трубки 11, на которой установлен регулятор расхода огнетушащей жидкости. Проходя через мелкоячеистую структуру фильтра 13, жидкость очищается от твердых включений, образующихся при длительном хранении в емкости 10.

Автоматическое регулирование расхода огнетушащей жидкости производится с помощью регулирующего элемента, выполненного в виде пружины 6, витки которой перемещается в проточном канале 2 регулятора. Перемещение витков пружины происходит в результате деформации упругой оболочки 4, расположенной на корпусе 1 регулятора расхода. В качестве корпуса 1 регулятора расхода в данном примере реализации изобретения используется участок сифонной трубки 11 со стороны ее открытой торцевой части.

Работа регулятора расхода с регулирующим элементом, выполненным в виде пружины, осуществляется аналогично примеру реализации изобретения, изображенному на фиг.1-4. Характерной особенностью использования патентуемого регулятора расхода в составе огнетушителя является то, что величина полного давления жидкости на входе в проточный канал 2 регулятора равна давлению жидкости, заполняющей емкость 10. Вследствие этого перепад давления на упругой оболочке 4 будет определяться только величиной динамической составляющей давления жидкости, т.е. скоростью движения потока жидкости в проточном канале 2.

Таким образом, перемещение упругой оболочки 4 в процессе автоматического поддержания расхода огнетушащего вещества на заданном уровне будет зависеть только от скорости движения жидкости по проточному каналу 2 и упругих свойств материала, из которого выполнена оболочка 4.

Размер пружины 6 в рассматриваемом примере выбирается из следующего условия: nδ=D=16 мм. В начальный момент работы огнетушителя давление на входе в регулятор расход равно давлению хранения (максимальное значение). При сжатии витков пружины 6 проходное сечение проточного канала 2 уменьшается. В результате происходит снижение расхода огнетушащей жидкости на выходе из проточного канала 2.

По мере расходования жидкости из емкости 10 давление и, соответственно, скорость потока жидкости в проточном канале 2 снижаются. Стенки упругой оболочки 4 и пружина 6, контактирующая с диаметрально противоположными участками стенки оболочки 4, растягиваются. По этой причине проходное сечение проточного канала 2 увеличивается, а расход огнетушащей жидкости на выходе из регулятора расхода остается на прежнем уровне.

Таким образом, за счет изменения проходного сечения проточного канала 2 в зависимости от величины давления жидкости на входе в регулятор расхода происходит автоматическое поддержание расхода жидкости на постоянном заданном уровне. В рассматриваемом примере величина расхода на выходе из регулятора поддерживается равной ˜0,4 л/с. Уровень расхода поддерживается при снижении давления на входе в регулятор расхода от 2 МПа до 0,5 МПа по мере выработки огнетушащей жидкости.

Необходимо отметить, что описанный пример конструкции регулятора расхода в составе огнетушителя не ограничивает иные варианты выполнения конструкции регулятора расхода, охарактеризованного в независимом пункте формулы изобретения. Так, в частности, в корпусе регулятора расхода может быть выполнено только одно отверстие, через которое перемещается пружина и через которое сообщается полость упругой оболочки с проточным каналом регулятора. В этом случае одна торцевая часть пружины будет контактировать со стенкой упругой оболочки, а противоположная торцевая часть - со стенкой проточного канала. Размеры пружины в иных вариантах выполнения регулятора расхода могут не соответствовать оптимальному условию nδ=D, характеризующему наиболее полное использование упругих свойств пружины для регулирования площади проходного сечения проточного канала регулятора.

Кроме того, размеры регулирующего элемента выбираются в зависимости от величины давления хранения в емкости с огнетушащей жидкостью и от требуемого расхода жидкости. При высоком уровне давления хранения и относительно невысоком расходе жидкости площадь S_p проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода, может выбираться из следующего условия: S_p<0,1S_к. При данных условиях в качестве регулирующих элементов могут использоваться одна или несколько регулирующих пластин, частично перекрывающих проходное сечение проточного канала регулятора. Размер h пластин от области контакта пластины со стенкой упругой оболочки до свободной торцевой части пластины может выбираться согласно условию: h>D/2. Однако в случаях, когда требуются высокие расходы огнетушащей жидкости, размер h пластин может быть меньше: h<D/2.

В процессе работы регулятора расхода поток жидкости протекает через проточный канал 2 регулятора расхода жидкость с постоянным заданным расходом и поступает вверх по каналу сифонной трубки 11. С выхода трубки 11 жидкость протекает через открытое запорно-пусковое устройство 12 и гибкий трубопровод 17 в распылитель жидкости 16 (см. фиг.9).

При протекании жидкости через осевой канал 21 и тангенциально направленные каналы 22 распылителя во внутренней полости центробежного завихрителя 20 в результате смешения отдельных струй формируется вихрь, закручивающий осевую струю жидкости. На выходе из полости завихрителя 20 образуется поток жидкости с заданной тангенциальной скоростью.

Закрученный поток жидкости затем поступает во входное отверстие профилированного канала 24 выходного сопла 23 (см. фиг.10). Канал сопла включает последовательно расположенные входной сужающийся участок коноидальной формы, сужающийся участок конической формы и выходной цилиндрический участок. При прохождении первых двух участков формируется ускоренный поток жидкости, а в выходном цилиндрическом участке происходит интенсивное образование кавитационных пузырьков в закрученном потоке жидкости.

Угловая скорость закрученного потока жидкости в профилированном канале 24 определяет величину угла распыла генерируемого газокапельного потока. В результате на выходе из сопла 23 генерируется однородный по размеру капель распыленный поток огнетушащей жидкости с фиксированным углом распыла ˜17° и средним размером капель ˜200 мкм. При автоматическом поддержании расхода жидкости на заданном уровне дальность подачи потока жидкости составляет не менее 9 м в течение времени выработки расчетного количества огнетушащего вещества.

Для выключения огнетушителя запорно-пусковое устройство 12 огнетушителя приводится в нормально-закрытое положение (см. фиг.9). При снятии управляющего усилия с рычага 15 запорный элемент 14 перемещается под действием силы упругости пружины и перекрывает проходное сечение проточного канала запорно-пускового устройства 12.

Требуемая эффективность пожаротушения и эффективность использования огнетушащей жидкости обеспечиваются за счет автоматического поддержания расхода огнетушащей жидкости на постоянном заданном уровне при изменении давления жидкости в емкости огнетушителя от давления хранения (максимального значения) до минимального значения, определяемого выработкой расчетного количества огнетушащего вещества. Кроме того, при работе огнетушителя существенно снижаются непроизводительные остатки огнетушащей жидкости в емкости огнетушителя при уменьшении давления в газовой полости емкости 10 до минимального рабочего давления.

Изобретение может использоваться при разработке средств пожаротушения для подавления различных типов очагов возгораний. Для расширения диапазона использования огнетушителя (тушения различных видов горящих веществ и материалов) в огнетушащий состав вводятся дополнительные химические добавки, обеспечивающие требуемую эффективность пожаротушения.

Огнетушители, выполненные согласно настоящему изобретению, могут найти широкое применение в качестве штатного средства пожаротушения в помещениях различных объектов: больниц, библиотек, музеев и т.д., а также для тушения очагов возгораний различных типов горючих веществ и материалов в открытом пространстве.

Изобретение может быть использовано в переносных установках пожаротушения. Огнетушитель содержит емкость с рабочей огнетушащей жидкостью, систему вытеснения жидкости из емкости с сифонной трубкой, служащей корпусом регулятора расхода рабочей жидкости, и распылитель, который соединен с выходом запорно-пускового устройства, соединенного с выходом из сифонной трубки. С внешней стороны сифонной трубки расположена герметичная упругая оболочка, образующая полость, сообщающуюся с проточным каналом корпуса через выполненное в нем отверстие. В проточном канале перпендикулярно его продольной оси с возможностью перемещения через отверстие в корпусе установлен регулирующий элемент, находящийся в контакте с упругой оболочкой. Регулирующий элемент в виде пружины или два регулирующих элемента в виде одинаковых пластин изменяют площадь проходного сечения проточного канала в зависимости от величины давления рабочей среды на входе в регулятор. Изобретение обеспечивает высокую надежность и быстродействие огнетушителя за счет простой конструкции регулятора расхода, установленного в огнетушителе. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Регулятор расхода, включающий в свой состав корпус с проточным каналом, герметичную упругую оболочку, образующую по меньшей мере одну полость, сообщенную с проточным каналом, и по меньшей мере один регулирующий элемент, обеспечивающий изменение площади проходного сечения проточного канала в зависимости от величины давления рабочей среды на входе в регулятор, отличающийся тем, что упругая оболочка установлена с внешней стороны корпуса, при этом в корпусе выполнено по крайней мере одно отверстие, через которое проточный канал сообщается с полостью, образуемой упругой оболочкой, причем регулирующий элемент установлен в проточном канале преимущественно перпендикулярно его продольной оси симметрии с возможностью перемещения через отверстие, выполненное в корпусе, при этом регулирующий элемент находится в контакте с упругой оболочкой.2. Регулятор расхода по п.1, отличающийся тем, что размеры регулирующего элемента выбраны из следующего условия:

0,1S_к≤S_p≤,8S_к,

где S_к - площадь проходного сечения проточного канала без регулирующего элемента;

S_p - площадь проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей среды на входе в регулятор расхода.

0,1S_к≤S_p≤0,8S_к,

где S_к - площадь проходного сечения проточного канала без регулирующего элемента;

S_p - площадь проходного сечения проточного канала с регулирующим элементом, обеспечивающим наибольшее перекрытие проточного канала при максимальном давлении рабочей жидкости на входе в регулятор расхода.