ПЕРЕНОСНАЯ УСТАНОВКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК A62C15/00 

Изобретение относится к пожарно-техническому оборудованию, в частности к переносным средствам пожаротушения, и может использоваться в ранцевых установках пожаротушения.

Известны различные типы конструкций переносных установок пожаротушения, снабженных регулятором режима подачи жидкого огнетушащего вещества на очаг возгорания. Распылители жидкости таких установок обычно выполняются многоканальными. Так, например, в патенте US 6425537 (МПК: А62С 31/00, опубликован 30.07.2002) описана конструкция мобильной установки пожаротушения, включающей в свой состав емкость для хранения жидкого огнетушащего вещества (ОТВ), баллон со сжатым газом и ствол с распылителем жидкого ОТВ. Баллон со сжатым газом соединен через газовый редуктор и запорные клапаны с газовой полость емкости. Под действием давления газа жидкое ОТВ вытесняется из емкости и подается в многоканальный распылитель ствола. При этом ствол снабжен управляемым клапаном переключения подачи ОТВ через различные каналы распылителя. Центральный канал распылителя предназначен для подачи пенообразующего раствора на очаг возгорания. Через периферийные каналы распылителя, снабженные центробежными завихрителями потока, подается вода. Периферийные каналы равномерно расположены вдоль окружности, которая сосна оси симметрии центрального канала распылителя. С помощью периферийных каналов обеспечивается генерация тонкодисперсных потоков воды для создания защитной водяной завесы. Следует отметить, что генерация распыленных потоков жидкости как через центральный, так и через периферийные каналы распылителя жидкости осуществляется в однофазном режиме (без предварительного смешения жидкости и газа).

Известны также переносные установки пожаротушения, с помощью которых обеспечивается генерация двухфазных газокапельных потоков за счет предварительного смешения жидкости и газа и последующего ускорения сформированного газокапельного потока (см., например, патент RU 2297864, МПК: А62С 13/00, опубликован 27.04.2007). В состав устройств данного типа входит система подачи жидкости, соединенная со стволом. Клапаны подачи жидкости и газа ствола сообщены соответственно с магистралями подачи жидкости и газа. Между выходными отверстиями клапанов подачи жидкости и газа и входом в профилированный канал сопла (распылителя) установлена камера смешения жидкости и газа. Сформированный в камере смешения газокапельный поток разгоняется в профилированном канале газодинамического сопла. Требуемая скорость газокапельного потока, при которой обеспечивается дальность подачи распыленного потока ОТВ от 8 до 12 м, достигается подбором давления газа, подаваемого в камеру смешения. За счет использования потока газа в качестве среды, ускоряющей капли тонкораспыленного ОТВ, скорость сформированной газокапельной струи на выходе из сопла составляет ~80 м/с.

Наиболее близкий аналог переносной установки пожаротушения раскрыт в патенте RU 2254155 (МПК: А62С 15/00, 31/02, опубликован 20.06.2005). Известная ранцевая установка пожаротушения содержит емкость для хранения ОТВ, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом и ствол с распылителем жидкого ОТВ и клапанами подачи жидкости. Распыление жидкого ОТВ через распылитель производится в однофазном режиме (без предварительного смешения жидкости и газа). В качестве регулятора используется вращаемая втулка, соединенная с направляющими элементами завихрителя. С помощью направляющих элементов завихрителя осуществляется закрутка потока жидкости, а также управление размером капель и углом раскрытия факела генерируемого тонкораспыленного потока. Интенсивность закрутки потока жидкости определяется угловым положением направляющих элементов завихрителя относительно отверстий в диафрагме, которая жестко связана с корпусом ствола. Посредством вращения втулки относительно корпуса ствола и относительно отверстий диафрагмы осуществляется плавное или ступенчатое изменение угла конусности факела распыленного потока жидкости в диапазоне от 20° до 30°.

Следует отметить, что с помощью регулятора режима распыления ОТВ при работе переносной установки пожаротушения известной конструкции можно производить только регулировку угла конусности распыленного потока в ограниченном диапазоне и регулировку размера капель жидкости в распыленном потоке. При использовании ствола с регулятором режима распыления ОТВ невозможно попеременно генерировать однофазные (жидкостные) и двухфазные (газожидкостные) потоки. Кроме того, известное устройство не позволяет управлять пространственными характеристиками распыленного потока в широком диапазоне, изменять форму распыленного потока и регулировать расход ОТВ. Данные недостатки обусловлены отсутствием возможности управления скоростью капель за счет изменения режима генерации газокапельного потока.

Изобретение направлено на обеспечение возможности попеременной генерации различных форм потоков ОТВ: однофазных (жидкостных) и двухфазных (газожидкостных) тонкораспыленных потоков. Данные режимы различаются скоростью капель жидкости в потоке и, соответственно, дальностью подачи распыленного потока ОТВ, За счет изменения режима генерации тонкораспыленных потоков может быть изменен также и расход ОТВ. Для переносной установки пожаротушения необходимо обеспечить возможность подачи тонкораспыленного потока ОТВ на расстояния от 4 до 12 м путем переключения режимов распыления ОТВ. Кроме того, необходимо расширить диапазон регулирования угла конусности факела генерируемого газокапельного потока и обеспечить возможность управления формой распыленного потока.

Решение перечисленных технических задач позволяет расширить диапазон режимов распыления ОТВ, что необходимо для расширения функциональных возможностей (многофункциональности) переносной установки пожаротушения за счет использования установки для тушения различных видов очагов возгораний, включая тушение низовых лесных пожаров и дотушивание очагов возгораний. Вследствие расширения диапазона режимов распыления ОТВ повышается эффективность использования ОТВ, запас которого находится в емкости, и эффективность использования сжатого газа, запас которого находится в баллоне. При этом следует учитывать ограниченность запасов жидкости и газа, поскольку установка пожаротушения является переносной. Перечисленные преимущества связаны с возможностью выбора оператором оптимального режима распыления ОТВ, принимая во внимание как эффективность тушения очага возгорания определенного вида, так и эффективность использования жидкого ОТВ и сжатого газа.

Достижение перечисленных выше технических результатов обеспечивается с помощью переносной установки пожаротушения, которая включает в свой состав емкость для хранения жидкого ОТВ, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом, средство регулирования давления газа. Установка снабжена стволом, который содержит распылитель жидкого ОТВ, камеру смешения жидкости и газа, клапаны подачи жидкости и газа и курковый механизм. Установка содержит также средство регулирования режима распыления ОТВ и трубопроводы, соединяющие емкость и баллон с клапанами подачи жидкости и газа.

Распылитель выполняется многоканальным. Соосно корпусу распылителя расположен центральный канал, вокруг которого размещен, по меньшей мере, один ряд периферийных каналов. Средство регулирования режима распыления ОТВ включает в свой состав два управляемых клапана. Первый клапан установлен на трубопроводе, соединяющем баллон с клапаном подачи газа. Второй управляемый клапан расположен между камерой смешения жидкости и газа и выходными отверстиями периферийных каналов распылителя. Второй управляемый клапан выполняется с возможностью открытия и закрытия проходного сечения периферийных каналов распылителя.

Использование многоканального распылителя и средства регулирования режима распыления ОТВ в виде двух клапанов, один из которых обеспечивает подачу либо прекращение подачи газа в полость камеры смешения жидкости и газа, а второй - подачу ОТВ только через центральный канал распылителя либо одновременно через центральный и периферийные каналы распылителя, позволяет переключать режимы работы переносной установки пожаротушения с однофазного на двухфазный и наоборот. Вследствие этого обеспечивается возможность попеременной генерации с помощью одной установки пожаротушения различных видов распыленных потоков ОТВ. На первом режиме генерируется компактная струя ОТВ без воздуха с дальностью подачи не менее 4 м. На втором режиме генерируется компактная газокапельная струя ОТВ с дальностью подачи не менее 8 м. При этом на различных режимах работы установки пожаротушения может изменяться и расход ОТВ. Данные функциональные возможности переносной установки пожаротушения расширяют диапазон видов и характеристик очагов возгораний, которые могут быть потушены при использовании одной многофункциональной установки. Вместе с тем расширение ряда функциональных возможностей переносной установки пожаротушения позволяет повысить эффективность использования запаса ОТВ и сжатого газа. Указанный результат достигается за счет возможности выбора наиболее оптимального режима работы установки при тушении определенного очага возгорания.

Первый управляемый клапан может быть закреплен на корпусе ствола. Для предотвращения попадания жидкости в трубопровод подачи газа между выходом клапана подачи газа и камерой смешения жидкости и газа устанавливается обратный клапан.

Второй управляемый клапан может иметь различную форму конструкции. В частности, второй управляемый клапан может включать в свой состав неподвижный диск, соединенный с корпусом ствола. В диске имеется центральное отверстие, соосное центральному каналу распылителя, и периферийные отверстия, расположенные вокруг центрального отверстия. В данном варианте конструкции распылитель имеет возможность вращения относительно оси симметрии центрального канала. Периферийные отверстия диска выполнены таким образом, что при повороте распылителя данные отверстия располагаются соосно входным отверстиям периферийных каналов распылителя. Для удобства регулирования режима распыления ОТВ управляемый клапан снабжается рычагом управления, который соединен с распылителем.

Центральный канал может быть образован цилиндрической поверхностью. Возможны и другие формы выполнения цилиндрического канала. Так, например, центральный канал может иметь коническую расширяющуюся форму. В предпочтительном варианте конструкции в полости центрального канала устанавливается струйно-центробежная форсунка, обеспечивающая эффективное распыление ОТВ. Периферийные каналы распылителя могут быть выполнены в виде последовательно сопряженных со стороны камеры смешения участка конической сужающейся формы, участка цилиндрической формы и участка конической расширяющейся формы.

Камера смешения жидкости и газа может быть снабжена корпусом в форме цилиндра. В стенке корпуса выполняются щелевые каналы для подачи жидкости, расположенные перпендикулярно относительно оси симметрии камеры. В других варрантах выполнения камеры смешения жидкости и газа каналы, выполняемые в стенке корпуса, могут иметь цилиндрическую форму.

С целью расширения функциональных возможностей переносной установки пожаротушения за счет регулирования формы распыляемого потока и угла конусности факела генерируемого газокапельного потока за выходным сечением каналов распылителя устанавливается управляемая форсунка.

В одном из вариантов конструкции управляемая форсунка включает в свой состав узел крепления и пластину, выполненную с возможностью перемещения относительно выходных отверстий каналов распылителя. В пластине образованы, по меньшей мере, две группы каналов. При первом положении пластины напротив выходных отверстий каналов распылителя расположен канал первой группы. При втором положении пластины напротив выходных отверстий каналов распылителя расположены каналы второй группы. Пластина выполняется с возможностью поступательного перемещения в плоскости, ортогональной оси симметрии центрального канала распылителя.

Пластина может быть выполнена с тремя группами каналов. В этом случае первая группа образована цилиндрическим каналом. Диаметр цилиндрического канала не превышает максимальное расстояние между кромками диаметрально противоположных выходных отверстий периферийных каналов. Вторая группа каналов образована в этом случае, по меньшей мере, одним рядом каналов, расположенных вдоль окружности. Третья группа образована каналами, расположенными вдоль отрезка прямой линии.

Возможны варианты конструкции управляемой форсунки с определенной ориентацией каналов второй и третьей группы. Так, например, оси симметрии, каналов второй группы могут пересекать ось симметрии центрального канала распылителя под острым углом со стороны камеры смешения жидкости и газа при расположении каналов второй группы напротив выходных отверстий каналов распылителя.

Оси симметрии, по меньшей мере, части каналов третьей группы также могут пересекать ось симметрии центрального канала распылителя под острым углом со стороны камеры смешения жидкости и газа при расположении каналов третьей группы напротив выходных отверстий каналов распылителя. В другом варианте конструкции форсунки оси симметрии каналов третьей группы располагаются параллельно оси симметрии центрального канала распылителя.

Применение управляемой форсунки позволяет изменять форму генерируемого распыленного потока ОТВ. При различных положениях пластины форсунки генерируемый поток имеет конусообразную либо плоскую форму.

В ранцевом варианте конструкции переносной установки пожаротушения емкость для хранения жидкого ОТВ и баллон со сжатым газом устанавливаются на ранцевом приспособлении.

Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера конструкции переносной ранцевой установки пожаротушения. На прилагаемых чертежах изображено следующее:

на фиг.1 - принципиальная схема переносной установки пожаротушения;

на фиг.2 - продольный разрез ствола;

на фиг.3 - вид на перемещаемую пластину управляемой форсунки со стороны распыленного потока ОТВ;

на фиг.4 - поперечный разрез по плоскости В-В пластины управляемой форсунки, изображенной на фиг.3;

на фиг.5 - поперечный разрез по плоскости Г-Г пластины управляемой форсунки, изображенной на фиг.3;

на фиг.6 - поперечный разрез по плоскости Б-Б ствола, изображенного на фиг.2, при открытом положении второго управляемого клапана;

на фиг.7 - поперечный разрез по плоскости Б-Б ствола, изображенного на фиг.2, при закрытом положении второго управляемого клапана.

Переносная установка пожаротушения, изображенная на фиг.1, содержит емкость (контейнер) 1 для хранения жидкого ОТВ, в качестве которого используется вода с добавками солей и пленкообразующего пенообразователя либо вода без добавок. Объем емкости 1 составляет 15 л. На емкости 1 установлен запорный кран 2. Установка включает в свой состав систему подачи ОТВ вытеснительного типа. Система содержит баллон 3 высокого давления, который заполнен сжатым газом (воздухом). Баллоне 3 соединен с трубопроводом подачи сжатого газа с помощью герметичного разъемного соединения 4. На штуцере баллона 3 установлен манометр 5 и запорный кран 6. Газовая полость емкости 1 соединена с баллоном 3 через подводящий трубопровод с газовым редуктором 7, который используется в качестве средства регулирования (уменьшения) давления газа. Емкость 1, баллон 3, редуктор 7 и подводящие трубопроводы с запорной арматурой устанавливаются на заплечном ранце оператора (пользователя).

В состав установки входит ствол 8, в корпусе которого находятся клапаны подачи жидкости, управляемые курковым механизмом 9, и камера смешения жидкости и газа. В выходной части ствола установлен многоканальный распылитель 10. За выходным сечением каналов распылителя на корпусе распылителя 10 закреплена управляемая форсунка с перемещаемой пластиной 11. Клапаны подачи жидкости и газа соединены через подводящие трубопроводы 12 и 13 соответственно со сливным патрубком емкости 1 и со штуцером баллона 3 через редуктор 7. Установка снабжена средством регулирования режима распыления ОТВ, которое выполнено в виде двух управляемых клапанов. Первый управляемый клапан 14 установлен на трубопроводе 13, соединяющем баллон 3 с клапаном подачи газа, который установлен в корпусе ствола 8. В рассматриваемом варранте конструкции первый управляемый клапан 14 закреплен на корпусе ствола. Второй управляемый клапан установлен в корпусе ствола 8 между камерой смешения жидкости и газа и распылителем 10 и выполнен с возможностью открытия и закрытия проходного сечения периферийных каналов распылителя при вращении распылителя относительно оси симметрии центрального канала. Управление угловым положением второго клапана осуществляется с помощью рычага 15.

Управляемая форсунка с перемещаемой пластиной 11 закреплена на корпусе ствола с помощью узла крепления 16 (см. фиг.2). Во вращаемом корпусе 17 распылителя выполнен центральный цилиндрический канал 18, расположенный соосно цилиндрическому корпусу 17. Три периферийных канала расположены равномерно по окружности вокруг центрального канала 18. Каждый периферийный канал распылителя выполнен в виде последовательно сопряженных со стороны камеры смешения жидкости и газа участка 19 конической сужающейся формы, участка 20 цилиндрической формы и участка 21 конической расширяющейся формы. Пластина 11 выполнена с возможностью перемещения относительно выходных отверстий каналов распылителя в плоскости, ортогональной оси симметрии цилиндрического центрального канала 18.

В центральном канале 18 распылителя со стороны выходного сечения канала установлена струйно-центробежная форсунка 22. Проточный канал форсунки 22 состоит из трех частей. Входная камера 23 форсунки 22 выполнена в форме цилиндрического канала. В стенке центробежной камеры 24 образован тангенциальный канал 25. Выходная камера 26 имеет форму сужающегося конического канала.

Второй управляемый клапан, входящий в состав средства регулирования режима распыления ОТВ, включает в свой состав неподвижный диск 27, соединенный с корпусом ствола, и вращаемый корпус 17 распылителя. В диске 27 выполнено центральное отверстие 28 и три периферийных отверстия 29, которые расположены равномерно по окружности вокруг центрального отверстия 28. На фиг.2 и 6 чертежей показано взаимное расположение периферийных отверстий 29, выполненных в диске 27, и входных отверстий 30 периферийных каналов распылителя, при котором оси симметрии отверстий каналов совпадают. Совпадают также и оси симметрии центрального отверстия 28 диска и центрального канала 18 распылителя. При данном положении вращаемого корпуса 17 распылителя относительно неподвижного диска 27 второй управляемый клапан находится в открытом положении.

В закрытом положении второго управляемого клапана, показанном на фиг.7 чертежей, при повороте вращаемого корпуса 17 распылителя проходное сечение периферийных каналов распылителя полностью перекрыто поверхностью неподвижного диска 27 (оси симметрии отверстий не совпадают). В данном положении второго управляемого клапана центральный канал 18 распылителя остается открытым, поскольку вращение корпуса 17 осуществляется относительно оси симметрии центрального канала 18 распылителя.

Перед диском 27 в корпусе ствола расположена камера 31 смешения жидкости и газа. Корпус 32 камеры 31 имеет цилиндрическую форму. В стенке корпуса 32 образованы щелевые каналы 33 для подачи жидкости. Каналы 33 ориентированы перпендикулярно относительно оси симметрии камеры 31. Подвод жидкого ОТВ к щелевым каналам 33 производится через проточный кольцевой канал 34, образованный между корпусом ствола и корпусом 32 камеры смешения жидкости и газа. Вход канала 34 сообщен с выходным отверстием клапана подачи жидкости, который управляется с помощью куркового механизма 9. Подвод газа в камеру 31 осуществляется через канал 35, вход которого сообщен с выходным отверстием клапана подачи газа, управляемого с помощью куркового механизма 9. Между выходом клапана подачи газа и камерой 31 смешения жидкости и газа установлен обратный клапан ниппельного типа. Обратный клапан состоит из центрального тела 36 и упругого элемента в виде трубки 37, прижатой к внешнему ободу центрального тела 36. Между торцевой стенкой канала 35 и закрепленным на ней центральным телом 36 образованы проточные каналы 38, расположенные равномерно по окружности вокруг основания центрального тела 36.

Перемещаемая пластина 11 управляемой форсунки, изображенная на фиг.3-5 чертежей, выполнена с тремя группами каналов. Первая группа образована одним цилиндрическим каналом 39. Диаметр канала 39 превышает расстояние между кромками диаметрально противоположных выходных отверстий периферийных каналов распылителя (см. фиг.2 чертежей). Вторая группа выполнена в виде восьми цилиндрических каналов 40, равномерно расположенных по окружности. Оси симметрии каналов 40 пересекают ось симметрии центрального канала 18 распылителя под углом 30° со стороны камеры 31 смешения жидкости и газа при расположении каналов третьей группы напротив выходных отверстий каналов распылителя (см. фиг.4 чертежей).

Третья группа образована пятью каналами 41, расположенными вдоль отрезка прямой линии. Оси симметрии двух каналов 41, наиболее удаленных от центрального канала третьей группы, пересекают ось симметрии центрального канала 18 распылителя под углом 8° со стороны камеры 31 смешения жидкости и газа при расположении каналов третьей группы напротив выходных отверстий каналов распылителя (см. фиг.5 чертежей). Оси симметрии двух каналов 41, расположенных вблизи центрального канала третьей группы, пересекают ось симметрии центрального канала 18 распылителя под углом 4° при расположении каналов третьей группы напротив выходных отверстий каналов распылителя (см. фиг.5 чертежей).

Работа переносной установки пожаротушения ранцевого типа осуществляется следующим образом.

Перед началом использования установки производится заправка емкости 1 жидким ОТВ, содержащим добавки, которые повышают эффективность пожаротушения. Заправка емкости 1 осуществляется через кран 2, находящийся в открытом положении. В других вариантах выполнения установки для заправки может использоваться съемная верхняя крышка емкости 1. Объем заправляемой жидкости составляет для ранцевой установки пожаротушения составляет ~12 л. После заправки емкости 1 до заданного уровня жидкого ОТВ кран 2 закрывают.

Для зарядки баллона 3 сжатым газом производят отсоединение баллона вместе с манометром 5 и краном 6 с помощью герметичного разъемного соединения 4. Зарядка баллона 3 сжатым воздухом до давления (150÷300)·10⁵ Па производится от компрессора. Сжатый газ подается через штуцер разъемного соединения 4 и кран 6. находящийся в открытом положении. Давление в баллоне 3 контролируется с помощью манометра 5. После достижения требуемого уровня давления воздуха кран 6 закрывают и подключают баллон 3 к трубопроводу подачи газа с помощью разъемного соединения 4. Затем осуществляется предварительный наддув газовой полости емкости 1 через магистраль подачи сжатого газа. Для этого открывают кран 6, и сжатый воздух поступает на вход газового редуктора 7. Давление воздуха на выходе из редуктора 7 в подводящем трубопроводе 13 и в газовой полости емкости 1 поддерживается в диапазоне от 8·10⁵ до 12·10⁵ Па.

В исходном состоянии первый управляемый клапан 14 находится в закрытом положении, и сжатый газ не поступает на вход клапана подачи газа, размещенного в стволе 8. Давление в жидкостной полости емкости 1 и в подводящем трубопроводе 12 (до входа в клапан подачи жидкости) устанавливается в диапазоне от 8·10⁵ до 12·10⁵ Па. Уровень давления в системе подачи жидкости выбирает исходя из требуемого расхода ОТВ в диапазоне от 0,2 до 0,4 л/с.

Генерация распыленного потока ОТВ производится с помощью куркового механизма 9, органа управления первого управляемого клапана 14 и рычага 15 второго управляемого клапана. При работе в режиме генерации однофазного потока ОТВ управляемые клапаны находятся в закрытом положении. В данном положении клапанов при срабатывании куркового механизма 9 в камеру 31 смешения жидкости и газа поступает только жидкое ОТВ.

Жидкость поступает через открытый клапан подачи жидкости, связанный через толкатель с курковым механизмом 9, кольцевой канал 34, щелевые каналы 33 и камеру 31 смешения жидкости и газа к входу во второй управляемый клапан. В связи с тем, что второй клапан первоначально находится в закрытом положении, жидкое ОТВ протекает только через центральный канал 18 распылителя, проходное сечение которого открыто при закрытом положении второго управляемого клапана. Затем жидкость поступает во входную цилиндрическую камеру 23 струйно-центробежной форсунки 22, которая установлена в центральном канале 18. Часть потока, протекая через кольцевой канал, образованный между внутренней стенкой цилиндрического канала 18 и внешней поверхностью корпуса форсунки 22, попадает в тангенциальный канал 25. Через тангенциальный канал 25 струя жидкости направляется в центробежную камеру 24, в которую подается основной поток жидкости в осевом направлении из входной камеры 23. В результате взаимодействия осевого потока жидкости с тангенциально направленным потоком происходит вихреобразование. Закрученный поток жидкого ОТВ протекает через сужающийся конический канал выходной камеры 26 форсунки и направляется в окружающее пространство. За срезом центрального канала 18 закрученный поток жидкости, взаимодействуя с воздушной средой окружающего пространства, распыляется и формируется направленный тонкораспыленный поток ОТВ с углом раскрытия факела ~10°. В однофазном режиме распыления ОТВ дальность подачи ОТВ составляет от 4 до 8 м при расходе жидкости от 200 до 300 г/с.

Дополнительное изменение формы распыленного потока ОТВ осуществляется с помощью управляемой форсунки, установленной за срезом каналов распылителя.. При поступательном перемещении пластины 11 в плоскости, ортогональной оси симметрии центрального канала 18, напротив выходных отверстий каналов распылителя располагается выбранная группа каналов пластины 11.

Для генерации плоского потока распыленного ОТВ с малым расходом жидкости (до 200 г/с) используется третья группа каналов пластины 11. В этом случае жидкость распыляется через пять каналов 41, расположенных вдоль отрезка прямой линии (см. фиг.3 и 5 чертежей). За счет углового смещения осей симметрии периферийных каналов относительно оси симметрии центрального канала 41 происходит расширение распыленного потока в одной плоскости, а в ортогональной плоскости распыленный поток имеет минимальные размеры. Распыленный поток ОТВ, имеющий плоскую форму, целесообразно использовать для тушения низовых лесных пожаров и дотушивания очагов возгораний.

В случае необходимости генерации распыленного потока ОТВ с факелом конической формы и углом конусности от 30° до 80° используется вторая группа каналов пластины 11 (см. фиг.3 и 4 чертежей). При перемещении пластины 11 отверстия 40, ориентированные под острым углом к оси симметрии центрального канала 18 и равномерно размещенные по окружности, располагаются напротив выходных отверстий периферийных каналов распылителя. В результате углового смещения каналов 40 относительно оси симметрии 18 центрального канала и, соответственно, относительно осей симметрии периферийных каналов распылителя распыляемый поток ОТВ имеет коническую форму с углом при вершине конической поверхности до 80°. Сформированный распыленный поток конической формы может эффективно использоваться, например, для создания газокапельной охлаждающей завесы при тушении интенсивных очагов возгораний и тушения очагов возгораний легковоспламеняющихся жидкостей.

Для работы в режиме генерации однофазного потока ОТВ в форме компактной струи с углом раскрытия ~10° используется первая группа каналов пластины 11. В этом случае напротив выходных отверстий каналов распылителя, соосно центральному каналу 18 размещается цилиндрический канал 39 (см. фиг.2 и 3 чертежей). За счет того, что диаметр канала 39 превышает расстояние между кромками диаметрально противоположных выходных отверстий периферийных каналов распылителя, пластина 11 не влияет на данном режиме работы на форму и другие характеристики генерируемого потока ОТВ.

Среднеарифметический размер капель в генерируемом однофазном потоке составлял от 70 до 90 мкм при расходе жидкого ОТВ от 200 до 300 г/с и расходе воздуха 5 г/с. Следует отметить, что при данном режиме работы сжатый газ используется только для наддува газовой полости емкости 1. Получаемый размер капель ОТВ в однофазном тонкораспыленном потоке ОТВ соответствует оптимальному размеру капель тонкораспыленной жидкости, которые обладают высокой эффективностью при тушении очагов возгораний твердых и жидких горючих веществ.

В случае возникновения необходимости увеличить скорость капель жидкости в генерируемом потоке и, соответственно, увеличить дальность подачи тонкораспыленного потока ОТВ на расстояния более чем 8 м, оператор переключает режим распыления ОТВ с однофазного на двухфазный с помощью двух управляемых клапанов. Для этого открывают первый управляемый клапан 14 и перемещает до упора рычаг 15 второго управляемого клапана. При открытом положении управляемого клапана 14 сжатый газ поступает из трубопровода 13 на вход клапана подачи газа, установленного в корпусе ствола 8. В результате поворота с помощью рычага 15 корпуса 17 входные отверстия 30 периферийных каналов распылителя занимают фиксированное положение, при котором входные отверстия 30 располагаются соосно периферийным отверстиям 29 диска 27. При данном положении диска 27 и корпуса 17 полностью открываются проходные сечения периферийных каналов распылителя. При этом проходное сечение центрального канала 18 остается открытым, поскольку вращение корпуса 17 производится относительно общей оси симметрии центрального канала 18 распылителя и центрального отверстия 28 неподвижного диска 27.

При срабатывании куркового механизма 9 открываются клапаны подачи жидкости и газа. расположенные в корпусе ствола. Жидкость, аналогично однофазному режиму распыления ОТВ, поступает через открытый клапан подачи жидкости, кольцевой канал 34, щелевые каналы 33 в цилиндрическую полость камеры 31 смешения жидкости и газа. Одновременно с подачей жидкости в камеру 31 через осевой канал 35 подается воздух под избыточным давлением. Подача воздуха в камеру 31 осуществляется через подводящий трубопровод 13 открытый первый управляемый клапан 14, открытый клапан подачи газа, связанный через толкатель с курковым механизмом 9, и обратный клапан, предотвращающий перетекание жидкого ОТВ в каналы и трубопроводы подачи газа. Открытие обратного клапана происходит при превышении давления воздуха в подводящем канале 35 величины суммарного давления, включающего статическое давление в полости камеры 31 и давление прижатия упругой трубки 37 к внешнему ободу центрального тела 36. Сжатый воздух поступает из канала 35 в камеру 31 через проточные каналы 38 и кольцевой зазор, образованный между трубкой 37 и центральным телом 36.

В камере 31 поток сжатого газа смешивается с диспергированной жидкостью, перетекающей в полость камеры 31 через узкие щелевые каналы 33. В результате предварительного смешения капель жидкости с газом перед входными отверстиями каналов распылителя образуется газокапельный поток, который затем направляется в профилированные периферийные каналы и в цилиндрический центральный канал распылителя, снабженный струйно-центробежной форсункой. В периферийных каналах распылителя происходит ускорение газокапельного потока и дополнительное диспергирование капель жидкости при протекании потока через последовательно соединенные участки 19, 20 и 21 каждого канала. С помощью струйно-центробежной форсунки происходит закрутка газокапельного потока в центральном канале. В процессе вихреобразования в ускоряемом газокапельном потоке происходит дополнительное диспергирование капель жидкости.

Дополнительное управление формой распыленного потока ОТВ производится с помощью управляемой форсунки, установленной на срезе каналов распылителя. Регулирование формы распыленного потока и угла конусности факела потока осуществляется аналогично описанному выше примеру работы установки пожаротушения в режиме генерации однофазного распыленного потока ОТВ. Форма и размеры распыленного потока, а также размер капель жидкости для двухфазного потока могут выбираться в оптимальном диапазоне значений за счет соответствующего профилирования периферийных каналов распылителя, выбора их количества и расположения каналов относительно центрального канала 18.

Среднеарифметический размер капель в генерируемом двухфазном потоке составляет от 20 до 50 мкм при расходе жидкого ОТВ от 200 до 400 г/с. При этом общий расход воздуха, используемого для наддува газовой полости емкости 1 и формирования двухфазного потока в камере 31 смешения жидкости и газа, изменяется от 5 до 12 г/с. Получаемый размер капель ОТВ в генерируемом потоке соответствует оптимальному размеру капель тонкораспыленной жидкости, применяемой для эффективного тушения очагов возгораний твердых и жидких горючих веществ.

Использование переносной установки пожаротушения с двухрежимным управлением позволяет расширить диапазон регулирования распыления ОТВ и использовать одну многофункциональную установку для попеременного генерирования потока в однофазном и двухфазном режиме. Данная возможность обеспечивает регулирование дальности подачи потока ОТВ в диапазоне от 4 до 12 м. При этом переключение режимов распыления ОТВ в зависимости от условий пожаротушения позволяет наиболее эффективно расходовать как запас жидкого ОТВ, так и запас сжатого газа. Так, например, при дотушивании очагов возгораний и тушении валежных лесных пожаров, когда отсутствует необходимость в подаче ОТВ на расстояния более 8 м, включают однофазный режим распыления ОТВ и с помощью управляемой форсунки выбирают оптимальную форму распыленного потока и расход ОТВ. При данном режиме работы существенно сокращается расход сжатого газа и жидкого ОТВ.

В случае необходимости тушения интенсивных очагов возгораний требуется увеличить дальность подачи распыленного потока ОТВ как минимум до 10 м. Для этого оператор с помощью двух управляемых клапанов включает двухфазный режим распыления ОТВ. При этом форма распыленного потока и расход ОТВ регулируется за счет использования управляемой форсунки, установленной на срезе каналов распылителя. Оптимальная форма распыленного потока и расход ОТВ может предварительно выбираться путем профилирования периферийных каналов распылителя, выбора их количества и расположения относительного центрального канала распылителя.

Перечисленные возможности, связанные с двухрежимным управлением распыления ОТВ, обеспечивают универсальность и многофункциональность переносной установки пожаротушения. С другой стороны, вследствие расширения диапазона регулирования параметров распыленного потока ОТВ появляется возможность наиболее рационального использования запаса жидкого ОТВ и сжатого газа. Повышение эффективности использования жидкого ОТВ и сжатого газа имеет важное значение при использовании переносной установки пожаротушения вали от средств заправки, например, в условиях тушения лесных пожаров.

Вышеописанный пример осуществления изобретения основывается на конкретной форме выполнения элементов конструкции переносной установки пожаротушения, однако это не исключает возможности достижения технического результата и в других частных случаях реализации изобретения. Так, например, оба управляемых клапана могут быть размещены в корпусе ствола. Для управления режимом распыления ОТВ могут использоваться управляемые клапаны различной конструкции. Переносная установка пожаротушения может использоваться без вспомогательной управляющей форсунки. В последнем случае требуемая форма распыленного потока ОТВ достигается за счет профилирования периферийных каналов распылителя, выбора их количества и расположения.

Переносная установка пожаротушения, выполненная согласно изобретению, может применяться в качестве многофункционального средства пожаротушения, предназначенного для тушения различных видов очагов возгораний, в том числе очагов возгораний легковоспламеняющихся жидкостей, валежных лесных пожаров и очагов возгораний твердых и жидких веществ в жилых помещениях.

Изобретение относится к переносным средствам пожаротушения и может использоваться в ранцевых установках пожаротушения. Переносная установка пожаротушения содержит емкость для хранения огнетушащего вещества, баллон с газом, средство регулирования давления газа, ствол с распылителем и курковым механизмом, клапанами подачи жидкости и газа, средство регулирования распыления огнетушащего вещества и трубопроводы. Трубопроводы соединяют емкость и баллон с клапанами подачи жидкости и газа. Ствол снабжен камерой смешения жидкости и газа. Распылитель выполнен с центральным каналом и рядом периферийных каналов. Периферийные каналы расположены вокруг центрального канала. Средство регулирования распыления огнетушащего вещества включает в свой состав два управляемых клапана. Первый из которых установлен на трубопроводе, который соединяет баллон с клапаном подачи газа. Второй управляемый клапан расположен между камерой смешения жидкости и газа и выходными отверстиями периферийных каналов распылителя. Второй управляемый клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия проходного сечения периферийных каналов распылителя. Конструкция установки позволяет изменять режимы распыления ОТВ путем попеременного переключения между однофазным и двухфазным режимом генерации распыленного потока. 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Переносная установка пожаротушения, содержащая емкость для хранения жидкого огнетушащего вещества, по меньшей мере, один баллон со сжатым газом, средство регулирования давления газа, ствол с распылителем огнетушащего вещества, клапанами подачи жидкости и газа и курковым механизмом, средство регулирования распыления огнетушащего вещества и трубопроводы, соединяющие емкость и баллон с клапанами подачи жидкости и газа, отличающаяся тем, что ствол снабжен камерой смешения жидкости и газа, распылитель выполнен с центральным каналом и, по меньшей мере, с одним рядом периферийных каналов, расположенных вокруг центрального канала, при этом средство регулирования распыления огнетушащего вещества включает в свой состав два управляемых клапана, первый из которых установлен на трубопроводе, соединяющем баллон с клапаном подачи газа, второй управляемый клапан расположен между камерой смешения жидкости и газа и выходными отверстиями периферийных каналов распылителя, причем второй управляемый клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия проходного сечения периферийных каналов распылителя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый управляемый клапан закреплен на корпусе ствола.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между выходом клапана подачи газа и камерой смешения жидкости и газа установлен обратный клапан.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что второй управляемый клапан включает в свой состав соединенный с корпусом ствола диск, в котором выполнено центральное отверстие, соосное с центральным каналом распылителя, и периферийные отверстия, расположенные вокруг центрального отверстия, при этом диск установлен между камерой смешения и распылителем, распылитель выполнен с возможностью вращения относительно оси симметрии центрального канала, причем периферийные отверстия диска расположены таким образом, что при повороте распылителя периферийные отверстия диска размещены соосно с входными отверстиями периферийных каналов распылителя.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что второй управляемый клапан снабжен рычагом управления, соединенным с распылителем.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что центральный канал распылителя образован цилиндрической поверхностью.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в центральном канале распылителя установлена струйно-центробежная форсунка.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что периферийные каналы распылителя выполнены в виде последовательно сопряженных со стороны камеры смешения жидкости и газа участка конической сужающейся формы, участка цилиндрической формы и участка конической расширяющейся формы.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что камера смешения жидкости и газа снабжена корпусом в форме цилиндра, при этом в стенке корпуса выполнены щелевые каналы подачи жидкости, расположенные перпендикулярно относительно оси симметрии камеры.

10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что за выходным сечением каналов распылителя установлена управляемая форсунка.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что управляемая форсунка содержит узел крепления и пластину, выполненную с возможностью перемещения относительно выходных отверстий каналов распылителя, при этом в пластине образованы, по меньшей мере, две группы каналов, размещенных таким образом, что при первом положении пластины напротив выходных отверстий каналов распылителя расположен канал первой группы, при втором положении пластины напротив выходных отверстий каналов распылителя расположены каналы второй группы.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что пластина выполнена с возможностью поступательного перемещения в плоскости, ортогональной оси симметрии центрального канала распылителя.

13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что пластина выполнена с тремя группами каналов, при этом первая группа образована цилиндрическим каналом, диаметр которого не менее максимального расстояния между кромками диаметрально противоположных выходных отверстий периферийных каналов, вторая группа образована, по меньшей мере, одним рядом каналов, расположенных вдоль окружности, третья группа образована каналами, расположенными вдоль отрезка прямой линии.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что оси симметрии каналов второй группы пересекают ось симметрии центрального канала распылителя под острым углом со стороны камеры смешения жидкости и газа при расположении каналов второй группы напротив выходных отверстий каналов распылителя.

15. Установка по п.13, отличающаяся тем, что оси симметрии, по меньшей мере, части каналов третьей группы пересекают ось симметрии центрального канала распылителя под острым углом со стороны камеры смешения жидкости и газа при расположении каналов третьей группы напротив выходных отверстий каналов распылителя.

16. Установка по п.13, отличающаяся тем, что оси симметрии каналов третьей группы расположены параллельно оси симметрии центрального канала распылителя.

17. Установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость для хранения жидкого огнетушащего вещества и баллон со сжатым газом установлены на ранцевом приспособлении.