Устройство для подачи огнегасительного вещества Советский патент 1993 года по МПК A62C31/07 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано при тушении пожаров жидкими, газообразными, порошковыми и смешанными веществами.

Цель изобретения - повышение дальнобойности устройства путем уменьшения угла расхождения выходной струи и обеспечении возможности увеличения использования энергоотдачи подаваемой среды.

На фиг, 1 изображена часть устройства с проточной камерой в разрезе; на фиг. 2 - геометрическая схема устройства,

Позициями обозначены (наименования отдельных элементов устройства максимального приближения по терминологии к терминам прототипа); 1 - кожух проточной камеры; 2 - проточная камера; 3 - патрубок проточной камеры; 4 - конфузор; 5 - цилиндрическое тело запорно-регулирующего клапана; 6 - острие конусного оконечника запорно-регулирующего клапана; 7 - выходное отверстие проточной камеры; 8 - пилон в виде усеченного конуса; 9 - форкамера; 10 - патрубок форкамеры; 11 - выходное отверстие форкамеры; 12 - след плоскости, образованной зеркальным изображением большего основания конуса конфузора относительно вершины этого (неусеченного) конуса; 13 - след плоскости сопряжения меньшего основания усеченного конуса пилона с цилиндрическим телом запррно-регу- лирующего клапана; 14 - хвостовик запорно-регулирующего клапана; 15 - ось патрубка проточной камеры; 16 - ось патрубка форкамеры.

Устройство для подачи огнегасящей среды состоит из следующих основных элементов.

si ю

xj О NX N

На кожухе 1 проточной камеры 2 имеется патрубок 3. В проточной камере 2 размещены конфузор А и ззпорно-регулируюадой клапан, состоящий из цилиндрического тела 5 и конусного оконечника с острием б. Угол сужения острия 6 запорно-регулирующего клапана должен быть меньше по величине угла сужения конфузора 4, При этом, величины угла сужения острия 6 конусного оконечника запорно-регулирующего клапана и угла сужения конфузора 4 находятся в следующем соотношении:

7 а 85, град., 39 fi 132, град,, 12 , град.,

где ctr- величина угла сужения острия 6 конусного оконечника запорно-регулирующего клапана, угол /3 величина угла сужения конфузора, 4 град.

Кожух 1 проточной камеры 2 после кон- фузора 4 переходит в форкамеру 9, которая снабжена по меньшей мере одним патрубком 10. Выходное отверстие 11 соединяет полость форкамеры 9 с рабочим пространством. Проточная камера 2 сопряжена с полостью форкамеры 9 посредством выходного отверстия 1 кольцевой формы, образованного на срезе конфузора 4 проточной камеры 2 выступающим острием 6 запорно-регулирующего клапана. 8 торцевой часта кожуха проточной камеры закреплен пилон в виде усеченного конуса 8, выполненный с центральной полостью, со- осной с проточной камерой 2 л форкамерой 9. Вершина усеченного конуса 8 направлена ; в сторону конфузора 4, Угол сужения указан- кого конуса 8 по величине может быть соизмерим углу сужения конфузора 4.

Обоснования существенности соотношений величин углов сужения острия 6 запорно-регулирующего клапана и конфузора 4 приведены на основании выполненных стендовых испытаний, обобщенные результаты которых изложены в таблице,

Как следует из проведенных стендовых испытаний, обобщенные результаты которых приведены в таблице, указанные выше соотношения величин угла сужения острия конусного оконечнмкэ запорно-регулирующего клапана и угла сужения конфузора позволяют, по сравнению с отличными от заявленных величин диапазонов углов, увеличить относительную удельную энергоотдачу рабочего агента в среднем на 32-46%, повысить дальнобойность рабочего агента при его постоянном давлении в 2-3 раза и

увеличить удельное давление струи в 1,7-2 раза.

Задорно-регулирующий клапан совместно с конфузором 4 м пилоном в виде усеченного конуса 8 расположены соосно проточной камере 2 и сопряженной с ней форкамерой 9.

В полости усеченного конуса пилона 8 герметично размещено цилиндрическое тело 5 запорно-регулирующего клапана с возможностью его продольного (т.е. вдоль совмещенной оси) перемещения. Это может быть достигнуто, например, путем резьбового соединения хвостовика 14 запорно-ре5 гулирующего клапана с торцевой частью кожуха 1 проточной камеры 2, либо с помощью иных известных приспособлений.

Патрубок 3 проточной камеры 2 расположен на кожухе 1 таким образом, чтобы ось

0 15 патрубка 3 была установлена (расположена или совпадала) в плоскости 13 сопряжения усеченного конуса пилона 8 с цилиндрическим телом 5 запорно-регулирующего клапана. Другими словами, ось 15

5 патрубка 3 должна лежать в плоскости 13 малого основания усеченного конуса экрана 8.

Патрубок 10 расположен на форкамере 9 таким образом, чтобы ось 16. патрубка 10

0 была установлена (расположена или совпадала) в плоскости 12, образованной зеркальным изображением большего основания конуса конфузора 4 относительно вершины . полного (т.е. неусеченного) указанного кону5 са. Другими словами, ось 16 патрубка 10 должна лежать в плоскости 12, образованной зеркальным изображением большего .основания конуса конфузора 4 относительно вершины полного (неусеченного) конуса.

0 8 частном случае, изображенном на фиг. 2, вершина полного конуса конфузора 4 и острие конусного оконечника б запорно-регулирующего клапана могут совпадать в одной точке, что достигается изменением

5 {возвратно-поступательным соосным перемещением) положения запорно-регулирующего клапана в проточной камере 2, например, посредством вращения хвостовика 14 запорно-регулирующего клапана.

0 Патрубки 10 могут быть также симметрично расположены по окружности сечения форкамеры 9, в котором (т.е. в сечении) лежит упомянутая плоскость 12. При этом суммарная площадь сечения патрубков. 10 (или

5 одного патрубка) не должна более чем на .15% отличаться в большую или меньшую сторону по величине от площади сечения полости форкамеры 9. Это связано с оптимальностью подачи рабочего компонента через патрубки 10 в форкамеру 9.

8 одном из примеров конкретного выполнения конструктивные величины заявленного устройства имеют следующие значения (фиг, 2):

длина дозвуковой части устройства (или длина проточной камеры 2 до ее выходного отверстия 7, т.е. до среза конфузора 4) - I 150 мм;

диаметр проточной камеры 2 - di 60 мм;

диаметр цилиндрического тела 5 запорно-регулирующего клапана -d2 25 мм;

диаметр выходного отверстия 7 приточной камеры - da 20 мм;

угол при вершине конуса острия конусного оконечника 6 запорно-регулирующего клапана -а 30 град;

угол при вершине усеченного конуса конфузора 4 -ft 60 град;

угол при вершине усеченного конуса пилона 8 -у 90 град.;

длина части острия конусного оконечника 6 запорно-регулирующего клапана, выступающей за срез конфузора 4 (или за сечение выходного отверстия 7 проточной камеры) - hi 7,5 мм.

Устройство для подачи агента работает следующим образом. Жидкий или газообразный огнегасящий агент из патрубка 3 проточной камеры под давлением, например, в 1 МПа попадает на пилон в виде усеченного конуса 8, проходит через проточную камеру 2 и, приобретая дополнительную скорость за счет сужения конфузора 4 к выходному отверстию 7, стекает с острия 6 конусного оконечника запорно-регулирующего клапана и попадает в полость форкамеры 9 в виде узкой струи с малым углом расхождения, поперечное сечение которой соизмеримо с сечением выходного отверстия 7 проточной камеры 2 устройства, как это установлено стендовыми испытаниями.

При истечении потока в полость форкамеры 9 в условиях отсутствия патрубка 10 эффективность объекта резко снижается из- за значительного противодавления. Этому способствует то обстоятельство, что при достижении потоком максимального значения сверхзвуковой скорости давление потока снижается до минимального значения.

В тоже время, при наличии в форкамере 9 патрубка 10 для свободного (без дополнительного давления) проникновения, например, части того же рабочего огнегасящего агента, или дополнительного необходимого компонента в газообразном, жидком или порошковом виде, в зону пересечения потока с плоскостью 12(образованную зеркальным изображением большего основания

конуса конфузора 4 относительно вершины указанного полного конуса) наблюдается эффект значительного усиления выходной струи без увеличения ее угла расхождения. 5 за счет чего происходит дополнительное увеличение дальнобойности огнегасящей струи из смеси компонентов.

При закрытом патрубке 10 мощность

10 сверхзвуковой струи падает. Этот эффект, обнаруженный эмпирическим путем для дозвуковых и сверхзвуковых струй в процессе исследований и испытаний заявленного ус- . тройства с различными модификациями

5 конструктивных параметров, позволяет значительно увеличить энергетические возможности устройства и расширить его область использования. Кроме того, такой принцип формирования сверхзвукового те0 чения приводит к охлаждению потока и, как следствие, кожуха 1, что может быть использовано при тушении пожаров высшей категории, при этом утрачивается необходимость в охлаждении устройства от

5 высокотемпературного нагрева открытого пламени.

Таким образом, использование заявленного технического решения позволяет увеличить дальнобойность факела форсун0 ки, уменьшить угол расхождения выходной струи, увеличить использование энергоотдачи подаваемого под давлением рабочего агента, снизить удельные энергозатраты на формирование дальнобойной узконаправ5 ленной струи, повысить ее удельное давление, что подтверждено многократными стендовыми испытаниями и исследованиями,

Ф о рмула изобретения

0Устройство для подани огнегасительно- го вещества, содержащее кожух проточной камеры и форкамеры, узел подачи рабочего агента, конфузор, пилон, закрепленный в торцевой части проточной камеры, и соосно

5 размещенный в ней запорно-регулирующий клапан с конусным оконечником, угол конусности которого меньше угла конусности конфузора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воз0 можностей за счет увеличения дальности подачи рабочего агента, пилон выполнен в виде усеченного конуса, вершина которого направлена в сторону конфузора, имеющего цилиндрическую полость, зэпорно-регу5 лирующий клапан, имеет цилиндрическую часть, сопряженную с конусным оконечником и размещенную в цилиндрической полости пилона с возможностью осевого перемещения, а на кожухе проточной камеры установлен патрубок, ось которого расположена в плоскости сечения конуса пило-ра, причем угол А конусности оконечнйка

на, ггри этом форкамера снабжена по мень-запорно-регулирующего клапана и угол В кошей мере одним патрубком, ось которогонусности конфузора находятся в соотношерасположена в плоскости основания конусании 7 А 85° ; 39 В 132° ; 12 В-А J

зеркального отображения конуса конфузо-5

Использование: в области пожаротушения. Сущность изобретения: устройство содержит проточную камеру с патрубком и конфузором, сообщенную с форкамерой, со- осно размещенный в форкамере с возможностью продольного перемещения запорно-регулирующий клапан, выполненный в виде цилиндрического тела и острия с углом сужения последнего меньшим угла сужения конфузора, при этом в устройстве форкамера снабжена по меньшей мере одним патрубком, ось которого установлена в плоскости, образованной относительно вершины этого конуса, приточная камера снабжена экраном, выполненным в виде усеченного конуса с полостью, закрепленным в торцевой части проточной камеры вершиной в направлении конфузора с возможностью перемещения запорно-регули- рующего клапана в полости конуса экрана, ось патрубка проточной камеры установлена в плоскости, образованной сопряжением экрана с цилиндрическим телом иглы, а угол сужения острия запорно-регулирующего клапана и угол сужения конфузора находятся в определенном соотношении. 2 ил., 1 табл. (Л С

Показатели (п.1-3) и критерии (п. 4-6)

367 10 25 45 60 75 84 85 8690

30 38 39 45 75 90 120 125 130 132 133140

5 11 12 15 30 45 60 75 85 86 8790

41 48 92 91 93 92 92 94 93 93 6153

14 16 52 52 50 54 53 54 55 54 2319

0,3 0,4 0,8 0,8 0,9 0,8 0,9 0,9 0,8 0,9 0,

Величины показателей критериев

фиг. I

4$ «

Фиг. 2

/6 ,&