Результат интеллектуальной деятельности: ХИМИЧЕСКИЙ ВОЗДУШНО-ПЕННЫЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для подачи огнетушащих средств к очагу возгорания.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является огнетушитель по а. с. СССР №593019, F16D 3/04, 1976 г. (прототип), содержащий корпус с крышкой, заполненный водно-щелочным раствором, расположенную внутри корпуса полиэтиленовую емкость с кислотной смесью и смонтированное на крышке запорно-пусковое устройство.

Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания и малое быстродействие.

Технический результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования от пожаров путем увеличения быстродействия и надежности срабатывания.

Это достигается тем, что в химическом воздушно-пенном огнетушителе, содержащем корпус с крышкой, заполненный водно-щелочным раствором, расположенную внутри корпуса полиэтиленовую емкость с кислотной смесью и смонтированное на крышке запорно-пусковое устройство, при этом корпус выполнен стальным и содержит 9 л водно-щелочного раствора в виде смеси бикарбоната натрия NaHCO₃ и солодкового экстракта, а полиэтиленовая емкость заправлена кислотной смесью в виде серной кислоты H₂SO₄ и сульфида железа FeSO₄, повышающей объем и прочность образующейся пены, при этом полиэтиленовая емкость жестко соединена с седлом клапана, закрепленного в нижней части стакана, жестко соединенного с крышкой стального корпуса, к в верхней части которого прикреплена ручка для работы в режиме эксплуатации огнетушителя, а в верхней части корпуса размещен выпускной патрубок 7 с пеногенератором, при этом стакан установлен внутри корпуса, осесимметрично ему и полиэтиленовой емкости, а клапан соединен со штоком, размещенным осесимметрично в стакане и подпружиненным пружиной, при этом в нижней части стакана, над клапаном, выполнено, по крайней мере, три отверстия, обеспечивающих соединение щелочной и кислотной частей огнетушителя, а на крышке корпуса огнетушителя смонтировано запорно-пусковое устройство.

На фиг.1 приведена схема химического воздушно-пенного огнетушителя, на фиг.2 и фиг.3 - схемы запорно-пускового устройство в исходном и рабочем состояниях, на фиг.4 представлена схема пеногенератора.

Химический воздушно-пенный огнетушитель (фиг.1) состоит из стального корпуса 1, содержащего 9 л водно-щелочного раствора (бикарбонат натрия NaHCO₃+солодковый экстракт), и полиэтиленовой емкости 2 с кислотной смесью (серная кислота H₂SO₄+сульфид железа FeSO₄₎, повышающей объем и прочность пены.

Полиэтиленовая емкость 2 жестко соединена с седлом клапана 3, закрепленного в нижней части стакана 10, жестко соединенного с крышкой 9 стального корпуса 1. К корпусу 1, в верхней его части, прикреплена ручка 4 для режима эксплуатации огнетушителя. В верхней части корпуса 1, ниже крышки 9, размещен выпускной патрубок 7, на котором закреплен пеногенератор.

Стакан 10 установлен внутри корпуса 1, осесимметрично ему и полиэтиленовой емкости 2. Клапан 3 соединен со штоком 6, размещенным осесимметрично в стакане 10 и подпружиненным пружиной 13. В нижней части стакана 10, над клапаном 3, выполнено, по крайней мере, три отверстия 8, обеспечивающих соединение щелочной и кислотной частей огнетушителя.

На крышке 9 корпуса 1 огнетушителя смонтировано запорно-пусковое устройство (фиг.2 и 3), включающее в себя подпружиненный шток 6 с клапаном 3 и пусковую рукоятку 5, опломбированную и закрепленную на серьге 12 посредством оси 14, при этом серьга 12 жестко установлена на крышке 9. Пусковая рукоятка 5 состоит из двух частей: круглой, взаимодействующей с осью 14 и кривошипом 11, шарнирно соединенным со штоком 6, и клиновидной - для поворота рукоятки 5 рукой вверх на угол 180°. При этом кривошип 11 подсоединен к отверстию, выполненному в круглой части пусковой рукоятки 5 и расположенному с эксцентриситетом по отношению к оси 14. Причем величина эксцентриситета выбирается таким образом, что при поворачивании рукоятки 5 вверх на угол 180°, кривошип 11 также перемещается вверх на 180°, открывая клапан 3 и обеспечивая тем самым соединение щелочной и кислотной частей огнетушителя через отверстия 8 в стакане 10.

Пеногенератор (фиг.4) включает в себя распылитель, который соединен с корпусом 14 эжектирующей насадки, выполненным в виде диффузора, установленного осесимметрично относительно распылителя. На корпусе 14 эжектирующей насадки, в части, расположенной ближе к распылителю, выполнены, по крайней мере, три окна 13 для эжектирования воздуха, а на выходе закреплен рассекатель 15 двухфазного потока, выполненный в виде круга из сетки или перфорированного материала.

Распылитель содержит цилиндрический полый корпус 1 с каналом 3 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 2 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 4 верхняя цилиндрическая ступень 6 которой соединена посредством резьбового соединения с центральным сердечником, установленным с кольцевым зазором 9 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 4, и состоящим из цилиндрической части 7 с закрепленным соосно с ней в нижней части завихрителем 10, выполненным в виде цилиндра с центральным дроссельным отверстием 11, на внешней поверхности которого выполнена, по крайней мере, двухзаходная винтовая нарезка 12. Винтовая нарезка может быть выполнена и на внутренней поверхности центрального дроссельного отверстия 11, при этом возможны варианты как левой, так и правой винтовых поверхностей на цилиндре 10 и дроссельном отверстии 11.

Кольцевой зазор 9 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 5, выполненными в двухступенчатой втулке 4, соединяющими его с кольцевой полостью 8, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 6, причем кольцевая полость 8 связана с каналом 3 корпуса 1 для подвода жидкости.

Пеногенератор работает следующим образом. При возникновении пожара насосная установка (на чертеже не показано) подает раствор пенообразователя из бака-дозатора или пожарной машины во входной трубопровод пеногенератора, соединенного с полостью корпуса распылителя, и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 8 через радиальные каналы 5 в кольцевой зазор 9 между соплом и центральным сердечником.

Работа распылителя осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением подается в полость корпуса 1 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 8 через радиальные каналы 5 в кольцевой зазор 9 между соплом и центральным сердечником. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. Разгон жидкости в нижней части этой поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных закрученных потоков, истекающих из завихрителя 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости, затем в полость центрального сердечника, а затем в завихритель 10, расположенный в нижней части цилиндрической части 7 сердечника, из которого жидкость истекает вихревым закрученным потоком, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из завихрителя 10 и кольцевого зазора 9.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.

При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется на внешней цилиндрической поверхности сердечника с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности. Разгон жидкости в нижней части этой поверхности сопровождается понижением в ней статического давления и в результате этого парообразованием и выделением растворимых газов. Это явление дополнительно подготавливает жидкость к дроблению на мелкие капли. При достижении жидкостного потока встречных потоков, истекающих из цилиндрических дроссельных отверстий 10, происходит многократное дробление пленки с образованием мелкодисперсной фазы.

Второе направление, по которому поступает жидкость - через канал 3 для подвода жидкости в полость центрального сердечника, а затем в нижнюю часть цилиндрической части 7 сердечника, из которой часть жидкости истекает через радиальные отверстия 10, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих из дроссельных отверстий. Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.

После распылителя 1 поток поступает на вход диффузора 14, через окна 13 которого происходит эжектирование воздуха для образования пены, которая направляется в рассекатель 15 двухфазного потока. В начале факела распыленная струя раствора пенообразователя имеет наибольшую скорость, и за счет эжекции воздуха формируется пена с пузырьками как малого размера (2÷3 мм в поперечнике), так и с более крупными пузырьками (4÷2 мм в поперечнике). Таким образом, пеногенератор вырабатывает полидисперсную (разноразмерную по пузырькам) пену, которая обладает свойством быстрого растекания по поверхности.

Химический воздушно-пенный огнетушитель работает следующим образом.

Чтобы привести огнетушитель в действие, его одной рукой берут за ручку 4, а другой рукой поворачивают рукоятку 5 вверх на угол 180°, отчего открывается клапан 3, обеспечивая соединение щелочной и кислотной частей через отверстия 8. После этого огнетушитель переворачивают вверх дном и направляют выпускной патрубок 7 на пламя. Сода начинает взаимодействовать с кислотным соединением. Образующийся в результате химической реакции углекислый газ вспенивает содержимое огнетушителя и выбрасывает 55 л пены на расстояние 6…8 м в течение 1 мин.

Пеногенератор со встречно-закрученными потоками типа ВЗП работает следующим образом. При подаче раствора пенообразователя под давлением в полость отверстия корпуса 15, он через конфузор 16, цилиндрическую полость 17, где происходит его первая крутка эжектирующим воздухом через тангенциальные каналы 18, поступает в диффузор 19.

При этом цилиндрическая полость 17 является первой ступенью завихрителя жидкости, а второй ступенью служит цилиндрическая полость гильзы 20 с ее расположенными по краям тангенциальными каналами 21. Направление крутки у завихрителей первой и второй ступеней противоположное, поэтому в цилиндрической полости перед круглой пластиной 23 с перфорацией в виде отверстий происходит взаимодействие вихревых потоков жидкости с их дроблением и превращением в мелкодисперсный поток. При прохождении закрученного потока через круглую пластину 23 происходит дополнительное дробление капель жидкости в двух вращающихся в противоположных направления вихрях, с получением мелкодисперсной фазы.

Даже при граничных условиях работы пеногенератора, т.е. при низких давлениях раствора пенообразователя на входе пеногенератора (8 атм) и низких температурах окружающей среды (-15°С) пена, под давлением, создаваемым пеногенератором, подается в заданный объект, где образует растекающуюся по поверхности объекта, стойкую, не разрушаемую огнем пленку, которая прекращает доступ кислорода в зону горения, и пожар прекращается.