Результат интеллектуальной деятельности: ПЕНОГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальнобойности и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных газожидкостных струй.

Наиболее близким объектом заявленного устройства является установка для создания газокапельной струи по патенту РФ №21075541, которая содержит систему подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности увеличения с помощью известных средств дальности полета газокапельной струи свыше 50 м, что необходимо, например, для тушения пожаров в многоэтажных зданиях и высотных сооружениях.

Технический результат - повышение эффективности пожаротушения путем увеличения дальности полета газокапельной струи и расширения зоны подачи газокапельной струи.

Это достигается тем, что в устройстве для создания газокапельной струи, содержащем системы подачи жидкости и газа и сопло, система подачи жидкости осуществляется по двум направлениям, включающим осевую подачу жидкости через подводящий патрубок и, последовательно соединенные и соосные с ним конфузор и цилиндрическое сопло, а тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом корпус в виде цилиндроконической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера с патрубком для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры выполнены два ряда подводящих жидкость тангенциальных каналов, при этом в каждом ряду имеется по крайней мере три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру с цилиндрической полостью корпуса, к которой соосно прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры и жестко соединенная с цилиндрической полостью корпуса в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, а щелевое сопло выполнено комбинированным и состоящим из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов с дроссельными сквозными отверстиям прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса.

На фиг. 1 изображена функциональная схема вихревого пеногенератора, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Пеногенератор (фиг. 1) содержит систему подачи жидкости по двум направлениям, включающую осевую подачу жидкости через подводящий патрубок 1, и последовательно соединенные и соосные с ним конфузор 3 и цилиндрическое сопло 4. Тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом 4 корпус 5 в виде цилиндрической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера 6 с патрубком 7 для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры 6 выполнены два ряда 8 и 9 подводящих жидкость тангенциальных каналов (не показано), при этом в каждом ряду имеется по крайней мере три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру 6 с цилиндрической полостью 10 корпуса 5, к которой соосно прикреплена круглая пластина 11 (фиг. 2), расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры 6 и жестко соединенная с цилиндрической полостью 10 корпуса 5 в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине 11 прикреплено щелевое сопло 12, которое выполнено комбинированным и состоит из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов 13 и 14 с дроссельными сквозными отверстием прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса 5. К круглой пластине 11 с прикрепленным к ней щелевым соплом 12, осесимметрично подводящему патрубку 1, жестко присоединен диффузор 15 с рассекателем потока 16, расположенным перпендикулярно оси подводящего патрубка 1 и размещенным у среза выходного сечения диффузора 15.

Возможен вариант, когда щелевое сопло выполнено комбинированным и состоящим из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов с дроссельными сквозными отверстиям прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса, а к круглой пластине 11 с прикрепленным к ней щелевым соплом 12, осесимметрично подводящему патрубку 1, жестко присоединен рассекатель потока, выполненный в виде последовательно соединенных между собой диффузора 15 и цилиндрической обечайки 16, разделенных между собой перфорированным диском 17, установленным перпендикулярно оси рассекателя, а в выходном сечении цилиндрической обечайки 16 установлен сетчатый элемент 18 круглого профиля.

Пеногенератор работает следующим образом.

Вихревой пеногенератор перемещается в исходное положение с помощью транспортного средства (не показано) и направляется в сторону объекта, к которому должна осуществляться подача газокапельной струи, посредством управляющего воздействия системы управления перемещением сопла (не показано). Включается турбокомпрессорная установка, являющаяся частью системы подачи газа и ускоренный воздушный поток из выходного устройства силовой установки направляется в ввод 2 подачи газа в камеру смешения 10, где происходит образование двухфазного потока.

Вихри жидкости впрыскиваются в камеру смешения 10 через размещенные в ней рядами 8 и 9 тангенциальные каналы, которые смешиваются с набегающим воздушным потоком, в результате чего образуется газокапельный поток. Максимальные значения давления воздуха на входе в сопло и относительной концентрации воды в двухфазном потоке выбираются из условия предельно плотной упаковки частиц воды в воздушном потоке: gP=5,7108 Па, где Р - давление газа на входе в сопло; g- относительная концентрация воды в двухфазном потоке. Для достижения необходимой (свыше 50 м) дальности полета газокапельной струи давление газа (воздуха) на входе в сопло должно превышать Ρ=5,510511а;

g=Gввoд/Gвoз=4,9,

где Gввод=26 кг/с - массовый расход воды; Gввоз=5.3 кг/с - массовый расход воздуха; Тсм=298 К - температура двухфазного потока; L=1500 мм - длина корпуса 5 цилиндрической гильзы с соплом; D=50 мкм - средний диаметр капель воды в воздушном потоке.

Созданный в камере смешения 10 двухфазный поток при указанных выше параметрах разгоняется в щелевом комбинированном сопле 12 в двух взаимно перпендикулярных направлениях по дроссельным сквозным отверстиям прямоугольного сечения, выполненных прямоугольных параллелепипедах 13 и 14. Использование комбинированного сопла позволяет компактировать газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи и расширить зону подачи газокапельной струи. Диффузор 15 с рассекателем потока 16 способствуют повышению мелкодисперсности двухфазного потока.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что двухфазный поток, параметры которого выбираются согласно вышеуказанным условиям, разгоняется в газодинамическом корпусе до скорости, при которой дальность полета газокапельной струи составляет 65 м.

Предложенное изобретение может использоваться в различных отраслях техники, где требуется генерация дальнобойных газокапельных струй, дальность полета которых превышает 50 м. Наиболее эффективно использование изобретения в противопожарной технике, особенно при тушении пожаров в труднодоступных очагах и объектах, и в сельском хозяйстве при орошении земель.