Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре
Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре относится к устройствам для приготовления пены низкой кратности и может быть использовано для подслойного пожаротушения в резервуаре с нефтью, нефтепродуктами или другой легко воспламеняющейся жидкостью. Технический результат заключается в повышении эффективности работы за счет увеличения кратности пены до значения не менее 3 и ее стабильном получении при рабочем давлении потока раствора пенообразователя 0,9±0,1 МПа за счет изменения конструкции сопла для подачи водного раствора пенообразователя. Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре содержит корпус с отверстием в виде сопла для подачи в корпус водного раствора пенообразователя и с отверстием для подвода газа, камеру смешения, установленную в корпусе входным отверстием напротив сопла, диффузор, примыкающий к камере смешения на ее выходе. Камера смешения установлена напротив, по меньшей мере, двух сопел, суммарная площадь выходных поперечных сечений которых соответствует заданному расходу водного раствора пенообразователя. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к устройствам для приготовления пены низкой кратности и может быть использовано для подслойного пожаротушения в резервуаре с нефтью, нефтепродуктами или другой легко воспламеняющейся жидкостью, при котором пену, кратностью не ниже 3 вводят под слой горящей жидкости в резервуаре с последующим самопроизвольным подъемом и растеканием пены по поверхности горящей жидкости.
Известен генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре, описанный в Рекламном проспекте на высоконапорные пеногенераторы mod К фирмы “КС Anticendendi”, Италия, 1998 г. Этот генератор, как и заявляемый, содержит корпус, сопло для подачи в корпус водного раствора пенообразователя, отверстие в корпусе для подвода (всасывания) газа, камеру смешения, установленную входным отверстием напротив сопла, и диффузор, соединенный с камерой смешения на ее выходе. Сопло выполнено с возможностью подачи одной струи водного раствора пенообразователя. Недостатком этого генератора низкократной пены является относительно нестабильное получение пены кратностью не менее 3, особенно при рабочем давлении (давлении перед генератором) водного раствора пенообразователя 0,9±0,1 МПа. Значения кратности пены не менее 3 и рабочего давления 0,9±0,1 МПа установлены Нормам пожарной безопасности НПБ 61-97 “Пожарная техника. Установки пенного пожаротушения. Генераторы пены низкой кратности для подслойного тушения резервуаров. Общие требования. Методы испытаний. Официальное издание. Министерство внутренних дел Российской Федерации. Государственная противопожарная служба. Москва. 1997 г.”
Известен генератор низкократной пены, сведения о котором содержатся в описании к патенту Российской Федерации на изобретение №2145680, F 04 F 5\02, публикация 20.02.2000, бюллетень №5 и в Технических условиях 1021.25.009.00.00.000 ТУ “Высоконапорные пеногенераторы низкократной пены для системы подслойного тушения пожаров ВПГ-10\20\30”, “АК Транснефть”, ОАО “Центрсибнефтепровод”, ЗАО “ТОМЗЭЛ”,1998 г. Генератор содержит цилиндрический корпус с фланцами на торцах, в одном из которых установлено сопло для подвода водного раствора пенообразователя. В боковой поверхности корпуса находится радиальный патрубок подвода газа.
Внутри корпуса напротив сопла установлена камера смешения цилиндрической формы с расширением на входе, а далее на выходе камеры смешения имеется конусообразный диффузор. Сопло выполнено с возможностью подачи одной струи водного раствора пенообразователя.
Это изобретение принято за прототип.
Недостатком генератора-прототипа является низкая кратность пены, не соответствующая Нормам пожарной безопасности НПБ 61-97, согласно которым она должна быть не менее 3 при рабочем давлении 0,9±0,1 МПа.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы генератора низкократной пены. Технический результат выражается в увеличении кратности пены до значения не менее 3 согласно Нормам пожарной безопасности НПБ 61-97 и ее стабильном получении при рабочем давлении потока раствора пенообразователя 0,9±0,1 МПа за счет изменения конструкции сопла для подачи водного раствора пенообразователя.
Как и прототип, генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре содержит корпус с отверстием в виде сопла для подачи в корпус водного раствора пенообразователя и с отверстием для подвода газа, камеру смешения, установленную в корпусе входным отверстием напротив сопла, диффузор, примыкающий к камере смешения на ее выходе.
В отличие от прототипа камера смешения установлена напротив, по меньшей мере, двух сопел, суммарная площадь выходных поперечных сечений которых соответствует заданному расходу водного раствора пенообразователя.
Напротив центральной части входного отверстия камеры смешения может иметься, по меньшей мере, одно сопло, а напротив его периферии, по меньшей мере, два сопла, причем все сопла расположены симметрично относительно продольной оси камеры смешения.
На внутренней поверхности, по меньшей мере, одного сопла, расположенного напротив центральной части входного отверстия камеры смешения, может иметься винтовая канавка.
По меньшей мере, одно сопло, расположенное напротив периферии входного отверстия камеры смешения, может быть выполнено с возможностью направления потока водного раствора пенообразователя под углом 
=1:5 градусов к продольной оси камеры смешения.
Генератор низкократной пены изображен на фигурах 1-6.
На фигуре 1 изображены: 1 - корпус, 2 - сопла, 3 - отверстие для подвода газа, 4 - камера смешения, 5 - входное отверстие камеры смешения 4, 6 - диффузор.
На фигуре 2 изображены: 7 - сопло, расположенное напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, 8 - сопло, расположенное напротив периферии входного отверстия 5 камеры смешения 4.
На фигуре 3 изображено сопло 7 с винтовой канавкой 9.
На фигуре 4 изображено выполнение сопла 8 с возможностью направления потока водного раствора пенообразователя под углом =1:5 градусов к продольной оси камеры смешения 4.
Фигуры 5 и 6 иллюстрируют примеры конкретного исполнения генератора с различным количеством и расположением сопел 7 и 8 относительно друг друга.
В корпусе 1 (фиг.1) имеются отверстия в виде, по меньшей мере, двух сопел 2 для подачи в корпус водного раствора пенообразователя и отверстие 3 для подвода газа. Камера смешения 4 установлена так, что ее входное отверстие 5 находится в корпусе 1 напротив сопел 2. Входное отверстие 5 камеры смешения 4 может быть в поперечном разрезе круглым, а также выполненным в виде прямоугольной, эллиптической и другой щели. К камере смешения 4 на ее выходе примыкает диффузор 6. Суммарная площадь выходных поперечных сечений сопел 2 соответствует заданному расходу водного раствора пенообразователя.
Напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4 может иметься, по меньшей мере, одно сопло 7, а напротив его периферии, по меньшей мере, два сопла 8 (фиг.2). Все сопла 7 и 8 расположены симметрично относительно продольной оси камеры смешения 4.
По меньшей мере, одно сопло 7, находящееся напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, может иметь винтовую канавку 9 на своей внутренней поверхности (фиг.3). Винтовая канавка 9 может быть в поперечном разрезе прямоугольной, квадратной, треугольной, полукруглой или любой другой. Наклон винтовой линии, по которой расположена винтовая канавка 9, выбран с возможностью обеспечения закручивания вырывающейся из сопла 7 струи водного раствора пенообразователя.
По меньшей мере, одно сопло 8, расположенное напротив периферии входного отверстия 5 камеры смешения 4, выполнено так, что поток водного раствора пенообразователя направлен под углом =1:5 градусов к продольной оси камеры смешения 4 (фиг.4). Угол может быть обеспечен установкой сопел 8 или их исполнением с изгибом канала сопла 8 под этим углом к продольной оси камеры смешения 4. При этом сопло 7, расположенное напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, может быть как с винтовой канавкой 9, так и без нее.
Сопла 2, в их числе сопла 7, расположенные напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, и сопла 8, расположенные напротив периферии входного отверстия 5 камеры смешения 4, могут быть любой конфигурации, которая обеспечивала бы необходимый разгон и направление водного раствора пенообразователя.
Устройство работает следующим образом. Водный раствор пенообразователя подают в корпус 1 через сопла 2 (фиг.1). Струи водного раствора пенообразователя из сопел 2 увлекают газ, поступающий из отверстия 3, в камеру смешения 4. В камере смешения 4 образуется низкократная пена. Из камеры смешения 4 поток низкократной пены поступает в диффузор 6, где происходит его торможение и повышение давления потока низкократной пены до значения большего, чем противодавление слоя горящей жидкости. Из диффузора 6 поток пены выходит, например, в пенопровод (не показан), а затем поступает в резервуар (не показан) ниже поверхности горящей жидкости, под ее слой и далее поднимается вверх на поверхность горящей жидкости и распространяется по ней, что приводит к тушению пожара.
Таким образом, в камеру смешения 4 подают несколько струй водного раствора пенообразователя вместо одной струи, как в прототипе, за счет размещения напротив входного отверстия 5 камеры смешения 4 нескольких сопел 2, суммарная площадь выходных поперечных сечений которых соответствует заданному расходу водного раствора пеноооразователя, вместо одного сопла, как в прототипе.
В заявляемом генераторе низкократной пены увеличивается по сравнению с прототипом количество газа, захватываемого поверхностью струй за счет увеличения их суммарной поверхности по сравнению с поверхностью одной струи в прототипе. Кроме того, при подаче в камеру смешения 4 нескольких струй водного раствора пенообразователя интенсифицируется процесс его смешивания с газом, что приводит к стабильности получения низкократной пены.
При распределении сопел 7 в центре и сопел 8 на периферии напротив входного отверстия 5 камеры смешения 4 симметрично относительно продольной оси камеры смешения 4 происходит дополнительное увеличение кратности пены за счет создания равномерного газового пространства внутри потока, способствующего повышению кратности.
Например, при подаче водного раствора пенообразователя через двенадцать сопел, расположенных рядом друг с другом в генераторе низкократной пены, работающем с производительностью 30 л/с и рабочим давлением водного раствора пенообразователя 0,8 МПа, кратность пены составила 3,01, а при подаче водного раствора пенообразователя через двенадцать сопел, три из которых расположены напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4 (сопла 7) и девять находятся напротив его периферии (сопла 8) (фиг.5), кратность пены составила 3,14. То есть кратность увеличилась на 4,3%.
Винтовая канавка 9, по меньшей мере, на одном сопле 7, расположенном напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, обеспечивает закручивание струи водного раствора пенообразователя, ее расхождение к стенкам камеры смешения 4 и увеличивает интенсивность турбулентных пульсаций струи. Турбулентные пульсации струи (или нескольких струй), выходящей из сопла (или выходящих из нескольких сопел) напротив центральной части выходного отверстия 5 камеры смешения 4, интенсифицируют процесс перемешивания водного раствора пенообразователя с газом. Крупные вихри, образованные в центральной зоне потока водного раствора пенообразователя, передают свою энергию периферийной части потока, что дополнительно способствует перемешиванию потока водного раствора пенообразователя с газом и стабильному получению пены, кратностью не менее 3 по нормам НПБ 61-97.
Выполнение, по меньшей мере, одного сопла 8, расположенного напротив периферии выходного отверстия 5 камеры смешения 4, с возможностью направления водного раствора пенообразователя под углом =1:5 градусов к продольной оси камеры смешения 4 обеспечивает перекрещивание его потока с потоком из другого сопла 7 или(и) 8, их соударение и, следовательно, лучшее смешивание водного раствора пенообразователя с газом, что приводит к дополнительному увеличению кратности пены и повышению стабильности получения пены, кратности не менее 3 по нормам НПБ 61-97, а также, в случае выполнения одного или нескольких сопел 7 с винтовой канавкой 9, препятствует значительному расширению закрученной центральной струи.
Интервал угла направления водного раствора пенообразователя к продольной оси камеры смешения 4 выбран в пределах 1:5 градусов исходя из того, что при угле менее одного градуса не происходит существенного перекрещивания и перемешивания потоков и, следовательно, дополнительного увеличения кратности, а при угле большем, чем 5 градусов, возникает значительная потеря энергии потока водного раствора пенообразователя.
Примеры конкретного исполнения генератора с различным количеством и расположением сопел 7 и 8 относительно друг друга.
Пример 1. Генератор низкократной пены содержит корпус 1 с отверстиями в виде шести сопел (фиг.6) для подачи в корпус 1 водного раствора пенообразователя. При этом одно сопло 7 находится напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, а пять сопел 8 напротив его периферии. Сопла 7 и 8 расположены симметрично относительно продольной оси камеры смешения 4. Производительность генератора (расход водного раствора пенообразователя) равна 10 л/с. Этой производительности соответствует суммарная площадь выходных поперечных сечений сопел 7 и 8.
В генератор подают водный раствор пенообразователя с рабочим давлением 0,8 МПа и на его выходе получают низкократную пену.
В заявляемом генераторе с шестью соплами по сравнению с прототипом, имеющим одно сопло и работающим с той же производительностью и рабочим давлением, кратность пены увеличилась на 29% и составила 3,63, что соответствует нормам пожарной безопасности НПБ 61-97. В то же время у прототипа кратность пены составила 2,81, что ниже норм НПБ 61-97.
Пример 2. Генератор низкократной пены содержит корпус 1 с отверстиями в виде двенадцати сопел (фиг.5) для подачи в корпус водного раствора пенообразователя. При этом три сопла 7 находятся напротив центральной части входного отверстия 5 камеры смешения 4, а девять сопел 8 напротив его периферии. Сопла 7 и 8 расположены симметрично относительно продольной оси камеры смешения 4. Производительность генератора (расход водного раствора пенообразователя) равна 30 л/с. Этой производительности соответствует суммарная площадь выходных поперечных сечений сопел 7 и 8. В генератор подают водный раствор пенообразователя с рабочим давлением 0,8 МПа и на его выходе получают низкократную пену.
В заявляемом генераторе, имеющем двенадцать сопел, кратность пены увеличилась на 6,8% по сравнению с прототипом и составила 3,14, что соответствует нормам пожарной безопасности НПБ 61-97. Кратность пены у прототипа, имеющего одно сопло и обеспечивающего такую же производительность 30 л/с при том же рабочем давлении 0,8 МПа, составила 2,94, что ниже норм НПБ 61-97.
Таким образом, в заявляемом генераторе низкократной пены достигли увеличения эффективности его работы с повышением кратности и стабильности получения пены кратностью не ниже 3.
Формула изобретения
1. Генератор низкократной пены для подслойного пожаротушения в резервуаре, содержащий корпус с отверстием в виде сопла для подачи в корпус водного раствора пенообразователя и с отверстием для подвода газа, камеру смешения, установленную в корпусе входным отверстием напротив сопла, диффузор, примыкающий к камере смешения на ее выходе, отличающийся тем, что камера смешения установлена напротив, по меньшей мере, двух сопел, суммарная площадь выходных поперечных сечений которых соответствует заданному расходу водного раствора пенообразователя.
2. Генератор низкократной пены по п.1, отличающийся тем, что напротив центральной части входного отверстия камеры смешения имеется, по меньшей мере, одно сопло, а напротив его периферии - два сопла, причем все сопла расположены симметрично относительно продольной оси камеры смешения.
3. Генератор низкократной пены по п.2, отличающийся тем, что на внутренней поверхности, по меньшей мере, одного сопла, расположенного напротив центральной части входного отверстия камеры смешения, имеется винтовая канавка.
4. Генератор низкократной пены по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно сопло, расположенное напротив периферии входного отверстия камеры смешения, выполнено с возможностью направления потока водного раствора пенообразователя под углом =1:5° к продольной оси камеры смешения.
РИСУНКИ
