Способ создания газокапельной струи и установка для создания для его осуществления

Группа изобретений может быть использована для пожаротушения торфяников, лесных пожаров и т.п. Способ предусматривает подачу жидкости и газового рабочего тела, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым рабочим телом и движение полученного двухфазного газокапельного потока. В качестве газового рабочего тела используют смесь отработанных продуктов сгорания (12) газотурбинного двигателя (2) и воздуха окружающей среды, эжектируемую в камеру смешивания (11) жидкости и газового рабочего тела. Установка включает в себя монтажную раму (1), двигатель (2), его топливную систему, топливный бак, механически связанный с ним электрогенератор (5) и водяные насосы высокого (3) и низкого давления (4), накопительную емкость для жидкости (15), поворотный пожарный ствол (7), привод его поворота, систему управления (8), трубопроводы, камеру смешивания (11). Емкость (15) связана с водозаборным устройством (6), выполненным в виде приемного рукава (6), соединенного с насосом низкого давления (4). Система управления связана с приводом поворота пожарного ствола (7) и электрогенератором (5). Камера (11) связана с входом подачи жидкости и имеет входы подачи газового рабочего тела. Поворотный пожарный ствол (7) выполнен в виде газодинамического эжектора, соединенного с камерой (11). В камере (11) выполнены входы для эжектирования внешней среды – воздуха - и для подвода продуктов сгорания (12) от двигателя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемая группа изобретений относится к способам и установкам создания газокапельной струи, используемой для пожаротушения.

Предлагаемая группа изобретений может быть использована в установках, работающих автономно, и в которых используют технологию получения высоко концентрированных струй, имеющих большую дальность и мелкодисперсный состав капель.

Предлагаемая группа изобретений может быть использована при тушении торфяника, лесных пожаров, пожаров в высотных зданиях и т.п., т.к. она обеспечивает увеличение скорости огнегасящей струи и большую дальность, повышая этим тушащие свойства струи.

Известен способ создания газокапельной струи, включающий подачу жидкости и газового потока, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым потоком и ускорение полученного двухфазного газокапельного потока (Патент РФ №2236876, по кл. А62С 3/00,2003).

Недостатком известного способа является ограниченный характер используемых путей формирования двухфазного потока, снижающих эффективность газокапельной струи, в частности, потери кинетической энергии жидкости при формировании дисперсного потока газокапельной структуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ создания газокапельной струи, включающий подачу жидкости и газового потока, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым потоком и ускорение полученного двухфазного газокапельного потока (см. патент РФ №2292959 по кл. В05В 7/04,2005 г).

В способе создания газокапельной струи часть энергии рабочего тела теряется при отборе рабочего тела между турбинами для формирования струи.

Известна установка для пожаротушения, например, устанавливаемая на автомобиле, которая состоит из емкости для огнегасящей жидкости, насоса высокого давления, связанного с емкостью и подающего жидкость в пожарный ствол (см. каталог «Пожарные машины », за 2002 г.).

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка, включающая монтажную раму, газотурбинный двигатель, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, имеющей, по крайней мере, две ступени и выходное сопло, его топливную систему, топливный бак, механически связанные с двигателем, электрогенератор и водяные насосы высокого, среднего и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, выполненное в виде приемного рукава, соединенного с насосом низкого давления, поворотный пожарный ствол, привод его поворота, систему управления, которая связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором, трубопроводы, узел смешивания жидкости и газа пожарного ствола, связанный с входом подачи жидкости и имеющей входы подачи газового рабочего тела, пенообразующее устройство, соединенное трубопроводом с узлом его подачи в узел смешивания жидкости и газового рабочего тела пожарного ствола, (патент РФ №2236876, по кл. А62С 3/00,2004 г.)

В известной установке часть энергии рабочего теряется при отборе сжатого рабочего тела от компрессора или при установке отдельного компрессора для формирования струи.

Недостатками известной установки являются:

- ее низкая экономичность из-за низкого КПД использования газотурбинной установки, т.к. используемый в пожарной системе воздух,

отбираемый от основного компрессора, или от дополнительного компрессора, не совершает работы расширения на турбине;

- тепло, содержащееся в воздухе после компрессора (температура воздуха после компрессора может быть порядка 500-700К) безвозвратно теряется, нагревая воду, и вместе с ней выбрасывается в атмосферу;

-также теряется тепло, выбрасываемое из сопла двигателя.

Использование воздуха в качестве рабочего газа (воздух, используемый для разгона капель), и попадающий в очаг горения, являются хорошим окислителем, способствующим горению.

В обоих технических решениях, принятых автором за прототипы, часть полезной работы сжатия теряется, поскольку эта часть газа используют для формирования струи.

Техническим результатом, решаемым предлагаемой группой изобретений, является получения способа создания газокапельной струи и установки для его осуществления, позволяющих получать струю огнегасящей жидкости с повышенной дальностью и скоростью полета при частичной замене воздуха, содержащего окислитель (кислород), и используемого для создания газокапельной струи, на продукты сгорания, практически не содержащие окислителя.

Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием способа создания газокапельной струи, включающего подачу жидкости и газового рабочего тела, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым рабочим телом и движение полученного двухфазного газокапельного потока, в котором согласно изобретению, в качестве газового рабочего тела используют смесь отработанных продуктов сгорания газотурбинного двигателя и воздуха окружающей среды, эжектируемую в камеру смешивания жидкости и газового рабочего тела, В предлагаемом способе для создания струи используются полностью отработанные продукты сгорания: отбор газа производится либо за соплом ГТД (газотурбинного двигателя), либо на выхлопе другого теплового двигателя (например, поршневого дизельного или бензинового двигателя).

При использовании ГТД на выходе из сопла имеется достаточное количество газа (продуктов сгорания) для формирования струи, а в поршневых двигателях продукты сгорания могут содержать недостаточное количество газа для формирования струи. В этом случае, дополнительное количество газа (воздуха) берется из окружающей среды.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигают созданием установки для создания газокапельной струи, включающей монтажную раму, двигатель, его топливную систему, топливный бак, механически связанный с ним электрогенератор и водяные насосы высокого и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, выполненное в виде приемного рукава, соединенного с насосом низкого давления, поворотный пожарный ствол, привод его поворота, систему управления, которая связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором, трубопроводы, камеру смешивания жидкости и газового рабочего тела, связанную с входом подачи жидкости и имеющей входы подачи газового рабочего тела, в которой, согласно изобретению, поворотный пожарный ствол, выполнен в виде газодинамического эжектора, соединенного с камерой смешивания жидкости и газового рабочего тела, в которой выполнены входы для эжектирования внешней среды (воздуха) и для подвода продуктов сгорания от двигателя.

Предлагаемая группа изобретений, а именно, способ создания газокапельной струи и устройство для его осуществления, поясняется нижеследующим описанием способа и схемой установки для создания газокапельной струи конструкции

Установка для создания газокапельной струи включает монтажную раму 1, установленные на ней двигатель, газотурбинный или другой, соединенный с ним механически, например, трансмиссией (на черт, не показана) водяной насос высокого давления 3, водяной насос низкого давления4и электрогенератор 5, водозаборное устройство 6, привод поворота пожарного ствола 7, система управления установки 8, связанная с электрогенератором 5 и приводом поворота пожарного ствола 7.

Двигатель, включает топливную систему 9 с топливным баком 19.

При этом двигатель связан с пожарным стволом, выполненным в виде газодинамического эжектора 10, соединенного с ним устройства смешивания жидкости и газового рабочего тела камерой смешения 11 с отверстиями 13 для эжектирования внешней среды (воздуха) и трубопровода 14 для подвода продуктов сгорания от двигателя 2.

Пожарный ствол может быть установлен отдельно от монтажной рамы 1 в зависимости от условий размещения установки на транспортном носителе, но он обязательно соединен через камеру смешения 11 трубопроводом с насосом высокого давления 3, выходом продуктов сгорания 12 из двигателя, и с приводом поворота ствола 7.

Продукты сгорания двигателя и воздух эжектируют эжектором 10.

С целью уменьшения потерь энергии насос высокого давления 3, приводимый от трансмиссии, соединен входным трубопроводом с резервным водяным баком 15, а выходным трубопроводом с камерой смешения 11.

Водозаборное устройство выполнено в виде приемного рукава 6, соединенного с насосом низкого давления 4, связанного с двигателем и соединено через обратные клапаны с накопительной емкостью для жидкости 15.

Пенообразующее устройство, связанное с устройством смешивания жидкости и газа пожарного ствола выполнено в виде емкости с пенообразователем 16, соединенной трубопроводом с закрывающим краном 17 и узлом его подачи 18 в камеру смешения 11.

Работа предлагаемой установки для создания газокапельной струипроисходит следующим образом:

предварительно автономную установку подготавливают к работе, заполняя емкости 16 пенообразователем, емкость 15 - жидкостью, а емкость 19 - топливом.

Закрепляют ее на транспортном носителе, например, автомобиле или вертолете и доставляют в зону тушения пожара. Установку располагают на необходимом расстоянии от очага пожара.

Затем запускают двигатель, который через механическую

трансмиссию приводит в движение насос низкого давления 4, насос высокого давления 3, электрогенератор 5.

Насос высокого давления подает воду в камеру смешения 11, соединенную с эжектором 10.

Насос низкого давления по трубопроводам подает огнегасящую жидкость (воду) из накопительной емкости жидкости 15 в устройство смешивания жидкости и газового рабочего тела 11. В устройство смешивания камеру смешения 11 также подают газовое рабочее тело (продукты сгорания), засасываемые с помощью эжектора 10. В результате на выходе из эжектора формируется двухфазная газокапельная струя 20.

С целью максимального покрытия зоны пожара с помощью системы управления установки 5 и привода поворота 7 пожарного ствола, его поворачивают в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В случае тушения легковоспламеняющихся, горючих жидкостей применяют пенообразователь, которым заполнена емкость 16. Для этого открывают закрывающий кран 17, и пенообразователь по трубопроводу поступает через узел его подачи 18, например, эжекторного типа, в устройство смешивания 11. Смешивание жидкости и газового рабочего тела производят любым известным способом (например., как в прототипе) и заявитель не претендует на новизну.

Смешиваясь с огнегасящей жидкостью, пенообразователь создает на выходе из пожарного ствола пену, которая покрывает очаг пожара, прекращая поступление кислорода, необходимого для горения.

При использовании всего запаса огнегасящей жидкости (воды) в накопительной емкости 15 возможно наполнение ее дополнительным количеством жидкости от внешнего источника, например, водоема или автоцистерны..

В первом случае, (водоем) включают насос низкого давления 4, работающий от двигателя, через муфту сцепления (на чертеже не показана), причем насос 4 соединен приемным рукавом 6, который через обратные клапаны связан с накопительной емкостью д ля жидкости 15 и начинают закачивание жидкости.

В случае пополнения запаса жидкости от пожарной машины насос низкого давления не используют т.к. у машины есть свой насос, который и используют.

В данной ситуации приемный рукав 6 подключается к выходному каналу пожарной машины, и он через обратные клапаны непосредственно будет связан с накопительной емкостью для жидкости 15.

Использование эжектора вместо сопла исключает использование компрессора как при отборе газового рабочего тела либо за компрессором, либо из пространства за ступенями турбины, либо получения его от отдельного компрессора, что позволяет снизить энергетические затраты на 8-20% в зависимости от параметров системы, но существенно упрощает конструкцию устройства и снижает вес.

Также проведена оценка использования газотурбинного двигателя с параметрами:

Расход воздуха G=9 кг/с

Степень сжатия компрессора π=9

Температура газового рабочего тела перед турбиной T-=1190 К

Потери энергии в форме тепла при использовании двигателя с данными

параметрами снижаются на 13-15% в зависимости от конструктивной схемы работы устройства.

1. Способ создания газокапельной струи, включающий подачу жидкости и газового рабочего тела, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым рабочим телом и движение полученного двухфазного газокапельного потока, отличающийся тем, что в качестве газового рабочего тела используют смесь отработанных продуктов сгорания газотурбинного двигателя и воздуха окружающей среды, эжектируемую в камеру смешивания жидкости и газового рабочего тела.

2. Установка для создания газокапельной струи, включающая монтажную раму, двигатель, его топливную систему, топливный бак, механически связанный с ним электрогенератор и водяные насосы высокого и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, связанное с ней водозаборное устройство, выполненное в виде приемного рукава, соединенного с насосом низкого давления, поворотный пожарный ствол, привод его поворота, систему управления, которая связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором, трубопроводы, камеру смешивания жидкости и газового рабочего тела, связанную с входом подачи жидкости и имеющую входы подачи газового рабочего тела, отличающаяся тем, что поворотный пожарный ствол выполнен в виде газодинамического эжектора, соединенного с камерой смешивания жидкости и газового рабочего тела, в которой выполнены входы для эжектирования внешней среды – воздуха - и для подвода продуктов сгорания от двигателя.



 

Похожие патенты:

Система очистки камеры транспортного средства включает в себя источник воздуха и блок компьютерной обработки, выполненный с возможностью коммуникации с источником воздуха.

Изобретение относится к крышке резервуара, подсоединяемого к устройству для распыления жидкости, в частности к крышке, оснащенной вентиляционной системой, обеспечивающей вентиляцию резервуара.

Изобретение относится к области систем окраски распылением, более конкретно окрашивающему устройству, которое обеспечивает нагревание перемещающейся текучей среды и предпочтительно обеспечивает быстродействующую систему прикрепления и открепления гибкой трубки, которая продолжается между устройством управления и выдачным устройством, образующим цельную часть трубки на ее свободном конце.

Изобретение касается сопла дальнего радиуса действия для вовлечения воздуха в помещение, имеющего корпус сопла, заканчивающийся сопловым отверстием. Сопло содержит коаксиально окружающий сопловое отверстие венец из распыляющих сопел, которые подключены к снабжаемому нагнетаемой жидкостью кольцевому каналу.

Изобретение относится к распылительным форсункам для жидкости в системах каталитического крекинга, в частности приспособленным для атомизирования и распыления жидкости, подаваемой в лифт-реактор флюидизированного каталитического крекинга.

Изобретение относится к клапанам, применяемым в аэрозольных баллончиках. Клапанный узел 200 содержит корпус 202 с кромкой 226, выступающей внутрь и упирающейся во внешнюю поверхность клапанного штока 220.

Изобретение относится к распылительным форсункам и, более конкретно, к узлам распылительных форсунок, приспособленным для атомизирования и распыления жидкости, подаваемой в райзер реактора флюидизированного каталитического крекинга.

Изобретение относится к гигиеническим приборам, в частности к диспенсерам для выдачи средства для мытья рук. Предложен пенный насос для использования совместно с контейнером для жидкости, не находящейся под давлением, и с пенообразующим блоком.

Изобретение относится к распылительным форсункам, приспособленным для распыления и разбрызгивания жидкости, подаваемой в лифт-реактор каталитического крекинга с флюидизированным катализатором.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания. Конический форсуночный скруббер содержит корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, форсуночное оросительное устройство (7), опорные и ограничительные тарелки, между которыми расположена насадка и брызгоуловитель, выполненный в виде слоя насадки (9), размещенной между опорной (5) и ограничительной (6) тарелками, и устройство для отвода шлама (4).

Предложенное техническое решение относится к противопожарной технике и может быть использовано в промышленных и гражданских объектах с повышенной пожарной опасностью для локализации очагов возгорания, а также для эффективного пожаротушения в производственных помещениях с применением автоматических систем пожаротушения.

Изобретение относится к оперативной технике пожаротушения, в частности к импульсным многомодульным установкам оперативного порошкового пожаротушения, и может быть использовано как для тушения, так и для временного подавления пламени фонтана и разлива горючей жидкости, а также может применяться для ликвидации воспламенения большегрузных транспортных средств.

Изобретение относится к области пенного пожаротушения, а именно к оперативному тушению крупных пожаров в резервуарных парках хранения горючего, складах, цехах, при горении различных нефтепродуктов на открытых пространствах.

Изобретение относится к авиационной технике для тушения очагов возгорания. Авиационный комплекс включает беспилотный летательный аппарат (БПЛА) со складываемыми-раскладываемыми несущими поверхностями, оснащенный аппаратурой обнаружения и идентификации очагов возгорания, бортовой емкостью, автоматической системой заправки водой, самоходный мобильный пункт управления БПЛА, обеспечивающий корректировку полетного задания, машину эксплуатационно-технического обслуживания.

Пожарный вентилятор включает рабочее колесо, коаксиально установленное в трубчатый корпус для образования осевого воздушного потока, и устройство наведения воздушного потока для получения сосредоточенной воздушной струи практически овального сечения.

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот и, в частности, к обводнению выработанных торфяников. Обводнение выработанных торфяников представляет собой конструктивную схему, включающую водосборную площадь 1 торфяника с источником воды, накопленного в результате дождевых осадков, таяния снега и паводковых вод.

Данное изобретение относится к способу управления системой снижения содержания кислорода. Система включает в себя источник инертного газа для поставки смеси газов с пониженным содержанием кислорода или инертного газа соответственно и систему трубопровода, которая выполнена с возможностью соединения или соединена по текучей среде с источником инертного газа и по меньшей мере с одной закрытой областью для того, чтобы по мере необходимости подавать по меньшей мере часть смеси газов или газ, поставляемые источником инертного газа, по меньшей мере в одну закрытую область.

Способ противопожарной защиты складов со стеллажным хранением и устройство сигнально-пусковое автономное автоматическое для осуществления способа относятся к области автоматических противопожарных систем с водозаполненными спринклерными сетями, в том числе с применением тонкораспыленной воды.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к устройствам импульсной подачи огнетушащего порошка, и предназначено для дистанционного тушения крупномасштабных пожаров, преимущественно газовых и газонефтяных фонтанов.

Изобретение предназначено для сбрасывания воды с вертолетов для тушения пожаров. Устройство для сбрасывания воды с вертолетов для тушения пожаров содержит прямоугольный короб из металла или другого приемлемого материала, расположенный непосредственно перед открытым задним люком вертолета, разделенный по вертикали на секции-этажерки, имеющие разделители, в которые загружаются пакеты с водой, или бобину с намотанными двумя широкими лентами, между которыми упаковываются пакеты с водой, для тушения пожара две ленты одновременно разматываются, освобождая пакеты у выходного люка, наматываясь на две оси, расположенные сзади выше и сзади ниже исходной бобины.

Группа изобретений может быть использована для пожаротушения торфяников, лесных пожаров и т.п. Способ предусматривает подачу жидкости и газового рабочего тела, диспергирование жидкости, смешивание диспергированной жидкости с газовым рабочим телом и движение полученного двухфазного газокапельного потока. В качестве газового рабочего тела используют смесь отработанных продуктов сгорания газотурбинного двигателя и воздуха окружающей среды, эжектируемую в камеру смешивания жидкости и газового рабочего тела. Установка включает в себя монтажную раму, двигатель, его топливную систему, топливный бак, механически связанный с ним электрогенератор и водяные насосы высокого и низкого давления, накопительную емкость для жидкости, поворотный пожарный ствол, привод его поворота, систему управления, трубопроводы, камеру смешивания. Емкость связана с водозаборным устройством, выполненным в виде приемного рукава, соединенного с насосом низкого давления. Система управления связана с приводом поворота пожарного ствола и электрогенератором. Камера связана с входом подачи жидкости и имеет входы подачи газового рабочего тела. Поворотный пожарный ствол выполнен в виде газодинамического эжектора, соединенного с камерой. В камере выполнены входы для эжектирования внешней среды – воздуха - и для подвода продуктов сгорания от двигателя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх