RU137757U1 - Автоматическая установка дозирования пенообразователя - Google Patents

Abstract

1. Автоматическая установка дозирования пенообразователя, содержащая насос, гидростатическую трансмиссию, расходомер потока, блок управления и контроля параметров, отличающаяся тем, что дополнительно введены сдвоенный насосный агрегат, представляющий собой пару одинаковых пенных насосов с синхронным приводом от гидростатической трансмиссии, которая включает в себя два гидромотора, делитель потока и один гидравлический масляный насос, и вакуумная система заполнения с возможностью многократного увеличения времени непрерывной работы установки на пожаре за счет подключения к дополнительным внешним источникам пенообразователя.2. Автоматическая установка дозирования пенообразователя по п.1, отличающаяся тем, что вакуумная система заполнения включает в себя вакуумный насос, два вакуумных крана (затвора) и два датчика регистрации заполненного состояния, содержащая насос для подачи пенообразователя под давлением к точкам впрыска (пенный насос), с приводом от гидростатической трансмиссии.

Description

Автоматическая установка дозирования пенообразователя Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и применяется в пожарной технике.

Из уровня техники известна автоматическая установка дозирования пенообразователя FoamPro Accu Max (http://www.foampro.com/FileAttachments/FoamPro/en-us//Literature/OIPMS/FSG_847_LR.pdf), выбранная заявителем в качестве прототипа для предлагаемой полезной модели.

Указанный прототип представляет собой техническую систему, в состав которой входят следующие элементы:

- насос, обеспечивающий подачу пенообразователя под давлением к точкам впрыска (далее по тексту - пенный насос);

- гидростатическая трансмиссия пенного насоса;

- одна или несколько регулирующих дроссельных заслонок (по количеству каналов пеносмешения);

- один или несколько расходомеров потока пенообразователя (по количеству каналов пеносмешения);

- один или несколько расходомеров потока воды (по количеству каналов пеносмешения);

- блок управления и контроля параметров;

- соединительные, крепежные и другие вспомогательные элементы.

Принцип работы указанного прототипа основан на обеспечении дозированного впрыска пенообразователя в поток воды. Дозированный впрыск пенообразователя обеспечивается путем регулирования его потока при помощи регулирующей дроссельной заслонки. Управление указанной дроссельной заслонкой обеспечивается при помощи электронного блока, который формирует управляющие воздействия (электрические сигналы) на основании данных, получаемых с контрольно-измерительных приборов - расходомеров потока воды и пенообразователя. (В многоканальном варианте исполнения в каждом канале пеносмешения устанавливается своя регулирующая дроссельная заслонка).

Подача пенообразователя от источника (исходного резервуара) к точкам впрыска в указанном прототипе обеспечивается пенным насосом, привод которого осуществляется при помощи гидростатической трансмиссии. В составе гидростатической трансмиссии имеется гидромотор и гидравлический масляный насос.

Недостатками прототипа является ограниченность рабочего диапазона расхода, обусловленная пределом производительности пенного насоса, а также невозможность подключения к дополнительным (внешним) источникам пенообразователя, находящимся вне пожарного автомобиля, которые устанавливаются по уровню ниже пенного насоса.

Общими признаками с новым техническим решением и прототипом являются насос, гидростатическая трансмиссия, расходомер потока, блок управления и контроля параметров.

Задача полезной модели заключается в увеличение рабочего диапазона расхода автоматической установки дозирования пенообразователя, а также обеспечение возможности подключения к дополнительным (внешним) источникам пенообразователя.

Техническим результат заключается в двукратном увеличении производительности предложенного технического решения, а также возможности использования дополнительных (внешних) источников пенообразователя.

Автоматическая установка дозирования пенообразователя, содержащая насос, гидростатическую трансмиссию, расходомер потока, блок управления и контроля параметров, причем дополнительно введены сдвоенный насосный агрегат, представляющий собой пару одинаковых пенных насосов с синхронным приводом от гидростатической трансмиссии, которая включает в себя два гидромотора, делитель потока и один гидравлический масляный насос и вакуумная система заполнения, с возможность многократного увеличения времени непрерывной работы установки на пожаре за счет подключения к дополнительным внешним источникам пенообразователя.

Вакуумная система заполнения, включает в себя вакуумный насос, два вакуумных крана (затвора) и два датчика регистрации заполненного состояния содержащая насос для подачи пенообразователя под давлением к точкам впрыска (пенный насос), с приводом от гидростатической трансмиссии.

Техническим результат обеспечивается введением дополнительных признаков, представленных в виде сдвоенного насосного агрегата и вакуумной системой заполнения, что обеспечивает возможность многократного увеличения времени непрерывной работы установки на пожаре за счет возможности подключения к дополнительным внешним источникам пенообразователя.

В количественном выражении полученный технический результат можно охарактеризовать следующими данными. Объем возимого запаса пенообразователя в пожарном автомобиле может составлять порядка 5 тонн. При номинальных режимах расхода такой запас пенообразователя может быть потрачен за 10…15 минут работы. При крупных пожарах к месту тушения может быть доставлен дополнительный запас пенообразователя во внешних емкостях, в количестве, исчисляемом десятками тонн. Таким образом, увеличение времени непрерывной работы установки в результате внедрения заявляемой полезной модели может достигать 5…10-кратного значения.

Заявителем разработан экспериментальный образец испытания которого показали возможность увеличения диапазона расходов раствора пенообразователя от 3 л/с до 180 л/с, а также возможность отбора пенообразователя из посторонних источников с высоты более 1 м.

Согласно функциональной схеме фиг. заявителем был разработан и изготовлен экспериментальный образец, испытания которого показали работоспособность и эффективность технических решений, соответствующих приведенной совокупности признаков полезной модели.

Предложенное устройство поясняется функциональной схемой автоматической установки дозирования пенообразователя, представленной на фиг. Для пояснения принципа работы на схеме отображены не только элементы, относящиеся собственно к установке дозирования, но и смежные элементы пожарного автомобиля.

Предложенной техническое решение включает в себя следующие элементы:

- насосный агрегат, обеспечивающий подачу пенообразователя под давлением к точкам впрыска, который состоит из двух одинаковых пенных насосов поз. 16 и поз. 17;

- два одинаковых гидромотора поз. 25 и поз. 26, обеспечивающих привод вышеуказанных пенных насосов (поз. 17 и поз. 16, соответственно);

- гидравлический масляный насос поз. 32, обеспечивающий подачу масла для работы гидромоторов поз. 25 и поз. 26, с предохранительным перепускным клапаном поз. 27, предназначенным для сброса сверхнормативного избыточного давления масла;

- делитель потока поз. 28, обеспечивающий синхронную работу гидромоторов поз. 25 и поз. 26 за счет равного распределения (деления пополам) общего потока масла, создаваемого гидравлическим масляным насосом поз. 32. Конструктивно делитель потока поз. 28 выполнен из двух одинаковых гидромоторов поз. 29 и поз. 30, роторы которых механически связаны между собой.);

- электромуфта включения гидростатической трансмиссии поз. 31, обеспечивающая механическое подключение (отключение) гидравлического масляного насоса поз. 32 к силовому агрегату пожарного автомобиля. На функциональной схеме фиг. силовой агрегат пожарного автомобиля условно показан тремя элементами, которые в состав автоматической установки дозирования пенообразователя не входят: ДВС поз. 1, механизм отбора мощности поз. 2 и ременная передача поз. 33;

- регулирующая дроссельная заслонка поз. 9, обеспечивающая ограничение потока пенообразователя, направляемого на впрыск в водяную магистраль;

- расходомер потока пенообразователя поз. 10, обеспечивающий непрерывное измерение фактического текущего расхода пенообразователя и передачу соответствующих электрических сигналов в блок управления;

- расходомер потока воды поз. 6, обеспечивающий непрерывное измерение фактического текущего расхода воды и передачу соответствующих электрических сигналов в блок управления;

- блок управления и контроля параметров поз. 11, обеспечивающий обработку электрических сигналов, поступающих от измерительных приборов и датчиков, формирование и выдачу управляющих воздействий (электрических сигналов) на управляемые элементы, каковыми являются регулирующая дроссельная заслонка поз. 9 и гидравлический масляный насос поз. 32, а также обеспечивающий визуальное отображение контролируемых параметров;

- вспомогательные датчики контроля давления воды поз. 4 и давления пенообразователя поз. 14, обеспечивающие измерение соответствующих величин.

- вакуумный насос с автономным электрическим приводом поз. 12, обеспечивающий создание разрежения во внутренних полостях всасывающего трубопровода поз. 23 и полостях пенных насосов поз. 16 и поз. 17;

- два вакуумных крана (затвора) поз. 18 и поз. 13, обеспечивающие сообщение вакуумного насоса поз. 12 с внутренними полостями всасывающего трубопровода поз. 23 и пенных насосов поз. 16 и поз. 17 (со стороны выхода), соответственно, для откачки воздуха и создания разрежения в этих полостях;

- два датчика регистрации заполненного состояния поз. 15 и поз. 19, обеспечивающие выдачу электрических сигналов, свидетельствующих о завершении процесса заполнения пенообразователем соответствующих полостей.

Кроме того, на схеме фиг. показаны функциональные элементы, не относящиеся непосредственно к автоматической установке дозирования пенообразователя, а являющиеся смежными элементами пожарного автомобиля, а именно:

- основной двигатель пожарного автомобиля (ДВС) поз. 1;

- центробежный водяной насос поз. 3, обеспечивающий подачу воды для тушения пожаров (основной пожарный насос);

- механизм отбора мощности поз. 2, обеспечивающий привод основного пожарного насоса поз. 3, а также привод гидравлического масляного насоса поз. 32 посредством ременной передачи поз. 33 и электромуфты поз. 31;

- обратные клапаны поз. 5 и поз. 8, предотвращающие нештатное движение огнетушащих жидкостей (воды и пенообразователя);

- основной напорный вентиль поз. 7, обеспечивающий подачу воды (или водного раствора пенообразователя) на огнетушащие стволы и водометные устройства (мониторы, пеногенераторы и т.п.);

- группа входных пенных задвижек поз. 20, 21 и 22, обеспечивающих подключение автоматической установки дозирования пенообразователя к тому или иному источнику (резервуару) пенообразователя, два из которых, как правило, размещаются в составе пожарного автомобиля, а третий - внешний (дополнительный);

- всасывающий трубопровод поз. 23, обеспечивающий присоединение автоматической установки дозирования пенообразователя к источникам пенообразователя;

- масляный резервуар (маслобак) поз. 24, обеспечивающий размещение масла, необходимого для работы гидростатической трансмиссии.

Согласно функциональной схеме фиг. заявителем был разработан и изготовлен экспериментальный образец, испытания которого показали работоспособность и эффективность технических решений, соответствующих приведенной совокупности признаков полезной модели.

Упомянутый экспериментальный образец может рассматриваться в качестве одного из возможных вариантов конструктивной реализации приведенных схемных решений. В частности, для изготовления экспериментального образца были применены следующие компоненты:

- в качестве пенных насосов (поз. 16 и поз. 17) использованы насосы шестеренчатого типа, выполненные из коррозионностойких материалов;

- гидромоторы (поз. 25, 26, 29 и 30) - реверсивные аксиально-поршневые гидравлические машины с постоянным рабочим объемом (нерегулируемые);

- гидравлический масляный насос (поз. 32) - аксиально-поршневая гидравлическая машина с переменным рабочим объемом (регулируемая), с пропорциональным управлением и встроенным предохранительным перепускным клапаном (поз. 27);

- электромуфта (поз. 31) - фрикционная однодисковая, рассчитанная на работу от постоянного тока 24 В;

- регулирующая дроссельная заслонка (поз. 9) - шаровой кран с электроприводом постоянного тока и встроенным редуктором, обеспечивающим необходимую плавность хода;

- расходомеры потока (поз. 6 и поз. 10) - электромагнитного типа с частотным выходом, обеспечивающие необходимые диапазоны измерений и быстродействие (скорость обновления показаний);

- блок управления (поз. 11) - оригинального исполнения, обеспечивающий необходимые алгоритмы обработки сигналов и формирования управляющих воздействий;

- датчики контроля давления (поз. 4 и поз. 14) - тензометрические преобразователи с токовым выходом, обеспечивающие необходимые диапазоны измерений;

- вакуумный насос (поз. 12) - шиберного (пластинчатого) типа с автономным электрическим приводом, обеспечивающий необходимую скорость откачки;

- вакуумные затворы (поз. 13 и поз. 18) - шаровые краны с пневмоуправлением, с проходным сечением DN 15;

- датчики регистрации заполненного состояния (поз. 15 и поз. 19) - датчики контроля уровня жидкости позисторного типа с токовым выходом.

Предлагаемая автоматическая установка дозирования пенообразователя работает следующим образом:

Пожарный насос поз. 3 обеспечивает подачу воды по водной магистрали через обратный клапан поз. 5 и расходомер потока поз. 6 к выходному напорному вентилю поз. 7. При этом информация о количестве расходуемой воды поступает в блок управления и контроля поз. 11.

При включении установки срабатывает электромуфта поз. 31, и начинает вращаться вал гидравлического масляного насоса поз. 32, который сразу же начинает обеспечивать подачу масла на начальном (минимальном) уровне.

С выхода гидравлического масляного насоса поз. 32 поток масла под давлением поступает в делитель потока поз. 28, в составе которого два гидромотора (поз. 29 и поз. 30), всегда вращающиеся только с одинаковой скоростью (поскольку их валы связаны между собой), вынужденно пропускают через себя одинаковое количество масла. Т.е. поток масла, проходя через делитель поз. 28, разделяется на две равных части, каждая из которых далее поступает в гидромоторы поз. 25 и поз. 26.

Получая равные потоки масла, гидромоторы поз. 25 и поз. 26 (одинаковые по конструкции и рабочему объему) обеспечивают строго синхронное вращение обоих пенных насосов поз. 16 и поз. 17, а последние (также являясь одинаковыми гидравлическими машинами объемного типа), в свою очередь, обеспечивают одинаковую подачу пенообразователя.

В случае работы установки дозирования от встроенных емкостей пожарного автомобиля, пенообразователь через соответствующую входную задвижку (поз. 20 или поз. 21 или поз. 22) самотеком поступает по трубопроводу поз. 23 на вход пенных насосов поз. 16 и поз. 17 и далее, уже под давлением - через расходомер потока поз. 10, регулирующую дроссельную заслонку поз. 9 и обратный клапан поз. 8 - на впрыск в водную магистраль.

Таким образом, к выходному напорному вентилю поз. 7 поступает уже смешанный раствор пенообразователя.

По ходу работы в блоке управления поз. 11 осуществляется сравнение данных о текущем расходе воды и текущем расходе пенообразователя, поступающих, соответственно от расходомеров потока поз. 6 и поз. 10. Если соотношение указанных величин отклоняется от заданного значения, которое заранее вводится в блок управления в качестве предустановки, то с блока управления на дроссельную заслонку поз. 9 подается соответствующий управляющий сигнал - или на сужение или на расширение ее проходного сечения.

В результате изменения проходного сечения регулирующей дроссельной заслонки (поз. 9) происходит соответствующее изменение количества пропускаемого через нее пенообразователя: при сужении сечения количество пенообразователя уменьшается, а при расширении - увеличивается.

Кроме того, количество пенообразователя, подаваемого на впрыск пенными насосами поз. 16 и поз. 17, регулируется путем изменения частоты вращения этих насосов, которая, в свою очередь варьируется путем изменения производительности гидравлического масляного насоса поз. 32.

Регулирование производительности гидравлического масляного насоса поз. 32 осуществляется путем подачи соответствующих управляющих электрических сигналов, которые формируются блоком управления по отдельному алгоритму (упомянутый алгоритм к существу данной заявки отношения не имеет).

В случае работы установки дозирования от внешних емкостей, в которых пенообразователь располагается ниже по уровню, чем пенные насосы, в работу включается вакуумная система заполнения. Работа указанной вакуумной системы происходит следующим образом:

При включении вакуумной системы одновременно открываются вакуумные краны (затворы) поз. 13 и поз. 18 и запускается вакуумный насос поз. 12.

По мере работы вакуумного насоса нарастает разрежение во внутренних полостях всасывающего трубопровода поз. 23, пенных насосов поз. 16 и поз. 17, а также в полости соединительного рукава, связывающего внешнюю емкость с пенообразователем и всасывающий трубопровод поз. 23. За счет этого разрежения пенообразователь поднимается по трубопроводам и заполняет все вакууммируемые полости.

По окончании процесса заполнения закрывают вакуумные краны (затворы) поз. 13 и поз. 18 и останавливают вакуумный насос поз. 12. Далее пенные насосы уже могут подавать пенообразователь из внешнего источника.

Алгоритм отключения вакуумной системы заполнения, построенной по предлагаемой схеме, работает следующим образом:

- вакуумный кран поз. 18 закрывается по сигналу готовности заполнения, поступающему с датчика поз. 19;

- вакуумный кран поз. 13 закрывается по сигналу готовности заполнения, поступающему с датчика поз. 15;

- вакуумный насос поз. 12 останавливается после закрытия обоих вакуумных кранов (поз. 13 и поз. 18).

Для обеспечения удобства работы указанный алгоритм управления реализуется посредством выдачи соответствующих автоматических команд, формируемых уже имеющимся блоком управления и контроля поз. 11.

Наличие двух отдельных линий вакууммирования: со стороны всасывающего трубопровода (через вакуумный кран поз. 18) и со стороны выхода пенных насосов (через вакуумный кран поз. 14) обеспечивает гарантированное заполнение всех полостей и отсутствие в магистралях воздушных пробок, препятствующих движению пенообразователя, что позволяете обеспечить подключение к дополнительным (внешним) источникам пенообразователя.

Предложенная разработка, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков соответствует критерию "новизна".

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных масштабах и найдет применение в машиностроении, в частности, в пожарной технике, т.е. характеризуется критерием "промышленная применимость".

Предложенное техническое решение обеспечивает не менее, чем двукратное увеличение производительности установки дозирования пенообразователя, а также возможность использования дополнительных (внешних) источников пенообразователя.

Claims (2)

1. Автоматическая установка дозирования пенообразователя, содержащая насос, гидростатическую трансмиссию, расходомер потока, блок управления и контроля параметров, отличающаяся тем, что дополнительно введены сдвоенный насосный агрегат, представляющий собой пару одинаковых пенных насосов с синхронным приводом от гидростатической трансмиссии, которая включает в себя два гидромотора, делитель потока и один гидравлический масляный насос, и вакуумная система заполнения с возможностью многократного увеличения времени непрерывной работы установки на пожаре за счет подключения к дополнительным внешним источникам пенообразователя.

2. Автоматическая установка дозирования пенообразователя по п.1, отличающаяся тем, что вакуумная система заполнения включает в себя вакуумный насос, два вакуумных крана (затвора) и два датчика регистрации заполненного состояния, содержащая насос для подачи пенообразователя под давлением к точкам впрыска (пенный насос), с приводом от гидростатической трансмиссии.

Images