RU2022630C1 - Self-contained equipment for preparation of solutions of fire-extinguishing compositions - Google Patents

Abstract

FIELD: fire-fighting equipment. SUBSTANCE: equipment has engine-driven pump, charging hopper, ejector and statical mixer. To ensure more rational arrangement of equipment, crush of small lumps of deteriorated powder composition, as well as decrease the height of charging hopper, the statical mixer is installed perpendicularly to diffuser of ejector and connected to it by means of elbow. Ratio of radius of the curvature of elbow to diameter of the output neck of ejector's diffuser is within the range of 1.0-1.5. EFFECT: enhanced efficiency of fire-fighting. 2 dwg

Description

Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для приготовления вязких водных растворов многокомпонентных труднорастворимых огнетушащих составов типа ОС-А1 непосредственно у лесных водоемов для тушения или локализации лесных пожаров с воздуха. Кроме того, оно может быть использовано для приготовления аналогичных растворов в условиях аэродромов и аналогичных по свойствам растворов других веществ, например, красителей, молотой глины. The invention relates to fire fighting equipment and can be used for the preparation of viscous aqueous solutions of multicomponent insoluble fire extinguishing compositions of the OS-A1 type directly at forest ponds to extinguish or localize forest fires from the air. In addition, it can be used for the preparation of similar solutions in the conditions of airfields and solutions of other substances similar in properties, for example, dyes, ground clay.

Основными требованиями к оборудованию такого назначения являются: автономность и способность работать в полевых (таежных) условиях, небольшая масса и габариты, обеспечивающие погрузку в легкие самолеты (для переброски из одного авиаотделения в другое) и вертолеты (для доставки в район лесного пожара) без использования погрузочной техники, небольшое время развертывания и подготовки к работе (8-15 мин), невысокое удельное энергопотребление (0,14-0,20 кВт-ч/м³), производительность не менее 6,7 л/с, вязкость получаемого раствора не менее 0,2 Па˙с.The main requirements for equipment for this purpose are: autonomy and the ability to work in the field (taiga) conditions, light weight and dimensions that allow loading in light aircraft (for transfer from one air compartment to another) and helicopters (for delivery to the forest fire area) without using loading equipment, a short deployment time and preparation for work (8-15 min), low specific energy consumption (0.14-0.20 kWh / m ³ ), productivity of at least 6.7 l / s, the viscosity of the resulting solution is not less than 0.2 Pa˙s.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является оборудование передвижного заправочного пункта. Оно включает в себя автономный насос для подачи воды, эжектор для дозированной подачи порошкообразного химического состава и смешивания его с водой, а также перемешивающее устройство в виде статического смесителя с чередующимися винтообразными турбулизирующими элементами левого и правого закручивания, аналогичного статическим смесителям фирмы "Kenigs". При подаче воды через кольцевое сопло и порошка - через соосное с ним центральное сопло это оборудование обеспечивало в проведенных экспериментах более равномерное, чем в других аппаратах распределение порошкового химсостава в воде без налипания порошка на стенки эжектора. Далее полученная суспензия поступала по гибкому трубопроводу (армированному рукаву) в статический смеситель, где подвергалась интенсивному перемешиванию при прохождении по турбулизирующим элементам. Closest to the proposed technical solution is the equipment of a mobile gas station. It includes a stand-alone pump for supplying water, an ejector for dosing a powdery chemical composition and mixing it with water, as well as a mixing device in the form of a static mixer with alternating screw-like turbulent elements of left and right twisting, similar to Kenigs static mixers. When water was supplied through an annular nozzle and a powder — through a central nozzle coaxial with it, this equipment ensured in the experiments more uniform distribution of chemical powder composition in water than in other devices without sticking the powder to the walls of the ejector. Next, the resulting suspension was fed through a flexible pipe (reinforced sleeve) to a static mixer, where it was intensively mixed while passing through turbulent elements.

Однако при использовании химсостава ОС-А1 после длительного хранения, что обусловлено спецификой его применения, в процессе испытаний оборудования иногда не удавалось получить достаточную степень диспергирования порошка в воде, так как комки слежавшегося химсостава не всегда полностью разбивались при прохождении эжектора и статического смесителя. Вследствие этого на дне резервуара для раствора оседали клеевидные сгустки нерастворившегося химсостава. However, when using the OS-A1 chemical composition after prolonged storage, which is due to the specifics of its use, sometimes it was not possible to obtain a sufficient degree of dispersion of the powder in water during equipment testing, since lumps of caked chemical composition did not always completely break when passing through an ejector and a static mixer. As a result, glue-like clots of insoluble chemical composition settled on the bottom of the solution tank.

Целью изобретения является повышение эффективности работы оборудования и удобства его обслуживания. The aim of the invention is to increase the efficiency of equipment and ease of maintenance.

Цель достигается тем, что в предлагаемом оборудовании статический смеситель установлен под прямым углом к диффузору эжектора и соединен с ним коленом, причем отношение радиуса кривизны колена к диаметру выходной горловины диффузора эжектора находится в пределах 1,0-1,5. The goal is achieved by the fact that in the proposed equipment a static mixer is installed at right angles to the ejector diffuser and connected to it by a knee, and the ratio of the radius of curvature of the knee to the diameter of the outlet neck of the ejector diffuser is in the range of 1.0-1.5.

На фиг.1 изображен общий вид оборудования; на фиг.2 - эжектор. Figure 1 shows a General view of the equipment; figure 2 - ejector.

Предлагаемое автономное оборудование для приготовления вязких водных растворов порошкообразных огнетушащих составов непосредственно у лесных водоемов содержит мотопомпу 1 с всасывающим 2 и напорным 3 рукавами, смесительный блок 4 и подающий рукав 5. The proposed autonomous equipment for the preparation of viscous aqueous solutions of powdered fire extinguishing compositions directly at forest ponds contains a motor pump 1 with suction 2 and pressure 3 sleeves, a mixing unit 4 and a supply sleeve 5.

Смесительный блок представляет собой стол-контейнер 6, в котором размещены загрузочный бункер для порошка 7 и соединенные с ним последовательно эжекторное смесительное устройство 8 для подсасывания порошкового состава и приготовления суспензии, колено 9 и перемешивающее устройство 10, выполненное в виде статического смесителя. The mixing unit is a container table 6, in which a powder hopper 7 is placed and an ejector mixing device 8 connected in series for sucking the powder composition and preparing a suspension, an elbow 9 and a mixing device 10 made in the form of a static mixer.

Загрузочный бункер в верхней части имеет фланец (отбортовку), за который крепится к верхней крышке стола-контейнера, имеющей проем для бункера. В нижней части бункер имеет горловину с наружной резьбой. The loading hopper in the upper part has a flange (flanging), for which it is attached to the top cover of the container table, which has an opening for the hopper. At the bottom of the hopper has a neck with an external thread.

Эжекторное смесительное устройство с вертикальным потоком эжектирующей и эжектируемой сред (воды и порошка) имеет два сопла. An ejector mixing device with a vertical flow of ejected and ejected media (water and powder) has two nozzles.

Центральное сопло 11 для порошка установлено в головке 12, которая ввернута в верхнее резьбовое гнездо корпуса (камеры) 13. Кольцевое сопло для воды образовано наружной поверхностью сопла 11 и входной горловиной - конфузорной частью диффузорной трубы 14. The central nozzle 11 for the powder is installed in the head 12, which is screwed into the upper threaded socket of the housing (chamber) 13. The annular nozzle for water is formed by the outer surface of the nozzle 11 and the inlet neck is the confuser part of the diffuser pipe 14.

Для подвода воды на боковой стенке корпуса имеется входное окно, на которое установлен патрубок 15 с соединительной головкой 16. Эжектор соединен с горловиной бункера с помощью накидной гайки 17. К нижнему резьбовому концу диффузорной трубы с помощью накидной гайки присоединено колено 9. Вторая накидная гайка колена служит для присоединения к нему статического смесителя 10. For water supply, there is an inlet window on the side wall of the housing, on which a pipe 15 with a connecting head 16 is installed. The ejector is connected to the hopper neck with a union nut 17. An elbow is connected to the lower threaded end of the diffuser pipe with a union nut 9. The second union nut serves to attach to it a static mixer 10.

К выходной горловине смесителя присоединен подающий рукав 5. A feed sleeve 5 is connected to the outlet neck of the mixer.

В столе-контейнере над смесителем установлена полка для размещения отсоединенных от смесительного блока мотопомпы и рукавов при транспортировании. В верхней части стола имеются проушины для строповки. In the container table above the mixer, a shelf is installed to accommodate motor pumps and hoses disconnected from the mixing unit during transportation. At the top of the table there are eyelets for slinging.

Габариты и масса блоков (частей) оборудования обеспечивают его транспортирование вертолетами и самолетом АН-2, а также погрузку и выгрузку без применения механизмов. Dimensions and mass of blocks (parts) of equipment ensure its transportation by helicopters and AN-2 aircraft, as well as loading and unloading without the use of mechanisms.

Работает оборудование следующим образом. The equipment operates as follows.

Мотопомпа 1 подает из водоема воду по напорному рукаву 3 в корпус (камеру) эжектора. Вода под давлением проходит с большой скоростью через кольцевое сопло, создавая за обрезом сопла разрежение (вакуум). В загрузочный бункер засыпают порошковый химический состав, который под воздействием совпадающих по направлению и действующих вдоль оси центрального сопла силы тяжести и силы, вызванной разрежением, поступает в диффузорную трубу 14, где подхватывается кольцевой струей воды, препятствующей прилипанию его к стенкам. При движении обоих потоков по диффузорной трубе происходит их перемешивание, выравнивание скоростей и частичное восстановление статического гидравлического напора. Из диффузора смесь поступает в колено, меняет направление на 90^о и поступает в статический смеситель, где происходит интенсивное перемешивание при прохождении вдоль турбулизирующих элементов. Из смесителя полученный раствор под действием восстановленного напора поступает в резервуар (вертолетное сливное устройство).Motor pump 1 delivers water from the reservoir along the pressure hose 3 to the body (chamber) of the ejector. Water under pressure passes with great speed through the annular nozzle, creating a vacuum (vacuum) behind the nozzle edge. A powder chemical composition is poured into the loading hopper, which, under the influence of gravity and the force caused by rarefaction coinciding in direction and acting along the axis of the central nozzle, enters the diffuser pipe 14, where it is picked up by an annular stream of water that prevents it from sticking to the walls. When both flows move along the diffuser pipe, they are mixed, velocity equalized, and a partial restoration of the static hydraulic pressure. From the mixture enters the diffuser knee, it changes direction at ^about 90 and enters the static mixer, wherein an intensive mixing during the passage along the turbulence elements. From the mixer, the resulting solution under the action of the restored pressure enters the reservoir (helicopter drain device).

При радиусе колена более 1,5-2,0 диаметров выходной горловины диффузора поток смеси проходит по колену сравнительно плавно, и в случае наличия в порошке комков (что неизбежно при обычном сроке его хранения до 12 мес., а в случае неиспользования в первом сезоне - до 24 мес. и более) последние полностью не разрушаются даже после прохождения статического смесителя, и на дне резервуара, в который сливается готовый раствор, оседают клеевидные сгустки химсостава. Дробление комков слежавшегося порошкового химсостава достигается при использовании колена с радиусом поворота потока менее 1,5 диаметров выходной горловины диффузора. В этом случае комки химсостава, сохраняющиеся неразрушенными преимущественно в центральной части потока при выходе из диффузора, со значительно большей силой по инерции ударяются о внешнюю стенку колена, благодаря чему происходит их более полное разрушение. Этот эффект сохраняется и несколько увеличивается при дальнейшем уменьшении радиуса кривизны колена, однако при величине радиуса колена менее 1 диаметра выходной горловины диффузора потери напора в колене становятся достаточно большими, что мешает заправке раствором резервуара при расположении последнего выше смесительного блока. По этой причине целесообразно принять за оптимальный радиус кривизны колена величину, равную 1-1,5 диаметрам выходной горловины диффузора. With a knee radius of more than 1.5-2.0 diameters of the outlet neck of the diffuser, the flow of the mixture passes through the knee relatively smoothly, and if there are lumps in the powder (which is unavoidable with a typical shelf life of up to 12 months, and if not used in the first season - up to 24 months or more), the latter do not completely collapse even after passing through a static mixer, and glue-like clots of the chemical composition settle on the bottom of the tank into which the prepared solution merges. Crushing lumps of caked powder chemical composition is achieved by using a bend with a radius of rotation of the stream less than 1.5 diameters of the outlet of the diffuser. In this case, lumps of chemical composition, which remain intact mainly in the central part of the flow upon exiting the diffuser, strike the outer wall of the knee with much greater force by inertia, which results in their more complete destruction. This effect persists and slightly increases with a further decrease in the radius of curvature of the knee, however, when the radius of the knee is less than 1 diameter of the outlet neck of the diffuser, the pressure loss in the knee becomes large enough, which prevents the filling of the reservoir solution when the latter is located above the mixing block. For this reason, it is advisable to take for the optimal radius of curvature of the knee a value equal to 1-1.5 diameters of the outlet neck of the diffuser.

Соединение статического смесителя с эжектором с помощью колена, имеющего радиус кривизны не более 1,5 диаметров выходной горловины диффузора, дало возможность снизить высоту оборудования и, следовательно, высоту подъема химсостава при загрузке в бункер, уменьшить длину системы бункер-эжектор-статический смеситель и объединить эти основные части оборудования в один блок, вмещающийся без разборки в салон летательных аппаратов, что значительно сократило время развертывания оборудования в районе пожара. Это значительно повысило удобство обслуживания оборудования. The connection of the static mixer with the ejector using a bend having a radius of curvature of not more than 1.5 diameters of the outlet neck of the diffuser made it possible to reduce the height of the equipment and, therefore, the height of the chemical composition when loading into the hopper, reduce the length of the hopper-ejector-static mixer system and combine these main parts of the equipment in one unit, which fits without disassembling into the aircraft cabin, which significantly reduced the deployment time of the equipment in the fire area. This greatly increased the convenience of servicing equipment.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключается в следующем. The technical and economic efficiency of the proposed technical solution compared to the prototype is as follows.

Благодаря тому, что при выходе потока смеси из диффузора комочки химсостава при резком изменении направления потока ударяются о стенку колена и подвергаются интенсивному воздействию поперечных струй воды, происходит полное разрушение комочков химсостава и лучшее его растворение при дальнейшем продвижении в смесителе. За счет установки смесителя перпендикулярно эжектору через колено с малым радиусом снижена высота расположения бункера и габариты оборудования, трудоемкость загрузки химсостава. Due to the fact that when the mixture flows out of the diffuser, the lumps of the chemical composition hit the knee wall and are subjected to intense action of transverse jets of water with a sharp change in the direction of the flow, complete destruction of the lumps of the chemical composition and its better dissolution with further advancement in the mixer. Due to the installation of the mixer perpendicular to the ejector through the elbow with a small radius, the height of the hopper and the dimensions of the equipment, the complexity of loading the chemical composition were reduced.

Уменьшение общих габаритов оборудования и выполнение бункера, эжектора и смесителя в виде единого блока, вмещающегося в салон летательного аппарата, позволяет сократить время развертывания оборудования и связанное с ним дорогостоящее время простоя вертолета. Reducing the overall dimensions of the equipment and the implementation of the hopper, ejector and mixer in the form of a single unit that fits in the cabin of the aircraft, reduces the deployment time of the equipment and the associated expensive helicopter downtime.

Таким образом, повышается удобство обслуживания оборудования, качество приготовляемого раствора и сокращается время развертывания оборудования, т. е. повышается эффективность работы. Thus, the convenience of equipment maintenance, the quality of the prepared solution and the deployment time of the equipment are reduced, that is, the work efficiency is increased.

Claims (1)

АВТОНОМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ ОГНЕТУШАЩИХ СОСТАВОВ, содержащее мотопомпу, загрузочный бункер, эжектор и статический смеситель, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы и удобства в обслуживании оборудования, статический смеситель установлен перпендикулярно к оси диффузора эжектора и соединен с ним с помощью колена, при этом отношение радиуса кривизны колена к диаметру выходной горловины диффузора эжектора находится в пределах 1,0 - 1,5. AUTONOMOUS EQUIPMENT FOR PREPARING SOLUTIONS OF FIRE EXTINGUISHING COMPOSITIONS, containing a motor pump, loading hopper, ejector and static mixer, characterized in that, in order to increase the efficiency and ease of maintenance of the equipment, the static mixer is installed perpendicular to the axis of the ejector diffuser and connected to it while the ratio of the radius of curvature of the knee to the diameter of the outlet neck of the ejector diffuser is in the range of 1.0 - 1.5.

Images