RU2136389C1 - Nozzle for forming obstruction liquid screens - Google Patents

Abstract

FIELD: forming obstruction liquid screens. SUBSTANCE: body is made in form of sphere with slot. Walls of the slot are made at angle in way of escape of jet relative to radial plane ranging from 2 to 5 deg. EFFECT: reduced turbulization of flow at outlet from slotted hole; continuity of screen; enhanced efficiency of nozzle in forming extended screens. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области противопожарной техники и предназначено для использования в автоматических системах пожаротушения при блокировании жидкостными пленочными завесами процесса горения быстрогорящих продуктов, сопровождающегося выделением большого количества тепла и газов. The invention relates to the field of fire fighting equipment and is intended for use in automatic fire extinguishing systems when liquid film curtains block the process of burning fast-burning products, accompanied by the release of a large amount of heat and gases.

Известно устройство для распыления жидкости, содержащее корпус и распределительную обойму с отверстиями, одно из которых выполнено в виде щели, установленной с возможностью поворота относительно корпуса. С помощью вращения обоймы устанавливают одно из отверстий напротив выходного отверстия корпуса, обеспечивая требуемый режим подачи огнетушащей жидкости в очаг пожара. Однако устройство имеет сложную конструкцию, непригодную для создания пленочных завес большой протяженности (Патент Франции N 2309283, B 05 B 1/20, 1976). A device for spraying a liquid is known, comprising a housing and a distribution sleeve with holes, one of which is made in the form of a slit mounted for rotation relative to the housing. By rotating the casing, one of the openings is installed opposite the outlet of the housing, providing the required mode of supply of the extinguishing fluid to the fire. However, the device has a complex structure, unsuitable for creating film curtains of great length (French Patent N 2309283, B 05 B 1/20, 1976).

Наиболее близким устройством, принятым за прототип, является насадок в виде щелевого сопла, содержащий цилиндрический полый корпус с продольным щелевым отверстием и обойму, охватывающую корпус с возможностью вращения относительно него и выполненную в виде втулки с продольной щелью в зоне щелевого отверстия корпуса. Конструкция такого насадка позволяет осуществлять регулировку расхода жидкости путем изменения сечения щелевого отверстия (Авторское свидетельство СССР N 254468, B 05 B 1/16, 1969). The closest device adopted for the prototype is nozzles in the form of a slotted nozzle containing a cylindrical hollow body with a longitudinal slotted hole and a clip covering the housing with the possibility of rotation relative to it and made in the form of a sleeve with a longitudinal slot in the zone of the slotted hole of the housing. The design of such a nozzle allows you to adjust the fluid flow rate by changing the cross section of the slit hole (USSR Author's Certificate N 254468, B 05 B 1/16, 1969).

Однако названным насадком невозможно создать оптимальную структуру потока при образовании пленочных завес большой протяженности, вследствие большой турбулизации потока на выходе щелевого отверстия и нарушения сплошности потока по мере удаления потока истекающей жидкости от упомянутого отверстия. However, it is impossible to create the optimal flow structure with the mentioned nozzle during the formation of long film curtains, due to the large turbulization of the flow at the exit of the slot hole and the discontinuity of the flow as the flow of the outflowing liquid from the said hole is removed.

Сущность изобретения заключается в том, что в насадке для создания жидкостных завес, содержащем полый корпус с входным отверстием и выходным щелевым отверстием, выполненным в виде паза прямоугольной формы, и обойму, охватывающую корпус, последний выполнен в виде сферы, на которой размещен радиально паз, причем стенки паза выполнены в направлении выхода струи жидкости под углом к радиальной плоскости от 2 до 5 градусов. The essence of the invention lies in the fact that in the nozzle for creating liquid curtains containing a hollow body with an inlet and an outlet slot made in the form of a rectangular groove, and a holder covering the body, the latter is made in the form of a sphere on which a radially groove is placed, moreover, the walls of the groove are made in the direction of exit of the jet of liquid at an angle to the radial plane from 2 to 5 degrees.

Размещение паза радиально на сферическом корпусе позволяет осуществлять поворот плоской пленочной веероподобной формы водяной завесы в пределах радиального угла, что особенно удобно при блокировании возможного очага пожара на гибких технологических линиях, имеющих различные размеры контролируемых пожароопасных зон. Placing the groove radially on the spherical body allows you to rotate a flat film fan-like shape of the water curtain within the radial angle, which is especially convenient when blocking a possible fire focus on flexible production lines having different sizes of controlled fire hazard zones.

Результаты проведенных гидравлических и огневых испытаний заявляемого устройства показали, что расположение стенок паза в направлении выхода струи жидкости под углом раскрытия от 2 до 5 градусов к радиальной плоскости позволяет создать пленочную равномерную структуру потока большой протяженности без нарушения сплошности потока. The results of hydraulic and fire tests of the inventive device showed that the location of the walls of the groove in the direction of exit of the jet of liquid at an opening angle of 2 to 5 degrees to the radial plane allows you to create a uniform film structure of a long flow without breaking the flow continuity.

Расположение стенок паза в направлении выхода с углом раскрытия менее 2 градусов к радиальной плоскости приводит к избыточной турбулизации потока и к нарушению его сплошности по мере удаления потока истекающей жидкости от щелевого сопла. The location of the walls of the groove in the direction of exit with an opening angle of less than 2 degrees to the radial plane leads to excessive turbulization of the flow and to the disruption of its continuity as the flow of the outflowing fluid from the slot nozzle is removed.

Расположение стенок паза в направлении выхода с углом раскрытия более 5 градусов к радиальной плоскости приводит к уменьшению плотности потока и интенсивному образованию разрывов в структуре пленочной завесы по мере удаления потока истекающей жидкости из щелевого сопла. The location of the walls of the groove in the direction of exit with an opening angle of more than 5 degrees to the radial plane leads to a decrease in the flux density and the intensive formation of gaps in the structure of the film curtain as the flow of the outflowing fluid from the slot nozzle is removed.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения являются новыми и отвечают критерию "новизна". Thus, the distinguishing features of the proposed technical solution are new and meet the criterion of "novelty."

При определении соответствия отличительных признаков предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень" был проанализирован уровень техники и, в частности, известные способы и устройства для создания жидкостных завес. In determining the compliance of the distinguishing features of the invention with the criterion of "inventive step", the prior art and, in particular, known methods and devices for creating liquid curtains were analyzed.

Известны установки блокирования объектов от пожаров, которые предназначены для защиты их от опасного воздействия возникающих при пожаре высоких температур, например, для защиты технологических установок с емкостными аппаратами, содержащими легковоспламеняющиеся жидкости и горючие газы, строительные металлические конструкции и др. Подобные установки применяют для охлаждения и создания завес, когда тушение или локализация пожаров невозможны или нецелесообразны по тактико-техническим соображениям (Баратов А.Н., Иванов Е. Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, М., Химия, 1979, с. 145). Known installations for blocking objects from fires, which are designed to protect them from the dangerous effects of high temperatures during a fire, for example, to protect technological installations with capacitive devices containing flammable liquids and combustible gases, building metal structures, etc. Such installations are used for cooling and creating curtains when fire extinguishing or localization is impossible or inexpedient for tactical and technical reasons (Baratov A.N., Ivanov E.N. Pozharotushen Ie at the enterprises of the chemical and oil refining industry, M., Chemistry, 1979, p. 145).

Отмечено, что эффективность тушения зависит от того, насколько распыленная струя проникает в очаг горения. Проникающая способность струи в очаг горения при прочих равных условиях (напор пламени, степень испарения) зависит от размера капель, напора струи, скорости движения капель и условий подачи распыленной воды (то же, с. 189). It was noted that the extinguishing efficiency depends on how much the sprayed jet penetrates the burning area. The penetrating ability of the jet into the combustion zone, ceteris paribus (flame head, degree of evaporation) depends on the size of the droplets, the pressure of the jet, the speed of the droplets and the conditions for the supply of sprayed water (same, p. 189).

Установлено, что в практике пожаротушения для блокирования распространения пламени используются водяные, воздушно-водяные и водопенные завесы, которые в зависимости от способа и характера распыления подразделяются на аэродисперсные и пленочные. Коэффициент ослабления тепловой радиации аэродисперсными завесами сохраняется практически неизменным до температуры 1600^oC. При этом эффективность пленочных водяных завес при повышении температуры излучателя с 700 до 1600^oC снижается в 100 раз (Веселов А.И., Мешман Л.М. Автоматическая пожаро- и взрывозащита предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности. М., Химия, 1975, с. 103-104).It has been established that in fire extinguishing practice, water, air-water and water curtains are used to block the spread of flame, which are divided into aerodisperse and film depending on the method and nature of spraying. The coefficient of attenuation of thermal radiation by the aerodisperse curtains remains almost unchanged up to a temperature of 1600 ^o C. At the same time, the efficiency of film water curtains decreases by 100 times when the temperature of the emitter is increased from 700 to 1600 ^o C (Veselov A.I., Meshman L.M. and explosion protection of chemical and oil refining enterprises. M., Chemistry, 1975, pp. 103-104).

Расход воды определяется в зависимости от теплового напора, требуемой кратности ослабления теплового потока и защищаемой площади. Однако действие аэродисперсных завес при значительной интенсивности тепловой радиации становится малоэффективным. Water consumption is determined depending on the heat head, the required rate of attenuation of the heat flux and the protected area. However, the effect of aerodispersed curtains with significant intensity of thermal radiation becomes ineffective.

Известен способ создания полидисперсных воздушно-водяных и водопенных завес, указанный в работе (Иванов Е.Н. Противопожарная защита открытых технологических установок, М., Химия, 1975, с. 103-104), заключающийся в том, что ослабление теплового излучения зависит от толщины и физических свойств воздушно-водяной завесы, характеризующийся в первую очередь дисперсностью капельного потока. Однако создание полидисперсного потока большой протяженности связано с большими техническими трудностями, при этом в процессе движения мелких капель наблюдается их столкновение и образование новых, более крупных, в результате чего происходит, как отмечено в работе (Баратов А.Н., Иванов Е.Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, М. , Химия, 1979, с. 207-211), изменение их движения от замедленного к ускоренному, что приводит в конечном счете к снижению эффективности действия воздушно-водяных и водопенных завес по мере их удаления от устройства, создающего завесу. There is a method of creating polydisperse air-water and water curtains specified in the work (Ivanov E.N. Fire protection of open technological installations, M., Chemistry, 1975, pp. 103-104), which consists in the fact that the attenuation of thermal radiation depends on thickness and physical properties of the air-water curtain, characterized primarily by the dispersion of the droplet stream. However, the creation of a polydisperse stream of great length is associated with great technical difficulties, while in the process of movement of small droplets their collision and the formation of new, larger ones are observed, which result, as noted in (Baratov A.N., Ivanov E.N. Fire extinguishing at the enterprises of the chemical and oil refining industry, M., Chemistry, 1979, p. 207-211), a change in their movement from slow to accelerated, which ultimately leads to a decrease in the effectiveness of the action of air-water and water curtains as they are removed from the device that creates the curtain.

Плоская пленочная водяная завеса, как отмечено в работе (то же, с. 195, 197), не создает оптимальную равномерную структуру потока большой протяженности вследствие большой турбулизации указанного потока при создании струи из сравнительно крупных капель с последующим образованием из них конгломератов и нарушением сплошности пленочной завесы. Следование по пути увеличения как толщины, так и количественного расхода истекаемой жидкости при создании протяженных завес приводит к значительному общему суммарному расходу огнетушащей жидкости. A flat film water curtain, as noted in (same, p. 195, 197), does not create an optimal uniform structure of a long stream due to the large turbulization of the specified stream when creating a jet of relatively large droplets with the subsequent formation of conglomerates from them and breaking the continuity of the film curtains. Following the path of increasing both the thickness and the quantitative flow rate of the fluid to be drained when creating extended curtains leads to a significant total total flow rate of the extinguishing fluid.

Из работы (Пажи Д.Г., Галустов B.C. Основы техники распыливания жидкости, М., Химия, 1984, с. 16-17) известно, что распад плоской пленки обусловлен двумя основными причинами: во-первых, возникновением на пленке отдельных перфораций, которые постепенно увеличиваются до образования сетки, состоящей из тонких нитей, распадающихся на много мелких капель; во-вторых, образованием на пленке перпендикулярно направленного потока неустойчивых волн, амплитуда которых возрастает при удалении от кромки сопла, приводящих к распаду пленки на параллельные нити, которые дробятся на капли. Однако вопрос стабилизации пленки большой протяженности в зависимости от угла раскрытия стенок сопла в направлении выхода в указанной работе не рассмотрен. From the work (Pazhi DG, Galustov BC Fundamentals of liquid spraying technology, M., Chemistry, 1984, p. 16-17) it is known that the decomposition of a flat film is due to two main reasons: firstly, the appearance of individual perforations on the film, which gradually increase to form a network consisting of thin threads that break up into many small drops; secondly, the formation on the film of a perpendicularly directed flow of unstable waves, the amplitude of which increases with distance from the nozzle edge, leading to the disintegration of the film into parallel filaments, which are crushed into droplets. However, the stabilization of a long film depending on the opening angle of the nozzle walls in the exit direction was not considered in this work.

Известно щелевое сопло, содержащее полый корпус со щелью и имеющее основные перегородки, расположенные у концов щели истечения с зазором к корпусу и дополнительные перегородки, размещенные по длине щели истечения. При этом зазор между каждой перегородкой и корпусом составляет 0,8-1,5 ширины щели, а толщина перегородок составляет 1,5-2,5 ширины щели истечения. Однако сложность конструкции известного устройства и наличие перегородок повышают гидропотери, а само сопло не создает оптимальную структуру потока большой протяженности по причинам, указанным ранее. (Авторское свидетельство СССР N 858932, B 05 B 1/04, 1981). Known slot nozzle containing a hollow body with a slit and having the main partitions located at the ends of the expiration slit with a gap to the body and additional partitions located along the length of the expiration slit. In this case, the gap between each partition and the housing is 0.8-1.5 of the width of the slit, and the thickness of the partitions is 1.5-2.5 of the width of the expiration gap. However, the complexity of the design of the known device and the presence of partitions increase water loss, and the nozzle itself does not create the optimal structure of the long flow for the reasons mentioned earlier. (USSR author's certificate N 858932, B 05 B 1/04, 1981).

Следует также отметить, что в реальном производстве расположение распыливающих устройств по высоте регламентируется габаритами технологического оборудования, траекторией движения его механизмов и обслуживающего персонала и т. п. , а размеры периметра контролируемых зон при противопожарной защите конвейеров, роторных линий и т.п. могут достигать больших значений. В этом случае распыливающие устройства, входящие в состав установки автоматического пожаротушения, размещают равномерно по указанному периметру. Исходя из того, что суммарный расход воды, требуемой на создание завесы, может достигать больших значений, применение заявляемого устройства в составе указанной установки способствует бесперебойной подаче воды (Иванов Е.Н. Противопожарная защита открытых технологических установок, М., Химия, 1986, с. 83-95) при действующей водопроводной системе на объекте, при этом эффективность работы установки автоматического пожаротушения повышается. (Баратов А.Н., Иванов Е. Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, М., Химия, 1979, с. 165-166). It should also be noted that in real production, the location of spraying devices in height is governed by the dimensions of the technological equipment, the trajectory of its mechanisms and maintenance personnel, etc., and the perimeter of the controlled areas with fire protection of conveyors, rotor lines, etc. can reach large values. In this case, the spraying devices included in the automatic fire extinguishing installation are placed evenly along the specified perimeter. Based on the fact that the total flow rate of water required to create a curtain can reach large values, the use of the inventive device as part of this installation contributes to an uninterrupted supply of water (Ivanov E.N. Fire protection of open technological installations, M., Chemistry, 1986, p. . 83-95) with an existing water system at the facility, while the efficiency of the automatic fire extinguishing installation is increased. (Baratov A.N., Ivanov E.N. Fire extinguishing at the enterprises of the chemical and oil refining industry, M., Chemistry, 1979, p. 165-166).

На основании изложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", а само изобретение является новым. Based on the foregoing, we can conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", and the invention itself is new.

На фиг. 1 изображен общий вид насадка в разрезе, на фиг.2 - вид насадка со стороны паза, на фиг.3 - радиальный разрез паза. In FIG. 1 shows a General view of the nozzle in section, figure 2 is a view of the nozzle from the side of the groove, figure 3 is a radial section of the groove.

Насадок содержит полый корпус 1, внутренняя и внешняя поверхности которого выполнены сферическими. Корпус 1 имеет входное отверстие 2, сообщающееся с внутренней полостью 3 корпуса 1, и выходное щелевое отверстие, выполненное в виде паза 4 прямоугольной формы, размещенного радиально на корпусе 1. The nozzle contains a hollow body 1, the inner and outer surfaces of which are made spherical. The housing 1 has an inlet 2 communicating with the internal cavity 3 of the housing 1, and an exit slot made in the form of a groove 4 of a rectangular shape placed radially on the housing 1.

Стенки паза 4 расположены в направлении выхода струи жидкости под углом α, равным от 2 до 5^o к радиальной плоскости, образуя призматическую фигуру.The walls of the groove 4 are located in the direction of exit of the jet of liquid at an angle α equal to from 2 to 5 ^o to the radial plane, forming a prismatic figure.

Корпус 1 размещается между патрубком 6 и обоймой 5, которая поджимает и фиксирует корпус 1 в пределах радиального угла поворота. The housing 1 is placed between the pipe 6 and the holder 5, which compresses and fixes the housing 1 within the radial angle of rotation.

Насадок работает следующим образом. При пожаре огнетушащая жидкость поступает из патрубка 6 во входное отверстие 2 корпуса 1 и далее через внутреннюю полость 3 к пазу 4, из которого истекает в виде равномерной пленочной завесы веерообразного типа с углом раскрытия струи β.
Положение завесы может регулироваться в пределах радиального угла поворота корпуса 1.The nozzle works as follows. In case of fire, a fire extinguishing liquid enters from the nozzle 6 into the inlet 2 of the housing 1 and then through the internal cavity 3 to the groove 4, from which it flows out in the form of a uniform film curtain of a fan-shaped type with an opening angle β of the jet.
The position of the curtain can be adjusted within the radial angle of rotation of the housing 1.

Насадок прост в работе, монтаже и переналадке и может быть использован при противопожарной защите гибких технологических линий. The nozzles are easy to operate, install and change-over and can be used for fire protection of flexible production lines.

Claims (1)

Насадок для создания блокирующих жидкостных завес, содержащий полый корпус с входным отверстием и выходным щелевым отверстием, выполненным в виде паза прямоугольной формы, и обойму, охватывающую корпус, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде сферы, на котором размещен паз, причем стенки паза выполнены в направлении выхода струи жидкости под углом к радиальной плоскости от 2 до 5^o.Nozzles for creating blocking liquid curtains, comprising a hollow body with an inlet and an outlet slit made in the form of a rectangular groove, and a holder covering the body, characterized in that the body is made in the form of a sphere on which the groove is placed, and the walls of the groove are made in the direction of the jet of liquid at an angle to the radial plane from 2 to 5 ^o .

Images