RU2340375C2

RU2340375C2 - High-expansion mechanical foam generator

Info

Publication number: RU2340375C2
Application number: RU2006106748/12A
Authority: RU
Inventors: Виталий Прокофьевич Подгайный (UA); Виталий Прокофьевич Подгайный
Original assignee: Виталий Прокофьевич Подгайный; "КОМИНВЕСТ" общество с ограниченной ответственностью
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2008-12-10
Also published as: RU2006106748A

Abstract

FIELD: physics; fire prevention.

SUBSTANCE: high-expansion mechanical foam generator consists of a case with a diffuser, a packet of nets, a turbine with an atomiser, made in form a cup fixed on a hollow shaft, and a propeller. Two tangential holes at the bottom of the body of the central atomiser form an empirically determined acute angle with the tangent to the inner circumference of the atomiser. Two tangential holes of the lateral atomisers form an empirically determined acute angle with the tangent to the circle of rotation of the lateral atomisers. The ratio between the inlet and outlet openings of the diffuser, as well as the ratio between the diameter of the outlet opening of the diffuser and the distance from the atomizer to the grid for the parametric row of generators of this given type is a constant value.

EFFECT: production of fire-extinguishing high-expansion mechanical foam.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам для приготовления огнетушащей высокократной воздушно-механической пены, и может быть использована для тушения пожаров.The invention relates to fire fighting equipment, in particular to devices for preparing a fire extinguishing high-pressure air-mechanical foam, and can be used to extinguish fires.

Известен генератор высокократной воздушно-механической пены (см. авторское свидетельство СССР № 1659065, кл. А62С 5/02, 1991), в котором на внутренней поверхности пустотелого вала выполнены спиральные канавки с углом подъема α, используемые в качестве привода крыльчатки и как распылитель раствора пенообразователя. При этом спиральные канавки завихряют поток раствора пенообразователя, он распыляется и попадает на пакет пенообразующей сетки.A generator of high-pressure air-mechanical foam is known (see USSR author's certificate No. 1659065, class A62C 5/02, 1991), in which spiral grooves with an elevation angle α are used on the inner surface of the hollow shaft, used as an impeller drive and as a solution spray foaming agent. At the same time, the spiral grooves swirl the flow of the foaming agent solution, it is sprayed and enters the packet of the foaming mesh.

В пеногенераторе, известном из авторского свидетельства СССР № 1830256, кл. А62С 5/00, 1993, вал выполнен с открытыми концами, а турбинка прикреплена к внутренней стороне вала у среза, направленного в сторону сеток, крыльчатка расположена между турбиной и полой насадкой, а лопасти турбинки установлены с углом наклона к оси вала 15-20°.In the foam generator, known from the USSR copyright certificate No. 1830256, cl. А62С 5/00, 1993, the shaft is made with open ends, and the turbine is attached to the inside of the shaft at the cut directed towards the grids, the impeller is located between the turbine and the hollow nozzle, and the turbine blades are installed with an angle of inclination to the axis of the shaft 15-20 ° .

При подаче раствора пенообразователя пустотелый вал приводится во вращательное движение посредством оказавшейся в потоке гидравлической турбинки; при этом раствор пенообразователя распыляется и попадает на пакет пенообразующей сетки.When the foaming agent is supplied, the hollow shaft is rotationally driven by means of a hydraulic turbine caught in the flow; in this case, the foaming solution is sprayed and gets on the package of the foaming mesh.

Недостатком данных конструктивных решений является то, что струя пенообразующей жидкости выходит из отверстия полого вала по продольной оси генератора с малым углом расширения и не орошает периферийные участки пенообразующей сетки. При этом струя пенообразующего раствора, имеющая большую скорость прямолинейного движения, не встречая на своем пути дополнительного устройства для гашения кинетической энергии, попадает на поверхность пенообразующей сетки, где вследствие этого происходит преждевременный срыв пузырьков пены. Пена получается неоднородной по размерам пузырьков, идет несплошным потоком и имеет низкую кратность.The disadvantage of these design solutions is that the jet of foaming fluid leaves the hole of the hollow shaft along the longitudinal axis of the generator with a small expansion angle and does not irrigate the peripheral sections of the foaming mesh. In this case, the jet of the foaming solution, which has a high speed of rectilinear motion, without encountering an additional device for quenching kinetic energy in its way, falls on the surface of the foaming mesh, where premature disruption of the foam bubbles occurs. The foam turns out to be non-uniform in size of the bubbles, goes in a non-continuous flow and has a low multiplicity.

Кроме того, имея малое плечо вращения, крыльчатка генератора не в состоянии развить напор воздушного потока перед пенообразующей сеткой, достаточный для заполнения пеной больших объемов или для транспортирования пены по пенопроводам или туннелям.In addition, having a small shoulder of rotation, the impeller of the generator is not able to develop the pressure of the air flow in front of the foaming mesh, sufficient to fill the foam with large volumes or to transport the foam through foam pipes or tunnels.

В пеногенераторе согласно авторскому свидетельству СССР № 1258430, кл. А62С 5/04, 1986, корпус выполнен в виде телескопических штанг, прикрепленных своими концами к торцевым кольцам; при этом конфузор и диффузор выполнены из эластичного материала.In the foam generator according to the author's certificate of the USSR No. 1258430, cl. А62С 5/04, 1986, the body is made in the form of telescopic rods attached at their ends to the end rings; wherein the confuser and diffuser are made of elastic material.

Недостатком указанного конструктивного решения является то, что реактивная сила пенообразующего раствора, истекающего из центрального распылителя, не используется для придания вращательного движения крыльчатке, а действует на вал по оси турбины в обратном направлении, что приводит к потере скорости вращения и к снижению воздушного потока, создаваемого крыльчаткой, и, соответственно, к снижению производительности генератора.The disadvantage of this design solution is that the reactive force of the foaming solution flowing from the central atomizer is not used to impart rotational motion to the impeller, but acts on the shaft along the turbine axis in the opposite direction, which leads to a loss of rotation speed and to a decrease in the air flow created impeller, and, accordingly, to reduce the performance of the generator.

Кроме того, применение эластичного материала для конфузора и диффузора создает условия для увеличения потерь части раствора пенообразователя, которая, попадая на эластичную поверхность диффузора, тормозится и не достигает поверхности пенообразующей сетки.In addition, the use of elastic material for the confuser and the diffuser creates conditions for increasing losses of a part of the foaming agent solution, which, getting on the elastic surface of the diffuser, is inhibited and does not reach the surface of the foam-forming mesh.

Из авторского свидетельства СССР № 14685446, А62С 5/04, 1989, известен пеногенератор, в котором для создания процесса пенообразования используется пакет конических сеток и отражатели, выполненные в виде колец, установленных последовательно друг за другом перпендикулярно на внутренней цилиндрической поверхности корпуса пеногенератора.From the USSR author's certificate No. 14685446, А62С 5/04, 1989, a foam generator is known in which a packet of conical grids and reflectors made in the form of rings mounted sequentially one after another perpendicularly on the inner cylindrical surface of the foam generator body are used to create the foaming process.

Недостатком указанного конструктивного решения является то, что применение пакета, состоящего из нескольких пенообразующих сеток, приводит к возникновению дополнительных сопротивлений воздушному потоку, создаваемому крыльчаткой, а применение колец, установленных последовательно друг за другом перпендикулярно на внутренней цилиндрической поверхности корпуса пеногенератора, приводит к потере части раствора пенообразователя, которая тормозится отражательными кольцами и стекает по ним, не достигая поверхности пенообразующей сетки, что приводит к снижению производительности пеногенератора.The disadvantage of this design solution is that the use of a package consisting of several foam-forming nets leads to additional resistance to the air flow created by the impeller, and the use of rings installed sequentially one after another on the inner cylindrical surface of the foam generator body leads to the loss of part of the solution a foaming agent, which is inhibited by the reflective rings and flows down them, not reaching the surface of the foaming mesh, it leads to poor performance of the foam generator.

Наиболее близким к заявленному решению является генератор высокократной воздушно-механической пены (авторское свидетельство СССР № 578071, кл. А62С 5/04, 1978), содержащий корпус с диффузором, пакет сеток, турбину с полым валом и насаженной на вал крыльчаткой с распылительным устройством, имеющим центральный щелевой и боковые распылители. Пакет сеток орошается пенообразующим раствором, подаваемым из центрального и боковых распылителей, а крыльчатка, создающая воздушный поток, приводится в движение под действием реактивной силы струи пенообразующего раствора, истекающего из боковых распылителей.Closest to the claimed solution is a high-pressure air-mechanical foam generator (USSR author's certificate No. 578071, class A62C 5/04, 1978), comprising a housing with a diffuser, a mesh bag, a hollow shaft turbine and an impeller with a spray device mounted on the shaft, having a central slotted and side sprayers. A packet of nets is irrigated with a foaming solution supplied from the central and side nozzles, and the impeller creating an air flow is driven by the reactive force of the jet of foam-forming solution flowing from the side nozzles.

Однако в таком генераторе реактивная сила струи пенообразующего раствора, истекающего из центрального распылителя, не используется для придания вращательного движения крыльчатке, а действует на вал по оси турбины в обратном направлении, что приводит к потере скорости вращения и к снижению воздушного потока, создаваемого крыльчаткой, и, соответственно, к снижению производительности генератора.However, in such a generator, the reactive force of the jet of foaming solution flowing from the central atomizer is not used to impart rotational motion to the impeller, but acts on the shaft along the turbine axis in the opposite direction, which leads to a loss of rotation speed and to a decrease in the air flow generated by the impeller, and , accordingly, to a decrease in generator performance.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение процесса пенообразования и увеличение производительности генератора за счет максимального использования реактивной силы струи пенообразующего раствора, истекающего из тангенциальных отверстий центрального и боковых распылителей, для придания вращательного движения крыльчатке и получения распыленной струи необходимой дисперсности пенообразующего раствора и углом раскрытия, достаточным для равномерного орошения пакета сетки.The objective of the invention is to improve the foaming process and increase the productivity of the generator due to the maximum use of the reactive force of the jet of foaming solution flowing from the tangential openings of the central and side nozzles to impart a rotational motion to the impeller and obtain the atomized jet of the required dispersion of the foaming solution and an opening angle sufficient to uniformly irrigation net package.

Для решения поставленной задачи в генераторе высокократной воздушно-механической пены, содержащем корпус с диффузором, пакет сеток, турбину с распылительным устройством, выполненным в виде укрепленного на полом валу стакана, и крыльчаткой, согласно изобретению по меньшей мере два тангенциальных отверстия, выполненные в дне стакана центрального распылителя, образуют эмпирически определенный острый угол с касательной к внутренней окружности стакана, достаточный для придания вращательного движения крыльчатке, а по меньшей мере два тангенциальных отверстия боковых распылителей образуют эмпирически определенный острый угол с касательной к окружности вращения боковых распылителей, достаточный для равномерного орошения пенообразующей сетки при вращении распылителей вокруг продольной оси.To solve the problem in the generator of high-pressure air-mechanical foam containing a housing with a diffuser, a mesh bag, a turbine with a spray device made in the form of a glass mounted on a hollow shaft of the glass, and an impeller, according to the invention, at least two tangential openings made in the glass bottom the central atomizer, form an empirically determined acute angle with a tangent to the inner circumference of the glass, sufficient to impart rotational motion to the impeller, and at least two tangs The potential openings of the side nozzles form an empirically determined acute angle with a tangent to the circumference of rotation of the side nozzles, sufficient for uniform irrigation of the foaming net when the nozzles rotate around the longitudinal axis.

Кроме того, соотношение между диаметрами входного и выходного отверстий диффузора, а также соотношение между диаметром выходного отверстия диффузора и расстоянием от распылительного устройства до сетки для параметрического ряда генераторов данного типа являются величинами постоянными.In addition, the ratio between the diameters of the inlet and outlet of the diffuser, as well as the ratio between the diameter of the outlet of the diffuser and the distance from the spray device to the grid for the parametric series of generators of this type are constant.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - схематично общий вид генератора пены,figure 1 - schematically a General view of the foam generator,

фиг.2 - то же, вид по стрелке А со стороны сеток,figure 2 is the same, a view along arrow A from the side of the grids,

фиг.3 - схематично распылитель,figure 3 - schematically sprayer,

фиг.4 - разрез А-А на фиг.3,figure 4 - section aa in figure 3,

фиг.5 - разрез В-В на фиг.3.figure 5 - section bb in figure 3.

Генератор содержит корпус 1 и турбину 2 с полым валом 3 и крыльчаткой 4, насаженной на вал. Центральный распылитель 5 выполнен в виде стакана, в дне которого выполнены тангенциальные отверстия 6, а по окружности боковой поверхности стакана установлены боковые распылители 7, в которых также выполнены тангенциальные отверстия. К корпусу примыкает диффузор 8, в котором установлен пакет сеток 9 и отражательное кольцо 10.The generator comprises a housing 1 and a turbine 2 with a hollow shaft 3 and an impeller 4, mounted on the shaft. The central spray 5 is made in the form of a glass, in the bottom of which tangential openings 6 are made, and lateral sprayers 7 are installed around the circumference of the side surface of the glass, in which tangential openings are also made. A diffuser 8 is adjacent to the housing, in which a packet of grids 9 and a reflective ring 10 are installed.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

К генератору под давлением подается пенообразующий раствор, который, протекая по отверстию вала 3, выходит через центральный распылитель 5 и боковые распылители 7. Раствор пенообразующей жидкости, выходящий под давлением из боковых распылителей 7 с определенным углом раскрытия, попадает по окружности на периферийные участки сетки и частично на внутреннюю поверхность диффузора 8, где отражательным кольцом 10 направляется под углом на пенообразующую сетку 9. Одновременно раствор пенообразующей жидкости проходит через центральный распылитель 5 с определенным углом раскрытия струи, позволяющим обеспечить равномерное орошение центрального участка пенообразующей сетки 9.A foaming solution is supplied to the generator under pressure, which, flowing through the bore of the shaft 3, leaves through the central nozzle 5 and the side nozzles 7. A solution of the foaming fluid, which comes out under pressure from the side nozzles 7 with a certain opening angle, enters the circumference of the peripheral sections of the mesh and partially on the inner surface of the diffuser 8, where the reflection ring 10 is directed at an angle to the foaming mesh 9. At the same time, the solution of the foaming liquid passes through a central spray only 5 with a certain angle of the jet, which allows for uniform irrigation of the Central section of the foaming mesh 9.

Под действием реактивной силы струи пенообразующего раствора, выходящего из центрального распылителя 5 и боковых распылителей 7, вращается вал 3, а вместе с ним вращается крыльчатка 4.Under the action of the reactive force of the jet of the foam-forming solution exiting the central atomizer 5 and the side atomizers 7, the shaft 3 rotates, and with it the impeller 4 rotates.

Поток воздуха, создаваемый крыльчаткой, направляется к пенообразующему пакету сеток 9. Нагнетаемый поток воздуха частично захватывается вращающимся потоком распыленной пенообразующей жидкости, изменяя свое первоначальное направление, перемещается под наклоном к продольной оси генератора. Таким образом, происходит равномерное распределение воздушного потока и пенообразующего раствора по всей поверхности пенообразующей сетки 9.The air flow generated by the impeller is directed to the foaming packet of grids 9. The injected air flow is partially captured by the rotating stream of sprayed foaming fluid, changing its initial direction, moving obliquely to the longitudinal axis of the generator. Thus, there is a uniform distribution of the air flow and the foaming solution over the entire surface of the foaming mesh 9.

В результате взаимодействия потоков распыленного пенообразующего раствора и воздуха на пенообразующей сетке 9 образуются пузырьки пены. Поток пены под напором движется из генератора и направляется в очаг пожара.As a result of the interaction of the flows of the sprayed foam-forming solution and air, foam bubbles form on the foam-forming mesh 9. The flow of foam under pressure moves from the generator and is directed to the fire.

Использование предлагаемого генератора высокократной воздушно-механической пены обеспечивает улучшение процесса пенообразования и увеличение производительности генератора в сравнении с аналогом, имеющим идентичные размеры, что значительно повышает эффективность пенообразования.Using the proposed generator of high-pressure air-mechanical foam provides an improvement in the foaming process and an increase in the productivity of the generator in comparison with an analog having identical dimensions, which significantly increases the efficiency of foaming.

Ниже приведены примеры исполнения генераторов воздушно-механической пены.Below are examples of the performance of air-mechanical foam generators.

Таблица 1Table 1 Стационарные генераторыStationary generators Рабочее давление, кгс/см² Operating Pressure, kgf / cm ² Угол поворота распылителейSpray angle Дальность подачи пены, мFoam delivery range, m Кратность пеныFoam ratio боковых φlateral φ центральных φcentral φ 66 30thirty 6060 33 700700 66 4545 30thirty 55 250250

Таблица 2table 2 Мобильные генераторыMobile Generators Рабочее давление, кгс/см² Working pressure, kgf / cm ² Угол поворота распылителейSpray angle Дальность подачи пены, мFoam delivery range, m Кратность пеныFoam ratio боковых φlateral φ центральных φcentral φ 66 30thirty 4545 88 300300 66 4545 30thirty 15fifteen 100one hundred

Claims

1. Генератор высокократной воздушно-механической пены, содержащий корпус с диффузором, пакет сеток, турбину с распылительным устройством, выполненным в виде укрепленного на полом валу стакана, и крыльчаткой, отличающийся тем, что по меньшей мере два тангенциальных отверстия, выполненные в дне стакана центрального распылителя, образуют эмпирически определенный острый угол с касательной к внутренней окружности стакана, достаточный для придания вращательного движения крыльчатке, а по меньшей мере два тангенциальных отверстия боковых распылителей образуют эмпирически определенный острый угол с касательной к окружности вращения боковых распылителей, достаточный для равномерного орошения пенообразующей сетки при вращении распылителей вокруг продольной оси.1. Generator high-pressure air-mechanical foam containing a housing with a diffuser, a packet of grids, a turbine with a spray device made in the form of a glass mounted on a hollow shaft of the glass, and an impeller, characterized in that at least two tangential openings are made in the bottom of the glass of the Central spray guns form an empirically determined acute angle with a tangent to the inner circumference of the glass, sufficient to impart rotational motion to the impeller, and at least two tangential openings of the side races yliteley form empirically certain acute angle with the tangent to the circle of rotation of the side nozzles sufficient for uniform irrigation the foaming grid in rotation about the longitudinal axis of the spray.

2. Генератор высокократной воздушно-механической пены по п.1, отличающийся тем, что соотношение между диаметрами входного и выходного отверстий диффузора, а также соотношение между диаметром выходного отверстия диффузора и расстоянием от распылительного устройства до сетки для параметрического ряда генераторов данного типа являются величинами постоянными.2. The high-pressure air-mechanical foam generator according to claim 1, characterized in that the ratio between the diameters of the inlet and outlet of the diffuser, as well as the ratio between the diameter of the outlet of the diffuser and the distance from the spray device to the grid for the parametric series of generators of this type are constant .