RU2576296C1 - Kochetov(s vortex foam generator - Google Patents

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to generation of long-range gas-drop jets and can be used in fire-fighting equipment, agricultural land under irrigation, and other industries associated with need for long-range gas-liquid jets. In an apparatus for creating a gas-drop jet slit nozzle is combined and consists of two mutually perpendicular cuboids with throttle through-holes rectangular section, connected to body cavity. To circular plate with attached thereto axially slotted nozzle of inlet is rigidly attached to diffuser flow divider. Flow splitter is perpendicular to axis of inlet and outlet is located at outlet section of diffuser.

EFFECT: technical result is high efficiency of fire extinguishing by increased flight range of gas-drop jet and wider zone of supply of gas-droplet jet.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии генерации газокапельных струй повышенной дальнобойности и может использоваться в противопожарной технике, в сельском хозяйстве при орошении земель и других отраслях, связанных с необходимостью создания дальнобойных газожидкостных струй.The invention relates to a technology for generating gas-droplet jets of increased long-range and can be used in fire fighting equipment, agriculture, irrigation and other industries associated with the need to create long-range gas-liquid jets.

Наиболее близким объектом заявленного устройства является установка для создания газокапельной струи по патенту РФ №21075541, которая содержит систему подачи жидкости и газа и газодинамическое сопло с камерой смешения жидкости и газа.The closest object of the claimed device is the installation for creating a gas-droplet jet according to the patent of the Russian Federation No. 21075541, which contains a fluid and gas supply system and a gas-dynamic nozzle with a chamber for mixing liquid and gas.

Недостаток известного устройства заключается в невозможности увеличения с помощью известных средств дальности полета газокапельной струи свыше 50 м, что необходимо, например, для тушения пожаров в многоэтажных зданиях и высотных сооружениях.A disadvantage of the known device is the impossibility of increasing, with the help of known means, the range of a gas-droplet jet over 50 m, which is necessary, for example, to extinguish fires in high-rise buildings and high-rise structures.

Технический результат - повышение эффективности пожаротушения путем увеличения дальности полета газокапельной струи и расширения зоны подачи газокапельной струи.EFFECT: increased fire extinguishing efficiency by increasing the range of a gas-droplet jet and expanding the zone of supply of a gas-droplet jet.

Это достигается тем, что в устройстве для создания газокапельной струи, содержащем системы подачи жидкости и газа и сопло, система подачи жидкости осуществляется по двум направлениям, включающим осевую подачу жидкости через подводящий патрубок и, последовательно соединенные и соосные с ним, конфузор и цилиндрическое сопло, а тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом корпус в виде цилиндроконической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера с патрубком для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры выполнены два ряда подводящих жидкость тангенциальных каналов, при этом в каждом ряду имеется, по крайней мере, три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру с цилиндрической полостью корпуса, к которой соосно прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры и жестко соединенная с цилиндрической полостью корпуса, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, а щелевое сопло выполнено комбинированным и состоящим из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов с дроссельными сквозными отверстиям прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса.This is achieved by the fact that in the device for creating a gas-droplet jet containing liquid and gas supply systems and a nozzle, the liquid supply system is carried out in two directions, including axial liquid supply through the inlet pipe and, consecutively connected and coaxial with it, a confuser and a cylindrical nozzle, and the tangential fluid supply is through a coaxial housing with a cylindrical nozzle in the form of a cylinder-conical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber with a pipe is fixed for supplying fluid, while at the edges of the annular chamber two rows of fluid supplying tangential channels are made, while in each row there are at least three tangential channels connecting the annular chamber to the cylindrical cavity of the housing, to which a circular plate is arranged coaxially attached perpendicularly the axis of the vortex annular chamber and rigidly connected to the cylindrical cavity of the housing, in its end section, and a slot nozzle is attached perpendicular to the round plate, and the slot nozzle is made Rowan and consisting of two mutually perpendicular rectangular parallelepipeds with a throttle through-holes of rectangular cross section connected to the body cavity.

На фиг. 1 изображена функциональная схема вихревого пеногенератора, на фиг. 2 - вид А фиг. 1.In FIG. 1 shows a functional diagram of a vortex foam generator, FIG. 2 is a view A of FIG. one.

Вихревой пеногенератор (фиг. 1) содержит систему подачи жидкости по двум направлениям, включающую осевую подачу жидкости через подводящий патрубок 1 и последовательно соединенные и соосные с ним конфузор 3 и цилиндрическое сопло 4. Тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом 4 корпус 5 в виде цилиндрической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера 6 с патрубком 7 для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры 6 выполнены два ряда 8 и 9 подводящих жидкость тангенциальных каналов (на чертеже не показано), при этом в каждом ряду имеется, по крайней мере, три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру 6 с цилиндрической полостью 10 корпуса 5, к которой соосно прикреплена круглая пластина 11 (фиг. 2), расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры 6, и жестко соединенной с цилиндрической полостью 10 корпуса 5, в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине 11 прикреплено щелевое сопло 12, которое выполнено комбинированным и состоит из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов 13 и 14 с дроссельными сквозными отверстиями прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса 5. К круглой пластине 11 с прикрепленным к ней щелевым соплом 12, осесимметрично подводящему патрубку 1, жестко присоединен диффузор 15 с рассекателем потока 16, расположенным перпендикулярно оси подводящего патрубка 1 и размещенным у среза выходного сечения диффузора 15.The vortex foam generator (Fig. 1) contains a two-way fluid supply system, including an axial fluid supply through a supply pipe 1 and a confuser 3 and a cylindrical nozzle 4 connected in series and coaxial with it. The tangential fluid supply is carried out through a housing 5 in coaxial with a cylindrical nozzle 4 in the form of a cylindrical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber 6 is fixed with a nozzle 7 for supplying liquid, while along the edges of the annular chamber 6 there are two rows 8 and 9 of supplying liquids l tangential channels (not shown in the drawing), while in each row there are at least three tangential channels connecting the annular chamber 6 with the cylindrical cavity 10 of the housing 5, to which the circular plate 11 is coaxially attached (Fig. 2), located perpendicular to the axis of the vortex annular chamber 6, and rigidly connected to the cylindrical cavity 10 of the housing 5, in its end section, and perpendicular to the circular plate 11, a slotted nozzle 12 is attached, which is combined and consists of two mutually perpendicular straight of angular parallelepipeds 13 and 14 with throttle through-holes of rectangular cross section connected to the cavity of the housing 5. To the round plate 11 with the slotted nozzle 12 attached to it, axisymmetrically to the supply pipe 1, a diffuser 15 with a flow divider 16 located perpendicular to the axis of the supply pipe 1 is rigidly connected and placed at the exit section of the diffuser 15.

Вихревой пеногенератор работает следующим образом.Vortex foam generator works as follows.

Вихревой пеногенератор перемещается в исходное положение с помощью транспортного средства (на чертеже не показано) и направляется в сторону объекта, к которому должна осуществляться подача газокапельной струи, посредством управляющего воздействия системы управления перемещением сопла (на чертеже не показано). Включается турбокомпрессорная установка, являющаяся частью системы подачи газа, и ускоренный воздушный поток из выходного устройства силовой установки направляется в ввод 2 подачи газа в камеру смешения 10, где происходит образование двухфазного потока.The vortex foam generator is moved to its original position by means of a vehicle (not shown in the drawing) and is directed towards the object to which the gas-droplet jet is to be supplied, by means of the control action of the nozzle movement control system (not shown in the drawing). The turbocompressor unit, which is part of the gas supply system, is turned on, and the accelerated air flow from the output device of the power plant is directed to the gas supply inlet 2 to the mixing chamber 10, where a two-phase flow occurs.

Вихри жидкости впрыскиваются в камеру смешения 10 через размещенные в ней рядами 8 и 9 тангенциальные каналы, которые смешиваются с набегающим воздушным потоком, в результате чего образуется газокапельный поток. Максимальные значения давления воздуха на входе в сопло и относительной концентрации воды в двухфазном потоке выбираются из условия предельно плотной упаковки частиц воды в воздушном потоке: gP=5,7108 Па, где Р - давление газа на входе в сопло; g - относительная концентрация воды в двухфазном потоке. Для достижения необходимой (свыше 50 м) дальности полета газокапельной струи давление газа (воздуха) на входе в сопло должно превышать Р=5,5105 Па;Liquid vortices are injected into the mixing chamber 10 through tangential channels placed in rows 8 and 9, which are mixed with the incoming air flow, resulting in a gas-droplet flow. The maximum values of the air pressure at the inlet to the nozzle and the relative concentration of water in the two-phase flow are selected from the condition of extremely tight packing of water particles in the air flow: gP = 5.7108 Pa, where P is the gas pressure at the inlet to the nozzle; g is the relative concentration of water in a two-phase flow. To achieve the required (over 50 m) range of a gas-droplet jet, the gas (air) pressure at the inlet to the nozzle must exceed P = 5.5105 Pa;

g=Gввод/Gвоз=4,9,g = Gin / Gvoz = 4.9,

где Gввод=26 кг/с - массовый расход воды; Gвоз=5,3 кг/с - массовый расход воздуха; Тсм=298 К - температура двухфазного потока; L=1500 мм - длина корпуса 5 цилиндрической гильзы с соплом; D=50 мкм - средний диаметр капель воды в воздушном потоке.where Gin = 26 kg / s is the mass flow rate of water; Gvoz = 5.3 kg / s - mass air flow; Tcm = 298 K is the temperature of the two-phase flow; L = 1500 mm - the length of the body 5 of the cylindrical sleeve with a nozzle; D = 50 microns - the average diameter of water droplets in the air stream.

Созданный в камере смешения 10 двухфазный поток при указанных выше параметрах разгоняется в щелевом комбинированном сопле 12 в двух взаимно перпендикулярных направлениях по дроссельным сквозным отверстиям прямоугольного сечения, выполненных прямоугольных параллелепипедах 13 и 14. Использование комбинированного сопла позволяет компактировать газокапельную струю при относительно однородном распределении капель воды по сечению струи и расширить зону подачи газокапельной струи. Диффузор 15 с рассекателем потока 16 способствуют повышению мелкодисперсности двухфазного потока.The two-phase flow created in the mixing chamber 10 with the above parameters is accelerated in the slotted combined nozzle 12 in two mutually perpendicular directions along the throttle through-holes of rectangular cross-section made by rectangular parallelepipeds 13 and 14. Using the combined nozzle allows you to compact a gas-droplet jet with a relatively uniform distribution of water droplets over cross-section of the jet and expand the feed zone of the gas-droplet jet. A diffuser 15 with a flow divider 16 helps to increase the fineness of the two-phase flow.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что двухфазный поток, параметры которого выбираются согласно вышеуказанным условиям, разгоняется в газодинамическом корпусе до скорости, при которой дальность полета газокапельной струи составляет 65 м.The results obtained indicate that a two-phase flow, the parameters of which are selected according to the above conditions, is accelerated in the gas-dynamic housing to a speed at which the range of the gas-droplet jet is 65 m.

Предложенное изобретение может использоваться в различных отраслях техники, где требуется генерация дальнобойных газокапельных струй, дальность полета которых превышает 50 м. Наиболее эффективно использование изобретения в противопожарной технике, особенно при тушении пожаров в труднодоступных очагах и объектах, и в сельском хозяйстве при орошении земель.The proposed invention can be used in various branches of technology where the generation of long-range gas-droplet jets is required, the flight range of which exceeds 50 m. The invention is most effectively used in fire fighting equipment, especially when fighting fires in hard-to-reach centers and objects, and in agriculture when irrigating land.

Claims (1)

Вихревой пеногенератор, содержащий системы подачи жидкости и газа и сопло, система подачи жидкости осуществляется по двум направлениям, включающим осевую подачу жидкости через подводящий патрубок и последовательно соединенные и соосные с ним конфузор и цилиндрическое сопло, а тангенциальная подача жидкости осуществляется через коаксиальный с цилиндрическим соплом корпус в виде цилиндроконической гильзы, на цилиндрической части которой закреплена вихревая кольцевая камера с патрубком для подачи жидкости, при этом по краям кольцевой камеры выполнены два ряда подводящих жидкость тангенциальных каналов, при этом в каждом ряду имеется по крайней мере три тангенциальных канала, соединяющих кольцевую камеру с цилиндрической полостью корпуса, к которой соосно прикреплена круглая пластина, расположенная перпендикулярно оси вихревой кольцевой камеры и жестко соединенная с цилиндрической полостью корпуса в ее концевом сечении, а перпендикулярно круглой пластине прикреплено щелевое сопло, отличающийся тем, что щелевое сопло выполнено комбинированным и состоящим из двух взаимно перпендикулярных прямоугольных параллелепипедов с дроссельными сквозными отверстиями прямоугольного сечения, соединенными с полостью корпуса, а к круглой пластине с прикрепленным к ней щелевым соплом осесимметрично подводящему патрубку жестко присоединен диффузор с рассекателем потока, расположенным перпендикулярно оси подводящего патрубка и размещенным у среза выходного сечения диффузора. A vortex foam generator containing fluid and gas supply systems and a nozzle, a fluid supply system is carried out in two directions, including an axial fluid supply through a supply pipe and a confuser and a cylindrical nozzle connected in series and coaxial with it, and a tangential fluid supply is made through a housing coaxial with a cylindrical nozzle in the form of a cylindrical-conical sleeve, on the cylindrical part of which a vortex annular chamber with a nozzle for supplying fluid is fixed, while along the edges of the annular The chambers are made of two rows of fluid supplying tangential channels, each row having at least three tangential channels connecting the annular chamber to the cylindrical cavity of the housing, to which the circular plate is located coaxially, which is perpendicular to the axis of the vortex annular chamber and rigidly connected to the cylindrical cavity of the housing in its end section, and perpendicular to the round plate, a slotted nozzle is attached, characterized in that the slotted nozzle is combined and consists of two zaimno cuboids perpendicular to throttle the through holes of rectangular cross section connected to the body cavity, and a circular plate attached thereto axially slotted nozzle a supply pipe is rigidly connected with the diffuser flow divider positioned perpendicular axis of inlet and outlet placed in the cut section of the diffuser.

Images