Устройство для генерации потока огнетушащего вещества

Устройство для генерации потока огнетушащего вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к средствам пожаротушения, а более конкретно к стационарным и мобильным установкам пожаротушения, в которых в качестве огнетушащего вещества используется вода с добавками пенообразователей.

Использование добавок пенообразователя в огнетушащих составах позволяет эффективно тушить очаги возгорания легковоспламеняющихся жидкостей за счет перекрытия доступа кислорода к поверхности горения. Кроме того, использование пенообразователей способствует охлаждению зоны газовыделения из легковоспламеняющейся жидкости, ингибированию химических реакций окисления в зоне горения и снижению интенсивности лучистого теплообмена.

В патенте US 5445226 (МПК А62С 31/12, опубликован 29.08.1995) описано устройство для генерации огнетушащего вещества, содержащее ствол с проточным каналом осесимметричной формы, патрубок для подачи жидкости в проточный канал ствола, сопло, установленное на торцевой части ствола, и средство для ввода раствора пенообразователя в проточный канал ствола.

Проточный канал сопла состоит из расширяющегося в направлении течения потока входного участка конической формы, выходного участка цилиндрической формы и камеры пенообразования. В стенке камеры пенообразования выполнены сквозные отверстия для эжекции воздуха.

Средство для ввода раствора пенообразователя в канал ствола включает две вставки, последовательно установленные в проточном канале ствола. Первая вставка выполнена с входным сужающимся в направлении течения жидкости осевым каналом конической формы. Осевой конический канал второй вставки выполнен расширяющимся по направлению течения жидкости. За плоскостью выходного отверстия первой вставки образована камера смешения жидкости и пенообразователя, ограниченная поверхностью цилиндрической стенки ствола и частью поверхности второй вставки.

Вторая вставка установлена таким образом, что между плоскостью ее входного отверстия и плоскостью выходного отверстия первой вставки образован кольцевой зазор. Патрубок для ввода раствора пенообразователя сообщен с камерой смешения со стороны ее боковой стенки. Подаваемая в ствол жидкость проходит по каналу первой конической вставки и, минуя зазор, поступает в канал второй конической вставки. В камере смешения вблизи зазора образуется область пониженного давления. Пенообразователь, поступающий в камеру смешения посредством эжекции через кольцевой зазор между вставками, образует на стенках камеры тонкую пленку.

За счет эффекта эжекции пленка пенообразователя поступает в поток жидкости. Вследствие этого происходит предварительное смешение жидкости и пенообразователя. Далее смесь жидкости с пенообразователем направляется в смещенные друг относительно друга в азимутальном направлении щелевые каналы с острыми кромками. При прохождении раствора пенообразователя через систему каналов происходит интенсивное пенообразование. Далее смесь жидкости и пенообразователя поступает в камеру пенообразования, в которой процесс образования пены усиливается за счет смешения раствора с эжектируемым потоком воздуха.

Данное устройство позволяет тушить очаги возгораний классов «А» и «В», однако в процессе его работы не обеспечивается формирование высокоскоростной пенообразной струи. Генерируемый поток пены на выходе из сопла имеет большой поперечный размер и относительно небольшую скорость. Кроме того, необходимо отметить, что процесс пенообразования с помощью известного устройства сопровождается существенными потерями энергии струи жидкости на эжекцию пенообразователя и потока воздуха. В результате этих явлений снижается дальнобойность потока огнетушащего вещества.

Из патента US 2761516 (опубликован 04.09.1956, НКИ 169-15) известно устройство для генерации потока огнетушащего вещества. Устройство содержит ствол с проточным каналом цилиндрической формы и патрубок для подачи жидкости в проточный канал ствола. Средство ввода раствора пенообразователя выполнено в виде центрального тела - патрубка, коаксиально установленного перед входом в проточный канал сопла. На противоположной торцевой части ствола установлено сопло, проточный канал которого состоит из сужающегося в направлении течения потока входного участка конической формы и выходного участка цилиндрической формы. Устройство также содержит расширительную камеру, расположенную в проточном канале сопла между средством ввода раствора пенообразователя и входом в сопло.

Патрубок для подачи раствора пенообразователя выполнен в виде сужающегося сопла с выходным цилиндрическим участком, ориентированным в направлении течения генерируемого потока. В стенке ствола вблизи выходного отверстия сопла выполнены отверстия для эжекции воздуха, расположенные равномерно по периметру сечения проточного канала.

После подачи жидкости в проточный канал ствола в кольцевом канале у среза сопла образуется область пониженного давления. Вследствие этого воздух из окружающей среды эжектируется в полость проточного канала через отверстия, выполненные в стенке ствола. В результате интенсивного смешения потока раствора пенообразователя с эжектируемым воздухом образуется воздушно-механическая пена с крупным размером пузырьков. В процессе турбулентного течения через расширительную камеру поток жидкости преобразуется в пену с малым размером пузырьков. Сформированный в расширительной камере пенообразный поток поступает далее в канал выходного сопла ствола, в котором формируется компактный поток огнетушащего вещества.

Известное устройство позволяет генерировать потоки воздушно-механической пены, характеризующиеся высокой стабильностью. Однако следует отметить, что вследствие смешения огнетушащей жидкости с воздухом происходит существенное снижение плотности огнетушащего вещества. Кроме того, при прохождении через расширительную камеру происходит расширение пенообразного потока и его торможение вследствие трения о стенки протяженного проточного канала.

Таким образом, перед входом в выходное сопло ствола пенообразный поток имеет меньшую плотность и меньшую скорость по сравнению с характеристиками потока на срезе сопла подачи раствора пенообразователя. Данный фактор предопределяет снижение кинетической энергии пенообразного потока на выходе из сопла ствола, и вследствие этого снижается дальнобойность генерируемого потока.

Отрицательное влияние на генерацию пенообразного потока оказывают также динамические колебания потока, которые возникают в процессе течения по проточному каналу ствола и по каналу расширительной камеры.

Наиболее близким аналогом патентуемого изобретения является устройство для генерации огнетушащего вещества, раскрытое в патенте US 2478998 (опубликован 16.08.1949, НКИ 299-113). Устройство для генерации огнетушащего вещества содержит ствол с проточным каналом осесимметричной формы, патрубок для подачи жидкости в проточный канал ствола, сопло, установленное на торцевой части ствола, и средство ввода раствора пенообразователя, установленное на входе в проточный канал ствола. В состав устройства также входит успокоитель пенообразного потока, размещенный в проточном канале ствола между средством ввода раствора пенообразователя и входом в сопло. В проточном канале ствола между средством ввода раствора пенообразователя и успокоителем смешанного потока образована расширительная камера. Проточный канал сопла состоит из сужающегося в направлении течения потока входного участка коноидальной формы и выходного участка цилиндрической формы.

Перед входом в проточный канал ствола установлен узел подачи жидкости и пенообразователя. В проточном канале узла подачи жидкости установлено центральное тело конической формы, вершина которого обращена навстречу потоку жидкости. Между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью центрального тела образована кольцевая камера смешения, которая сообщена с системой подачи раствора пенообразователя через кольцевой зазор, образованный во внешней стенке проточного канала.

Успокоитель потока жидкости выполнен в виде двух пластин, расположенных параллельно направлению течения потока жидкости и перпендикулярно друг другу. В канале расширительной камеры перед успокоителем потока жидкости установлена перфорированная перегородка конической формы.

В процессе работы устройства жидкость под давлением подается в проточный канал ствола. В камере смешения в области кольцевого зазора образуется область пониженного давления. Вследствие этого пенообразователь эжектируется через кольцевой зазор и смешивается с потоком жидкости. Далее поток огнетушащей жидкости поступает в проточный канал ствола, где происходит механическое пенообразование за счет смешения жидкости с воздухом, эжектируемым из окружающей среды. Поток пенообразного огнетушащего вещества, проходя далее через отверстия перегородки, поступает в успокоитель потока жидкости и затем в канал выходного сопла.

При прохождении пенообразного потока через отверстия перегородки происходит снижение скорости течения огнетушащего вещества с целью исключения вихреобразования в потоке жидкости и выравнивание профиля скорости потока по сечению проходного отверстия расширительной камеры. В сужающемся участке канала сопла осуществляется увеличение скорости пенообразного потока до первоначального уровня (на входе в расширительную камеру). В результате на выходе из сопла генерируется компактный поток пены, используемой в качестве огнетушащего вещества.

Необходимо отметить, что в известном устройстве снижение турбулизации потока перед успокоителем потока осуществляется за счет предварительного снижения скорости пенообразного потока в расширительной камере. Вследствие этого течение смеси жидкости и раствора пенообразователя через расширительную камеру устройства сопровождается существенными потерями кинетической энергии генерируемого потока.

Кроме того, потери кинетической энергии возникают в процессе эжектирования раствора пенообразователя в камеру смешения и воздуха в расширительную камеру. Механическое пенообразование, происходящее в проточном канале ствола, также связано с существенными потерями энергии.

Необходимо отметить, что в устройстве по патенту US 2478998 и в других описанных выше аналогах в выходном сопле устройства осуществляется ускорение пенообразного потока, плотность которого значительно ниже плотности жидкости. При этом достигаемая скорость пенообразного потока на выходе из сопла из-за возникающих потерь существенно ниже начальной скорости жидкости и раствора пенообразователя, подаваемых в проточный канал устройства (в камеру смешения).

В результате описанных выше явлений кинетическая энергия и импульс генерируемого пенообразного потока за срезом выходного сопла оказываются существенно ниже требуемых значений, которые определяют дальность подачи потока огнетушащего вещества на расстояния более 20 м.

Настоящее изобретение направлено на создание устройства, обеспечивающего генерацию высокоскоростного пенообразного потока огнетушащего вещества при условии минимизации потерь энергии, связанных с генерацией такого потока. Технический результат, достигаемый при решении поставленных технических задач, заключается в повышении эффективности тушения очагов пожаров различных классов (в основном классов "А" и "В") за счет снижения потерь энергии на генерацию высокоскоростного пенообразного потока и посредством увеличения дальности подачи огнетушащего вещества на расстояния более 20 м.

Данный технический результат обеспечивается за счет использования устройства для генерации потока огнетушащего вещества, содержащего ствол с проточным каналом осесимметричной формы, патрубок для подачи жидкости в проточный канал ствола и сопло, установленное на торцевой части ствола. Сопло имеет проточный канал, состоящий из сужающегося в направлении течения потока жидкости входного участка конической или коноидальной формы и выходного участка цилиндрической формы. Устройство содержит средство ввода раствора пенообразователя в проточный канал ствола. В проточном канале ствола между средством ввода раствора пенообразователя и входом в сопло установлен успокоитель смешанного потока жидкости и пенообразователя. При этом в проточном канале ствола между средством ввода раствора пенообразователя и успокоителем смешанного потока образована расширительная камера.

Согласно настоящему изобретению средство ввода раствора пенообразователя установлено непосредственно в проточном канале ствола, максимальный диаметр d_max и минимальный диаметр d_min входного участка проточного канала сопла, а также длина l_ц выходного цилиндрического участка проточного канала сопла выбираются из следующих условий для обеспечения интенсивного пенообразования в ускоренном потоке жидкости:

2≤d_max/d_min≤14; d_max=D_к; d_min=d_ц; l_ц= (2-10) d_ц,

где D_к - диаметр расширительной камеры проточного канала ствола;

d_ц - диаметр выходного участка проточного канала сопла.

Совокупность перечисленных выше существенных признаков изобретения определяет возможность достижения технического результата за счет создания в канале ствола последовательно расположенных по направлению течения потока следующих зон: зоны смешения рабочей жидкости с пенообразователем, зоны преобразования потока, в которой осуществляется выравнивание параметров потока по поперечному сечению проточного канала, зоны ускорения потока жидкости в сужающемся канале (конфузоре) сопла и зоны пенообразования в выходном цилиндрическом участке сопла.

Существенное увеличение кинетической энергии генерируемого потока достигается за счет того, что в качестве рабочей среды, ускоряемой в канале сопла, используется жидкость, а не пена. При этом пенообразование осуществляется в процессе движения предварительно ускоренной смеси жидкости с пенообразователем по каналу цилиндрического участка сопла.

Таким образом, вследствие того, что плотность жидкости существенно выше плотности пены, плотность потока на выходе из зоны ускорения оказывается существенно выше по сравнению с аналогичными параметрами пенообразного потока.

Вместе с тем при использовании жидкости в качестве рабочей среды в зоне ускорения появляется возможность увеличить скорость потока посредством применения конфузора с высокой степенью сужения проходного сечения проточного канала сопла. Необходимо отметить, для ускорения пены обычно применяются сужающиеся сопла с малой степенью сужения проходного сечения канала: d_max/d_min≤1,5.

Так, например, в устройстве - прототипе (см. US 2478998) применяется сопло с участком конической формы, для которого отношение d_max/d_min составляет 1,3. Данное ограничение связано с тем, что при увеличении степени сужения проходного сечения сопла происходит нарушение непрерывности подачи пены, образование газовых включений большого объема и отклонение течения пены от заданного направления как в канале сопла, так и за пределами среза сопла.

Существенным условием, обеспечивающим стабильную работу патентуемого устройства и достижение технического результата, является соблюдение условия:

2≤d_max/d_min≤14.

Данное условие характеризует, с одной стороны, увеличение скорости генерируемого пенообразного потока по сравнению с известными устройствами, в которых ускорению потока предшествует интенсивное пенообразование (2≤d_max/d_min), а с другой стороны, обеспечивается стабильная генерация высокоскоростного потока, обладающего требуемой пространственной однородностью (d_max/d_min≤14).

В результате проведенных исследований было установлено, что устойчивая генерация высокоскоростного пенообразного потока огнетушащего вещества с дальностью подачи более 20 м осуществляется при выполнении условия 2≤d_max/d_min≤14 для применяемого конического участка канала сопла. Следует отметить, что сопло данной формы используется для ускорения жидких сред.

Ограничение максимального значения степени сужения конфузора связано с существенным возрастанием гидравлических потерь и, следовательно, со снижением кинетической энергии генерируемого потока при значениях отношения d_max/d_min более 14. Кроме того, при превышении порогового значения d_max/d_min=14 наблюдаются нарушения непрерывности генерируемого потока в виде пульсаций потока, образование газовых включений большого объема и отклонение потока от заданного направления подачи огнетушащего вещества на очаг возгорания.

Учитывая вышеизложенные обстоятельства, в результате выполнения устройства согласно настоящему изобретению обеспечивается увеличение импульса и кинетической энергии генерируемого потока до значений, принципиально недостижимых при использовании в качестве рабочей среды пенообразного потока огнетушащего вещества.

Данные преимущества патентуемого устройства обусловлены возможностью ускорения жидкой рабочей среды до максимальной скорости перед преобразованием жидкости в пену. При этом генерируемый высокоскоростной поток пены направляется вдоль стенок цилиндрического участка сопла в заданную область пространства, не встречая каких-либо дополнительных препятствий со стороны элементов конструкции устройства.

Другим существенным условием, необходимым для достижения нового технического результата, является условие сопряжения входного отверстия сужающегося участка проточного канала сопла с выходным отверстием канала расширительной камеры и выходного отверстия сужающегося участка канала сопла с входным отверстием цилиндрического участка канала сопла: d_max=D_к; d_min=d_ц.

Указанное выше условие сопряжения расширительной камеры устройства, сужающегося участка проточного канала сопла и цилиндрического участка сопла определяет возможность снижения потерь кинетической энергии потока жидкости, двигающейся через расширительную камеру к выходному отверстию сопла.

Вместе с тем описанное выше условие обеспечивает возможность протекания жидкого потока смеси рабочей жидкости и раствора пенообразователя до зоны пенообразования (цилиндрического участка сопла) без каких-либо дополнительных гидравлических сопротивлений со стороны проточного канала устройства. Как известно, инициаторами механического пенообразования являются неплавные переходы трубопроводов либо выступы, рассекатели и направляющие элементы, а также шероховатости на поверхности трубопроводов, по которым прокачивается поток жидкости с пенообразователем.

Вследствие реализации существенного условия, характеризующего протекание жидкого потока огнетушащего вещества по проточному каналу устройства без интенсивного пенообразования до зоны пенообразования, в патентуемом устройстве обеспечивается возможность достижения максимальной скорости потока огнетушащего вещества на выходе из сопла устройства.

Третьим существенным условием, определяющим размеры проточного канала сопла, является соотношение, характеризующее выбор длины цилиндрического участка проточного канала сопла в зависимости от его диаметра: l_ц=(2-10)d_ц.

Длина цилиндрического участка проточного канала сопла выбирается таким образом, что, с одной стороны, в ускоренном потоке жидкости, представляющем собой смесь рабочей жидкости со смесью раствора пенообразователя, должно происходить интенсивное пенообразование за счет кавитационных процессов (l_ц=2d_ц), а с другой стороны, силы гидравлического сопротивления, проявляющиеся при движении потока жидкости по цилиндрическому каналу, не должны приводить к нарушению непрерывности генерируемого пенообразного потока.

В результате проведенных исследований было установлено, что влияние гидравлического сопротивления не оказывает существенного негативного влияния на параметры пенообразного потока, включая снижение его дальнобойности и нарушение сплошности потока, если длина цилиндрического участка не превышает десяти значений его диаметра.

Ограничение максимальной длины цилиндрического участка канала сопла обусловлено также потерями кинетической энергии на трение о поверхность стенок канала сопла.

Устойчивое пенообразование в ускоренном потоке жидкости наблюдается в случае, если длина цилиндрического канал составляет не менее двух диаметров его канала. Необходимо отметить, что преобразование потока жидкости в поток пены в зоне интенсивного пенообразования осуществляется в патентуемом устройстве посредством объемного газообразования в жидкости, протекающей через цилиндрический участок сопла с высокой скоростью (до 100 м/с). Как известно, при протекании высокоскоростного потока жидкости через цилиндрический канал кавитационные процессы начинают проявляться на расстояниях более одного радиуса от входного отверстия канала (см., например, патент RU 2184619 С1, колонка 14).

При работе патентуемого устройства образовавшиеся пузырьки газа служат центрами механического пенообразования в потоке жидкости. Кавитация возникает в результате падения статического давления движущейся по каналу жидкости до значения, близкого к давлению насыщенных паров жидкости.

С учетом временной задержки между моментом образования пузырьков газа в объеме жидкости (пузырьки образуются в течение ˜ 10^-4-10^-5с) и началом интенсивного перемешивания раствора пенообразователя в результате газонасыщения и перемещения газовых пузырьков в потоке жидкости длина цилиндрического участка канала сопла выбирается не менее двух диаметров канала. Иными словами, минимальный порог значений l_ц обусловлен промежутком времени действия пониженного статического давления в потоке жидкости, в течение которого формируются зародыши газовой фазы, образуются кавитационные пузырьки, происходит рост кавитационных пузырьков до критических размеров, при которых пузырьки либо схлопываются с образованием более мелких газовых включений, либо сливаются с соседними пузырьками с образованием более крупных газовых включений. В процессе преобразования кавитационных пузырьков происходит их перемещение в потоке жидкости и схлопывание. Данные явления инициируют процесс механического пенообразования.

Описанный выше процесс пенообразования отличает заявленное изобретение от технического решения, раскрытого в патенте US 2478998, которое выбрано в качестве наиболее близкого аналога изобретения. В устройстве по патенту US 2478998 пенообразование происходит за счет эжекции потока воздуха из окружающего пространства в полость канала расширительной камеры. При этом эжектирующие отверстия расположены между камерой смешения и входом в расширительную камеру устройства.

Отличительной особенностью патентуемого изобретения является то, что пенообразование инициируется в выходном участке канала сопла за счет формирования, преобразования и перемешивания с жидкостью кавитационных пузырьков, образовавшихся в потоке жидкости при истечении через выходной цилиндрический участок канала сопла.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что устойчивое пенообразование и максимальная дальнобойность пенного огнетушащего вещества обеспечиваются при ограничении длины выходного участка проточного канала сопла в зависимости от диаметра d_ц выходного участка проточного канала сопла согласно следующему условию: l_ц=(2-10)d_ц. Минимальный порог значений l_ц обусловлен необходимостью нахождения жидкости в зоне пониженного давления в течение определенного промежутка времени, достаточного для возникновения зародышей газовой фазы, образования кавитационных пузырьков и роста их до критических размеров. Максимальный порог обусловлен возникновением потерь кинетической энергии на трение о поверхность выходного участка канала сопла.

При выборе конкретных значений l_ц из диапазона (2-10)d_ц следует учитывать влияние свойств пенообразующего агента на время протекания процесса пенообразования. В случаях использования пенообразующих агентов, обеспечивающих высокую скорость пенообразования, интервал значений l_ц может быть более узким. Так, например, при использовании синтетических водных пленкообразующих пенообразователей диапазон оптимальных значений l_ц составлял от 2d_ц до 5d_ц.

Успокоитель смешанного потока, который устанавливается в проточном канале ствола между средством ввода раствора пенообразователя и входом в сопло, может быть выполнен в виде сотовой конструкции, состоящей из набора пластин, ориентированных вдоль направления течения потока. При данном выполнении конструкции успокоителя создаются оптимальные условия для устранения завихрений потока, которые возникают при формировании смешанного потока жидкости и пенообразователя. Следует отметить, что образование вихрей в потоке жидкости и неравномерность распределения профиля скоростей в потоке отрицательно влияют на формирование высокоскоростного пространственно ориентированного пенного потока огнетушащего вещества.

При движении смешанного потока жидкости с неупорядоченными направлением вектора скорости и величиной скорости в пространственных областях, ограниченных ячейками сотовой конструкции, формируются отдельные струи, имеющие заданное направление: параллельно оси симметрии проточного канала расширительной камеры. Одновременно происходит частичное выравнивание профиля скорости потока по сечению проточного канала за счет разделения потока на отдельные струи в изолированных демпфирующих полостях ячеек сотовой конструкции успокоителя.

С целью наиболее эффективного выравнивания профиля скоростей потока и упорядочивания направлений движения слоев жидкости в общем потоке продольный (осевой) размер l_у успокоителя выбирается в зависимости от диаметра D_y успокоителя в следующем диапазоне значений: 1,4D_y≤l_y≤2,8D_y. При выполнении данного условия обеспечивается наиболее полное сглаживание завихрений (турбулентностей), возникающих при смешении потока рабочей жидкости и пенообразователя, при минимальных потерях кинетической энергии, возникающих из-за трения о поверхности пластин успокоителя.

В предпочтительном варианте выполнения конструкции устройства средство ввода раствора пенообразователя в проточный канал ствола выполняется в виде центрального тела, установленного в проточном канале ствола перед входом в расширительную камеру. Для повышения эффективности смешения рабочей жидкости с раствором пенообразователя выходной канал данного средства ориентируется навстречу направлению течения потока жидкости.

При таком выполнении средства ввода раствора пенообразователя осуществляется формирование однородного смешанного потока жидкости и раствора пенообразователя с наименьшими затратами энергии.

С целью повышения эффективности смешения раствора пенообразователя с потоком жидкости средство для ввода раствора пенообразователя может быть снабжено завихрителем потока. В качестве завихрителя может применяться, например, шнековое устройство.

Для создания определенного направления движения потока раствора пенообразователя относительно встречно направленного потока рабочей жидкости на поверхности выходного канала средства для ввода раствора пенообразователя выполняются направляющие продольные или винтообразные канавки.

С целью обеспечения защиты оператора и транспортного средства от тепловых потоков, излучаемых высокотемпературным очагом возгорания, в состав устройства включается перемещаемый относительно ствола блок распылителей жидкости. Патрубок подвода жидкости блока распылителей сообщен с проточным каналом ствола перед сечением, в котором расположено выходное отверстие средства для ввода раствора пенообразователя.

Дальнобойность потока огнетушащего вещества может быть увеличена за счет использования, по меньшей мере, одного направляющего элемента, который устанавливается в расширительной камере устройства. Применение направляющих элементов в расширительной камере устройства позволяет устранить неравномерность профиля скорости по сечению смешанного потока рабочей жидкости и раствора пенообразователя. Направляющие элементы, установленные в расширительной камере, выполняют функцию формирователя потока жидкости.

При этом следует учитывать, что неравномерность профиля скорости по сечению смешанного потока обусловлена наличием динамических возмущений в потоке жидкости, вызванных неоднородностью профиля скорости потока и отклонением векторов скоростей слоев потока на входе в расширительную камеру устройства.

Источниками динамических возмущений, в частности, являются повороты и отводы подводящих трубопроводов, а также резкие изменения сечения проточного канала. Кроме того, зоны турбулентности в потоке жидкости могут образовываться в процессе смешения потоков жидкости и раствора пенообразователя.

В предпочтительном варианте реализации конструкции в состав устройства может входить формирователь потока жидкости, представляющий собой сборку из четырех направляющих элементов, выполненных в виде профилированных в направлении течения жидкости пластин, которые симметрично установлены в расширительной камере.

Далее изобретение поясняется примерами конкретного выполнения устройства для генерации потока огнетушащего вещества со ссылками на поясняющие чертежи.

На поясняющих чертежах изображено следующее:

на фиг.1 - продольный разрез устройства с местным видом на блок распылителей жидкости в масштабе 1:5;

на фиг.2 - поперечный разрез по плоскости А-А устройства, изображенного на фиг.1, в масштабе 1:2;

на фиг.3 - продольный разрез устройства, в состав которого входят направляющие элементы, симметрично установленные в расширительной камере, в масштабе 1:5;

на фиг.4 - поперечный разрез по плоскости Б-Б устройства, изображенного на фиг.3, в масштабе 1:2.

В рассматриваемых вариантах выполнения изобретения предполагается применение устройства для генерации огнетушащего вещества на пожарном автомобиле (не показан). При этом возможны и другие варианты использования устройства, например на борту пожарного судна.

Согласно первому примеру реализации изобретения (см. фиг.1 и 2) устройство для генерации огнетушащего вещества содержит ствол 1 с проточным каналом 2 цилиндрической формы. Ствол 1 состоит из корпуса 3, с которым соединены посредством резьбовых соединений трубчатые секции 4, 5 и 6. Вход в корпус 3 сообщен с патрубком для подачи рабочей жидкости - воды (не показан).

В рассматриваемом варианте выполнения изобретения патрубок для подачи воды соединен с цистерной, установленной на транспортном средстве. Подача жидкости из цистерны в проточный канал 2 ствола 1 осуществляется с помощью насосной системы (не показана).

На торцевой части трубчатой секции 6 ствола 1 установлено сопло 7 при помощи накидной гайки 8. Стыки между торцевой частью секции 6 и соплом герметизированы с помощью уплотнительного кольца 9. Проточный канал сопла 7 состоит из сужающегося в направлении течения потока входного участка 10 конической формы (конфузора) и выходного участка 11 цилиндрической формы.

В рассматриваемом примере реализации изобретения максимальный диаметр d_max и минимальный диаметр d_min входного конического участка 10 проточного канала сопла 7 выбраны из условия d_max/d_min=2,7 (в пределах диапазона значений 2-14 согласно формуле изобретения). Диаметр d_ц выходного участка 11 проточного канала сопла 7 равен величине d_min согласно существенному условию изобретения.

Длина l_ц выходного цилиндрического участка 11 проточного канала сопла 7 выбрана из условия l_ц=3,8d_ц (в пределах диапазона значений от 2d_ц до 5d_ц).

В рассматриваемом примере реализации изобретения средство для ввода раствора пенообразователя в проточный канал 2 ствола 1 выполнено в виде центрального тела 12, установленного в проточном канале 2 ствола 1. Центральное тело 12 образовано соплом 13. В сопле 13 выполнен выходной канал 14, который размещен соосно проточному каналу 2 ствола 1. Вход сопла 13 сообщен с подводящим патрубком 15. Выходной канал 14 сопла 13 ориентирован навстречу направлению течения потока воды, подаваемой из цистерны транспортного средства.

Поверхность выходного канала 14 имеет шестигранную форму (см. фиг.1, 2). При этом грани поверхности выходного канала 13 способствуют турбулизации потока раствора пенообразователя за срезом выходного отверстия канала 14.

Патрубок 15 герметично установлен в отверстии, выполненном в стенке корпуса 3. Осевая линия канала патрубка 15 перпендикулярна осевой линии канала 2. Патрубок 15 соединен через трубопровод с емкостью, в которой находится раствор пенообразователя.

В качестве пенообразующего агента в рассматриваемом варианте реализации изобретения используется синтетический водный пленкообразующий пенообразователь AFFF 3М. Необходимо отметить, что помимо указанного выше пенообразующего агента могут использоваться и другие вещества, пригодные для образования пены низкой кратности.

Успокоитель 16 смешанного потока жидкости и пенообразователя размещен в канале 2 ствола 1 между центральным телом 12 и входом в сопло 7. Успокоитель 16 состоит из шести пластин 17, ориентированных вдоль направления течения потока. Пластины 17 соединены между собой с образованием сотовой конструкции (см. фиг.2). Две группы пластин, по три пластины в каждой, ориентированы перпендикулярно друг другу поперек проточного канала.

Сотовая конструкция установлена в трубчатой секции 5 и зафиксирована между торцевыми частями соседних трубчатых секций 4 и 6. В рассматриваемом примере реализации изобретения диаметр D_y успокоителя 16, который определяется максимальным размером пластин 17 в поперечном сечении проточного канала, равен 80 мм. Продольный размер l_у успокоителя 16, равный продольному (осевому) размеру пластин 17, составляет 1,56D_y=125 мм (в пределах диапазона оптимальных значений от 1,4D_у до 2,8D_у).

В проточном канале 2 ствола 1 между центральным телом 12 и успокоителем 16 смешанного потока образована цилиндрическая расширительная камера 18. Диаметр D_к расширительной камеры 18 соответствует максимальному диаметру d_max входного участка 10 проточного канала сопла 7. Длина I_к расширительной камеры 18 выбрана равной 3,6D_к.

В рассматриваемом примере реализации изобретения диаметр D_y успокоителя 16 незначительно превышает диаметр D_к расширительной камеры 18, что связано с используемым вариантом крепления успокоителя 16 в проточном канале 2. Успокоитель 16 фиксируется с помощью торцевых выступов трубчатых секций 4 и 6. Однако возможны и другие варианты крепления успокоителя 16 в проточном канале 2, например с помощью буртиков, выполненных на поверхности трубчатых секций.

В состав устройства входит также блок распылителей жидкости, состоящий из трех распылителей 19 с выходными щелевыми каналами 20 (см. фиг.1, 2). Распылители 19 имеют общий питающий коллектор 21, который соединен с патрубком 22 подвода жидкости. На патрубке 22 установлен запорный кран 23, посредством которого осуществляется подключение коллектора 21 к проточному каналу 2. При этом патрубок 22 сообщен с проточным каналом 2 ствола 1 перед сечением, в котором расположено выходное отверстие средства для ввода раствора пенообразователя.

Патрубок подвода жидкости 22 снабжен узлом 24 поворота блока распылителей жидкости, который обеспечивает угловое перемещение патрубка 22 вместе с распылителями жидкости 19 относительно ствола 1 (на фиг.1 направления перемещения обозначены стрелками). Узел 24 включает в свой состав управляющий рычаг 25, жестко связанный с патрубком 22. На фиг.1 и 2 изображен патрубок 22 подвода жидкости, установленный в положение, при котором выходные щелевые каналы 20 распылителей 19 ориентированы под углом 90° к оси симметрии проточного канала 2.

Согласно второму пример