устройство для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления жидких и порошкообразных огнетушащих веществ

Формула изобретения

1. Устройство для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления веществ, содержащее ствол с загрузочным отверстием для подачи распыляемого вещества в полость ствола, торцевой клапан, выполненный с возможностью выпуска распыляемого вещества из полости ствола при достижении в ней определенного давления, накопительную камеру для сжатого газа, запорный клапан, выполненный с возможностью перекрытия рабочего канала для прохода сжатого газа из накопительной камеры в полость ствола, средство для подачи к устройству сжатого газа и средство для управления работой устройства, отличающееся тем, что оно содержит затвор, выполненный с возможностью перемещения для перекрытия загрузочного отверстия ствола, вторую камеру, часть которой образована по меньшей мере одной поверхностью запорного клапана, и средство для управления движением потока сжатого газа от средства для его подачи, выполненное с возможностью подачи сжатого газа в своем первом состоянии в накопительную камеру в количестве, достаточном по меньшей мере для смещения затвора и перекрытия загрузочного отверстия ствола, и во вторую камеру в количестве, достаточном для обеспечения смещения запорного клапана, по меньшей мере равного смещению затвора, при этом рабочий канал выполнен внутри затвора, часть накопительной камеры образована по меньшей мере одной поверхностью затвора, а средство для управления движением потока сжатого газа выполнено с возможностью отвода сжатого газа в своем втором состоянии из второй камеры для обеспечения возможности открытия запорного клапана и направления сжатого газа из накопительной камеры в полость ствола через рабочий канал затвора, причем в накопительной камере расположено средство для турбулизации направляемого из накопительной камеры в полость ствола потока сжатого газа, в частности, для завихрения потока сжатого газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный клапан выполнен с возможностью открытия во втором состоянии средства для управления движением потока сжатого газа под действием давления сжатого газа в накопительной камере.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что затвор выполнен в виде цилиндрической втулки, установленной с возможностью осевого перемещения в канале ствола, а рабочий канал для прохода сжатого газа в полость ствола представляет собой центральное отверстие втулки, при этом в рабочем канале расположено седло запорного клапана.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что профиль рабочего канала за седлом запорного клапана представляет собой ступенчатое цилиндрическое отверстие втулки, причем диаметр ступеней увеличивается в направлении от седла клапана.

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что часть накопительной камеры образует задняя относительно выходного отверстия ствола торцевая поверхность втулки затвора, которая выполнена в виде эллиптического параболоида с усеченной вершиной.

6. Устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что средство для турбулизации потока сжатого газа представляет собой вставку с винтовыми каналами, размещенную в накопительной камере, при этом концевая часть вставки представляет собой обтекатель для запорного клапана.

7. Устройство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что запорный клапан представляет собой полый цилиндрический стержень, установленный соосно затвору в канале средства для турбулизации потока сжатого газа с возможностью осевого перемещения и имеющий эластичный наконечник.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что вторая камера образована каналом, в котором установлен запорный клапан, и задней относительно выходного отверстия ствола торцевой поверхностью запорного клапана.

9. Устройство по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что средство для управления движением потока сжатого газа представляет собой золотник, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые канавки с возможностью открытия прохода для сжатого газа в накопительную и вторую камеры в первом положении золотника, соответствующем первому состоянию средства для управления движением потока сжатого газа, при этом торец золотника представляет собой клапан, выполненный с возможностью выпуска сжатого газа из второй камеры во втором положении золотника, соответствующем второму состоянию средства для управления движением потока сжатого газа, при определенном давлении сжатого газа на торец золотника.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что золотник снабжен возвратной пружиной, упирающейся в регулировочную гайку, выполненную с возможностью регулирования давления, создаваемого в накопительной и второй камерах.

11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что средство для управления работой устройства представляет собой спусковой рычаг, закрепленный на рукоятке устройства и связанный со штоком, выполненным с возможностью предотвращения осевого смещения золотника в его второе положение.

12. Устройство по одному из пп.1-11, отличающееся тем, что средство для подачи к устройству сжатого газа представляет собой резервуар для сжатого газа, закрепленный на устройстве или размещенный отдельно от него.

13. Устройство по одному из пп.1-11, отличающееся тем, что средство для подачи к устройству сжатого газа представляет собой штуцер для магистрали стационарной системы подачи сжатого газа.

14. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что торцевой клапан расположен на выходном конце ствола и представляет собой плоскую шестисегментную диафрагму, выполненную из армированного упругого материала.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорный клапан и вторая камера размещены внутри средства для турбулизации потока сжатого газа.

16. Устройство по одному из пп.1-15, отличающееся тем, что оно содержит компрессионную камеру для возврата затвора в исходное положение после каждого импульса выброса вещества.

17. Устройство по одному из пп.1-16, отличающееся тем, что средство для управления работой устройства выполнено с возможностью предотвращения перевода средства для управления движением потока сжатого газа в его второе состояние.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к устройствам для направленного распыления жидких и порошкообразных огнетушащих веществ с помощью газовой среды, а именно к устройствам для импульсной подачи распыленных огнетушащих веществ в очаг возгорания.

Известно устройство для импульсного распыления и подачи воды в очаг пожара, содержащее цилиндрический корпус, являющийся резервуаром для сжатого газа, установленную внутри корпуса коаксиально резервуару цилиндрическую трубу выброса, связанную с резервуаром для газа через пневматический клапан, расположенный внутри резервуара у входного торца трубы выброса. Внутренняя полость упомянутого пневмоклапана образует подпорную камеру, обеспечивающую запирание трубы выброса при подаче сжатого воздуха в подпорную камеру и отпирание при сбросе давления из полости пневмоклапана (SU 1463319 А, 07.03.1989).

Недостатками этого устройства являются низкая скорость и малая энергия выброса распыленной воды, а также недостаточное качество воды, распыляемое за один импульс и, следовательно, низкая эффективность тушения огня.

Известно устройство для импульсного тушения огня, содержащее трубу выброса, приспособленную для заполнения тушащим жидким или порошкообразным веществом, и резервуар для сжатого газа, выходное отверстие которого соединено с трубой выброса через быстродействующий запорный клапан (US 5664631 А, 09.09.1997).

При работе описанного устройства также не обеспечивается тонкое распыление тушащих веществ, недостаточны энергия и скорость выброса тушащих веществ. Эти недостатки снижают эффективность действия устройства и тушения огня.

Наиболее близким аналогом является известное устройство для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления веществ, содержащее ствол с загрузочным отверстием для подачи распыляемого вещества в полость ствола, торцевой клапан, выполненный с возможностью выпуска распыляемого вещества из полости ствола при достижении в ней определенного давления, накопительную камеру для сжатого газа, запорный клапан, выполненный с возможностью перекрытия рабочего канала для прохода сжатого газа из накопительной камеры в полость ствола, средство для подачи к устройству сжатого газа и средство для управления работой устройства (RU 2144404 С1, 20.01.2000).

Основными недостатками данного устройства является недостаточная скорость выброса огнетушащего вещества, низкие гидродинамические характеристики потока сжатого газа, подаваемого из резервуара, который не обеспечивает тонкого распыления тушащего вещества при давлении сжатого газа менее 3 МПа, значительные интервалы времени между двумя импульсами вследствие ручного управления заполнением полости ствола огнетушащим веществом.

Таким образом задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в уменьшении сопротивления движению сжатого газа при одновременном повышении степени дисперсности распыляемого вещества, а также обеспечении автоматического управления заполнением полости ствола огнетушащим веществом. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в повышении эффективности тушения пламени и увеличении количества огнетушащего вещества, подаваемого в очаг возгорания в единицу времени за счет уменьшения интервалов между импульсами подачи вещества.

Указанный технический результат в устройстве для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления веществ, содержащем ствол с загрузочным отверстием для подачи распыляемого вещества в полость ствола, торцевой клапан, выполненный с возможностью выпуска распыляемого вещества из полости ствола при достижении в ней определенного давления, накопительную камеру для сжатого газа, запорный клапан, выполненный с возможностью перекрытия рабочего канала для прохода сжатого газа из накопительной камеры в полость ствола, средство для подачи к устройству сжатого газа и средство для управления работой устройства, достигается тем, что оно содержит затвор, выполненный с возможностью перемещения для перекрытия загрузочного отверстия ствола, вторую камеру, часть которой образована по меньшей мере одной поверхностью запорного клапана, и средство для управления движением потока сжатого газа от средства для его подачи, выполненное с возможностью подачи сжатого газа в своем первом состоянии в накопительную камеру в количестве, достаточном по меньшей мере для смещения затвора и перекрытия им загрузочного отверстия ствола, и во вторую камеру в количестве, достаточном для обеспечения смещения запорного клапана, по меньшей мере равного смещению затвора, при этом рабочий канал выполнен внутри затвора, часть накопительной камеры образована по меньшей мере одной поверхностью затвора, а средство для управления движением потока сжатого газа выполнено с возможностью отвода сжатого газа в своем втором состоянии из второй камеры для обеспечения возможности открытия запорного клапана и направления сжатого газа из накопительной камеры в полость ствола через рабочий канал затвора, причем в накопительной камере расположено средство для турбулизации направляемого из накопительной камеры в полость ствола потока сжатого газа, в частности для завихрения потока сжатого газа.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения запорный клапан может быть выполнен в виде цилиндрической втулки, установленной с возможностью осевого перемещения в канале ствола, а рабочий канал для прохода сжатого газа в полость ствола представляет собой центральное отверстие втулки, при этом в рабочем канале расположено седло запорного клапана.

При этом профиль рабочего канала за седлом запорного клапана представляет собой ступенчатое цилиндрическое отверстие втулки, причем диаметр ступеней увеличивается в направлении от седла клапана.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения часть накопительной камеры может образовывать задняя относительно выходного отверстия ствола торцевая поверхность втулки затвора, которая выполнена в виде эллиптического параболоида с усеченной вершиной.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство для турбулизации потока сжатого газа может представлять собой вставку с винтовыми каналами, размещенную в накопительной камере, при этом концевая часть вставки представляет собой обтекатель для запорного клапана.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения запорный клапан может представлять собой полый цилиндрический стержень, установленный соосно затвору в канале средства для турбулизации потока сжатого газа с возможностью осевого перемещения и имеющий эластичный наконечник.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения вторая камера может быть образована каналом, в котором установлен запорный клапан, и задней относительно выходного отверстия ствола торцевой поверхностью запорного клапана.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство для управления движением потока сжатого газа может представлять собой золотник, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые канавки с возможностью открытия прохода для сжатого газа в накопительную и вторую камеры в первом положении золотника, соответствующем первому состоянию средства для управления движением потока сжатого газа, при этом торец золотника представляет собой клапан, выполненный с возможностью выпуска сжатого газа из второй камеры во втором положении золотника, соответствующем второму состоянию средства для управления движением потока сжатого газа, при определенном давлении сжатого газа на торец золотника.

При этом золотник может быть снабжен возвратной пружиной, упирающейся в регулировочную гайку, выполненную с возможностью регулирования давления, создаваемого в накопительной и второй камерах.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство для управления работой устройства может представлять собой спусковой рычаг, закрепленный на рукоятке устройства и связанный со штоком, выполненным с возможностью предотвращения осевого смещения золотника в его второе положение.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство для подачи к устройству сжатого газа может представлять собой резервуар для сжатого газа, закрепленный на устройстве или размещенный отдельно от него.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения средство для подачи к устройству сжатого газа может представлять собой штуцер для магистрали стационарной системы подачи сжатого газа.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения торцевой клапан может быть расположен на выходном конце ствола и представляет собой плоскую шестисегментную диафрагму, выполненную из армированного упругого материала.

Запорный клапан и вторая камера размещены внутри средства для турбулизации потока сжатого газа.

Устройство может содержать компрессионную камеру для возврата затвора в исходное положение после каждого импульса выброса вещества.

Средство для управления работой устройства выполнено с возможностью предотвращения перевода средства для управления движением потока сжатого газа в его второе состояние.

Таким образом за счет обеспечения вращательного движения струи сжатого газа и пульсации подачи и давления (помпажа) струи при прохождении через ступенчатый рабочий канал затвора в процессе работы устройства обеспечивается более высокая степень дисперсности огнетушащего вещества и увеличена скорость выброса огнетушащего вещества. Кроме того, организован полностью автоматический режим работы устройства за счет синхронизации работы затвора и запорного клапана. Уменьшено газодинамическое сопротивление движению струи сжатого газа на входе в рабочий канал за счет описанного выше выполнения задней торцевой поверхности затвора и наличия обтекателя запорного клапана.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления жидких и порошкообразных огнетушащих веществ, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, которая поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2, 3 изображена принципиальная схема работы устройства; на фиг. 4 - вставка с винтовыми каналами для турбулизации потока сжатого газа; на фиг. 5 - торцевой клапан.

Устройство 1 для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления жидких и порошкообразных огнетушащих веществ включает в себя ствол 2 с загрузочным отверстием 3 для подачи распыляемого вещества в полость 4 ствола, торцевой клапан 5, затвор 6 с рабочим каналом 7, компрессионную камеру 8, накопительную камеру 9, вставку 10 с винтовыми каналами, установленную в накопительной камере, вторую камеру 11 и запорный клапан 12, канал 13 для подачи сжатого газа в накопительную камеру, канал 14 для подачи сжатого газа во вторую камеру, канал 15 для отвода сжатого газа из второй камеры, газораспределительный золотник 16, возвратную пружину 17, регулировочную гайку 18, шток 19, удерживающую пружину 20, колпачок 21 для регулировки удерживающей пружины, рукоятку со спусковым рычагом 22.

Устройство работает следующим образом.

Огнетушащее вещество через загрузочное отверстие 3 под давлением нагнетается в полость 4 ствола между затвором 6 и торцевым клапаном 5. Сжатый газ, поступающий в устройство из резервуара или стационарной системы подачи сжатого газа, проходит по кольцевым проточкам газораспределительного золотника и каналам 13, 14 в накопительную 9 и вторую 11 камеры. При этом происходит одновременное перемещение запорного клапана 12 и затвора 6 до полного перекрытия загрузочного отверстия 3 затвором. Упругий наконечник запорного клапана остается в седле рабочего канала затвора, так как на затвор 6 действует усилие, создаваемое давлением газа, сжимаемого в компрессионной камере 8 при перемещении затвора 6. Затвор имеет цилиндрическую, двухступенчатую наружную поверхность, больший диаметр которого равен диаметру соответствующего канала в корпусе устройства, а меньший является внутренней поверхностью цилиндра компрессионной камеры 8, наличие которой обеспечивает возврат в исходное положение затвора 6 после каждого импульса выброса огнетушащего вещества.

При нажатии на спусковой рычаг 22 шток 19, перемещаясь, сжимает удерживающую пружину 20, создавая при этом необходимый зазор с газораспределительным золотником 16, что позволяет ему совершать возвратно-поступательные движения. При перемещении золотника 16 в сторону возвратной пружины 17 по действием сжатого воздуха, прошедшего через канал 23 и действующего на торец золотника, он сжимает возвратную пружину 17 и перекрывает доступ сжатого газа в накопительную и вторую камеры. При этом открывается клапан 24, образуемый торцом газораспределительного золотника, и происходит сброс сжатого газа из второй камеры 11 посредством прямого сообщения каналов 23 и 15. В момент сброса рабочего давления из второй камеры запорный клапан 12 под усилием рабочего давления в накопительной камере 9, действующего на кольцевую поверхность его торца и упругого наконечника, возвращается в исходное положение, при этом открывается рабочий канал 7 затвора 6, что позволяет сжатому газу из накопительной камеры 9 устремиться в полость 4 ствола 2, при этом поток газа приобретает дополнительное вращательное движение, проходя по винтовым каналам вставки 10, и в полости 4 ствола происходит перемешивание сжатого газа и огнетушащего вещества. Торцевой клапан 5 открывается под действием резко возросшего давления в полости 4 ствола, и образовавшаяся смесь выбрасывается из ствола устройства, распыляя огнетушащее вещество в очаг возгорания.

После импульса выброса огнетушащего вещества затвор 6 под действием давления сжатого газа в компрессионной камере 8 возвращается в исходное положение, при этом упругий наконечник запорного клапана 12 садится на седло затвора, перекрывая рабочий канал 7. В момент сброса рабочего давления из второй камеры 11 газораспределительный золотник под действием возвратной пружины 17 также перемещается в исходное положение, при этом торец 24 золотника ложится на седло, закрывая проход газа от канала 15 в канал 23, и вновь открывается подача сжатого газа через кольцевые проточки газораспределительного золотника и каналы 13 и 14, то есть весь цикл повторяется, таким образом обеспечивается автоматический режим работы устройства.

Действие газораспределительного золотника 16 регламентируется требуемой скоростью и/или дальностью выброса огнетушащего вещества, то есть требуемой величиной рабочего давления сжатого газа в накопительной камере 9 и зависит от жесткости возвратной пружины 17 и положения регулировочной гайки 18, определяющих момент открытия упомянутого клапана 24.

Для окончания работы устройства прекращают нажатие на спусковой рычаг 22 и последний возвращается в исходное положение под действием штока 19, который перемещается удерживающей пружиной 20, при этом исключается возможность осевого смещения золотника.

Описанный пример выполнения устройства для импульсной подачи и мелкодисперсного распыления жидких и порошкообразных огнетушащих веществ доказывает возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенной в формуле изобретения.