RU2576228C1

RU2576228C1 - Modular fire extinguishing system with vortex apparatus for generating gas-liquid mixture

Info

Publication number: RU2576228C1
Application number: RU2015106877/12A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Дмитриевна Ходакова
Original assignee: Татьяна Дмитриевна Ходакова
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-02-27

Abstract

FIELD: fire safety equipment.

SUBSTANCE: invention relates to firefighting equipment. Fire extinguishing system comprises a vessel with fire-extinguishing substance, starting cylinder with working gas, network of pipelines with sprinklers. Each of said sprinklers is in form of a drencher having a housing and a sprayer. Housing is designed as a central hub with an external hexagon and an internal cylindrical surfaces. To one of end sides is mounted a feed branch pipe and to another- a sprayer. Sprayer is in form of a sleeve with internal diameter equal to inner diameter of feed branch pipe, by arcs arranged along conical surface, attached to socket. Socket is part of spherical surface confined by inner and outer hemispheres. Centre of hemisphere lies on line connecting axis of central sleeve and axis of feed pipe. On spherical surface from its outer side, there are slots with their axes located at radial lines relative to hemisphere. In peripheral part of hemisphere are orifice holes whose centres lie in plane parallel with center plane of hemisphere. Axially symmetric to spray element there is a blocking valve made in form of a ball fixed by a spring located inside central sleeve. In side surface of central sleeve are made inclined towards outlet orifices with their axes intersecting at point located on axis of central sleeve, and making acute angle to said axis in plane of drawing.

EFFECT: technical result is faster operation of fire extinguishing system.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к противопожарной технике.The invention relates to fire fighting equipment.

Известна модульная система пожаротушения с вихревым аппаратом формирования газожидкостной смеси, содержащая сосуд, в котором хранится огнетушащее вещество, пусковой баллон с рабочим газом, сеть трубопроводов с оросителями по патенту РФ №2413554, Кл. А62А 3/10, (прототип).Known modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture, containing a vessel in which a fire extinguishing substance is stored, a starting cylinder with a working gas, a network of pipelines with sprinklers according to the patent of the Russian Federation No. 2413554, Cl. A62A 3/10, (prototype).

Недостатком известной системы является сравнительно невысокое быстродействие.A disadvantage of the known system is the relatively low speed.

Технический результат - повышение быстродействия системы пожаротушения.The technical result is an increase in the speed of the fire extinguishing system.

Это достигается тем, что в модульной системе пожаротушения с вихревым аппаратом формирования газожидкостной смеси, содержащей сосуд, в котором хранится огнетушащее вещество, пусковой баллон с рабочим газом, сеть трубопроводов с оросителями, сосуд крепится кронштейнами к строительной конструкции помещения и имеет устройство сброса газовой фазы, совмещенное с мерным щупом для огнетушащего вещества, и оснащен устройством формирования газожидкостной смеси вихревого типа, которое выполнено в виде конической камеры смешения с тангенциальным вводом в верхней части, выполненным в виде гибкого шланга высокого давления, соединенным с пусковым баллоном, заполненным рабочим газом (например, азотом или СО₂), при этом подвод огнетушащего вещества осуществляется по вихревому элементу, соосному камере и выполненному в виде конической перфорированной спирали с коэффициентом перфорации, лежащим в диапазоне 50÷80%, а подача газожидкостной смеси в центральный трубопровод осуществляется из нижней части камеры, соединенной с устройством слива огнетушащего вещества, совмещенным с предохранительным клапаном, при этом вертикальный патрубок камеры смешения соединен с устройством залива огнетушащего вещества и сигнализатором давления, а пусковой баллон расположен рядом с емкостью для огнетушащего вещества и оснащен запорно-пусковым устройством электрического или термомеханического пуска, а каждый узел распределительной сети включает устройство распределения газожидкостной смеси, причем при разделении потока на два направления используется стандартный тройник, а при разделении потока на три и более направлений используется устройство распределения специальной конструкции, например камерного типа, а каждый ороситель или блок оросителей снабжен устройством ориентации в одной или двух плоскостях.This is achieved by the fact that in a modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture containing a vessel in which a fire extinguishing substance is stored, a starting cylinder with working gas, a network of pipelines with sprinklers, the vessel is attached by brackets to the building’s building structure and has a gas phase discharge device, combined with a measuring probe for extinguishing agent, and equipped with a device for forming a gas-liquid mixture of a vortex type, which is made in the form of a conical mixing chamber with tangential th inlet at the top, designed as flexible high pressure hose connected to the trigger cylinder filled with a working gas (e.g., nitrogen or CO _2), the supply of extinguishing agent is carried by the vortex element coaxial chamber and adapted as a conical perforated spiral with a perforation coefficient lying in the range of 50 ÷ 80%, and the gas-liquid mixture is supplied to the central pipeline from the lower part of the chamber connected to the extinguishing agent discharge device, combined with a safety valve, while the vertical nozzle of the mixing chamber is connected to the device of the extinguishing agent and pressure signaling device, and the starting cylinder is located next to the container for the extinguishing agent and is equipped with a locking and starting device for electric or thermomechanical starting, and each node of the distribution network includes a gas-liquid mixture distribution device moreover, when dividing the flow into two directions, a standard tee is used, and when dividing the flow into three or more directions, it is used zuetsya special design of the distribution device, such as cell-type, and each block of sprinklers or irrigation device is provided with orientation in one or two planes.

На фиг. 1 представлена схема модульной системы пожаротушения с вихревым аппаратом формирования газожидкостной смеси, на фиг. 2 - схема оросителя в виде дренчера.In FIG. 1 shows a diagram of a modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture, FIG. 2 is a diagram of a sprinkler in the form of a deluge.

Модульная система пожаротушения с вихревым аппаратом формирования газожидкостной смеси содержит сосуд 1, в котором хранится огнетушащее вещество. Он крепится кронштейнами 18 к строительной конструкции помещения и имеет устройство сброса газовой фазы 5, совмещенное с мерным щупом для огнетушащего вещества.A modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture contains a vessel 1 in which a fire extinguishing substance is stored. It is attached by brackets 18 to the building’s building structure and has a gas phase discharge device 5 combined with a measuring probe for extinguishing agent.

В дежурном режиме в сосуде 1 для огнетушащего вещества избыточное давление отсутствует. Сосуд 1 оснащен устройством 2 формирования газожидкостной смеси вихревого типа, которое выполнено в виде конической камеры смешения с тангенциальным вводом в верхней части, выполненным в виде гибкого шланга 9 высокого давления, соединенным с пусковым баллоном 7, заполненным рабочим газом (например, азотом или СО₂).In standby mode in the vessel 1 for the extinguishing agent there is no excess pressure. The vessel 1 is equipped with a device 2 for forming a gas-liquid mixture of a vortex type, which is made in the form of a conical mixing chamber with a tangential inlet in the upper part, made in the form of a flexible hose 9 of high pressure, connected to a starting cylinder 7 filled with a working gas (for example, nitrogen or CO ₂ )

Подвод огнетушащего вещества осуществляется по вихревому элементу 20, соосному камере 2 и выполненному в виде конической перфорированной спирали с коэффициентом перфорации, лежащим в диапазоне 50÷80%, а подача газожидкостной смеси в центральный трубопровод 11 осуществляется из нижней части камеры, соединенной с устройством слива огнетушащего вещества, совмещенным с предохранительным клапаном 4. Вертикальный патрубок 19 камеры 2 соединен с устройством залива 3 огнетушащего вещества и сигнализатором давления 6.The extinguishing agent is supplied through the vortex element 20, the coaxial chamber 2 and made in the form of a conical perforated spiral with a perforation coefficient lying in the range of 50 ÷ 80%, and the gas-liquid mixture is supplied to the central pipe 11 from the bottom of the chamber connected to the extinguishing device drain substances combined with a safety valve 4. The vertical pipe 19 of the chamber 2 is connected to the device 3 of the extinguishing agent and the pressure switch 6.

Рабочий газ для установок модульного исполнения хранится в пусковом баллоне 7, расположенном рядом с емкостью для огнетушащего вещества, который оснащен запорно-пусковым устройством 8 электрического или термомеханического пуска.The working gas for modular installations is stored in the launch cylinder 7, located next to the container for the extinguishing agent, which is equipped with a locking and starting device 8 of electric or thermomechanical starting.

Кронштейном 10 осуществляется крепление баллона к строительной конструкции. Для установок централизованного исполнения рабочий газ хранится в батарее рабочего газа, состав которого определяется проектом и не входит в состав модуля.The bracket 10 is used to mount the cylinder to the building structure. For centralized installations, the working gas is stored in a working gas battery, the composition of which is determined by the project and is not part of the module.

Для обеспечения подачи газожидкостной смеси оптимальной концентрации ко всем оросителям 14, каждый узел распределительной сети 17 должен включать устройство распределения газожидкостной смеси, при разделении потока на два направления используется стандартный тройник 12, а при разделении потока на три и более направлений используется устройство распределения специальной конструкции 13, например камерного типа.To ensure the supply of a gas-liquid mixture of optimal concentration to all sprinklers 14, each node of the distribution network 17 must include a gas-liquid mixture distribution device, a standard tee 12 is used to divide the flow into two directions, and a special design distribution device 13 is used to divide the flow into three or more directions , for example chamber type.

Каждый ороситель 14 или блок оросителей 15 снабжен устройством ориентации 16 в одной или двух плоскостях.Each sprinkler 14 or block of sprinklers 15 is equipped with an orientation device 16 in one or two planes.

Модульная система пожаротушения с вихревым аппаратом формирования газожидкостной смеси работает следующим образом.A modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture works as follows.

В дежурном режиме в сосуде 1 для огнетушащего вещества избыточное давление отсутствует. При срабатывании ЗПУ на пусковом баллоне 7 рабочий газ поступает в устройство 2 формирования газожидкостной смеси и обеспечивает получение газожидкостной смеси требуемой концентрации за счет вихревого элемента 20, выполненного в виде конической перфорированной спирали с коэффициентом перфорации, лежащим в диапазоне 50÷80%.In standby mode in the vessel 1 for the extinguishing agent there is no excess pressure. When the ZPU is triggered on the launch cylinder 7, the working gas enters the device 2 for forming a gas-liquid mixture and provides a gas-liquid mixture of the required concentration due to the vortex element 20, made in the form of a conical perforated spiral with a perforation coefficient lying in the range of 50 ÷ 80%.

Сформированная газожидкостная смесь по центральному трубопроводу 11 поступает к узловой точке распределительной сети, а затем через распределительную сеть 17 ко всем оросителям 14. Каждый ороситель 14 или блок оросителей 15 снабжен устройством ориентации 16 в одной или двух плоскостях.Formed gas-liquid mixture through the Central pipe 11 enters the nodal point of the distribution network, and then through the distribution network 17 to all sprinklers 14. Each sprinkler 14 or sprinkler block 15 is equipped with an orientation device 16 in one or two planes.

Особенностью данной системы является использование газожидкостной смеси, которая подается к оросителям установки по одному трубопроводу, что значительно упрощает схему установки, ее монтаж и эксплуатацию.A feature of this system is the use of a gas-liquid mixture, which is supplied to the sprinklers of the installation via one pipeline, which greatly simplifies the installation scheme, its installation and operation.

Эффективность диспергирования жидкости обеспечивается следующими особенностями технологии: истечение из оросителей предварительно полученной в специальном устройстве 2 газожидкостной смеси. Это позволяет при невысоких давлениях (0,3-1,0) МПа получить высокую скорость капель (до 200 м/с), что способствует их эффективному дроблению; создание особого вихревого режима течения газожидкостной смеси на входе в ороситель 14 с помощью конической камеры смешения с тангенциальным вводом.The liquid dispersion efficiency is ensured by the following technology features: the outflow from the sprinklers of the gas-liquid mixture previously obtained in the special device 2. This allows at low pressures (0.3-1.0) MPa to obtain a high droplet velocity (up to 200 m / s), which contributes to their effective crushing; creating a special vortex flow regime of the gas-liquid mixture at the inlet to the sprinkler 14 using a conical mixing chamber with a tangential inlet.

Ороситель 14 выполнен в виде дренчера (фиг. 2) и содержит корпус, выполненный в виде центральной втулки 22 с внешней шестигранной и внутренней цилиндрической поверхностями, при этом с двух торцевых сторон центральной втулки 22 выполнена внутренняя резьба, причем к одной из торцевых сторон осесимметрично крепится, посредством контргайки 25, подводящий патрубок 26, а к другой - распыливающий элемент, выполненный в виде втулки 21, внутренний диаметр которой равен внутреннему диаметру подводящего патрубка 26. К втулке 21 посредством дуг 27, расположенных по конической поверхности, крепится розетка 28, представляющая собой часть сферической поверхности 31, ограниченной внутренней и внешней полусферами и имеющей толщину «s». При этом центр полусферы лежит на линии, соединяющей оси центральной втулки 21 и ось подводящего патрубка 26. На сферической поверхности 31, с ее внешней стороны, выполнены по крайней мере три паза 29, оси которых расположены на радиальных по отношению к полусфере линиях, а в периферийной части полусферы выполнены по крайней мере три дроссельных отверстия 30, центры которых лежат в плоскости, параллельной диаметральной плоскости полусферы, которая перпендикулярна оси подводящего патрубка 26.Sprinkler 14 is made in the form of a drencher (Fig. 2) and contains a housing made in the form of a central sleeve 22 with an external hexagonal and internal cylindrical surfaces, while internal threads are made on the two end sides of the central sleeve 22, and is mounted axisymmetrically to one of the end sides , by means of a lock nut 25, a supply pipe 26, and to the other, a spray element made in the form of a sleeve 21, the inner diameter of which is equal to the internal diameter of the supply pipe 26. To the sleeve 21 by means of arcs 27, is located x along a conical surface mounted socket 28, which is a part of a spherical surface 31 bounded by the inner and outer hemispheres having a thickness «s». The center of the hemisphere lies on the line connecting the axis of the central sleeve 21 and the axis of the inlet pipe 26. At least three grooves 29 are made on the spherical surface 31, from its outer side, the axes of which are located on radial lines with respect to the hemisphere, and in the peripheral part of the hemisphere is made of at least three throttle holes 30, the centers of which lie in a plane parallel to the diametrical plane of the hemisphere, which is perpendicular to the axis of the inlet pipe 26.

Осесимметрично распыливающему элементу расположен блокирующий клапан, выполненный в виде шара 24, фиксируемого пружиной 23, расположенной внутри центральной втулки 22, к конической поверхности 32, выполненной на конце подводящего патрубка 26, обращенном в сторону распыливающего элемента. В боковой поверхности 33 центральной втулки 22 с внешней шестигранной и внутренней цилиндрической поверхностями выполнены по крайней мере три наклонных в сторону розетки 28 дроссельных отверстия 34, оси которых пересекаются в точке, лежащей на оси центральной втулки 22, и составляют острый угол с этой осью в плоскости чертежа. An axisymmetric to the spraying element is a blocking valve made in the form of a ball 24 fixed by a spring 23 located inside the central sleeve 22 to a conical surface 32 made at the end of the inlet pipe 26 facing the spraying element. In the lateral surface 33 of the central sleeve 22 with the external hexagonal and internal cylindrical surfaces, at least three throttle openings 34 are inclined towards the socket 28, the axes of which intersect at a point lying on the axis of the central sleeve 22 and make an acute angle with this axis in the plane drawing.

Ороситель 14 работает следующим образом.Sprinkler 14 operates as follows.

В производственном здании устанавливают систему, состоящую из источника водоснабжения, представляющего собой резервуар с водой и систему водозабора с фильтром и насосом, монтируют сеть магистральных и распределительных трубопроводов (на чертеже не показано), на которых закрепляют дренчерные головки и обеспечивают сеть постоянно заполненным жидким огнетушащим составом, предназначенным для местного тушения и локализации очага пожара в помещении.In the production building, a system is installed consisting of a water supply source, which is a water tank and a water intake system with a filter and a pump, a network of main and distribution pipelines is installed (not shown in the drawing), on which deluge heads are fixed and the network is constantly filled with liquid extinguishing agent designed for local extinguishing and localization of the fire in the room.

В исходном состоянии пружина 23 прижимает шар 24 к подводящему патрубку 26 с обеспечением герметичности и исключением утечки жидкости из распределительного трубопровода (на чертеже не показан). При возникновении опасности пожара и инициировании избыточного давления от магистрального трубопровода с давлением 4÷10 атм последнее отжимает шар 24 со сжатием пружины 23, и поток жидкости устремляется по двум направлениям: первое - через дроссельные отверстия 34, оси которых пересекаются в точке, лежащей на оси центральной втулки 22, а второе - к распыливающему элементу 28, создавая водяную завесу.In the initial state, the spring 23 presses the ball 24 against the inlet pipe 26 to ensure tightness and to prevent leakage of liquid from the distribution pipe (not shown in the drawing). When there is a danger of fire and the initiation of excess pressure from the main pipeline with a pressure of 4 ÷ 10 atm, the latter squeezes the ball 24 with compression of the spring 23, and the fluid flow rushes in two directions: the first through the throttle holes 34, the axes of which intersect at a point lying on the axis the Central sleeve 22, and the second to the spray element 28, creating a water curtain.

При регулировке в случае самопроизвольного дренирования жидкости вращением втулки 22 сжимается пружина 23 с увеличением поджатия шара 24 до полного перекрытия подводящего патрубка 26 и обеспечения герметичности. Окончательное положение втулки фиксируется контргайкой 25. В случае отсутствия дренирования из оросителя регулировка последнего выполняется вращением втулки 22 в обратную сторону с разжимом пружины 23, уменьшением поджатия шара 24, появления протока жидкости и последующей небольшой подкрутки втулки 22 до полного перекрытия центрального отверстия подводящего патрубка 26. Окончательно положение втулки фиксируется контргайкой 25. Таким образом, в системе распределительных трубопроводов огнетушащая жидкость в состоянии готовности находится всегда у входов распыливающих элементов, что обеспечивает практически мгновенное срабатывание системы распыления и в целом снижает инерционность срабатывания автоматической системы пожарной защиты до долей секунды.When adjusting in the case of spontaneous drainage of the fluid by rotation of the sleeve 22, the spring 23 is compressed with an increase in the preload of the ball 24 until the supply pipe 26 is completely blocked and tightness is ensured. The final position of the sleeve is fixed with a lock nut 25. If there is no drainage from the sprinkler, the latter is adjusted by rotating the sleeve 22 in the opposite direction with the spring 23 expanding, decreasing the ball 24 tension, the appearance of the fluid duct and the subsequent slight twisting of the sleeve 22 until the central opening of the inlet pipe 26 is completely closed. Finally, the position of the sleeve is fixed by a lock nut 25. Thus, in the distribution piping system, the extinguishing fluid is in a ready state always at the inputs of the spraying elements, which ensures almost instantaneous operation of the spraying system and, in general, reduces the inertia of the automatic fire protection system to a fraction of a second.

Дренчер обеспечивает повышение быстродействия и надежности систем пожарной защиты, повышение технологичности изготовления и настройки, герметичность в рабочем положении и позволяет орошать одним дренчером в зависимости от конструкции и диаметра проходного отверстия 6…36 м² площади пола помещения. В качестве средства пожаротушения вместо воды может использоваться раствор пенообразователя. Возможно использование со следующими видами огнетушащего вещества: вода, водные растворы, пена. Кратность пены - 13,2%, концентрация - 3%. В качестве пенообразователя в таких системах пожаротушения применяется фторсинтетический пенообразователь типа "Мультипена". Работает также на 6%-водном растворе фторсодержащего пенообразователя "Подслойный" в условиях задымления помещения.Drencher improves the speed and reliability of fire protection systems, improves the manufacturability and settings, tightness in the working position and allows you to irrigate one drencher, depending on the design and diameter of the through hole, 6 ... 36 m ² the floor area of the room. Instead of water, a foaming agent solution may be used as a fire extinguishing agent. It is possible to use with the following types of extinguishing agent: water, aqueous solutions, foam. The multiplicity of the foam is 13.2%, the concentration is 3%. As a foaming agent in such fire extinguishing systems, a fluorosynthetic foaming agent of the "Multipena" type is used. It also works on a 6% aqueous solution of fluorinated foaming agent "Sublayer" in the conditions of smoke in the room.

Claims

A modular fire extinguishing system with a vortex apparatus for forming a gas-liquid mixture, containing a vessel in which a fire extinguishing substance is stored, a starting gas cylinder with a working gas, a network of pipelines with sprinklers, the vessel is attached by brackets to the building’s building structure and has a gas phase discharge device combined with a measuring probe for a fire extinguisher substances, and is equipped with a device for forming a gas-liquid mixture of a vortex type, which is made in the form of a conical mixing chamber with a tangential input in the upper part, made in the form of a high-pressure flexible hose connected to a starting cylinder filled with working gas (for example, nitrogen or СО ₂ ), while the extinguishing agent is supplied through a vortex element, a coaxial chamber and made in the form of a conical perforated spiral with a perforation coefficient lying in the range of 50 ÷ 80%, and the gas-liquid mixture is fed into the central pipeline from the bottom of the chamber connected to the extinguishing agent discharge device, combined with a safety valve, at this vertical pipe of the mixing chamber is connected to the device of the fire extinguishing agent and the pressure signaling device, and the launch cylinder is located next to the container for the fire extinguishing substance and is equipped with a shut-off device for electric or thermomechanical start-up, and each node of the distribution network includes a device for distributing the gas-liquid mixture, and during separation the flow in two directions uses a standard tee, and when dividing the flow in three or more directions, a distribution device is used divisions of a special design, for example, chamber type, and each sprinkler or sprinkler unit is equipped with an orientation device in one or two planes, characterized in that each sprinkler is made in the form of a deluge train containing a body and a spray device, the body is made in the form of a central sleeve with an external hexagon and inner cylindrical surfaces, while on the two end faces of the central sleeve an internal thread is made, and one of the end faces is axisymmetrically attached, by means of a counter nuts, a supply pipe, and to the other, a spray element made in the form of a sleeve, the inner diameter of which is equal to the internal diameter of the supply pipe, and to which, through arcs located on a conical surface, a socket is attached, which is part of a spherical surface bounded by internal and external hemispheres, with the center of the hemisphere lying on the line connecting the axis of the Central sleeve and the axis of the inlet pipe, and on a spherical surface, from its outer side, at least three pa a, the axes of which are located on lines radial with respect to the hemisphere, and at least three throttle openings are made in the peripheral part of the hemisphere, the centers of which lie in a plane parallel to the diametrical plane of the hemisphere, which is perpendicular to the axis of the inlet pipe, and a blocking valve is located axisymmetrically to the spray element made in the form of a ball, fixed by a spring located inside the central sleeve, to a conical surface made at the end of the inlet pipe, facing towards the spray element, and in the lateral surface of the central sleeve with the external hexagonal and internal cylindrical surfaces, at least three throttle openings inclined toward the outlet are made, the axes of which intersect at a point lying on the axis of the central sleeve and make an acute angle with this axis in drawing planes.