PL B1. TELESTO Sp. z o.o.,warszawa,pl BUP 25/05

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. A62C 31/12 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Głowica do wytwarzania mgły wodnej (73) Uprawniony z patentu: TELESTO Sp. z o.o.,warszawa,pl (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 10/09 (72) Twórca(y) wynalazku: Antoni Tarnogrodzki,Warszawa,PL Ludomir Duda,Magdalenka,PL Bohdan Habich,Warszawa,PL Ryszard Grosset,Marki,PL (74) Pełnomocnik: Woźnicki Jerzy, Rzecznik Patentowy PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest głowica do wytwarzania mgły wodnej, przeznaczona do gaszenia pożarów i dezaktywacji skażeń chemicznych i biologicznych. Znane są prądownice strażackie do wytwarzania mgły wodnej z głowicą dwuprzepływową, w której wzajemne oddziaływanie dwóch faz, cieczy i gazu, następuje na zewnątrz głowicy. Gaz o dużej energii kinetycznej doprowadzony kolektorem gazowym zapewnia pneumatyczne rozpylenie strugi lub błony cieczy na wylocie szczeliny wodnej. W rozpylaczach pneumatycznych jednostrugowych jedna struga gazu o dowolnym kształcie działa na jedną strugę cieczy. W rozpylaczach wielostrugowych struga cieczy płynąca pierścieniowym kanałem jest otoczona z dwóch stron strugami gazu lub gazowa struga współdziała z dopływającymi do niej strugami cieczy. (Z. Orzechowski, J. Prywer, Rozpylanie cieczy", Rozdz. IX, s. 211, WNT, Warszawa, 1991). W niemieckim zgłoszeniu wzoru użytkowego DE U przedstawiono głowicę do wytwarzania mgły wodnej z korpusem dwuprzepływowym, posiadającą centralną dyszę gazową i dwie boczne dysze wodne z wylotami skierowanymi zbieżnie do osi dyszy gazowej. Rozproszenie cieczy następuje w wyniku zderzenia strugi gazu z dyszy gazowej ze strugami cieczy. Inne rozwiązania głowic przedstawione są w dokumentach patentowych WO , EP i US W zgłoszeniu międzynarodowym WO przedstawiono głowicę z zespołem kanałów i dysz do wytwarzania piany gaśniczej. W rozwiązaniu tym płyny gaśnicze są doprowadzane kanałami w korpusie głowicy do jednej lub wielu komór mieszania, a następnie do zespołu dysz na wylocie głowicy gdzie następuje rozprężenie piany. W zgłoszeniu patentowym EP przedstawiono urządzenie do gaszenia za pomocą strumienia proszku i cieczy lub piany gaśniczej. W rozwiązaniu tym dwuprzepływowy korpus głowicy ma kanał pierścieniowy zakończony dyszą wodną oraz kanał centralny z umieszczoną w nim dyszą proszkową, usytuowaną koncentrycznie względem dyszy wodnej. W zgłoszeniu patentowym US przedstawiono rozwiązanie, w którym środek gaśniczy jest wprowadzany do głowicy razem ze sprężonym gazem, zaś dyszę stanowi pierścieniowa szczelina o profilu zbieżno-rozbieżnym, z wylotem na obwodzie głowicy. Znane są gazodynamiczne rozpylacze do wytwarzania mgły wodnej z dyszą Lavala. Dysza ma kanał przelotowy o polu przekroju początkowo zmniejszającym się aż do gardzieli, a następnie wzrastającym w kierunku wylotu dyszy. Taki przekrój dyszy może być uzyskany przez ukształtowanie części powierzchni wewnętrznej dyszy lub przez umieszczenie wewnątrz dyszy części rozbieżno-zbieżnej. W stosowanych dotychczas w pożarnictwie i ratownictwie chemicznym głowicach do wytwarzania mgły wodnej istnieją duże problemy z nadaniem strumieniowi kropli odpowiedniej energii kinetycznej. Ponieważ jakość mgły wzrasta wraz ze zmniejszaniem ciężaru kropli, w celu zwiększenia energii należy zwiększać szybkość wypływu. Jednocześnie, aby uzyskać dostatecznie małą średnicę kropli, strumień wody musi wypływać przez bardzo małe otwory lub rozbijać się na urządzeniach dyspergujących. O ile po tych procesach krople mają mieć znaczącą szybkość, niezbędne jest stosowanie jako napędu" bardzo wysokich ciśnień. Jednak zasięg dotychczas stosowanych prądownic mgłowych jest niewielki i w zasadzie nie przekracza 4-5 metrów. Celem rozwiązania jest opracowanie głowicy do wytwarzania mgły wodnej o większym wydatku i zasięgu. Głowica do wytwarzania mgły wodnej, posiadająca korpus dwuprzepływowy z kolektorem gazowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pierścieniową szczelinę wodną usytuowaną koncentrycznie pomiędzy dyszami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że szczelina wodna ma na wylocie dyszę wodną zbieżną do osi, zaś dysze gazowe, środkowa i pierścieniowa zewnętrzna, mają przekrój dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. Korzystnym jest, jeżeli szczelinę wodną tworzy tuleja przymocowana do korpusu, stanowiąca część wewnętrzną dyszy pierścieniowej zewnętrznej. Tuleja jest zakończona na wylocie wewnętrzną powierzchnią stożkową zbieżną do osi i powierzchnią walcową za częścią rozbieżno-zbieżną ukształtowaną na powierzchni zewnętrznej. Szczelina wodna ma na obwodzie części wlotowej kanały promieniowe połączone z kolektorem wodnym. Kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe połączone z kanałami promieniowymi poprzez kanały boczne. Dysza środkowa w korzystnym wykonaniu ma cylindryczny kanał wylotowy za częścią zbieżno- -rozbieżną ukształtowaną na powierzchni wewnętrznej. W tym wykonaniu każda dysza gazowa, środkowa i pierścieniowa zewnętrzna, ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wyno-

3 PL B1 3 szący od 1,5 do 2,5. Ponadto pola przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej i dyszy środkowej są korzystnie równe, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. W innym wykonaniu dysza środkowa ma pierścieniowy kanał wylotowy środkowy, przy czym wewnątrz dyszy środkowej umieszczona jest koncentrycznie część rozbieżno-zbieżna z walcową powierzchnią zewnętrzną na wylocie dyszy. Korzystnym jest, jeżeli część rozbieżno-zbieżna stanowi dyszę kołową o przekroju dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. W tym wykonaniu dyszy środkowej pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy kołowej jest korzystnie równe polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. Korzystnym jest także, jeżeli dysza kołowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5, dysza środkowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu pierścieniowego kanału wylotowego środkowego i gardzieli wynoszący od 5 do 8, zaś dysza pierścieniowa zewnętrzna ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5. Ponadto pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej jest korzystnie dwa razy większe od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej i dyszy kołowej, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. Głowica według wynalazku umożliwia uzyskanie bardzo wysokiego stopnia rozpylenia wody, poniżej 200 mikronów, dużego wydatku rozpylanej cieczy i znacznego zasięgu strumienia wytwarzanej mgły, wynoszącego około 8-10 m. Głowica odznacza się wysoką zdolnością tłumienia i gaszenia pożarów kategorii ABCE, zabezpieczania rejonu pożaru i pogorzelisk oraz absorbcji dymów. Głowica umożliwia także efektywną dezaktywację dużych obszarów terenu skażonych chemicznie lub biologicznie, a także rozpylanie roztworów cieczy w innych zastosowaniach specjalistycznych. Głowica według wynalazku uwidoczniona jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia głowicę w przekroju osiowym łamanym, fig. 2 - widok głowicy z fig. 1 od strony kolektorów wlotowych, a fig. 3 - inne wykonanie głowicy w przekroju osiowym łamanym. Głowica do wytwarzania mgły wodnej, posiada dwuprzepływowy korpus 1 z kolektorem gazowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pierścieniową szczelinę wodną 9 usytuowaną koncentrycznie pomiędzy dyszami. Szczelina wodna 9 ma na wylocie dyszę wodną 8 zbieżną do osi, zaś dysze gazowe, środkowa 3 i pierścieniowa zewnętrzna 5 mają przekrój dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. Szczelinę wodną 9 tworzy tuleja 4 przymocowana do korpusu 1, stanowiąca część wewnętrzną dyszy pierścieniowej zewnętrznej 5. Tuleja 4 jest zakończona na wylocie wewnętrzną powierzchnią stożkową zbieżną do osi i powierzchnią walcową za częścią rozbieżno-zbieżną ukształtowaną na powierzchni zewnętrznej. Szczelina wodna 9 ma na obwodzie części wlotowej kanały promieniowe połączone z kolektorem wodnym. Kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe połączone z kanałami promieniowymi poprzez kanały boczne. W wykonaniu głowicy przedstawionym na fig. 1 dysza środkowa 3 ma cylindryczny kanał wylotowy za częścią zbieżno-rozbieżną ukształtowaną na powierzchni wewnętrznej. W tym wykonaniu każda dysza gazowa, środkowa 3 i pierścieniowa zewnętrzna 5, ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5. Ponadto pola przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej 5 i dyszy środkowej 3 są korzystnie równe, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. Korpus 1 głowicy ma kształt stopniowanego walca z gwintem zewnętrznym na kolejnych trzech stopniach. Na stopień pierwszy o najmniejszej średnicy nakręcona jest dysza środkowa 3. Na kolejny gwintowany stopień nakręcona jest tuleja 4. Na ostatni gwintowany stopień jest nakręcona dysza pierścieniowa zewnętrzna 5. Dysza pierścieniowa zewnętrzna 5 na wlocie połączona jest rozgałęzieniem z kanałem osiowym wykonanym w korpusie 1 połączonym z kolektorem gazowym. Woda doprowadzana jest do szczeliny wodnej 9 przez kolektor boczny, kanał boczny i dwa promieniowe wybrania połączone z jej wlotem. Na wylocie szczeliny wodnej 9 woda wypływa przez dyszę wodną 8. Prędkość wypływu wody ma składową promieniową zwróconą w stronę osi. W wyniku działania sił hydrodynamicznych i strumieni gazu wypływających z koncentrycznych dysz następuje bardzo wysokie rozproszenie cząsteczek wodnych przy zachowaniu zwartego obszaru strumienia wytworzonej mgły o dużej energii kinetycznej. Na fig. 2 przedstawione jest usytuowanie kolektorów. Kolektor gazowy usytuowany jest w osi korpusu 1, a dwa otwory wlotowe kolektora gazowego są równo rozmieszczone na obwodzie głowicy. Fig. 3 przedstawia wykonanie głowicy, w którym dysza środkowa 3 ma pierścieniowy kanał wylotowy środkowy 6. Wewnątrz dyszy środkowej 3 umieszczona jest koncentrycznie część rozbieżno-zbieżna 2

4 4 PL B1 z walcową powierzchnią zewnętrzną na wylocie dyszy. Ponadto część rozbieżno-zbieżna 2 stanowi dyszę kołową o przekroju dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. W tak wykonanej głowicy pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy kołowej jest korzystnie równe polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej 3. Odchylenie wymiaru granicznego nie powinno przekraczać od 0,8 do 1,2 wymiaru nominalnego. W tym wykonaniu głowicy dysza kołowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5 wyrażony wzorem: d 2 /d 0 2 = 1,5 2,5 gdzie: d - średnica wylotu, d 0 - średnicą gardzieli. Dysza środkowa 3 ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu pierścieniowego kanału wylotowego środkowego 6 i gardzieli wynoszący od 5 do 8 wyrażony wzorem: (D D 1 2 )/(D D 2 2 ) = 5 8 gdzie: D 1 - średnica wewnętrzna wylotu, D 2 - średnica gardzieli, D 3 - średnica zewnętrzna wylotu. Dysza pierścieniowa zewnętrzna 5 ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5 wyrażony wzorem: (D D 4 2 )/(D D 5 2 ) = 1,5 2,5 gdzie: D 4 - średnica wewnętrzna wylotu, D 5 - średnica gardzieli, D 6 - średnica zewnętrzna wylotu. Ponadto pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej 5 jest dwa razy większe od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej 3 i dyszy kołowej. Odchylenie wymiaru granicznego nie powinno przekraczać od 0,8 do 1,2 wymiaru nominalnego tego pola przekroju. Pola przekrojów poprzecznych gardzieli dyszy kołowej 2 i pierścieniowej dyszy środkowej 3 są równe, z tolerancją 20%. Pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej 5 jest dwukrotnie większe od pola przekroju poprzecznego gardzieli w pozostałych dyszach, z tolerancją w zakresie 20%. W głowicy przedstawionej na fig. 3, korpus 1 ma kształt stopniowanego walca z gwintem zewnętrznym na kolejnych trzech stopniach. Stopień pierwszy o najmniejszej średnicy ma gwint wewnętrzny i zewnętrzny. Gwint wewnętrzny wykonany jest w kanale osiowym połączonym z kolektorem gazowym. W gwint wewnętrzny wkręcona jest część rozbieżno-zbieżna 2 zaopatrzona w części wlotowej w otwory, przez które gaz z kanału osiowego wpływa do dyszy środkowej 3 z pierścieniowym kanałem wylotowym środkowym 6. Na gwint zewnętrzny nakręcona jest dysza środkowa 3. Na kolejny gwintowany stopień nakręcona jest tuleja 4. Na ostatni gwintowany stopień jest nakręcona dysza pierścieniowa zewnętrzna 5. Dysza ta na wlocie połączona jest rozgałęzieniem z kanałem osiowym wykonanym w korpusie 1 połączonym z kolektorem gazowym. Dysza kołowa w części rozbieżno-zbieżnej 2 może być wyposażona w zatyczkę służącą do ograniczenia lub zamknięcia przekroju kanału wylotowego tej dyszy. Sprężony gaz, zwłaszcza powietrze, doprowadzone do kolektora gazowego umieszczonego w osi korpusu 1 przepływa kanałem osiowym do dyszy kołowej i środkowej 3, a rozgałęzieniem do dyszy pierścieniowej zewnętrznej 5. Strzałka oznaczona literą P na fig. 3 oznacza wlot powietrza, strzałka W oznacza wlot wody. Woda doprowadzana jest do szczeliny wodnej 9 przez kolektor boczny, kanał boczny i dwa promieniowe wybrania połączone z jej wlotem. Symetryczne rozmieszczenie tych wybrań wokół osi pozwala na uzyskanie właściwego wypełnienia szczeliny na całym obwodzie. Na wylocie szczeliny wodnej 9 woda wypływa przez dyszę wodną 8. Prędkość wypływu wody ma składową promieniową zwrócona w stronę osi. W wyniku działania sił hydrodynamicznych i strumieni gazu wypływających z koncentrycznie usytuowanych dysz następuje bardzo wysokie rozproszenie cząsteczek wodnych przy zachowaniu zwartego obszaru strumienia wytworzonej mgły o dużej energii kinetycznej. Masę wytwarzanej przez głowicę mgły wodnej stanowi nie tylko masa wody, ale także masa powietrza. Dzięki temu energia kinetyczna wytworzonej mgły wzrasta do tego stopnia, że możliwe jest kierowanie czoła wytworzonego strumienia mgły na odległość 8-10 metrów, co w warunkach gaszenia pożaru jest odległością zadawalającą. Skuteczność działania głowicy według wynalazku może być zwiększona przez zastosowanie dodatków zwiększających gęstość doprowadzonej do głowicy wody, takich jak roztwory solne, zwłaszcza NaCl. Wprowadzenie roztworów wodnych lub innych substancji mniej lotnych od wody w obszar płomienia zwiększą skuteczność gaszenia płomieni, a odparowane cząstki stałe pozostające w obszarze pożaru stanowią dodatkowy czynnik tłumiący pożar.

5 PL B1 5 Zastrzeżenia patentowe 1. Głowica do wytwarzania mgły wodnej, posiadająca korpus dwuprzepływowy z kolektorem gazowym i wodnym, osiowo symetryczne dysze gazowe i pierścieniową szczelinę wodną usytuowaną koncentrycznie pomiędzy dyszami, znamienna tym, że szczelina wodna (9) ma na wylocie dyszę wodną (8) zbieżną do osi, zaś dysze gazowe, środkowa (3) i pierścieniowa zewnętrzna (5) mają przekrój dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. 2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że szczelinę wodną (9) tworzy tuleja (4) przymocowana do korpusu (1) stanowiąca część wewnętrzną dyszy pierścieniowej zewnętrznej (5). 3. Głowica według zastrz. 2, znamienna tym, że tuleja (4) jest zakończona na wylocie wewnętrzną powierzchnią stożkową zbieżną do osi i powierzchnią walcową za częścią rozbieżno- -zbieżną ukształtowaną na powierzchni zewnętrznej. 4. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że szczelina wodna (9) ma na obwodzie części wlotowej kanały promieniowe połączone z kolektorem wodnym. 5. Głowica według zastrz. 4, znamienna tym, że kolektor wodny ma co najmniej dwa otwory wlotowe połączone z kanałami promieniowymi poprzez kanały boczne. 6. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że dysza środkowa (3) ma cylindryczny kanał wylotowy za częścią zbieżno-rozbieżną ukształtowaną na powierzchni wewnętrznej. 7. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że dysza środkowa (3) ma pierścieniowy kanał wylotowy środkowy (6), przy czym wewnątrz dyszy środkowej (3) umieszczona jest koncentrycznie część rozbieżno-zbieżna (2) z walcową powierzchnią zewnętrzną na wylocie dyszy. 8. Głowica według zastrz. 7, znamienna tym, że część rozbieżno-zbieżna (2) stanowi dyszę kołową o przekroju dyszy Lavala z kanałem wylotowym o ściankach równoległych do osi. 9. Głowica według zastrz. 8, znamienna tym, że pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy kołowej jest korzystnie równe polu przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej (3), z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. 10. Głowica według zastrz. 8, znamienna tym, że dysza kołowa ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2,5, dysza środkowa (3) ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu pierścieniowego kanału wylotowego środkowego (6) i gardzieli wynoszący od 5 do 8, zaś dysza pierścieniowa zewnętrzna (5) ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2, Głowica według zastrz. 8, znamienna tym, że pole przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej (5) jest korzystnie dwa razy większe, od sumy pól przekroju poprzecznego gardzieli dyszy środkowej (2) i dyszy kołowej, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju. 12. Głowica według zastrz. 2, znamienna tym, że dysza gazowa, środkowa (3) i pierścieniowa zewnętrzna (5) ma stosunek pól przekrojów poprzecznych wylotu i gardzieli wynoszący od 1,5 do 2, Głowica według zastrz. 2, znamienna tym, że pola przekroju poprzecznego gardzieli dyszy pierścieniowej zewnętrznej (5) i dyszy środkowej (3) są korzystnie równe, z tolerancją w zakresie od 0,8 do 1,2 wymiaru pola przekroju.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.