Способ тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах и устройство для его осуществления

 

Использование: методы и оборудование тонкого распыления жидкостей или порошков в газообразной среде, предпочтительно в воздушной среде. Сущность изобретения в части способа: вытесняющее средство в виде газообразной среды помещают под избыточным давлением в резервуар для создания со взрывоопасной скоростью избыточного давления до вытеснения заряда. Вытесняющее средство давит на заряд с давлением по меньшей мере 10 бар в течение не более 20 мс. Жидкостью или порошком заполняют мешок, изготовленный из синтетической пленки или бумаги, затем мешок запечатывают и помещают в выталкивающую трубу, которую заполняют зарядом в количестве, составляющем 25 - 100% объема выталкивающей трубы. Под заряд подводят пропеллент в количестве, в 30 - 750 раз превышающем объем заряда в нормальных условиях. Выброс пропеллента осуществляют взрывом. Сущность изобретения в части устройства: средство подачи вытесняющего средства выполнено в виде примыкающего к одному концу выталкивающей трубы, выполненному по меньшей мере с одним проходным окном, резервуара и быстрозапорного элемента для перекрытия проходного окна. 2 с. и 25 з. п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к методам и оборудованию тонкого распыления жидкости или порошков в газообразной среде, предпочтительно в воздушной среде.

Известен способ тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах, преимущественно в воздухе, согласно которому жидкость или, соответственно, порошок в виде заряда помещают в выталкивающую трубу и вытесняют заряд при помощи вытесняющего средства, создавая со взрывообразной скоростью избыточное давление.

Известно также устройство для тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах, преимущественно в воздухе, содержащее выталкивающую трубу для размещения в ней заряда и средство подачи вытесняющего средства.

Недостатком известных способа и устройства является то, что осуществляется процесс фактически медленно. Медленность действия особенно нежелательна для устройств, предназначенных для пожаротушения, например, огнетушителей.

Техническим результатом изобретения является возможность обеспечения немедленного тонкого диспергирования большого количества жидкостей или порошков.

Это достигается тем, что в способе тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах преимущественно в воздухе, согласно которому жидкость или, соответственно, порошок в виде заряда помещают в выталкивающую трубу и вытесняют заряд при помощи вытесняющего средства, создавая со взрывоопасной скоростью избыточное давление, согласно изобретению, вытесняющее средство в виде газообразной среды помещают под избыточным давлением в резервуар для создания со взрывоопасной скоростью избыточного давления до вытеснения заряда.

Выталкивающее средство помещают в резервуар под давлением 10 бар. Вытесняющее средство давит на заряд с давлением по меньшей мере в 10 бар в течение не более 20 миллисекунд.

Жидкостью или порошком заполняют мешок, изготовленный из синтетической пленки или бумаги, затем мешок запечатывают и помещают в выталкивающую трубу. Выталкивающую трубу заполняют зарядом в количестве, составляющем 25-100% объема упомянутой выталкивающей трубы. Под заряд подводят пропеллент в количестве, в 30-750 раз превышающем объем заряда в нормальных условиях. Выброс пропеллента осуществляют взрывом.

В устройстве для тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах, преимущественно в воздухе, содержащем выталкивающую трубу для размещения в ней заряда и средство подачи вытесняющего средства, согласно изобретению, средство подачи вытесняющего средства выполнено в виде примыкающей к одному концу выталкивающей трубы, выполненному по меньшей мере, с одним проходным окном, резервуара и быстрозапорного элемента для перекрытия проходного окна.

Соотношение L/D между длиной L выталкивающей трубы и ее внутренним диаметром D составляет 2-20.

В зоне горловины выталкивающей трубы установлен автоматически закрывающийся запорный элемент, состоящий из сегментов и изготовленный из эластичного материала.

Выталкивающая труба имеет зарядный патрубок, снабженный запорным элементом, соединенным соответствующим образом посредством гибкого шланга с системой подачи жидкости. На конце выталкивающей трубы, обращенном к емкости для пропеллента, выполнено дно и от канала сообщения в направлении выталкивающей трубы выполнены расходящиеся отверстия, выходы которых образованы в дне трубы вблизи края последнего. Емкость имеет зарядный патрубок, снабженный запорным элементом для соединения с приспособлением для подачи пропеллента. Зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, соответствующим образом через гибкий шланг соединен с силовой системой, обеспечивающей подачу газа высокого давления. Зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, имеет обычным образом выполненные элементы для приема патрона с СО2.

Запорный элемент, перекрывающий канал сообщения, обеспечивающий сообщение между выталкивающей трубой и емкостью для пропеллента, представляет собой клапан, сидящий на седле, выполненном на станке по окружности канала сообщения со стороны емкости для пропеллента, клапан соединен с поршнем, расположенным в цилиндре, полость цилиндра сообщена с емкостью для пропеллента через запорный клапан, закрывающийся в направлении полости цилиндра, а также через другой запорный элемент с окружающей средой, при этом зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, непосредственно соединен с полостью цилиндра. Запорный элемент в зарядном патрубке емкости для пропеллента, соединенный с пространством цилиндра, и запорный элемент, соединяющий полость цилиндра с окружающей средой, выполнены в виде единого цельного трехпозиционного запорного элемента.

Канал сообщения, соединяющий между собой выталкивающую трубу и емкость для пропеллента, и поршень выполнены как единая цельная деталь, при этом поперечное сечение канала сообщения меньше, чем поперечное сечение полости цилиндра.

Запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой дроссельный клапан.

Запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой шаровой шарнир.

Запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой мембрану.

Со стороны емкости для пропеллента ниже мембраны, перекрывающей канал сообщения, который соединяет между собой выталкивающую трубу и емкость для пропеллента, расположен подрывной пробойник, и стержень пробойника механически соединен с приводным механизмом, расположенным снаружи емкости для пропеллента.

Компрессионная прочность мембраны, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, в 1,2-1,5 раза превышает расчетное зарядное давление в емкости для пропеллента.

К мембране, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, пристроен детонирующий механизм, предпочтительно капсуль, причем детонирующий механизм соединен с подрывным механизмом.

В емкость для пропеллента помещено взрывчатое вещество, обычный детонирующий механизм (капсуль) которого соединен с подрывным механизмом. Подрывной механизм, соединенный с детонирующим механизмом, пристроенным к мембране, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента либо подрывной механизм, соединенный с детонирующим механизмом, пристроенным к взрывчатому веществу в емкости для пропеллента, соединен с прибором или системой прибора, воспринимающим присутствие взрывчатой газовой смеси и/или огня.

К одной общей емкости для пропеллента пристроены по меньшей мере две выталкивающие трубы, причем каждая выталкивающая труба отдельно сообщена с общей емкостью для пропеллента через каналы сообщения, каждый из которых закрывается запорным элементом.

На фиг. 1 изображен продольный разрез варианта исполнения устройства согласно изобретению; на фиг.2 деталь, разделяющая емкость для пропеллента и выталкивающую трубу в устройстве на фиг.1; на фиг.3 продольный разрез другого варианта исполнения устройства; на фиг.4 вид сверху на фиг.3; на фиг.5 поперечный разрез А-А на фиг.3; на фиг.6 продольный разрез устройства по третьему варианту; на фиг.7 то же, по четвертому варианту; на фиг.8 то же, по пятому варианту; на фиг.9 то же, по шестому варианту; на фиг.10 то же, по седьмому варианту; на фиг.11 то же, по восьмому варианту; на фиг.12 то же, по девятому варианту; на фиг.13 то же, по десятому варианту; на фиг.14 то же, по одиннадцатому варианту.

Устройство (фиг.1) для реализации заявленного способа содержит выталкивающую трубу 1 и резервуар 2 для пропеллента, которые изготавливают на станке в виде цельной стальной трубы. Они разделены между собой разделительной стенкой 3, уплотненной прокладками 4. Ее смещению препятствует выступ 5, механически выполненный на выталкивающей трубе, и установочный винт 6. Разделительная стенка 3 детально показана на фиг.2. В центральной части расположено проходное окно 7, через которое выталкивающая труба 1 сообщается с резервуаром 2 для пропеллента. Со стороны резервуара 2 для пропеллента вокруг проходного окна 7 на станке выполнено седло 8, накрываемое тарельчатым клапаном 9.

Клапан 9 посредством стержня 10 клапана связан с поршнем 11, который размещен в цилиндре 12, выполненном в данном случае как единая цельная деталь с разделительной стенкой 3. Плотность насадки поршня 11 обеспечивается уплотнительным кольцом 13. В стенке цилиндра 12 около клапана 9 вырезаны окна 14, через которые пропеллент проходит к клапану.

Цилиндр 12 закрыт крышкой 15, прикрепленной винтами 16. Между поршнем 11 и крышкой 15 установлена пружина 17, которая с точки зрения работы устройства не играет какой-либо отличной роли, а только повышает надежность работы.

В центральной части крышки 15 имеется отверстие 18, через которое пространство 17 поршня сообщается с полостью резервуара 2 для пропеллента. Отверстие 18 со стороны полости резервуара для пропеллента перекрывается запорным клапаном 19.

В крышке 15 на станке выполнена сообщающаяся с пространством цилиндра кольцевая полость 20, которая через отверстие 21 и 22 сообщается с резьбовыми трубчатыми ниппелями 23 и 24.

Резервуар 2 для пропеллента в данном случае представляет собой устанавливаемую конструкцию, а это означает, что он с одного своего конца закрывается донной деталью 25, закрепляемой винтами 26. В донной детали 25 имеются каналы 27 и 28 с устанавливаемыми в них со стороны резервуара 3 для пропеллента резьбовыми трубчатыми ниппелями 29 и 30.

С донной деталью 25 соединены запорный элемент 31, являющийся продолжением канала 29, и запорный элемент 32, представляющий собой продолжение канала 28. Эти элементы представляют собой шаровые шарниры, управляемые ручками 33 и 34. Свободный конец запорного элемента 31 образует зарядный патрубок 35 резервуара 2 для пропеллента.

Зарядный патрубок 35 гибким шлангом 36 соединен с агрегатом сжатого воздуха (не показан). Запорный элемент 32 открывает выход в окружающую среду.

Резьбовые трубчатые ниппели 29 и 30 в донной части 25 посредством гибких шлангов 37 и 38 соединены с резьбовыми трубчатыми ниппелями 23 и 24 в крышке 15 цилиндра 12.

Способ, согласно изобретению, осуществляют следующим образом. После открытия запорного элемента 31 сжатый воздух по шлангу 36 направляется в канал 27. Далее через канал 27 и кольцевую полость 20 он заполняет пространство 39 цилиндра 12. Пружина 17 отжимает поршень 11 и клапан 9 посредством стержня 10 клапана в направлении проходного окна 7 и таким образом клапан 9 сидит на седле 8 и перекрывает проходное окно 7. Теперь сжатый воздух увеличивает силу, устанавливающую клапан 9 в закрытое положение.

По мере повышения давления в пространстве 39 цилиндра запорный клапан 19 открывается и резервуар 2 для пропеллента заполняется пропеллентом 40, т.е. сжатым воздухом. По завершении загрузки запорный элемент 31 необходимо закрывать поворотом ручки 33. В период этой операции запорный элемент 32 должен удерживаться в закрытом положении.

Одновременно с загрузкой резервуара 2 для пропеллента может осуществляться подача заряда 41 в выталкивающую трубу 1. В данном случае (см. фиг.1) таким зарядом является вода. После того, как заряд 41 и пропеллент 40 введены, устройство готово к осуществлению выброса.

Для выброса заряда 41 необходимо поворотом ручки 34 открыть запорный элемент 32. В этот момент происходит разгрузка пространства 39 цилиндра 12 через кольцевую полость 20, отверстие 22, гибкий шланг 38, канал 28 и запорный элемент 32 в окружающую среду. Давление пропеллента 40 в резервуаре 2 для пропеллента перемещает поршень 11 в направлении крышки 15, отводя тем самым клапан 9 от седла 8. Открытие клапана 9 происходит чрезвычайно быстро и длится всего миллисекунды. Проходя через проходное окно 7, пропеллент элементарным усилием давит на заряд 41 и выталкивает его с высокой скоростью из выталкивающей трубы 1, а заряд распадается в воздухе, образуя почти нормальный туман. После выброса зарядка устройства может быть повторена, т.е. действие его является периодическим.

Из вышесказанного следует, что результат, достигаемый данным способом, зависит от нескольких факторов.

Прежде всего решающую роль играют скорость процесса по времени и величина используемой энергии. Если пропеллент 40 подавать позади заряда 41 в период времени 20 мс или давление не доводить до 20 бар, то равномерными не будут ни капли жидкости, ни их распределение, и размер капель будет больше того разряда, который позволял бы говорить о получении тумана распыленной струи или аэрозоля.

Если провести сравнение с прежними требованиями, то получают значительное отклонение от отношения длины выталкивающей трубы к ее диаметру и от соотношения объема VK выталкивающей трубы и объема VТ заряда 41. Эти две характеристики влияют на степень тонкости распыления, пределы выброса и угол конуса распыления.

Соотношение L/D следует выбирать между 2 и 20. Если соотношение L/D будет меньше, чем 2, то угол конуса распыления окажется столь большим, что распыление не будет равномерным, расходящиеся в сторону капли будут неприемлемо большими, и их энергия малой, и они, следовательно, не будут разлетаться на достаточно большое расстояние. Соотношение длины и диаметра L/D теоретически могло бы быть больше 20, но в этом нет необходимости, так как это не повлияло бы на результат процесса.

Соотношение между объемом VK выталкивающей трубы и объемом VT заряда следует выбирать между 25 и 100% Его эффект прямо пропорционален углу конуса распыления, т. е. если соотношение объемов меньше, то соответственно будет меньше и угол конуса распыления. Соотношение объемов оказывает влияние не только на угол конуса распыления. При меньшем соотношении объемов получают большую площадь охватываемого действием устройства пространства и достигают более тонкого и равномерного распыления.

Наконец, соотношение между объемом заряда VT и объемом пропеллента VH, измеренное при нормальном режиме, в значительной степени влияет на разграничение области применения устройства. Это соотношение может избираться между 30 и 750.

Очевидно, что это характеризует величину энергии, используемой для осуществления выброса. Предположительно, устройство, согласно изобретению, может быть изготовлено приспособленным для удерживания в руке, но в случае стационарной конструкции оно может выполняться больших размеров. Вариант ручного применения, например, малогабаритные огнетушители, не требует много энергии и ее избыток не нужен, так как сила отдачи может травмировать оператора. В то же время изобретение дает возможность создавать устройства для тушения нефтяных или газовых выбросов. Эти устройства устанавливают на неподвижной опоре подальше от буровой вышки и эжекцию производят с такой энергией, чтобы не только получить эффективный тонкораспыленный пламегасящий заряд, но и обеспечить сбивание пламени.

Бессмысленно повышать энергию без нужды. Сопротивление воздуха абсолютно ограничивает как пределы расширения, так и суживания распыления. Следовательно, необходимо выходить за пределы величины соотношения объемов, равной 750.

Вариант конструкции, пригодной для ручного применения, представлен на фиг.3-5.

Выталкивающая труба 42 и резервуар 43 для пропеллента выполнены независимо друг от друга и прикреплены к обеим сторонам промежуточной части 44. Выталкивающая труба 42 крепится винтами 45 с помощью снабженной фланцем втулки, между ними прокладка 46 обеспечивает герметичность соединения.

Аналогичным образом резервуар 43 для пропеллента крепится к промежуточной части 44 при помощи приваренной, снабженной фланцем втулки. Ее закрепляют винтами и уплотняют прокладкой 47.

Конец резервуара 2 для пропеллента закрывают сварной донной деталью 48.

Проходное окно 49 выполняют на станке в промежуточной части 44. Нижний конец выталкивающей трубы 42 изнутри образует дно 50 трубы в промежуточной части 44 и резьбовая вставка 51 вкручивается в промежуточную часть 44. В вставке 51 выполнены отверстия 52, направленные от проходного окна 49, выходы которых расположены по окружности дна 50 и обращены к полости выталкивающей трубы 42. Отверстия 52 начинаются от пространства 53 распределения, однако с точки зрения обеспечения потока это рассматривается как часть проходного отверстия 49.

Вокруг проходного отверстия 43 контейнера выполнено седло 54, на которое садится клапан 55. Клапан 55 и поршень 56 выполнены как единая цельная деталь. Работа устройства обусловлена тем, что поршень выполнен с большим поперечным сечением, чем поперечное сечение "а" проходного отверстия 49.

Цилиндр 57, в котором размещен поршень 56, выполнен в промежуточной части 44. Поршень 56 уплотнен уплотнительным кольцом 58 чашеобразной формы для предотвращения заклинивания. Его работа обеспечивается пружиной 59.

Пространство 60 цилиндра 57 закрыто крышкой 61, прикрепленной винтами 62' к промежуточной части 44. В крышке 61 имеется запорный клапан 62, открывающий выход в пространство резервуара 43 для пропеллента.

Со стороны поршня 56, обращенной к седлу 54, расположена кольцевая полость 63 для клапана. Указанная полость для клапана через каналы 64 сообщается с полостью резервуара 43 для пропеллента. На чертеже показан лишь один канал 64, однако рекомендуется выполнить их больше, ввиду обеспечения более низкого сопротивления потока.

Смежно с пространством 60 цилиндра расположено отверстие 65 в промежуточной части 44. Рядом с отверстием 64 имеется трехпозиционный запорный элемент 66. Один из соединительных патрубков трехпозиционного запорного элемента гибким шлангом 67 соединен с агрегатом сжатого воздуха (не показан), а другой соединительный патрубок имеет выход в окружающую среду, трехпозиционный элемент 66 управляется ручкой 67'.

В части промежуточной детали 44, которая окружает внутреннее пространство выталкивающей трубы 42, выполнено отверстие 68, направленное к пространству выталкивающей трубы 42. Загрузочный патрубок 69, связанный через запорный элемент 70 с отверстием 68, соединен посредством гибкого шланга 71 с водяным краном (не показан). Запорный элемент 70 представляет собой шаровой шарнир, управляемый ручкой 72.

К горловине 73 выталкивающей трубы 42 крепится запорный элемент 74. Им может быть резиновый лист, разделенный на сегменты 75. Запорный элемент 74 кольцом 76 поджимается к горловине 73. Кольцо 76 крепится винтами 77.

Устройство работает следующим образом. При одной позиции трехпозиционного запорного элемента 66 пространство 60 цилиндра через гибкий шланг 67 сообщается с компрессором. Следовательно, поршень 56 удерживает клапан 55 в закрытом положении, при этом резервуар для пропеллента через запорный клапан 62 загружается пропеллентом 40, в данном случае, сжатым воздухом.

После загрузки резервуара 43 для пропеллента ручкой 67 трехпозиционный запорный элемент 66 приводят в положение, показанное на фиг.3.

Открытием запорного элемента 70 может быть загружена и выталкивающая труба 42. Естественно, для проведения загрузки должны быть приняты во внимание ранее описанные аспекты.

После загрузки выталкивающей трубы запорный элемент 70 может быть закрыт поворотом ручки 72. В этом положении устройство готово к действию. Оно приводится в действие поворотом трехпозиционного запорного элемента 66, когда последний через отверстие 65 соединяет пространство 60 цилиндра с окружающей средой. В этот момент поршень перемещается и клапан 55 открывает проходное отверстие 49. Выходящий пропеллент 40 выбрасывает заряд 41.

Устройство, изготовленное специально для ручного пользования, снабжено рукояткой и перекидным через плечо ремнем (не показано).

Вариант ручного применения требует выполнения запорного элемента 74 с сегментами 75 в зоне горловины 73 трубы. Это препятствует вытеканию заряда 41 из выталкивающей трубы 42 при перемещении устройства.

Приведение устройства в действие вручную аналогичным образом может быть обеспечено трехпозиционным запорным элементом 66. Легко увидеть, что в сравнении с ранее описанным устройством трехпозиционный запорный элемент 66 может рассматриваться как комбинированный орган, состоящий из зарядного запорного элемента 31 и запорного элемента 32.

Назначение отверстий 52, направленных к дну 50 трубы, состоит в том, чтобы обеспечить равномерную подачу пропеллента 40 под заряд 41. Очевидно их влияние на уменьшение конусности распыления, что имеет важное значение, конечно, при применении выталкивающих труб большого диаметра.

Аналогичное легкое ручное устройство представлено на фиг.6.

Выталкивающая труба 78 и резервуар 79 для пропеллента резьбовым соединением подсоединены к обеим сторонам промежуточной части 80. Для уплотнения служат уплотнительные кольца 81 и 82.

Конец резервуара 79 для пропеллента, как и в вышеописанных устройствах, закрыт донным элементом.

Промежуточная часть 80 включает проходное отверстие 83 с встроенным шаровым шарниром 84, управляемым ручкой 85.

Запорный элемент 86, управляемый маховичком 87, через отверстие связан со стороной промежуточной части 80, обращенной к резервуару 79. К зарядному патрубку 88, выполненному на запорном элементе 86, подсоединены такие соединительные элементы 89, которые приспособлены для подсоединения большого баллона 90 с CO2. Соединительные элементы 89 не показаны детально, так как они известны из других областей техники, например, из области применения бытовых сифонных баллонов.

Устройство работает следующим образом. После установки баллона 90 с CO2 поворотом маховичка 87 можно произвести зарядку резервуара 79 для пропеллента пропеллентом 40 через запорный элемент 86. В данном случае пропеллентом является газ CO2. Резервуар 79 может заряжаться несколько раз из баллона 90 с CO2. При этом в выталкивающую трубу может вводиться заряд 41. При зарядке, как показано, шаровой шарнир 84 находится в положении закрытия. Поворотом ручки 85 и тем самым установкой шарового шарнира 84 в положение открытия устройство приводят в действие, при этом пропеллент 40 проходит через проходное отверстие 83 под заряд 41. Таким образом осуществляется выталкивание заряда 41.

Вариант устройства, представленный на фиг.7, также предназначен для ручного управления.

Две выталкивающие трубы 91 подсоединены к промежуточной части 92. Выталкивающие трубы 91 выполнены с фланцем, уплотняемым прокладкой 93 и крепятся с помощью винтов (не показаны). Одиночный резервуар 94 для пропеллента крепится к другой стороне промежуточной части 92 винтами 95. Ее соединение уплотняется прокладкой 96.

Для каждой выталкивающей трубы 91 в промежуточной части 92 выполнено проходное отверстие 97, причем каждое проходное отверстие снабжено шаровым шарниром 98, управляемым ручками 99.

Запорный элемент 86, открываемый и закрываемый поворотом маховичка 87, соединен с отверстием 100 в промежуточной части 92, имеющим выход в резервуар 94 для пропеллента. К зарядному патрубку 88, выполненному на запорном элементе 86, посредством соединительных элементов 89 подсоединяется баллон 90 с CO2.

Устройство работает следующим образом. Естественно, две выталкивающие трубы 91 могут приводиться в действие одна вслед за другой после неоднократной зарядки резервуара 94 для пропеллента. Устройство обладает преимуществом, заключающимся в том, что можно заранее производить зарядку каждой выталкивающей трубы 91 зарядом 41 и может быть осуществлен выброс нескольких зарядов 41, не прибегая к применению устройств с зарядными шлангами или к необходимости возвращения устройства на базу для зарядки.

На фиг. 8 показан вариант исполнения устройства, скрепленного с промежуточной частью 101 винтами 102 и уплотненного прокладками 103 и 104. Промежуточная часть 101 включает проходное отверстие 105 с встроенным в него дроссельным клапаном 106. Рычаг 107 дроссельного клапана 106 шарнирно связан с штоком 108 поршня цилиндра 109.

Резервуар 110 для пропеллента закрыт снизу донным элементом 111, уплотненным прокладкой 112 и закрепленным винтами 113. Запорный элемент 114 с зарядным патрубком 115 соединен с отверстием 116 донного элемента 111. Зарядный патрубок 115 посредством гибкого шланга 117 соединен с источником подачи пропеллента (не показан).

При работе устройства после ввода заряда 41 в выталкивающую трубу 118 и пропеллента 40 в резервуар 110 можно с помощью цилиндра 109 открыть дроссельный клапан 106, после чего происходит выброс заряда 41.

Следует указать, что пропеллент 40 не обязательно должен быть в газообразном состоянии, им может быть также и сжиженный газ (CO2). Как указывалось выше, пропеллент после открытия дроссельного клапана 106 проходит под заряд 41 уже в газообразном состоянии.

Фиг. 9-11 показывают вариант исполнения устройства, в котором проходное отверстие 119 перекрывается мембраной 120. Она может изготовляться индивидуально, либо может представлять собой изготовленный на заводе или готовый к применению герметично уплотненный диск с отверстиями. При заводском изготовлении мембрану 120 выполняют вместе с окружающими ее зажимными кольцами 121, чтобы обеспечить герметичность и исключить необходимость применения уплотнения. Для устройства, согласно изобретению, может быть также использован частично или полностью готовый к применению диск с прорезью.

В устройстве заводского изготовления, представленном на фиг.9, выталкивающая труба 122 прикреплена с одной стороны мембраны 120, окруженной зажимными кольцами 121, резервуар 123 для пропеллента пристроен к другой стороне и через уплотнительные прокладки 124 прикреплен винтами 125.

К другому концу резервуара 123 для пропеллента крепится донный элемент 126 вместе с прокладкой 127 и винтами (не показаны), который посредством канала 128 соединен с запорным элементом 129 и зарядным патрубком 130. К донному элементу 126 пристроен цилиндр 131 с прокладкой 132 и винтами (не показаны).

Около мембраны 120 находится пробойник 133, расположенный на штоке 134 поршня цилиндра 131, шток 134 поршня удерживается от отклонения направляющим диском 135, неподвижно прикрепляемым к резервуару 123 для пропеллента точечной сваркой или приклеиванием. Беспрепятственное протекание пропеллента 40 обеспечивается отверстиями 136 в направляющем диске 135. Цилиндр 131 посредством трубчатого ниппеля 137 и гибкого шланга 138 может быть подсоединен к агрегату сжатого воздуха. Поршень 139 удерживается в нормальном положении пружиной 140.

Устройство начинает работать при подаче давления в цилиндр 131 после загрузки заряда 41 и пропеллента 40. Поршень 139 и пробойник 133 на конце штока 134 поршня перемещаются с высокой скоростью в направлении мембраны 120 и прокалывают ее. Пропеллент 40 проходит через проходное отверстие 119 под заряд 41 и выталкивает последний.

В устройстве на фиг.10 предварительно отштампованная мембрана 141 закреплена между выталкивающей трубой 142 и резервуаром 143 для пропеллента с помощью зажимных колец 144, прокладок 145 и 146 и винтов 147. Конец резервуара 143 для пропеллента закрыт приваренным донным элементом 148, к которому прикреплен запорный элемент 149 с зарядным патрубком 150.

Мембрана 141 должна обладать силой сжатия, которая несколько выше давления пропеллента 40 в резервуаре 143 при зарядке.

Для приведения устройства в действие открытием запорного элемента 149 при осуществлении выброса еще больше повышают давление пропеллента 40, повышенное давление разрушает мембрану 141, открывая тем самым проходное отверстие 150'.

Принцип работы показывает, что сила сжатия мембраны 141 должна подбираться такой, чтобы она в 1,2-1,5 раза превышала величину расчетного зарядного давления, и таким образом мембрана будет обладать достаточной надежностью от случайного разрыва и для осуществления выброса не требуется избыточное давление.

На фиг.11 представлено устройство, предназначенное для применения в такой области, где дистанционное управление устройством не может быть осуществлено с помощью традиционных средств. Такой областью, например, является разработка месторождений на больших глубинах.

В этом случае мембрана 151, установленная между зажимными кольцами 152, связана с выталкивающей трубой 153 через прокладку 154 и с резервуаром 155 для пропеллента через вставленную закупоривающую пластину, поддерживающую зажимное кольцо 156, прокладку 157 и винты 158. Конец резервуара 155 для пропеллента закрыт приваренным донным элементом 159, в котором закреплен запорный элемент 160 с зарядным патрубком 161.

Для приведения устройства в действие между мембраной 151 и закупоривающей пластиной 162 размещается разрывающийся механизм 163. Взрывающимся механизмом 163 может служить любое традиционное взрывчатое вещество с электровоспламенителем, электрический провод которого протягивают рядом с закупоривающей пластиной 162. После установки взрывающегося механизма 163 осуществляют подачу в устройство заряда 41 и пропеллента 40.

Здесь следует заметить, что кроме воды, в качестве заряда 41 могут быть использованы и многие другие материалы, например, порошки, применяемые для пожаротушения, в случае, где существует опасность появления рудничного газа, зарядом 41 может служить каменная мука.

В глубоких рудниках устройство применяют следующим образом. В зону, подвергающуюся опасности появления рудничного газа, помещают такое количество устройств, которого требуют объем штреков и размер заряда 41 (в заряженном состоянии). Электропровода 164 подсоединяют к схематически изображенному подрывному механизму 165, снабженному чувствительным элементом (не показан), реагирующим на присутствие рудничного газа или огня. Когда, например, рудничный газ достигает уровня расположения взрывчатого вещества, подрывной механизм 165 подрывает взрывающийся механизм 163, который разрушает мембрану 161 в закупоривающую пластину 162, выполненную из значительно более слабого материала. Таким образом, пропеллент 40 проходит через проходное отверстие 166 под заряд и выталкивает последний.

Пропеллент 40 также может быть перемещен с помощью взрывчатого вещества. В устройстве, показанном на фиг.12, между выталкивающей трубой 167 и резервуаром 168 для пропеллента установлен запорный диск 169 с прокладками 170 и 171 и винтом 172. Резервуар 168 для пропеллента закрыт резьбовым донным элементом 173, в котором при помощи винта 174 с углублением, соединенного электрическим проводом 175 с подрывным механизмом 176, размещен взрывающийся механизм 178. К подрывному механизму 176 подсоединены чувствительные устройства 179.

Для приведения устройства в действие в резервуар 168 для пропеллента помещают взрывчатое вещество 180. Им может быть любое метательное взрывчатое вещество. Подрыв взрывчатого вещества 180 вызывает продвижение пропеллента под заряд 41 через проходное отверстие 181, которое становится открытым при разрушении запорного диска 169.

На фиг. 13 представлен простейший вариант исполнения устройства. Выталкивающая труба и резервуар для пропеллента выполнены на стенке в виде одной цельной трубы 182 и таким образом все поперечное сечение трубы составляет проходное отверстие. Труба 182 со стороны размещения пропеллента закрыта приваренным донным элементом 183, в котором при помощи винта 184 с углублением размещен взрывающийся механизм 185. Взрывающийся механизм 185 электрическим проводом 186 соединен с подрывным механизмом 187. К подрывному механизму 187 подсоединены чувствительные устройства 188.

Для приведения устройства в действие сначала в трубу 183 помещают взрывчатое вещество 189 в оболочке, после чего закладывают заряд 41 в запечатанном мешке 190 из бумаги или синтетической пленки. Приведенный в движение подрывом взрывчатого вещества 189 пропеллент выталкивает заряд 41.

В отношении применения мешка 190 следует заметить, что он может быть использован в любом варианте исполнения устройства, поскольку необходима такая энергия для выброса заряда 41, которая обязательно должна разрывать мешок 190.

Применение мешка 190 дает возможность использовать и другой материал для выброса. При способе, согласно изобретению, может осуществляться выброс лишь жидкостей или порошковых материалов. С помощью же мешка 190 можно также производить выброс и галогенного газа, поскольку его можно хранить и в жидком состоянии загружать в мешок 190.

На фиг.14 показан такой вариант исполнения устройства, который сочетает в себе преимущества выделения высокой энергии посредством взрыва и то, что у дна трубы имеются отверстия, расположенные в виде кольца.

Между выталкивающей трубой 191 и резервуаром 192 для пропеллента с помощью прокладок 193 и 194 и винтов 195 установлена донная пластина 196. Донная пластина 196 практически образует дно 197 выталкивающей трубы 191.

Расположенные в виде кольца в донной пластине 196 отверстия 198 находятся вблизи края дна 197 трубы. Донная пластина 196 закрыта мембраной, расположенной между прокладкой 193 и донной пластиной 196. В этом случае мембраной может служить тонкий лист малой прочности или пленка.

Отверстия 198 соединены с проходным отверстием 181. Как видно на чертеже, поперечное сечение последнего практически то же самое, что и резервуара 192 для пропеллента, но также возможна и конструкция, представленная на фиг.3. Следует здесь заметить, что несмотря на то, что на фигурах, за исключением одной, показаны такие варианты, где выталкивающая труба и резервуар для пропеллента имеют одинаковый диаметр, однако это не является обязательным условием.

Резервуар 192 для пропеллента закрыт донным элементом 199 в котором с помощью винта 200 с углублением установлен взрывающийся механизм 201. Взрывающийся механизм электрическим проводом 202 соединен вручную с управляемым подрывным механизмом 203.

Для приведения устройства в действие в выталкивающую трубу 191 помещают заряд 41 и резервуар 192 для пропеллента заполняют взрывчатым веществом 189. Подрывной механизм 203 подрывает детонатор, а последний взрывчатое вещество 189.

Приведенный в движение взрывчатым веществом 189 пропеллент проходит через отверстия 198, разрывает мембрану и, достигнув заряда 41, выталкивает его.

Вышеуказанное показывает, что одной из основных областей применения предлагаемых способа и устройства является тушение пожаров. Предполагается, что огромное преимущество предложения заключается в том, что благодаря тонкому распылению требуется значительно меньшее количество огнетушительного материала, прежде всего воды, по сравнению с применением традиционных средств.

Естественно, возможно применение изобретения и в других областях, и способ может быть осуществлен и с помощью других устройств.

Формула изобретения

1. Способ тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах, преимущественно в воздухе, согласно которому жидкость или порошок в виде заряда помещают в выталкивающую трубу и вытесняют заряд при помощи вытесняющего средства, создавая со взрывообразной скоростью избыточное давление, отличающийся тем, что вытесняющее средство в виде газообразной среды помещают под избыточным давлением в резервуар для создания со взрывоопасной скоростью избыточного давления до вытеснения заряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выталкивающее средство помещают в резервуар под давлением 10 бар.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вытесняющее средство давит на заряд с давлением по меньшей мере в 10 бар в течение не более 20 мс.

4. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что жидкостью или порошком заполняют мешок, изготовленный из синтетической пленки или бумаги, затем мешок запечатывают и помещают в выталкивающую трубу.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что выталкивающую трубу заполняют зарядом в количестве, составляющем 25 - 100% от объема выталкивающей трубы.

6. Способ по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что под заряд подводят пропеллент в количестве, в 30 - 750 раз превышающем объем заряда в нормальных условиях.

7. Способ по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что выброс пропеллента осуществляют взрывом.

8. Устройство для тонкого диспергирования жидкостей или порошков в газообразных средах, преимущественно в воздухе, содержащее выталкивающую трубу для размещения в ней заряда и средство подачи вытесняющего средства, отличающееся тем, что средство подачи вытесняющего средства выполнено в виде примыкающего к одному концу выталкивающей трубы, выполненному по меньшей мере с одним проходным окном, резервуара и быстрозапорного элемента для перекрытия проходного окна.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что отношение длины выталкивающей трубы к ее внутреннему диаметру составляет 2 - 20.

10. Устройство по п. 8 или 9, отличающееся тем, что в зоне горловины выталкивающей трубы установлен автоматически закрывающийся запорный элемент, состоящий из сегментов и изготовленный из эластичного материала.

11. Устройство по пп. 8 - 10, отличающееся тем, что выталкивающая труба имеет зарядный патрубок, снабженный запорным элементом, соединенным посредством гибкого шланга с системой подачи жидкости.

12. Устройство по пп. 8 - 11, отличающееся тем, что на конце выталкивающей трубы, обращенном к емкости для пропеллента, выполнено дно и от канала сообщения в направлеии выталкивающей трубы выполнены расходящиеся отверстия, выходы которых образованы в дне трубы вблизи края последнего.

13. Устройство по пп. 8 - 12, отличающееся тем, что емкость имеет зарядный патрубок, снабженный запорным элементом для соединения с приспособлением для подачи пропеллента.

14. Устройство по пп. 8 - 13, отличающееся тем, что зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, через гибкий шланг соединен с силовой системой, обеспечивающей подачу газа высокого давления.

15. Устройство по пп. 8 - 13, отличающееся тем, что зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, имеет обычным образом выполненные элементы для приема патрона с CO2.

16. Устройство по пп. 8 - 15, отличающееся тем, что запорный элемент, перекрывающий канал сообщения, обеспечивающий сообщение между выталкивающей трубой и емкостью для пропеллента, представляет собой клапан, сидящий на седле, выполненном на станке по окружности канала сообщения со стороны емкости для пропеллента, клапан соединен с поршнем, расположенным в цилиндре, полость цилиндра сообщена с емкостью для пропеллента через запорный клапан, закрывающийся в направлении полости цилиндра, а также через другой запорный элемент - с окружающей средой, при этом зарядный патрубок емкости для пропеллента, снабженный запорным элементом, непосредственно соединен с полостью цилиндра.

17. Устройство по пп. 8 - 16, отличающееся тем, что запорный элемент в зарядном патрубке емкости для пропеллента, соединенный с пространством цилиндра, и запорный элемент, соединяющий полость цилиндра с окружающей средой, выполнены в виде единого цельного трехпозиционного запорного элемента.

18. Устройство по пп.8 - 17, отличающееся тем, что канал сообщения, соединяющий выталкивающую трубу и емкость для пропеллента, и поршень выполнены за одно целое, при этом поперечное сечение канала сообщения меньше, чем поперечное сечение полости цилиндра.

19. Устройство по пп. 8 - 15, отличающееся тем, что запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой дроссельный клапан.

20. Устройство по пп. 8 - 15, отличающееся тем, что запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой шаровой шарнир.

21. Устройство по пп. 8 - 15, отличающееся тем, что запорный элемент, закрывающий канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, представляет собой мембрану.

22. Устройство по пп. 8 - 15 и 21, отличающееся тем, что со стороны емкости для пропеллента ниже мембраны, перекрывающей канал сообщения, который соединяет между собой выталкивающую трубу и емкость для пропеллента, расположен подрывной пробойник и стержень пробойника механически соединен с приводным механизмом, расположенным снаружи емкости для пропеллента.

23. Устройство по пп. 8 - 15 или 21, отличающееся тем, что компрессионная прочность мембраны, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, в 1,2 - 1,5 раза превышает расчетное зарядное давление в емкости для пропеллента.

24. Устройство по пп. 8 - 15 или 21, отличающееся тем, что к мембране, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, присоединен детонирующий механизм, предпочтительно капсуль, причем детонирующий механизм соединен с подрывным механизмом.

25. Устройство по пп. 8 - 12, отличающееся тем, что в емкость для пропеллента помещено взрывчатое вещество, обычный детонирующий механизм (капсуль) которого соединен с подрывным механизмом.

26. Устройство по пп. 8 - 15, или 24, или 25, отличающееся тем, что подрывной механизм, соединенный с детонирующим механизмом, пристроенным к мембране, перекрывающей канал сообщения, который соединяет выталкивающую трубу с емкостью для пропеллента, либо подрывной механизм, соединенный с детонирующим механизмом, присоединенным к взрывчатому веществу в емкости для пропеллента, соединен с прибором или системой прибора, воспринимающей присутствие взрывчатой газовой смеси и/или огня.

27. Устройство по пп. 8 - 25, отличающееся тем, что к одной общей емкости для пропеллента присоединены по меньшей мере две выталкивающие трубы, причем каждая выталкивающая труба отдельно сообщена с общей емкостью для пропеллента через каналы сообщения, каждый из которых закрывается запорным элементом.

Приоритет по пунктам: 04.01.89 по пп. 1,4,8,10 и 15.

26.05.89 по пп. 2,3,5 - 7,9,11,12 - 14 и 16 - 27.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике распыления порошков широкого класса и может быть использовано для создания равномерного облака аэрозоля в замкнутом объеме при моделировании пылевых заболеваний, для дезагрегации и перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при анализе их дисперсного состояния, а также для моделирования аэрозолей при лабораторных медико-биологических исследованиях в различных отраслях промышленности, связанных с отработкой предельно допустимых концентраций (ПДК) в экспериментах на лабораторных животных

Изобретение относится к технике распыления порошков в воздушной и газовой среде и может быть использовано для дезагрегации и перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при анализе их дисперсного состава, для получения модельных аэрозолей при лабораторных исследованиях в химической и металлургической отраслях промышленности, для создания равномерного аэрозоля в замкнутом объеме при моделировании пылевых заболеваний, а также для введения лекарственных веществ через органы дыхания

Изобретение относится к пневматическому транспорту и может быть использовано в струйных аппаратах для нанесения полимерных покрытий распылением полимерного порошка на металлическую поверхность, нагретую до температуры его плавления, с последующим охлаждением и^ образованием защитной пленки требуемой толщины

Изобретение относится к плазмохимической технологии и может быть использовано, например, при синтезе композиционных и тугоплавких дисперсных (порошковых) материалов из конденсированных и газообразных исходных реагентов

Изобретение относится к устройствам для газопламенного напыления расплавленных частиц на подложку, в частности к ручным горелкам для газопламенного напыления со съемными устройствами подачи порошкового материала в факел пламени, образованного горением горючей газовой смеси

Изобретение относится к оборудованию для нанесения защитных покрытий методом электродуговой металлизации

Изобретение относится к оборудованию для нанесения защитных покрытий методом электродуговой металлизации

Изобретение относится к технике генерирования аэрозолей жидкости, пылегазоулавливания, кондиционирования воздуха, интенсифицирования различных физико-химических процессов

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству и может использоваться для нанесения противопригарного покрытия на внутренние поверхности литейных форм

Изобретение относится к устройствам для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности
Наверх