способ гашения пламени горючих газов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ гашения пламени горючих газов, содержащий разделение потока горючих газов пористым телом на мелкие струи, их охлаждение пористым телом в зоне горения и гашение пламени, отличающийся тем, что мелкие поры пористого тела заполняют негорючей жидкостью и этим дополнительно охлаждают пористое тело и горючие газы за счет испарения негорючей жидкости из мелких пор пористого тела.

2. Устройство для гашения пламени горючих газов, содержащее корпус со штуцерами для входа и выхода газов и пористое тело, отличающееся тем, что корпус, в котором установлено пористое тело, на ~ 1/3 высоты заполнен негорючей жидкостью.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пористое тело имеет бипористую структуру, представляющую собой группу мелких пор и группу более крупных пор.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к области обеспечения безопасности различных технологических процессов, протекающих с участием горючих газов.

Известен способ гашения пламени горючих газов (Авторское свидетельство СССР N 936936, кл. A 62 C 3/04, 1980).

Способ включает: охлаждение горючих газов в зоне горения и гашение пламени.

Устройство для осуществления этого способа (см. там же) состоит из заполненных негорючей жидкостью двух сосудов, сообщенных между собой соединительной трубкой, концы которой расположены в нижней части сосудов, а входной и выходной штуцера в верхней части сосудов.

Известные способ и устройство имеют следующие недостатки:

1. Большие весогабаритные характеристики устройства и их практически прямо пропорциональная зависимость от расхода горючих газов.

2. Строгое требование к установке устройства: оси емкостей устройства должны быть параллельны оси вектора гравитации или очень близки к этому положению, что осложняется при необходимости установки устройства на транспортные средства.

3. Наличие возможности уноса капельной жидкости со смесью газов, особенно при высоких расходах, что для некоторых процессов крайне нежелательно и требует установки дополнительных ловушек или фильтров.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения являются способ и устройство для его осуществления, основанные на использовании пористых металлокерамических (или металлических) материалов (Б.Ф.Шибряев и др. Металлокерамические фильтрующие элементы. Cправочник. М. Машиностроение, 1972, стр. 22-23).

Способ прототипа включает: разделение общего газового потока пористым телом на мелкие струи, их охлаждение пористым телом в зоне горения и гашение пламени.

Устройство для осуществления этого способа состоит из корпуса с крышкой и штуцерами для входа и выхода газовой смеси, пористого металлокерамического (или металлического) элемента, обратного клапана, а также элементов крепления и уплотнения пористого элемента.

Известные способ и устройство имеют недостатки:

1. Невысокая надежность устройства из-за жестких требований к структуре пористого элемента в части критического размера пор, так как наличие хотя бы одной поры с размером, больше критического, или образование даже незначительного механического дефекта пористого элемента, например, при сборке приводит к нарушению работоспособности устройства.

2. Большое гидравлическое сопротивление устройства из-за малого размера пор и значительной толщины пористого элемента, необходимой для достаточного охлаждения горючей смеси в зоне горения.

Предполагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков и создание способа и устройства для гашения горючих газов, имеющего более высокую надежность и более низкое гидравлическое сопротивление.

Указанный технический результат достигается за счет более эффективного охлаждения горючих газов в зоне горения.

Сущность изобретения заключается в следующем:

В способе и устройстве для гашения пламени горючих газов, содержащем корпус со штуцерами для входа и выхода газов и пористый металлокерамический (или металлический) элемент, охлаждение газов в зоне горения производится испарением негорючей жидкости, заполняющей объем более мелких пор пористого тела, а в корпусе устройства предусмотрена камера с негорючей жидкостью, находящейся в контакте с пористым элементом. Кроме того, в устройстве используются пористые тела, имеющие две равномерно распределенные по размерам группы пор: мелкие и крупные, при этом максимальный размер мелких пор имеет капиллярный эффект выше максимально допустимого гидравлического сопротивления пористого тела, а максимальный размер крупных пор меньше критического размера пор для данных горючих газов, с учетом их дополнительного охлаждения за счет испарения негорючей жидкости.

Существенными отличиями предполагаемого изобретения являются:

1. Введение в способ дополнительного охлаждения горючих газов в зоне горения за счет испарения негорючей жидкости, заполняющей объем более мелких пор пористого тела.

2. Введение в устройство для гашения пламени камеры с негорючей жидкостью, находящейся в контакте с пористым телом.

3. Использование пористого тела, имеющего две группы пор: мелкие и крупные, при этом максимальный размер мелких пор имеет капиллярный эффект выше максимально допустимого гидравлического сопротивления пористого тела, а максимальный размер крупных пор меньше критического размера пор для данных горючих газов, с учетом их дополнительного охлаждения за счет испарения негорючей жидкости.

Предлагаемые существенные отличия способа и устройства для гашения пламени горючих газов позволят достичь следующих технических результатов.

1. Дополнительное охлаждение газов в зоне горения значительно увеличивает (в 2 раза и более, в зависимости от природы горючих газов) критический размер пор пористого тела и уменьшает его необходимую толщину, что в свою очередь повышает надежность изделия и снижает его гидравлическое сопротивление.

2. Наличие в устройстве камеры с негорючей жидкостью и постоянный контакт жидкости с пористым телом обеспечивает постоянное надежное заполнение мелких пор негорючей жидкостью.

3. Использование пористых тел с двумя группами пор (мелкими и крупными) позволяет обеспечить постоянное присутствие жидкости в мелких порах при всех расходах горючих газов в пределах максимально допустимого гидравлического сопротивления предлагаемого устройства.

На фиг. 1 и 2 схематично изображено устройство для реализации предлагаемого способа гашения пламени горючих газов.

Устройство состоит из корпуса 1 со штуцером 2 для выхода газов и штуцером 3 для заправки устройства негорючей жидкостью и ее слива, крышки 4 со штуцером 5 для входа газов в устройство, болтов 6 и шайб 7 для стяжки и уплотнения корпуса 1 с крышкой 4 с помощью прокладки 8, пористого рабочего элемента 9 и негорючей жидкости 10. Для контроля за уровнем негорючей жидкости в устройстве корпус 1 может быть выполнен из прозрачного материала, например оргстекла. При выполнении корпуса 1 непрозрачным на нем должно быть установлено водомерное стекло.

На фиг.3 показана схематично структура пористого тела, в которой имеются крупные 11 и мелкие 12 поры.

Работают предлагаемый способ и устройство следующим образом.

Исходное состояние: устройство на 1/3 высоты заполнено негорючей жидкостью, как показано на фиг.1; штуцер 3 заглушен.

Через штуцер 5 в устройство поступает смесь горючих газов (например, кислорода и водорода). Смесь проходит через крупные поры пористого элемента 9, при необходимости предварительно удалив из них негорючую жидкость, и через корпус 1 и штуцер 2 подается потребителю.

В случае возгорания смеси в трубопроводах или аппаратуре, установленной после предлагаемого устройства, пламя распространяется в обратном направлении вплоть до пористого рабочего элемента, где пламя начинает интенсивно отдавать тепло как массе пористого тела, так и на испарение негорючей жидкости, находящейся в мелких порах, расположенных рядом с крупными газовыми порами.

За счет испарения жидкости, требующего большого расхода тепла, температура в зоне горения резко падает ниже температуры воспламенения данной смеси, и пламя гаснет.

Внедрение предполагаемого изобретения в промышленность позволит по сравнению с прототипом повысить надежность работы изделия и заметно снизить его гидравлическое сопротивление.