Spis treści

Wstęp

Piana gaśnicza

Działanie piany gaśniczej

Podstawowe parametry piany gaśniczej

Rodzaje wytwarzanej piany

Sprzęt do wytwarzania piany ciężkiej

Wytwarzanie piany ciężkiej

Działanie prądownicy z dyszą wielootworową

Przegląd stosowanych prądownic piany ciężkiej
Charakterystyka techniczna prądownic pianowych

Sprzęt do wytwarzania piany średniej

Wytworzenie piany średniej

Zasada działania wytwornic

Przegląd stosowanych wytwornic

Charakterystyka techniczna wytwornic pianowych

Generatory do wytwarzania piany lekkiej

Otrzymywanie piany lekkiej

Zasada działania generatora

Działko wodno - pianowe

Zastosowanie

Zasada działania

Charakterystyka techniczna

Budowa działka wodno - pianowego

Zasysacze liniowe

Zastosowanie zasysacza liniowego

Zasada działania zasysacza

Elementy składowe zasysacza

Wymiary zewnętrzne zasysacza

Parametry techniczno użytkowe

Widok z boku zasysacza liniowego

Wstęp

Piana gaśnicza

Piana jest jednym z ważniejszych środków gaśniczych stosowanych przez jednostki interwencyjne straży pożarnych. Stanowi ona dwufazowy, trójwymiarowy układ składający się z pęcherzyków powietrza oddzielonych od siebie błonkami (filtrem), utworzonymi z warstewek cieczy (wodnego roztworu środka pianotwórczego) o grubości rzędu 1-10 mikrometrów.

Do otrzymywania piany używa się specjalnego sprzętu, którego część przeznaczona jest do stosowania w stałych instalacjach gaśniczych, a część stanowi sprzęt interwencyjny jednostek straży pożarnych. Ten ostatni rodzaj sprzętu jest najbardziej rozpowszechniony i najczęściej używany w praktyce pożarniczej, dlatego też niniejsze opracowanie dotyczy tego właśnie sprzętu, a ściśle mówiąc: podręcznego sprzętu interwencyjnego.

Działanie piany gaśniczej

Działanie piany gaśniczej polega na wykorzystaniu jej właściwości tłumiących i chłodzących. Przez pokrycie płonących materiałów warstwą piany następuje odcięcie dopływu tlenu z powietrza do wydobywających się w strefie palenia łatwo palnych par i gazów. Znajdująca się na powierzchni materiałów palnych piana ochładza je, przy czym efekt chłodzący powstaje wskutek odparowania wody wykraplającej się z piany. Ciepło parowania wody jest bowiem wyjątkowo duże i wynosi 2256,6 kJ/kg. Wydzielająca się z piany para może dodatkowo tworzyć nad warstwą materiałów palnych obłok izolujący, który w określonym stopniu zmniejsza stężenie tlenu w powietrzu.

Podstawowe parametry piany gaśniczej

Liczba spienienia

Dyspersyjność piany

Trwałość piany gaśniczej

Własności izolujące i chłodzące piany

Płynność piany

Rodzaje wytwarznej piany

Spośród wyżej wymienionych cech piany gaśniczej szczególne znaczenie praktyczne ma liczba spienienia. Toteż stosowaną w pożarnictwie pianę gaśniczą, ze względu na wartość liczby spienienia, dzieli się na:

Pianę ciężką (o liczbie spienienia do 20) powinna być stosowana przede wszystkim do gaszenia pożarów na otwartych przestrzeniach (zbiorniki cieczy łatwo palnych, duże składy drewna itp.). Dość duża gęstość oraz bardzo dobra płynność sprawiają, że piana ciężka doskonale przenika w szczeliny i utrzymuje się na powierzchni, charakteryzując się tym dobrymi własnościami izolującymi i chłodzącymi. Jest szczególnie przydatna w sytuacjach kiedy zachodzi konieczność podania jej na duże odległości, tj. gdy wymagany jest duży zasięg rzutu podawanego strumienia.

Pianę średnią (o liczbie spienienia od 20-200) należy stosować w warunkach umożliwiających bliskie podejście do pożaru ze względu na małe długości rzutu wytworzonego strumienia piany. Może być stosowana przy gaszeniu pożarów o otwartych przestrzeniach przy niewielkich szybkościach wiatru.

Pianę lekka (o liczbie spienienia powyżej 200) powinna być stosowana do gaszenia pożarów w pomieszczeniach zamkniętych, jak hale fabryczne, magazyny, piwnice, itp. Przy czym płonące pomieszczenie należy nią szybko wypełnić. Mechanizm gaszenia pianą lekka polega na tym, że wypełniając pomieszczenie wypiera ona powietrze i znajdującą się w nim łatwo palna mieszaninę gazową i nie dopuszcza do dalszego rozprzestrzeniania się pożaru. Mimo stosunkowo słabej płynności piana lekka ma dość dobrze wypełnia pomieszczenia dowolnie rozmieszczone w przestrzeni, nawet znajdujące się na różnych wysokościach. Następuje to dzięki ciśnieniu wytwarzanemu przez generator oraz naciskowi górnych warstw wytworzonej już piany. Prędkość płynięcia piany lekkiej zależy od jej liczby spienienia i od grubości położonej warstwy.

Sprzęt do wytwarzania piany ciężkiej

Wytwarzanie piany ciężkiej

Spośród znanych rodzajów pian gaśniczych najczęściej stosuje się pianę ciężką. Ma ona wiele zalet, m.in. istnieje możliwość jej podawania na duże odległości. Do wytwarzania tej piany, tj. piany o liczbie spieniania do 20, służą prądownice pianowe. Istotę działania prądownicy piany ciężkiej przedstawiono na rysunku 1. Jest to wodno-powietrzna strumienica, w której ciecz roboczą stanowi wodny roztwór środka pianotwórczego, a gazem zasysanym jest powietrze. Głównymi zespołami prądownicy są: dysza rozpylająca, komora mieszania i rura prądownicy. Wodny roztwór środka pianotwórczego tłoczony przez pompę pożarniczą wężami tłocznymi doprowadzany jest do dyszy rozpylającej 1. W dyszy o zwężonym przekroju strumień roztworu uzyskuje duży wzrost prędkości, w wyniku czego na wypływającym z dyszy strumieniu tworzy się podciśnienie. Ponieważ w przestrzeni A panuje ciśnienie atmosferyczne, w wyniku różnicy ciśnień strumień roztworu zasysa powietrze. Zasysane powietrze miesza się następnie z cząstkami roztworu w komorze mieszania, w efekcie czego tworzą się pęcherzyki piany. Pęcherzyki te w dalszej części rury prądownicy ulegają ujednorodnieniu i w końcowym elemencie rury 3 formowane są w strumień piany.

Rys. 1. Schemat działania prądownicy piany ciężkiej. 1 -dysza rozpylająca, 2 -komora mieszania, 3 -rura prądownicy.

Decydujący wpływ na jakość wytwarzanej piany ma stopień rozdrobnienia roztworu wypływającego z dyszy. Im mniejsze są oddzielne krople w rozpylonym strumieniu, tym bardziej jednorodną otrzymuje się pianę. Stopień rozdrobnienia roztworu zależy od konstrukcji prądownicy a ściślej od konstrukcji dyszy rozpylającej. Prądownice różnią się sposobem doprowadzania powietrza, i konstrukcją dyszy rozpylającej. Dysza nadaje strumieniowi dużą prędkość odpowiednie rozdrobienie. Pozostałe elementy konstrukcji prądownicy różnią się minimalnie.

Dysza składa się ona z komory (1) ograniczonej z dwóch stron kryzami, przy czym średnica otworu wejściowego (2) jest większa od średnicy otworu wyjściowego (3). Strumień roztworu przepływając przez otwór (2) ulega przewężeniu. Odległość między otworami jest tak dobrana, że zwężony strumień wpływa do otworu (3) wypełniając cały jego przekrój.

Wypływający następnie z otworu (3) strumień rozszerza się stożkowo ulegając równocześnie rozdrobnieniu. W tej postaci rozprzestrzenia się po całej komorze mieszania. Wytworzone podciśnienie w rozdrobnionym strumieniu zasysa powietrze przez otwory położone w początkowej części rury prądownicy.

Używa się również innych dysz rozpylających. Dla uzyskania odpowiedniego rozdrobnienia strumienia roztworu stosuje się w nich specjalne zawirowywacze (4), które mają nacięcia lub kanały pod ściśle określonymi kątami. Dzięki temu prze--pływający wodny roztwór środka pianotwórczego wprawiany jest w ruch wirowy. Rozdrobniony strumień roztworu wypływa z dyszy w postaci rozszerzającego się stożka, wewnątrz którego panuje podciśnienie.

Stosowane obecnie w kraju prądownice piany ciężkiej wyposażone są w dyszę rozpylającą, w której korpusie znajduje się trójramienna kierownica 5. Wodny roztwór środka pianotwórczego przepływając przez dyszę rozdzielony zostaje w kierownicy na trzy części, ulegając równocześnie zaburzeniu. Następnie, przepływając przez przewężenie dyszy, uzyskuje duży wzrost prędkości. Z dyszy wypływa rozdrobniony strumień roztworu w kształcie rozszerzającego się stożka, wewnątrz którego panuje podciśnienie zasysające powietrze przez otwory znajdujące się między dyszą rozpylającą, a komorą mieszania.

Rys.3. Model prądownicy z dyszą wielootworową.

1. dysza rozpylająca, 2. wstępna komora mieszania, 3. rura prądownicy

Działanie prądownicy z dyszą wielootworową

Główne zespoły tej prądownicy to dysza rozpylająca (1), wstępna komora mieszania (2) i rura prądownicy (3). Dysza rozpylająca zamknięta jest ścianką stanowiącą wycinek powierzchni kulistej z równomiernie rozmieszczonymi otworami, których osie ustawione są pod ściśle określonymi kątami. Otwory te rozmieszczane są na współśrodkowych kołowych orbitach. Za dyszą rozpylającą znajduje się rura prądownicy z otworami umieszczonymi w części początkowej i wbudowaną wewnątrz wstępną komorą mieszania.

Wodny roztwór środka pianotwórczego wypływając z dyszy rozdziela się na określoną liczbę strumieni, równą liczbie wykonanych otworów. Strumień cieczy wypływając z przez te otwory dyszy uzyskuje duży wzrost prędkości, przy jednoczesnym wytwarzaniu się w nim podciśnienia, które powoduje zassanie powietrza z przestrzeni między dyszą, a rurą prądownicy. We wstępnej komorze mieszania strumienie wypływające z otworów zewnętrznej orbity zderzają się ze ścianką komory mieszania, w wyniku czego następuje wstępne rozpylanie i mieszanie się wodnego roztworu środka pianotwórczego z powietrzem. W wypływającym z wstępnej komory mieszania strumieniu panuje jeszcze pewne podciśnienie, które powoduje dodatkowe zasysanie powietrza przez otwory wykonane w rurze prądownicy.

Ostateczne mieszanie i formowanie strumienia dokonuje się w dalszej części rury prądownicy. Rura prądownicy ustawiona na przedłużeniu osi dyszy wykorzystywana jest do formowania zwartego prądu wodnego i strumienia piany. Po odchyleniu rury prądownicy o pewien kąt wytwarza się rozpylony strumień wodny.

Przegląd stosowanych prądownic piany ciężkiej

Obecnie w jednostkach straży pożarnych stosuje się różne typy prądownic piany ciężkiej. Do roku 1972 produkowano prądownice PP-200 i PP-600, które współpracowały z omówionymi zasysaczami Z-200 i Z-600. Stosowano w nich dyszę rozpylającą otworową bez, dodatkowych elementów rozpylających. Odpowiednio ukształtowana komora mieszania stanowiła jedną całość z rurą prądownicy. Wewnątrz komory mieszania były wmontowane, wykonane w kształcie stożka, zestawy siatek o odpowiednio dobranej średnicy drutu i wielkości oczek. Zadaniem siatek było zwiększanie liczby spienienia, dyspersyjności wytwarzanej piany oraz jej ujednorodnienia. Prądownice tego typu odznaczały się bardzo wysokimi oporami przepływu strumienia piany, liczba spienienia była również niezbyt wysoka. Ze względu na wady prądownic PP-200 i PP-600 oraz przyjęcie nowego typoszeregu wydajności zasysa czy i prądownic pianowych w latach 1970 -1972 opracowano nowe rozwiązania prądownic. Wyeliminowano w nich zestawy siatek, zmniejszając w ten sposób straty energetyczne występujące w komorze mieszania. Zintensyfikowano ponadto rozpylenie wodnego roztworu środka pianotwórczego wypływającego z dyszy -w miejsce prostej jedno-otworowej dyszy zastosowano dyszę z kierownicą.

Nowe prądownice odznaczają się znacznie większymi długościami rzutu strumienia piany, przy porównywalnych liczbach spienienia. Piana ma liczbę spienienia nie mniejszą niż 12 (przy stosowaniu syntetycznego środka pianotwórczego). Przykład tego typu prądownic, przedstawiono na rys. 4 - jest to prądownica PP-4-12.

Rys. 4. Prądownica piany ciężkiej PP4-12 - przekrój podłużny.

1- rura prądownicy, 2- dysza rozpylająca, 3- zawór kulowy, 4- zwężka,

5- nasada tłoczna 52

Sprzęt do wytwarzania piany średniej i lekkiej

Wytwornice piany średniej

Do otrzymywania piany o liczbie spienienia 20 do 200, a więc piany średniej, służą wytwornice pianowe, w których piana wytwarza się na siatkach. Wytwornice takie przedstawione są na rys. 14.1. Składają się z rozpylacza (1), korpusu (2) i zestawu siatek spieniających (3).

Rys. 5. Schemat wytwornicy piany średniej.

1. rozpylacz, 2. korpus, 3. zestaw siatek spieniających

Zasada działania wytwornic

W konstrukcjach tego typu wytwornic wykorzystywane jest zjawisko zasysania. Strumień wodnego roztworu środka pianotwórczego tłoczony za pomocą pomp pożarniczych, poprzez węże tłoczne, dostaje się do rozpylacza. Tu uzyskuje odpowiednie rozpylenie i znaczny wzrost prędkości liniowej, która powoduje, że w wypływającym z dyszy rozpylacza strumieniu panuje podciśnienie. W wyniku różnicy ciśnień powstałej między rozpylaną strugą a otoczeniem następuje zassanie powietrza w ilości potrzebnej do wytworzenia piany. Zassane powietrze miesza się następnie z rozpylonym wodnym roztworem środka pianotwórczego i powstała mieszanina dwóch faz: ciekłej i gazowej -trafia na zestaw siatek, gdzie następuje właściwy proces wytwarzania piany.

Samo zjawisko powstawania piany na siatce, w pewnym uproszczeniu, można opisać następująco. Strumień stanowiący mieszaninę faz -ciekłej w postaci kropel roztworu i powietrza -trafia na siatkę. Krople roztworu nawilżają siatkę zakrywając jej oka. Pod naporem napływającego strumienia, wzbogaconego powietrzem, krople roztworu znajdujące się na siatce ulegają deformacji. Kropla wydłuża się w kierunku przepływu, zwiększając powierzchnię kosztem zmniejszenia grubości otoczki, do momentu, aż następna kropla zakryje to oczko. W ten sposób tworzy się pęcherzyk piany, w którym powietrze zamknięte jest błonką wodnego roztworu. Następnie ta nowa kropla ulega deformacji i w efekcie powstaje nowy pęcherzyk. Ten cykl powtarza się dając cały szereg pęcherzyków.

Przegląd stosowanych wytwornic

Produkowane w kraju wytwornice piany średniej opracowane zostały dla aktualnie stosowanego typoszeregu wydajności wodnej, a mianowicie WP-2-75, WP-2-150 i WP-4-75. Poszczególne symbole w oznaczeniu tym oznaczają: WP -wytwornica pianowa, 2 -nominalna wydajność wodna równa 200 dm3/min, 4- nominalna wydajność wodna równa 400 dm3/min, 75, 150 -liczba spienienia. Wytwornice łączone są z gaśniczymi liniami wężowymi za pomocą nasad. Tuż za nasadą- w rozpylaczu -usytuowane jest sito filtracyjne, którego zadaniem jest zatrzymywanie ewentualnych zanieczyszczeń znajdujących się w wodnym roztworze środka pianotwórczego. W rozpylaczu, oprócz zawirowywacza, umieszczony jest manometr. Służy on do kontrolowania i ustalania wymaganej wartości ciśnienia roztworu w rozpylaczu, gwarantującego wytwarzanie piany.

Wytwornice łączone są z gaśniczymi liniami wężowymi za pomocą nasad. Tuż za nasadą w rozpylaczu usytuowane jest sito filtrujące, którego zadaniem jest zatrzymywanie ewentualnych zanieczyszczeń znajdujących się w wodnym roztworze środka pianotwórczego. W rozpylaczu ponadto, oprócz zawirowywacza, umieszczony jest manometr. Służy on do kontrolowania i ustalania wymaganej wartości ciśnienia roztworu w rozpylaczy gwarantującego wytwarzanie piany najlepszej pod względem jakości.

Rys. 6. Wytwornica piany średniej WP-4-75 nowej konstrukcji

Charakterystyka techniczna wytwornic pianowych

Generatory do wytwarzania piany lekkiej

Otrzymywanie piany lekkiej

Do wytwarzania piany lekkiej, o liczbie spienienia ponad 200, służą urządzenia specjalnej konstrukcji, zwane generatorami piany lekkiej. Ogólnie rzecz biorąc, istota wytwarzania piany lekkiej jest podobna do procesu wytwarzania piany średniej w wytwornicach. Zasadnicza różnica polega na tym, że powietrze niezbędne przy tworzeniu piany doprowadzone jest do rozpylonego strumienia roztworu w sposób wymuszony za pomocą wentylatora. Wytworzona następnie mieszanina powietrza i roztworu trafia na zestaw siatek. Schemat ideowy generatora piany lekkiej przedstawiono na rys 7. Do głównych zespołów generatora należą: silnik, wentylator, dysze rozpylające, dyfuzor i zestaw siatek.

Zasada działania generatora

Zasada pracy generatora: silnik wprawia w ruch obrotowy wentylator, który pobiera powietrze z atmosfery i tłoczy je dalej do dyfuzora. Za wentylatorem usytuowane są odpowiednio rozmieszczone dysze, przez które podawany jest wodny roztwór środka pianotwórczego: Powietrze porywa roztwór wypływający z dysz, po czym razem trafiają na zestaw siatek. Na siatkach krople roztworu nawilżają oka, a napływające powietrze tworzy Pęcherzyki piany w sposób identyczny jak przy tworzeniu piany średniej. Uformowany strumień piany można podawać do gaszonego obiektu specjalnym przewodem (6), zwanym rękawem, którego długość może dochodzić nawet do 30 m. Rozmieszczenie dysz rozpylających w przekroju powinno zapewnia równomierne pokrycie zestawu siatek roztworem. Liczba dysz oraz sumaryczny przekrój ich otworów wylotowych wynika z założonej wielkości nominalnej wydajności roztworu.

Rys. 8. Schemat generatora piany lekkiej.

1. silnik, 2. wentylator, 3. dysze rozpylające, 4. dyfuzor, 5. siatki spinające, 6. rękaw, 7. manometr, 8. zawór, 9. gardziel

Działko wodno - pianowe

Zastosowanie

Działko wodno-pianowe DWP-8/16/24  wykonanie morskie lub lądowe przeznaczone jest do zwalczania pożarów grup A i B tzn. pożarów ciał stałych pochodzenia organicznego, przy spalaniu których obok innych zjawisk powstaje zjawisko żarzenia oraz pożarów cieczy palnych i substancji stałych topiących się w skutek wytwarzającego się ciepła.

Zasada działania

DWP-8/16/24 poprzez odpowiednie ustawienie głowicy może wytwarzać strumień wodny zwarty lub rozproszony. Strumień piany uzyskuje się po zamontowaniu na głowicę rury pianowej. Głowica zapewnia dodatkowo płynną regulację wydajności wodnej od 800 do 2400 dm³/min  w zakresie kąta bryłowego   od 0^o do 90^o. Węzły obrotowe działka umożliwiają sterowanie określonym rodzajem strumienia w płaszczyźnie pionowej w granicach od -30^o do 80^o  i w płaszczyźnie poziomej w zakresie kąta 360^o.

Charakterystyka techniczna

L.p.	Parametr	DWP-8/16/24
1	Zakres ciśnień roboczych (MPa)	0,4 - 1,2
2	Wydajność wodna przy ciśnieniu 0,8 MPa/dm^3/min	800 - 2400
3	Długość rzutu strumieni wodnych przy ciśnieniu 0,8 MPa zwarty/rozproszony/mgłowy	58/28/16
4	Długość rzutu strumienia piany przy ciśnieniu 0,8 MPa (m)	30/43/54
5	Liczba spienienia w zależności od zastosowania środka pianotwórczego
6	Deteor 1000M - 3,5%	12
7	Spumogen  - 7%	6
8	Masa : (kg)
9	wersja samochodowa	33
10	wersja przenośna	43

Budowa działka wodno - pianowego

 

 

Rys.9. Schemat przekroju działka DWP-8/16/24

1. Rura pionowa, 2. Głowica mgłowa, 3. Zwężka, 4. korpus górny, 5. Blokada obrotu w płaszczyźnie pionowej, 6. Kierownica, 7. Korpus dolny, 8. Blokada obrotu w płaszczyźnie poziomej, 9. Korpus, 10. Podstawa, 11. Zbieracz, 12. Podpora

Zasysacze liniowe

Zastosowanie zasysacza liniowego

Zasysacze liniowe - strumienice znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki. W pożarnictwie służą do zasysania określonej ilości środka pianotwórczego i wytwarzania wodnego roztworu, który wykorzystywany jest następnie do wytwarzania piany gaśniczej. Zasysacze są urządzeniami, które wykorzystując energię kinetyczną doprowadzonej cieczy roboczej (wody) zasysają na określoną wysokość środek pianotwórczy.

Zasada działania zasysacza

Woda tłoczona przez pompę wężami tłocznymi dopływa do zasysacza osiągając przed wejściem do niego ciśnienie p_1. W dyszy zasilającej 1, o średnicy wyloty d₁, strumień wody uzyskuje wzrost prędkości tak, że wypływająca z dyszy woda osiąga prędkość wprost proporcjonalną do pierwiastka kwadratowego z ciśnienia, dochodzącego nawet do 30m/s. Osiągnięciu tak dużych prędkości wypływu towarzyszy spadek ciśnienia w strudze poniżej ciśnienia atmosferycznego. Ponieważ początkowo w komorze podciśnienia 2 panuje ciśnienie atmosferyczne, w wyniku różnicy ciśnień pomiędzy wypływającą strugą a otoczeniem struga zasysa powietrze z komory i węża ssawnego. W rezultacie z komory 2, wytworzy się podciśnienie, które powoduje zassanie na określoną wysokość ssania h_s środka pianotwórczego ze zbiornika.

Elementy składowe zasysacza

Zasysacz składa się z następujących głównych elementów:

• dyszy zasilającej,

• komory podciśnienia,

• komory mieszania,

• dyfuzora

Wymiary zewnętrzne zasysacza

	Z - 2	Z - 4	Z - 8
Długość	360	360	500
Wysokość	170	170	195
Szerokość	150	150	155
Średnica dyszy	9 ^+0,05	13^+0,05	18,5^+0,05

Parametry techniczno - użytkowe

	Z - 2	Z - 4	Z - 8
Straty ciśnienia	30 %	30 %	30 %
Zużycie środka pianotwórczego	1-5 %	1-5 %	1-5 %
Wydajność wodna w przedziale pianowym przy ciśnieniu 0,55 MPa	200 l/m	400 l/ m	800 l/m
Przyłącze  nasada	2 x 52	2 x 52	2 x 75
Przyłącze węża zasysacza - nasada	25	25	25
Masa	3,3 kg	3,3 kg	4,5 kg

Widok z boku zasysacza liniowego

Bibliografia

Tadeusz Derecki Wiktor Wawrzyński „Sprzęt do wytwarzania piany gaśniczej”

http://www.progaz.pl/_private/s_ofhand.htm

Rys. 2. Przykład najczęściej stosowanych rozwiązań dysz rozpylających.

a) dysza z komorą wstępną

b) dysza trójstrumieniowa

c) dysza z zawirowywaczem

d) dysza z kierownicą

1. komora,

2. otwór wejściowy

3. otwór wyjściowy

4. zawirowywacz

5. kierownica.

---