CN101080255A - 喷射介质的方法及喷嘴 - Google Patents

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Abstract

一种喷射雾状介质，尤其是灭火用的雾状介质的方法，该方法可以在一个较大区域内形成至少两种雾状介质的喷雾，其中至少在喷射点上或者喷射点的附近第一喷雾(S1)位于第二喷雾(S2)的内部。在喷雾(S1，S2)形成期间，至少在用来将介质形成各喷雾(S1，S2)的喷嘴上的排出口(5，13)之前和/或至少在喷雾(S1，S2)被相互混合之前，介质被设置成涡流的运动形式，并且不同喷雾(S1，S2)介质的涡流方向是彼此相反的，从而获得能够散布到一个较大区域的优选均匀的喷雾。

Description

喷射介质的方法及喷嘴
发明背景
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所定义的喷射雾状介质，尤其是用于灭火的雾状介质的方法，在该方法中，至少在喷射点处或喷射点附近形成至少两种雾状介质的喷雾，其中第一喷雾位于第二喷雾的内部。
本发明还涉及一种如权利要求6所定义的喷嘴，包括一个在其内形成有一个入口的喷嘴座；具有第一排出口的第一喷嘴室；具有一个排出口的第二喷嘴室，该排出口以环形开口的形式围绕第一喷嘴室的排出口形成；以及至少一个由入口到每个喷嘴室的介质通道。
另一方面，可以获知各种使液体雾化的喷嘴。在现有技术中，可以获知在喷嘴内使用所谓涡流室的喷嘴。甚至是在低压情况下，这种喷嘴也能够容易地产生一种比较好的均匀的喷雾，其中“涡流”岣产生是由于水在涡流室内是沿切向通过的，因此喷嘴排出的喷雾是环形的。同样也是在这种情形下，如从与主喷射方向垂直的方向上看时，所产生的喷雾的横截面是环形的，换句话说，就是位于喷雾内部的中间区域没有被覆盖因而存在中空。通过使用能够形成全圆锥形喷雾的喷嘴，此缺陷已经有可能被克服。除此以外，这种类型的喷嘴产生的喷雾是从喷嘴的中心以直线的形式喷出的。因而喷出来的喷雾是一全锥体。如果涡流环不是很大而且在压力很高的情况下，使用这种类型喷嘴是可以的。但是，经验表明，中间的喷雾形成了大的滴流，因此，通过这种喷嘴产生的喷雾质量不均匀。一种利用此种解决方案的喷嘴在US6129154的专利中公开。此种解决方案也存在喷雾不能散布到足够大的区域的问题，尤其是在相对低的压力使用的时候。
特别是消防系统中使用的水雾要求喷雾能够覆盖足够大的区域。在传统的消防系统中使用的喷嘴是在喷嘴头喷出的喷雾的前面设置一隔板以使喷雾能够散布到一个大的区域。这样的喷雾不是雾状的而且这些喷嘴头带来的问题是喷雾的中心区域是空的，此处没有灭火介质能够被喷嘴头喷出。
本发明的目的是要创造一种全新类型的解决方案从而可以产生一种均匀的而且能够散布到一个大的区域的喷雾。因此，要达到使喷雾能够散布到足够大的区域的目标，以便于获得好的喷雾覆盖效果，另一方面，也以便于使整个覆盖区域上的喷射介质流是基本相同的。因此，确保在喷雾形式产生过程中不存在所谓的中空也是一个目标。本发明的另外一个目的就是创造一种喷嘴，尤其是连接在压力相对低的设备上的喷嘴。本发明的另外一个目的就是提供一种灭火用的喷嘴的解决方案，尤其是适合喷射水雾的喷嘴。
发明内容
本发明的方法的主要特征在于，在喷雾形成期间，至少在用来形成各喷雾的喷嘴上的排出口之前和/或至少在喷雾被相互混合之前，介质被设置成涡流的运动形式，并且不同喷雾和/或用来产生各种喷雾的介质的涡流方向是彼此相反的，从而获得能够散布到一个较大区域的优选均匀的喷雾。
本发明的方法的附加特征在权利要求2-5中得到阐述。
本发明的喷嘴的主要特征在于喷嘴包括通过将喷射介质沿第一方向变成涡流的方式引导喷射介质进入第一喷嘴室的装置；和通过将喷射介质沿第二方向变成涡流的方式引导喷射介质进入第二喷嘴室的装置，其中输送到第二喷嘴室的介质的涡流方向与输送到第一喷嘴室的介质的涡流方向基本相反。
本发明的喷嘴的附加特征在权利要求7-15中得到阐述。
本发明的解决方案有许多重要的优点。使用本发明的方法和喷嘴，可以产生能够覆盖大的区域的喷雾而且其中不存在所谓的中空。通过使用一种设置，将嵌套的、径向相邻的喷雾变成围绕主运动方向的轴线的不同方向的涡流。这种设置已经被出人意料地证实可以避免在喷雾的内部形成中空区域，甚至是在压力升高的时候。使用本发明的喷嘴头可以产生一种相对均匀而且质量较好的喷雾，其非常适合用在消防系统和装置中。因为本发明的喷嘴头结构简单紧凑。
在本文中，“喷嘴”指的是一种喷嘴组合或者是包括本发明的一种喷嘴组合的喷嘴头。
“相对低压”此处主要指的是35巴以下的压力，典型的是25巴以下的压力，优选的是15巴以下的压力，尤其是大约5-12.5巴的压力；在一些特殊情况下，甚至是5巴以下或者35巴以上的压力。
附图说明
下面将参照实施例和附图对本发明进行详细描述，图中，
图1表示的是本发明喷嘴的剖视图；
图2表示的是沿图1中的II-II线的剖视图；和
图3示意地表示的是本发明的喷嘴带有喷雾喷射方向的视图。
具体实施方式
附图中表示了根据本发明的喷嘴的解决方案。喷嘴头包括一个喷嘴座1，在该喷嘴座上形成有一个用来输送被喷射的介质的入口2。在喷嘴座上形成有螺纹22，用来将喷嘴头连接到介质输送设备或者与介质输送设备等同的设备上。喷嘴座包括第一喷嘴室4和第二喷嘴室6，所述第二喷嘴室6优选地形成有一个绕着第一喷嘴室4的环形喷嘴室，并与第一喷嘴室上的排出口5相距一定的距离。在附图中示出的实施例中，喷嘴座包括一个上喷嘴座1’和一个下喷嘴座1”。下喷嘴座1”被设置在上喷嘴座1’内，下喷嘴座1”上的外螺纹与上喷嘴座1’内的内螺纹配合。在附图3中表示的实施例中，在下喷嘴座内设置一喷嘴体3，喷嘴体3上形成有数个孔，用来连通喷嘴室以及作为介质的流通管道。喷嘴体3最里面的孔通向第一喷嘴室4。第一喷嘴室4大体上是柱状的，在附图1表示的实施例中，它的下部逐渐变细形成指向排出口5的锥台的形式。在第一喷嘴室4的上部设置一如附图所示的堵塞件8来阻止至少部分介质通过柱状空间上的孔进入喷嘴室。在第一喷嘴室4内形成至少一个第一介质通道9。典型的是提供多个第一介质通道9。介质通道9被设置成可以使喷射介质沿切向至少部分地被引导进入喷嘴室4内以便于在喷射室内使介质形成涡流运动。可以从喷嘴室内箭头所示看出这种涡流运动。在第一喷嘴室4内，产生了第一方向的涡流运动，例如，附图2中所示的顺时针方向。
第一排出口5通向喷嘴头的混合喷嘴室15，一卸料口14由混合喷嘴室通向喷嘴头的外面。
第二喷嘴室6形成一个绕着第一喷嘴室4的环形喷嘴室，通过壁20将两喷嘴室4，6彼此分开。一个环形的开口从环形的喷嘴室6通向混合喷嘴室15。在喷嘴室的侧面上形成一环形开口13，该开口13从第二喷嘴室6到混合喷嘴室15逐渐增大。在第二喷嘴室6内设置至少一个第二介质通道10。第二介质通道10被设置成可以使喷射介质通常沿切至少部分地被引导进入喷嘴室6内以便于在第二喷射室6内使介质形成涡流运动。第二喷嘴室6内的第二介质通道10设置成能产生与第一喷嘴室4内的涡流方向相反的涡流的形式。在这种情况下，产生了另一方向的涡流，例如附图2中所示的逆时针方向。
在附图所表示的实施例中，喷嘴头还包括一第三喷嘴室7。第三喷嘴室7也是一环形喷嘴室，环绕着第二喷嘴室6和第一喷嘴室4。在第三喷嘴室7内设置至少一个第三介质通道11。介质通道11被设置成可以使喷射介质通常沿切至少部分地被引导进入喷嘴室内以便于在第三喷射室7内使介质形成涡流运动。第三喷嘴室内的第三介质通道11设置成能产生与第二喷嘴室6内的涡流方向相反的涡流的形式。在这种情况下，就产生了第一方向的涡流运动，例如，附图2中所示的顺时针方向。
喷嘴室7主要形成在上喷嘴座1’的下部，在上喷嘴座1’的下部内加工出一个环形的槽，所述槽的外圆周表面和两侧面形成了喷嘴室的外壁、下壁和上壁。在附图所表示的解决方案中，第三喷嘴室的内壁是由与槽的定位相反的下喷嘴座1”的部分外壁构成。在附图中，在喷嘴室的下部形成有一环形排出口16。下喷嘴座上与排出口16相邻的地方形成一导向面17，该导向面17用来指示从排出口喷出的第三喷雾的方向。在附图中表示的解决方案中，导向面的曲率从初始的垂直平面开始逐渐延伸成倾斜的平面，引导喷雾从倾斜的路径喷出，结果喷雾形成一个非常宽大的锥体，可以粗略地将导向面的形状设置成例如象一把打开的伞的伞衣的形状。在一些实施例中，喷嘴头也可以没有第三喷嘴室7，在这种情况下，上喷嘴座就不需要设置喷嘴室7以及从入口到喷嘴室7的介质通道。
本发明的方法涉及雾状介质的喷射，尤其是在灭火中使用的雾状介质。在本方法中，至少形成两种雾状介质的喷雾，其中至少在喷射点上或者喷射点的附近，第一喷雾S1位于第二雾状介质喷雾S2的内部。在喷雾形成期间，至少在用来将介质形成各喷雾S1，S2的喷嘴的排出口5，13之前和/或至少在喷雾S1，S2被相互混合之前，介质被设置成涡流的运动形式。不同喷雾S1，S2和/或用来产生各喷雾的介质的涡流方向是彼此相反的，从而获得能够散布到一个大的区域的比较均匀的喷雾。涡流的方向在附图中表示的实施例中是用箭头来表示的。
根据一个优选的实施例，该方法进一步包括形成至少一个第三喷雾S3，至少在喷射点上或者喷射点的附近，第一喷雾S1和第二喷雾S2位于第三喷雾S3的内部，因此，至少在用来将介质形成各喷雾的喷嘴上的排出口5，13，16之前和/或至少在相邻的喷雾S1，S2和S2，S3被相互混合之前，各相邻喷雾S1，S2和S2，S3的介质的涡流方向是彼此相反的。
介质被送入到喷嘴的喷嘴室4，6，7内并形成各喷雾以便于在排出口/排出口5，13，16之前形成涡流运动。
在本方法中，第一喷雾S1的喷射是通过第一喷嘴室的排出口5完成的，第二喷雾S2的喷射是通过第二喷嘴室的排出口13完成的。第二喷嘴室的排出口13是环形的，而且从与喷射方向相垂直的方向看，其环绕在第一排出口5的周围。
喷射的介质是液体或者是液体和气体的混合物。
本发明的喷嘴包括一喷嘴座1，在喷嘴座上形成有一个入口2；一带有一个第一排出口5的第一喷嘴室4；一带有一环形排出口13的一第二喷嘴室6，所述排出口13环绕在第一喷嘴室的排出口的周围；以及至少一个从入口2进入各喷嘴室4，6的介质通道9，10。
喷嘴包括用来引导喷射介质进入第一喷嘴室4以便于将喷射介质在第一方向上形成涡流的装置9；以及用来引导喷射介质进入第二喷嘴室6以便于将喷射介质在第二方向上形成涡流的装置10，装置10形成的涡流与引向第一喷嘴室4内的介质的涡流的方向基本相反。
根据本发明的第二实施例的喷嘴，包括一在其内形成有一个入口2的喷嘴座1；一带有一个第一排出口5的第一喷嘴室4；一带有环形排出口13的第二喷嘴室6，所述排出口13环绕在第一喷嘴室的排出口5的周围；一带有环形排出口16的第三喷嘴室7，所述排出口16设置在第二喷嘴室6的排出口13的周围。喷嘴包括至少一个从入口2进入各喷嘴室4，6，7的介质通道9，10，11。
喷嘴包括用来引导喷射介质进入第一喷嘴室4以便于将喷射介质在第一方向上形成涡流的装置9；用来引导喷射介质进入第二喷嘴室6以便于将喷射介质在第二方向上形成涡流的装置10，装置10形成的涡流与引向第一喷嘴室4内的介质的涡流的方向基本相反；以及用来引导喷射介质进入第三喷嘴室7以便于将介质在第一方向上形成涡流的附加装置，附加装置形成的涡流与引向第二喷嘴室6内的介质的涡流的方向相反。
根据一个实施例，装置9，10，11包括至少一个介质通道9，10，11，经过该通道，喷射介质沿基本上切向至少部分地被引导进入至少一个喷嘴室。通过这种方式，介质在喷嘴室内变成涡流的运动形式，这种运动也可以在喷雾绕着与喷雾运动主方向平行的轴做涡流运动时产生。可以选择地，可以使用在喷嘴室内设置的自身公知的转动元件来产生绕运动主方向上的轴的喷雾的涡流运动。
每个喷嘴室4，6，7包括至少一个介质通道9，10，11，经过该通道，喷射介质被引导进入喷嘴室。从附图2种表示的解决方案可以看出，存在多个介质通道9，10，11通向各个喷嘴室。
在附图表示的实施例中，喷嘴包括一混合喷嘴室15，并且第一喷嘴室4的排出口5和第二喷嘴室6的环形排出口13通向此混合喷嘴室，第一喷嘴室和第二喷嘴室的雾状介质从该混合喷嘴室通过一排出口14喷出。
第三喷嘴室7带有一个环形的排出口16。优选地在排出口的附近设置一导向面，通过利用此导向面，喷雾可以被导向理想的方向。这种设置可以产生一喷雾，其通常指向比先前的喷雾散布更大的区域，该区域是第一喷嘴与第二喷嘴的喷雾围成的。
在附图3中表示的实施例中，从第一喷嘴室4中喷出的雾状介质S1形成一圆锥形喷雾，从第二喷嘴室6中喷出的喷雾S2形成一环形的圆锥形喷雾，第一喷雾S1从其内部喷出，而从第三喷嘴室喷出的是可以散布到更大区域的环形喷雾S3，第一喷雾S1和第二喷雾S2从其内部喷出。
该喷嘴头被优选地用来喷射液体介质或者由液体和气体的混合物组成的介质。在灭火设备中，比较典型的是使用非可燃液体，例如水，和适合的气体，例如氮气。同样很自然地也可以在灭火中使用其它适合的气体。
喷嘴也可以进一步包括至少一个环形的喷嘴，该环形的喷嘴设置在比第三喷嘴室的排出口更大的圆周上。可以想到的是在这些喷嘴组合内，每对相邻的喷雾围绕运动主方向上的轴的涡流方向是彼此相反的，涡流的形成方式在本发明中已经进行了描述。
在本发明的解决方案中，不同喷嘴室4，6，7内的介质的涡流运动被设置成在不同的方向上交替形成(顺时针和逆时针)，以便于使形成每对相邻的相互嵌套的喷雾的介质流的涡流方向彼此相反。这种设置带来了一个意想不到的结果，即喷射介质在喷嘴头的喷射区域内可以均匀的并有效的散布，而且不存在明显的所谓中空。除此之外，介质的涡流运动使喷雾具有明显的穿透效果，为灭火提供了一个非常实用的解决方案。
在附图3中，用虚线示意地绘出了从不同的喷嘴喷出来的喷雾。从第一排出口5喷出来的是喷雾S1，从第二排出口13，14喷出来的是喷雾S2以及从第三排出口16喷出来的是喷雾S3。需要注意的是喷雾也能从喷嘴散布到喷雾S1，S2和S2，S3之间的区域，这样就可以在整个大的锥形区域内获得很好的喷雾覆盖。
本发明中的喷嘴头非常适合用来对灭火雾状介质的喷射，尤其是水雾的喷射。该喷嘴头尤其适合用于连接到介质压力相对低的设备上。象一般使用的是35巴以下的工作压力。比较典型的是使用25巴以下的压力，优选地使用15巴以下的压力，尤其是使用大约5-12.5巴之间的压力。在一些特殊情况下，甚至会使用5巴以下或者35巴以上的压力。
很明显，对于本领域的技术人员来说，本发明并不局限于以上实施例中的描述，其各种变型都在以下所附权利要求的范围之内。如果必要的话，那些在上述描述中与其它特征结合在一起的特征也可以彼此单独使用。也可以想到，本发明的喷嘴甚至可以根据需求的特性作为单个的喷嘴的组合进行生产。

Claims (15)

1、一种喷射雾状介质，尤其是在灭火中使用的雾状介质的方法，在该方法中，至少形成两种雾状介质的喷雾，至少在喷射点上或者喷射点附近，第一喷雾(S1)位于第二喷雾(S2)的内部，其特征在于，在喷雾(S1，S2)形成期间，至少在用来形成各喷雾(S1，S2)的喷嘴的排出口(5，13)之前和/或至少在喷雾(S1，S2)被相互混合之前，介质被设置成涡流运动形式，并且不同喷雾(S1，S2)和/或用来产生各喷雾的介质的涡流方向是彼此相反的，从而获得能够散布到一个较大区域的优选均匀的喷雾。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括形成至少一种第三喷雾(S3)，至少在喷射点上或者喷射点的附近，第一喷雾(S1)和第二喷雾(S2)保持在第三喷雾(S3)的内部，以使得至少在用来形成各喷雾的喷嘴的排出口(5，13，16)之前和/或至少在相邻的喷雾(S1，S2和S2，S3)被相互混合之前，各相邻喷雾(S1，S2和S2，S3)的介质的涡流方向是彼此相反的。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，介质以这样一种方式被送入到形成各喷雾的喷嘴的喷嘴室(4，6，7)内，以使得在排出口之前将介质变为涡流运动。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，第一喷雾(S1)是通过第一喷嘴室的排出口(5)喷出的；第二喷雾(S2)是通过第二喷嘴室的排出口(13)喷出的，其中第二喷嘴室的排出口(13)是环形的，并且在与喷雾方向垂直的方向上环绕第一排出口(5)。
5、根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，喷射介质是液体或者是液体与气体的混合物。
6、一种喷嘴，包括：在其内形成有一入口(2)的喷嘴座(1)；具有一个第一排出口(5)的第一喷嘴室(4)；具有一排出口(13)的第二喷嘴室(6)，该排出口(13)以环形开口的形式围绕第一喷嘴室的排出口形成；至少一个由入口(2)通向各喷嘴室(4，6)的介质通道(9，10)；其特征在于，该喷嘴包括通过将喷射介质沿第一方向变成涡流的方式引导喷射介质进入第一喷嘴室(4)的装置(9)；通过将喷射介质沿第二方向变成涡流的方式引导喷射介质进入第二喷嘴室(6)的装置(10)，所述第二方向与输送到第一喷嘴室(4)的介质的涡流方向基本相反。
7、根据权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴进一步包括至少一个第三喷嘴室(7)，第三喷嘴室的排出口环绕第二喷嘴室(6)和第一喷嘴室(4)的排出口(13和5)；还包括通过将喷射介质沿第一方向变成涡流的方式引导喷射介质进入第三喷嘴室(7)的附加装置，其中上述第一方向与输送到第二喷嘴室(6)的介质的涡流方向相反。
8、根据权利要求6或7所述的喷嘴，其特征在于，所述装置(9，10，11)包括至少一个介质通道(9)，通过该通道，喷射介质基本沿切向至少部分地被引导进入至少一个喷嘴室。
9、根据权利要求6-8中任一项所述的喷嘴，其特征在于，每个喷嘴室(4，6，7)包括至少一个介质通道(9，10，11)，通过该通道，喷射介质被引导进入喷嘴室。
10、根据权利要求6-9中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括混合喷嘴室(15)，第一喷嘴室(4)的排出口(5)和第二喷嘴室(6)的环形排出口(13)通入该混合喷嘴室，第一喷嘴室和第二喷嘴室的雾状介质从该混合喷嘴室通过一排出口(14)排出。
11、根据权利要求7-10中任一项所述的喷嘴，其特征在于，第三喷嘴室(7)带有一个环形的排出口(16)。
12、根据权利要求6-12中任一项所述的喷嘴，其特征在于，从第一喷嘴室中喷出的雾状介质(S1)形成一圆锥形喷雾；从第二喷嘴室中喷出的雾状介质(S2)形成一环形的圆锥形喷雾，并且第一喷雾(S1)从上述环形的圆锥形喷雾内部喷出。
13、根据权利要求7-12中任一项所述的喷嘴，其特征在于，从第三喷嘴室喷出的是可以散布到更大区域的环形喷雾(S3)，并且第一喷雾(S1)和第二喷雾(S2)从该环形喷雾内部喷出。
14、根据权利要求6-13中任一项所述的喷嘴，其特征在于，喷射介质是液体或者是液体和气体的混合物。
15、根据权利要求6-14中任一项所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴进一步包括至少一个环形喷嘴，该环形喷嘴设置在比第三喷嘴的排出口更大的圆上。
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