CN101574564A

CN101574564A - 手提细水雾灭火器

Info

Publication number: CN101574564A
Application number: CNA2009100687554A
Authority: CN
Inventors: 吴晋湘; 闫运忠; 刘联胜; 梁强; 王恩宇; 苟湘
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2029-05-06
Also published as: CN101574564B

Abstract

本发明涉及一种手提细水雾灭火器，包括储压钢瓶和喷射头，其特征在于该灭火器为单瓶设计，且在储压钢瓶内于压力2.5－4MPa下灌注占储压钢瓶容积4/5的过饱和二氧化碳的水；喷射头由均开设有中心通孔的喷嘴、混合室和连接头依次机械装配组成，喷嘴与混合室之间中心通孔处安装有旋流片和分流片，混合室与连接头之间中心通孔处安装有扰流片、节流件和后密封垫片；喷嘴中心通孔由前节流孔段和前流通孔段过渡连接构成；节流件中心通孔由后节流孔段和后流通孔段过渡连接构成；旋流片上开有一个多边形切线散射中心孔；分流片上均布开有数量不少于三个的分流孔，扰流片为空间均布的三叶形状，三个叶片的连接中心为一个圆片。

Description

手提细水雾灭火器

技术领域

本发明涉及消防灭火器材，具体为一种兼具双流体雾化灭火效果和单流体输送简单结构的手提式细水雾灭火器。

背景技术

手提析出式灭火器需要使用卤代烷系列灭火剂。但由于卤代烷系列灭火剂对臭氧层具有破坏作用，因而其使用受到了限制，并逐步被禁止使用。全世界开始广泛寻找卤代烷系列灭火剂的替代品。细水雾技术是一种具有无环境污染、耗水量低、对防护对象破坏性小等特点的技术，引起了人们对使用细水雾替代卤代烷系列灭火剂的关注。公认的细水雾灭火机理是：由于雾化后水的总表面积极大地增加，使水迅速汽化，会从三个方面抑制火灾的生成和蔓延：首先，蒸发过程吸收的汽化潜热冷却了燃烧反应；其次，高密度的水雾及蒸发过程产生的吸热屏障可遮断火焰中的辐射热传递；其三，蒸发过程中水蒸气体积的膨胀作用(为水的1700倍)对氧浓度的有效稀释窒息了燃烧反应。因此，细水雾灭火系统相对于常规的水喷淋系统(累积积分平均直径Dv0.9＞1000μm)，具有水消耗量明显减少、作用迅速、对室内设备物资污染程度小等优点。相对于卤代烷类灭火系统，则具有环境友好，无臭氧层破坏和温室效应等突出特点，并且灭火时没有毒副作用的气体产生，对人体无害，细水雾还具有效压制或吸收烟尘，降低环境温度，为逃生和灭火赢得时间的益处。

按美国消防协会(NFPA)的定义，将水滴流量加权累积积分分布的Dv0.99小于1000μm的水射流称为水喷雾；一般Dv0.9小于400μm的水射流或水雾称为细水雾；对于Dv0.9小于100μm的水雾则称之为超细水雾。目前，细水雾灭火技术主要分为两大类，即单流介质细水雾灭火系统和双流介质细水雾灭火系统。单流介质细水雾灭火系统是通过高压水泵或高压气体(高压空气、氮气等)直接驱动水实现高压雾化。该雾化技术的压力要求一般很高，达到8MPa至15MPa，并且雾化品质一般不好，水雾粒径较大，或者穿透能力较弱。双流介质细水雾灭火系统则通过在喷嘴内利用高压气体冲击水雾，达到辅助雾化的目的。双流介质雾化系统的雾化品质一般较好，但缺点是驱动气体能耗量较大，一般采用气液两个钢瓶，两条管路输送，控制系统较复杂，因此系统成本高、使用不方便，可靠性也较差，例如中国专利文献CN1429638A和CN2589011Y等报道的细水雾灭火技术就存在这样的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种手提细水雾灭火器，该灭火器以中等压力和单管输送方法实现气泡雾化细水雾、具有结构简单、使用方便，安全可靠，灭火效果好等特点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种手提细水雾灭火器，包括储压钢瓶和喷射头，其特征在于该灭火器为单瓶设计，且在一个储压钢瓶内，于压力2.5MPa～4MPa下，灌注占储压钢瓶容积4/5的过饱和二氧化碳的水；所述喷射头由均开设有中心通孔的喷嘴、混合室和连接头依次机械装配组成，并且所述喷嘴与混合室之间的中心通孔处依次镶嵌安装有旋流片和分流片，所述混合室与连接头之间的中心通孔处依次镶嵌安装有扰流片、节流件和后密封垫片；所述喷嘴中心通孔由前节流孔段和前流通孔段过渡连接构成；所述节流件中心通孔由后节流孔段和后流通孔段过渡连接构成；所述旋流片上开有一个多边形切线散射中心孔；所述分流片上的一个同心圆上均布开有数量不少于三个的分流孔，所述扰流片为空间均布的三叶形状，三个叶片的连接中心为一个圆片。

与现有技术相比，本发明采用水中溶入气体，析出式辅助雾化的方法，只采用一套系统，即一个储压钢瓶，一条输送管路和一个控制阀门，单瓶便携设计，结构大为简化，能耗大为降低。而常规双流体雾化技术一般需要两个储压钢瓶，分别储存水和高压气体；两根输送管路，分别输送水和辅助雾化气体；以及两个控制阀门分别进行控制；虽然雾化效果好，但系统复杂，便携困难，使用不便。本发明作为一种手提式(便携式)的灭火器具，操作方法与常规的手提式灭火器(如二氧化碳灭火器、干粉灭火器，以及即将淘汰的卤代烷烃灭火器等)相似，结构简单，使用方便，但却在小气液比下获得良好的细水雾，达到了双流体雾化技术的灭火效果。

附图说明

图1是本发明手提析出式灭火器一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明手提析出式灭火器一种实施例的喷射头整体装配结构示意图；

图3是本发明手提析出式灭火器一种实施例的旋流片主视结构示意图；

图4是本发明手提析出式灭火器一种实施例的旋流片左视结构示意图；

图5是本发明手提析出式灭火器一种实施例的分流片主视结构示意图；

图6是本发明手提析出式灭火器一种实施例的分流片左视结构示意图；

图7是本发明手提析出式灭火器一种实施例的扰流片主视结构示意图；

图8是本发明手提析出式灭火器一种实施例的扰流片俯视结构示意图；

图9是本发明手提析出式灭火器所述喷射头的另一种实施例整体装配结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的手提细水雾灭火器(以下简称灭火器，参见图1-9)，包括储压钢瓶1及其内设置的虹吸管2，储压钢瓶1的瓶口采用锥形螺纹连接启动阀4，启动阀4与虹吸管2连通，启动阀4上部连接压把8，下压压把8开启启动阀4，启动阀4上设置保险栓7，启动阀4中部设压力表3，启动阀4一侧设置安全堵5及提把6，启动阀4另一侧设置软管接口9，软管接口9与喷射头12之间连接有耐压软管10，喷射头12放置在夹带11上，夹带11安装在储压钢瓶1的瓶身上，其特征在于该灭火器为单瓶设计，且在一个储压钢瓶1内，于压力2.5MPa～4MPa下，灌注占钢瓶1容积4/5的过饱和二氧化碳的水；所述喷射头12由均开设有中心通孔的喷嘴13、混合室16和连接头20依次机械装配组成，并且所述喷嘴13与混合室16之间的中心通孔处依次镶嵌安装有旋流片14和分流片15，所述混合室16与连接头20之间的中心通孔处依次镶嵌安装有扰流片17、节流件18和后密封垫片19。

所述的单瓶设计是指仅有一套储压钢瓶及其相关零部件，包括一个储压钢瓶1及其内设置的虹吸管2、一个压力表3、启动阀4、安全堵5、提把6、保险栓7、压把8、软管接口9、耐压软管10、夹带11和一个喷射头12。这些零部件的结构和安装连接方法为现有技术。

所述启动阀4的阀芯直径为5-8mm；连接软管10的内径为6-10mm。

所述喷嘴13为圆柱体，直径为20-30mm，高度或厚度为4-8mm，喷嘴中心通孔由前节流孔段21和前流通孔段22过渡连接构成，前节流孔段21的孔径为1-2mm，前流通孔段22的孔径为6-8mm。

所述混合室16为圆柱体，直径为20-30mm，高度或厚度为20-40mm，混合室中心通孔为流通孔，其孔径为6-8mm。

所述连接头20为圆柱体，直径为20-30mm，高度或厚度为20-40mm，连接头中心通孔也为流通孔，其孔径为6-8mm。连接头20经所述的耐压软管10与软管接口9连接。

所述节流件18为圆柱体，直径为12-18mm，高度或厚度为10-20mm，节流件中心通孔由后节流孔段23和后流通孔段24过渡连接构成，后节流孔段23的孔径为1-2mm，后流通孔段24的孔径为6-8mm。

所述旋流片14为圆形，直径为12-20mm，厚度为1-5mm，其上开有一个多边形切线散射中心孔27(参见图3-4)。

所述分流片15为圆形，直径为12-20mm，厚度为1-5mm，在分流片15上的一个同心圆上均布开有数量不少于三个的分流孔26，所述同心圆的直径(即所述分流孔26的开孔中心至分流片15中心的距离)大于所述旋流片14上的多边形切线散射中心孔27的外缘至旋流片14中心的距离，且所述分流孔26的总流通面积与所述混合室16的流通面积一致(参见图2、5-6、9)。换言之，所述分流孔26的直径和数量取决于所述混合室16的流通面积，但开孔数量不少于三个。所述分流孔26的形状为圆形、三角形、矩形或椭圆形。实施例的分流孔26为4个圆形孔。

所述扰流片17为空间均布的三叶形状，投影为圆形，投影直径为8-12mm，三个叶片的连接中心为一个圆片，圆片的直径为1-4mm，扰流片17的厚度为1-5mm(参见图7、8)。

所述后密封垫片19的材质为橡胶，直径为16-22mm，厚度为1-3mm。

本发明灭火器的进一步特征在于所述分流片15上的同心圆的直径大于所述多边形切线散射中心孔27的外缘至旋流片14中心的距离，且所述分流孔26的总流通面积与所述混合室16的流通面积一致。研究表明，这种设计的细雾化效果最为理想。

本发明灭火器另一种更简单的特征设计是，在所述喷嘴13与混合室16之间的中心通孔处没有依次镶嵌安装的旋流片14和分流片15，而是仅安装一个前密封垫片25(参见图9)。所述前密封垫片25的材质为橡胶，直径为10-16mm，厚度为1-3mm。这种设计的细水雾效果虽不如前者，但结构更简单，且冷态水平喷射距离会更远(参见实施例2)。

本发明灭火器是在一套储压钢瓶和喷头系统下，基于二氧化碳在水中的溶解特性，利用高压将二氧化碳溶于水中，并达到过饱和状态；同时利用未溶的二氧化碳高压气体作为喷射细水雾的驱动压力，实现单瓶细水雾灭火。具体工作原理是，当按下压把8，打开启动阀4使用灭火器时，在储压钢瓶1内高压二氧化碳的驱动下，溶有二氧化碳的水经虹吸管2和耐压软管10到达特殊设计的雾化喷射头12处；当溶有二氧化碳的水在喷射头12中通过节流件18时，产生节流降压，经节流件18后的压力约为储压钢瓶1内压力的1/3，由于节流降压使水中二氧化碳的溶解度降低，溶于水的二氧化碳析出，并在混合室16内形成气液两相泡状流；扰流片17通过扰动流体，强化二氧化碳气体的析出，分流片15与旋流片14则会进一步加强气液两相流的扰动，气液两相在流动过程中加速、变形、膨胀，并进一步降压析出二氧化碳气体，在流经喷嘴13极短的距离内由于内外压差的增大，使气泡急剧膨胀直至“爆炸”喷出，将水雾化成细微的细水雾，实施有效灭火。

本发明灭火器的灭火过程是：灭火需要时，使用时手提提把6，抽出保险栓7，将喷射头12对准火源下部，通过按下压把8打开启动阀4，在高压二氧化碳的驱动下，溶有二氧化碳的水在高压气体驱动下达到雾化喷射头12处，经过节流降压后，进入混合室16内，溶入水中的二氧化碳在混合室内析出，利用气泡雾化和旋流的双重作用原理将水雾化成细水雾，实施有效灭火。

基于所述的工作原理，本发明灭火器可称为单流体输送双流体雾化系统，因此兼具双流体雾化灭火效果好和单流体输送结构简单、造价低、使用简单、安全可靠、降低能耗量的特点，可以替代卤代烷类灭火器，广泛用于变电站、地铁站、公共建筑和图书馆等重要场所，扑救A、B、C和E各类火灾，在消防领域上实际推广使用。

本发明未述及之处适用于现有技术。

下面给出本发明灭火器的具体实施例。具体实施例仅用于具体说明本发明灭火器，不构成对本发明权利要求的限制。

实施例1：

本实施例设计的灭火器包括一个储压钢瓶1及其内设置的虹吸管2，储压钢瓶1的瓶口采用锥形螺纹连接启动阀4，启动阀4与虹吸管2连通，启动阀4上部连接压把8，下压压把8开启启动阀4，启动阀4上设置保险栓7，启动阀4中部设压力表3，启动阀4一侧设置安全堵5及提把6，启动阀4另一侧设置软管接口9，软管接口9与喷射头12之间连接有耐压软管10，喷射头12放置在夹带11上，夹带11安装在储压钢瓶1的瓶身上(参见图1)。

本实施例所述启动阀4的阀芯直径为6mm；连接软管10的内径为6mm。喷嘴13为圆柱体，直径为25mm，高度或厚度为6mm，中心通孔由节流孔段21和流通孔段22过渡连接构成，节流孔段21的孔径为2mm，流通孔段22的孔径为6mm。混合室16为圆柱体，直径为25mm，高度或厚度为30mm，中心通孔为流通孔，其孔径为6mm。连接头20为圆柱体，直径为25mm，高度或厚度为30mm，中心通孔也为流通孔，其孔径为6mm。节流件18为圆柱体，直径为12mm，高度或厚度为16mm，节流孔段23的孔径为2mm，流通孔段24的孔径为6mm。旋流片14为圆形，直径为14mm，厚度为2mm，其上开有一个多边形切线散射中心孔27。密封垫片19的材质为橡胶垫片，直径为16mm，厚度为2mm。分流片15为圆形，直径为14mm，厚度为2mm，在分流片15上的一个同心圆上均布开有四个圆形的分流孔26，扰流片17为空间均布的三叶形状，投影为圆形，投影直径为8mm，三个叶片的连接中心为一个圆片，圆片的直径为2mm，扰流片17的厚度为1mm。

本实施例灭火器所用的灭火剂为水与二氧化碳气体，储压钢瓶1为普通耐压钢材制造，钢瓶1内壁面涂有耐酸防腐涂层。瓶内的总容积10升，内装水量占所述钢瓶容积的4/5，在3MPa的压力下把二氧化碳溶入水中，并使之达到饱和；此时在水中二氧化碳的质量溶解度约为3.5％，其余1/5的钢瓶容积充满未溶的高压二氧化碳，压力为3MPa。

本实施例钢瓶1内的初始压力为3MPa，喷水结束时钢瓶1内的压力降至2MPa；喷雾流量为每分钟2.2升降至每分钟1.5升；雾化粒度小，雾化粒径为索太尔平均直径SMD≤20μm，累积积分平均直径Dv0.9≤40μm；雾化锥角β≈70°，喷雾刚度也较好；能喷射的比较远，冷态水平喷射距离L≈4m，能达到双流体雾化的雾化效果。

实施例2：

本实施例设计的灭火器结构基本同于实施例1。其区别特征在于喷射头12的结构有所不同。本实施例喷射头12的所述喷嘴13与混合室16之间的中心通孔处没有依次镶嵌安装的旋流片14和分流片15，而是代之以前密封垫片25，其余结构同于实施例1(参见图9)。所述密封垫片25的材质为橡胶，直径为10mm，厚度为2mm。本实施例灭火器所用的灭火剂为水与二氧化碳气体，钢瓶1为普通耐压钢材制造，钢瓶1内壁面涂有防腐涂层，瓶内的总容积约8升，内装水量占所述钢瓶容积的4/5，在3MPa的压力下把二氧化碳溶入水中，并使之达到饱和；此时在水中二氧化碳的质量溶解度约为3.5％，其余1/5的钢瓶容积充满未溶的高压二氧化碳，压力为3MPa。

本实施例钢瓶初始压力为3MPa，喷水结束时钢瓶压力降至2MPa；喷雾流量为每分钟2.5升降至每分钟2升；雾化粒径为索太尔平均直径SMD≤25μm，累积积分平均直径Dv0.9≤60μm；雾化锥角β≈35°；冷态水平喷射距离L≈5m。本实施例的雾化效果也能达到双流体雾化的雾化效果，雾化粒经虽比实施例1稍大，但喷雾刚度更好，能喷射的更远。

Claims

1、一种手提细水雾灭火器，包括储压钢瓶和喷射头，其特征在于该灭火器为单瓶设计，且在一个储压钢瓶内，于压力2.5MPa～4MPa下，灌注占储压钢瓶容积4/5的过饱和二氧化碳的水；所述喷射头由均开设有中心通孔的喷嘴、混合室和连接头依次机械装配组成，并且所述喷嘴与混合室之间的中心通孔处依次镶嵌安装有旋流片和分流片，所述混合室与连接头之间的中心通孔处依次镶嵌安装有扰流片、节流件和后密封垫片；所述喷嘴中心通孔由前节流孔段和前流通孔段过渡连接构成；所述节流件中心通孔由后节流孔段和后流通孔段过渡连接构成；所述旋流片上开有一个多边形切线散射中心孔；所述分流片上的一个同心圆上均布开有数量不少于三个的分流孔，所述扰流片为空间均布的三叶形状，三个叶片的连接中心为一个圆片。

2、根据权利要求1所述的手提细水雾灭火器，其特征在于所述分流片上同心圆的直径大于所述多边形切线散射中心孔的外缘至旋流片中心的距离，且所述分流孔的总流通面积与所述混合室的流通面积一致。

3、根据权利要求1或2所述的手提细水雾灭火器，其特征在于所述旋流片为圆形，直径为12-20mm，厚度为1-5mm；所述分流片为圆形，直径为12-20mm，厚度为1-5mm；所述分流孔的形状为圆形、三角形、矩形或椭圆形；所述扰流片连接中心的圆片直径为1-4mm，扰流片的厚度为1-5mm；所述喷嘴为圆柱体，直径为20-30mm，高度为4-8mm，所述前节流孔段的孔径为1-2mm，前流通孔段的孔径为6-8mm；所述混合室为圆柱体，直径为20-30mm，高度为20-40mm，混合室中心通孔为流通孔，孔径为6-8mm；所述连接头为圆柱体，直径为20-30mm，高度为20-40mm，连接头中心通孔也为流通孔，孔径为6-8mm；所述节流件为圆柱体，直径为12-18mm，高度为10-20mm，所述后节流孔段的孔径为1-2mm，后流通孔段的孔径为6-8mm；所述后密封垫片的直径为16-22mm，厚度为1-3mm。

4、一种手提细水雾灭火器，包括储压钢瓶和喷射头，其特征在于该灭火器为单瓶设计，且在一个储压钢瓶内，于压力2.5MPa～4MPa下，灌注占储压钢瓶容积4/5的过饱和二氧化碳的水；所述喷射头由均开设有中心通孔的喷嘴、混合室和连接头依次机械装配组成，并且所述喷嘴与混合室之间的中心通孔处安装有前密封垫片，所述混合室与连接头之间的中心通孔处依次镶嵌安装有扰流片、节流件和后密封垫片；所述喷嘴中心通孔由前节流孔段和前流通孔段过渡连接构成；所述节流件中心通孔由后节流孔段和后流通孔段过渡连接构成；所述扰流片为空间均布的三叶形状，三个叶片的连接中心为一个圆片。

5、根据权利要求4所述的手提细水雾灭火器，其特征在于所述扰流片连接中心的圆片直径为1-4mm，扰流片的厚度为1-5mm；所述喷嘴为圆柱体，直径为20-30mm，高度为4-8mm，所述前节流孔段的孔径为1-2mm，前流通孔段的孔径为6-8mm；所述混合室为圆柱体，直径为20-30mm，高度为20-40mm，混合室中心通孔为流通孔，孔径为6-8mm；所述连接头为圆柱体，直径为20-30mm，高度为20-40mm，连接头中心通孔为流通孔，孔径为6-8mm；所述节流件为圆柱体，直径为12-18mm，高度为10-20mm，所述后节流孔段的孔径为1-2mm，后流通孔段的孔径为6-8mm；所述后密封垫片的直径为16-22mm，厚度为1-3mm；前密封垫片的直径为10-16mm，厚度为1-3mm。