CN101822882B - 闭式高压细水雾灭火喷头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭式高压细水雾灭火喷头，在喷头壳体(1)的中间腔(11)内设置支撑件(5)，压紧结构件(3)位于支撑件(5)的正上方且与喷头壳体(1)活动相连，压紧结构件(3)内设有水流通道(31)，在水流通道(31)出口和支撑件(5)顶端之间设置的密封垫片(4)用于阻止水流通道(31)内的水流入中间腔(11)；位于支撑件(5)下方的感温元件(6)的一端抵着支撑件(5)、另一端抵着喷头壳体(1)的底部；在喷头壳体(1)上设有与中间腔(11)相连通的二级喷撞式喷嘴组件。本发明的灭火喷头不但能在供水管道处于高压状态下保持良好的密封性能，还能及时有效感应火灾发生并自行启动进行喷雾灭火。

Description

闭式高压细水雾灭火喷头

技术领域

本发明涉及一种应用于消防灭火领域的细水雾喷头，尤其是涉及一种闭式高压细水雾灭火喷头。

背景技术

细水雾灭火系统具有环保、安全、灭火能力强、灭火耗水量少、水渍污染小和适用范围广等优点，是一种环保、高效的灭火技术，在消防领域中应用广泛。细水雾喷头是细水雾灭火系统的关键元件，是决定灭火系统灭火性能的最重要因素。根据启动方式的不同，细水雾喷头可分为开式和闭式两种类型，其中闭式喷头可感应火灾发生，并自行启动进行喷雾灭火动作。闭式喷头具有灭火针对性强的特点，可有效降低细水雾灭火系统的耗水量，并最大程度减小保护空间的水渍污染。

细水雾喷头中，高压型(工作压力P≥3.5MPa)喷头兼具雾滴直径小和雾滴冲量大的优点，灭火性能普遍比中低压型细水雾喷头高，但是在闭式喷头中采用高压的方式却提高了喷头密封及启动结构的设计制造难度。目前国内细水雾喷头的专利较多，例如申请号为CN200510048964、CN200610046409.2和CN200810082869的专利申请给出了3中不同雾化方式的细水雾喷头，但均为开式喷头；申请号为CN200510081550.1和CN200510096771.6的专利申请给出了单喷嘴和多喷嘴形式的中低压闭式喷头，均采用接触面积大的密封盘密封，由于当前感温玻璃球的低承载能力无法支撑高压水流的压力，因此上述中低压式雾化喷嘴应用于中低压场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节流损失小、喷雾动量大和保护面积大的闭式高压细水雾灭火喷头，该灭火喷头不但能在供水管道处于高压状态下保持良好的密封性能，还能及时有效感应火灾发生并自行启动进行喷雾灭火。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种闭式高压细水雾灭火喷头，包括喷头壳体、压紧结构件、密封垫片、支撑件和感温元件；在喷头壳体的中间腔内设置支撑件，压紧结构件位于支撑件的正上方且与喷头壳体活动相连，压紧结构件内设有水流通道，在水流通道的出口和支撑件的顶端之间设有密封垫片，密封垫片用于阻止水流通道内的水流入中间腔；位于支撑件下方的感温元件的一端抵着支撑件、另一端抵着喷头壳体的底部；在喷头壳体上设有与中间腔相连通的二级喷撞式喷嘴组件。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的改进：水流通道内设置过滤网。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：二级喷撞式喷嘴组件包括至少一层的喷嘴组合件，每层喷嘴组合件包括至少2个的二级式喷嘴，二级式喷嘴与喷头壳体固定相连；每个二级式喷嘴包括均与中间腔相连通的一级小孔I和一级小孔II以及与喷头壳体的外表面相连通的二级小孔，一级小孔I和一级小孔II均与二级小孔相连通；一级小孔I和一级小孔II的轴心线相交形成锐角。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：每层喷嘴组合件的二级式喷嘴呈圆周状的均匀分布在喷头壳体上。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：支撑件上设有与中间腔相连通的雾化小孔，雾化小孔的另一端与喷头壳体的外表面相连通。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：支撑件的顶端呈锥形斜面，在锥形斜面和水流通道的出口之间设置密封垫片。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：喷头壳体的底部设有紧固螺栓，感温元件的另一端抵着紧固螺栓。

作为本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的进一步改进：二级喷撞式喷嘴组件包括2层或3层的喷嘴组合件，上下不同层之间的二级式喷嘴以360°/2n的角度相互错开，n为单层喷嘴组合件中的二级式喷嘴的个数。

本发明的闭式高压细水雾灭火喷头，当环境温度正常时，感温元件处于正常状态，承受因高压水流而产生的载荷而不破碎，感温元件负责支撑喷头壳体内部的支撑件和密封垫片，堵住压紧结构件的水流通道的出口，从而使高压管道内的流体与喷头壳体的中间腔相隔离，保证喷头处于闭式密封状态。火灾发生时，当环境温度上升到感温元件的设定温度，感温元件破碎，支撑件和密封垫片失去支撑而下落，从而使密封垫片脱离压紧结构件的水流通道出口；水流经由压紧结构件的水流通道进入中间腔后，主要从二级式喷嘴喷出，小部分从位于支撑件内的雾化小孔喷出，从而使灭火喷头处于开式的喷雾状态。

本发明所使用的二级喷撞式喷嘴结合了二级小孔雾化和喷撞式雾化两种形式的优点；第一级为轴心线相交、且轴心线夹角小于90°的两个小孔(即一级小孔I和一级小孔II)，水流在高压作用下，以高速、紊流、初步雾化的状态从两个一级小孔喷射而出，在二级小孔中碰撞合流，水流扰动强度加剧，从而使二级式喷嘴出口的雾化强度进一步增大，进而获得雾滴直径小(最小可达60微米)、冲量大(喷嘴的出口速度最高可达80～100米/秒)、喷雾角度大(单个二级式喷嘴的喷雾角度能高达30～40°)且密度均匀的细水雾，从而保证本发明的灭火喷头具有良好的灭火性能。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

(1)采用二级喷撞式喷嘴，比以往旋芯、旋风和撞针等雾化喷嘴的结构更加简单，便于加工。在设定的工作压力下(一般在4～20MPa)，喷嘴可以获得雾滴直径小、冲量大、喷雾均匀和喷雾角度大的细水雾，能够冲破火焰气流达到燃烧物体表面，直接冷却燃烧物增强灭火效果，同时具有较大的喷雾覆盖面积。喷嘴多层圆周分布在喷头壳体，可以根据应用场合设定二级式喷嘴的个数和喷射角度，使本发明的灭火喷头获得合适的喷雾密度和喷雾角度，达到最佳灭火效果。

(2)采用了由压紧结构件、密封垫片、支撑件、感温元件、紧固螺栓组合而成的高压型密封启动结构。闭式时，喷头在细水雾系统管网的高压水流作用下，保持有效密封状态；火灾发生时，喷头可及时有效启动，保证水从各喷嘴以细水雾的形式喷出进行灭火，此外，采用小通径的水流通道导致喷头中间腔的高压水流扰动更剧烈，紊流状态更强，有利于提高细水雾的雾化强度。本发明的灭火喷头在获得高压细水雾良好灭火性能的同时，还保证了闭式状态下有效密封高压水流，解决高压细水雾喷头在闭式系统中应用的技术难题。

综上所述，本发明的细水雾喷头，使用具有锥形斜面的支撑件配合密封垫片，具有良好的密封性能，并且采用小通径水流通道使得支撑件在高压水流作用下却不压碎感温元件。小通径水流通道导致喷头中间腔的高压水流扰动更剧烈，紊流状态更强，有利于提高细水雾的雾化强度。结合本发明的二级喷撞式喷嘴结构，本闭式高压细水雾喷头在闭式高压细水雾系统中可充分发挥良好的细水雾灭火性能。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的闭式高压细水雾灭火喷头的结构示意图；

图2是图1的剖视示意图。

图3是图2中的二级式喷嘴的局部剖视图；

1--喷头壳体，2--过滤网，3--压紧结构体，4--密封垫片，5--支撑件，6--感温元件，7--紧固螺栓，8--一级小孔I，9--一级小孔II，10--二级小孔，11--中间腔，31--水流通道，51--雾化小孔。

具体实施方式

图1～图3结合给出了一种闭式高压细水雾灭火喷头，包括喷头壳体1、过滤网2以及从上至下依次排列的压紧结构件3、密封垫片4、支撑件5、感温元件6和紧固螺栓7。

喷头壳体1由上下两段组成，在喷头壳体1的上段内设有中间腔11，喷头壳体1的下段为框架。

在喷头壳体1的中间腔11内设有支撑件5，支撑件5的顶端呈锥形斜面。压紧结构件3位于支撑件5的正上方且与喷头壳体1以螺纹连接的形式活动相连，即压紧结构件3可沿着喷头壳体1上下移动。在压紧结构件3内设有水流通道31，在水流通道31的入口处设有与压紧结构件3固定相连的过滤网2，从而避免杂物进入水流通道31。在水流通道31的出水口和支撑件5的顶端之间设有密封垫片4，形成类似面密封的密封机理，从而使支撑件5顶端的锥形斜面与水流通道31出口的锐边(即倒角)形成密封配合，将水流通道31内的水流与中间腔11隔离，该密封垫片4的作用是：用于阻止水流通道31内的水流入中间腔11。可通过相对于喷头壳体1转动压紧结构件3来调节压紧力。在喷头壳体1下段的底部设有紧固螺栓7，在支撑件5和紧固螺栓7之间设置感温元件6，即感温元件6一端抵着支撑件5、感温元件6的另一端抵着紧固螺栓7。紧固螺栓7向上压紧感温元件6，从而防止密封垫片4、支撑件5和感温元件6向下脱落。

在喷头壳体1上设有与中间腔11相连通的二级喷撞式喷嘴组件，该二级喷撞式喷嘴组件由1～3层的喷嘴组合件组成(图2所示为2层，具体实施时可以根据需求做成1～3层)，每层的喷嘴组合件由2～20个的二级式喷嘴组成；在每层的喷嘴组合件中，这2～20个的二级式喷嘴均匀地排列成圆周状。当有2层或3层喷嘴组合件时，上下不同层之间的二级式喷嘴以360°/2n(n为单层喷嘴组合件中的二级式喷嘴的个数)的角度相互错开，从而保证整个本发明的灭火喷头喷雾效果的均匀性。

每个二级式喷嘴由一级小孔I8、一级小孔II9和二级小孔10组成；该一级小孔I8和一级小孔II9的内端均与中间腔11相连通，该一级小孔I8和一级小孔II9的外端均与二级小孔10相连通，同时，此二级小孔10与喷头壳体1的外表面相连通。一级小孔I8和一级小孔II9的轴心线相交形成20°～40°的锐角β；一级小孔I8的孔径＝一级小孔II9的孔径＝0.4mm～2mm，一级小孔I8的长度＝一级小孔I8的孔径的0.2～10倍，同样，一级小孔II9的长度＝一级小孔II9的孔径的0.2～10倍；二级小孔10的孔径＝一级小孔I8的孔径的1～8倍；二级小孔10的长度＝二级小孔10孔径的0.2～10倍。

水流经过2个一级小孔(即一级小孔I8和一级小孔II9)的雾化后以角度β在二级小孔10中发生喷撞，进一步加强喷嘴内部紊流强度，因此，该二级式喷嘴是二级雾化和喷撞雾化的结合，可增强喷嘴喷雾的均匀度和雾化效果。

上述每层的喷嘴组合件可根据要求来设置二级式喷嘴的数量和喷射角度(即二级小孔10的轴心线与水平线之间的夹角α)，也可根据实际要求来设定喷嘴组合件的层数，以获得不同的喷嘴喷雾角度、保护半径、最大安装高度。具体说明如下：保护半径与喷嘴的喷射角度和喷头安装高度相关，在喷嘴数量能保证喷头喷雾密度足够大的前提下，α越大，保护半径越大，安装高度越大，保护半径越大。最大安装高度与喷嘴数量和喷嘴的喷射角度相关，在喷嘴数量能保证喷头喷雾密度足够大的前提下，α越小，最大安装高度越大。因此，喷头的保护半径和最大安装高度互相影响，由喷嘴数量、喷射角度和喷头安装高度综合决定，在不同的应用场合，有不同的最佳组合，获得最佳灭火效果。

在支撑件5上设有与中间腔11相连通的雾化小孔51。雾化小孔51的另一端直接喷头壳体1的外表面，，中间腔11的高压水流可从雾化小孔51直接喷出细水雾。

本发明的闭式高压细水雾灭火喷头实际工作时，压紧结构件3内的水流通道31的进口与高压水源相连，分为以下2种状态：

1)、当环境温度正常时，感温元件6处于正常状态，感温元件6承受因高压水流产生并依次通过压紧结构件3和支撑件5传递的载荷而不破碎，感温元件6支撑喷头壳体1内部的支撑件5和密封垫片4，堵住压紧结构件3的水流通道31的出口，最终使高压水源内的流体与中间腔11隔离，本发明的灭火喷头处于闭式密封状态。

2)、火灾发生时，当环境温度上升到感温元件6的上限温度时，感温元件6破碎，支撑件5和密封垫片4由于失去支撑而与水流通道31的出口相脱离，落到中间腔11底部锥形座并堵住其底部的通孔(常规状态时，感温元件6穿过此通孔后抵着支撑件5)，大部分的高压水流依次经水流通道31和中间腔11从二级式喷嘴喷出(即分别通过一级小孔I8和一级小孔II9后，最后从二级小孔10喷出)。与此同时，小部分的高压水流依次经水流通道31和中间腔11从支撑件5上的雾化小孔51喷出，本发明的灭火喷头处于开式的喷雾状态。水流在高压作用下，以高速、紊流、初步雾化的状态，从二级式喷嘴的两个一级小孔(即一级小孔I8和一级小孔II9)后喷射而出，在二级小孔10碰撞合流，水流扰动强度进一步加剧，使得喷嘴出口的雾化强度进一步增大，进而获得雾滴直径小、冲量大、喷雾角度大且密度均匀的细水雾，从而保证本发明的灭火喷头具有良好的灭火性能。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种闭式高压细水雾灭火喷头，其特征在于：包括喷头壳体(1)、压紧结构件(3)、密封垫片(4)、支撑件(5)和感温元件(6)；在喷头壳体(1)的中间腔(11)内设置支撑件(5)，所述压紧结构件(3)位于支撑件(5)的正上方且与喷头壳体(1)活动相连，压紧结构件(3)内设有水流通道(31)，在水流通道(31)的出口和支撑件(5)的顶端之间设有密封垫片(4)，所述密封垫片(4)用于阻止水流通道(31)内的水流入中间腔(11)；位于支撑件(5)下方的感温元件(6)的一端抵着支撑件(5)、另一端抵着喷头壳体(1)的底部；在喷头壳体(1)上设有与中间腔(11)相连通的二级喷撞式喷嘴组件；

所述二级喷撞式喷嘴组件包括至少一层的喷嘴组合件，每层喷嘴组合件包括至少2个的二级式喷嘴，所述二级式喷嘴与喷头壳体(1)固定相连；所述每个二级式喷嘴包括均与中间腔(11)相连通的一级小孔I(8)和一级小孔II(9)以及与喷头壳体(1)的外表面相连通的二级小孔(10)，所述一级小孔I(8)和一级小孔II(9)均与二级小孔(10)相连通；所述一级小孔I(8)和一级小孔II(9)的轴心线相交形成锐角。

2.根据权利要求1所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述水流通道(31)内设置过滤网(2)。

3.根据权利要求2所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述每层喷嘴组合件的二级式喷嘴呈圆周状的均匀分布在喷头壳体(1)上。

4.根据权利要求3所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述支撑件(5)上设有与中间腔(11)相连通的雾化小孔(51)，雾化小孔(51)的另一端与喷头壳体(1)的外表面相连通。

5.根据权利要求4所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述支撑件(5)的顶端呈锥形斜面，在所述锥形斜面和水流通道(31)的出口之间设置密封垫片(4)。

6.根据权利要求5所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述喷头壳体(1)的底部设有紧固螺栓(7)，所述感温元件(6)的另一端抵着紧固螺栓(7)。

7.根据权利要求6所述的闭式高压细水雾灭火喷头，其特征是：所述二级喷撞式喷嘴组件包括2层或3层的喷嘴组合件，上下不同层之间的二级式喷嘴以360°/2n的角度相互错开，n为单层喷嘴组合件中的二级式喷嘴的个数。

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