CN103520865B - 一种测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是由竖管和横管相连构成“L”型气体输送管道，竖管在其封闭的顶部端面上设置有氧化剂输送口，气体灭火剂输送口处在横管的左半段管侧壁上，在气体灭火剂输送口的下游位置处设置有多孔蜂窝状整流网；燃料输送管道以同轴内套管的形式处在横管的右半段管中，在燃料输送管道的输出管口上螺纹连接雾化喷头，并在雾化喷头的颈部设置有圆盘形挡板；在“L”型气体输送管道的横管管端连接耐热玻璃管，在耐热玻璃管中形成雾化燃烧腔。本发明测量参数更具可靠性；其操作步骤简便，参数易于控制，重复性好。

Description

一种测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器
技术领域
本发明属于消防研究领域，具体涉及适用于测定单组分及多组分气体灭火剂针对喷雾火灭火性能的小尺寸实验装置。
背景技术
在存在高压油路的环境中，一旦高压的输送管路发生破裂、泄漏等，液体便会喷射出来，由于油雾的点燃温度远低于相应燃油的闪点，油雾极易被引燃而引发火灾；因易燃易爆气体泄漏形成射流火焰而引发生火灾、爆炸等事故案例近年来时有发生，严重威胁着人民的生命及财产安全。此外随着科学技术的发展，各种燃料输送管路越来越集中，使得此类场所的灭火通道变得狭窄，而且管路成为阻挡灭火的障碍物不便于人员进入消防救火，给灭火带来很大的困难。因此一般在易燃品输送管道密集、消防通道不畅并有管路等障碍物等危险空间场所，多采用布置自动全淹没消防系统防治火灾，且灭火剂大多采用具有良好的空间分散性的气体灭火剂。
正是由于喷雾火的严重危险性，目前人们针对喷雾火的灭火研究主要是采用大尺度的模拟实验，而大尺度的模拟实验耗时费力、成本高、参数难以控制，且很少考虑障碍物的存在对火场的影响；目前对于气体灭火剂针对喷雾火性能的小尺寸测试实验研究属于空白。
发明内容
本发明的目的就是提供一种可靠、操作简便测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，是一种用于测定单组分及多组分复合灭火剂针对喷雾火灭火性能的小尺寸装置，填补现有气体灭火剂针对喷雾火灭火性能小尺寸实验测试的空白。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器的结构特点是：由竖管和横管相连构成“L”型气体输送管道，所述竖管在其封闭的顶部端面上设置有氧化剂输送口，所述横管的右部管口为贯通口；气体灭火剂输送口处在所述横管的左半段管侧壁上，在沿气体灭火剂的流动方向上，处在气体灭火剂输送口的下游位置处设置有多孔蜂窝状整流网；燃料输送管道以同轴内套管的形式处在所述横管的右半段管中，所述燃料输送管道的输入管段在所述横管侧壁上经嵌套孔贯穿并伸出横管侧壁，在所述燃料输送管道的输出管口上螺纹连接雾化喷头，并在所述雾化喷头的颈部设置有圆盘形挡板；在所述“L”型气体输送管道的横管管端连接耐热玻璃管，在所述耐热玻璃管中形成雾化燃烧腔。
本发明测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器的结构特点也在于：
所述燃料输送管道是在燃料输送管的管壁上设置有可引入循环冷却水的水冷夹套。
所述燃料输送管道在所述“L”型气体输送管道的横管中贯穿所述多孔蜂窝状整流网，并以所述多孔蜂窝状整流网为支撑。
所述气体灭火剂输送口在沿气体灭火剂的流动方向上，处在不同的轴向位置上设置有多只，各气体灭火剂输送口可选择导通。
所述雾化喷头和圆盘形挡板的结构设置为：所述圆盘形挡板通过其内螺纹与燃料输送管的出料管口上的外螺纹相接；所述雾化喷头是以其外螺纹与所述出料管口上的内螺纹相连；所述“L”型混合气体输送管道的横管的右部管口与所述圆盘形挡板平齐。
所述雾化喷头为单喷嘴雾化喷头，是由六棱柱状空心外壳和圆柱状中空雾化芯组成，圆柱状中空雾化芯经螺纹圆环的外螺纹与六棱柱状空心外壳的内螺纹相连，六棱柱状空心外壳由其顶部圆形平面、空心六棱柱、具有内外螺纹的螺纹空管形成；其中顶部圆形平面与空心六棱柱是以锥面连接过渡，在顶部圆形平面的中间位置处设有喷孔，圆管形螺纹空管与空心六棱柱的内腔与所述喷孔相连通；所述圆柱状空心雾化芯包括空心圆柱、螺纹圆环和带开口的空心圆柱形拆卸凹槽；在所述空心圆柱的顶部设有六只从其顶面内一点向边缘方向伸展的三角形斜槽；空心圆柱的腰部设有两只处在同一水平位置上的圆形孔洞；空心圆柱的高度比六棱柱状空心外壳的内腔的深度少，且螺纹圆环的外径比空心圆柱的外径大；带开口的空心圆柱形拆卸凹槽与螺纹圆环直接相连，使得带开口的空心圆柱形拆卸凹槽的内腔与空心圆柱内腔经过螺纹圆环中心部分相贯通；在所述圆柱状中空雾化芯拧入六棱柱状空心外壳中时，所述带开口的空心圆柱形拆卸凹槽的底部与螺纹空管的底部平齐。
在所述气体灭火剂输送口中通入的是单一组分气体灭火剂或多组分气体灭火剂，所述气体灭火剂是指常温下为气态的灭火剂和低沸点的液态灭火剂，包括：二氧化碳、氮气、IG541惰性气体、七氟丙烷、六氟丙烷、三氟甲烷、哈龙1301、哈龙1211、三氟碘甲烷、全氟己酮和2-溴-3,3,3-三氟丙烯。
在所述氧化剂输送口导入氧化剂为空气或纯氧气；并且在所述氧化剂输送口可以导入不同温度的氧化剂。
在所述燃料输送管道中导入的是液体燃料或气体燃料。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明提供了一个用于单组分及多组分气体灭火剂针对喷雾火灭火性能测试的实验装置，填补了气体灭火剂针对障碍物存在下喷雾火焰的灭火性能的空白。
2、本发明在燃料管外设计了一套冷却管系统，减少了氧化剂与灭火剂的温度对燃料的影响。
3、本发明中圆盘形挡板的设置可以避免灭火剂与氧化剂混合气流对喷嘴处的喷雾火产生动力灭火影响；同时也很好地模拟了真实火场中障碍的存在对灭火的影响，从而使得本装置实验测试参数更具可靠性。
4、本发明中圆盘形挡板、单喷嘴雾化喷头均易拆卸，对于变更实验条件、清理喷头堵塞十分方便。
5、本发明原理简单，易操作，重复性好。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中燃烧腔结构示意图；
图3a为本发明中燃料输送管的出料管口示意图；
图3b为本发明中圆盘形挡板示意图；
图4a为本发明中雾化喷头外壳示意图；
图4b为本发明中雾化喷头圆柱状空心雾化芯结构示意图；
具体实施方式
参见图1和2，本实施例中测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器的结构形式是由竖管和横管相连构成“L”型气体输送管道16，竖管在其封闭的顶部端面上设置有氧化剂输送口1，横管的右部管口为贯通口；气体灭火剂输送口2处在横管的左半段管侧壁上，在沿气体灭火剂的流动方向上，处在气体灭火剂输送口2的下游位置处设置有多孔蜂窝状整流网3；燃料输送管道11以同轴内套管的形式处在横管的右半段管中，燃料输送管道11的输入管段在横管侧壁上贯穿嵌套孔14并伸出横管侧壁，在燃料输送管道11的输出管口上螺纹连接雾化喷头5，并在雾化喷头5的颈部设置有圆盘形挡板7；在“L”型气体输送管道16的横管管端连接耐热玻璃管6，在耐热玻璃管6中形成雾化燃烧腔17。
图1所示，“L”型气体输送管道16是置于右侧支架9和左侧支加15上，并且右侧支架9和左侧支架15的相对位置可以调节，用于稳定装置“L”型气体输送管道16；耐热玻璃管6在“L”型气体输送管道16的右端是利用密封胶并设置垫片8形成相互之间的嵌套连接，用于保证外界气流不会对火焰产生影响。
本实施例中相应的结构设置也包括：
图1所示，燃料输送管道11是在燃料输送管12的管壁上设置有可引入循环冷却水的水冷夹套4，与水冷夹套4相连通的分别有冷却水入口13和冷却水出口10，在冷却水入口13压力输送冷却水使其在水冷夹套4中循环流动，再经冷却水出口10流出，实现对燃料输送管12的冷却降温保护。
燃料输送管道11在“L”型气体输送管道16的横管中贯穿多孔蜂窝状整流网3，并以多孔蜂窝状整流网3为支撑；气体灭火剂输送口2在沿气体灭火剂的流动方向上，处在不同的轴向位置上设置有多只，各气体灭火剂输送口2可选择导通。
参见图3a、图3b、图4a和图4b，本实施例中相应的结构设置还包括：
雾化喷头5和圆盘形挡板7的结构设置为：圆盘形挡板7通过其内螺纹19B与燃料输送管12的出料管口18上的外螺纹19A相接；雾化喷头5是以其外螺纹20A与出料管口18上的内螺纹20B相连；“L”型混合气体输送管道16的横管的右部管口与圆盘形挡板7平齐，圆盘形挡板7避免了从“L”型气体输送管道16输送过来的混合气体直接进入单喷嘴雾化喷头5处的喷雾火焰核心区，产生流体动力影响；使混合气体绕流扩散到喷雾火焰核心区，很好地模拟了熄灭障碍后灭火的真实场景，使得测量参数更具可靠性；可以设置不同尺寸的圆盘形挡板7。
图4a和图4b所示，本实施例中雾化喷头5采用单喷嘴雾化喷头，是由六棱柱状空心外壳28和圆柱状中空雾化芯34组成，圆柱状中空雾化芯34经螺纹圆环33的外螺纹26B与六棱柱状空心外壳28的内螺纹26A相连，六棱柱状空心外壳28由其顶部圆形平面21、空心六棱柱24、具有内外螺纹的螺纹空管25形成；其中顶部圆形平面21与空心六棱柱24是以锥面23连接过渡，在顶部圆形平面21的中间位置处设有喷孔22，圆管形螺纹空管25与空心六棱柱24的内腔27与喷孔22相连通；圆柱状空心雾化芯34包括空心圆柱31、螺纹圆环33和带开口的空心圆柱形拆卸凹槽32；在空心圆柱31的顶部设有六只从其顶面内一点向边缘方向伸展的三角形斜槽30；空心圆柱31的腰部设有两只处在同一水平位置上的圆形孔洞29；空心圆柱31的高度比六棱柱状空心外壳28的内腔27的深度少，且螺纹圆环33的外径比空心圆柱31的外径大；带开口的空心圆柱形拆卸凹槽32与螺纹圆环33直接相连，使得带开口的空心圆柱形拆卸凹槽32的内腔与空心圆柱31内腔经过螺纹圆环33中心部分相贯通；在圆柱状中空雾化芯34拧入六棱柱状空心外壳28中时，带开口的空心圆柱形拆卸凹槽32的底部与螺纹空管25的底部平齐。单喷嘴雾化喷头5可产生燃料喷雾，点燃后形成湍流喷射火焰，模拟障碍物后的湍流喷射火焰；本实施例中单喷嘴雾化喷头5雾化效果好，且易拆卸便于堵塞时清理。
具体实施中，在气体灭火剂输送口2中通入的是单一组分气体灭火剂或多组分气体灭火剂，气体灭火剂是指常温下为气态的灭火剂和低沸点的液态灭火剂，包括：二氧化碳、氮气、IG541惰性气体、七氟丙烷、六氟丙烷、三氟甲烷、哈龙1301、哈龙1211、三氟碘甲烷、全氟己酮和2-溴-3,3,3-三氟丙烯等，其中低沸点的液态灭火剂通常是指沸点不高于50℃；在氧化剂输送口1导入氧化剂为空气或纯氧气；并且在氧化剂输送口1可以导入不同温度的氧化剂，用于研究不同温度的氧化剂气体对灭火剂灭火性能、火焰结构的影响；在燃料输送管道11中导入的是液体燃料或气体燃料，包括：甲烷气体、丙烷气体及酒精、正庚烷、汽油和柴油等。
使用方法：
1、在氧化剂输送口1上外接氧化剂供应系统；在气体灭火剂输送口2处接气体灭火剂供应系统，即所要测试的灭火剂的供应系统；在燃料输送管12上外接燃料供应系统，在冷却水入口13和冷却水出口10外接冷却水循环系统。
2、启动外接燃料供应系统和水冷夹套中冷却水循环系统，调节到设定流量后在单喷嘴雾化喷头5喷孔处点火，再逐渐调节氧化剂供应系统，使喷孔处的火焰保持稳定。
3、火焰稳定后，开启外接的气体灭火剂供应系统，在气体灭火剂输送口2中通入气体灭火剂，使得气体灭火剂与氧化剂在“L”型气体输送管道16中经蜂窝状整流网3均匀混合，到达雾化喷头5处的灭火剂使得火焰熄灭，记录火焰熄灭时的气体灭火剂和氧化剂的流量。
4、实验结束后，首先关灭火剂供应系统，再关闭燃料供应系统，保持氧化剂入口畅通，待单喷嘴喷口处火焰自燃彻底熄灭再关闭氧化剂入口，以保证燃料输送管12中的剩余燃料被燃烧完毕；再通过水冷夹套4中冷却水的循环系统使得水冷夹套4中的水完全被抽出。

Claims (8)

1.一种测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：由竖管和横管相连构成“L”型气体输送管道(16)，所述竖管在其封闭的顶部端面上设置有氧化剂输送口(1)，所述横管的右部管口为贯通口；气体灭火剂输送口(2)处在所述横管的左半段管侧壁上，在沿气体灭火剂的流动方向上，处在气体灭火剂输送口(2)的下游位置处设置有多孔蜂窝状整流网(3)；燃料输送管道(11)以同轴内套管的形式处在所述横管的右半段管中，所述燃料输送管道(11)的输入管段在所述横管侧壁上经嵌套孔(14)贯穿并伸出横管侧壁，在所述燃料输送管道(11)的输出管口上螺纹连接雾化喷头(5)，并在所述雾化喷头(5)的颈部设置有圆盘形挡板(7)；在所述“L”型气体输送管道(16)的横管管端连接耐热玻璃管(6)，在所述耐热玻璃管(6)中形成雾化燃烧腔(17)；所述燃料输送管道(11)是在燃料输送管(12)的管壁上设置有可引入循环冷却水的水冷夹套(4)。
2.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：所述燃料输送管道(11)在所述“L”型气体输送管道(16)的横管中贯穿所述多孔蜂窝状整流网(3)，并以所述多孔蜂窝状整流网(3)为支撑。
3.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：所述气体灭火剂输送口(2)在沿气体灭火剂的流动方向上，处在不同的轴向位置上设置有多只，各气体灭火剂输送口(2)选择导通。
4.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：所述雾化喷头(5)和圆盘形挡板(7)的结构设置为：所述圆盘形挡板(7)通过其内螺纹(19B)与燃料输送管(12)的出料管口(18)上的外螺纹(19A)相接；所述雾化喷头(5)是以其外螺纹(20A)与所述出料管口(18)上的内螺纹(20B)相连；所述“L”型混合气体输送管道(16)的横管的右部管口与所述圆盘形挡板(7)平齐。
5.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：所述雾化喷头(5)为单喷嘴雾化喷头，是由六棱柱状空心外壳(28)和圆柱状中空雾化芯(34)组成，圆柱状中空雾化芯(34)经螺纹圆环(33)的外螺纹(26B)与六棱柱状空心外壳(28)的内螺纹(26A)相连，六棱柱状空心外壳(28)由其顶部圆形平面(21)、空心六棱柱(24)、具有内外螺纹的螺纹空管(25)形成；其中顶部圆形平面(21)与空心六棱柱(24)是以锥面(23)连接过渡，在顶部圆形平面(21)的中间位置处设有喷孔(22)，圆管形螺纹空管(25)与空心六棱柱(24)的内腔(27)与所述喷孔(22)相连通；所述圆柱状空心雾化芯(34)包括空心圆柱(31)、螺纹圆环(33)和带开口的空心圆柱形拆卸凹槽(32)；在所述空心圆柱(31)的顶部设有六只从其顶面内一点向边缘方向伸展的三角形斜槽(30)；空心圆柱(31)的腰部设有两只处在同一水平位置上的圆形孔洞(29)；空心圆柱(31)的高度比六棱柱状空心外壳(28)的内腔(27)的深度少，且螺纹圆环(33)的外径比空心圆柱(31)的外径大；带开口的空心圆柱形拆卸凹槽(32)与螺纹圆环(33)直接相连，使得带开口的空心圆柱形拆卸凹槽(32)的内腔与空心圆柱(31)内腔经过螺纹圆环(33)中心部分相贯通；在所述圆柱状中空雾化芯(34)拧入六棱柱状空心外壳(28)中时，所述带开口的空心圆柱形拆卸凹槽(32)的底部与螺纹空管(25)的底部平齐。
6.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：在所述气体灭火剂输送口(2)中通入的是单一组分气体灭火剂或多组分气体灭火剂，所述气体灭火剂是指常温下为气态的灭火剂和低沸点的液态灭火剂，包括：二氧化碳、氮气、IG541惰性气体、七氟丙烷、六氟丙烷、三氟甲烷、哈龙1301、哈龙1211、三氟碘甲烷、全氟己酮和2-溴-3,3,3-三氟丙烯。
7.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：在所述氧化剂输送口(1)导入氧化剂为空气或纯氧气；并且在所述氧化剂输送口(1)可以导入不同温度的氧化剂。
8.根据权利要求1所述的测定气体灭火剂灭火性能的喷雾式燃烧器，其特征是：在所述燃料输送管道(11)中导入的是液体燃料或气体燃料。
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