CN104127980A - 一种双流体细水雾喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双流体细水雾喷头，包括细水雾喷嘴座(1)、旋转体外壳(2)、旋转体芯(3)、连接件(4)和细水雾蜗旋混合喷嘴(5)等五部分；细水雾蜗旋混合喷嘴(5)安装在细水雾喷嘴座(1)上的喷嘴孔(11)中；旋转体芯(3)安装在旋转体外壳(2)中形成旋转体；旋转体一端安装连接件(4)，另一端和细水雾喷嘴座(1)连接构成一种双流体细水雾发生喷头。这些细水雾颗粒以较高的速度可穿过火羽流，到达火焰根部，吸收热量并迅速气化，降低了可燃物的温度，抑制可燃物的热解，中断燃烧链，达到抑制熄灭火焰的目的。

Description

一种双流体细水雾喷头

技术领域

本发明属于火灾防控器材技术领域，具体涉及一种双流体细水雾喷头。

背景技术

将双流体细水雾技术应用到火灾防治中，用于抑制和熄灭火灾，是一项先进的火灾防治技术。它是将具有一定压力的空气和水同时注入到双流体细水雾发生喷头的混合腔中，形成两相流，在压力的作用下，使得气泡收缩变小。在旋转体中运行的两相流得到充分混合，趋于均匀；当气液两相流流出喷口时，气相迅速膨胀，气泡破裂，使得流出的水形成具有较高速度的微米量级的细水雾。

发明内容

本发明提供一种双流体细水雾发生喷头，在1MPa左右压力的作用下所产生的细水雾一般有效传输距离为3～5米。这些细水雾颗粒以较高的速度可穿过火羽流，到达火焰根部，吸收热量并迅速气化，降低了可燃物的温度，抑制可燃物的热解，中断燃烧链，达到抑制熄灭火焰的目的。

本发明采用的技术方案为：一种双流体细水雾喷头，包括细水雾喷嘴座、旋转体外壳、旋转体芯、连接件和细水雾蜗旋混合喷嘴等五部分；细水雾蜗旋混合喷嘴安装在细水雾喷座上的喷嘴孔中；旋转体芯安装在旋转体外壳中形成旋转体；旋转体一端安装连接件，另一端和细水雾喷头座连接构成一种双流体细水雾发生喷头。

所述细水雾喷头座是用刚体材料做成的类柱形构件，在其一端及体上均匀布置多个内螺纹的喷嘴孔，用于安装细水雾喷嘴，其另一端开有内螺纹的孔，也是喷头座的内混合腔，并与喷嘴孔相通；

所述旋转体外壳是用刚性材料做成的，旋转体芯紧配合安装在其中形成旋转体，其两端为外螺纹和连接件相链接；

所述旋转体芯是用刚性材料做成圆台形状，在其外表面均匀开有两道旋转槽和，用于通过气液两相混合流体，在其上端有一内螺纹，用螺钉和连接件链接固定；

所述连接件是用刚性材料做成的，其一端开有含内螺纹的环形凹槽，用于安装旋转体；其中心开有孔，用螺钉穿过孔与旋转体芯上的内螺纹固定连接；同时开有两个与凹槽相通的两个斜孔，其中一个是进入有压力的水，另一个是进入有压力的气体，水和气在环形凹槽中混合后通过旋转体的两道旋转槽到达喷嘴座的内腔，继续旋转混合流动，直至流经细水雾喷嘴的锥形孔入口后从其出口喷出；两个斜孔为两个内螺纹的孔，用于安装外部水管和气管的接件。

所述细水雾蜗旋混合喷嘴，其一端为六角体，用于安装操作，另一端为外螺纹用于安装在细水雾喷头座上的喷嘴孔中，细水雾蜗旋混合喷嘴的内部为一锥形孔，大端为进口，小端为出口。

使用时将具有一定压力的水管和气管分别通过接头与两个斜孔固定连接，水和气将同时进入连接件的环形凹槽中，混合后同时进入旋转体的两道旋转槽，继续旋转着混合通过旋转槽，随后旋转进入细水雾发生喷头座1的蜗旋混合腔，接着通过细水雾喷嘴的锥形孔入口并从其出口喷出，形成细水雾。

本发明的原理在于：

本发明一种双流体细水雾发生喷头，在有一定压力的水和空气进入旋转体混合旋转后再进入蜗旋混合腔中，经由蜗旋混合喷嘴喷出。气液两相流在气液旋转体和蜗旋混合喷嘴中加速运动，由于蜗旋混合喷嘴的特点是进入总量与喷射出总量相等，而进入口径远大于喷出口径，所以出口的气液溶液流速将大幅度提高：

V₁S₁＝V₂S₂；

V₁为进口气液两相流流速，S₁为进口截面积；

V₂为出水气液两相流流速，S₂为出口截面积；

S₁＝πd₁ ²/4d₁为进口直径；S₂＝πd₂ ²/4d₂为出口直径；

则出口气液两相流流速V₂计算如下：

V₂＝V₁d₁ ²/d₂ ²；

若：蜗旋混合喷嘴进口直径d₁＝G1/2”，出口直径d2＝G1/16”；

则V₂＝64V₁。

从喷口射出的具有较高速度的双流体，和空气相对运动摩擦，促使液体破碎，形成微小的水雾颗粒。

当气体在压强不是很高，温度不是很低的状态下，液体的密度仅有微小的变化，在大多数情况下，可以忽略压缩性的影响，认为液体的密度是一个常数。气体具有显著的可压缩性。在一般情况下，常用气体(如空气、氮气、二氧化碳等)的密度、压强和温度三者的关系符合气体状态方程表示：P/ρ＝RT/M

式中P为气体的绝对压强(N/m²)；ρ为气体的密度(kg/m³)；T为气体的热力学温度(K)；M为气体的分子量；R为气体常数，在标准状态下，空气的气体常数R＝287(J/kg·K)。

气液混合流中的气泡在一定压力的作用下被压缩，变成一个个细小的气泡。含有细小气泡的双流体，在经过上大下小的圆台外表面的旋转槽时，受一个向心的力作用，同时又受到旋转产生的离心力作用，使得双流体中的细小气泡可均匀地分布在水流中，形成均匀的两相混合流体。当这样的气液混合流从喷口喷出时，被压缩的细小气泡将迅速膨胀爆破，使得喷出的水射流迅速破碎，形成细微的水雾颗粒。

本发明与现有技术相比的优点在于：

该双流体细水雾发生喷头在较低的压力(1Mpa)作用下，产生水雾在距离喷嘴1m处的粒径为70μm到120μm，速率在3～4m/s；该细水雾流场能射4～5m远。该双流体细水雾发生喷头节省动力，由于其所产生的雾颗粒较细，使用安全。本发明一种双流体细水雾发生喷头可用于抑制熄灭A类火、B类火和电器火。

附图说明

图1为本发明提供一种双流体细水雾喷头的结构原理示意图。

图2为一种双流体细水雾喷头的喷嘴座结构原理示意图。

图3为一种双流体细水雾喷头旋转外壳示意图。

图4为一种双流体细水雾喷头旋转体芯的结构原理示意图。

图5为一种双流体细水雾喷头连接件的结构示意图。

图6为一种双流体细水雾喷头的喷嘴结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明的实施例。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种双流体细水雾喷头，其由细水雾喷嘴座1、旋转外壳2、旋转体芯3、连接件4和细水雾蜗旋混合喷嘴5等五部分组成。

所述细水雾喷嘴座1是用不锈钢材料做成如图2所示长约34mm直径约41mm的类柱形构件，在其一端头为边长12mm的六边平面，垂直平面中心有一个深10mm的M12第一层内螺纹孔，用于安装一只细水雾喷嘴；端头与六边平面有成50度夹角的六面体，每一面的中部垂直布一个深10mm的M12内螺纹孔，用于安装2～7号6只细水雾喷嘴；端头平面15mm至34mm是一圆柱体；细水雾喷嘴座1另一端开有深10mm的M26内螺纹，用于和旋转体相连接；该内螺纹的深部约为深6mm直径20mm气液混合旋转腔，该混合旋转腔和2层7个内螺纹孔均想通，气液在其中继续旋转混合后分别从7支喷嘴喷出。

所述旋转外壳2是用不锈钢材料做成如图3所示。旋转外壳2的一长30mm外径32mm，一端内径22mm深10mm，另一端内径17mm深10mm，中部是一深15mm，一端内径为17mm，另一端内径为的22mm圆台孔，旋转外壳2两端为M26的外螺纹，用于和细水雾喷头座1及连接件4相连接。

所述旋转体芯3如图4所示是不锈钢材料做成的一高15mm，一端直径22mm，另一端直径17mm的圆台，圆台外表面对称开有的旋转槽31和32，槽深2mm宽2mm，用于通过气液两相混合流体，在圆台的大径端面中心布一个深5mm的M3内螺纹35，用螺钉和连接件4链接固定；旋转体芯3紧配合安装在旋转外壳2中形成旋转体。

所述连接件4是一高20mm直径34mm的不锈钢材料做成如图5所示，其一端开有深10mm，外径26mm，内径9mm的环形凹槽41，环形凹槽41为M26内螺纹，用于安装气液旋转体，另一端距离端面中心10mm处，分别与直径面倾斜10度，布2个并与环形凹槽41相通的M8内螺纹孔43和孔44，分别用于接水源和气源，水和气以10度倾斜角通过孔43和孔44进入环形凹槽41，并在其中作环形旋转混合后进入旋转体的两旋转槽31和32，再到达喷头座1的气液混合旋转腔。

所述细水雾蜗旋混合喷嘴5如图6所示，其一端为六角体用于安装操作，另一端为M12的外螺纹用于安装在细水雾喷嘴座1上的喷嘴孔11中，细水雾蜗旋混合喷嘴5的内部为一深13mm的锥形孔25，进口端直径为8mm，出口端直径为1.2mm。

装配时各部件连接处用密封胶涂抹，以防泄漏。

使用时将具有一定压力的外螺纹M8的水管和气管分别通过接头与内螺纹孔43和孔44固定连接，水和气将同时进入连接件4的环形凹槽41中，混合后进入旋转体的两道旋转槽31和旋转槽32中，继续作混合并沿旋转槽旋转通过，进入细水雾喷头座1的蜗旋混合腔，接着通过细水雾蜗旋混合喷嘴5的锥形孔51入口并从其出口喷出，形成细水雾流场。

将本发明一种双流体细水雾喷头的多支分布安装在有一定压力的水路和气路管网上，可组成区域型的双流体细水雾灭火系统，也可将本发明一种双流体细水雾喷头安装在手持式控制装置上，加上水罐和气罐构成便携式的双流体细水雾灭火系统。该系统可用于抑制熄灭A类火，B类火和电器火，也可用于抑制熄灭微重力环境下的电器火灾。

实施例2：

本实施例2双流体微细水雾发生喷头的结构和实施例1的双流体微细水雾发生喷头的结构相同。是将实施例1中的喷头座第一层喷嘴孔封堵，第二层上均匀布置4个喷嘴而实现的一种双流体微细水雾喷头。

Claims (2)

1.一种双流体细水雾喷头，其特征在于：包括细水雾喷嘴座(1)、旋转体外壳(2)、旋转体芯(3)、连接件(4)和细水雾蜗旋混合喷嘴(5)等五部分；细水雾蜗旋混合喷嘴(5)安装在细水雾喷嘴座(1)上的喷嘴孔(11)中；旋转体芯(3)安装在旋转体外壳(2)中形成旋转体；旋转体一端安装连接件(4)，另一端和细水雾喷嘴座(1)连接构成一种双流体细水雾发生喷头；

所述细水雾喷嘴座(1)是用刚体材料做成的类柱形构件，在其一端及体上均匀布置多个内螺纹的喷嘴孔(11)，用于安装细水雾喷嘴(5)，其另一端开有内螺纹的孔(12)，也是喷嘴座(1)的内混合腔，并与喷嘴孔(11)相通；

所述旋转体外壳(2)是用刚性材料做成的，旋转体芯(3)紧配合安装在其中形成旋转体，其两端为外螺纹和连接件(4)相链接；

所述旋转体芯(3)是用刚性材料做成圆台形状，在其外表面均匀开有两道旋转槽(31)和(32)，用于通过气液两相混合流体，在其上端有一内螺纹(35)，用螺钉和连接件(4)链接固定；

所述连接件(4)是用刚性材料做成的，其一端开有含内螺纹的环形凹槽(41)，用于安装旋转体；其中心开有孔(42)，用螺钉穿过孔(42)与旋转体芯(3)上的内螺纹(35)固定连接；同时开有两个与凹槽(41)相通的两个斜孔(43、44)，其中一个是进入有压力的水，另一个是进入有压力的气体，水和气在环形凹槽(41)中混合后通过旋转体的两道旋转槽(31、32)到达喷嘴座(1)的内腔，继续旋转混合流动，直至流经细水雾喷嘴(5)的锥形孔(51)入口后从其出口喷出；两个斜孔(43、44)为两个内螺纹的孔，用于安装外部水管和气管的接件；

所述细水雾蜗旋混合喷嘴(5)，其一端为六角体，用于安装操作，另一端为外螺纹用于安装在细水雾喷嘴座(1)上的喷嘴孔(11)中，细水雾蜗旋混合喷嘴(5)的内部为一锥形孔(51)，大端为进口，小端为出口。

2.根据权利要求1所述的一种双流体细水雾喷头，其特征在于，使用时将具有一定压力的水管和气管分别通过接头与两个斜孔(43、44)固定连接，水和气将同时进入连接件(4)的环形凹槽(41)中，混合后同时进入旋转体的两道旋转槽(31、32)，继续旋转着混合通过旋转槽，随后旋转进入细水雾发生喷嘴座(1)的蜗旋混合腔，接着通过细水雾喷嘴(5)的锥形孔(51)入口并从其出口喷出，形成细水雾。