CN104906730B - 一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，包括喷嘴壳体，喷嘴壳体内设有喷嘴入口、中间连接水道、直射喷出水道、一级螺旋锥型腔、中间型腔和二级螺旋锥型腔，一级螺旋锥型腔的出口与中间型腔连通，中间型腔通过螺旋水道与二级螺旋锥型腔的进口连通，二级螺旋锥型腔的出口为水雾喷出口，螺旋水道的中部连接有雾化进孔，喷嘴壳体设有用于控制喷嘴入口仅与中间连接水道连通或同时与中间连接水道连通的第一阀门机构、用于控制中间连接水道分别与直射喷出水道和雾化进孔连通或断开的第二阀门机构。本发明具有结构简单、易于加工制作、制作成本低、可快速转换满足不同工况要求等优点。

Description

一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头

技术领域

本发明涉及消防装备技术领域，具体涉及一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头。

背景技术

细水雾灭火技术由于其具有无环境污染、不损耗臭氧层、无温室效应、灭火迅速、耗水量低、对失火对象破坏性小的特点，对于防治常见室内火灾、高技术领域和重大工业危险源的特殊火灾，诸如计算机房火灾、现代大型企业的电器火灾、舰船动力机舱火灾以及航空与航天飞行器舱内火灾等等展示出了广阔的应用前景，具有很大的经济效益和社会效益。

近年来，我国输电线路山火灾害频发，极易引发跳闸停电事故，给电力系统带来了严重威胁。由于输电线路山火现场山高扬程高，且现场无水源，细水雾灭火技术被广泛应用于输电线路山火的灭火。输电线路山火火势较大且输电线路可能跳闸，对扑救输电线路山火的细水雾有特殊的要求：1、雾滴分布均匀，且具有较大的雾化锥角，以便迅速控制火场，防止在灭火过程中输电线路跳闸；2、根据输电线路山火跳闸的机理，火焰温度、烟尘浓度和电子离子浓度是影响输电线路山火跳闸的主要因素，其中烟尘中的碳颗粒导致输电线路下方电场畸变，更容易形成放电通道，因此细水雾应具有一定的吸附烟尘的能力，然而雾滴大小是影响除尘效率的第一要素，高压细水雾喷嘴喷出的雾化颗粒直径应控制在一定范围内；3、雾滴在喷射出后应具有较大的动量，以能够直接穿透进入火焰的根部，达到快速灭火的目的，并满足灭火人员需要尽量远离火场，实现远距离灭火的要求。然而雾滴动量由雾滴质量和速度决定，如果雾滴的直径过小，则受空气阻力大，难以穿透火焰，因此又要求高压细水雾喷嘴能够喷出较大直径的雾化颗粒。4、同一个输电线路山火火场在不同的灭火阶段需要不同雾化程度的雾化状态，以满足快速灭火、除尘以及远距离灭火的需求。

现有普通压力喷头直接在灭火剂在高压下转换为雾化，其均匀性较好，但是雾化直径大，灭火性能和除尘效果均难以满足输电线路山火灭火。而现有的多级灭火喷头加工困难、经济性能低，不利于推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、易于加工制作、制作成本低、可快速转换满足不同工况要求的适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，包括喷嘴壳体，所述喷嘴壳体内设有喷嘴入口、中间连接水道、直射喷出水道、一级螺旋锥型腔、中间型腔和二级螺旋锥型腔，所述一级螺旋锥型腔的出口与中间型腔连通，所述中间型腔通过螺旋水道与二级螺旋锥型腔的进口连通，所述二级螺旋锥型腔的出口为水雾喷出口，所述螺旋水道的中部连接有雾化进孔，所述喷嘴壳体设有用于控制喷嘴入口仅与中间连接水道连通或同时与中间连接水道连通的第一阀门机构、用于控制中间连接水道分别与直射喷出水道和雾化进孔连通或断开的第二阀门机构。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述第一阀门机构包括滑动密封配合安装于喷嘴壳体中的直射雾化转换杆，所述直射雾化转换杆设有通过滑动仅连通喷嘴入口与中间连接水道的第一直射槽孔以及通过滑动使喷嘴入口同时与中间连接水道和一级螺旋锥型腔连通的第二直射槽孔和第一雾化槽孔；所述第二阀门机构包括滑动密封配合安装于喷嘴壳体中的雾化级数调节转换杆，所述雾化级数调节转换杆设有通过滑动仅连通中间连接水道与直射喷出水道的第三直射槽孔、通过滑动仅连通中间连接水道与雾化进孔的第二雾化槽孔以及通过滑动断开中间连接水道的封堵部。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述直射雾化转换杆和雾化级数调节转换杆均设有滑动限位槽，所述喷嘴壳体上设有插设于各滑动限位槽中的定位销。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述雾化进孔为将水沿切线方向通入螺旋水道的切向槽孔。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述第二直射槽孔的孔径小于第一直射槽孔的孔径，所述第一雾化槽孔相对于一级螺旋锥型腔的轴线倾斜设置。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述喷嘴壳体包括连接成一体的一级壳体和二级壳体，所述中间连接水道和一级螺旋锥型腔设于一级壳体中，所述直射喷出水道、中间型腔、二级螺旋锥型腔和螺旋水道设于二级壳体中。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述一级壳体和二级壳体通过螺纹连接成一体。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述二级壳体的端面上设有一凹孔，所述一级壳体密封于凹孔的开口端形成一封闭腔体，所述封闭腔体的下部呈锥型，上部呈圆柱型，所述封闭腔体的上部装设有一可拆卸的隔离柱体，所述隔离柱体将封闭腔体分隔成所述中间型腔和二级螺旋锥型腔，所述隔离柱体的圆柱面上设有螺旋凸起，所述螺旋凸起与封闭腔体的内壁之间形成所述螺旋水道；所述一级壳体设有止转槽，所述隔离柱体的顶部设有插设于所述止转槽中的止转凸台。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述螺旋水道的螺旋角为45°。

上述的两级雾化喷头，优选的，所述喷嘴入口的半径为2.5mm，所述中间连接水道的半径为1.5mm，所述直射喷出水道的半径为0.8mm，所述一级螺旋锥型腔的进口的当量半径为2.5mm，所述一级螺旋锥型腔的出口的半径为0.8mm，所述二级螺旋锥型腔的进口的当量半径为2.5mm，所述二级螺旋锥型腔的出口的半径为1.0mm；所述一级螺旋锥型腔和二级螺旋锥型腔的锥角为80°~90°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头结合流体力学模拟仿真和试验方法，采用串联的两级螺旋锥型腔及螺旋水道设计，能够强化灭火水剂在水道中的切向旋转速度，提高喷头的雾化效果，使雾滴处于的粒径分布满足输电线路山火灭火的特殊要求，同时其可根据输电线路山火灭火的不同要求进行快速转换，可选择进行直射灭火或者喷雾灭火，还可改变大直径雾滴和小直径雾滴的比例，从而应对各种输电线路山火灭火情况。采用该两级雾化喷头可提高输电线路山火扑救的效率和成功率，减少输电线路山火跳闸的可能性，确保人身安全。此外，该两级雾化喷头的结构简单、易于加工制作、制作成本低。

附图说明

图1为本发明两级雾化喷头的剖视结构示意图。

图2为本发明两级雾化喷头中直射雾化转换杆的结构示意图。

图3为本发明两级雾化喷头中隔离柱体的结构示意图。

图4为本发明两级雾化喷头中第二雾化槽孔与螺旋水道连通的局部剖视结构示意图。

图例说明：

1、喷嘴壳体；11、喷嘴入口；12、中间连接水道；13、直射喷出水道；14、一级螺旋锥型腔；15、中间型腔；16、二级螺旋锥型腔；17、螺旋水道；18、水雾喷出口；19、雾化进孔；101、一级壳体；102、二级壳体；103、隔离柱体；1031、螺旋凸起；1032、止转凸台；2、直射雾化转换杆；21、第一直射槽孔；22、第二直射槽孔；23、第一雾化槽孔；24、滑动限位槽；3、雾化级数调节转换杆；31、第三直射槽孔；32、第二雾化槽孔；33、封堵部；4、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，包括喷嘴壳体1，喷嘴壳体1内设有喷嘴入口11、中间连接水道12、直射喷出水道13、一级螺旋锥型腔14、中间型腔15和二级螺旋锥型腔16，一级螺旋锥型腔14的出口与中间型腔15连通，中间型腔15通过螺旋水道17与二级螺旋锥型腔16的进口连通，二级螺旋锥型腔16的出口为水雾喷出口18，螺旋水道17的中部连接有雾化进孔19；喷嘴壳体1设有用于控制喷嘴入口11仅与中间连接水道12连通或同时与中间连接水道12连通的第一阀门机构、用于控制中间连接水道12分别与直射喷出水道13和雾化进孔19连通或断开的第二阀门机构。

本实施例中，第二阀门机构包括直射雾化转换杆2，直射雾化转换杆2滑动密封配合安装于喷嘴壳体1中，直射雾化转换杆2设有第一直射槽孔21、第二直射槽孔22和第一雾化槽孔23，直射雾化转换杆2通过滑动可在两个工作状态之间转换，一个工作状态为仅使第一直射槽孔21连通喷嘴入口11与中间连接水道12，将喷嘴入口11的高压水仅通入到中间连接水道12，另一个工作状态为使第二直射槽孔22连通喷嘴入口11与中间连接水道12，同时使第一雾化槽孔23连通喷嘴入口11与一级螺旋锥型腔14，将喷嘴入口11的高压水同时通入到中间连接水道12和一级螺旋锥型腔14。第二阀门机构包括雾化级数调节转换杆3，雾化级数调节转换杆3滑动密封配合安装于喷嘴壳体1中，雾化级数调节转换杆3设有第三直射槽孔31、第二雾化槽孔32和封堵部33，雾化级数调节转换杆3通过滑动可在三个工作状态之间转换，第一个工作状态为仅使第三直射槽孔31连通中间连接水道12与直射喷出水道13，第二个工作状态为仅使第二雾化槽孔32连通中间连接水道12与雾化进孔19，第三个工作状态为使封堵部33阻断中间连接水道12，使中间连接水道12与直射喷出水道13和雾化进孔19均不连通。优选的，第二雾化槽孔32设于封堵部33上，在雾化级数调节转换杆3滑动至第二个工作状态时，封堵部33封堵中间连接水道12，第二雾化槽孔32的一端与中间连接水道12连通，另一端与第三直射槽孔31，实现第二雾化槽孔32连通中间连接水道12与雾化进孔19；在雾化级数调节转换杆3滑动至第三个工作状态时，封堵部33封堵中间连接水道12，第二雾化槽孔32的一端与中间连接水道12连通，另一端被与雾化级数调节转换杆3滑动配合的滑槽的侧壁封堵，即中间连接水道12处于断开状态，实现封堵部33阻断中间连接水道12。

本实施例中，直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3具体安装时，在喷嘴壳体1上开设相应的滑动腔，直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3滑设在相应的滑动腔内，并在直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3上安装密封圈4以形成密封，防止灭火剂从滑动腔内泄漏。如图4所示，上述雾化进孔19为将水沿切线方向通入螺旋水道17的切向槽孔，也即雾化进孔19的出口方向与其在螺旋水道17连接处的切线方向相同，该雾化进孔19可使高压水可顺畅的进入螺旋水道17。

本实施例中，第一雾化槽孔23与一级螺旋锥型腔14直接连通，第一雾化槽孔23相对于一级螺旋锥型腔14的轴线倾斜设置，使高压水进入一级螺旋锥型腔14后产生切向速度和轴向速度。在其他实施例中，一级螺旋锥型腔14也可单独设置倾斜的进口，第一雾化槽孔23与该进口连通。第二直射槽孔22的孔径小于第一直射槽孔21的孔径，使高压水能够同时进入第一雾化槽孔23和第一直射槽孔21。

本实施例中，如图2所示，直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3均设有滑动限位槽24，喷嘴壳体1上设有插设于各滑动限位槽24中的定位销（图中未示），滑动限位槽24与定位销配合可限制直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3的滑动范围，防止直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3脱出，当滑动限位槽24的两端分别与定位销相抵时刚好对应直射雾化转换杆2和雾化级数调节转换杆3的两个工作状态，起到定位作用。

本实施例中，喷嘴壳体1包括一级壳体101和二级壳体102，一级壳体101和二级壳体102通过螺纹连接成一体，中间连接水道12和一级螺旋锥型腔14设于一级壳体101中，直射喷出水道13、中间型腔15、二级螺旋锥型腔16和螺旋水道17设于二级壳体102中。其中，如图1和图3所示，二级壳体102的端面上设有一凹孔，一级壳体101密封于凹孔的开口端形成一封闭腔体，封闭腔体的下部呈锥型，上部呈圆柱型，封闭腔体的上部装设有一可拆卸的隔离柱体103，隔离柱体103将封闭腔体分隔成中间型腔15和二级螺旋锥型腔16，隔离柱体103的圆柱面上设有螺旋凸起1031，螺旋凸起1031与封闭腔体的内壁之间形成螺旋水道17。一级壳体101设有止转槽，隔离柱体103的顶部设有插设于止转槽中的止转凸台1032，可防止隔离柱体103在封闭腔体内随流体转动。本实施例的喷嘴壳体1采用分体结构，同时采用隔离柱体103与凹孔的配合形成中间型腔15、二级螺旋锥型腔16和螺旋水道17，便于喷头的加工、装配和维护，能够大大降低生产成本。

本实施例中，螺旋水道17的螺旋角为45°。喷嘴入口11的半径为2.5mm，中间连接水道12的半径为1.5mm，直射喷出水道13的半径为0.8mm，一级螺旋锥型腔14的进口的当量半径为2.5mm，一级螺旋锥型腔14的出口的半径为0.8mm，二级螺旋锥型腔16的进口的当量半径为2.5mm，二级螺旋锥型腔16的出口的半径为1.0mm；一级螺旋锥型腔14和二级螺旋锥型腔16的锥角为80°~90°。在其他实施例中，各结构参数也可根据不同设计要求进行调整。

本实施例的两级雾化喷头的工作原理及过程如下：

当直射雾化转换杆2的第一直射槽孔21连通喷嘴入口11与中间连接水道12，同时雾化级数调节转换杆3的第三直射槽孔31连通中间连接水道12与直射喷出水道13时，灭火剂经喷嘴入口11、第一直射槽孔21、中间连接水道12、第三直射槽孔31和直射喷出水道13，最终从直射喷出水道13的直射出口喷出，实现直射灭火。当压力为8.0MPa，流量为4.0L/min时，该喷头的射程可达12.3m，可实现远距离灭火，保证灭火人员的安全。

当直射雾化转换杆2的第二直射槽孔22连通喷嘴入口11与中间连接水道12，第一雾化槽孔23连通喷嘴入口11与一级螺旋锥型腔14，同时雾化级数调节转换杆3的封堵部33阻断中间连接水道12时，灭火剂经喷嘴入口11、第一雾化槽孔23、一级螺旋锥型腔14、中间型腔15、螺旋水道17和二级螺旋锥型腔16，最终形成具有小直径的雾滴从水雾喷出口18喷出，可将火焰不充分燃烧产生的烟尘颗粒通过大面积的撞击冲刷至地面，实现同时对输电线路山火灭火和除尘，其中螺旋水道17可加大灭火剂的旋转动量。当压力为8.0MPa，流量为4.0L/min时，喷出的雾滴中直径小于100μm的雾滴比例可达到75％以上，这样在保证很好的灭火效果的同时可较好地吸附烟尘，提高灭火的能见度。

当直射雾化转换杆2的第二直射槽孔22连通喷嘴入口11与中间连接水道12，第一雾化槽孔23连通喷嘴入口11与一级螺旋锥型腔14，同时雾化级数调节转换杆3的第二雾化槽孔32连通中间连接水道12与雾化进孔19时，一部分灭火剂经喷嘴入口11、第一雾化槽孔23、一级螺旋锥型腔14、中间型腔15和螺旋水道17进入二级螺旋锥型腔16，形成具有小直径的雾滴，另一部分灭火剂经喷嘴入口11、第二直射槽孔22、第二雾化槽孔32、雾化进孔19和螺旋水道17进入二级螺旋锥型腔16，形成具有较粗直径的雾滴，最终小直径的雾滴和较粗直径的雾滴混合从水雾喷出口18喷出，其中，直径大的雾滴动量大，可克服空气阻力，穿透至火焰根部进行快速灭火，直径小的雾滴可吸附火焰中的烟尘，避免烟尘飘入输电线路间隙中引发输电线路跳闸，其中螺旋水道17可加大灭火剂的旋转动量。当压力为8.0MPa，流量为4.0L/min时，喷出的雾滴中直径小于100μm的雾滴比例可达到45％以上，其中直径较大的雾滴动量经两级旋转后动量大，可穿透火焰进入火根，且射程可达到8m，具有良好的灭火效果和安全性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，其特征在于：包括喷嘴壳体（1），所述喷嘴壳体（1）内设有喷嘴入口（11）、中间连接水道（12）、直射喷出水道（13）、一级螺旋锥型腔（14）、中间型腔（15）和二级螺旋锥型腔（16），所述一级螺旋锥型腔（14）的出口与中间型腔（15）连通，所述中间型腔（15）通过螺旋水道（17）与二级螺旋锥型腔（16）的进口连通，所述二级螺旋锥型腔（16）的出口为水雾喷出口（18），所述螺旋水道（17）的中部连接有雾化进孔（19），所述喷嘴壳体（1）设有用于控制喷嘴入口（11）仅与中间连接水道（12）连通或同时与中间连接水道（12）和一级螺旋锥型腔（14）连通的第一阀门机构、用于控制中间连接水道（12）分别与直射喷出水道（13）和雾化进孔（19）连通或断开的第二阀门机构。

2.根据权利要求1所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述第一阀门机构包括滑动密封配合安装于喷嘴壳体（1）中的直射雾化转换杆（2），所述直射雾化转换杆（2）设有通过滑动仅连通喷嘴入口（11）与中间连接水道（12）的第一直射槽孔（21）以及通过滑动使喷嘴入口（11）同时与中间连接水道（12）和一级螺旋锥型腔（14）连通的第二直射槽孔（22）和第一雾化槽孔（23）；所述第二阀门机构包括滑动密封配合安装于喷嘴壳体（1）中的雾化级数调节转换杆（3），所述雾化级数调节转换杆（3）设有通过滑动仅连通中间连接水道（12）与直射喷出水道（13）的第三直射槽孔（31）、通过滑动仅连通中间连接水道（12）与雾化进孔（19）的第二雾化槽孔（32）以及通过滑动断开中间连接水道（12）的封堵部（33）。

3.根据权利要求2所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述直射雾化转换杆（2）和雾化级数调节转换杆（3）均设有滑动限位槽（24），所述喷嘴壳体（1）上设有插设于各滑动限位槽（24）中的定位销。

4.根据权利要求1所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述雾化进孔（19）为将水沿切线方向通入螺旋水道（17）的切向槽孔。

5.根据权利要求2所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述第二直射槽孔（22）的孔径小于第一直射槽孔（21）的孔径，所述第一雾化槽孔（23）相对于一级螺旋锥型腔（14）的轴线倾斜设置。

6.根据权利要求1所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述喷嘴壳体（1）包括连接成一体的一级壳体（101）和二级壳体（102），所述中间连接水道（12）和一级螺旋锥型腔（14）设于一级壳体（101）中，所述直射喷出水道（13）、中间型腔（15）、二级螺旋锥型腔（16）和螺旋水道（17）设于二级壳体（102）中。

7.根据权利要求6所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述一级壳体（101）和二级壳体（102）通过螺纹连接成一体。

8.根据权利要求6所述的两级雾化喷头，其特征在于：所述二级壳体（102）的端面上设有一凹孔，所述一级壳体（101）密封于凹孔的开口端形成一封闭腔体，所述封闭腔体的下部呈锥型，上部呈圆柱型，所述封闭腔体的上部装设有一可拆卸的隔离柱体（103），所述隔离柱体（103）将封闭腔体分隔成所述中间型腔（15）和二级螺旋锥型腔（16），所述隔离柱体（103）的圆柱面上设有螺旋凸起（1031），所述螺旋凸起（1031）与封闭腔体的内壁之间形成所述螺旋水道（17）；所述一级壳体（101）设有止转槽，所述隔离柱体（103）的顶部设有插设于所述止转槽中的止转凸台（1032）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，其特征在于：所述螺旋水道（17）的螺旋角为45°。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的适用于输电线路山火灭火的两级雾化喷头，其特征在于：所述喷嘴入口（11）的半径为2.5mm，所述中间连接水道（12）的半径为1.5mm，所述直射喷出水道（13）的半径为0.8mm，所述一级螺旋锥型腔（14）的进口的当量半径为2.5mm，所述一级螺旋锥型腔（14）的出口的半径为0.8mm，所述二级螺旋锥型腔（16）的进口的当量半径为2.5mm，所述二级螺旋锥型腔（16）的出口的半径为1.0mm；所述一级螺旋锥型腔（14）和二级螺旋锥型腔（16）的锥角为80°~90°。