CN105561508A - 旁通旋流-气泡雾化型低压细水雾喷头 - Google Patents
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Abstract
旁通旋流-气泡雾化型低压细水雾喷头，为一种适用于动车等场所的新型低压细水雾灭火喷头，所属技术领域为消防领域，主要为解决当前常见的细水雾喷头雾化半径较小、雾化锥角较小、径向动量不足、雾滴颗粒较大、不节水等不足之处。该喷头可关闭注气孔，作单一水流体灭火喷头之用，这种情况下在喷头外部有较大的射流锥角和较强的卷吸水流能力，易于形成大范围的雾化空间；水流体借助三个斜接旁通管在喷头内部能充分地进行旋流混合，有利于水雾动量在径向上的提高，进而扩大灭火范围。该技术充分利用了水流自身的能量，同时因旁通水来自于喷头来流使得喷头更加节水。此外，喷头同时应用了气泡雾化技术，使得该喷头更加高效节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压水雾喷头，具体涉及一种新型低压细水雾灭火喷头。
背景技术
目前，对于细水雾灭火喷头来说，理论和实验的研究成果都较少，究竟何种喷头结构更适合灭火也一直没有定论。当前常见的各种细水雾灭火喷头所采取的成雾技术主要有撞击作用、离心作用、气泡雾化、多级雾化、双流体雾化、超声波雾化、静电雾化等，但这些雾化方式也都存在着诸多的不足，而不同工作压力级别的细水雾喷头也都各有弊端，具体来说：
1.高压细水雾喷头的喷嘴流道往往易于堵塞，维修成本较大。
2.对于主要应用撞击雾化技术的喷头来说，主要手段是加入了某些特定的机械结构使流体雾化，如螺旋弹簧、旋流芯、金属片等，其中又以加入旋流芯结构居多，但引入旋流芯结构会出现以下问题：
(1).该结构使流体运动阻力大大增加，消耗大量能量，容易导致水雾喷射速度不高，大量雾滴不能顺利到达火羽表面或根部，使细水雾喷头灭火效果变差，这在低压细水雾灭火系统中尤为明显。
(2).旋流芯结构复杂，加入旋流芯增加了喷头体结构的复杂性，制造成本增加，且细水雾喷头尺寸小。受旋流芯体积和加工难度限制，加工出的旋流芯式喷嘴数量有限，使该种喷头灭火作用半径减小。
(3).旋流芯流道当量尺寸小，若来流过滤效果不佳易产生堵塞。
3.采用金属盘、螺旋弹簧结构的细水雾喷头产生的雾滴粒径往往较大，且也存在旋流芯式喷头的弊端。
4.对于当前应用最多的离心式细水雾喷头来说，若离心力过大，很可能使喷出的细水雾轴向动量不足而径向动量偏大，使细水雾雾场特性分布不均，而在达到灭火要求的细水雾喷雾强度的前提之下，细水雾喷雾强度分布均匀有利于节水并能大幅度缩短灭火时间，而该种喷头离心力过大时的情形显然不利于形成均匀的喷雾强度。
5.传统的细水雾喷头往往要借助外界给予的能量进行驱动雾化，不能充分利用水流自身的能量。
6.传统的细水雾喷头应用范围较窄，喷嘴不能进行灵活的转换；附加配件少。
综上所述，当前常见的水雾喷头存在着各种各样的不足，适用范围有待扩大，使用效果有待提升。
发明目的及发明效果
发明一种适用于动车等场所的新型低压细水雾喷头，主要为解决当前常见的细水雾喷头雾化半径较小、雾化锥角较小、径向动量不足、雾滴颗粒较大、不节水等不足之处。该喷头可关闭注气孔，作单一水流体灭火喷头之用，这种情况下在喷头外部有较大的射流锥角和较强的卷吸水流能力，易于形成大范围的雾化空间；水流体借助三个斜接旁通管在喷头内部能充分地进行旋流混合，这有利于水雾动量在径向上的提高，进而扩大灭火范围，该技术充分利用了水流自身的能量，同时因旁通水来自于喷头来流使得喷头更加节水。
喷头同时应用了气泡雾化技术，其原理图如图1所示。该喷头属于两相流喷头，除了具备单一水流体喷头的一些优点外，还能显著提高雾化效果。该喷头能够在注气段水流道管壁区域形成低压区，使注气过程更加容易；外壁和内壁开设了多个气孔以提高注气效果，使用外气内液式气泡雾化结构便于简化喷头整体结构。
喷头本体结构相对简单，易于加工和装配，无活动部件，在喷孔上可安装多种规格的喷嘴，若在实际使用过程中产生的雾滴粒径过大，还可以在喷孔上安装旋流芯以减小雾滴的平均粒径；喷头配件齐全，能实现自动灭火。
本发明的发明效果可归纳为：
1.该喷头可关闭注气孔，作单一水流体灭火喷头之用，这种情况下在喷头外部有较大的射流锥角和较强的卷吸水流能力，易于形成大范围的雾化空间。
2.引入旁通旋流技术，该技术充分利用了水流自身的能量进行旋流混合，不仅使加入的高效灭火剂(如F-500)均匀混合，而且使雾化气体在喷头内部进行更加充分的混合而增强了雾化效果；该旁通结构因存在着喷头径向方向上的水流扰动，有利于水雾动量在径向上的提高，进而扩大灭火范围；此外，该结构因旁通水来自于喷头来流使得喷头更加节水。
3.该喷头亦应用了气泡雾化技术，属于两相流喷头，除了具备单一水流体喷头的一些优点外，还能显著提高雾化效果。该喷头因主流入口边界位于注气段水流道边界线以内，能够在注气段水流道管壁区域形成低压区，使注气过程更加容易。
4.外壁和内壁开设了多个气孔以提高注气效果，使用外气内液式气泡雾化结构便于简化喷头整体结构；采用外注气孔的数量少于内注气孔的数量的方式进行注气孔数量布置，既简化了外部连接气体管路的复杂性，又增加了内筒注气的注气面积；采用外注气孔位置靠近旋流段，而内注气孔位置靠近来流段的方式进行注气孔位置布置，能够使流体提前形成气液两相流而增强雾化效果。
5.喷头本体无活动部件，使用不锈钢材质锻造，使用寿命长，维护成本低。
6.在喷孔上可安装多种规格的喷嘴以适应多种灭火环境，若在实际使用过程中产生的雾滴粒径过大，还可以在喷孔上安装旋流芯以减小雾滴的平均粒径。
7.喷头配件齐全，下方可加装玻璃泡以实现自动灭火，旋流段槽口处可加装防尘罩以防止喷头堵塞。
8.工作压力为低压，即P≤1.21MPa，喷头应用的安全性大大提高，并降低了堵塞的风险。
9.该喷头可作为单一喷嘴使用，在使用场所均匀布置。由于喷头存在侧喷嘴，能够显著扩大施雾范围，而当前常规的单一喷嘴大多不存在侧喷嘴，还可根据需要在一个材料基体中加工出多个这样的结构作为多喷嘴器械使用。
发明内容
本发明设计出的新型低压细水雾喷头装置主要由来流段、注气段、旋流段、渐缩段、喷嘴段等部分组成，如图2所示。
新型低压细水雾喷头装置功能段包括以下几部分：a-来流段；b-注气段；c-旋流段；d-渐缩段；e-喷嘴段。
其部件包括以下几部分：1-消防水管路接口(螺纹连接)；2-多孔圆盘；3-注气段水流入口；4-旋流旁通管；5-外注气管接孔；6-雾化气体腔；7-内注气孔；8-旁通水流注入孔；9-防尘罩接鞘(插接)；10-主喷嘴；11-大孔径喷嘴接口(螺纹连接)；12-小孔径喷嘴接口(螺纹连接)；13-侧喷嘴。
该低压细水雾喷头装置的工作过程为：
消防水由消防水管路而来，经过过滤器等设备进入来流段a，在来流段中分为四路，一路经主流入口(即注气段水流入口)进入注气室b，另三路经旁通管4绕过注气段到达旋流混合段c。
主流进入注气段，雾化气体(一般为N2)通过外注气管接孔5所连接的气道进入雾化器体腔6，再通过内注气孔7进入主流进行混合，其中外注气孔有4个，圆周均布，位置靠近旋流段；内注气孔有6个，圆周均布，并且位置靠近来流段。
流出注气段的主流与三股旁通水流在旋流段c充分混合，其中主流中还夹杂着雾化气体，三个旁通管圆周均布，并与喷头轴线夹角均为60°。
充分混合的气液两相流随后进入渐缩段d，并经由渐缩段下游的四个喷嘴(一个主喷嘴10和三个侧喷嘴13)处喷出，在空气的作用下辅助雾化。
喷头本体采用不锈钢材料制成，其中结构1和结构12为内孔螺纹，分别与消防水管路和小孔径喷嘴连接；结构11为外螺纹，与大孔径喷嘴连接；结构9为多槽体，与防尘罩附件连接，设计的防尘罩内壁采用热熔材料制成，在达到一定温度时能自行脱落。
附图说明
图1是气泡雾化原理图；图2是旁通旋流-气泡雾化型低压细水雾喷头剖面结构图；图3是该喷头九向轴测图。
A-透明多孔管，B-气泡两相流动，C-出口，D-气泡迅速膨胀破裂
a-来流段；b-注气段；c-旋流段；d-渐缩段；e-喷嘴段
1-消防水管路接口(螺纹连接)；2-多孔圆盘；3-注气段水流入口；4-旋流旁通管；5-外注气管接孔；6-雾化气体腔；7-内注气孔；8-旁通水流注入孔；9-防尘罩接鞘(插接)；10-主喷孔；11-大孔径喷嘴接口(螺纹连接)；12-小孔径喷嘴接口(螺纹连接)；13-侧喷孔
具体实施方式
消防水由消防水管路而来，经过过滤器等设备进入来流段a，在来流段中分为四路，一路经主流入口(即注气段水流入口)进入注气室b，另三路经旁通管4绕过注气段到达旋流混合段c。
主流进入注气段，雾化气体(一般为N2)通过外注气管接孔5所连接的气道进入雾化器体腔6，再通过内注气孔7进入主流进行混合，其中外注气孔有4个，圆周均布，位置靠近旋流段；内注气孔有6个，圆周均布，并且位置靠近来流段。
流出注气段的主流与三股旁通水流在旋流段c充分混合，其中主流中还夹杂着雾化气体，三个旁通管圆周均布，并与喷头轴线夹角均为60°。
充分混合的气液两相流随后进入渐缩段d，并经由渐缩段下游的四个喷嘴(一个主喷孔10和三个侧喷孔13)处喷出，在空气的作用下辅助雾化。
喷头本体采用不锈钢材料制成，其中结构1和结构12为内孔螺纹，分别与消防水管路和小孔径喷嘴连接；结构11为外螺纹，与大孔径喷嘴连接；结构9为多槽体，与防尘罩附件连接，设计的防尘罩内壁采用热熔材料制成，在达到一定温度时能自行脱落。
Claims (8)
1.一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：所述一种低压细水雾灭火喷头包含功能段a-来流段、b-注气段、c-旋流段、d-渐缩段、e-喷嘴段；其部件包括1-消防水管路接口、2-多孔圆盘、3-注气段水流入口、4-旋流旁通管、5-外注气管接孔、6-雾化气体腔、7-内注气孔、8-旁通水流注入孔、9-防尘罩接鞘、10-主喷嘴、11-大孔径喷嘴接口、12-小孔径喷嘴接口、13-侧喷嘴，其中消防水管路接口和大、小孔径喷嘴接口均为螺纹配置，防尘罩接鞘与喷头本体的连接方式为插接。
2.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：来流段a与注气段c之间通过3-5个旁通管进行搭桥连通；多孔圆盘2布置在注气段端部对来流水进行分流。
3.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：注气段b位于来流段a和旋流段c之间，该功能段的外注气孔5(4个)布置在内注气孔7(6个)的下游。
4.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：喷嘴段e喷嘴种类分为主喷嘴和侧喷嘴，主喷嘴10布置在喷头轴线末端，侧喷嘴13共3-5个圆周均布在渐缩段圆锥面上。
5.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：旋流段c外侧布置有防尘罩接鞘，与防尘罩连接方式为插接。
6.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：来流段a与注气段b一体加工，外径相同。
7.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：防尘罩接鞘9采用橡胶制作，旋流旁通管4采用硬质塑料或者橡胶制作，若采用硬质塑料制作该管段走向布置应为弧形，两端切线与喷头轴线夹角均为60°；若为橡胶软管则对其形状不作要求，喷头本体其余部件均采用不锈钢制作。
8.根据权利要求1所述一种低压细水雾灭火喷头，其特征在于：所有功能段截面形状均为圆形，各个接口形状均为圆形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |