CN106422125A - 背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶、高压气瓶和喷射器三个部分，所述喷射器包括喷枪管，喷枪管一端设置有雾化喷头，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道和液路管道；所述储液瓶通过液路管道连接所述喷射器，所述高压气瓶通过气路管道连接所述喷射器，所述高压气瓶具有瓶口，瓶口上设置有双路减压器，所述双路减压器一路连接所述的气路管道，另一路通过胶管连接所述储液瓶。本发明提出的气压喷雾灭火枪，当高压气体通过气液混合阀时，在阀芯内部形成了一个压力更小的区域，全氟己酮会以相对更高的速度进入混合室与高压气体进行碰撞混合，因此雾化效果更好。

Description

背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪及其应用

技术领域

本发明属于消防设备领域，具体涉及一种喷射雾化灭火剂的灭火装置。

背景技术

在狭小的灭火空间、无水源级动力源、对环保要求高及对水渍要求低的场所，可采用目前市面上的由压缩空气驱动的新型细水雾灭火枪，其结构小巧、灭火水渍小、环保性能好，受到了各使用单位的一致好评。虽然细水雾灭火枪的灭火水渍小，但是在文物存放区域，电子设备工作的区域以及存放不可替代的高价值资产的区域，把水用作灭火剂可能会像火灾本身一样具有破坏性。

哈龙系列灭火剂的替代品七氟丙烷虽然有着卓越的灭火性能，由于其沸点低，在常温下为气体，不适用于移动灭火枪的灭火介质；另外，其全球温室效应潜能值GWP比较高，灭火浓度高8％～10％,一些欧美国家的使用量逐渐减少。全氟乙基异丙基酮是一种环保、洁净的灭火剂，突出的优点在于绿色环保，对人体安全，同时又具备优良的灭火性能。该物质在常温下是液体，不含固体颗粒，不含油脂，释放后不留下残余物，适合于洁净场所使用；具有灭火效率高、无腐蚀、毒性低、绝缘性强，以及储存气压低、运输性能好等众多优点，而且克服了氢氟烃类灭火剂所具有的温室效应问题。为使灭火剂发挥最大的灭火性能，必须在安全距离外以最快的时间将雾化好的气液混合物送到或尽量靠近火灶处。但是，液态的全氟乙基异丙基酮密度大(同等体积下的重量是水的1.6倍)、沸点低(即气化温度低)，使用现有的细水雾灭火枪喷射全氟乙基异丙基酮不能得到所需的灭火效果。

专利CN202028285U公开了一种气液双相流灭火枪，该气液双相流灭火枪包括枪体和枪管，设置在枪体内的喷头、气体控制阀、液体控制阀、同时连接气体控制阀和液体控制阀阀杆的扳机，所述喷头的出口正对枪管，喷头的正入口连通气体控制阀的出口，所述枪管通过一辅助管连通液体控制阀的出口，所述气体控制阀的入口设置有进气管，液体控制阀的入口设置有进液管。该气液双相流灭火枪分为直流和雾化两种喷射，虽然两种喷射可以单独的保证喷射距离和雾化效果，但是不能同时满足在保证喷射距离的前提下具有好的雾化效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪。

本发明的第二个目的是提出所述气压喷雾灭火枪的应用方法。

实现本发明目的的具体技术方案为：

一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶、高压气瓶和喷射器三个部分，其特征在于，所述喷射器包括喷枪管，喷枪管一端设置有雾化喷头，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道和液路管道；

所述储液瓶通过液路管道连接所述喷射器，所述高压气瓶通过气路管道连接所述喷射器，

所述高压气瓶具有瓶口，瓶口上设置有双路减压器，所述双路减压器一路连接所述的气路管道，另一路通过胶管连接所述储液瓶。

进一步地，所述气路管道通过气路控制单向阀连接所述气液混合阀，所述液路管道通过液路控制单向阀连接所述气液混合阀，所述气路控制单向阀和所述液路控制单向阀共用一个滑杆，所述滑杆连接有扳机。

所述气路控制单向阀和所述液路控制单向阀内设置有丁腈橡胶密封垫。现有的单向阀内通常采用密封圈密封。但是对于压力较大的全氟乙基异丙基酮流体，经试验比较，发现密封垫比密封圈效果更好。

其中，所述气液混合阀包括主阀体和阀芯，所述主阀体位于喷射器内，主阀体内开有气体通道和液体通道；所述阀芯是空心圆筒形状，筒壁上开有狭缝，所述气体通道的出气一端与阀芯轴向相对，所述液体通道的出液一端与阀芯的侧壁相对。液体通道的出液一端设置有液体分流器。

液体分流器为侧壁开孔的套管，液体进入孔后可以布满液体分流器的内壁，再均匀地通过狭缝进入阀芯。

进一步地，所述阀芯筒壁上狭缝的宽度为0.4～0.8mm。

采用本气液混合阀的结构，使气体轴向进入阀芯，在阀芯内部形成低压区域；使得液体以相对更高的速度通过筒壁上的狭缝成为液膜并进入阀芯，进入到阀芯内部与高压气体进行碰撞混合，保证了全氟乙基异丙基酮的雾化效果。

优选地，所述雾化喷头具有渐缩渐扩形状的内管，内管端部开有一个喷孔。

更优选地，所述雾化喷头渐缩部分和渐扩部分的直径比为1.4～2.25：1，雾化喷头渐缩部分的长度为25～85mm。

所述雾化喷头渐缩部分进一步优选的长度为75～85mm。

其中，所述储液瓶上设置有安全阀和快速排气阀。

其中，所述储液瓶上设置有背板，背板的材质为内夹层钢板的注塑板，背板通过螺栓与储液瓶连接，背板上连接有肩带。内夹层钢板的注塑板的制作，是先将钢板压塑成型，再放入注塑模具中，用塑料注塑成型。这样制成的背板兼具轻质和坚固的优点。

其中，所述储液瓶外壁上焊接有环状的喷枪放置托架。该托架为金属制成的两个环，不易损坏，减轻了整个装置的重量。

其中，所述气路管道为钢丝编织管，所述液路管道为加布胶管。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的气压喷雾灭火枪，当高压气体通过气液混合阀时，在阀芯内部形成了一个压力更小的区域，全氟己酮会以相对更高的速度进入混合室与高压气体进行碰撞混合。因此，雾化效果更好。

具有加速通道的雾化喷嘴，为全氟乙基异丙基酮喷射速度提供了另一保障，增加了喷射距离。

经过喷头喷射出的高压气体与全氟乙基异丙基酮混合的两相流，中高压气泡均匀的包裹在全氟乙基异丙基酮中，由于高压气泡与大气存在很大的压力差，高压气泡会在压力差的作用下进一步的雾化全氟乙基异丙基酮，以此进一步的保证了全氟乙基异丙基酮的雾化效果。

附图说明

图1是本发明背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪的结构示意图。

图2为喷射器结构示意图。

图3本发明气液混合器结构示意图。

图4本发明雾化喷头结构示意图。

图5背负式全氟乙基异丙基酮专用灭火枪工作过程示意图。

图6为液体分流器的结构图。

图7为图6的剖视图。

图中，1为背板，2为储液瓶，201为喷枪放置托架，202为气瓶支架，203为背板支架，3为高压气瓶、4为喷射器、401为喷枪壳体，402为液路控制单向阀，403为气液混合阀主阀体，404为扳机，405为气路控制单向阀，406为气液混合阀芯，407为液体分流器，5为喷枪管，6为雾化喷头，701为连接储液瓶的胶管，702为气路管道，703为液路管道，8为双路减压器。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中所使用的设备和方法，如无特殊说明，均为本领域常见设备和方法。

实施例1：雾化喷头优化试验

构建如图1结构的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶2、高压气瓶3和喷射器4三个部分，喷射器4包括喷枪管5、喷枪壳体401，喷枪管5一端设置有雾化喷头6，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道702和液路管道703；气路管道为钢丝编织管，所述液路管道为加布胶管。

所述储液瓶2通过液路管道703连接喷射器4，高压气瓶3通过气路管道702连接喷射器4，储液瓶2的体积为8L。工作流程见图5。使用时，打开高压气瓶瓶阀，扣动扳机后液路控制单向阀402和气路控制单向阀405同时打开。高压气经双路减压器8，一路减压为2.5Mpa通过钢编织管、高压气路通道、气路控制单向阀405进入气液混合阀406，用于推动和雾化全氟乙基异丙基酮保证喷射距离。另一路减压为1Mpa通过加布胶管连接储液瓶，此时储液瓶内的全氟乙基异丙基酮在低压气体的压力推动下经过加布胶管、液路控制单向阀412、全氟乙基异丙基酮通道、液体分流器、气液混合阀芯406进入混合腔内与高压气体进行碰撞。混合后的两相流在高压气体的推动下，经过喷枪管、雾化喷头6以很高的射速达到或接近火灶。

实验条件：高压气瓶：容积2L，充装30Mpa空气。储液瓶：装8L全氟乙基异丙基酮。

参见图4，雾化喷头6具有渐缩渐扩形状的文丘里形式内管，渐缩部分直径为φA，长B，不变径部分的长度为C，渐扩部分的直径为φD。第一部分试验，根据理论计算，初步设定ABCD值(单位均为mm)，改变其中参数并用喷射距离检验效果，见表1：。

表1：第一部分试验结果

第一部分的试验以C为变量，渐缩部分和渐扩部分的直径比为2.25～1.285：1，显示出，C和D是比较关键的因素；

第二部分试验改变A的值：

表2：第二部分试验结果

A	B	C	D	喷射距离
					8	29	0.7	4	4
8	29	1	5	4.5
					8	29	1.5	6	7
8	29	2	6	8
					8	29	1.5	7	6.5
8	29	2	7	7
					11	29	0.7	4	6
11	29	1	5	7
					11	29	1.5	6	9
11	29	2	6	12
					11	29	1.5	7	9
11	29	2	7	10.5

第二部分的试验结果显示，B的增加是提高喷射距离的因素；

表3：第三部分试验结果

A	B	C	D	喷射距离
					10	80	1.5	6	12
10	80	2	6	13
					11	80	1.5	6	15
11	80	2	6	16.5
					11	80	1.5	7	12.5
11	80	2	7	14

观察到喷出的灭火剂雾在空中轻飘，说明雾化效果极好。由本试验确定，渐缩部分和渐扩部分的直径比为1.4～1.8：1，是较优的文丘里内管参数。

实施例2：

参见图1，一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶2、高压气瓶3和喷射器4三个部分，喷射器4包括喷枪管5、喷枪壳体401，喷枪管5一端设置有雾化喷头6，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道702和液路管道703；气路管道为钢丝编织管，所述液路管道为加布胶管。

所述储液瓶2通过液路管道703连接喷射器4，高压气瓶3通过气路管道702连接喷射器4，储液瓶2的体积为8L。根据全氟乙基异丙基酮具有的高效灭火的性能，将储液瓶2由目前常用的12L改成8L。在保证灭火性能的前提下，保证了整个灭火枪不因全氟乙基异丙基酮的比重大而增加其重量。

所述高压气瓶具有瓶口，瓶口上设置有双路减压器(购自上海减压器厂有限公司)该减压器分两级减压，第一级减压后压力为2.5Mpa通过钢丝编织管的气路管道702连接喷枪，用于推动和雾化全氟乙基异丙基酮保证喷射距离；第二级减压后压力为1Mpa通过连接储液瓶的胶管701(加布胶管)连接储液瓶，用于将全氟乙基异丙基酮推入喷枪内的气液混合阀。

参见图2，所述气路管道通过气路控制单向阀405连接所述气液混合阀，所述液路管道通过液路控制单向阀402连接所述气液混合阀，气路控制单向阀405和液路控制单向阀402共用一个滑杆，滑杆连接有扳机404。扣扳机则滑杆向后运动(远离雾化喷嘴方向)，使气体进入气液混合阀主阀体403内部的气体通道、液体进入气液混合阀主阀体403内部液体通道。

具体地，所述气液混合阀包括气液混合主阀体403和气液混合阀芯406，主阀体位于喷射器内，主阀体内开有气体通道和液体通道；阀芯是空心圆筒形状，筒壁上开有狭缝，所述气体通道的出气一端与阀芯轴向相对(图3中水平方向的箭头表示出气的方向)，所述液体通道的出液一端与阀芯的侧壁相对(图3中垂直向上的箭头表示出液的方向)。液体通道的出液一端设置有液体分流器407，液体分流器407的结构见图6和图7，液体从液体分布器侧壁上开的方形孔进入后布满内壁，使全氟乙基异丙基酮均匀的分布在阀芯四周，使全氟乙基异丙基酮与高压气体更均匀的混合；当高压气体通过气液混合阀芯时，在阀芯内部形成了低压的区域，全氟乙基异丙基酮会以相对更高的速度通过具有狭小缝隙空的气液混合阀进入到气液混合阀芯内部与高压气体进行碰撞混合，保证了全氟乙基异丙基酮的雾化效果。

参见图4，雾化喷头6具有渐缩渐扩形状的内管，渐缩部分直径φA为11mm，长B为80mm，不变径部分的长度C为1.5mm，渐扩部分的直径φD为6mm。内管端部开有一个喷孔。

储液瓶2上设有安全阀，避免储水瓶在过压情况下工作。储液瓶瓶盖上设有快速排气阀，当使用完成时用于放掉系统中残存的压力，以便卸掉旋塞进行灭火剂的填充。

储液瓶上设置有背板1，背板的材质为内夹层钢板的注塑板，背板1通过背板支架203及螺栓与储液瓶连接，背板上连接有双肩背的肩带。储液瓶上设置气瓶支架202用于固定气瓶。所述储液瓶外壁上焊接有环状的喷枪放置托架201。该托架为金属制成的两个环，不易损坏，减轻了整个装置的重量。

如图2所示，在喷枪管5尾部设有外螺纹，与设有内螺纹的雾化喷头6相连接，可以快捷方便的更换雾化喷头。喷枪管5与喷射器4主体也是以内外螺纹连接，枪管的沿卡住气液混合阀芯406不会在喷枪管内前后移动。

各管件与相应部件连接时采用快速接插头，可以灵巧快捷方便的拆装各部件。

实施例3

本实施例中，雾化喷头6具有渐缩渐扩形状的内管，渐缩部分直径φA为11mm，长B为80mm，不变径部分的长度C为2mm，渐扩部分的直径φD为7mm。，内管端部开有一个喷孔。

其他部分结构同实施例2。

实施例4：灭火试验

使用实施例1的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，工作流程见图5。使用时，打开高压气瓶瓶阀，扣动扳机后液路控制单向阀402和气路控制单向阀405同时打开。高压气经双路减压器8，一路减压为2.5Mpa通过钢编织管、高压气路通道、气路控制单向阀405进入气液混合阀406，用于推动和雾化全氟乙基异丙基酮保证喷射距离。另一路减压为1Mpa通过加布胶管连接储液瓶，此时储液瓶内的全氟乙基异丙基酮在低压气体的压力推动下经过加布胶管、液路控制单向阀412、全氟乙基异丙基酮通道、液体分流器、气液混合阀芯406进入混合腔内与高压气体进行碰撞。混合后的两相流在高压气体的推动下，经过喷枪管、雾化喷头6以很高的射速达到或接近火灶。

实验条件：高压气瓶：容积2L，充装30Mpa空气。

储液瓶：装8L全氟乙基异丙基酮。

实验结果：

1、喷射距离：保证雾化效果的前提下大于等于15m；喷射时间：28s；有效灭火距离8m左右。

2、实验使用GB 4351.1-2005规定的灭火模型，试验室内的通风条件应满足木垛自由燃烧的要求。在引燃盘内先倒入高度为30mm清水，再加入规定量的车用汽油。将引燃盘放入木垛的正下方。点燃汽油，当汽油烧尽，将引燃盘从木垛下抽出，木垛燃烧60s后，进行灭火实验。火焰熄灭后4min内没有可见的火焰。

3、实验使用GB 4351.1-2005规定的灭火模型，在引燃盘内先倒入高度为30mm清水，再加入规定量的车用汽油。点燃油盘60S后，进行灭火实验。火焰熄灭后1min内没有出现复燃，且盘内还有剩余汽油。

对比例1：

参见图1，一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶2、高压气瓶3和喷射器4三个部分，喷射器4包括喷枪管5，喷枪管5一端设置有雾化喷头6，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道702和液路管道703；气路管道为钢丝编织管，所述液路管道为加布胶管。所述雾化喷头为市售的不锈钢雾化喷头，截面为六边形，开有多个喷孔。

工作流程同实施例4。

实验条件：高压气瓶：容积2L，充装30Mpa空气。储液瓶：装8L全氟乙基异丙基酮。

喷射距离：保证雾化效果的前提下达到3m。

对比例2：

雾化喷头采用市售的细水雾灭火枪，工作条件同实施例3。其喷头式直喷头，喷出水柱、但不能雾化，喷水时可以看到有液滴滴下，可以达到的喷射距离为12m。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，包括储液瓶、高压气瓶和喷射器三个部分，其特征在于，所述喷射器包括喷枪管，喷枪管一端设置有雾化喷头，喷枪管的另一端连接气液混合阀，所述气液混合阀连接有气路管道和液路管道；

所述储液瓶通过液路管道连接所述喷射器，所述高压气瓶通过气路管道连接所述喷射器，

所述高压气瓶具有瓶口，瓶口上设置有双路减压器，所述双路减压器一路连接所述的气路管道，另一路通过胶管连接所述储液瓶。

2.根据权利要求1所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述气路管道通过气路控制单向阀连接所述气液混合阀，所述液路管道通过液路控制单向阀连接所述气液混合阀，所述气路控制单向阀和所述液路控制单向阀共用一个滑杆，所述滑杆连接有扳机；所述气路控制单向阀和所述液路控制单向阀内设置有丁腈橡胶密封垫。

3.根据权利要求1所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述气液混合阀包括主阀体和阀芯，所述主阀体位于喷射器内，主阀体内开有气体通道和液体通道；所述阀芯是空心圆筒形状，筒壁上开有狭缝，所述气体通道的出气一端与阀芯轴向相对，所述液体通道的出液一端与阀芯的侧壁相对，液体通道的出液一端设置有液体分流器。

4.根据权利要求3所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述阀芯筒壁上狭缝的宽度为0.4～0.8mm。

5.根据权利要求1所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述雾化喷头具有渐缩渐扩形状的内管，内管端部开有一个喷孔。

6.根据权利要求5所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述雾化喷头渐缩部分和渐扩部分的直径比为1.4～2.25：1，雾化喷头渐缩部分的长度为25～85mm。

7.根据权利要求6所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述雾化喷头渐缩部分的长度为75～85mm。

8.根据权利要求1～6任一项所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述储液瓶上设置有安全阀和快速排气阀；所述储液瓶外壁上焊接有环状的喷枪放置托架。

9.根据权利要求1～6任一项所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪，其特征在于，所述储液瓶上设置有背板，背板的材质为内夹层钢板的注塑板，背板通过螺栓与储液瓶连接，背板上连接有肩带。

10.应用权利要求1～9任一项所述的背负式全氟乙基异丙基酮专用气压喷雾灭火枪的方法，其特征在于，

所述高压气瓶内充装25～35Mpa的空气，所述储液瓶盛装全氟乙基异丙基酮；

打开高压气瓶瓶阀，扣动扳机使液路控制单向阀和气路控制单向阀同时打开，高压气经双路减压器，一路减压为2.5Mpa进入气液混合阀，用于推动和雾化全氟乙基异丙基酮保证喷射距离；另一路减压为1Mpa通过胶管连接储液瓶，储液瓶内的全氟乙基异丙基酮在低压气体的压力推动下经过气液混合阀与高压气体进行碰撞混合，经雾化喷头喷射。