CN106492383B - 细水雾喷头组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细水雾喷头组件，包括喷管，所述喷管设有雾化腔及设置于所述雾化腔的两端的第一连接部、第二连接部，所述雾化腔的侧壁设有进水孔及呈螺旋状的内扩槽，所述进水孔进水方向与所述内扩槽的内壁相切；注气管，所述注气管通过所述第一连接部与所述喷管密封连接，所述注气管的周侧设有与所述雾化腔相通的多个注气小孔，所述注气小孔靠近所述内扩槽的另一端设置；及喷嘴，所述喷嘴通过所述第二连接部与所述喷管密封连接，所述喷嘴设有与所述雾化腔相通的喷孔。该细水雾喷头组件，能自然形成旋流，在内扩槽导流作用下，使气泡与流体混合均匀，充分发挥气泡破裂时的剪切、破碎作用，降低雾滴粒径，增强雾化效果，同时提升雾化稳定性。

Description

细水雾喷头组件

技术领域

本发明涉及雾化喷水技术领域，特别是涉及一种细水雾喷头组件。

背景技术

根据我国细水雾灭火系统技术规范(GB50898-2013)，细水雾是指在最小的设计工作压力下，经喷口喷出在喷头轴线下方1米处的平面上形成的Dv0.5小于200μm，Dv0.99小于400μm的水雾滴。细水雾灭火技术是一种针对油类、轮船机舱、变压器房、计算机房等特殊场合的高效灭火技术。细水雾在灭火过程中，一方面借助其雾滴粒径小、比表面积大、汽化潜热大等特点，在遇火焰时因受热发生相变，大量吸收火源周围的热量；另一方面，细水雾的不断喷射降低了火焰对周围可燃物的辐射传热，同时雾滴的快速汽化使得气相中水蒸气的体积快速膨胀，通过降低火源周围环境中氧气浓度，使火焰因“窒息”作用而熄灭。

目前，主流的细水雾喷头组件主要有：冲击式雾化喷头、压力式雾化喷头以及双流体雾化喷头等等。其中现有的双流体雾化喷头能在较低压力下产生较细的雾滴，其喷口相对较大也不易发生堵塞，但传统的双流体雾化喷头存在耗气量大、气液混合不均、出口处喷雾不稳定等缺点；同时现有的双流体细水雾喷头多采用外部混合的方式，存在细水雾场不稳定的缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种细水雾喷头组件，能充分利用喷管结构特征，发挥气泡剪切和破碎作用，增强雾化效果，同时提升雾化稳定性。

其技术方案如下：

一种细水雾喷头组件，包括喷管，所述喷管设有雾化腔及设置于所述雾化腔的两端的第一连接部、第二连接部，所述雾化腔的侧壁设有进水孔及呈螺旋状的内扩槽，所述内扩槽的一端与所述进水孔相接，所述内扩槽包括第一螺旋面及与所述第一螺旋面相接的第二螺旋面，所述第一螺旋面靠近所述进水孔设置；在同一正投影面，所述第一螺旋面的螺旋轨迹呈圆弧形，所述第二螺旋面的螺旋轨迹呈椭圆形；注气管，所述注气管通过所述第一连接部与所述喷管密封连接，所述注气管的周侧设有与所述雾化腔相通的多个注气小孔，所述注气小孔靠近所述内扩槽的另一端设置；及喷嘴，所述喷嘴通过所述第二连接部与所述喷管密封连接，所述喷嘴设有与所述雾化腔相通的喷孔。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述内扩槽的螺旋角为30°～45°。

在其中一个实施例中，第一螺旋面106的旋转角度小于或等于90°，或/和第二螺旋面108的旋转角度大于或等于90°。

在其中一个实施例中，所述第一螺旋面的旋转角度小于或等于90°；或/和所述第二螺旋面的旋转角度大于或等于90°。

在其中一个实施例中，所述第二螺旋面向内凹设的最大深度随所述第二螺旋面的旋转角度的增大而逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述内扩槽向内凹设、且其横截面呈梯形或圆弧形。

在其中一个实施例中，所述雾化腔的中部呈圆柱形，所述进水孔包括与所述雾化腔的侧壁相适配的弧形缺口及与所述内扩槽的一端相接的连通缺口。

在其中一个实施例中，所述喷管设有与进水接头相连接的进水管体，所述进水管体设有与所述进水孔相通的进水通道，所述进水通道的内壁与所述内扩槽的内壁相切。

在其中一个实施例中，所述雾化腔还设有渐缩端，所述渐缩端靠近所述第二连接部设置、并与所述喷嘴相通。

在其中一个实施例中，所述注气管设有与所述渐缩端相配合的渐缩部。

在其中一个实施例中，所述渐缩端呈圆锥台形或球台形。

在其中一个实施例中，所述渐缩端的倾斜角度为15°～30°。

在其中一个实施例中，多个所述注气小孔沿所述注气管的周侧均匀间隔设置成一排，所述注气管沿其轴线方向间隔设置有多排所述注气小孔。

在其中一个实施例中，所述注气小孔的孔径为1.5～2mm。

在其中一个实施例中，所述注气管与所述雾化腔相配合形成环形腔。

在其中一个实施例中，所述注气管设有注气通道。

上述本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

上述本发明的有益效果：

上述细水雾喷头组件使用时，液体经进水孔侧切向进入喷管，自然形成旋流，在雾化腔内，经过螺旋状的内扩槽引流、旋转水流向下运动至注气小孔处；当气体通过注气管的注气小孔以气泡的形式进入雾化腔中、与旋转水流相碰撞，并在雾化腔中进一步旋转、混合，形成的气液两相流从喷嘴的喷孔喷出，在喷孔处、气泡因压力降低骤然膨胀，周围液体因气泡的剪切、破碎作用，形成细水雾。该细水雾喷头组件，能充分利用气泡对液滴的剪切、破碎的作用，增强雾化效果，同时提升雾化稳定性。

附图说明

图1为本发明所述的喷管的结构示意图；

图2为本发明所述的细水雾喷头组件的示意图；

图3为本发明所述的喷管的俯视示意图；

图4为本发明所述的喷管的第一半剖结构图；

图5为本发明所述的喷管的第二半剖结构图；

图6为本发明所述的喷嘴的示意图。

附图标记说明：

100、喷管，110、雾化腔，112、进水孔，102、弧形缺口，104、连通缺口，114、内扩槽，106、第一螺旋面，108、第二螺旋面，116、渐缩端，120、第一连接部，130、第二连接部，140、进水管体，142、进水通道，200、注气管，210、注气小孔，220、注气通道，230、渐缩部，300、喷嘴，310、喷孔，320、锥台部，400、进水接头，500、密封件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

如图1及2所示，本发明所述的一种细水雾喷头组件，包括喷管100，喷管100设有雾化腔110及设置于雾化腔110的两端的第一连接部120、第二连接部130，雾化腔110的侧壁设有进水孔112及呈螺旋状的内扩槽114，内扩槽114的一端与进水孔112相接；注气管200，注气管200通过第一连接部120与喷管100密封连接，注气管200的周侧设有与雾化腔110相通的多个注气小孔210，注气小孔210靠近内扩槽114的另一端设置；及喷嘴300，喷嘴300通过第二连接部130与喷管100密封连接，喷嘴300设有与雾化腔110相通的喷孔310。

如图1及2所示，该细水雾喷头组件使用时，液体经进水孔112侧切向进入喷管100内的雾化腔110内，经过螺旋状的内扩槽114引流、自然形成涡旋；当气体通过注气管的注气小孔210以气泡的形式进入雾化腔110中、与液体相碰撞，在雾化腔110中混合、旋转，形成的气液两相流从喷嘴300的喷孔310喷出，在喷孔310处、气泡因压力降低骤然膨胀，周围液体因气泡的剪切、破碎作用，形成细水雾。该细水雾喷头组件，能充分利用喷管结构特点，使气液混合均匀，利用气泡雾化机理，减小雾滴粒径，增强雾化效果，同时提升雾化稳定性。

如图1、3、4及5所示，在本实施例中，内扩槽114的螺旋角为30°～45°，因而可引导水流螺旋下降的方向，优选的内扩槽114的螺距为50mm。进一步的，内扩槽114包括第一螺旋面106及与第一螺旋面106相接的第二螺旋面108，第一螺旋面106靠近进水孔112设置；在同一正投影面，第一螺旋面106的螺旋轨迹呈圆弧形，第二螺旋面108的螺旋轨迹呈椭圆形，因而可使水流沿内扩槽114螺旋至与注气小孔210相对处，在此过程中利用第一螺旋面106将通过进水孔112注入的旋转液体引流至与注气小孔210相对处，注气小孔210处产生的气泡扩散到旋转液体中形成双流体继续旋转向下流动，双流体经渐缩端116后流速增加，至喷孔310处喷出，高速释放的雾滴有利于增加雾滴动量，提升雾化效果；进一步的，内扩槽114的旋转角度大于或等于180°，有利于形成旋转液流，优选的，第一螺旋面106的旋转角度小于或等于90°，根据水流流速、第一螺旋面的光滑程度等进行调整；或/和第二螺旋面108的旋转角度大于或等于90°，根据水流流速、第二螺旋面108的光滑程度等进行调整；再进一步的，第二螺旋面108向内凹设的最大深度随第二螺旋面108的旋转角度的增大而逐渐减小，便于使水流从第二螺旋面108平稳过渡流入雾化腔110内、并在雾化腔110内与气泡充分混合。进一步的，内扩槽114向内凹设、且其横截面呈梯形或圆弧形，使更多的水流沿内扩槽114螺旋流动，进而可带动其余水流螺旋流动。再进一步的，雾化腔110的中部呈圆柱形，进水孔112包括与雾化腔110的侧壁相适配的弧形缺口102及与内扩槽114的一端相接的连通缺口104，因而有利于在进水孔112处开始引导水流形成旋转涡流，使气体与液体充分混合；优选的，喷管100设有与进水接头400相连接的进水管体140，进水管体140设有与进水孔112相通的进水通道142，进水通道142的内壁与内扩槽114的内壁相切，因而实现了对进入雾化腔110内的水流的有序引流。

如图1、2、4及5所示，在本实施例中，雾化腔110还设有渐缩端116，渐缩端116靠近第二连接部130设置、并与喷嘴300相通，因而两相流经渐缩端116的进一步压缩、加速后，从喷嘴300的喷孔310喷出，双流体内气泡因膨胀破裂，液滴在剪切和破碎作用下形成细水雾。进一步的，注气管200与雾化腔110相配合形成环形腔，注气管200设有与渐缩端116相配合的渐缩部230，通过设置渐缩部230与雾化腔110的渐缩端116相配合，使两相流在环形腔内向内旋转进入喷嘴300的内腔中，再从喷孔310喷出雾化，渐缩部230使流体运动通道截面减小而流速增大，经喷孔310时速度增加，形成的细水雾雾动量也增加。该渐缩端116呈圆锥台形或球台形，优选为圆锥台形，其倾斜角度为15°～30°。

如图2所示，在本实施例中，多个注气小孔210沿注气管200的周侧均匀间隔设置成一排，注气管200沿其轴线方向间隔设置有多排注气小孔210，保证气体以气泡形式扩散进入水流，并随水流运动至喷孔310喷出，获得更好的雾化效果。该注气小孔210的孔径为1.5～2mm，便于形成气泡。

如图2及6所示，在本实施例中，该喷嘴300设有锥台部320，多个喷孔310设置于锥台部320的锥面，一个以上的喷孔310设置于锥台部320的锥面，以获得更大、且均匀的喷雾面积。

如图2所示，在本实施例中，该第一连接部120为内螺纹结构、第二连接部130为外螺纹结构，并分别通过密封件500与注气管200、喷嘴300密封连接。

该细水雾喷头组件可以灵活的应用于各种灭火系统或灭火设备中，如在常见的A类，B类，C类和电气类火灾均有很好的灭火效果。

本发明的有益效果：

(1)本发明设计了切向进水通道，使液体进入喷头外管后自然形成旋流，加上在喷管内设计的螺旋结构的内扩槽，旋转流体在内扩槽引导下实现了与气泡的充分均匀混合。这样产生的细水雾场分布更为均匀，稳定性更好；

(2)本发明增设了渐缩端，气液两相流在渐缩腔内因受流动通道截面减小而流速加快，形成的高速两相流在喷口处喷出时气泡破裂导致的剪切作用增强，形成的雾滴粒径更小，同时因流速增加导致雾动量增加，细水雾雾滴穿透火焰能力得到强化，将显著提高灭火效果；

(3)本发明利用了气泡雾化的原理，所需的气体压力为0.2～0.8MPa，远远小于压力式雾化喷头所需的压力，这大大地降低了系统的成本以及提高了系统的安全性；同时，本发明的喷孔采用的孔径为1.5～2mm，不易发生堵塞；另外，相比于传统的双流体喷头，本发明的喷头具有耗气量小的特点；

(4)注气小孔的孔径为1.5～2mm，较小的孔径保证了气体以气泡的形式从进气管均匀喷出，从而发挥气泡雾化作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种细水雾喷头组件，其特征在于，包括：

喷管，所述喷管设有雾化腔及设置于所述雾化腔的两端的第一连接部、第二连接部，所述雾化腔的侧壁设有进水孔及呈螺旋状的内扩槽，所述内扩槽的一端与所述进水孔相接，所述内扩槽包括第一螺旋面及与所述第一螺旋面相接的第二螺旋面，所述第一螺旋面靠近所述进水孔设置；在同一正投影面，所述第一螺旋面的螺旋轨迹呈圆弧形，所述第二螺旋面的螺旋轨迹呈椭圆形；

注气管，所述注气管通过所述第一连接部与所述喷管密封连接，所述注气管的周侧设有与所述雾化腔相通的多个注气小孔，所述注气小孔靠近所述内扩槽的另一端设置；及

喷嘴，所述喷嘴通过所述第二连接部与所述喷管密封连接，所述喷嘴设有与所述雾化腔相通的喷孔。

2.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述内扩槽的螺旋角为30°～45°。

3.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，第一螺旋面106的旋转角度小于或等于90°，或/和第二螺旋面108的旋转角度大于或等于90°。

4.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述第二螺旋面向内凹设的最大深度随所述第二螺旋面的旋转角度的增大而逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述内扩槽向内凹设、且其横截面呈梯形或圆弧形。

6.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述雾化腔的中部呈圆柱形，所述进水孔包括与所述雾化腔的侧壁相适配的弧形缺口及与所述内扩槽的一端相接的连通缺口。

7.根据权利要求6所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述喷管设有与进水接头相连接的进水管体，所述进水管体设有与所述进水孔相通的进水通道，所述进水通道的内壁与所述内扩槽的内壁相切。

8.根据权利要求1所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述雾化腔还设有渐缩端，所述渐缩端靠近所述第二连接部设置、并与所述喷嘴相通。

9.根据权利要求8所述的细水雾喷头组件，其特征在于，所述注气管设有与所述渐缩端相配合的渐缩部。

10.根据权利要求1至9任一项所述的细水雾喷头组件，其特征在于，多个所述注气小孔沿所述注气管的周侧均匀间隔设置成一排，所述注气管沿其轴线方向间隔设置有多排所述注气小孔。