CN108514790A - 手持式火灾烟雾消除装置及采用该装置消烟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式火灾烟雾消除装置及采用该装置消烟的方法，属于消防及安全技术领域。本发明包括手持杆，手持杆上设置声源发生装置，声源发生装置通过音频线连接信号发生器；手持杆上设有为信号发生器供电的电源装置；手持杆上设置连接杆，连接杆上设置有声波反射板，声波反射板与声源发生装置相对设置。本发明中声源发生装置产生的平面声波通过声波反射板的发射，在声源发生装置与声波反射板之间形成高强声场，火灾烟雾中的细颗粒在声源发生装置与声波反射板之间的高强声场中相对运动，碰撞后团聚，降低了火灾烟雾浓度明显降低，本发明装置处理后可见度可高达95%，本发明可供消防员配置，在需要消烟的场所使用。

Description

手持式火灾烟雾消除装置及采用该装置消烟的方法

技术领域

本发明涉及消防及安全技术领域，特别涉及一种手持式火灾烟雾消除装置及采用该装置消烟的方法。

背景技术

在各种灾害中，火灾发生最为频繁，且破坏力极强。资料表明，烟雾是火灾中的第一杀手，因烟雾致死的人数约占死亡总数的80%左右。火灾烟雾是一种可燃物燃烧产生的气溶胶，含大量以炭黑为主的固体颗粒及液滴。

火灾烟雾极大降低了火场的可见度，使人们不能迅速逃离火场，增加了中毒和被烧死的可能性。各国普遍认为，当能见距离降低至3米时，逃离火场就变得非常困难。火场经验表明，人员在烟雾中停留1~2分钟就有可能晕倒、4~5分钟就有死亡的危险。

因此，发生火灾时，有效的烟雾控制对减少人员伤亡和财产损失具有极其重要的意义。目前常见的控制手段包括档烟、机械排烟、自然排烟和加压送风防烟、喷射细水雾等。然而，档烟的实际效果有限，难以阻止烟雾蔓延；而排烟和送风等可能会因提供新鲜空气反而加剧火灾发展；喷射细水雾控制火灾烟雾有一定的效果，但是在某些条件下，可见度有可能反而变差。综上，目前仍无有效消除火灾烟雾、提高火场可见度的方法。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种手持式火灾烟雾消除装置及采用该装置消烟的方法。

本发明的技术方案为：

一种手持式火灾烟雾消除装置，包括手持杆，所述手持杆上设置声源发生装置，所述声源发生装置通过音频线连接信号发生器；所述手持杆上设有为所述信号发生器供电的电源装置；所述手持杆上设置连接机构，所述连接机构上设置有声波反射板，所述声波反射板与声源发生装置相对设置。

作为优选方案，所述声源发生装置与声波反射板之间的间距为半波长的整数倍。声源发生装置与声波反射板之间的间距为半波长的整数倍，这样可以在声源发生装置与声波反射板之间形成更强的驻波。

作为优选方案，所述连接机构长度可调或者所述声波反射板可移动的设置在所述连接机构上。当声源发生装置发出的声波波长变化时，可以调整声波反射板与声源发生装置之间的间距，使得声源发生装置与声波反射板之间的间距为半波长的整数倍。

作为优选方案，所述声波反射板呈圆盘状，表面光滑。

作为优选方案，所述声源发生装置由压缩式驱动器和号角构成，所述压缩式驱动器分别与号角和手持杆固定连接。

进一步地，所述号角宽口端的直径比所述号角窄口端的直径大十倍以上；所述号角的宽口与声波反射板平行设置。

作为优选方案，所述信号发生器固定于所述手持杆；所述信号发生器产生的波形为正弦波、三角波或方波。

作为优选方案，所述压缩式驱动器的功率为5-30W，工作频率为3000-20000Hz；所述电源装置为可充电电池。

作为优选方案，所述声源发生装置为电声喇叭或压电陶瓷换能器。

采用所述手持式火灾烟雾消除装置消烟的方法，将所述手持式烟雾消除装置置于火灾现场烟雾区域，打开所述信号发生器使声源发生装置产生平面声波，所述平面声波通过声波反射板的发射在所述声源发生装置与声波反射板之间形成高强声场，火灾烟雾中的细颗粒在所述声源发生装置与声波反射板之间的高强声场中相对运动，碰撞后团聚，降低了火灾烟雾的颗粒数目和浓度。

本发明的有益效果为：

1、本发明利用声波团聚技术进行消烟，起效快，一般只需要数秒的时间即可大幅度提高可见度，十秒内即可将可见度提升至90%以上，通过移动本发明装置即可迅速清除通道等处的火灾烟雾，便于实施灭火及人员施救。

2、本发明用于消防救援中快速消烟，运行成本低，结构简单，重量轻，携带方便，适合移动使用；耗电少，内置电池即可工作数个小时。

3、本发明不受消防供水、楼层高度及水压等实际条件的影响，使用范围广泛。

4、通过研究发现，烟雾颗粒越细小，消烟时应采用的最佳频率越高；本发明可通过信号发生器调节频率，以适应不同的火灾烟雾类型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明手持式火灾烟雾消除装置的立体结构示意图。

图2是图1的正视图。

图3是采用本发明手持式火灾烟雾消除装置模型进行消烟实验的结果照片，其中声波功率为8W、频率为8000Hz。

图4是采用本发明手持式火灾烟雾消除装置模型进行消烟实验的可见度变化结果，其中声波功率为8W、频率为8000Hz。

图中：1、压缩式驱动器；2、号角；3、声波反射板；4、连接杆；5、手持杆；6、可充电电池；7、信号发生器；8、音频线。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，一种手持式火灾烟雾消除装置，包括手持杆5、压缩式驱动器1、号角2、信号发生器7、可充电电池6、连接杆4和声波反射板3。

其中，压缩式驱动器1和号角2组成声源发生装置，压缩式驱动器1与号角2螺纹连接。压缩式驱动器1的功率为5-30W，工作频率为3000-20000Hz，能够产生高强声波。

压缩式驱动器1与手持杆5的末端螺纹连接。信号发生器7和可充电电池6均固定在手持杆5上。信号发生器7通过音频线（未在附图中显示，信号发生器7与压缩式驱动器的连接为本领域熟知）连接压缩式驱动器1。可充电电池6通过电源线（由于可充电电池与信号发生器之间的供电电路为本领域所熟知的，因此供电电路未示出）与信号发生器7连接，可充电电池6为信号发生器7供电。信号发生器7产生的波形为正弦波、三角波或者是方波。

手持杆5上设置连接杆4，连接杆4的一端固定在手持杆5上，连接杆4的另一端经号角2的上方延伸至号角2宽口的前方。连接杆4的末端固定设置圆盘状的声波反射板3。声波反射板3可用不锈钢、铝或耐热防火塑料制成，表面光滑。号角2的宽口端面与声波反射板3平行且相对设置。

在本实施例中，连接杆4作为连接机构，用于将声波反射板3与手持杆5等部件连为一体，并将声波反射板3安装于号角2相对的位置。连接结构还可以为连接筒、连接板等，只要能将声波反射板3与手持杆5等部件连为一体，并将声波反射板3安装于号角2相对的位置即可。

压缩式驱动器1和号角2共同构成声源发生装置，压缩式驱动器1在信号发生器7的作用下能够产生高强声波，该高强声波通过号角2放大后，形成平面声波，该平面声波经过声波反射板3的反射作用，在声波反射板3与号角2之间形成高强声场，该高强声场所涉区域（号角2与声波反射板3之间）构成了火灾烟雾声波团聚的场所。号角2较扁（宽口要尽量大，一般的号角2宽口端的直径比号角2窄口端的直径大十倍以上），以与声波反射板3之间形成更大的空间，消烟作用的范围更大。号角2可以用不锈钢、铝或耐热防火塑料制成。

为了进一步增强号角2与声波反射板之间的驻波强度，号角2的宽口端面与声波反射板3之间的距离为半波长的整数倍。这样可以进一步提高消烟效率。

采用所述手持式火灾烟雾消除装置消烟的方法，将手持式烟雾消除装置置于火灾现场烟雾区域，打开信号发生器7使压缩式驱动器1产生高强声波，经过号角2定向放大后，形成平面声波，通过声波反射板3的反射作用，在声波反射板3与号角2之间形成高强声场，作为火灾烟雾声波团聚的场所。火灾烟雾中的细颗粒在声场中，会受到声场力作用，粒径不同声场力大小也不同，因此颗粒之间产生相对运动，碰撞后发生团聚。声波团聚能够使火灾烟雾的颗粒数目浓度大大降低，从而大幅提高可见度。该装置可供火灾时消防员等救援人员配置，在需要消烟的场所使用。通过移动该装置头部的位置，能够迅速清除通道等处的火灾烟雾，提高可见度，便于实施灭火及人员施救。

本发明主要是采用声波团聚原理的火灾烟雾消除装置，能够快速改善火场可见度

实施例2

将实施例1中压缩式驱动器1和号角的组合采用电声喇叭或压电陶瓷换能器替换，其他相同。

实施例3

与实施例1相比，本实施例中连接杆4的长度可调。可以为伸缩式的，也可以为多节可拆卸连接式。

多节可拆卸连接式，连接杆4由多节构成，节与节之间螺纹连接或插接；需要延长连接杆4时增加一节或多节；需要缩短连接杆4时，减少一节或多节。

实施例4

与实施例1相比，本实施例中声波反射板3可移动的设置在连接杆4上。具体的，声波反射板3可以滑动的设置在连接杆4上，调整好声波反射板3与号角2之间的间距后，声波反射板3要锁定在滑道上，不再移动（滑动连接并可锁定的方式有很多种，均为现有技术常用方式，在本发明中不作赘述）。

应用实施例

利用实施例1的结构制作实验模型，如图3所示，图3的模型中包括压缩式驱动器1、号角2、声波反射板3；图3中并未示出信号发生器7，事实上，压缩驱动器1连接的音频线8的另一端即为信号发生器。该模型中，号角2与声波反射板3之间为玻璃筒（该玻璃筒相当于连接杆4）。号角2的宽口端与声波反射板之间形成烟雾声波团聚的场所。即，本发明模型等同于实施例1描述的结构。

本模型中，号角2与声波反射板3之间的间距为260 mm，压缩式驱动器的频率为8000Hz，号角2与声波反射板3之间的间距为声波半波长的12倍声波反射板。

本应用实施例采用以上实验模型处理木材燃烧烟雾。

由图3所示，初始状态（1）烟雾非常浓，可见度几乎为零，经过本模型处理后，1秒内即显著降低了烟雾浓度，使用本模型处理3秒、5秒后烟雾浓度降低更加显著。

由于处理5秒之后可见度已经比较高，肉眼观测可见度已不明显，采用激光可见度测量系统测量本发明模型处理木材燃烧烟雾过程中可见度变化，结果如图4所示，使用本模型处理10秒内，烟雾浓度迅速降低，使用本模型处理后10秒可见度已高达92%左右，使用本模型处理后20秒，可见度可达到95%。

虽然结合附图对本发明进行了说明，本领域的普通技术人员不经创造性劳动就可做出的各种变形和修改，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：包括手持杆，所述手持杆上设置声源发生装置，所述声源发生装置通过音频线连接信号发生器；所述手持杆上设有为所述信号发生器供电的电源装置；所述手持杆上设置连接机构，所述连接机构上设置有声波反射板，所述声波反射板与声源发生装置相对设置。

2.如权利要求1所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述声源发生装置与声波反射板之间的间距为半波长的整数倍。

3.如权利要求1所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述连接机构长度可调或者所述声波反射板可移动的设置在所述连接机构上。

4.如权利要求1-3任一项所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述声波反射板呈圆盘状，表面光滑。

5.如权利要求1所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述声源发生装置由压缩式驱动器和号角构成，所述压缩式驱动器分别与号角和手持杆固定连接。

6.如权利要求5所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述号角宽口端的直径比所述号角窄口端的直径大十倍以上；所述号角的宽口与声波反射板平行设置。

7.如权利要求1或5所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述信号发生器固定于所述手持杆；所述信号发生器产生的波形为正弦波、三角波或方波。

8.如权利要求5所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述压缩式驱动器的功率为5-30W，工作频率为3000-20000Hz；所述电源装置为可充电电池。

9.如权利要求1所述手持式火灾烟雾消除装置，其特征在于：所述声源发生装置为电声喇叭或压电陶瓷换能器。

10.采用权利要求1所述手持式火灾烟雾消除装置消烟的方法，其特征在于：将所述手持式烟雾消除装置置于火灾现场烟雾区域，打开所述信号发生器使声源发生装置产生平面声波，所述平面声波通过声波反射板的发射在所述声源发生装置与声波反射板之间形成高强声场，火灾烟雾中的细颗粒在所述声源发生装置与声波反射板之间的高强声场中相对运动，碰撞后团聚，降低了火灾烟雾的颗粒数目和浓度。