CN109395513A - 船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器。其技术方案为：该净化装置由烟气入口1、雾化降尘区2、前置金属网3、主进水管4、水驱风机5、后置金属固定网6、顶部导水单元7、自由旋线单元8、旋线除雾区9、烟气出口10、装置支架11、水箱进水口12、水驱风机安装板13、底部水箱14、壳体15、水箱出水口16组成。装置主进水管4一端接高压水源，另一端分别接水驱风机5和雾化降尘区2；旋线除雾区9的自由旋线单元8与水驱风机5同轴连接。本发明具有低阻、高效、轻质、便携、动力源可靠等优点，不仅适用于船舶舱室，也可用于地下建筑或高层建筑等密闭或半密闭受限空间的火灾快速消烟与烟气净化。

Description

船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器

技术领域

本发明涉及火灾烟气净化领域，尤其涉及一种船舶用水驱式火灾消烟器。

背景技术

在火灾发生时，由于火灾现场能见度的降低，有毒有害物质和高温烟气弥漫，火灾烟气的减光性和高温烟气的炽热感对人员逃离火场造成了极大的困难。特别是对于船舶火灾，由于舱室是密闭或是半密闭空间，不利于烟雾扩散，此外船舶通常远离陆地，灭火施救困难，如果不能及时控制火灾烟气，后果不堪设想。因此，为了方便人员的逃生和救援，研发船舶用便携火灾消烟装备显得尤为关键。

研发船舶用火灾消烟器需要解决的问题是实现便携、低阻、高效消烟。目前，火灾烟气处理方式主要有三种：自然排烟、机械排烟和水雾消烟。自然排烟缓慢，难以达到快速消烟要求；机械排烟虽然速度快，但会使船舱进入大量新鲜气流，加速火焰燃烧，因此，机械排烟不适合船舶舱室灭火消烟；水雾消烟在一定程度上虽能起到隔氧窒息和衰减热辐射的作用，但水雾在高温作用下会使现场的能见度进一步降低。因此，如何在火灾发生后控制火场烟气的问题仍没有很好的解决。

另外，安全规范要求，一旦发生火灾，起火现场实施断电。因现场断电无法使用普通风机排烟，故需采用水驱排烟风机(宁煜，田锋社.新型水力驱动消防排烟风机的设计与研究[J].科技和产业，2013，13(9)：159-160)。曹俊等公开了一种专利技术“一种水驱动排烟机”(CN201510272677.5)，该装置移动方便，结构简单，具有一定的火灾烟气驱散作用，但无烟雾净化作用，对于密闭或者半密闭场所的火灾消烟存在一定的局限性。

向晓东等公开了一种专利技术“一种移动式火灾用快速消烟器”(CN201520549627.2)，该装置具有体积小、耐高温、效率高等优点，但电驱在火灾时动力源不能得到保证，纤维过滤效率高但阻力大，且无降温效果。

综上所述，对于船舶舱室火灾，仍缺乏有效的火灾烟气净化装置。

发明内容

本发明旨在克服目前技术缺陷，研发一种体积小、重量轻、低阻、高效、运行可靠的船舶用水驱式火灾消烟器。该消烟器采用水驱风机，适用于船舶舱室火灾情况下的烟气快速净化，以满足火灾救援和人员逃生的需要。

为了实现上述目的，本方案主要由烟气入口、雾化降尘区、前置金属网、主进水管、水驱风机、后置金属固定网、顶部导水单元、自由旋线单元、旋线除雾区、烟气出口、装置支架、水箱进水口、水驱风机安装板、底部水箱、壳体、水箱出水口组成。

雾化降尘区的一端接烟气入口，雾化降尘区的另一端与前置金属网连接；水驱风机的一端接前置金属网，水驱风机的另一端接后置金属固定网；旋线除雾区的一端接后置金属固定网，旋线除雾区的另一端接烟气出口；底部水箱位于壳体的底部，壳体和底部水箱均固定安装在装置支架上。

主进水管的一端通过消防水龙带直接与消防高压水源连接，主进水管的另一端分别接水驱风机入水口及雾化降尘区进水管；水驱风机出水口通过消防水龙带外接至排水管网；底部水箱的上方开2～4个水箱进水口，分别连接雾化降尘区和旋线除雾区，水箱出水口通过消防水龙带外接至排水管网。

所述雾化降尘区由雾化降尘区进水管、雾化喷头等组成；雾化降尘区进水管一端接装置主进水管，另一端连接雾化喷头；雾化喷头呈中心对称安装在壳体内壁，雾化喷头的数量为1～6个，喷孔轴线与前置金属网竖直断面的夹角为10～30°，并朝向前置金属网；雾化喷头距装置入口距离为100～200mm。

所述水驱风机为水力驱动的轴流排烟风机；水驱风机安装在水驱风机安装板上，水驱风机安装板与装置壳体内壁密封连接。

所述旋线除雾区由自由旋线单元、顶部导水单元组成。

自由旋线单元由自由旋线、防缠绕结构、旋线安装盘、水驱风机连接轴组成；自由旋线呈中心对称安装在旋线安装盘上，旋线材料为吸水纤维，旋线长度小于壳体内径20～30mm，单根旋线直径为2～4mm，旋线数量为80～120根；旋线安装盘通过水驱风机连接轴连接水驱风机。

顶部导水单元由过流孔、导水槽底板、底板法兰边组成；顶部导水单元安装在壳体内壁靠近烟气出口的一侧；底部法兰边距旋线安装盘水平距离为5～10mm，顶部导水单元高度为30～40mm，底部法兰边高度为5～10mm。

所述前置金属网固定安装在壳体上，金属网规格为6～12目，金属网线直径为1～3mm的刚性金属材料。

所述后置金属固定网由固定轴承、边壁法兰、固定支架、金属网等组成；后置金属固定网固定安装在壳体上；固定轴承安装在固定支架上，风机连接轴穿过轴承连接自由旋线单元；金属网安装在边壁法兰上，所述金属网规格为6～12目，金属网线直径为1～3mm的刚性金属材料；边壁法兰与壳体内壁密封连接，所述边壁法兰内外径之差为30mm～50mm。

装置壳体、底部水箱、顶部导水单元等均采用不锈钢材料，水驱风机安装板与壳体内周、后置金属固定网法兰边与壳体内周、各水管、喷头连接等处均为密封连接。

本发明采用与消防高压水直接连接的方式，利用高压水作为动力源。水驱风机在高压水的作用下驱动风机内涡轮旋转，涡轮转动带动齿轮机构及叶轮转动使水驱风机运转，所产生的动力作用下吸入火灾烟气。叶轮转动的同时连接轴带动自由旋线装置旋转，旋线张开旋转发挥除雾功能。

在水驱风机作用下，火灾烟气由烟气入口进入，高温烟气先经过雾化降尘区，在水雾作用下，火灾烟气中的颗粒物和部分溶于水的有毒有害物质会被水雾捕集下来。然后经过前置金属网粗过滤，通过惯性碰撞和重力沉降等作用，含尘大水滴被拦截并沉积到装置底部；细水雾被金属网分散，经过水驱风机的含尘水雾再经过后置金属固定网粗过滤，再次被拦截和分散，其余的细小水雾和烟尘最后经过旋线除雾区，与高速旋转的自由旋线发生碰撞，被纤维旋线拦截，并在离心力作用下顺着旋线方向甩向装置壳体内周，在风流作用下沿着顶部导水单元滑向底部，然后汇集到底部水箱，最后被净化的烟气由烟气出口排出，从而达到火灾消烟的效果。

本发明后置金属网边壁法兰与壳体内周形成风流死区，保证经过雾化降尘区的火灾烟气均能被自由旋线捕集；本发明装置采用水驱风机和旋线安装盘同轴连接，并通过轴承固定，在保证稳定运行的同时，提供设备运行的动力；顶部导水单元可有效解决旋线捕集下的水雾在离心分离作用下被甩到边壁后滴落形成二次水滴的问题；装置中被捕集的火灾烟尘和水雾在重力沉降和水流作用下沉积到装置底部并汇入底部水箱，最终通过水箱出水口排出。

本火灾消烟器是基于离心分离、惯性碰撞、拦截效应等原理，利用水雾降尘降温、金属网拦截、自由旋线除雾除尘三重作用下达到消烟效果。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用高压消防水作为动力源，动力源可靠性高。

2、本发明运用喷雾、金属网与自由旋线的复合作用，消烟效率高。

3、本发明利用自由旋线的拦截效应、毛细作用、离心分离等机理捕集烟气和水雾，装置阻力小。

4、本发明体积小、重量轻、移动方便，工程实用性强。

5、使用水雾降尘机理，在处理烟气的同时，可以降低烟气的温度。

6、装置吸入火灾烟气，排出洁净空气，形成自循环的除烟系统，可逐步控制空间内的烟气浓度。

7、自由旋线在水雾和离心力作用下可实现自我净化，解决了传统滤料除尘易堵塞，更换频率快的问题，提高设备运行的可靠性。

因此，本发明具有低阻、高效、轻质、便携、动力源可靠等优点，其在船舶、舱室、地下空间等密闭或半密闭场所可实现很好的消烟效果。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图1的B-B剖视图；

图5是图1中后置金属固定网6的结构示意图；

图6是图1中旋线除雾区9的自由旋线单元8的结构示意图；

图7是图1中旋线除雾区9的顶部导水单元7的结构示意图；

图8是本发明的另一种结构示意图；

图9是图8的A-A剖视图；

图10是图8的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明，对本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1

一种船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，如图1所示，所述消烟装置由烟气入口1、雾化降尘区2、前置金属网3、主进水管4、水驱风机5、后置金属固定网6、顶部导水单元7、自由旋线单元8、旋线除雾区9、烟气出口10、装置支架11、水箱进水口12、水驱风机安装板13、底部水箱14、壳体15、水箱出水口16组成。

如图1、图2所示，雾化降尘区2的一端接烟气入口1，雾化降尘区2的另一端与前置金属网3连接；水驱风机5的一端接前置金属网3，水驱风机5的另一端接后置金属固定网6；旋线除雾区9的一端接后置金属固定网6，旋线除雾区9的另一端接烟气出口10；底部水箱14位于壳体15的底部，壳体15和底部水箱14均固定安装在装置支架11上。

如图1、图2所示，主进水管4的一端通过消防水龙带直接与消防高压水源连接，主进水管4的另一端分别接水驱风机5及雾化降尘区2；水驱风机出水口20通过消防水龙带外接至排水管网；底部水箱14的上方开2～4个水箱进水口12，分别连接雾化降尘区2和旋线除雾区9，水箱出水口16通过消防水龙带外接至排水管网。

如图1、图3所示，雾化降尘区2由雾化降尘区进水管18、雾化喷头17等组成；雾化降尘区进水管18一端接装置主进水管4，另一端连接雾化喷头17；雾化喷头17呈中心对称安装在壳体15内壁，雾化喷头17的数量为1～6个，喷孔轴线与前置金属网竖直断面的夹角为10～30°，并朝向前置金属网3；雾化喷头17距装置入口距离为100～200mm；烟气入口1设法兰边19。

如图1、图4所示，水驱风机5为水力驱动的轴流排烟风机；水驱风机5安装在水驱风机安装板13上，水驱风机安装板13与装置壳体15内壁密封连接。

如图1所示，所述前置金属网3固定安装在壳体15上，所述金属网规格为6～12目，金属网线直径为1～3mm的刚性金属材料。

如图1、图5所示，所述后置金属固定网6由固定轴承22、边壁法兰23、固定支架24、金属网25等组成；后置金属固定网6固定安装在壳体15上；固定轴承22安装在固定支架24上，水驱风机连接轴26穿过固定轴承22连接自由旋线单元8；金属网25安装在边壁法兰23上，所述金属网规格为6～12目，金属网线直径为1～3mm的刚性金属材料；边壁法兰23与壳体15内壁密封连接，所述边壁法兰23内外径之差为30mm～50mm。

如图1所示，所述旋线除雾区9由自由旋线单元8、顶部导水单元7组成。

如图1、图6所示，所述自由旋线单元8由自由旋线27、防缠绕结构28、旋线安装盘29、水驱风机连接轴26组成，自由旋线27呈中心对称安装在旋线安装盘29上，旋线材料为吸水纤维，旋线长度小于壳体内径20～30mm，单根旋线直径为2～4mm，旋线数量为80～120根；旋线安装盘29通过水驱风机连接轴26连接水驱风机5。

如图1、图7所示，所述顶部导水单元7由过流孔30、导水槽底板32、底板法兰边31组成，顶部导水单元7安装在壳体15内壁靠近烟气出口10的一侧；底部法兰边31距旋线安装盘水平距离为5～10mm，顶部导水单元7高度为30～40mm，底部法兰边31高度为5～10mm。

所述装置中，除特定部件外，其余如壳体、水箱等均采用不锈钢或金属加防锈涂层材质，厚度为2～3mm；水管、管网连接等采用刚性阻燃材质。

实施案例2

一种船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器如图7所示，所述消烟器由烟气入口1、雾化降尘区2、前置金属网3、主进水管4、水驱风机5、后置金属固定网6、旋线除雾区9、出口挡水法兰33、烟气出口10、变径壳体34、水驱风机安装板13、壳体15、装置支架11、底部出水口35组成。除下述技术参数外，其余同实例1：

如图8所示，烟气出口10由出口挡水法兰33连接变径壳体34；壳体15底部设出水口35。

如图8、图9所示，所述雾化降尘区进水管18与雾化喷头17连接，所述雾化喷头17为单个喷头。布置于装置中心，喷孔朝向烟气出口端，变径壳体34为圆形变径管，管壁距旋线末端10～20mm。

如图7、图10所示，所述水驱风机5安装在水驱风机安装板13上，水驱风机入水口21接装置主进水管4，水驱风机出水口20外接排水管网，所述水驱风机安装板13在壳体15底部设置弓形过水断面36。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用高压消防水作为动力源，动力源可靠性高。

2、本发明运用喷雾、金属网与自由旋线的复合作用，消烟效率高。

3、本发明利用自由旋线的拦截效应、毛细作用、离心分离等机理捕集烟气和水雾，装置阻力小。

4、本发明体积小、重量轻、移动方便，工程实用性强。

5、使用水雾降尘机理，在处理烟气的同时，可以降低烟气的温度。

6、装置吸入火灾烟气，排出洁净空气，形成自循环的除烟系统，可逐步控制空间内的烟气浓度。

7、自由旋线在水雾和离心力作用下可实现自我净化，解决了传统滤料除尘易堵塞，更换频率快的问题，提高设备运行的可靠性。

因此，本发明具有低阻、高效、轻质、便携、动力源可靠等优点，不仅可用于船舶舱室火灾消烟，而且还可拓展到地下建筑、高层建筑等密闭或半密闭场所的火灾消烟。

Claims (6)

1.一种船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于该消烟器是由烟气入口(1)、雾化降尘区(2)、前置金属网(3)、主进水管(4)、水驱风机(5)、后置金属固定网(6)、顶部导水单元(7)、自由旋线单元(8)、旋线除雾区(9)、烟气出口(10)、装置支架(11)、水箱进水口(12)、水驱风机安装板(13)、底部水箱(14)、壳体(15)、水箱出水口(16)组成；

烟气入口(1)依次连接雾化降尘区(2)、前置金属网(3)、水驱风机(5)、后置金属固定网(6)、旋线除雾区(9)、烟气出口(10)；底部水箱(14)位于壳体(15)的底部，壳体(15)和底部水箱(14)均固定安装在装置支架(11)上。

2.根据权利要求1所述的船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于所述主进水管(4)一端接高压水源，另一端分别接水驱风机(5)和雾化降尘区(2)。

3.根据权利要求1所述的船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于所述雾化降尘区(2)由雾化降尘区进水管(18)、雾化喷头(17)等组成；雾化降尘区进水管(18)一端接装置主进水管(4)，另一端连接雾化喷头(17)。

4.根据权利要求1所述的船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于所述水驱风机(5)为水力驱动的轴流排烟风机。

5.根据权利要求1所述的船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于所述后置金属固定网(6)由固定轴承(22)、边壁法兰(23)、固定支架(24)、金属网(25)等组成；固定轴承(22)安装在固定支架(24)上，水驱风机连接轴(26)穿过固定轴承(22)连接自由旋线单元(8)；边壁法兰(23)与壳体(15)内壁密封连接，所述边壁法兰(23)内外径之差为30mm～50mm。

6.根据权利要求1所述的船舶用水驱式自由旋线火灾消烟器，其特征在于所述旋线除雾区(9)由自由旋线单元(8)、顶部导水单元(7)组成；

自由旋线单元(8)由自由旋线(27)、防缠绕结构(28)、旋线安装盘(29)、水驱风机连接轴(26)组成，自由旋线(27)呈中心对称安装在旋线安装盘(29)上，旋线材料为吸水纤维，旋线长度小于壳体内径20～30mm，单根旋线直径为2～4mm，旋线数量为80～120根；旋线安装盘(29)通过水驱风机连接轴(26)连接水驱风机(5)；

顶部导水单元(7)由过流孔(30)、导水槽底板(32)、底板法兰边(31)组成，顶部导水单元(7)安装在壳体(15)内壁靠近烟气出口(10)的一侧；底部法兰边(31)距旋线安装盘水平距离为5～10mm，顶部导水单元(7)高度为30～40mm，底部法兰边(31)高度为5～10mm。