CN1098715C - 超声波气溶胶灭火装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种超声波气溶胶灭火装置。该装置集干粉的储存，加工，定温传感，限时启闭及喷射气溶胶灭火剂等于一身。火险发生后，压缩气体自动进入干粉仓与干粉形成两相流，在超声波气溶胶发生器中使普通干粉被进一步粉碎成2-5μm的超细粉体，旋即由气溶胶喷咀喷向火点。其灭火效能比普通干粉高数倍。将其安装在大型灭火系统上，可对复燃火点重复喷洒，实现了灭火剂的自给。该装置可实现全淹没或局部保护，其使用范围不受限制。

Description

说明书 超声波气溶胶灭火装置

本发明涉及消防设备。尤其涉及气溶胶灭火装置。

众所周知，在消防工程设备中，水喷淋设备和干粉灭火装置的应用都十分广泛。干粉设备中既有手动和自动灭火器具，也有适用于大型工业或民用建筑的管路干粉灭火系统。但从干粉灭火的机理上讲，由于常用干粉灭火剂的粒度在40-50μm之间，使这种粒子的弥散性差，比表面积也相对较低，灭火能力也就很有限，进而限制了干粉灭火剂的使用范围。

实际上，干粉灭火剂的粉体粒度直接影响其灭火效能，它们之间刚好是一种反比例的关系。因此，制备在着火空间能够均匀分散，漂浮其间的超细粉体是提高干粉灭火效能的一种很有效的方法，是干粉灭火剂的一个发展方向。

如何获得这种超细粉体，国内外都有人在进行研究，高温技术气溶胶灭火剂和非高温技术气溶胶灭火剂的出现便是一个很好的例证。据报道，英国已研制出粒度在5μm以下的碳酸氢钾为基料的超细粉体灭火剂，并做了金淹没灭火试验，其灭火效能是普通干粉灭火剂的6-10倍。实验结果表明，当干粉灭火剂的粉体粒度达到一定其灭火效能可以大大提高。

制备超细粉体的方法多种多样，有机械粉碎的方法，化学方法以及物理化学方法等。效果较好的方法是非高温技术气溶胶采用的喷雾干燥法，这种方法使小批量生产颗粒尺寸在0.2-0.3μm的碳酸氢钾灭火气溶胶成为可能。其工艺流程是：将灭火剂的溶液放到溶液槽内。用液泵把溶液从溶液槽送到喷雾干燥室。由喷雾干燥室内的雾化器把溶液雾化；另一方面，鼓风机从大气中吸入空气，并把空气送进空气加热器。空气受热后，经空气分布器进入喷雾干燥室；均匀分布的热气流与灭火剂的雾滴相遇，混合。雾滴中的溶剂吸收热空气的热，化为蒸气。这时，淅出的灭火剂的微粒也随同蒸气一起，进入旋风分离器和布袋过滤器。灭火剂的微粒在分离器和过滤器中沉积下来，而废气则又被排到大气中去。

喷雾干燥设备的示意图详见附图1。

在附图1中，[1]干粉溶液槽，[2]液泵，[3]雾化器，[4]鼓风机，[5]空气加热器，[6]空气分布器，[7]喷雾干燥室，[8]旋风分离器，[9]布袋过滤器，[10]废气，[11]气溶胶收集器。

但是，非高温技术气溶胶的制备方法的缺点也是显而易见的，工艺流程复杂，设备投资庞大，而且从构成灭火系统的条件看，储存和输粉等问题尚未获得解决。

本发明的目的就是利用超声速气流粉碎原理设计的一种由容器筒体，进气口，干粉仓，超声速气流粉碎室，出粉管，气溶胶喷咀及报警驱动部分构成的独立的气溶胶灭火装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

首先，设计一个具有园形截面的环状容器，在其中间部分开孔并装有联接套管及气溶胶出口管，通过上下两端的联接法兰，分别将其固定在环状容器上，并且通过联接螺母使联接套管与其上部的压缩气瓶或气源管道实现密封联接；同时通过联接螺纹使联接套管的下部与超声波气溶胶发生器实现密封联接；而在联接套管的内孔中则装有一个穿刺钢针，其下端通过拉力钢丝与气溶胶喷咀管端的易熔合金板相联接；其上端则由一个压缩弹簧支撑在联接套管中；在上部联接法兰的一侧还装有一个报警装置。

其次，为了实现利用超声速气流粉碎粉体的目的，前述超声波气溶胶发生器须由气溶胶出口管，及其下端的气溶胶喷咀以及状如盒式的粉碎室等组成，在粉碎室上还周向均布6个扩压管，其轴线与粉碎室半径成30°夹角，其喉径为3mm，喷咀直径为5mm，扩压角为40.5°。

本发明技术方案的实现还包括以下各项操作步骤：首先，以上述环状容器为干粉仓，填充碳酸氢钾，氯化钾，碳酸氢钠中的任何一种粉体作灭火剂；待火情发生后，易溶合金板首先溶断，于是穿刺钢针在压缩弹簧的作用下刺破压缩气瓶的密封膜片，压缩气体便即刻进入料仓；或者当火险发生后，报警信号驱动气源管道阀门打开时，不小于0.6MPa的压缩气体将通过联接套管中间的气孔进入干粉仓，并且在干粉仓内形成两相流，使粉体活化，进入扩压管并获得加速度；随后，两相流由扩压管喷入粉碎室内并形成强力高速旋流，使悬浮在旋流中的粉体被卷吸，混合，磨擦和碰撞而粉碎并形成超细粉体，在出粉管处汇集，随之由气溶胶喷咀喷出，便形成本发明所称的超声波气溶胶灭火剂。

其次，本发明技术方案的实现还必须有适用的压缩气源，可以使用压缩氮气瓶，二氧化碳压缩气瓶或气源管路提供的压缩空气。

本发明公开的超声波气溶胶灭火装置的优点是明显的，与干粉灭火装置相比较，它能够克服化学干粉不能有效防止复燃，以及不能在无人置守场所安装干粉自动灭火设备的缺点；与高温技术气溶胶灭火装置相比较，它不存在火焰外喷，灭火器表面温度过高，有毒及腐蚀性等缺陷；与非高温技术气溶胶灭火装置相比较，则克服了设备投资大，粉体储存输送难度大的缺点。换言之，本发明的积极效果表现在：

1、超声波气溶胶灭火装置把普通干粉加工成颗粒尺寸为2-5μm的超细粉体，灭火效果将比干粉灭火系统大几倍，可以部分取代卤代烷灭火系统，无毒且无大的污染。

2、超声波气溶胶灭火装置可根据实际需要分散安装，用小型环状容器做于粉仓取代大容积的干粉储罐，用小通径输气管取代大通径输粉管，集储存，加工与喷射于一身，增加了可靠程度，提高了效率，减少了投资，使灭火装置取材方便，制造简单，成本低廉。

3、超声波气溶胶灭火装置，可用于淹没保护系统，也可用于局部保护系统。当其与管网联接时，还可利用干粉仓内的干粉边生产边喷洒，要多少给多少，完全实现自给。无需储存和输粉过程，根本不用担心超微干粉的再团聚。使用该装置不必担心火场内出现复燃的危险，当出现复燃时，温度传感器使控制器重新接通，打开气源管路阀门，把超微干粉再次喷向火点，在空中形成灭火的气溶胶。超声波气溶胶灭火系统，是由火灾自动探测控制系统和动力气体容器，输气管网和分布在几个防火分区内安装的自给式超声波气溶胶灭火器组成的新型自动灭火系统。

超声波气溶胶自动灭火系统的示意图详见附图2。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是常用喷雾干燥设备的示意图。

图2是自给式超声波气溶胶自动灭火系统的示意图。

图3是民用超声波气溶胶灭火装置的结构示意图。

图4是工业用超声波气溶胶灭火装置的结构示意图。

图5是超声波气溶胶灭火系统用自给式气溶胶灭火喷头的结构示意图。

实施例1民用超声波气溶胶灭火装置

该装置的结构示意图示于附图3。

在附图3中，[20]带园形截面的环状容器，[21]报警器，[22]压缩气瓶，[23]联接螺母，[24]密封膜片。[25]联接法兰，[26]联接套管，[27]干粉仓，[28]穿刺钢针，[29]压缩弹簧，[30]粉碎室，[31]扩压管，[32]拉力钢丝，[33]出粉管，[34]气溶胶喷嘴，[35]易熔合金板，[36]装饰线角，[37]天花板。

该装置选用以碳酸氢钠为基料的普通干粉或其它灭火剂，取灭火的最小浓度为50克/米³，每个喷头的保护面积为10米²，悬挂高度为2.5米，全淹没保护的容积为25米³。同时设定喷粉效率为60％，压缩气体与干粉质量流率之比为1，则可计算单个喷头的喷粉量为：

       喷粉量＝0.05Kg/m³×25m³/0.6

             ＝2Kg

若扩压管数n＝6，且喷射时间为6秒，则每只扩压管的质量流率为

      质量流率＝2000g/6×6

              ＝55.56g/s

当选用扩压管的喉径为3mm，喷嘴直径为5mm，扩压角为40.5°时，经计算，马赫数为2.56，超声速为874米/秒，所需气源工作压力及压缩气体与质量流率的计算结果，示于表中。

气源压力(MPa)	质量流率(Kg/s)	压缩气体流率(Kg/s)
			0.6	0.068	0.068
1.0	0.113	0.113
			1.2	0.136	0.136

实施例2工业用超声波气溶胶灭火装置实施

该装置的结构示意图示于附图4中。

在附图4中，[41]容器，[22]压缩气瓶，[23]联接螺母，[24]密封膜片。[25]联接法兰，[26]联接套管，[27]干粉仓，[28]穿刺钢针，[29]压缩弹簧，[30]粉碎室，[31]扩压管，[32]拉力钢丝，[33]出粉管，[34]气溶胶喷嘴，[35]易熔合金板，[38]支架。

本实施例的设计条件与实施例1基本相同；但在结构上本例中的筒形容器取代了例1中的环状容器，旨在将压缩气瓶埋在料仓中、以利气瓶的隔热。

实施例3超声波气溶胶灭火系统用自给式气溶胶灭火喷头。

本实施例的结构示意图示于附图2和附图5。

在附图2中，[12]火灾探测器，[13]控制盘，[14]动力气体容器，[15]容器阀，[16]输气管和输气管网，[17]减压器，[18]压力表，[19]自给式超声波气溶胶灭火器。

在附图5中，[20]带园形截面的环状容器，[21]报警器，[23]联接螺母，[25]联接法兰，[26]联接套管，[27]干粉仓，[30]粉碎室，[31]扩压管，[33]出粉管，[34]气溶胶喷嘴，[36]装饰线角，[37]天花板，[39]驱动控制装置，[40]气源管道阀门。

本实施例的装置可用作超声波气溶胶灭火系统中的自给式气溶胶灭火喷头。超声波气溶胶发生器的工作原理及其结构，与实施例1基本相同，其特点在于火点复燃时，报警器重复报警，管道阀门打开，利用管道气源重新喷洒气溶胶。

选附图3作说明书摘要附图。

Claims (5)

1.一种超声波气溶胶灭火装置，其特征在于它包括：一个具有园形截面的环状容器，其中间部分开孔，并装有联接套管及气溶胶出口管，通过上下两端的联接法兰，分别将其固定在环状容器上，且通过联接螺母使联接套管与其上部的压缩气瓶或气源管道实现密封联接；通过联接螺纹使联接套管的下部与超声波气溶胶发生器实现密封联接；在联接套管的内孔中装有一个穿刺钢针，其下端通过拉力钢丝与气溶胶喷嘴管端的易熔合金板相联接，其上端由一个压缩弹簧支撑在联接套管中；在上部联接法兰的一侧还装有一个报警装置。

2.根据权利要求1所述的超声波气溶胶灭火装置，其特征在于所说的超声波气溶胶发生器由气溶胶出口管及其下端的气溶胶喷嘴以及粉碎室周向均布的6个扩压管组成，扩压管的轴线与粉碎室的半径形成30°夹角。

3.根据权利要求2所述的超声波气溶胶灭火装置，其特征在于所说的扩压管的喉径为3mm，喷嘴直径为5mm，扩压角为40.5°。

4.一种实施超声波气溶胶灭火技术的方法，其特征在于：以上述环状容器为干粉仓，填充碳酸氢钾、氯化钾、碳酸氢钠中的任何一种粉体做灭火剂；火险发生后，易熔合金板首先熔断，于是穿刺钢针在压缩弹簧的作用下刺破压缩气瓶的密封膜片，压缩气体立刻进入料仓；或者当火险发生后，报警信号驱动气源管道阀门打开时，0.6-1.2Mpa的压缩气体将通过联接套管中间的气孔进入干粉仓，且在干粉仓内形成两相流，使粉体活化，进入扩压管并获得加速度；两相流由扩压管喷入粉碎室内并形成强力高速旋流，使悬浮在旋流中的粉体被卷吸，混合，加速，摩擦和碰撞而粉碎；经上述过程形成的超细干粉在出粉管汇集，随后由气溶胶喷嘴喷出，便形成本发明所称的超声波气溶胶。

5.根据权利要求1所述的超声波气溶胶灭火装置，其特征在于所说的压缩气瓶，可在压缩二氧化碳气瓶，压缩氮气钢瓶中任选其一。

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