CN110709140B - 泡沫喷洒器 - Google Patents

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Abstract

提出一种优化的用于使泡沫水浓缩物发泡的泡沫成形器(1)，该泡沫成形器由成拱形的格栅组成，该格栅具有菱形的开口(13)和锋利的边缘(12)。所述泡沫成形器的结构增强泡沫形成并且确保泡沫均匀地分布到大的面积上。现有的具有喷嘴(3)和喷洒盘(2)的水喷洒器可以设有该泡沫成形器(1)并且因此简单地被改装成泡沫喷洒器。在此，所述泡沫成形器(1)这样设置，使得泡沫成形器(1)沿喷嘴(3)的方向伸出超过喷洒盘(2)。

Description

泡沫喷洒器
技术领域
本发明涉及一种泡沫喷洒器。
背景技术
泡沫喷洒器主要用于消防领域，因为某些火灾、尤其是液体火灾不能用水，而只能用灭火泡沫有效地对抗。
灭火泡沫绝大部分由填充气体(例如空气)、水和发泡剂组成。水和发泡剂大多以液态的泡沫水浓缩物的形式存在，所述泡沫水浓缩物在火灾发生时通过多个泡沫喷洒器分配在火灾区域中。众所周知液体通过筛网被甩出用以使所述泡沫水浓缩物发泡。类似于用搅拌器将蛋白质在碎冰中打碎的情况，利用筛网的撞击通过在泡沫水浓缩物中混入空气实现泡沫形成。所产生的泡沫体积与原始泡沫水浓缩物体积之比被称为“发泡系数”。根据应用目的，不同的发泡系数是有利的，它们如下分类：
发泡系数＜20的重泡沫
发泡系数≥20至＜200的中等泡沫
发泡系数≥200的轻泡沫
为了熄灭火灾等级B的火灾(液体的或变成液体的材料的火灾)，有利地使用发泡系数在2至20之间的重泡沫。
在现有技术中提出用于将喷洒器与用于供应泡沫喷洒器的筛网组合的不同解决方案。
如由专利申请JP2016182225A得出，在喷洒器的输入管路的口部与喷洒盘之间可以设置有筛网。这种泡沫喷洒器的缺点是，泡沫水浓缩物首先通过筛网被发泡并且泡沫然后经由喷洒盘被分配。由于泡沫的密度低，喷洒盘的分配效果受到限制，其中，泡沫由此被减缓并且甚至部分再次液化。另一个缺点是筛网完全包围输入管路的口部。通常喷洒器设有封闭件，在触发时所述封闭件被推出并且抛出。在所提出的布置结构中，封闭件钩挂在筛网中并且因此损害泡沫的穿流和均匀分布。
在专利文献DE19539991Cl中提出一种泡沫喷洒器，其中，筛网在泡沫水浓缩物的流动方向上设置在喷洒盘的下游。因此，所述发泡在泡沫水浓缩物通过喷洒盘被分配之后绝大部分露天地进行。但泡沫水浓缩物在碰撞到喷洒盘上时已经部分预发泡。在所述解决方案中存在筛网过载或堵塞的风险，因为泡沫水浓缩物和所产生的泡沫仅被它们自身的动量驱动通过筛网并且倾向于钩挂在筛网上。出于这个原因使用具有较大的圆形孔作为筛网，该孔附加地设置成与喷洒盘具有明显的距离。所述喷洒盘大多这样设计，使得液体沿所有方向被分配，因此也再次向上返回。如果使用这种常规喷洒器，那么仅约60％的通过喷洒盘被分配的泡沫水浓缩物通过筛网并且较大的圆形孔改善泡沫水浓缩物的穿流。然而这导致具有较低平均发泡系数的较低量的泡沫。
为了优化在筛网区域中的泡沫形成，在专利文献中提出不同的解决方案。在JP201618225A、US5,820,027和US5,404,957中提出具有两个依次相继设置的筛网的泡沫喷嘴，其中，泡沫可以通过每个附加的筛网进一步形成。其它流行的解决方案在于，将筛网设计成锥状的(参见例如FR2575082A1、US2013/0037282A1、WO2008/050973)或设有折叠部(参见DE10004916A1)。所有这些现有的解决方案遵循相同的方法：为了优化泡沫形成而使用较大的筛网面，这要么通过增大单个筛网的面积，要么通过使用多个筛网实现。
然而所述方法和所提出的具体解决方案在泡沫喷洒器中很难实现。这是因为所述发泡不是在管中进行，而是露天地进行，并且发泡水浓缩物几乎不可能由锥形的、折叠的或甚至多个依次相继设置的筛网驱动并且之后仍然能以足够的力被分配到大的面上。此外，泡沫喷洒器的总长度理想地尽可能小，以便例如在存储空间中减少如下危险，即喷洒器由于叉车或提升的负载扯掉。
发明内容
现在本发明提出的任务是，这样改进开头所述类型的泡沫成形器和泡沫喷洒器，使得确保在大的压力范围上最佳的泡沫形成以及泡沫在大的面积上的均匀分布。此外，泡沫成形器应当是轻的、紧凑的并且可以被补充装备到现有的水喷洒器上并且可以低成本地制造。
一种具有本发明的特征的泡沫喷洒器解决所述任务，该泡沫喷洒器包括喷嘴、喷洒盘以及用于使泡沫水浓缩物发泡的泡沫成形器，其中，所述喷洒盘位于所述喷嘴与泡沫成形器之间，该泡沫成形器由具有接片和开口的格栅组成，其中，所述开口是菱形的并且所述接片的边缘是锋利的且有棱角的，并且泡沫成形器朝向喷嘴伸出超过喷洒盘，使得喷洒盘处于泡沫成形器内，并且所述喷嘴的口部具有封闭件，在触发泡沫喷洒器时所述封闭件被侧向地抛出，并且泡沫成形器的边缘具有与喷嘴的口部足够的距离，使得在触发喷洒器时所述封闭件在喷嘴的口部与泡沫成形器的边缘之间被侧向地抛出并且未钩挂在泡沫成形器中。
附图说明
其它特征和实施例由从属权利要求得出并且其优点在接下来的描述中阐述。在图中：
图1a至1b以剖面示出喷嘴、喷洒盘和泡沫成形器的示意性布置结构；
图2a示出使用水的泡沫喷洒器以及喷洒图像；
图2b示出使用泡沫水浓缩物的泡沫喷洒器以及喷洒图像；
图3a示出接片，其在流动方向上具有的厚度小于垂直于流动方向的宽度；
图3b示出接片，其在流动方向上具有的厚度大于垂直于流动方向的宽度；
图4a示出菱形开口的细节；
图4b以俯视图示出泡沫成形器的实施变型方案；
图5a至5d以剖面示出将泡沫成形器固定在喷嘴的喷洒器上的可行性；
图6a以剖面示出具有螺杆的泡沫成形器的实施变型方案；
图6b示出具有泡沫成形器和螺杆的喷洒器的实施变型方案；
图7a以剖面示出具有折叠式孔罩的泡沫成形器的实施变型方案；
图7b以剖面示出具有泡沫成形器和折叠式孔罩的实施变型方案。
具体实施方式
所述附图示出可行的实施例，在接下来的描述中阐述这些实施例。
常规的水喷洒器由喷嘴3和喷洒盘2组成，它们利用连接件4连接。所述喷洒盘2以与喷嘴3的口部一定的距离设置在中央的、与喷嘴3的纵轴线对齐的位置中。所述喷洒盘2用于分配从喷嘴3中流出的液体，以便将所述液体在泡沫喷洒器的周围环境中尽可能均匀地分配在大的面积上。
为了提供一种泡沫喷洒器，现有的水喷洒器可以设有按照本发明的泡沫成形器1(图1a)。该泡沫成形器1在泡沫水浓缩物的流动方向上设置在喷洒盘2的下游，以便泡沫水浓缩物首先经由喷洒盘2加速、预发泡并且分配并且然后通过泡沫成形器1发泡。特别有利的是，泡沫成形器1具有朝向喷嘴3成拱形的形状并且这样设置，使得泡沫成形器1朝向喷嘴3伸出超过喷洒盘2并且喷洒盘2因此位于“泡沫成形器1”中。在图1b中示出另一种可行的实施变型方案，其中，泡沫成形器1在中心具有凹陷。由于全部的泡沫水浓缩物通过泡沫成形器1被甩出，与泡沫水浓缩物由喷洒盘2分配所沿的方向无关地，所以形成具有尽可能均匀的气泡大小的最大泡沫量。此外，具有在泡沫成形器1中的喷洒盘2的结构具有如下优点：该结构明显比现有的装置更紧凑，因为喷洒器的总长度仅较少地受到附加的泡沫成形器1的影响。
对于不需要喷洒器的应用，例如当主要通过火警触发灭火设备时，泡沫成形器1当然也可以直接被安装在喷嘴3的前面。所述喷嘴3也可以附加地还配备有喷洒盘2，以便使喷洒图像适应所希望的应用领域。
在触发喷洒器时，通常喷嘴3的封闭件被弹簧侧向地翻转并且抛出。为了使所述封闭件不钩挂在泡沫成形器1中，泡沫成形器1的边缘与喷嘴3的口部之间必须保持有足够的距离。必须绝对避免封闭件被钩挂在泡沫成形器1中，因为所述封闭件否则会影响泡沫的穿流和均匀分布。
所述泡沫成形器1由具有接片11和开口13的格栅组成(参见图4b)。为了使用喷洒器，所述格栅按照规定由金属、例如由不锈钢、黄铜、铝或任意其它金属或金属合金制成。在较低温度范围内的其它应用中，所述格栅也可以由塑料或其它足够稳定的材料制成。
按照本发明，泡沫成形器1必须满足两条重要的标准。第一，泡沫成形器应尽可能少地影响泡沫水浓缩物或泡沫的穿流，以便泡沫保持高的速度并且喷洒图像不受影响。第二，泡沫成形器1应与运行压力无关地确保尽可能好的且均匀的泡沫形成。
为了实现良好的穿流，泡沫成形器1的开口13必须具有足够的大小。对于本发明设定最小直径大于1mm、优选大于4mm。这样的大小避免泡沫成形器1的过载或堵塞的任何危险，即使特别是在特别高的流量时也是如此。能够提供具有在K20至K160以及甚至K200之间的K系数的泡沫喷洒器。
因此，利用所提出的泡沫喷洒器可以在压力相同的情况下实现灭火剂的特别高的流量。现有的在市面上可获得的泡沫喷洒器目前具有最大K115的K系数。由于按照本发明的泡沫喷洒器的较高的性能可以实现更好的且更快速的灭火效果。
因为所提出的泡沫成形器1既不影响也不损害喷洒器的喷洒图像，利用同一喷洒器能够既喷溅泡沫水浓缩物以产生泡沫6并且也可以喷溅单纯的水5(图2a至2b)。这例如对于仓库(在所述仓库中进行重新利用，或者甚至交替地储存不同的材料)具有优点，以便喷洒器设备根据所储存的材料有时可以利用灭火泡沫并且有时利用水来运行。由于喷洒图像即使在补充装备有按照本发明的泡沫成形器时也未发生改变，这还具有如下优点：所有已经进行的计算进一步有效且可应用。如果现有的喷洒器(所述喷洒器以前使用含氟灭火剂用于更好的泡沫分配)现在重新使用泡沫成形器，以便可以使用无氟灭火剂，那么这可能是重要的。
为了能够实现尽可能好的泡沫形成，优选使用具有以下特性的泡沫成形器1。
所述泡沫形成通过将空气混入在泡沫水浓缩物中来实现。为了促进这种混入有利的是，在泡沫成形器1的区域中在泡沫水浓缩物中产生湍流并且增大泡沫水浓缩物与空气之间的接触面。
为了产生泡沫水浓缩物的湍流的流动，格栅的接片11具有细长的截面，其纵向方向B大致垂直于流动方向A(图3a)。特别有利的是，接片11的宽度与厚度之比b/d大于1、优选大于1.4(图3a)。这避免在开口13的区域中产生层流并且能够实现在两个相邻开口13之间的接片11的下游形成湍流。如果接片11宽于1mm、优选宽于1.5mm，则在接片11下游的区域7中存在空气，所述空气由于湍流的作用而被混入泡沫水浓缩物并且促进发泡。在流动方向A上具有大的厚度d并且垂直于流动方向B具有小的宽度B的接片11对于产生湍流是不利的，因为在接片11下游的区域7中仅存在少量空气并且所述流可以在没有大的湍流的情况下汇聚在开口13的下游(图3b)。为了附加地促进湍流的产生，按照本发明的接片11优选具有锋利的、有角的边缘12。锋利的、有角的边缘12使得液体从接片11强烈地转向并且有利于湍流的产生并且因此有利于泡沫形成。
在穿流泡沫成形器1时，泡沫水浓缩物流被接片11划分成许多更小的分开的流。因此，泡沫水浓缩物与空气之间的接触面可能受到格栅上接片11的数量的影响。为了增加格栅上接片11的数量，开口13的形状这样优化，使得格栅在总面积相同的情况下具有更大的总边缘长度。按照本发明，所述格栅具有菱形的开口13，该开口具有对角线x和y(图4a至4b)。简单的计算表明，在菱形开口13的情况下，开口13的周长与面积之比明显大于圆形、四边形或矩形开口的情况。对于泡沫成形器1的最佳效果决定性的是菱形开口13的对角线x/y的长度之比。当比值过小时，例如其中x/y＝1，开口13是正方形的，这减小了边缘长度。当比值过大时，例如x/y＞5，对角线b过短并且开口13过窄，这会影响泡沫浓缩物或泡沫的穿流。试验已经表明，最佳的比值x/y位于1.5和4之间、特别有利地在2至3之间。在此，术语“菱形”也指的是平行四边形的形状，也就是说不一定具有4个等长的边的四边形。
泡沫成形器的一种可行的、特别有效的实施变型方案具有带有以下规格的格栅：接片11的宽度b大约为1.0mm至1.5mm，接片11的厚度d大约为0.5mm至1.0mm，开口13的长度x大约为1.0cm至1.5cm，开口13的宽度y大约为3.0mm至7.0mm，其中，b/d≌1.5并且x/y≌2.4。
这种格栅可以通过不同的方法来制造，例如通过冲压和使金属板随后成拱形、通过烧结或任何其它常见的制造方法来制造。商业通用的拉伸格栅或拉伸金属板的应用被证明是特别有效的。在拉伸格栅的情况下，开口13在没有材料损耗的情况下制成，并且也产生锋利的边缘12。此外，拉伸格栅具有商业通用的许多尺寸和材料并且因此可以以低成本获得。在使平面的拉伸格栅或金属板成拱形用以使泡沫成形器1成形时(如在图1a至1b和4b中示出的)，一些开口13的形状和规格与理想值有微小偏差，尤其是对于泡沫成形器1的边缘周围而言，那里拱形最显著。然而已被证实的是，这不影响泡沫筛网1的效果。
由于开口13的优化的形状以及格栅中接片11的特定截面，提供一种泡沫成形器1，该泡沫成形器尽管开口13较大但仍确保较强的泡沫形成。试验表明，利用这种泡沫成形器1可以实现4至20之间的发泡系数。利用所述大的开口，泡沫水浓缩物的流既未受到影响也未受到损害，从而泡沫均匀地分布在周围环境中并且泡沫成形器1即使在高流量时也不会过载。此外已被表明的是，利用所提出的泡沫成形器1的泡沫形成在压力和流量的宽范围上非常好地起作用。压力范围0.5巴至15巴并且流量每分钟10至1000升被测试过。也可能达到直至每分钟10000升的流量。这对于用于对抗火灾的泡沫喷洒器而言是特别有利的：在火灾爆发时根据要求仅触发位于火灾附近的那些泡沫喷洒器。因此，喷洒器设备的管路中的压力非常高，同样在相关泡沫喷洒器中的流量也非常高。随着火灾传播，越来越多的泡沫喷洒器被触发，使得管路中的压力和每个泡沫喷洒器的流量减少。利用按照本发明的泡沫成形器1，即使在这些值有大的变化时也能使喷洒图像保持恒定，从而达到最佳的灭火效果。
按照本发明的泡沫成形器1也非常好地适合于补充装备现有的喷洒器。图5a至5c示出泡沫成形器1如何能够借助适配器14与喷洒器连接。所述适配器14用于以非常小的时间耗费将泡沫成形器1正确地定位并且固定在喷洒器上。在适配器14的几何结构方面重要的是，在将泡沫成形器1补充装备到现有的喷洒器上时不损害喷洒图像，也就是说泡沫成形器与喷洒器之间的连接应尽可能设置在已有喷洒阴影的地方。如果泡沫成形器1在中间有凹陷，那么所述凹陷的深度可以设定成，使得泡沫成形器1能够在没有适配器14的情况下直接被固定在喷洒盘2上(图5d)。
在优选的实施变型方案中，适配器14由细长的螺杆141构成，该螺杆设置在泡沫成形器1的中间(图6a)。例如，螺杆14从内部穿过格栅的中央开口伸出并且具有螺母，泡沫成形器利用该螺母从外部被固定在所述格栅上。喷洒器的喷洒盘2在中间装备有螺纹，螺杆141能够被拧到所述螺纹上。在已装配的状态下，螺杆141在流动方向上设置在喷洒盘2的下游(图5a)。图6b示出本发明的一种实施变型方案在已装配的状态下。
在另一种可行的实施变型方案中，适配器14具有折叠式孔罩142(图7a)，该折叠式孔罩(Klapprosette)被固定在螺母下方的凹口上，喷洒器借助所述螺母被拧紧在管上(图7b)。所述折叠式孔罩能够实现将泡沫成形器正确地定位、良好地固定并且以非常少的时间耗费补充装备。
另一种可行的变型方案中是将泡沫成形器固定在连接件上，喷洒盘利用该连接件固定在喷洒器上(图5c)。这可以例如通过夹具或其它合适的措施来实现。

Claims (5)

1.一种泡沫喷洒器，其包括喷嘴(3)、喷洒盘(2)以及用于使泡沫水浓缩物发泡的泡沫成形器(1)，其中，所述喷洒盘(2)位于所述喷嘴(3)与泡沫成形器(1)之间，其特征在于，该泡沫成形器(1)由具有接片(11)和开口(13)的格栅组成，其中，所述开口(13)是菱形的并且所述接片(11)的边缘(12)是锋利的且有棱角的，
泡沫成形器朝向喷嘴(3)伸出超过喷洒盘(2)，使得喷洒盘处于泡沫成形器内，
所述喷嘴(3)的口部具有封闭件，在触发泡沫喷洒器时所述封闭件被侧向地抛出，并且
泡沫成形器(1)的边缘具有与喷嘴(3)的口部足够的距离，使得在触发喷洒器时所述封闭件在喷嘴的口部与泡沫成形器的边缘之间被侧向地抛出并且未钩挂在泡沫成形器中。
2.根据权利要求1所述的泡沫喷洒器，其特征在于，所述接片(11)在流动方向上具有的厚度小于接片(11)垂直于流动方向的宽度。
3.根据权利要求2所述的泡沫喷洒器，其特征在于，所述接片(11)的宽度与厚度之比大于1.4。
4.根据权利要求1所述的泡沫喷洒器，其特征在于，所述格栅是拉伸格栅或拉伸金属板。
5.根据权利要求1所述的泡沫喷洒器，其特征在于，所述菱形的开口13具有两个对角线a和b，其中，a/b的比值处于1.5和4之间。
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