CN111184971A - 一种反射空心锥形消防水炮喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明是一种反射空心锥形消防水炮喷嘴，包括直流喷雾转换套、喷嘴体、喷芯、直流喷雾转换机构、连接接头及若干密封件，所述直流喷雾转换套、喷嘴体和喷芯组成该喷嘴的内部流道，所述喷芯通过导流板固定于喷嘴体内部，所述直流喷雾转换套直接安装在喷嘴体外部，并由直流喷雾转换机构驱动实现轴向伸缩运动；所述直流喷雾转换套为顶部带花齿的一体式管状结构，所述花齿造型从顶部俯视为内宽外窄结构，相邻花齿之间的齿缝为内窄外宽的外开形沟槽。本发明可以使喷嘴在较小喷嘴体锥状喉部扩张角下工作的同时，实现较大的最大喷雾角，具有结构轻便、成本低、喷射距离远的积极效果。

Description

一种反射空心锥形消防水炮喷嘴

技术领域

本发明涉及一种便携移动式消防水炮，尤其是涉及一种反射空心锥形消防水炮喷嘴。

背景技术

现有公安部上海消防研究所在2011中国消防协会科学技术年会论文集中发表了《浅谈反射空心锥形消防水炮喷嘴的设计方法》，作者为刘力涛、马振明。该论文中针对喷嘴体的锥状喉部扩张角有如下描述：锥状喉部扩张角对喷嘴喷雾角有决定性的影响，该角度的选择范围一般为90～120°，较小的角度有利于降低反射损失，但最大喷雾角会相应的减小。在做该类喷嘴设计时，较小锥状喉部扩张角有利于使水柱喷射更远，而较大的喷雾角可使喷嘴在较短的距离内形成更大的喷雾覆盖面积。

针对反射空心锥形消防水炮喷嘴，为了使具有较小锥状喉部扩张角的喷嘴具有更大的最大喷雾角，目前市场主流采用的方式是选用带有旋转叶轮的分体式花洒机构，该种机构由旋转叶轮、压环、直流套筒和若干紧固件组成，其中直流套筒的内壁用于在喷射水柱时起反弹水流的作用，直流套筒顶部外沿设有旋转叶轮的底盘，用于固定压环，使旋转叶轮可以在底盘与压环之间的环槽内自由转动。该种机构的工作原理是，喷嘴体内部的高速水流，因附壁效应会延喉部扩张角方向喷出，喷射在旋转叶轮的叶片上，催动叶轮旋转，叶轮的旋转带动叶片齿缝内的水流做离心运动，脱离旋转叶轮的水流与压环内侧的锥形内壁碰撞反弹后喷出水雾，压环内壁锥面的锥角决定了喷雾状态的最大喷雾角。该种设计虽然可以通过设置较大的压环内壁锥角实现较大的最大喷雾角，但在实际运用中，由于分体式花洒结构的零部件较多，用于固定旋转叶轮和反弹水雾的压环直径会比较大，而为了保护旋转叶轮不被意外跌落损坏，旋转叶轮的顶面需要低于压环端面。在设计过程中，由于旋转叶轮需要高速旋转，尺寸、重量不能太大，为了使水流更好的催动旋转叶轮转动，锥状喉部扩张角一般在95°以上，而且在制作过程中有结构复杂、重量大、前期模具成本投入高等问题。

此外，在雾化的过程中，水流需要经过多次反弹和转动摩擦损失，反弹后的初速度会降低很多，减小了雾化状态的实际覆盖面积。在反射空心锥形消防水炮喷嘴中，部分厂家会选用固定花齿式直流喷雾转换装置，但现有的固定花齿式直流喷雾转换装置主要应用于锥状喉部扩张角大于95°的喷嘴，而且在喷雾过程中花齿仅起到分割、雾化水流的作用，在喷嘴处于水柱状态时旋转叶轮与固定花齿内壁不与水流接触，无法起到增加直流喷雾转换套有效长度的作用。

发明内容

本发明解决反射空心锥形消防水炮喷嘴存在的问题所采用的技术方案是：提供一种反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，包括直流喷雾转换套、喷嘴体、喷芯、直流喷雾转换机构、连接接头及若干密封件，所述直流喷雾转换套、喷嘴体和喷芯组成该喷嘴的内部流道，所述喷芯通过导流板固定于喷嘴体内部，所述直流喷雾转换套直接安装在喷嘴体外部，并由直流喷雾转换机构驱动实现轴向伸缩运动；所述喷嘴体的锥状喉部扩张角变化范围为60～150°；所述直流喷雾转换套为顶部带花齿的一体式管状结构，且其齿根部锥角的变化范围为90～180°，所述花齿造型从顶部俯视为内宽外窄结构，相邻花齿之间的齿缝为内窄外宽的外开形沟槽。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述直流喷雾转换套的齿顶内壁形成斜切锥面，斜切夹角小于锥状喉部扩张角，喉部扩张角小于齿根部锥角；所述直流喷雾转换套内壁通过花齿和齿顶内壁的斜切锥面分为三段：实心内壁、直齿内壁和斜齿内壁。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述直齿内壁与实心内壁相平齐，或者在直齿内壁与实心内壁间增设尺寸小于1mm的工艺倒角。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述直流喷雾转换套的材料为金属材料、合金材料，PC高分子聚合材料或PE高分子聚合材料，所述直齿内壁的长度为4mm～8mm，所述直齿内壁内侧的表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2，所述直齿内壁在喷嘴处于直流状态下时与水流保持接触。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述的直流喷雾转换套上斜齿内壁的斜切面呈圆弧角或弧面弯曲。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述的直流喷雾转换套上齿缝处在外开夹角的入水端增设平直段。

上述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其中，所述花齿内壁底根宽度与齿缝内壁底根宽度的比值在0.3～2之间，所述花齿数目大于20个。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，降低了对喷嘴体锥状喉部扩张角的要求，使喷嘴体可以在较小的锥状喉部扩张角下工作，而较小的锥状喉部扩张角对喷射射程有增益效果；由于雾化过程中反弹损失小，具有出水速度快、雾化面积大的特点；而且在水柱状态时花齿可以拉远水流汇聚点距离喷嘴出口的距离，对射程有增益效果；由于结构简便、重量轻、减少了零部件的数目和前期的模具投入，特别适用于对重量、材质、批量等有要求的消防产品。

附图说明

图1为本发明实施例中反射空心锥形消防水炮喷嘴水雾状态正剖视图；

图2为本发明实施例中反射空心锥形消防水炮喷嘴俯视图；

图3为本发明实施例中反射空心锥形消防水炮喷嘴应用为水柱状态的正剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明实施例中反射空心锥形消防水炮喷嘴水雾状态正剖视图；图2为本发明实施例中反射空心锥形消防水炮喷嘴俯视图。

请参见图1和图2，本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，包括直流喷雾转换套1、喷嘴体2、喷芯3、直流喷雾转换机构4、连接接头5及若干密封件；其中直流喷雾转换套1、喷嘴体2、喷芯3组成了该喷嘴的内部流道，喷芯3通过导流板201固定于喷嘴体2内部，直流喷雾转换套1直接安装在喷嘴体2外部，由直流喷雾转换机构4驱动可实现轴向伸缩运动；喷嘴体2的锥状喉部扩张角可在60～150°范围变化；直流喷雾转换套1为顶部带花齿101的一体式管状结构，其齿根部锥角可在90～180°范围内变化，从顶部俯视，花齿101造型为内宽外窄结构，相邻花齿101之间的齿缝102为内窄外宽的外开形沟槽，花齿101内壁底根宽度与齿缝内壁底根宽度的比值应在0.3～2之间，花齿101数目大于20个。

本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，通过直流喷雾转换机构4驱动，可实现一体式的直流喷雾转换套1相对喷嘴体2的旋转伸缩，用以调节水流状态。所述直流喷雾转换套1的齿顶内壁需要锥面斜切，斜切夹角C小于锥状喉部扩张角A，喉部扩张角A小于齿根部锥角B。通过花齿101和齿顶内壁的锥面斜切，把直流喷雾转换套1的内壁分为三段：实心内壁103、直齿内壁104和斜齿内壁105；其中直齿内壁104可与实心内壁103平齐，或在直齿内壁104与实心内壁103间增设小于1mm的工艺倒角，以便控制花齿内壁的表面粗糙度。该种机构的工作原理是，喷嘴体2内部的高速水流，因附壁效应会延喉部扩张角方向喷出：当水流喷在实心内壁103时，在实心内壁103的反弹力和附壁效应的共同作用下，水流在离开壁面后形成具有一定收缩角度的水柱射流，水流为水柱状态；当水流喷在直齿内壁104区域时，由于直齿内壁104的反弹和齿缝102的分流，水流为水柱和水雾共存的过渡状态；当水流喷在斜齿内壁105区域时，水流为水雾状态；在该状态下，由于齿缝102存有外开的夹角，水流在流经齿壁时，由于附壁效应改变了水流在齿缝102中的流向，使水流延齿根和侧壁喷出，离开齿缝102的高速水流与大气剧烈摩擦后雾化形成水雾，从而实现了按齿根锥角喷出最大喷雾角的目的；而被斜齿内壁105反弹的水流，在离开壁面后，高速的水流与大气剧烈摩擦后雾化形成水雾，会填充最大开雾角内部的水雾，使喷雾状态更充实。

本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其直齿内壁104在喷嘴处于水柱状态时是与水流接触的，起到增加直流喷雾转换套有效长度的作用，减小了直流喷雾转换套所需的尺寸。为此，本发明通过设定合适的直齿内壁104长度，比如直齿内壁长度大于4mm，优选4mm～8mm；高速的水流会在齿缝102之间会形成低压区域，配合斜齿内壁105的附壁效应，可以使喷嘴的射流在具有较长直流喷雾转换套有效长度的状态下，减小射流的收敛角度，拉远了水流汇聚点距离喷嘴出口的距离，这对加大水柱状态的喷射距离是有增益的。此外，所述直流喷雾转换套1通过选用合适的材料，比如金属、合金材料，PC、PE等高分子聚合材料，并控制直齿内壁104内侧的表面粗糙度Ra≤3.2，优选Ra1.6～Ra3.2，可以进一步保证直齿内壁104在喷嘴处于直流状态下时，与水流保持紧密接触。

本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，直流喷雾转换套1的斜齿内壁105的斜切面，可做成圆角或弧面弯曲，使一体式的直流喷雾转换套1在旋转伸缩的过程中水流状态切换自然，并实现更多喷雾角度的变化。齿缝102在外开的夹角D入水端增设平直段，用于避免花齿101的迎水面出现锐角结构，使花齿101的结构强度和雾化效果更好；花齿斜壁不限于平面，也可根据雾化需要做其他外开趋势的曲面设计。

请继续参见图3，本发明提供的反射空心锥形消防水炮喷嘴，喷嘴体2的锥状喉部扩张角A优选为85°；直流喷雾转换套1的齿根部锥角优选为120°，从顶部俯视，花齿101造型为内宽外窄结构，花齿101之间的齿缝102为内窄外宽的沟槽，花齿101内壁底根宽度与齿缝102内壁底根宽度的比值优选为0.9，花齿101数目优选为48个，齿槽的外开夹角D优选为14°，当一体式的直流喷雾转换套1完全收缩时，可以在120°最大喷雾角的状态下工作。经实物对比测试，当减小齿高和直齿内壁104的长度时，会降低对水柱状态时喷射距离的增益效果。

本发明提供的一种反射空心锥形消防水炮喷嘴，扩充了该类喷嘴的喷嘴体锥状喉部扩张角的应用范围，可以使喷嘴在较小喉部扩张角下工作的同时实现较大的最大喷雾角，具有射程远、结构简便、雾化面积大和减少生产成本的积极效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于，包括直流喷雾转换套(1)、喷嘴体(2)、喷芯(3)、直流喷雾转换机构(4)、连接接头(5)及若干密封件，所述直流喷雾转换套(1)、喷嘴体(2)和喷芯(3)组成该喷嘴的内部流道，所述喷芯(3)通过导流板(201)固定于喷嘴体(2)内部，所述直流喷雾转换套(1)直接安装在喷嘴体(2)外部，并由直流喷雾转换机构(4)驱动实现轴向伸缩运动；所述喷嘴体(2)的锥状喉部扩张角(A)变化范围为60～150°；所述直流喷雾转换套(1)为顶部带花齿(101)的一体式管状结构，且其齿根部锥角(B)的变化范围为90～180°，所述花齿(101)造型从顶部俯视为内宽外窄结构，相邻花齿之间的齿缝(102)为内窄外宽的外开形沟槽。

2.如权利要求1所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述直流喷雾转换套(1)的齿顶内壁形成斜切锥面，斜切夹角(C)小于锥状喉部扩张角(A)，喉部扩张角(A)小于齿根部锥角(B)；所述直流喷雾转换套内壁通过花齿和齿顶内壁的斜切锥面分为三段：实心内壁(103)、直齿内壁(104)和斜齿内壁(105)。

3.如权利要求2所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述直齿内壁(104)与实心内壁(103)相平齐，或者在直齿内壁(104)与实心内壁(103)间增设尺寸小于1mm的工艺倒角。

4.如权利要求2所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述直流喷雾转换套(1)的材料为金属材料、合金材料，PC高分子聚合材料或PE高分子聚合材料，所述直齿内壁(104)的长度为4mm～8mm，所述直齿内壁(104)内侧的表面粗糙度为Ra1.6～Ra3.2，所述直齿内壁(104)在喷嘴处于直流状态下时与水流保持接触。

5.如权利要求2所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述的直流喷雾转换套(1)上斜齿内壁(105)的斜切面呈圆弧角或弧面弯曲。

6.如权利要求1所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述的直流喷雾转换套(1)上齿缝(102)处在外开夹角(D)的入水端增设平直段。

7.如权利要求1所述的反射空心锥形消防水炮喷嘴，其特征在于：所述花齿(101)内壁底根宽度与齿缝(102)内壁底根宽度的比值在0.3～2之间，所述花齿(101)数目大于20个。

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