CN112108284A - 一种压缩气体驱动的粉剂喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩气体驱动的粉剂喷射器，其包括压缩气源、承载粉剂的物料桶、过滤分水器、二位三通气动阀、喷射组件、抽吸组件；压缩气源的输出与过滤分水器连通，所述过滤分水器脱除压缩气源输出气体中水蒸气；所述过滤分水器与二位三通气动阀连通，将过滤后气体送至二位三通气动阀中；所述抽吸组件与承载粉剂的物料桶配合设置，所述喷射组件与所述抽吸组件连通设置；二位三通气动阀同步控制连接喷射组件和抽吸组件，控制高压气体在抽吸组件和喷射组件内形成负压抽吸，进行粉剂抽吸和粉剂喷射。本方案利用文丘里原理，通过高速气流形成的负压将干粉由物料桶抽入管道内，并喷射而出，更加适用于危险化学品泄漏事故洗消处置。

Description

一种压缩气体驱动的粉剂喷射器

技术领域

本发明涉及粉剂喷射技术领域，具体涉及基于压缩气体驱动的粉剂喷射技术。

背景技术

随着化工行业的快速发展，危险化学品的种类越来越多，应用领域越来越广泛，由此引发的危险化学品泄漏事故呈逐年上升趋势。使用洗消剂对危险化学品进行处置，能有效控制液态危险化学品四处流淌，避免泄漏事故后果扩大，因此，消防与应急救援人员经常使用洗消剂处置泄漏的危险化学品。粉体状洗消剂，如活性炭、硅藻土、吸油砂，已在消防部门广泛应用，然而，与之配套使用的便携、防爆型的粉剂喷射器在市场上却鲜有出售。

常见的粉剂喷射装置，一般由粉体料仓、管路系统、文丘里管、控制系统、气源动力系统等组成，在消防与应急救援领域应用时，主要存在以下问题：

一是粉体料仓安装于喷射器前端，储存于粉体料仓的粉剂依靠重力下落，与高速气流混合后形成粉体状的流股被喷射到泄漏液体表面；然而，当粉体料仓内的粉剂装填量较大时，由于粉剂自身重量，料仓内会出现压力拱和粘结粘附拱共存的现象，严重降低粉剂的喷射率；

二是所需气源压力和风量大，常用电或内燃机驱动的气泵作为气源动力系统，明显不适用于易燃易爆危险化学品泄漏事故现场。

另一种常见的气动泵型的粉剂喷射器，主要存在以下问题：

一是粉剂被气动泵抽吸进入文丘里管，驱动粉剂喷射的压缩气体通过文丘里管侧面进气管注入，气动泵和压缩气体的开合往往由电磁阀来控制，防爆性能不佳，也不适用于易燃易爆危险化学品泄漏事故现场；

二是文丘里管的端部位于抽吸的空气和粉剂混合物的通道中，因此，喷射器容易被堵塞。

发明内容

针对现有粉剂喷射方案所存在的问题，本发明的目的在于提供一种压缩气体驱动的粉剂喷射器，基于压缩气体形成负压抽吸和喷射，简化粉剂喷射器的结构，提高粉剂喷射器的安全可靠性。

为了达到上述目的，本发明提供的压缩气体驱动的粉剂喷射器，包括压缩气源、承载粉剂的物料桶、过滤分水器、二位三通气动阀、喷射组件、抽吸组件；

所述压缩气源的输出与过滤分水器连通，所述过滤分水器脱除压缩气源输出气体中水蒸气；

所述过滤分水器与二位三通气动阀连通，将过滤后气体送至二位三通气动阀中；

所述抽吸组件与承载粉剂的物料桶配合设置，所述喷射组件与所述抽吸组件连通设置；

所述二位三通气动阀同步控制连接喷射组件和抽吸组件，控制高压气体在抽吸组件和喷射组件内形成负压抽吸，进行粉剂抽吸和粉剂喷射。

进一步地，所述粉剂喷射器还包括辅助旁路，所述辅助旁路连通过滤分水器和承载粉剂的物料桶的底部，所述辅助旁路由气管和设置在气管上的减压阀和截止阀构成。

进一步地，所述抽吸组件由第一文丘里管构成，所述喷射组件由喷枪和设置在喷枪内的第二文丘里管配合构成；所述第一文丘里管的上流端与承载粉剂的物料桶配合设置，所述第一文丘里管的下流端与喷枪内的第二文丘里管的上流端连通。

进一步地，所述二位三通气动阀上的进气口与过滤分水器的出口连通，所述二位三通气动阀上的第一工作口与喷枪内的第二文丘里管的高压注入口连通；所述二位三通气动阀上的第二工作口与第一文丘里管的高压注入口连通；所述二位三通气动阀上的反馈气体进气口与喷枪上的反馈出气孔相连。

进一步地，所述二位三通气动阀包括阀体、活塞、调节弹簧，所述阀体上设置有进气口、第一工作口、第二工作口、反馈气体进气口以及排气口，所述进气口、第一工作口、第二工作口、反馈气体进气口以及排气口分别与阀体内的阀腔连通，所述活塞可移动的安置在阀体的阀腔内，所述活塞与进气口、第一工作口以及第二工作口之间配合形成工作调节腔，所述活塞在阀腔内移动过程中与第一工作口和第二工作口配合，调节第一工作口和第二工作口的工作状态；所述活塞与反馈气体进气口之间配合形成反馈调节腔，所述活塞与排气口之间配合形成排气腔，该排气腔内安置有调节弹簧，所述调节弹簧与活塞抵接配合；所述反馈调节腔与设置有调节弹簧的排气腔之间配合形成调节结构，以调节活塞在阀腔内的移动状态。

进一步的，所述文丘里管由相关衔接的第一管状部件和第二管状部件构成，第一管状部件的内部构成抽吸室，第一管状部件与第二管状部件配合在内部形成面向出口端的喷射室，该喷射室与抽吸室连通；第一管状部件和第二管状部件之间形成高压气腔，该高压气腔上开设有连接外部的管接头，以及开设有连通喷射室的喷气孔，所述喷气孔与喷射室中心轴线之间呈锐角分布。

进一步的，所述压缩气源由至少一个压缩气瓶和设置在其上的调压器构成。

本发明提供的压缩气体驱动粉剂喷射器，利用文丘里原理，通过高速气流形成的负压将干粉由物料桶抽入管道内，并喷射而出，对扩散在地面上不宜收集的危险化学品泄漏液体进行洗消，更加适用于危险化学品泄漏事故洗消处置。

本发明提供的压缩气体驱动粉剂喷射器，使压缩气体驱动的粉剂喷射系统具有一定的负压抽吸能力，且抽吸粉体时应产生相对扰动，防止发生堵塞；压缩气体通过压缩气瓶施放，无需内燃机或电驱动，且重量轻便于携带，同时由压差替代电磁阀来控制抽吸和喷射粉剂和空气混合流股，实现更佳的防爆性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本实例中压缩气体驱动的粉剂喷射器的结构示意图；

图2为本实例中文丘里管的轴向剖面图。

图中标号含义：

压缩气瓶1、调压器2、过滤分水器3、减压器4、二位三通气动阀5、进气口51、工作口A、工作口B、反馈气体进气口52、排气口53、弹簧54、活塞55、阀体56、工作调节腔57、反馈调节腔58、排气腔59、文丘里管6、喷枪7、触发器71、软管8、文丘里管9、管接头10、抽吸管11、截止阀12、推车式物料桶13、管状部件61、管状部件62、管接头63、喷气孔64、抽吸室65、喷射室66、高压气腔67。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明提供的方案通过改进已有技术中涉及的喷射器的不足之处，使其更加适用于危险化学品泄漏事故洗消处置，为此，提出使压缩气体驱动的粉剂喷射系统具有一定的负压抽吸能力，由此来完成粉剂的抽吸和喷射。

参见图1，其所示为本发明给出的压缩气体驱动的粉剂喷射器的一种构成示例图。

由图可知，本实例给出的粉剂喷射器主要由压缩气瓶1、调压器2、过滤分水器3、减压器4、二位三通气动阀5、第二文丘里管6、喷枪7、软管8、第一文丘里管9、截止阀12、推车式物料桶13等配合构成。

本方案中的压缩气瓶1与调压器2配合构成相应的压缩气源，用于提供整个喷射器工作时所需的驱动动力。

其中，压缩气瓶1用于存储压缩气体，而调压器2设置在压缩气瓶1的出口处，用于调整压缩气瓶出口气体压力。

作为举例，本实例中的压缩气瓶1的容量优选为3L，压力为30MPa，但并不限于此，也可以使用更常见的容量6.8L，压力30MPa的消防员正压式空气呼吸器所用压缩气瓶来替代。

再者，本实例中配置的压缩气瓶1的数量一般为2个，也可以是2个以上气瓶；多个压缩气瓶1之间并联设置。而压缩气体一般都是使用空气，也可以使用其它气体，如氮气等惰性气体。采用氮气等惰性气体，在喷射粉剂到易燃易爆危化品泄漏物上时，还可以起到防爆的作用。

与之配合的，本方案中的调压器2的出口压力优选约为1MPa。但并不限于此，根据需要还可以采用其它设置方案。

由此构成的压缩气源中，每个压缩气瓶1上的调压器2通过管路或直接与过滤分水器3连通；而过滤分水器3与二位三通气动阀5连通。这样由过滤分水器3脱除调压器出口气体中水蒸气，并将过滤后气体送至二位三通气动阀5中。

本实例中推车式物料桶13用于容纳成批粉剂，以提供整个喷射器运行时所需的粉剂。

作为举例，本物料桶13为非承压容器，可随时补充或更换桶内粉剂；一般使用推车式物料桶，也可以使用背负式、固定式物料桶。

在此基础上，为了便于对其内的粉剂进行抽吸，本实例进一步在物料桶13上配置管接头10，同时在该管接头10上设置抽吸管11，该抽吸管11伸入物料桶13内。

本实例中的第一文丘里管9构成抽吸组件，与二位三通气动阀5和物料桶13连通，同时通过软管8与内置在喷枪7内的第二文丘里管6的连通。由此实现从二位三通气动阀5获取压缩气源形成负压吸附力，基于该负压吸附力从物料桶13抽取粉剂，以一定压力和流速输送至内置在喷枪7内的第二文丘里管6中。

具体的，该第一文丘里管9的上流端与承载粉剂的物料桶13上的管接头10连接配合设置，该第一文丘里管9的下流端通过软管8与喷枪内的第二文丘里管6的上流端连通；该第一文丘里管9的侧部进口孔与二位三通气动阀5连通配合。

本实例中的喷枪7与第二文丘里管6配合构成相应的喷射组件，用于喷射粉剂。具体的，该喷枪7内配置有第二文丘里管6，其上设置由触发器71。

这里的第二文丘里管6，与二位三通气动阀5、第一文丘里管9以及喷枪7的出口连通。由此实现从二位三通气动阀5获取压缩气源形成负压吸附力，基于该负压吸附力将第一文丘里管9从物料桶13中抽出并输送的粉剂喷射以一定压力和流速从喷枪7的出口喷射出去。

具体的，该第二文丘里管6的上流端通过软管8与第一文丘里管9的下流端连通；该第二文丘里管6的下流端与喷枪7的出口连通；该第二文丘里管6的侧部进口孔与二位三通气动阀5连通配合。

本方案中通过第一文丘里管9与第二文丘里管6之间的串接配合，形成多级的增程式负压吸附，即第二文丘里管6产生的吸附力，可进一步作用于第一文丘里管9，提高第一文丘里管9从物料桶13中抽出并输送的粉剂的能力；而第一文丘里管9通过负压吸附抽取粉剂后，以一定压力和流速向第二文丘里管6输送粉剂，以配合第二文丘里管6的负压吸附，提高第二文丘里管6喷射粉剂的能力。

为了提高第一文丘里管9与第二文丘里管6之间的配合效果，本实例中第一文丘里管9与第二文丘里管6采用相同的设计结构。

这里以第二文丘里管6为例，来说明一下本实例中两文丘里管的构成方案。参见图2，其所示为本实例给出的文丘里管的构成示例。

由图可知，本实例中的第二文丘里管6主要由第一管状部件61和第二管状部件62相互配合构成。

具体的，这里的第一管状部件61整体呈圆锥台型，而第二管状部件62整体也呈圆锥台型。

如此结构的第一管状部件61的大端部整体嵌设在第二管状部件62的大端部中，使得第一管状部件61与第二管状部件62之间同轴的衔接成一体。

第一管状部件61的小端部作为整个文丘里管的上流端，其内腔构成抽吸室65。圆锥台型的第二管状部件62的内腔向文丘里管6的出口端延伸变细，该第二管状部件62的内腔与嵌入的第一管状部件61大端部的内腔配合构成整个文丘里管的喷射室66。该第二管状部件62的小端部作为整个文丘里管的下流端。

进一步的，第一管状部件61大端部的外壁与第二管状部件62大端部内壁之间设置有高压气腔67，该高压气腔67呈环状分布在第一管状部件61大端部的外壁与第二管状部件62大端部内壁之间。同时在第二管状部件62大端部上设置有管接头63，该管接头63与高压气腔67连通，作为文丘里管的侧部进口孔，以用于外接高压气源(如二位三通气动阀5的工作口)。在第一管状部件61大端部开设有至少一个连通内部喷射室66和高压气腔67的喷气孔64，该喷气孔64相对于喷射室66的中心轴线呈锐角分布，由此使得高压气腔67内的高压气体，以一定的角度高压且高速进入到喷射室66内，能够在喷射室66内形成面向文丘里管6出口端的高压气流，使得喷射室66内形成负压，形成负压吸附喷射。

为了提高负压吸附喷射的效果，本实例中优选多个喷气孔64，这些喷气孔64沿第一管状部件61大端部周向均匀分布。

本实例中的二位三通气动阀5，其同步控制连接上述的第一文丘里管9和第二文丘里管6，同步控制高压气体在第一文丘里管9和第二文丘里管6内形成负压抽吸，使得两者相互配合进行粉剂抽吸和粉剂喷射。

如图1所示，本实例中的二位三通气动阀5具有进气口51、工作口A、工作口B以及反馈气体进气口52。其中，其上的进气口51与过滤分水器3的出口连通，其上的工作口A与喷枪内的第二文丘里管6的高压注入口(即侧面的管接头)连通；工作口B与第一文丘里管9的高压注入口(即侧面的管接头)连通；而二位三通气动阀5上的反馈气体进气口52与喷枪7上端的反馈出气孔相连，该反馈出气孔紧邻喷枪7内文丘里管出口处，以获取喷枪7内文丘里管出口处气压。

具体的，本实例中的二位三通气动阀5在构成上具体包括阀体56、活塞55、弹簧54。

该阀体56的上部设置有进气口51，该进气口51与阀体内的阀腔连通；该阀体56的下部设置2个工作口：工作口A、工作口B，工作口A、工作口B分别与阀体内的阀腔连通；该阀体56的侧面设置有反馈气体进气口52和排气口53。

该阀体56内部配置有活塞55和弹簧54，活塞55与进气口51、工作口A、工作口B之间配合形成工作调节腔57，且活塞55在阀腔内移动过程中与工作口A、工作口B配合，调节工作口A和工作口B的工作状态。该活塞55还与反馈气体进气口52之间配合形成反馈调节腔58，与此同时该活塞55与排气口53之间配合形成排气腔59，该排气腔内安置有调节弹簧54，该弹簧54与活塞55抵接配合，对活塞行程一定的预压力；由此反馈调节腔58与设置有调节弹簧54的排气腔59之间配合形成调节结构，以调节活塞55在阀腔内的移动状态。

由此构成的二位三通气动阀5在设置时，其上的进气口51与过滤分水器3的出口相连；下面的工作口A与文丘里管6侧面的管接头相连，工作口B与文丘里管9侧面的管接头相连；反馈气体进气口52与喷枪7上端的小孔相连，排气口53与外界联通。由此当反馈气体进气口52与排气口53的压差大于弹簧54在活塞55上形成的压力时，则可推动活塞55向右移动，实现工作口B的打开和闭合，从而控制从物料桶13中抽吸和喷射粉剂。

在上述方案的基础上，本实例中的减压器4和截止阀12通过管路配合形成辅助旁路，以连通过滤分水器和承载粉剂的物料桶的底部。

具体的，减压器4通过管路与过滤分水器3连通，并通过管路与物料桶13的底部连通，同时在该管路上设置截止阀12。这样使得压缩气体可经调压器2、过滤分水器3与截止阀12后通过物料桶13底部侧面的进气口进入，由此能够补充桶内随粉剂共同被抽吸走的空气；再者能够扰动堆积在一起的粉剂，从而形成悬浮粉体，便于被抽吸进入文丘里管9。

由此构成的压缩气体驱动的粉剂喷射器在运行时，正常状态下，二位三通气动阀5内的反馈调节腔58没有气压，活塞55受弹簧54的弹力驱动移动，打开工作口A，同时关闭工作口B；此状态下，喷枪7上触发器71控制断开工作口A与喷枪7内第二文丘里管6之间连通。

进行工作时，打开压缩气瓶1上的调压器2，调压器2对压缩空气进行调压输出至过滤分水器3，滤分水器3脱除调压器出口气体中水蒸气，并将过滤后气体送至二位三通气动阀5中的工作调节腔57。

届时，操作者可通过操作喷枪7上触发器71，导通二位三通气动阀5上的工作口A和喷枪7内第二文丘里管6。此时，二位三通气动阀5中的工作调节腔57的高压气体通过工作口A进入到喷枪7内第二文丘里管6侧面的高压气腔，继而通过高压气流在第二文丘里管6内负压吸附力。与此同时，进入到喷枪7内气流将同时反馈至二位三通气动阀5中的反馈调节腔58，并在反馈调节腔58内逐步形成气压，当二位三通气动阀5中反馈气体进气口52与排气口53的压差大于弹簧54在活塞55上形成的压力时，则可推动活塞55向右移动，实现工作口B的打开，此时二位三通气动阀5中的工作调节腔57的高压气体通过工作口B进入到第一文丘里管9侧面的高压气腔，继而通过高压气流在第一文丘里管9内负压吸附力。

此时，第一文丘里管9基于该吸附力从推车式物料桶13内抽吸粉剂，并通过软管8输送至喷枪7内第二文丘里管6中；而喷枪7内第二文丘里管6基于内部的负压吸附力进一步吸附第一文丘里管9输送粉剂，并喷射出去。该过程中，可通过开启减压器4和截止阀12，使得经过滤分水器3脱除水蒸气的气体进入到物料桶13内补充桶内随粉剂共同被抽吸走的空气，同时扰动堆积在一起的粉剂，从而形成悬浮粉体。在完成喷射操作后，操作者可关闭压缩气瓶1上的调压器2，通过操作喷枪7上触发器71断开二位三通气动阀5上的工作口A和喷枪7内第二文丘里管6联动；这样第二文丘里管6和第一文丘里管9内失去高压气流，二位三通气动阀5内的反馈调节腔58失去气压，活塞55受弹簧54的弹力驱动移动，关闭工作口B。

由上可知，本发明提供的方案基于压缩气体驱动，使得粉剂喷射器具有一定的负压抽吸能力，且抽吸粉体时应产生相对扰动，防止发生堵塞；压缩气体通过压缩气瓶施放，无需内燃机或电驱动，且重量轻便于携带，同时由压差替代电磁阀来控制抽吸和喷射粉剂和空气混合流股，实现更佳的防爆性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，包括压缩气源、承载粉剂的物料桶、过滤分水器、二位三通气动阀、喷射组件、抽吸组件；

所述压缩气源的输出与过滤分水器连通，所述过滤分水器脱除压缩气源输出气体中水蒸气；

所述过滤分水器与二位三通气动阀连通，将过滤后气体送至二位三通气动阀中；

所述抽吸组件与承载粉剂的物料桶配合设置，所述喷射组件与所述抽吸组件连通设置；

所述二位三通气动阀同步控制连接喷射组件和抽吸组件，控制高压气体在抽吸组件和喷射组件内形成负压抽吸，进行粉剂抽吸和粉剂喷射。

2.根据权利要求1所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述粉剂喷射器还包括辅助旁路，所述辅助旁路连通过滤分水器和承载粉剂的物料桶的底部，所述辅助旁路由气管和设置在气管上的减压阀和截止阀构成。

3.根据权利要求1所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述抽吸组件由第一文丘里管构成，所述喷射组件由喷枪和设置在喷枪内的第二文丘里管配合构成；所述第一文丘里管的上流端与承载粉剂的物料桶配合设置，所述第一文丘里管的下流端与喷枪内的第二文丘里管的上流端连通。

4.根据权利要求1所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述二位三通气动阀上的进气口与过滤分水器的出口连通，所述二位三通气动阀上的第一工作口与喷枪内的第二文丘里管的高压注入口连通；所述二位三通气动阀上的第二工作口与第一文丘里管的高压注入口连通；所述二位三通气动阀上的反馈气体进气口与喷枪上的反馈出气孔相连。

5.根据权利要求4所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述二位三通气动阀包括阀体、活塞、调节弹簧，所述阀体上设置有进气口、第一工作口、第二工作口、反馈气体进气口以及排气口，所述进气口、第一工作口、第二工作口、反馈气体进气口以及排气口分别与阀体内的阀腔连通，所述活塞可移动的安置在阀体的阀腔内，所述活塞与进气口、第一工作口以及第二工作口之间配合形成工作调节腔，所述活塞在阀腔内移动过程中与第一工作口和第二工作口配合，调节第一工作口和第二工作口的工作状态；所述活塞与反馈气体进气口之间配合形成反馈调节腔，所述活塞与排气口之间配合形成排气腔，该排气腔内安置有调节弹簧，所述调节弹簧与活塞抵接配合；所述反馈调节腔与设置有调节弹簧的排气腔之间配合形成调节结构，以调节活塞在阀腔内的移动状态。

6.根据权利要求3所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述文丘里管由相关衔接的第一管状部件和第二管状部件构成，第一管状部件的内部构成抽吸室，第一管状部件与第二管状部件配合在内部形成面向出口端的喷射室，该喷射室与抽吸室连通；第一管状部件和第二管状部件之间形成高压气腔，该高压气腔上开设有连接外部的管接头，以及开设有连通喷射室的喷气孔，所述喷气孔与喷射室中心轴线之间呈锐角分布。

7.根据权利要求1所述的压缩气体驱动的粉剂喷射器，其特征在于，所述压缩气源由至少一个压缩气瓶和设置在其上的调压器构成。

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