CN112972946A - 一种压缩空气泡沫生成装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩空气泡沫生成装置，其包括混合管、第一输气管、第二输气管以及扰动单元，其中：所述扰动单元固定设置在所述混合管内，所述混合管内形成混合腔，所述第一输气管与所述混合管连通，并沿所述混合腔侧壁向所述混合腔内输送气体，所述第二输气管输出端设置在所述混合腔内，并向所述混合腔内输送气体。本发明使用了内空气‑中泡沫液‑外空气三层结构使泡沫液发泡，通过内外两层注入压缩空气提高发泡的质量和速率，并且泡沫液经过扰动单元时提升泡沫液扰动效果，气液混合路径增多产生更激烈的碰撞，提升泡沫发泡效果。

Description

一种压缩空气泡沫生成装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及泡沫灭火技术领域，具体的涉及一种压缩空气泡沫生成装置及其控制方法。

背景技术

用压缩空气泡沫灭火是当前消防领域内最常用的灭火技术。其一般形式是：发泡剂被连续地添加到水流中，并且发泡剂和水的混合物最终流供应到发泡管线或发泡室，该发泡管线或发泡室也被供应空气压力以产生泡沫。离开发泡管线或发泡室的泡沫通过刚性或柔性管到达喷嘴，用于将泡沫喷射到火上。其中发泡管线或腔室，也被称为混合器或混合腔室。混合腔室一般是静态类型，或者称为不动的，即没有移动部件。压缩空气泡沫系统是移动式的，如安装在紧急消防车上。目前生产泡沫的一个主要难题是以适当的方式控制供应到混合室的水流和气流，以便提供连续、均匀、致密的泡沫，该泡沫具有足够的灭火性能，并在长时间内保持稳定。

当前的问题的出现是由于供应到混合室的水和空气以及用于输送和喷射泡沫的管道和喷嘴的物理条件可能不同。在压缩空气泡沫系统系统中，水流是依靠水泵产生的，由于水泵的转速是不稳定的导致产生的水流的压力和流量也是不稳定的，这也导致后续产生的泡沫质量不均，灭火效果有所下降，因此需要对水流和空气进行联合控制保证形成的泡沫均匀，致密，具有良好的灭火消防效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种压缩空气泡沫生成装置及其控制方法，用于解决现有技术中压缩空气泡沫系统产生泡沫质量不均的问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：一种压缩空气泡沫生成装置，其包括混合管、第一输气管、第二输气管以及扰动单元，其中：扰动单元固定设置在混合管内，混合管内形成混合腔，第一输气管与混合管连通，并沿混合腔侧壁向混合腔内输送气体，第二输气管输出端设置在混合腔内，并向混合腔内输送气体。

优选的，扰动单元为均布通孔的加热筛网，扰动单元沿混合管内液体流动方向布置为多个。

优选的，混合腔沿混合管内液体流动方向的两端分别设置两加热筛网。

优选的，混合管与第一输气管连接处侧壁沿周向开设多个通孔，使第一输气管沿混合腔侧壁周向向混合腔内输送气体。

优选的，第二输气管输出端开设多个通孔。

本发明还提供一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，检测混合管末端泡沫压力，根据检测值分别调节进入混合腔内的液体、气体的压力和流量，从而使混合腔内产生的泡沫达到预定要求，其包括以下步骤：

s1，检测压缩空气泡沫溶液压力；

s2，若检测压力小于目标设定值，进行s4，否则进行下一步；

s3，若检测压力大于目标设定值，进行s4，否则终止调节；

s4，根据检测压力与目标设定值的大小关系，对应调节容积流量调节器，然后继续进行s1。

优选的，检测混合管末端泡沫温度，若泡沫温度过低则控制扰动单元工作。

优选的，混合管内液体流速为0.3m/s至2m/s。

优选的，第一输气管以及第二输气管内气体流速为0.3m/s至2m/s。

优选的，混合管末端泡沫流速小于或等于3m/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：使用了内空气-中泡沫液-外空气三层结构使泡沫液发泡，通过内外两层注入压缩空气提高发泡的质量和速率，并且泡沫液经过扰动单元时提升泡沫液扰动效果，气液混合路径增多产生更激烈的碰撞，提升泡沫发泡效果。

附图说明

图1是本发明提供的压缩空气泡沫生成装置的结构简图；

图2是本发明提供的一种压缩空气泡沫生成控制方法的流程图；

附图标记：1-混合管、2-第一输气管、3-第二输气管、4-扰动单元、11-混合腔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本实施例提供了一种压缩空气泡沫生成装置，其包括混合管1、第一输气管2、第二输气管3以及扰动单元4，其中：

扰动单元4固定设置在混合管1内，混合管1内形成混合腔11，第一输气管2与混合管1连通，并沿混合腔11侧壁向混合腔11内输送气体，第二输气管3输出端设置在混合腔11内，并向混合腔11内输送气体。优选的，扰动单元4为均布通孔的加热筛网，扰动单元4沿混合管1内液体流动方向布置为多个，容易理解的，其中混合腔11也可以有多个，与之对应的第一输气管2、第二输气管3同样可设置为多个，可实现逐级发泡，提升发泡效果。加热筛网是具有孔隙的圆环状结构，中间夹有电热丝，用以加热流过筛网的泡沫混合液，当发生室的长度较长时可以起到分割发生室的作用，泡沫流在经过筛网的过程中会有扰动效果，同时借助电热丝的加热，提高发泡率和膨胀率，但较多的加热筛网也对泡沫流的流速有所影响，因此不宜过多。混合腔11沿混合管1内液体流动方向的两端分别设置两加热筛网。混合管1与第一输气管2连接处侧壁沿周向开设多个通孔，使第一输气管2沿混合腔11侧壁周向向混合腔11内输送气体。第二输气管3输出端开设多个通孔。

电热丝在温度小于预设值时会通电加热，在泡沫发生室的进口处设有温度传感器，若泡沫液的温度过低不利于发泡时，电热丝会通电加热泡沫液，以使泡沫液升温，加速发泡过程。电热丝之间是单独控制的，在泡沫发生室的出口设有同样的温度传感器，检测泡沫液的温度，并进行反馈控制。

泡沫发生室分为三重的结构，内层为压缩气体流路，即第二输气管3，空气通过压缩机的加压，形成高压气体，高压气体分为内外两种流路，内层管道的末端是封堵住的，在内层管道与中层管道之间开有许多均匀的小孔，压缩气体缓慢通过小孔进入液体管道内与液体混合，促进泡沫液的发泡过程。

外层结构与内层结构相同，即第一输气管2，其与中层液体管道连接处开有均匀的小孔，外层的气体通过多个小孔与泡沫液混合，从而增加气液接触面积，促进发泡过程。泡沫的发生过程中，气液混合区的大小决定了压缩空气和泡沫溶液相互作用的面积大小。气液混合面积的增加有利于在一定范围内提高CAFS的性能。本泡沫发生室采用内空气-中泡沫液-外空气的结构大大提高了两者的发生面积。

在集气口与空气压缩机之间设有容积流量调节器，通过调节器调节空气的流量大小，在接收到泡沫发生室出口处的泡沫流量和压力信号的基础上，动态的调控进入混合腔11的空气流量与压力，最终使压缩空气泡沫混合液的压力稳定。

另外，在泡沫室的出口处安装有流量计和压力计用于检测出口处的泡沫液体的压力和流量，并以此为信号调整空气容积流量调节器以得到的泡沫液均匀致密。

液体的流速一般控制在0.3m/s至2m/s为好，压缩气体的流速一般控制在0.3m/s至2m/s为好，以使混合室中发泡剂和液体的混合物的流速不大于3m/s。压缩气体的流速与压力要大于液体的流速与压力，同时最外层管道的气体的流速与压力要大于内层压缩空气的流速与压力，防止液体从混合腔11内流向第一输气管2或第二输气管3。

压缩空气经第一输气的入口进入其内腔，通过泡沫发生室外壁的小孔进入到泡沫发生室内部，与内部的泡沫混合液混合，同时压缩空气经过第二输气管3流入，通过其端部小孔进入泡沫发生室，再次与内部泡沫混合液混合。进入泡沫发生室的混合液首先通过加热筛网，借助筛网的扰动效果和加热作用提高发泡率和膨胀率后送入泡沫发生室内部，在泡沫发生室两路压缩空气的注入下与压缩空气充分混合，进一步提高混合液的泡沫量，再次通过加热筛网后流出泡沫发生室，通过相应管道向喷嘴输出泡沫。

图2是根据实施例示出的压缩空气和泡沫液控制方法的流程示意图。压力检测装置安装在泡沫发生室的后方，其通过信号线与空气压缩机控制部分相连接，会将产生的压力信号传递给控制单元，调控通过压缩机的流量。泡沫发生室产生的泡沫流过压力检测装置时，装置会检测泡沫混合液的压力，并将该压力值反馈给空气压缩机控制部分，使其调节自身的工作状态以达到泡沫发生装置预设的压力值，实现装置提供连续、均匀、致密的泡沫。初始工作时会对泡沫室出口的压力预先设置一个目标压力，工作后若出口的压力小于预设值，则将信号传递到在控制单元，控制容积流量调节器的开度，增大空气的压力和流量。工作后若出口的压力大于预设值，则将信号传递到控制单元，控制容积流量调节器的开度，减小空气的压力和流量，以保证最后的泡沫液压力在预设的范围之内，保证产生的泡沫致密均匀。同时对后续的喷射也有很大的帮助。

综上所述，本发明提供的一种压缩空气泡沫生成装置，使用了内空气-中泡沫液-外空气三层结构使泡沫液发泡，通过内外两层注入压缩空气提高发泡的质量和速率，并且泡沫液经过扰动单元时提升泡沫液扰动效果，气液混合路径增多产生更激烈的碰撞，提升泡沫发泡效果。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压缩空气泡沫生成装置，其特征在于，包括混合管、第一输气管、第二输气管以及扰动单元，其中：

所述扰动单元固定设置在所述混合管内，以提高所述混合管内液体碰撞效果，所述混合管内形成混合腔，所述第一输气管与所述混合管连通，并沿所述混合腔侧壁向所述混合腔内输送气体，所述第二输气管输出端设置在所述混合腔内，并向所述混合腔内输送气体。

2.根据权利要求1所述的一种压缩空气泡沫生成装置，其特征在于，所述扰动单元为均布通孔的加热筛网，所述扰动单元沿所述混合管内液体流动方向布置为多个。

3.根据权利要求2所述的一种压缩空气泡沫生成装置，其特征在于，所述混合腔沿所述混合管内液体流动方向的两端分别设置两所述加热筛网。

4.根据权利要求1所述的一种压缩空气泡沫生成装置，其特征在于，所述混合管与所述第一输气管连接处侧壁沿周向开设多个通孔，使所述第一输气管沿所述混合腔侧壁周向向所述混合腔内输送气体。

5.根据权利要求1所述的一种压缩空气泡沫生成装置，其特征在于，所述第二输气管输出端开设多个通孔。

6.一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，检测所述混合管末端泡沫压力，根据检测值分别调节进入所述混合腔内的液体、气体的压力和流量，从而使所述混合腔内产生的泡沫达到预定要求，其包括以下步骤：

s1，检测压缩空气泡沫溶液压力；

s2，若检测压力小于目标设定值，进行s4，否则进行下一步；

s3，若检测压力大于目标设定值，进行s4，否则终止调节；

s4，根据检测压力与目标设定值的大小关系，对应调节容积流量调节器，然后继续进行s1。

7.根据权利要求6所述的一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，检测所述混合管末端泡沫温度，若泡沫温度过低则控制所述扰动单元工作。

8.根据权利要求6所述的一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，所述混合管内液体流速为0.3m/s至2m/s。

9.根据权利要求6所述的一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，所述第一输气管以及所述第二输气管内气体流速为0.3m/s至2m/s。

10.根据权利要求6所述的一种压缩空气泡沫生成控制方法，其特征在于，所述混合管末端泡沫流速小于或等于3m/s。

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