CN113134203A - 一种喷粉口外伸的消防装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷粉口外伸的消防装置，包括喷水嘴1和喷粉嘴2，喷水嘴1环绕设置于喷粉嘴2的外部，喷粉嘴2的喷粉口4设置于喷水嘴1喷水口3的前方。喷粉嘴2包括设置于前部的可拆卸延长管11。本发明解决了现有技术中使用聚丙烯酸钠树脂粉末作为灭火剂的技术瓶颈，让聚丙烯酸钠树脂粉末可以顺利持续的喷射到火场内，不堵塞喷粉口。

Description

一种喷粉口外伸的消防装置

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，具体涉及一种喷粉口外伸的用于粉末灭火剂和液体的消防装置及粉末灭火剂与水的喷射混合方法。

背景技术

目前，水依然是最常用的灭火剂，具有廉价易得，对环境无污染等优点。但是由于水流动性好，喷射到火场后大部分水会流失，造成浪费，而且对于着火面积大、火势发展迅猛、易复燃、扑救难度大的大型火灾，用水扑救往往只能控制火灾蔓延，难以及时有效的将大火扑灭。现在广泛使用的干粉类灭火剂，虽然灭火效果有所提升，但是对某些类型的大火效果不佳，并且残留物对环境污染比较严重。

高吸水性树脂(Super Absorbent Resin，SAR)是一种含有羧基、酰胺基等强亲水性基团并具有一定交联度的的水溶胀型和三维网状结构的新型功能高分子材料。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，并具有独特的性能一强吸水性和保水性。与传统的吸水材料如海绵、棉花、纤维素及硅胶相比，高吸水性树脂的吸水量大，能迅速吸收几十倍甚至几千倍自身重量的液态水，且保水性强，即使在受热加压下也不易失水，同时又具有高分子材料的一些特性。由于这些特点，对于高吸水性树脂的研究发展极为迅速，已被广泛应用于农林园艺、医疗卫生、食品工业、石油化工、建筑材料等众多领域。

高吸水性树脂发展很快，种类繁多，其分类方法也多，主要按原料来源、亲水化方法、亲水基团的种类、交联方法和制品形态进行分类，而最常用的分类方法是按原料来源分类，包括淀粉系高吸水性树脂，纤维素类高吸水性树脂，合成系高吸水性树脂，蛋白质系高吸水性树脂，共混与复合系高吸水性树脂等。

高吸水性树脂之所以能吸收自身质量几百倍甚至上千倍的水，因为它具备两个条件：一是它具有亲水性基团如羧基、羟基、酰胺基和磺酸基等，使吸水变成可能。二是它具有三维空间网络结构而不溶于水，使吸水变成现实。高吸水性树脂是具有亲水基团并轻度交联的三维网络聚合物，能吸收大量水分而溶胀又能保持住水分不外流，具有吸水倍率高、吸水速率快和保水性能强等优点。

将高吸水性树脂，特别是聚丙烯酸类高吸水性树脂的高分子水凝胶应用于灭火领域有如下优点：

1、在高吸水性树脂中，高分子电解质的侧基遇水后，电离出相应的阴离子亲水基团和阳离子(可动离子)，主链网络骨架上均为带负电的阴离子，不能移动，其间的排斥作用产生网络扩张的动力。阳离子虽具备一定的活动性，但由于受网络骨架相反电荷的吸引、束缚，使其存在于网络中，这样网络内部阳离子浓度大于外部水中阳离子浓度，离子在网络内外产生渗透压，另由于聚电解质本身具有亲水能力很强的基团，水能在很短的时间内大量进入三维网络。在高温条件下，固定有大量自由水的高吸水性树脂有相当大的热容，失水时可消耗大量的热，形成了对热源的有效隔绝，有利于火势的控制。

2、高吸水树脂吸水后形成一种弹性凝胶，并且这种凝胶粒子之间是紧密联结在一起的，之间并没有可供空气进入的空隙，可以在水凝胶状态下隔绝火源与空气的接触，防止暗火复燃，保护已经被凝胶覆盖的火场内物体，从而达到快速灭火的效果。

3、高吸水树脂吸水后形成凝胶，具有优良的化学稳定性、热稳定性和相容性，并且粘度非常高，具有很好的黏附能力，在喷撒到竖直表面上后，能够覆盖在物体表面不下落，形成足够的附着厚度，能够有效提高对火场内未燃烧物体的防火有效性。

4、高吸水树脂系高分子粉未，在贮藏、运输等方面安全，贮存(密闭防吸水)稳定性达二年以上，无毒性；在强火中，受热失水后树脂燃烧变成二氧化碳和水，对人、畜无毒；火扑灭后，火场残留树脂会在数月内自然降解，对人和环境无毒无污染，绿色环保。

5、高吸水树脂粉末比重轻，吸水能力极强，可以在极短的时间吸收自身重量300倍以上的水，在整个吸水凝胶中的树脂粉末含量一般是水重量的0.05～0.5％之间。一般在0.1％左右，只需很少的高吸水树脂粉末就可以形成大量的灭火凝胶，灭火防火效果极佳，并且可以持续吸收水分，避免多余水量四处流淌带来的二次破坏，具有节水作用。

6、高吸水树脂粉末呈弱酸性、弱碱性或中性，不腐蚀消防设备。

现有技术中，存在采用丙烯酸聚合物制备凝胶灭火的技术，比如中国专利CN107497088A中公开了一种水凝胶灭火剂及其实施方法，所述的水凝胶灭火剂的使用方法是将水凝胶灭火剂溶于水中，搅拌时间不大于1分钟，制成质量浓度为3～5‰的溶液，即可用于灭火使用；CN107789085A中公开了一种新型高分子凝胶水系灭火剂，在使用时，取新型环保高分子凝胶水系灭火剂加入600～1000倍质量的水中，搅拌3～5分钟后即可形成高分子凝胶用作灭火；CN207101696U中公开了一种新型环保消防车，首先将物料放进高分子灭火料储箱中，使灭火料进入消防炮管路中，水从水箱中出来通过消防泵进水口进入消防炮管路中，在旋转混合装置的作用下让水和高分子材料在螺旋管道内充分混合，之后在从消防水炮中发出；CN100444912C中公开了一种高吸水性树脂吸水凝胶灭火剂的应用，将合成系树脂聚丙烯酸钠与1000倍的水混合，在半小时生成吸水凝胶，该凝胶可以用水枪喷向火中，将聚丙烯酸钠细粉与1000倍的水混合，一起从喷枪喷向着火部位，在15秒～60秒时间内，生成凝胶起到灭火作用。

但是，这些高吸水性树脂灭火剂的使用方式，都存在重大缺陷。经本发明人长期试验，高吸水性树脂粉末吸水后迅速膨胀，并且随着吸水量的加大，粘度变的越来越大，直至最终接近凝固状态，搅拌后的树脂十分粘稠并且很容易凝固，很难找到合适的方式将这些接近固态的凝胶状吸水树脂发射出去，准确的说是喷洒出去而不是使用人力或者机器一团一团地扔出去。进一步的，树脂在膨胀过程中，会严重阻塞消防设备的管道，导致喷射不能持续，甚至由于水流不畅和管路封闭而导致设备损坏。所以，上述灭火方式的使用场合受到很大限制。

此外，现有技术消防设备中，对于粉末状灭火剂和水流的混合，通常会采用独立输入管路加上重叠输出管路的方案。比如中国专利CN201591928U中公开了一种管套管式复合射流消防炮，参见图1，采用了各种灭火剂的分别输入，且不同的灭火剂分别通过内外管输送，使得混合液与超细干粉在输送过程中不相互混合，只在喷口处汇合，因此完全保留了其各自的特性，再加上直流压力水或泡沫混合液的附壁作用，使得具有良好疏水性的超细干粉能被带到更远的距离。中国专利CN207722267U中公开了一种可调节水和超细干粉灭火剂混合比的消防枪，参见图2，枪体8前端设置有喷射嘴，枪体8后端设置有独立的进粉管和进水管，进粉管前部套在进水管前部的内部，进粉管前部与进水管前部之间留有通水空腔，进粉管前端和进水管前端均与喷射嘴相连接。

比如中国专利CN 105148435 A中公开一种多功能消防同轴喷嘴装置，参见图3，包括连接输送外管路灭火介质的外轴管路进口接口，连接输送内管路灭火介质的内轴管路进口接口，外轴管路阀门，内轴管路阀门，同轴外管路，同轴内管路，外管路喷嘴，内管路喷嘴、内外管路连接。由两套独立的灭火喷嘴装置巧妙组合为一体，可同时喷射两种相同或不同性质或相同性质不同功能的灭火介质到火场。再比如中国专利CN 109806532 A公开了一种复合射流灭火喷射装置，参见图4，包括第一连接管，用于输送泡沫或水系灭火剂，一端设有第一排料口；第二连接管，用于输送氮气驱动下的干粉，一端设有第二排料口，所述第二排料口与所述第一排料口同心设置；外喷管，一端连接所述第一排料口；内喷管，位于所述外喷管的内侧，且与所述外喷管同轴设置，所述内喷管的一端穿入所述第一连接管，用于输送氮气驱动下的干粉，所述内喷管的外壁与所述第一排料口的内壁之间设有用于输送泡沫或水系灭火剂的通道。

上述消防水炮或者水枪，都是针对传统的粉末灭火剂，尤其是干粉灭火剂设计的，而干粉灭火剂通常是不溶于水、不吸水的，并且市面上其他的灭火剂也不会出现吸水导致的体积膨胀和粘度增大情况，所以这类消防水炮在使用干粉灭火剂时没有问题，所有的灭火剂粉末都会随着水流的强力冲刷而被带离消防水炮。但是在使用高吸水性树脂作为灭火剂时，就会出现严重问题，高吸水性树脂实际上既不溶于水也不疏水，而是能够快速将水分子吸入高分子结构内部并固定，并形成具有强大吸附力的凝胶，因此，随着喷水和喷粉的同时进行，强力水流并不能带走所有的树脂粉末，这就导致粘结在喷粉口附近的吸水树脂会越来越多，在工作一段时间后会将喷粉口完全堵住，并且这种问题会随着高吸水性树脂的各项性能指标更优秀而变得更加严重。在我公司所做的试验中，外围水流会通过各种方式流入或者溅射或者滴落到内层喷粉口附近，由于粘性很大并且凝固的十分迅速，吸水后的树脂会在喷嘴部位逐步堆积，形成类似火山状的树脂堆，逐步压缩喷粉通道，最后完全封闭出粉口。最严重的时候，水流可能直接流至喷粉口，凝固的树脂会在极短时间内直接将喷粉口内部的管道堵塞。因此，必须要对现有的混合射流装置做出适合树脂粉末灭火剂的改造。

此外，在灭火剂为其他类型粉末(比如可溶于水的粉末)时，也会出现水倒流入喷粉嘴的情况，尤其是在灭火开始阶段和结束后的关水阶段。当然，在消防中选用的粉末灭火剂，通常是溶解性能极佳的物质，一旦遇水就会大量溶解，其产生的后果也非常严重，一是容易产生不期望的有毒物质或者对消防设备产生腐蚀的化学品，二是溶解过程可能会比较剧烈，容易发生不期望的强烈反应或产生大量的热。

有鉴于此，市场上需要这样一种喷射消防装置，能够使用高吸水性树脂粉末作为灭火剂，能够使树脂粉末和水流的快速混合，同时不形成凝胶或者糊状物堵塞喷粉口，并且能将混合后的凝胶或者溶液持续稳定地输送到指定位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种消防装置，能够实现灭火剂粉末尤其是高吸水性树脂粉末和水流的快速混合，并且不形成凝胶或者糊状物堵塞喷粉口，能持续稳定地喷出粉末灭火剂。

本发明的技术方案是，提供一种喷粉口外伸的消防装置，包括喷水嘴1和喷粉嘴2，喷水嘴1环绕设置于喷粉嘴2的外部，喷粉嘴2的喷粉口4设置于喷水嘴1喷水口3的前方。喷粉嘴2包括设置于前部的可拆卸延长管11。

喷粉嘴2内喷出的灭火剂粉末与喷水嘴1内喷出的水流在消防装置外的空中混合。灭火剂粉末是聚丙烯酸钠树脂粉末。

喷粉嘴2的喷粉口4和喷水嘴1的喷水口3在轴向上的距离A不大于15厘米。

喷水嘴1具有相对于喷粉嘴2独立的喷射管道9。

喷水嘴1和喷粉嘴2管壁之间设置有隔水空间12。

喷水嘴1还包括设置于前部的外套管10，喷粉嘴2的喷粉口4设置于外套管10管口的前方。

喷水嘴1与喷水管5相连，可以喷出高压水流或者水雾，喷粉嘴2与喷粉管6连接，喷粉管6与储粉罐7连接，储粉罐7与高压气源8连接。

本发明还提供一种粉末灭火剂与水的喷射混合方法，灭火剂粉末从设置于所述喷水嘴1喷水口3前方的所述喷粉嘴2的喷粉口4喷出，环绕设置于喷粉嘴2外部的喷水嘴1的喷水口3喷出的水流在喷粉嘴2外部的空中与灭火剂粉末混合。灭火剂粉末是聚丙烯酸钠树脂粉末。喷水嘴1喷出的水柱，呈空心状态喷出并在消防装置前方一定距离处聚拢。

与现有技术中大量存在的混合射流消防设备相比，本发明的优点体现在：

1、现有技术中混合射流水炮水枪，通常采用喷水管套接喷粉管的方案，可以让粉末和水更好地混合在一起，并利用水流的力量将粉末输送的更远。这种设计思路的前提是灭火剂会喷出后会被水流全部带走，即使喷粉口遇水也不会产生大量的凝胶或者糊状物质。但是，在使用高吸水性树脂粉末作为灭火剂时，这种喷粉口和喷水口紧挨在一起的结构，就会让外层的水流有太多的机会进入内层的喷粉口，形成粘度非常大的凝胶从而导致堵塞。但是，这种外水内粉的设计方式，确有其自身优点。比如粉末状灭火剂通常较轻，火场气流环境复杂，并且粉末要由压缩空气吹出，散布面比较大，将粉末在水柱中间喷出，所有粉末都会直接撞到“水墙”上，这种方式粉末的泄露会非常少，混合也较充分。我公司经过长时间实验研究发现，由于水流从密闭的管道中强力喷出，在周围压力降低的情况下，会与喷水口边上的管壁激起大量的水雾或水珠；也有很多水珠会直接从水柱中跳出，这都是水流压力压强和动量等指标发生改变的结果；实践中我们发现一些水炮制造过程中产生的缺陷，如同心度不足、厚薄不均、环形缝隙宽窄等因素，都会影响水花溅射的程度。如果这些水分子溅射到紧挨在旁边的喷粉口，就会导致高吸水性树脂粉末的喷粉口堵塞。为了发挥外水内粉设计的优点，尽量减少其缺点，创造性地提出了将喷粉嘴的位置从与喷水嘴同平面或者大致上同平面，变为喷粉嘴设置在喷水口或者整个消防装置管口前面一段距离处。这种方案下，形成了粉末喷出位置从喷水口向外延伸一段距离的结构，尽可能地加大了两者之间的距离。采用喷粉口前置的设计，一方面水流喷出喷水口溅起的水珠基本没有机会进入喷粉口附近的区域，另一方面，喷粉口四周再也没有喷水嘴管壁的阻挡，处于一种悬空的状态，即使压力气体喷出导致粉末向四周飘散，也不会在喷粉口附着和堆积，而是直接进入了水柱，最大限度的减少了喷粉口沾水的可能性。我们发现，即使有水花溅射到喷粉口，也因为喷粉管延伸在外部，树脂粉末不会在喷粉口正前方堆积，只会在喷粉口的侧后方堆积，在短时间内不会堵塞喷粉口。实验证明，这种喷口结构的消防装置可以连续工作数十分钟而不发生堵塞。

2、本发明所解决的最大的技术问题，就是如何使得喷粉口和喷水管不被凝胶或者膏体堵住，喷管不被污染。但是实践中，由于水炮大多是人工操作，水流喷出的方向、水量的大小、喷射的水压都很可能产生很大的波动，所以喷粉口不可避免的会堆积一些吸了水的凝胶状物质，一旦这些物质积累到一定程度，就会减少喷粉口和喷水口的面积，大大降低消防设备的使用效能。对此，我们找到了一种方便快捷的方法，就是把喷水嘴的前端部设计为可拆卸的延长管，一旦使用过程中因为任何原因造成喷粉口堵塞，我们立即更换延长管，达到迅速重新投入工作的目的。这种方法可以最快速地解决堵塞问题，因为根据实验，喷粉口的堵塞占了所有堵塞的90％以上，喷水口堵塞一般都是由于喷粉口堵塞后引起连锁反应；同时，喷粉口的堵塞，即使把喷粉嘴管道堵塞，也不会堵塞很长距离的管道，因为聚丙烯酸钠强大的吸水能力和密封能力，会很快将管道封闭。所以，只要延长管的长度设计合适，就可以避免树脂粉末将主管道封闭。此外，在使用其他灭火剂时，由于水流从喷粉口倒流造成的污染，也可以通过清洗延长管来解决，否则，通过整体清洗喷粉管道的方法解决喷粉口附近的灭火剂溶液污染，成本高费时多。

3、改变了消防领域以前利用高吸水性树脂作为灭火剂的使用方式，从以前的预先混合之后再使用，变成了即喷即用，大大提高了灭火效率，也不需要额外的搅拌设备，相当于没有改变传统的水柱灭火方式，只是在水炮中间加上了一组粉末喷射装置，形成了将粉末喷射在喷出水柱上的新灭火方式，由水柱带着粉末走，水和粉边走边混合吸收，并且在达到着火点的几秒钟内完成充分吸水混合，水流达到着火点时，灭火凝胶也正好形成，完全没有影响以前灭火快速反应的优点。树脂粉末和水流从原来的在喷口内部或者出口部位混合，变成了在距离喷口一定距离的空中进行混合，极大地减少了水流进入喷粉口附近区域的机会。由于水流从环形管四周强力喷出，所以水柱的形状与从普通水管喷出水柱的形状区别明显，大致呈现一种中空环形水柱，并且这种水柱会在距离喷水口一定距离的位置上聚拢，当然，聚拢之后通常是再一次的分开或者稍微分开就直着向前喷出。这就为喷粉管延伸的设计提供了基础，至少水流不会直接喷射在喷粉口上。最大限度的利用了高吸水性树脂，尤其是聚丙烯酸钠树脂的物理性质，让高吸水量和高吸水速率，不再成为使用聚丙烯酸钠作为灭火剂的障碍，而是变成了一种优势。树脂粉末和水流无需在任何封闭或者半封闭的空间内进行混合，而是直接在空中进行混合，可以对大限度解决吸水后产生的高粘性对灭火剂喷洒的影响。

4、在喷水嘴和喷粉嘴之间预留出隔水空间，可以保证水柱不是紧贴着喷粉管的外壁喷出，相当于在径向方向上把两者也分开了一定的距离B，加上轴向上分开的距离A，可以最大限度的降低喷水口溅射起来的水花对喷粉口的影响。同时，由于隔水空间的存在，事实上加大了喷水口的直径，使得喷出的中空水柱在空中的汇聚点距离喷粉口更远，有利于树脂粉末进入水柱。喷水管喷出的强力水流或者水雾，可以将树脂形成的凝胶输送到较远的地方，并且水流在快速喷出的时候，可以在喷水口前方一定距离处会聚在一起，可以将粉末的逃出水柱的概率降到几乎为零；同时在水柱内部也能产生一定的负压，可以将喷出后随气流漂浮的树脂粉末吸入到水流中来，很好地利用了树脂粉末密度低颗粒小的特点。

5、本发明喷粉嘴和喷水嘴重叠的结构，和现有两相射流混合设备并无实质差异，制作工艺简单，结构简单，外形小巧美观，占用空间小，安装及维修或者替换部件方便快捷。对生产厂家来讲，在追求成本平衡的情况下，无需对现有的消防水炮、水枪或者水龙做实质性改动，要想达到本发明的技术效果，可以利用原有的喷水嘴和喷粉嘴，仅需把喷粉嘴管壁适当向外延伸即可，极大地降低了改造成本。

附图说明

图1是现有技术中多相射流水炮结构示意图；

图2是现有技术中多相射流水枪结构示意图；

图3是现有技术中多相射流水炮结构示意图；

图4是现有技术中多相射流水炮结构示意图；

图5是本发明消防装置一实施例结构示意图；

图6是本发明消防装置一实施例端面喷口位置示意图；

图7是本发明消防装置一实施例喷嘴结构示意图；

图8是本发明消防装置一实施例喷嘴结构示意图；

图9是本发明消防装置一实施例喷嘴结构示意图；

图10是本发明消防装置一实施例喷嘴结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参考图5，本发明涉及消防设备技术领域，公开了提供一种喷粉口外伸的消防装置，包括喷水嘴1和喷粉嘴2，喷水嘴1环绕设置于喷粉嘴2的外部，喷粉嘴2的喷粉口4设置于喷水嘴1喷水口3的前方。

通常来讲，混合射流消防装置都包含若干个部件，比如水泵、高压泵、管道、阀门、接水口、控制装置等，但是具体到本发明来讲，只包括两个核心的部分，喷粉的装置和喷水的装置。只要这两个装置设置位置得当，就可以完成本发明的发明目的。我公司前一段时间的试验，主要是围绕现有技术中混合射流设备的再利用进行的，因为现有技术中已经存在粉末和高压水柱一起喷出灭火的混合射流设备，省去了开发成本，如果能直接转用，试验成本很低。但是经过一系列的测试，并且中途更换了若干个品种的高吸水性树脂，都不能达到很好的喷射效果。现有的三相或者两相混合射流消防装备，都是喷水口和喷粉口互相嵌套的，喷水和喷粉同时进行，水和粉末互相包裹着喷出，由于高压水柱压力非常大，水线之间的碰撞比较激烈，溅射起来的水花非常容易进入喷粉口的周围，而高吸水性树脂粉末相比于现有的粉末灭火剂最大的不同就是既不溶于水，也不疏水，而是遇水后急速膨胀并且粘度迅速增大变为凝胶状，逐渐变为固态的凝胶封住喷粉口的周围内壁，最终会彻底封闭喷粉口，造成作为灭火剂的树脂不能喷出。有些情况下，比如高压水流刚喷出或者刚关闭时，经常会出现水流直接流到喷粉口，在喷口处形成凝胶直接将喷粉口封闭的情况。

针对此问题，我们创造性地提出了将喷粉嘴的位置从与喷水嘴同平面或者实质上同平面，变为喷粉嘴位置靠前的技术方案，使得喷粉口4呈现出了一种突出悬空的状态。需要强调的是，喷粉嘴2的喷粉口4和喷水嘴1喷水口3，是指粉末和液体喷出时脱离封闭管道与外界空气相接触的位置。但是，在设置有外套管10的情况下，喷水口3就不是整个设备的管口。

在一个实施例下，喷水嘴1和喷粉嘴2都至少在前部具有一段独立的管道，可以避免水流直接紧贴着喷粉嘴2的外管壁喷出，进而造成在喷粉口4附近水花四溅。根据我们的实验结论，在从封闭管道进入开放空间时，压力的改变会使高速喷出的水柱产生最大程度的溅射水花；同时，在结构和形状特征发生变化的部位产生碰撞水花也会比较明显。本发明方案下，形成了水流喷出位置和粉末喷出位置实质上相隔一定距离的构造。两者重叠的喷口虽然从端面看相距比较近，但是在轴向上的距离A得到了有效拉长，喷粉口4距离溅射水花最多的喷水口2有了一段轴向和径向缓冲距离。这种设计下，灭火剂粉末尤其是聚丙烯酸钠树脂粉末，由于密度低颗粒小，在压力气体的作用下仍然可以较高速率从中间直接喷射到四周的高压水柱上，并且由于聚丙烯酸钠树脂粉末优秀的吸水速率，可以迅速加入水流中去，并随着水流一起飞向着火点，树脂粉末在高压水柱强烈的负压牵引下，并不会四处飘散大量粘附在管壁上。

参考图7，8和9，喷粉口4的位置，在喷水口3或者外套管10位置的前方一定距离处。喷粉嘴2的喷粉口4和喷水嘴1的喷水口3在轴向上的距离A不大于15厘米。因为水柱的形状变化只是在一定范围内，水柱在整个装置前方20厘米外的地方汇聚，喷粉口4就不能伸出太多，更不能超过水柱汇聚点。当然，距离也不能太短，距离太短影响躲避水花的效果。高吸水性树脂粉末从喷水嘴1的喷水口3的前方喷射入水流当中。这种设计可以有效拉长喷粉口4和喷水口3的距离，并且将容易堵塞的喷粉口放在了四周没有阻挡的外部空中，水珠不太可能溅射到的地方，基本杜绝了喷粉口4堵塞的问题。这种设计之所以能实现，主要是考虑了粉末喷出本身具有一定的压力，可以保证粉末在短距离内不发生大规模飘散，第二是在高压水柱强大负压的作用下，密度较轻的树脂粉末可以被很好的吸引，三是在需要的情况下，可以采用增设延长管11的方式缓解粉末飘散和沾水。这样，就可以充分利用和发挥聚丙烯酸钠树脂粉末的优点，避免容易堵塞出口或者回流的缺点。

喷粉嘴2包括设置于前部的可拆卸延长管11。实际灭火过程中，各种不可控因素太多，随即发生的事件太多，喷粉口不可避免的会堆积一些吸了水的凝胶状物质，一旦这些物质积累到一定程度，就会减少喷粉口和喷水口的面积，大大降低消防设备的使用效能。尤其是喷水嘴和喷粉嘴之间没有设置隔水空间12时，如图10所示，水流更容易进入喷粉口4引发堵塞。我们找到了一种方便快捷的方法，把喷水嘴的前端部设计为可拆卸的延长管，一旦使用过程中因为任何原因造成喷粉口堵塞，我们立即更换延长管，消防装置可以马上重新投入工作。如果仅从两种物质混合的角度来讲，本发明的消防装置混合效果不一定优于现有套管式混合射流系统，但是本发明解决了使用新灭火剂粉末带来的新问题，在使用高吸水性树脂粉末尤其是聚丙烯酸钠树脂粉末作为灭火剂时产生了很好的技术效果，充分发挥了聚丙烯酸钠树脂粉末的特性，即使已经发生了堆积现象，也很容易清理，因为延长管11是暴露于整个喷水嘴1之外的，可以直接使用工具将堆积物从管道外壁除去。此外，在使用其他灭火剂时，由于水流倒流会造成喷粉口附近的一段喷粉管道污染，也可以通过更换延长管来解决，延长管在清洗后，还可以重新安装在喷粉嘴上。

喷粉嘴2内喷出的灭火剂粉末与喷水嘴1内喷出的水流在消防装置外的空中混合。理论上来讲，喷粉口4喷出粉末的方向与喷水口3喷出水的方向应该相交。本发明的设计下，虽然喷水嘴1并没有向内倾斜，但是由于绝大部分水炮进水管的直径比喷水嘴1小，在喷出过程中有一个向外高速扩散的过程，这样，在水平喷出时，高压水流喷出的方向受到管壁的折射会稍微向喷水嘴1的中心轴线汇聚，这样就可以与从中间直线喷出的粉末倾斜相交，有利于固液进一步混合。这种情况在设置有外套管10的情况下更加明显。喷水嘴1的内部构造有很多种形式，但是水流最终喷出的方向，相对于粉末喷出方向是倾斜的。实验中高压水柱也是在距离管口一定距离处聚拢，喷粉口4喷出的树脂粉末可以从中间空心部分喷到高压水柱上，这样可以最大限度借助高压水柱产生的水幕，将漂浮的粉末拦截到水柱液面上。在某些情形下，喷水嘴1和喷粉嘴2的形状可能不是非常规整，但是这并不影响水流和粉末沿着我们设计的方向喷出，可以尽量确保喷水嘴1和喷粉嘴2内部形成的喷射通道形状完整对称。喷水嘴1和喷粉嘴2各自独立向外喷出水流和粉末，然后在距离管口一定的距离上相碰撞混合，比较好地解决了喷粉口4被凝胶封住的问题。

经我公司试验，高吸水性树脂粉末优选是聚丙烯酸钠树脂粉末。因为并不是所有的高吸水性树脂粉末都能够达到最优的喷射效果，各种高吸水性树脂粉末之间的吸水混合以及状态转变的效果有明显不同，将吸了水之后的高吸水性树脂粉末喷射到着火点，灭火效果有区别。聚丙烯酸钠树脂粉末的吸水速率、吸水倍数、粘度、密度等指标与本发明的消防装置和混合方法非常契合，可以达到优秀的灭火效果。

此外，还可以选用其他类型的灭火剂粉末，比如可溶于水的这类粉末灭火剂，有的文献中提到海藻酸钠，可溶性钙盐等，但按照试验结果来看，溶于水速度快的粉末混合效果相对好一些。实际上，本发明的消防装置，理论上几乎可以采用所有种类的粉末灭火剂，但是，若单论混合效果，本发明不一定优于现有技术。但是，本发明其实并不是仅仅为了解决混合效果问题而设计的，何种结构下能够将水流对粉末管道的影响降到最低才是本发明的核心。很多粉末灭火剂使用时采用的混合射流结构都是内粉外水的模式，有的需要在消防车专用容器或者管道内进行预混合再喷出，有的喷粉管甚至直接在插在喷水管内，容易造成残留水进入粉末管道，进而造成污染和堵塞。采用本发明的设计，虽然还是外水内粉，但是喷粉口和喷水口的相对位置得到了优化调整，水流和粉末的混合位置得到了优化，可以解决残留水倒流入管道的问题，其后续清理工作会相对简单，污染腐蚀小，同样获得了有益的技术效果。

参考图6-9，喷粉嘴2的喷粉口4和喷水嘴1的喷水口3在轴向上的距离A不大于15厘米。喷水嘴1具有相对于喷粉嘴2独立的喷射管道9。喷水嘴1和喷粉嘴2管壁之间设置有隔水空间12。喷水嘴1还包括设置于前部的外套管10，喷粉嘴2的喷粉口4设置于外套管10管口的前方。

喷水嘴1和喷粉嘴2为一体化设置，喷水嘴1和喷粉嘴2通常指喷水装置和喷粉装置靠近喷水口3和喷粉口4的部分，参考图6-9，喷水嘴1和喷粉嘴2集成在一个独立结构上，只需要切分出两个独立的喷出管道即可。喷水管3和喷粉管4的具体形状可以比较灵活，敞口面积也可以根据需要调整，喷出的水柱形状也可以是空心水柱或其他适合形状。整个系统的结构非常简洁，体积缩小，外观漂亮，设备在训练、搬运及灭火使用过程中，不容易出现损坏等情况。

通常情况下，喷粉口4和喷水口3的距离不会太长，比如超过15厘米。但是，由于某些灭火剂粉末密度低颗粒小，在高压气体作用下分散作用较强，当距离A较长时，可以在喷粉口4处设置延长管11，将喷粉口4外的部分区域封闭，这对避免水溅射和回流意义重大。特别是在延长管11和喷水嘴1管壁之间，或者喷粉嘴2和喷水嘴1管壁之间设置隔水空间12，可以有效降低水流入喷粉口4周围的可能性。当然，这里说的设置，也不仅仅指由具体的实体结构构成，也可以是对水道进行一定的设计，让水柱以一定的形状或者形式喷出，比如贴着外管壁喷出，这时就会在喷嘴之间自然形成一个隔水空间12，让喷口互相远离。此外，隔水空间还考虑了高压水炮的实际工作过程，水炮的使用角度一般都是斜向上方的，在高压水炮刚一打开阀门时，阀门开启有一个过程，并且管道中没有残存水，所以会造成一开始高压水柱并不能瞬间形成，而是要从弱到强，这个过程通常会引发水炮内水流直接流到喷水嘴1下方。此外，高压水炮刚在结束喷射时，需要逐步关闭阀门，阀门关闭的过程中，管道中压力和水量逐渐减少，直到最后喷出的水柱由于压力不足，直接掉落下来，会造成这部分水流直接掉到喷水嘴1管壁内侧。如果水流可以直接顺着管壁流到喷粉口4处，则必然导致喷粉口4堵塞。而我们在此处设计了隔水空间12，因为压力不足而掉落的水流，绝大部分都可以顺着管壁流入隔水空间12，则基本上可以解决上述问题。因为实际流入喷水嘴1内部的水量不会很大，只是会形成吸水凝胶堵塞喷粉口4，所以只要将水合理排出或者暂存，就不会发生堵塞管口的情况。在这里，可以灵活选择进入喷水嘴1内部水流的排出方式，比如直接在喷水嘴1下方设置排水孔。

喷水嘴1属于消防水炮、消防水龙或者消防水枪的一部分并与喷水管5相连，可以喷出高压水流或者水雾。参考图5可以看出，本发明的消防装置实际上可以从绝大多数现有混合射流消防装置改造而来，无论原来是什么样的水炮或者水枪，只要对喷粉管和喷粉嘴的位置嵌套关系进行一定的改造，就可以得到本专利的消防装置。这也是本发明的一大贡献，并没有简简单单地放弃现有的大量消防装置，而是针对粉末灭火剂的特点，在现有消防装置中选择了最佳的管路配置方式，将喷粉口从大致设置在喷水口同平面附近，改变为设置在喷水口前方一定距离处，使得在使用聚丙烯酸钠树脂粉末作为灭火剂的情况下，发挥出了其最大的效能，并且最大限度的降低了整套系统的成本。

参考图5，喷粉嘴2与喷粉管6连接，喷粉管6与储粉罐7连接，储粉罐7与高压气源8连接。这也是混合射流设备常规喷粉装置的配置，当然，直接与其他类型的供粉装置连接，也不影响本发明的效果。核心还是喷粉装置喷出的灭火剂可以喷向水柱，同时喷水口3溅起的水花不进入喷粉口4。

本发明还提供一种粉末灭火剂与水的喷射混合方法，灭火剂粉末从设置于所述喷水嘴1喷水口3前方的所述喷粉嘴2的喷粉口4喷出，环绕设置于喷粉嘴2外部的喷水嘴1的喷水口3喷出的水流在喷粉嘴2外部的空中与灭火剂粉末混合。灭火剂粉末是聚丙烯酸钠树脂粉末。喷水嘴1喷出的水柱，呈空心状态喷出并在消防装置前方一定距离处聚拢。

本实施例的有益之处在于：解决了现有技术中使用诸如聚丙烯酸钠树脂粉末等作为灭火剂的技术瓶颈，让诸如聚丙烯酸钠树脂等粉末灭火剂可以顺利持续的喷射到火场内，不堵塞喷粉口或者造成管道污染。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种喷粉口外伸的消防装置，包括喷水嘴(1)和喷粉嘴(2)，所述喷水嘴(1)环绕设置于所述喷粉嘴(2)的外部，所述喷粉嘴(2)的喷粉口(4)设置于所述喷水嘴(1)喷水口(3)的前方。

2.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷粉嘴(2)包括设置于前部的可拆卸延长管(11)。

3.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷粉嘴(2)内喷出的灭火剂粉末与所述喷水嘴(1)内喷出的水流在所述消防装置外的空中混合。

4.根据权利要求3所述的消防装置，其特征在于，所述灭火剂粉末是聚丙烯酸钠树脂粉末。

5.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷粉嘴(2)的喷粉口(4)和所述喷水嘴(1)的喷水口(3)在轴向上的距离A不大于15厘米。

6.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷水嘴(1)具有相对于喷粉嘴(2)独立的喷射管道(9)。

7.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷水嘴(1)和所述喷粉嘴(2)管壁之间设置有隔水空间(12)。

8.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷水嘴(1)还包括设置于前部的外套管(10)，所述喷粉嘴(2)的喷粉口(4)设置于所述外套管(10)管口的前方。

9.根据权利要求1所述的消防装置，其特征在于，所述喷水嘴(1)与喷水管(5)相连，可以喷出高压水流或者水雾，所述喷粉嘴(2)与喷粉管(6)连接，所述喷粉管(6)与储粉罐(7)连接，所述储粉罐(7)与高压气源(8)连接。

10.一种粉末灭火剂与水的喷射混合方法，其特征在于，灭火剂粉末从设置于所述喷水嘴(1)喷水口(3)前方的所述喷粉嘴(2)的喷粉口(4)喷出，环绕设置于喷粉嘴(2)外部的喷水嘴(1)的喷水口(3)喷出的水流在喷粉嘴(2)外部的空中与灭火剂粉末混合。

11.根据权利要求10所述的混合方法，其特征在于，所述灭火剂粉末是聚丙烯酸钠树脂粉末。

12.根据权利要求10所述的混合方法，其特征在于，所述喷水嘴(1)喷出的水柱，呈空心状态喷出并在消防装置前方一定距离处聚拢。

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