CN115382681A - 一种悬浮粉尘的水雾喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷嘴技术领域，公开了一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，包括喷嘴、喷嘴接管、螺母、水管和水雾发生装置，喷嘴上部设有入口，入口处设有第一螺纹接口，第一螺纹接口内部的两侧设有相错设置的第一切线入口和第二切线入口，喷嘴中部设有转轴，转轴上设有若干竖向排布的扇叶，若干扇叶独立转动，扇叶下部设有加速腔室，加速腔室呈倒锥形，加速腔室底部连通有喷口，喷嘴接管一侧设有第二螺纹接口，第二螺纹接口与第一螺纹接口螺纹配合，水管与水雾发生装置连通，水管一端设有第三螺纹接口，水管上设有水管限位部，螺母内部设有斜面螺纹，螺母的斜面螺纹与水管的第三螺纹接口螺纹配合。本装置以特定状态喷出的水雾和气流对粉尘燃爆进行抑制和浇灭。

Description

一种悬浮粉尘的水雾喷嘴

技术领域

本发明涉及喷嘴技术领域，具体为一种悬浮粉尘的水雾喷嘴。

背景技术

目前化学爆炸抑制剂主要有惰性气体、惰性粉尘及水。近年来，水雾作为一种安全、高效的抑爆手段，得到了各界的广泛关注，其中雾滴在破裂和蒸发过程中从爆炸冲击波和爆炸反应区吸取能量；以及水雾对热辐射的阻隔、对燃爆反应热表面的浸润作用，均可有效降低爆炸超压和准静态超压以及爆炸引起的二次效应。

国外学者虽然都尝试了使用水介质来衰减炸药爆炸冲击波，并取得了一些成果，但这些成果均要求改变火炸药工库房消防设施，因而难以在火炸药领域广泛应用，目前火炸药领域依然使用的是雨淋系统进行灭火。同时，国内对水雾在消防领域、气体爆炸领域有很多的研究报道，但在水雾抑制火炸药爆炸方面的研究基本未见报道，并且，国内水雾灭火技术取得的一些成果主要是针对民用领域开展，研究时没有充分考虑火炸药燃爆特殊性，这些成果不能直接用在火炸药行业。实质上，我国火炸药行业水雾抑爆喷嘴处于空白状态，迫切需要针对火炸药燃爆的特殊性，开展水雾抑爆喷嘴的研究。

发明内容

本发明意在提供一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，以解决目前国内水雾灭火技术没有充分考虑火炸药燃爆特殊性，而不能直接用在火炸药行业上，没有针对火炸药燃爆的特殊性而发明的水雾抑爆喷嘴的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，包括喷嘴、喷嘴接管、螺母、水管和水雾发生装置，喷嘴上部设有入口，入口处设有第一螺纹接口，第一螺纹接口内部的两侧设有相错设置的第一切线入口和第二切线入口，喷嘴中部设有转轴，转轴上设有若干竖向排布的扇叶，若干扇叶独立转动，扇叶下部设有加速腔室，加速腔室呈倒锥形，加速腔室底部连通有喷口，喷嘴接管一侧设有第二螺纹接口，第二螺纹接口与第一螺纹接口螺纹配合，水管与水雾发生装置连通，水管一端设有第三螺纹接口，水管上设有水管限位部，螺母内部设有斜面螺纹，螺母的斜面螺纹与水管的第三螺纹接口螺纹配合。

基础方案的原理：水雾发生装置连通水管，喷嘴接管将远离第二螺纹接口的一端插入水管中，螺母套设在水管上，通过水管一端设有的第三螺纹接口与螺母内部的斜面螺纹的螺纹配合，让螺母向水管方向旋转，螺母的斜面螺纹向内压迫水管将处于水管内部的喷嘴接管固定牢固；

通过喷嘴入口处设有的第一螺纹接口与喷嘴接管一侧设有的第二螺纹接口的螺纹配合，喷嘴固定在喷嘴接管一端；水管内传输的水流和氮气流通过喷嘴入口进入喷嘴，通过喷嘴内部的两侧设有相错设置的第一切线入口和第二切线入口，使水流和氮气流从两侧的第一切线入口和第二切线入口相错进入喷嘴内部，从扇叶相错的两侧的切线方向带动扇叶转动，若干转动的扇叶产生转动的惯性，对后续进入喷嘴内部的水流和氮气流进行搅拌和引流，水流和氮气流的水压和气压与转动的扇叶相互促进，使水流和氮气流产生离心效应；

之后水流和气流进入加速腔室，由于进入加速腔室的顺序不同，水流和氮气流之间会形成不同的效果；具体的：

当水流先流出，氮气流后流出时，水流与氮气流正常的通过喷嘴下方设有的喷口以离心的状态喷出，对粉尘燃爆火焰进行抑制和浇灭，具体为，其中水流中的雾滴在破裂和蒸发过程中从爆炸冲击波和爆炸反应区吸取能量，以及水雾对热辐射的阻隔、对燃爆反应热表面的浸润作用，能够有效降低爆炸超压和准静态超压以及爆炸引起的二次效应；

当气流先流出，水流后流出时，水流会由于重力和水压加速流出，由于氮气的密度小于空气，氮气流的流出速度一定会小于水流的流出速度，氮气流会把水流分开，使水流中部形成一个氮气流的通道，由于氮气流通道两侧的水压向氮气流通道内部挤压，形成沃辛顿射流，使氮气流快速向外喷出；由于粉尘燃爆后会点燃周围的可燃物品，可绕物品燃烧的火焰会产生外焰和内焰，快速喷出氮气流会将外焰打散，随后喷出的离心水流会直接喷洒到火焰的内焰上，直接从火焰的燃烧的内部对火焰进行浇灭，增强喷嘴灭火和抑制粉尘燃爆火焰的效果。

基础方案的优点：解决了目前国内水雾灭火技术没有充分考虑火炸药燃爆特殊性，而不能直接用在火炸药行业上，没有针对火炸药燃爆的特殊性而发明的水雾抑爆喷嘴的问题。

进一步，水雾发生装置包括高压氮气罐、储水罐、气动电磁阀，高压氮气罐与储水罐连通，储水罐连通水管，水管上设有气动电磁阀。

基础方案的原理：通过高压氮气罐与储水罐连通将水流与氮气流混合，再通过气动电磁阀连通水管将水流和氮气流通过水管输送。

进一步，喷嘴接管远离第二螺纹接口的一端设有o形圈凹槽，水管内设有o形圈，喷嘴接管插入水管内，o形圈位于o形圈凹槽内。

基础方案的原理：通过喷嘴接管插入水管内部后，o形圈位于o形圈凹槽内，能够有效防止水流和氮气流的泄漏，增强水管与喷嘴接管的连接处的密封性。

进一步，喷嘴接管一侧设有第二螺纹接口处设有加压水槽。

基础方案的原理：水管内流动的水流会进入喷嘴接管设有的加压水槽中，由于水流的水压会向内挤压喷嘴接管的第二螺纹接口，使喷嘴的第一螺纹接口与喷嘴接管的第二螺纹接口连接更紧密，防止水流和氮气流从螺纹配合处泄漏。

进一步，喷嘴接管的雾化承受压力大于10MPa，喷嘴接管厚度大于8mm。

基础方案的原理：喷嘴接管的需要承受雾化压力，管路的压力分为低压(P≤1.21MPa)、中压(1.21MPa＜P＜3.45MPa)、高压(P≥3.45MPa)三个档次，因此喷嘴接管的厚度大于8mm，才能满足实际需要。

进一步，喷口的直径为1.5mm。

基础方案的原理：水雾运动速度快、雾通量大、喷洒范围广，都有利于爆炸冲击波压力及温度的抑制，粒径对火炸药爆炸影响有正反作用，小粒径易蒸发吸收热量，但是粒径过小，也会导致水雾迅速蒸发后压力增大，水雾参数的差异会影响水雾对爆炸火焰不同区域的作用过程，进而影响其抑制效果；水雾通过冷却吸热作用和汽化后产生水蒸气的稀释作用降低反应温度和粉尘的浓度，进而降低爆炸反应速率；同时，未燃粉尘在水雾作用下，湿度会增大，对爆炸能够产生一定的抑制作用；即在喷口的直径为1.5mm时，喷嘴对粉尘燃爆的爆炸压力和爆炸温度降低幅度效果最好，抑爆率最好。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

(1)水雾发生装置连通水管，水管通过螺母固定连接喷嘴接管，喷嘴接管插入水管中，螺母套设在水管上，螺母的斜面螺纹向内压迫水管将处于水管内部的喷嘴接管固定牢固，这样的连接方式方便连接和取下，方便对喷嘴进行定期维修检查，并且密封性好，不会泄漏水流和氮气流；

(2)通过喷嘴入口处设有的第一螺纹接口与喷嘴接管一侧设有的第二螺纹接口的螺纹配合，将喷嘴固定在喷嘴接管一端，这样方便根据不同需要快速的更改不同喷口直径的喷嘴；且通过喷嘴接第二管螺纹接口处的加压水槽，能够使喷嘴的第一螺纹接口与喷嘴接管的第二螺纹接口连接更紧密，防止水流和氮气流从螺纹配合处泄漏；

(3)水管内传输的水流和氮气流通过喷嘴内部的两侧设有相错设置的第一切线入口和第二切线入口，使水流和氮气流从两侧的第一切线入口和第二切线入口相错进入喷嘴内部，从扇叶相错的两侧的切线方向带动扇叶转动，若干转动的扇叶产生转动的惯性，对后续进入喷嘴内部的水流和氮气流进行搅拌和引流，水流和氮气流的水压和气压与转动的扇叶相互促进，使水流和氮气流产生离心效应；

(4)由于水流和氮气流进入加速腔室的顺序不同，水流和氮气流之间会形成不同的效果；具体的：当水流先流出，氮气流后流出时，水流与氮气流正常的通过喷嘴下方设有的喷口以离心的状态喷出，对粉尘燃爆火焰进行抑制和浇灭，其中水流中的雾滴在破裂和蒸发过程中从爆炸冲击波和爆炸反应区吸取能量，以及水雾对热辐射的阻隔、对燃爆反应热表面的浸润作用，能够有效降低爆炸超压和准静态超压以及爆炸引起的二次效应；当气流先流出，水流后流出时，水流会由于重力和水压加速流出，由于氮气的密度小于空气，氮气流的流出速度一定会小于水流的流出速度，氮气流会把水流分开，使水流中部形成一个氮气流的通道，由于氮气流通道两侧的水压向氮气流通道内部挤压，形成沃辛顿射流，使氮气流快速向外喷出；由于粉尘燃爆后会点燃周围的可燃物品，可绕物品燃烧的火焰会产生外焰和内焰，快速喷出氮气流会将外焰打散，随后喷出的离心水流会直接喷洒到火焰的内焰上，直接从火焰的燃烧的内部对火焰进行浇灭，增强喷嘴灭火和抑制粉尘燃爆火焰的效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本申请实施例的喷嘴的内部结构示意图。

图2是本申请实施例的喷嘴的侧视图。

图3是本申请实施例的喷嘴接管的正视图。

图4是本申请实施例的螺母的侧视图、俯视图和内部结构示意图。

图5是本申请实施例的水管连接喷嘴接管一端的正视图。

图6是本申请实施例的水雾发生装置的正视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：喷嘴1、第一螺纹接口2、转轴3、扇叶4、加速腔室5、喷口6、入口7、喷嘴接管8、加压水槽9、第二螺纹接口10、o形圈凹槽11、水管12、水管限位部13、第三螺纹接口14、o形圈15、螺母16、斜面螺纹17、高压氮气罐18、储水罐19、气动电磁阀21、第一切线入口22、第二切线入口23。

实施例基本如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6所示：一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，包括喷嘴1、喷嘴接管8、螺母16、水管12和水雾发生装置，喷嘴1上部设有入口7，入口7处设有第一螺纹接口2，第一螺纹接口2内部的两侧设有相错设置的第一切线入口22和第二切线入口23，喷嘴1中部固定连接有转轴3，转轴3上固定连接有若干竖向排布的扇叶4，若干扇叶4独立转动，扇叶4下部设有加速腔室5，加速腔室5呈倒锥形，加速腔室5底部连通有喷口6，喷嘴接管8一侧设有第二螺纹接口10，第二螺纹接口10与第一螺纹接口2螺纹配合，水管12与水雾发生装置连通，水管12一端设有第三螺纹接口14，水管12上设有水管限位部13，螺母16内部设有斜面螺纹17，螺母16的斜面螺纹17与水管12的第三螺纹接口14螺纹配合。

具体实施过程如下：水雾发生装置连通水管12，喷嘴接管8将远离第二螺纹接口10的一端插入水管12中，螺母16套设在水管12上，通过水管12一端设有的第三螺纹接口14与螺母16内部的斜面螺纹17的螺纹配合，让螺母16向水管12方向旋转，螺母16的斜面螺纹17向内压迫水管12将处于水管12内部的喷嘴接管8固定牢固；

通过喷嘴1入口7处设有的第一螺纹接口2与喷嘴接管8一侧设有的第二螺纹接口10的螺纹配合，喷嘴1固定在喷嘴接管8一端；水管12内传输的水流和氮气流通过喷嘴1入口7进入喷嘴1，通过喷嘴1内部的两侧设有相错设置的第一切线入口22和第二切线入口23，使水流和氮气流从两侧的第一切线入口22和第二切线入口23相错进入喷嘴1内部，从扇叶4相错的两侧的切线方向带动扇叶4转动，若干转动的扇叶4产生转动的惯性，对后续进入喷嘴1内部的水流和氮气流进行搅拌和引流，水流和氮气流的水压和气压与转动的扇叶4相互促进，使水流和氮气流产生离心效应；

之后水流和气流进入加速腔室5，由于进入加速腔室5的顺序不同，水流和氮气流之间会形成不同的效果；具体的：

当水流先流出，氮气流后流出时，水流与氮气流正常的通过喷嘴1下方设有的喷口6以离心的状态喷出，对粉尘燃爆火焰进行抑制和浇灭，具体为，其中水流中的雾滴在破裂和蒸发过程中从爆炸冲击波和爆炸反应区吸取能量，以及水雾对热辐射的阻隔、对燃爆反应热表面的浸润作用，能够有效降低爆炸超压和准静态超压以及爆炸引起的二次效应；

当气流先流出，水流后流出时，水流会由于重力和水压加速流出，由于氮气的密度小于空气，氮气流的流出速度一定会小于水流的流出速度，氮气流会把水流分开，使水流中部形成一个氮气流的通道，由于氮气流通道两侧的水压向氮气流通道内部挤压，形成沃辛顿射流，使氮气流快速向外喷出；由于粉尘燃爆后会点燃周围的可燃物品，可绕物品燃烧的火焰会产生外焰和内焰，快速喷出氮气流会将外焰打散，随后喷出的离心水流会直接喷洒到火焰的内焰上，直接从火焰的燃烧的内部对火焰进行浇灭，增强喷嘴1灭火和抑制粉尘燃爆火焰的效果。

如附图6所示：水雾发生装置包括高压氮气罐18、储水罐19、气动电磁阀21，高压氮气罐18与储水罐19连通，储水罐19连通水管12，水管12上固定安装有气动电磁阀21。

具体实施过程如下：通过高压氮气罐18与储水罐19连通将水流与氮气流混合，再通过气动电磁阀21连通水管12将水流和氮气流通过水管12输送。

结合附图3和附图5所示：喷嘴接管8远离第二螺纹接口10的一端设有o形圈凹槽11，水管12内固定连接有o形圈15，喷嘴接管8插入水管12内，o形圈15位于o形圈凹槽11内。

具体实施过程如下：通过喷嘴接管8插入水管12内部后，o形圈15位于o形圈凹槽11内，能够有效防止水流和氮气流的泄漏，增强水管12与喷嘴接管8的连接处的密封性。

如附图3所示：喷嘴接管8一侧设有第二螺纹接口10处设有加压水槽9。

具体实施过程如下：水管12内流动的水流会进入喷嘴接管8设有的加压水槽9中，由于水流的水压会向内挤压喷嘴接管8的第二螺纹接口10，使喷嘴1的第一螺纹接口2与喷嘴接管8的第二螺纹接口10连接更紧密，防止水流和氮气流从螺纹配合处泄漏。

如附图3所示：喷嘴接管8的雾化承受压力大于10MPa，喷嘴接管8厚度大于8mm。

具体实施过程如下：喷嘴接管8的需要承受雾化压力，管路的压力分为低压(P≤1.21MPa)、中压(1.21MPa＜P＜3.45MPa)、高压(P≥3.45MPa)三个档次，因此喷嘴接管8的厚度大于8mm，才能满足实际需要。

结合附图1和附图2所示：喷口6的直径为1.5mm。

具体实施过程如下：水雾运动速度快、雾通量大、喷洒范围广，都有利于爆炸冲击波压力及温度的抑制，粒径对火炸药爆炸影响有正反作用，小粒径易蒸发吸收热量，但是粒径过小，也会导致水雾迅速蒸发后压力增大，水雾参数的差异会影响水雾对爆炸火焰不同区域的作用过程，进而影响其抑制效果；水雾通过冷却吸热作用和汽化后产生水蒸气的稀释作用降低反应温度和粉尘的浓度，进而降低爆炸反应速率；同时，未燃粉尘在水雾作用下，湿度会增大，对爆炸能够产生一定的抑制作用；即在喷口6的直径为1.5mm时，喷嘴1对粉尘燃爆的爆炸压力和爆炸温度降低幅度效果最好，抑爆率最好。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：包括喷嘴、喷嘴接管、螺母、水管和水雾发生装置，喷嘴上部设有入口，入口处设有第一螺纹接口，第一螺纹接口内部的两侧设有相错设置的第一切线入口和第二切线入口，喷嘴中部设有转轴，转轴上设有若干竖向排布的扇叶，若干扇叶独立转动，扇叶下部设有加速腔室，加速腔室呈倒锥形，加速腔室底部连通有喷口，喷嘴接管一侧设有第二螺纹接口，第二螺纹接口与第一螺纹接口螺纹配合，水管与水雾发生装置连通，水管一端设有第三螺纹接口，水管上设有水管限位部，螺母内部设有斜面螺纹，螺母的斜面螺纹与水管的第三螺纹接口螺纹配合。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：水雾发生装置包括高压氮气罐、储水罐、气动电磁阀，高压氮气罐与储水罐连通，储水罐连通水管，水管上设有气动电磁阀。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：喷嘴接管远离第二螺纹接口的一端设有o形圈凹槽，水管内设有o形圈，喷嘴接管插入水管内，o形圈位于o形圈凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：喷嘴接管一侧设有第二螺纹接口处设有加压水槽。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：喷嘴接管设计压力大于10MPa，喷嘴接管厚度大于8mm。

6.根据权利要求1所述的一种悬浮粉尘的水雾喷嘴，其特征在于：喷口的直径为1.5mm。

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