CN115920280B - 气液混合装置以及消防车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液混合装置以及消防车，涉及消防设备领域，用以优化气液混合装置的结构。气液混合装置包括供流组件以及气液混合产泡组件。供流组件包括第一流道和围绕第一流道的第二流道；第一流道被构造为提供泡沫剂水溶液，第二流道被构造为提供压缩气体，且第二流道的压缩气体参数被构造为是可调的。气液混合产泡组件包括混合腔；气液混合产泡组件位于供流组件的下游；混合腔与第一流道、第二流道均流体连通。上述技术方案提供，第一流道输送泡沫剂水溶液，第二流道用于输送压缩气体。其中，第二流道内的压缩气体参数被构造为是可调的，以实现不同的混合效果，使得最终得到消防泡沫的性能满足要求。

Description

气液混合装置以及消防车

技术领域

本发明涉及消防设备领域，具体涉及一种气液混合装置以及消防车。

背景技术

石油石化、特高压换流变压器等液体火灾普遍存在易燃易爆、燃烧速度快、火势猛烈、容易复燃、扑救难度大等问题。而传统B类泡沫消防车通过消防炮或消防枪负压吸空气的方式产泡，往往因吸气量不稳定导致产泡不均匀、稳定性差等问题，影响灭火效果。

现有的压缩空气泡沫发生装置，包括泡沫混合液输送单元、空气输送单元和混合单元。空气输送单元和混合单元气体连通，空气被输送至混合单元中。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：现有的压缩空气泡沫发生装置结构不合理，产泡质量欠佳，生成的消防泡沫性能难以满足使用要求。

发明内容

本发明提出一种气液混合装置以及消防车，用以优化气液混合装置的结构。

本发明实施例提供了一种气液混合装置，其特征在于，包括：

供流组件，包括第一流道和围绕所述第一流道的第二流道；所述第一流道被构造为提供泡沫剂水溶液，所述第二流道被构造为提供压缩气体，且所述第二流道的压缩气体参数被构造为是可调的；以及

气液混合产泡组件，包括混合腔；所述气液混合产泡组件位于所述供流组件的下游；所述混合腔与所述第一流道、所述第二流道均流体连通。

在一些实施例中，所述压缩气体参数包括以下至少其中一个：压缩气体的流通面积、流速、压力。

在一些实施例中，所述供流组件包括：

本体，被构造为环形的，所述本体包括第一通孔；

中心管，安装于所述本体的第一通孔中；所述中心管的外壁和所述第一通孔的内壁之间的环形腔体为第二流道；所述中心管和所述第一通孔的内壁之间安装有封板；以及

供气管，安装于所述本体，且一端插入到所述第二流道中，另一端位于所述本体外部。

在一些实施例中，所述供气管的数量为多个，多个所述供气管沿着所述本体的周向均匀布置。

在一些实施例中，气液混合装置还包括：

调节组件，安装于所述供流组件和所述气液混合产泡组件之间；所述调节组件被构造为调整所述第二流道和所述混合腔的连通面积的大小。

在一些实施例中，所述调节组件包括：

第一孔板，包括第一长圆孔以及第二通孔；所述第一长圆孔位于所述第二通孔的外周；所述第二通孔与所述第一流道流体连通，所述第一长圆孔与所述第二流道流体连通；以及

第二孔板，与所述第一孔板同轴安装，且所述第一孔板相对于所述第二孔板的安装位置可调节；所述第二孔板包括多个气孔和第三通孔，所述气孔位于所述第三通孔的外周；所述第三通孔与所述第二通孔流通连通；至少部分所述气孔与所述第一长圆孔流体连通；

其中，通过转动所述第一孔板相对于所述第二孔板的角度，调节与所述第一长圆孔连通的所述气孔的数量。

在一些实施例中，所述第一孔板还包括第二长圆孔，所述第二孔板包括多个安装孔，每个所述第二长圆孔对应至少一个所述安装孔。

在一些实施例中，当所述第一孔板相对于所述第二孔板处于第一极限位置，与所述第一长圆孔连通的气孔的数量为6～8个；当所述第一孔板相对于所述第二孔板处于第二极限位置，与所述第一长圆孔连通的气孔的数量为10～12个。

在一些实施例中，至少一个所述气孔的中轴线与所述第二孔板的中轴线呈夹角，且夹角大于等于0°，小于90°。

在一些实施例中，存在多个所述气孔的中轴线与所述第二孔板的中轴线呈夹角，且所述多个所述气孔沿着所述第二孔板的径向分布。

在一些实施例中，存在多个所述气孔的中轴线与所述第二孔板的中轴线呈夹角，且所述多个所述气孔沿着所述第二孔板的周向分布。

在一些实施例中，气液混合装置还包括：

排液组件，包括排液管以及控制阀；所述排液管安装于所述本体的最低处，且所述排液管与所述第二流道流体连通；所述控制阀安装于所述排液管，以控制所述排液管的通断。

在一些实施例中，所述混合腔被构造为锥台形的，所述混合腔的第一端与所述第一流道、所述第二流道均流体连通，且所述混合腔的第一端的开口尺寸大于所述混合腔的第二端的开口尺寸。

本发明实施例还提供一种消防车，包括本发明任一技术方案所提供的气液混合装置。

上述技术方案提供的气液混合装置，包括供流组件和气液混合产泡组件，供流组件包括相互独立的第一流道和第二流道。第一流道用于向气液混合产泡组件的混合腔输送泡沫剂水溶液，第二流道用于向气液混合产泡组件的混合腔输送压缩气体。泡沫剂水溶液和压缩气体在混合腔中完成混合。其中，第二流道内的压缩气体参数被构造为是可调的，通过调节压缩气体的参数，实现压缩气体和泡沫剂水溶液不同的混合效果，使得最终得到消防泡沫的性能满足要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的气液混合装置立体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的气液混合装置的供流组件立体结构示意图。

图3为本发明实施例提供的气液混合装置的第一孔板立体结构示意图。

图4为本发明实施例提供的气液混合装置的第二孔板立体结构示意图。

图5为本发明实施例提供的气液混合装置的第一孔板、第二孔板第一种配合状态示意图。

图6为本发明实施例提供的气液混合装置的第一孔板、第二孔板第二种配合状态示意图。

图7为本发明实施例提供的气液混合装置的第一孔板、第二孔板第三种配合状态示意图。

图8为本发明实施例提供的气液混合装置的第二孔板对应A-A位置示意图。

图9为本发明实施例提供的气液混合装置的第二孔板对应B-B位置示意图。

图10为本发明实施例提供的气液混合装置的气液混合产泡组件立体结构示意图。

附图标记：

1、供流组件；2、气液混合产泡组件；3、调节组件；4、排液组件；11、第一流道；12、第二流道；13、本体；14、中心管；15、供气管；16、封板；131、第一通孔；132、第一螺纹孔；21、混合腔；22、第二螺纹孔；31、第一孔板；311、第一长圆孔；312、第二通孔；313、第二长圆孔；32、第二孔板；321、气孔；322、第三通孔；324、安装孔；41、排液管；42、控制阀。

具体实施方式

下面结合图1～图10对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

消防车所使用的消防泡沫是由泡沫剂水溶液和压缩空气混合形成的流体。其中，泡沫剂水溶液是泡沫原液和水的混合物。本发明实施例提供的气液混合装置用于混合泡沫剂水溶液和压缩空气，以实现气液两相流混合产泡，其尤其适用于B类火灾，同样也适用于A类火灾。

本发明实施例提供一种气液混合装置，包括供流组件1以及气液混合产泡组件2。供流组件1包括第一流道11和围绕第一流道11的第二流道12；第一流道11被构造为提供泡沫剂水溶液，第二流道12被构造为提供压缩气体，且第二流道12的压缩气体参数被构造为是可调的。气液混合产泡组件2包括混合腔21；气液混合产泡组件2位于供流组件1的下游；混合腔21与第一流道11、第二流道12均流体连通。

供流组件1用于把泡沫剂水溶液、压缩空气沿着各自独立的流道提供至气液混合产泡组件2，泡沫剂水溶液和压缩空气在气液混合产泡组件2内碰撞、混合以得到所需要的消防泡沫。

供流组件1包括相互独立的第一流道11和第二流道12。第一流道11用于提供泡沫剂水溶液，泡沫剂水溶液可以由其他的设备产生，具体可以采用泵入式混合方式混合泡沫剂原液与水，依靠消防泵叶片使泡沫剂和水充分混合形成均匀的泡沫剂水溶液。第一流道11位于供液腔的正中间，第一流道11的流通面积大于第二流道12的流通面积。

在一些实施例中，供流组件1包括本体13、中心管14以及供气管15。本体13、中心管14以及供气管15可以是一体的。本体13被构造为环形的，本体13包括第一通孔131。沿着本体13的周向设置有一圈第一螺纹孔132。通过第一螺纹孔132将本体13与气液混合产泡组件2固定连接。采用螺纹连接，减小了焊接变形对结构件密封性的影响并便于拆装、更换、维修，整体密封性能好。

中心管14安装于本体13的第一通孔131中。中心管14的两端都是通的，泡沫剂水溶液从中心管14的一端输入，从中心管14的另一端输出。中心管14的外壁和第一通孔131的内壁之间的环形腔体为供气腔。供气腔具体是环形的。中心管14和第一通孔131的内壁之间安装有封板16，以封住供气腔的一端。供气腔的一端封闭，另一端与气液混合产泡组件2流体连通。供气管15安装于本体13，且一端插入到供气腔中，另一端位于本体13外部。压缩气体经由供气管15进入到供气腔中。

为使气液混合均匀，将供气腔设计为中空形式，空压机通过供气管15实现压缩空气的输入，供气腔下游端安装第二孔板32以实现气体沿周向均匀输入气液混合产泡组件2，第二孔板32上孔口大小、个数及其与连接面的夹角大小依据具体工况进行设计。

在一些实施例中，供气管15的数量为多个，多个供气管15沿着本体13的周向均匀布置。根据需要，可以启用全部的供气管15，也可以只启用其中的部分供气管15。各个供气管15的管壁与本体13之间密封，供气管15内的压缩气体只能从供气管15的出口输出，供气腔内的压缩气体只能流入到位于第二流道12下游的气液混合产泡组件2内。具体比如设置三个供气管15，三个供气管15夹角120°均匀设置，压缩空气通过周向均布的三个供气管15通入第二流道12中。

第二流道12输送的压缩气体参数被构造为是可调的，可以直接将压缩气体的参数调节后输送至第二流道12，也可以在第二流道12内部或者出口处设置调节组件3，以实现对压缩气体参数的调节。压缩气体参数包括以下至少其中一个：压缩气体的流通面积、流速、压力。比如改变压缩气体所在的流道的流通面积来改变压缩气体与泡沫剂水溶液的混合效果，或者改变压缩气体的流速、压力中的至少一个参数来调节压缩气体与泡沫剂水溶液的混合效果。

参见图1、图3至图7，在一些实施例中，气液混合装置还包括调节组件3，调节组件3安装于供流组件1和气液混合产泡组件2之间；调节组件3被构造为调整第二流道12和混合腔21的连通面积的大小。调节组件3比如采用阀或者采用板件控制压缩气体的参数。

参见图3和图4，在一些实施例中，调节组件3包括第一孔板31以及第二孔板32。第一孔板31和第二孔板32并排贴设在一起。第一孔板31和第二孔板32的中轴线重合。第一孔板31包括第一长圆孔311以及第二通孔312；第一长圆孔311位于第二通孔312的外周；第二通孔312与第一流道11流体连通，第一长圆孔311与第二流道12流体连通。第一长圆孔311和第二流道12保持连通状态。第二流道12内的压缩气体全部通过第一长圆孔311输出。第二孔板32与第一孔板31同轴安装，且第一孔板31相对于第二孔板32的安装位置可调节；第二孔板32包括多个气孔321和第三通孔322，气孔321位于第三通孔322的外周；第三通孔322与第二通孔312流通连通。至少部分气孔321与第一长圆孔311流体连通。其中，通过转动第一孔板31相对于第二孔板32的角度，调节与第一长圆孔311连通的气孔321的数量。

气孔321位于第一长圆孔311的下游，第一长圆孔311内的压缩气体通过气孔321输送至气液混合产泡组件2。通过调节第一长圆孔311的安装角度，可以调节与第一长圆孔311连通的气孔321的数量。与第一长圆孔311连通的气孔321的数量越多，压缩气体的流通面积越大，压缩气体的流量越大，压力越小。反之，与第一长圆孔311连通的气孔321的数量越少，压缩气体的流通面积越小，压缩气体的流量越小，压力越大。这样就实现了对压缩气体的参数的调节，进而改善压缩气体与泡沫剂水溶液的混合效果。

在一些实施例中，第一孔板31还包括第二长圆孔313，第二孔板32包括多个安装孔324，每个第二长圆孔313对应至少一个安装孔324。第二长圆孔313与第二孔板32的安装孔324、本体13的第一螺纹孔132对应，以实现供流组件1、第一孔板31、第二孔板32的固定连接。

通过控制第一孔板31和第二孔板32的相对位置，可实现供气腔5不同出气口个数和出气口截面大小的调整，从而满足不同工况的产泡要求。

在转动第一孔板31以改变与第一长圆孔311和气孔321的对应连通数量之后，第一孔板31与供流组件1、第二孔板32的连接位置也会变化，通过设置第二长圆孔313，可以只是改变连接螺栓在第二长圆孔313中的位置，就依旧能方便地实现第一孔板31与供流组件1、第二孔板32的固定连接。

参见图5，当第一孔板31相对于第二孔板32处于第一极限位置，与第一长圆孔311连通的气孔321的数量为6～8个。图5中，第一孔板31所处的位置为每个第一长圆孔311对应连通一个气孔321。第一孔板31共有六个第一长圆孔311，共连通六个气孔321。此情况对应的是连通气孔321最少的情形。

参见图6，此情形的对应的是，每个第一长圆孔311对应连通一个完整的气孔321以及另一个气孔321的其中部分。此情况对应的是连通气孔321数量居中的情形。对应图6所示意的情形，所有的第一长圆孔311对应连通的气孔321的数量在6个～12个之间，其数量可任意设定、连续可调。

参见图7，当第一孔板31相对于第二孔板32处于第二极限位置，与第一长圆孔311连通的气孔321的数量为10～12个。图7中示意的是，每个第一长圆孔311对应连通两个气孔321。此情况对应的是连通气孔321数量最多的情形，共连通12个气孔321。

参见图8和图9，在一些实施例中，至少一个气孔321的中轴线与第二孔板32的中轴线呈夹角，且夹角θ大于等于0°，小于90°。可根据具体工况条件设计第二孔板32和第一孔板31开孔的倾斜角度(轴向开孔、周向开孔两大类)达到于气液混合产泡组件(2)内产生不同旋流的目的，以产生不同性能灭火泡沫。比如，将部分或者所有的气孔321都设置为斜孔，即气孔321的中轴线和第二孔板32的中轴线有夹角θ。通过将气孔321倾斜设置，使得压缩气体流入到气液混合产泡组件2的角度更加符合生成消防泡沫的要求。

图8示意了未经过第二孔板32的中心线剖视气孔321，所得的气孔321周向倾斜角度示意图。这些轴线倾斜的气孔321沿着周向分布。压缩气体以气孔321周向布置时构成的周向旋流形式进入到气液混合产泡组件2的混合腔21中。

图9示意了经过第二孔板32的中心线剖视气孔321，所得的气孔321径向倾斜角度示意图。多个轴线倾斜的气孔321沿着径向分布。压缩气体以气孔321轴向布置时构成的沿径向向内冲击形式进入到气液混合产泡组件2的混合腔21中。

回到图1，在一些实施例中，气液混合装置还包括排液组件4，排液组件4包括排液管41以及控制阀42；排液管41安装于本体13的最低处，且排液管41与供气腔流体连通；控制阀42安装于排液管41，以控制排液管41的通断。通过排液组件4排出残留在供气腔中的流体。控制阀42比如采用电动球阀。

为防止冬天装置内部的余水结冰对气液混合装置结构造成损害，在装置的底部连接了放余水的控制阀42，灭火工作结束后打开控制阀42并结合压缩空气吹扫清空供气腔内的余液，防止冰冻天气余水结冰对装置可靠性产生破坏。另外，还可以在供气腔的下游管路设置防止液体倒流的单向阀，以防止液体倒灌。

参见图10，在一些实施例中，混合腔21被构造为锥台形的，混合腔21的第一端与第一流道11、第二流道12均流体连通，且混合腔21的第一端的开口尺寸大于混合腔21的第二端的开口尺寸。

混合均匀的泡沫剂水溶液通过消防管路运输至气液混合装置内，空气和泡沫剂水溶液于气液混合产泡组件2内完成接触、产泡。

为便于气液混合，混合腔21采用渐缩形式，渐缩剧烈程度(锥角)依据具体工况条件进行设计，工作时，依据中心的液体主流以及周向空气旋流形式来保证气液充分接触、混合，以得到所需要的消防泡沫。

混合腔21的边缘设置有一圈第二螺纹孔22，第一螺纹孔132、第二螺纹孔22、第二长圆孔313、安装孔324通过螺栓固定连接。采用这种连接方式可以降低焊接带来的变形，使得部件之间的密封配合更好；并且在相互贴设的两个面均可以设置密封圈或者密封垫，以进一步提高密封效果。

气液混合装置的工作原理如下：利用消防车自带正压或负压泡沫剂添加装置将泡沫剂和水一起吸入消防泵内，依靠叶轮旋转完成泡沫剂和水的充分混合，形成泡沫剂水溶液。混合均匀的泡沫剂水溶液通过消防管路运输至气液混合装置内，压缩空气通过周向均布的三个进气管通入供气腔中，空气和泡沫剂水溶液在气液混合产泡组件2的混合腔21内部完成接触、产泡，通过控制第一孔板31和第二孔板32的相对位置，可实现供气腔不同气孔321数量和出气口径大小的调整，从而满足不同工况的产泡要求。

考虑密封性需求，供流组件1、气液混合产泡组件2、第一孔板31、第二孔板32的连接面均设置密封槽结合密封圈密封形式。

上述技术方案，综合考虑了泡沫混合腔21通入方式、压缩空气通入方式、气液混合产泡组件2的结构、各组成部分连接方式，可以方便地调整第一孔板31的位置以达到控制出气口个数和出气口截面面积大小的目的，与传统单工况气液混合装置相比，通用性强，功能丰富，大大提高了产生得到的泡沫质量，产品保养及维修性能更佳。

本发明实施例还提供一种消防车，包括本发明任一技术方案所提供的气液混合装置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种气液混合装置，其特征在于，包括：

供流组件(1)，包括第一流道(11)和围绕所述第一流道(11)的第二流道(12)；所述第一流道(11)被构造为提供泡沫剂水溶液，所述第二流道(12)被构造为提供压缩气体，且所述第二流道(12)内的压缩气体参数被构造为是可调的；

气液混合产泡组件(2)，包括混合腔(21)；所述气液混合产泡组件(2)位于所述供流组件(1)的下游；所述混合腔(21)与所述第一流道(11)、所述第二流道(12)均流体连通；以及

调节组件(3)，安装于所述供流组件(1)和所述气液混合产泡组件(2)之间；所述调节组件(3)被构造为调整所述第二流道(12)和所述混合腔(21)的连通面积的大小；

其中，所述调节组件(3)包括：

第一孔板(31)，包括第一长圆孔(311)以及第二通孔(312)；所述第一长圆孔(311)位于所述第二通孔(312)的外周；所述第二通孔(312)与所述第一流道(11)流体连通，所述第一长圆孔(311)与所述第二流道(12)流体连通；以及

第二孔板(32)，与所述第一孔板(31)同轴安装，且所述第一孔板(31)相对于所述第二孔板(32)的安装位置可调节；所述第二孔板(32)包括多个气孔(321)和第三通孔(322)，所述气孔(321)位于所述第三通孔(322)的外周；所述第三通孔(322)与所述第二通孔(312)流通连通；至少部分所述气孔(321)与所述第一长圆孔(311)流体连通；

其中，通过转动所述第一孔板(31)相对于所述第二孔板(32)的角度，调节与所述第一长圆孔(311)连通的所述气孔(321)的数量。

2.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述压缩气体参数包括以下至少其中一个：压缩气体的流通面积、流速、压力。

3.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述供流组件(1)包括：

本体(13)，被构造为环形的，所述本体(13)包括第一通孔(131)；

中心管(14)，安装于所述本体(13)的第一通孔(131)中；所述中心管(14)作为所述第一流道(11)；所述中心管(14)的外壁和所述第一通孔(131)的内壁之间的环形腔体为第二流道(12)；所述中心管(14)和所述第一通孔(131)的内壁之间安装有封板(16)；以及

供气管(15)，安装于所述本体(13)，且一端插入到所述第二流道(12)中，另一端位于所述本体(13)外部。

4.根据权利要求3所述的气液混合装置，其特征在于，所述供气管(15)的数量为多个，多个所述供气管(15)沿着所述本体(13)的周向均匀布置。

5.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述第一孔板(31)还包括第二长圆孔(313)，所述第二孔板(32)包括多个安装孔(324)，每个所述第二长圆孔(313)对应至少一个所述安装孔(324)。

6.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，

当所述第一孔板(31)相对于所述第二孔板(32)处于第一极限位置，与所述第一长圆孔(311)连通的气孔(321)的数量为6～8个；

当所述第一孔板(31)相对于所述第二孔板(32)处于第二极限位置，与所述第一长圆孔(311)连通的气孔(321)的数量为10～12个。

7.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，至少一个所述气孔(321)的中轴线与所述第二孔板(32)的中轴线呈夹角，且夹角大于等于0°，小于90°。

8.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，存在多个所述气孔(321)的中轴线与所述第二孔板(32)的中轴线呈夹角，且所述多个所述气孔(321)沿着所述第二孔板(32)的径向分布。

9.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，存在多个所述气孔(321)的中轴线与所述第二孔板(32)的中轴线呈夹角，且所述多个所述气孔(321)沿着所述第二孔板(32)的周向分布。

10.根据权利要求3所述的气液混合装置，其特征在于，还包括：

排液组件(4)，包括排液管(41)以及控制阀(42)；所述排液管(41)安装于所述本体(13)的最低处，且所述排液管(41)与所述第二流道(12)流体连通；所述控制阀(42)安装于所述排液管(41)，以控制所述排液管(41)的通断。

11.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，所述混合腔(21)被构造为锥台形的，所述混合腔(21)的第一端与所述第一流道(11)、所述第二流道(12)均流体连通，且所述混合腔(21)的第一端的开口尺寸大于所述混合腔(21)的第二端的开口尺寸。

12.一种消防车，其特征在于，包括权利要求1～11任一所述的气液混合装置。