CN1260219A - 间歇式加压流体喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种间歇式加压流体喷射装置,包括贮水筒、贮气筒和与贮气筒、贮水筒相连接的多路阀,所述的多路阀具有一主阀和先导阀,所述的主阀设置在贮气筒和贮水筒之间,先导阀设置有分别与加压气体和大气连接的两个位置,通过控制先导阀的位置可控制主阀阀芯的开启和闭合,从而使充满加压气体的贮气筒与贮满水的贮水筒连通或关闭。本发明具有体积小、结构简单、操作方便、性能可靠的优点。

Description

间歇式加压流体喷射装置

本发明涉及流体喷射技术领域，特别是一种间歇式加压流体喷射装置。

在日常生活中，流体加压喷射的技术应用范围较广，如泡沫灭火器、灭火用的高压水枪等。前者使用气体膨胀作为推进剂，它需要与被喷射的流体一次共同充填，每瓶的充填量有限且属于一次性使用，用后需送回工厂再罐装。后者需要用消防车或其它设备上的高压水泵连续对水源来的流体加压，通过高压水枪形成的连续高压水流射向燃烧物，通过吸收热量及产生的水气隔绝空气而达到灭火的目的，此法的缺点其一是到达现场寻找水源并连接到相应的管道中，一直到打开水笼头直至水枪喷射出水，大约要有十几分钟的时间，其二是对窄小的火场不易将水笼拉进去，其三是水的利用率太低，此种方法真正用于降低燃烧物的温度的用水与流淌在地上的用水之比大约为1比4，其四是当用于化学物品的场所时，所造成的环境污染是十分严重的。

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种间歇式加压流体喷射装置，它采用加压气体作为推进剂，能使被喷射液体迅速雾化并携带很大的动能。

本发明的另一个目的在于提供一种结构简单、操作方便、可靠性高的间歇式加压流体喷射装置，它采用先导阀控制主阀开启和关闭的多路阀结构，而且先导阀的开启力小，喷射时内部气路密封性好，不串气、不漏气。

本发明的目的是这样实现的，一种间歇式加压流体喷射装置，包括贮水筒、贮气筒和与贮气筒、贮水筒相连接的多路阀，所述的多路阀具有一主阀和先导阀，所述的主阀设置在贮气筒和贮水筒之间，先导阀设置有分别与加压气体和大气连接的两个位置，通过控制先导阀的位置可控制主阀阀芯的开启和闭合，从而使充满加压气体的贮气筒与贮有水的贮水筒连通或关闭。

本发明的间歇式加压流体喷射装置与现有技术相比具有体积小、结构简单、操作方便、密封可靠，先导阀开启力小的优点。它采用中压气体作为推进剂，安全可靠，可使液滴雾化充分。可广泛用于消防灭火、治安防暴，可克服现有技术中高压水枪的全部缺点。

下面结合附图及实施例对本发明的目的、技术方案和积极效果作进一步的说明。

图1是本发明的间歇式加压流体喷射装置的原理性示意图；

图2是本发明第一实施例的结构示意图，它示出了多路阀的具体结构；

图3是本发明第二实施例的结构示意图，它示出了多路阀的具体结构；

图4是本发明第三实施例的结构示意图，它示出了多路阀的具体结构；

图5是本发明第四实施例的结构示意图，它示出了多路阀的具体结构；

图6是采用本发明的原理制成的手持式喷射器的示意图。

本发明的原理如图1所示，它包括一个贮水筒1，一个多路控制阀2，一个贮气筒3。当阀2在图示位置时水进入贮水筒1，当阀2旋转开启时贮气筒3中的压力气体迅速进入贮水筒而将水推出贮水筒，其推出过程大致如下：先是水被气推着走，中间的水走得比边沿的快，在出口处气推开水中间，是水包着气，此时气体快速膨胀将具有相当动能的水冲击成微小颗粒，达到雾化状态，其中颗粒大的雾滴由于动能相对较大冲入火灶中心，颗粒小的包围火焰周围，迅速吸收燃烧物的热能而汽化，使燃烧物降温而熄灭火焰，达到灭火的目的。此种方法的优点是：一、与现有的高压水枪相比具有快捷的特点，不必现场安装；二、有效根据不同火的强度设计不同类的器材即可有效的解决；三、相对于高压水笼而言用水量少，提高了水的利用率；四、由于水的利用率提高，地面留下的水少了，造成环境污染的程度大大减轻；五、小型的器材可随人穿过狭小巷道，施实灭火，或为大型灭火器材进入现场打开通道。

为达到此目的必须使水在出口处以150米/秒以上的速度射向火灶，水滴的尺寸应在0.01毫米至0.2毫米之间，其中0.01毫米的水滴在距出口7.5米处仍具有30米/秒的速度，这样才具有省水灭火的作用，因为此时大水雾滴可冲入火中心，而小的水雾滴在火外，使它们快速吸收热量而达到汽化，使燃烧物迅速降温。

为使水能迅速雾化而且使雾滴具有相当动能，应使用一定压力的气体推动一定量的水，方可达到上述指标。经试验使用壹升水达到上述汽化指标时应使一升的2.6MPa的压缩空气在18毫秒之内的时间将水从发射器(即贮水筒)中推出，在发射器(即贮水筒)内的行程应保证380毫米左右。

经试验验证，采用这种原理的间歇式加压流体喷射装置中的流体可以是水、液体灭火剂、干粉灭火剂、化学药品、可流动的细砂等。装置中流体为水或加入染色剂后的液体时，该装置还可以作为防暴器材使用。由于其出口速度高、动能大，因此可以在有效射程内将人击倒而又不伤其身体，染色后的液体附着在被射人员身上，便于执法人员的追击和辩认。

图2为本发明第一实施例中多路阀的结构示意图。图中：贮水筒1，贮气筒3，进气口5，二位三通滑阀式先导阀9，圆柱活塞主阀芯10，单向阀11，先导滑阀阀芯12，弹簧腔13，气道14，压力腔(气道)15，主阀阀座16，压力腔17，通向贮水筒的气道18，主阀弹簧19，先导阀弹簧20。

所述的主阀阀芯为一圆柱形活塞10，该活塞的一面封住连通贮水筒1的通路，该活塞的另一面设置有弹簧腔13，该弹簧腔13与先导阀9的出口相连通，所述贮气筒3设置有一可充入加压气体的单向阀11，还设置有一通向先导阀9的出口，该出口可通过先导阀芯与先导阀的出口连通，所述的先导阀9还设置有一与大气连接的出口。

所述的贮气筒3还设置有一压力通道，该通道经多路阀阀体与主阀阀芯活塞10相通，由贮气筒引入的压力气体从活塞弹簧腔13的背面作用在活塞面上，用以克服弹簧力而开启活塞，从而将贮气筒3与贮水筒1连通。

所述的先导阀阀芯为一具有两个圆柱台的滑阀柱，该滑阀具有一加压气体入口，滑阀的一端设置有弹簧20，另一端设有一外伸的圆柱杆，该杆与端面阀座处形成排放口，充压时外部加压气体经加压口通过两个圆柱台之间与出口连接而进入所述的压力腔；喷射时，外力作用于外伸的圆柱杆，克服弹簧力而将圆柱阀芯12上推，上圆柱台封住加压气体的入口，而压力腔的气体经出口及下圆柱台与端面阀座之间的间隙从排放口排出。

该阀的设计是为了使贮气筒的气体能快速的释放出来而设计的，其工作原理如下：另外存贮的高压气体经减压阀减压至2.4-2.8MPa、最好为2.5MPa后经进气口5、先导阀9在压力腔15处分为两路，一路进入弹簧腔13而将主阀芯10压向阀座16，另一路经过单向阀11而进入贮气筒3，贮气筒中的一部分气体经气道14而进入压力腔17，虽然主阀芯10的压力腔17的压强与弹簧腔13压强相等，但主阀芯10的前后受压面积不同即弹簧腔13的受压面积大于压力腔17的受压面积，因此主阀芯10紧紧地压向阀座16，从而关闭了气体经气道14、压力腔17而通向气道18的通道，操作时上推先导阀9的阀芯12使其上移并贴死在上端，关闭从进气口5而来的进气通道，同时打开了主阀芯10的弹簧腔13与大气连通的通道，使弹簧腔13中的压力降至大气压0.1MPa，此时主阀芯10的前后腔压强不再相等，2.4-2.8MPa的压强将主阀芯10迅速向后推，打开了阀座16和气道18之间的通路，所以贮气筒3中的2.4-2.8MPa的压力气体迅速经气道14、18而流向贮水筒1并迅速膨胀，将贮水筒1中的水推出贮水筒，主阀芯10的动作时间大约在18毫秒之内。

图3示出了本发明的第二实施例中多路阀的结构。图中：贮水筒1，多路阀2，贮气筒3，圆柱活塞主阀芯10，主阀阀座16，气道18，主阀弹簧19，单向阀7，弹簧腔13，气道21，旋塞阀(转阀)22，排放口23，旋塞阀阀芯内气道a、b、c、d，气道25，孔道28，活塞前压力腔29。

所述的先导阀是一旋塞式转阀22，转阀阀芯上设置有可分别与装置外的加压气体或大气连通的多个通道。

旋塞式转阀的阀芯设置有a、b、c、d四个气道，在充压时，气道c与贮气筒3的出口连通，气道d与活塞弹簧腔13的入口连接，气道a和d被转阀圆筒形阀座壁封住；在喷射时，气道b与转阀的大气出口连通，气道a与活塞弹簧腔13的入口连通，气道c和d被圆筒形阀座壁封住。

该阀工作原理为：25bar的压力气体通过单向阀7进入贮气筒3，同时经进气道21、气道c至d及气道25进入弹簧腔13内，压迫活塞10向前。另一路经孔道28到达活塞前压力腔29而压迫活塞10向后，因活塞的前后受压面积不等所以总压力是使活塞向前，盖住排气道18。当顺时针旋转旋塞阀22时，使气道a对准气道25，气道b对准排放口23时，活塞后面的弹簧腔13的气体经气道25、a、b、及排放口23排出，此时弹簧腔13的压力从25bar降至大气压，并使活塞前压力腔29的25bar的压力迅速向后推活塞10，使压力腔29与孔道18连通，贮气筒3的压力气体经孔道28、前压力腔29进入气道18而将贮水筒1中的水快速推出，实现雾化喷射。

图4示出了本发明第三实施例中多路阀的结构，图中：贮水筒1，多路阀2，贮气筒3，与先导阀相连的进气口31，第一压力腔32，第二截锥形主阀芯33，第二锥阀阀座39，第一截锥形主阀芯34，第一锥阀阀座36，第二压力腔35，弹簧37，至贮水筒的气道38。

所述的先导阀的出口与主阀阀芯之间设置有第一压力腔32，所述的主阀具有第一和第二两个截锥状阀芯34、33，在两个截锥状阀芯和贮气筒3之间形成第二压力腔35，第一锥阀芯34与阀座相配合用于连通贮水筒1，第一压力腔32的压力可引入第一锥阀芯34的背面，第二锥阀芯33与阀座配合用于连接第二压力腔35及贮气筒3，第二锥阀的阀座可在第一压力腔32内形成，第二锥阀芯33顶在该阀座上，其锥阀芯背部设置有弹簧37。

所述的第一锥阀芯34的锥面至少一部分与第二压力腔35连通。

该结构的工作原理为：25bar的压力气体经与先导阀相连的进气口31进入第一压力腔32，并推开第二截锥形主阀芯33，使第一压力腔32与第二压力腔35连通，然后25bar气体进入贮气筒3。与此同时进入第一压力腔32的25bar压力气体将第一锥阀芯34前推而关闭阀座36的通道口，使腔内气体不会泄漏至贮水筒1中。当贮气筒3压力达到25bar时第二截锥形主阀芯33因弹簧37作用e而关闭腔32与腔35间的通道，当通过一个先导阀使腔32的25bar气体与大气相通时，第一锥阀芯34前后压力不平衡，即第二压力腔35的压力大于第一腔32的压力，使第一锥阀芯34后移，使25bar的压力气体从贮气筒3经第二压力腔35、阀座36及气道38将贮水筒1中的水快速推出，实现雾化。

该实施例中的先导阀可使用与第二实施例中相同的旋塞式转阀，也可以使用附图2所示的二位三通滑阀式先导阀。

图5示出了本发明第四实施例中多路阀的结构，图中：贮水筒1，多路阀2，贮气筒3，与先导阀相连的进气口31，第一压力腔32，第二圆柱形主阀芯43，第二圆柱阀阀座45，第一圆柱形主阀芯40，第一圆柱阀阀座46，第二压力腔35，弹簧37，至贮水筒的气道38。

所述的先导阀的出口与主阀阀芯之间设置有第一压力腔32，所述的主阀具有第一和第二两个圆柱状阀芯40、43，在两个圆柱状阀芯和贮气筒3之间形成第二压力腔35，第一圆柱阀芯40与阀座相配合用于连通贮水筒1，第一压力腔32的压力可引入第一圆柱阀芯40的背面，第二圆柱阀芯43与阀座配合用于连接第二压力腔35及贮气筒3，第二圆柱阀的阀座可在第一压力腔32内形成，第二圆柱阀芯43顶在该阀座上，其圆柱阀芯背部设置有弹簧37。

所述的第一圆柱阀芯40至少有一个总是与第二压力腔35连通并大致朝向阀座46的台阶42。

该结构的工作原理为：25bar的压力气体经与先导阀相连的进气口31进入第一压力腔32，并推开第二圆柱形主阀芯43，使第一压力腔32与第二压力腔35连通，然后25bar气体进入贮气筒3。与此同时进入第一压力腔32的25bar压力气体将第一圆柱阀芯40前推而关闭阀座46的通道口，使腔内气体不会泄漏至贮水筒1中。当贮气筒3压力达到25bar时第二圆柱形主阀芯43因弹簧37作用而关闭腔32与腔35间的通道，当通过一个先导阀使腔32的25bar气体与大气相通时，第一圆柱阀芯40前后压力不平衡，即第二压力腔35的压力大于第一腔32的压力，使第一圆柱阀芯40后移，使25bar的压力气体从贮气筒3经第二压力腔35、阀座46及气道38将贮水筒1中的水快速推出，实现雾化。

为了密封及减震，在第一圆柱阀芯40和第二圆柱阀芯43上可以设置分别与其阀座配合的密封垫，如橡胶密封垫。

该实施例中的先导阀可使用与第二实施例中相同的旋塞式转阀，也可以使用附图2所示的二位三通滑阀式先导阀。

图6示出了采用本发明第一至第四实施例中的任意一个制成实际操作的手持式喷射器的示意图。图中：贮水筒1，多路阀2，贮气筒3，水阀50，进气口51，手柄52，板机53，手把54。

所述的贮水筒1可以是一具有导向作用的圆筒或圆管，其喷射方向的前端设置有橡胶挡板。贮水筒1的容积最好为0.8-1.25升，所述贮气筒3的容积最好为0.9-1.1升之间。

图示装置的操作过程为：将大量气压为2.6MPa的压缩空气经由进气口51存入贮气筒3内，该筒3的容积为1升，同时将水利用相应的压力从某一密封水桶中将水经水阀43注入贮水筒1内，贮水筒的容积为0.8-1.25升，贮水桶的长度应为380毫米，直径为64毫米，贮水筒1前口有橡胶挡板，水注满贮水筒后，关闭水阀扣动板机53即打开先导阀，使主阀的阀芯快速打开，贮气筒3内之气体迅速膨胀使水冲开橡胶挡板并冲出贮水筒1，并在离出口的不同距离上实现不同程度的雾化，射向燃烧物。

附图中的贮气筒也可以设计成贮存有化学物质的装置，该化学物质可以利用击发或其他方法发生化学反应而产生压力气体，从而将贮水筒中的水快速推出，实现雾化。

上述参照附图及实施例对发明的描述只是说明性的，而不构成对它的限定。显然，在本发明的基础上可以对发明进行许多变型，但不脱离本发明的实质和权利要求所限定的保护范围。

Claims (16)

1、一种间歇式加压流体喷射装置，包括贮水筒、贮气筒和与贮气筒、贮水筒相连接的多路阀，其特征在于：所述的多路阀具有一主阀和先导阀，所述的主阀设置在贮气筒和贮水筒之间，先导阀设置有分别与加压气体和大气连接的两个位置，通过控制先导阀的位置可控制主阀阀芯的开启和闭合，从而使充满加压气体的贮气筒与贮满水的贮水筒连通或关闭。

2、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的贮水筒为一具有导向作用的圆筒或圆管，其喷射方向的前端设置有橡胶挡板。

3、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的贮气筒中的压力最好设定在2.4-2.8Mpa之间。

4、如权利要求2或3所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的的贮水筒的容积最好为0.8-1.25升，所述贮气筒的容积最好为0.9-1.1升之间。

5、如权利要求4所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的贮水筒的直径为64mm，长度为380mm。

6、如权利要求4所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：贮水筒内可贮入水或化学药品或可流动的其它物料。

7、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的先导阀的出口与主阀阀芯之间设置有第一压力腔，所述的主阀具有第一和第二两个截锥状阀芯，在两个截锥状阀芯和贮气筒之间形成第二压力腔，第一锥阀芯与阀座相配合用于连通贮水筒，第一压力腔的压力可引入第一锥阀芯的背面，第二锥阀芯与阀座配合用于连接第二压力腔及贮气筒，第二锥阀的阀座可在第一压力腔内形成，第二锥阀芯顶在该阀座上，其锥阀芯背部设置有弹簧。

8、如权利要求7所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的第一锥阀芯的锥面至少一部分与第二压力腔连通。

9、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的先导阀的出口与主阀阀芯之间设置有第一压力腔，所述的主阀具有第一和第二两个圆柱状阀芯，在两个圆柱状阀芯和贮气筒之间形成第二压力腔，第一圆柱阀芯与阀座相配合用于连通贮水筒，第一压力腔的压力可引入第一圆柱阀芯的背面，第二圆柱阀芯与阀座配合用于连接第二压力腔及贮气筒，第二圆柱阀的阀座可在第一压力腔内形成，第二圆柱阀芯顶在该阀座上，其圆柱阀芯背部设置有弹簧。

10、如权利要求9所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的第一圆柱阀芯至少有一个总是与第二压力腔连通并大致朝向阀座的台阶。

11、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的主阀阀芯为一圆柱形活塞，该活塞的一面封住连通贮水筒的通路，该活塞的另一面设置有弹簧腔，该弹簧腔与先导阀的出口相连通，所述贮气筒设置有一可充入加压气体的单向阀，还设置有一通向先导阀的出口，该出口可通过先导阀芯与先导阀的出口连通，所述的先导阀还设置有一与大气连接的出口。

12、如权利要求7、9或11所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的先导阀是一旋塞式转阀，转阀阀芯上设置有可分别与装置外的加压气体或大气连通的多个通道。

13、如权利要求11所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的贮气筒还设置有一压力通道，该通道经多路阀阀体与主阀阀芯活塞相通，由贮气筒引入的压力气体从活塞弹簧腔的背面作用在活塞面上，用以克服弹簧力而开启活塞，从而将贮气筒与贮水筒连通。

14、如权利要求12所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的旋塞式转阀的阀芯设置有a、b、c、d四个气道，在充压时，气道c与贮气筒出口连通，气道d与活塞弹簧腔的入口连接，气道a和d被转阀圆筒形阀座壁封住；在喷射时，气道b与转阀的大气出口连通，气道a与活塞弹簧腔的入口连通，气道c和d被圆筒形阀座壁封住。

15、如权利要求11所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的先导阀阀芯为一具有两个圆柱台的滑阀柱，滑阀的一端设置有弹簧，另一端设有一外伸的圆柱杆，该杆与端面阀座处形成排放口，充压时外部加压气体经加压口通过两个圆柱台之间与出口连接而进入所述的压力腔；喷射时，外力作用于外伸的圆柱杆，克服弹簧力而将圆柱阀芯上推，上圆柱台封住加压气体的入口，而压力腔的气体经出口及下圆柱台与端面阀座之间的间隙从排放口排出。

16、如权利要求1所述的间歇式加压流体喷射装置，其特征在于：所述的贮气筒中装有可产生压力气体的化学物质。

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