CN1942220B - 细水雾发生喷头 - Google Patents

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Abstract

细水雾发生喷头具有气、水分支的双流体主体,轴向对称的喷气管和环形排水口,轴向布置在喷气管之间。排水口9在出口处带有一个喷水嘴8,朝向轴线方向收敛,并且中心喷气管3和外部环形喷气管5具有拉瓦尔喷管外形,其出口通道具有平行于轴线的壁。喷头被设计成以熄灭火灾和钝化化学和生物污染为目的。

Description

细水雾发生喷头
本发明的主题是一个用于细水雾发生的喷头,以灭火和钝化化学和生物污染为目的。
用于产生细水雾的灭火水龙带喷管带有双流体喷头,并在喷头内两种相态——液态和气态发生交互作用是已知的。通过—个气体管线提供的具有高动能的气体,在排水口出口处供给液流的气力弥雾或者薄雾。
在一个单流体的气压雾化器中,任何形态的气流作用于液流上。在多流体的喷雾器中,流过—个环形通路的液流从两侧被气流包围,或者气流与液流相互作用。德国实用新型申请号DE29510976U1公开了一种带有双流体主体的细水雾发生喷头,包括一个中心喷气管,以及两个带有朝向喷气管的轴线渐缩的出口的侧喷水管。从WO 97/38757、EP0505100和US 5597044中还可以了解到有关具有双流体主体的装置。
已知用于细水雾产生的气动发生器带有拉瓦尔喷管。该喷管具有一个通路,其横截面面积从开始部分到喉部是渐减的,然后朝着喷管排出口的方向渐增。这种喷管部分外形可以通过在喷管内表面的一部分上成形或者通过在喷管内放置收敛-扩散型部分得到。
当前用于消防及化学回收中的细水雾发生喷头,在给液滴流提供足够的动能方面存在严重的问题。当雾的品质随着液滴重量的减少而改善时,需要增加输送速度以提高能量。同时,为了得到足够小的液滴直径,细水雾必须通过非常小的孔排出或者通过分散装置打碎。如果继续这些步骤,液滴将会有一个显著的速度,必需使用非常高的压力作为推动力。然而,在目前的使用中细水雾消防水龙带喷管的射程受到限制,基本上不超过4到5米。本解决方案的目的就是改进具有较高出水量和较远射程的细水雾发生喷头。
细水雾发生喷头具有带气、水分支的双流体主体,该主体带有两个喷气管,一个中心喷气管,和一个与中心喷气管同轴的环形喷气管,环形排水口同轴地布置在两个喷气管之间,其特征为排水口在出口处带有一个喷水嘴,朝向中心喷气管的轴线方向收敛,并且两个喷气管,中心的一个和环形喷气管具有一个带有出口通道的并具有拉瓦尔喷管外形的部分,通道具有平行于轴线的壁。
如果排水口由固定到主体上的套管形成,构造出外部环形喷管的内侧部分是有益处的。套筒终止在出口处,其带有一个内侧渐缩表面,向轴向收敛,并且在收敛-扩散型部分的后面的柱面形成于外侧面上。在带有与水路分支连接的径向通道的入口部分的周边上开有排水口。该水路分支至少带有两个通过水平通道与径向通道连接的入口。
在优选方案中,中心喷管在收敛-扩散型部分的后面有一个柱形的出口通道形成于内侧表面上。在此方案中,每个喷气管,中心的和外侧环形喷管,都具有一个与喉部横截面面积比为1.5到2.5之间的出口。此外,外部环形喷管的喉部和中心喷管的喉部横截面面积相等,优选的是,横截面面积的公差在0.8到1.2之间。
在另一个方案中,中心喷管具有一个环形的中心出口通道,同时一个具有柱形外表面的收敛-扩散型部分同轴地布置在中心喷管的内侧。优选的是,收敛-扩散型部分形成一个具有拉瓦尔喷管外形的环形喷管,出口通道带有平行于轴线的壁。在此中心喷管的这个方案中,环形喷管的喉部的横截面面积优选等于中心喷管喉部的横截面面积,横截面面积的公差在0.8到1.2之间。同样优选的是环形喷管的出口和喉部横截面面积的比为1.5到2.5之间,中心喷管的出口和喉部横截面面积的比为5到8之间,以及外部环形喷管具有一个与喉部横截面面积的比为1.5到2.5之间的外侧出口。然而,外部环形喷管喉部的横截面面积优选比中心喷管喉部的横截面面积和环形喷管喉部横截面积的总和大两倍,横截面面积的公差在0.8到1.2之间。
根据本发明,喷头可以达到200微米下的高度的细水雾化,雾化液体的高速传送以及所产生相当大的、8到10米的射程的细水雾。喷头的特征是显著的扑灭和熄火能力,ABCE分类(类型),射界和火灾地点的保护以及烟气吸收。喷头也可以实现有效地钝化大面积的化学和生物污染区域并且也可喷射其他专用液体。
喷头,如每一个发明中那样,被显示在示意性的视图的图解中。其中图1以轴向阶梯截面的形式显示了喷头,图2——从图1中的入口分支端看到的喷头视图,图3——以轴向阶梯截面的形式显示的喷头的另—个视图。
细水雾发生喷头具有一个带水、气分支的双流体主体1,该主体带有同轴布置在喷管之间的、轴向对称的喷气管和环形排水口9。排水口9在其出口处有朝向轴线方向收敛的喷水嘴8,中心喷气管3和环形喷气管5有一个带有出口通道的并具有拉瓦尔喷管外形的部分,通道具有平行于轴线的壁。排水口9由固定到主体1上的套管4组成,构成了环形喷气管5的内侧部分。套管4终止在出口处,其带有一个内侧渐缩表面,向轴向收敛,并且在收敛-扩散型部分的后面的柱面形成于外侧面上。在它的入口部分的周边上,排水口9具有连接到水路分支的径向通道。水路分支至少有两个经由水平通道连接到径向通道的入口孔。
在显示于图1中的视图中,中心喷气管3具有一个在形成在内侧表面的收敛-扩散型部分后面的柱形出口通道。在此视图中,中心喷气管3和环形喷气管5出口和喉部横截面面积比为1.5到2.5之间。然而,优选环形喷气管5喉部和中心喷气管3喉部的横截面面积相等,横截面积公差为0.8到1.2。喷头1具有在三个梯级上都带有外螺纹的梯级圆筒外形。中心喷气管3被旋入到具有最小直径的第一个梯级上。套筒4被旋入下一个带螺纹的梯级上。环形喷气管5被旋入第三个梯级上。在入口处的环形喷气管5通过在主体1内的带有轴向通道的分支接合与气体分支连接。
水通过一个水平分支、水平通道和两个径向凹槽被供给排水口9,其中径向凹槽被连接到排水口9的入口。在排水口9的出口处,水通过喷水嘴8流出。水的流出速度具有一个指向轴线的径向分量。由于液体动力和气流流出中心喷管的作用,产生了非常显著的水点散射同时保持了一个具有高动能的紧凑的雾流区。
在图2中,显示了分支的位置。气体分支布置在主体1的中心线上并且两个分支入口的周边上等距地间隔开。
图3显示了喷头视图,其中中心喷气管3具有一个环形出口通道6。在中心喷气管3的内侧,布置有在喷管出口上具有柱形外侧面的收敛-扩散型部分2。而且,收敛-扩散型部分2构成了一个具有拉瓦尔喷管外形的环形喷管,其出口通道带有平行于轴的壁。
在这个喷头视图中,环形喷管喉部的横截面面积优选等于中心喷气管3喉部的横截面面积。大小范围的偏差应不超过公称尺寸的0.8到1.2。在这个喷头视图中,环形喷管的出口和喉部的横截面面积的比为1.5到2.5之间,用下面的公式来表示:
d2/d0 2=1.5÷2.5
其中:d-出口直径,d0-喉部直径
中心喷气管3具有环形出口通道6,其横截面面积相对于喉部的横截面面积比为5到8之间,由下面的公式表示:
(D3 2-D1 2)/(D3 2-D2 2)=5÷8
其中:D1-出口内侧直径,D2-喉部直径,D3出口外侧直径。
环形喷气管5出口横截面面积和喉部横截面面积的比为1.5到2.5之间,
由如下的公式表示:
(D62-D42)/(D62-D52)=1.5÷2.5
其中:D4-出口内侧直径,D5-喉部直径,D6-出口外侧直径。
然而,环形喷气管5喉部的横截面面积比中心喷气管3和环形喷管喉部的横截面面积的总和的2倍还要大。大小范围的偏差应该不超过这种横截面面积公称尺寸的0.8到1.2。环形喷管喉部的横截面面积和中心喷气管3的横截面面积等于规定公差的20%。
环形喷气管5的横截面面积比其他喷管中喉部横截面面积的2倍还要大,公差在20%以内。
在喷头中,如图3所示,主体1具有一种梯级圆柱的外形,在三个相邻的梯级上带有外螺纹。具有最小的直径的第一个梯级既具有外螺纹又具有内螺纹。内螺纹在与气体分支连接的轴向通道内被切断。收敛-扩散型部分2被旋入到内螺纹上,该部分2提供有带有孔的入口部分,通过它气体从轴向通道流到具有环形出口通道6的中心喷气管3。中心喷气管3是被旋入到外螺纹上。套管4被旋入到下一个螺纹梯级上。环形喷气管5被旋入到最后一个螺纹梯级上。这个喷管在入口处通过主体1内的带有轴向通道被的分支接合连接到气体分支。在它的收敛-扩散型部分2,环形喷管可以通过一个塞子用于限制和关闭该喷管出口通道的横截面部分。
供给到主体1内的轴向上的气体分支的压缩气体尤其压缩空气,通过轴向通道到达环形喷管和中心喷气管3并且通过分支联合装置到达尾部环形喷气管5。图3中的箭头P显示了空气入口,箭头W显示了水的进口。水通过水平分支,水平通道和与它的入口相接的两个径向凹槽被供给排水口9。绕着轴对称地分隔开的凹槽允许适当地充满出口的整个边界内。在排水口9的出口处,水通过水喷管8流出。水外流速度具有指向轴的径向分量。
在液体动力以及气体流出共轴布置的喷管的作用下,水滴不仅实现了高速扩散,同时保持了发生具有高动能的细水雾的紧凑区域。由喷头产生的细水雾团不仅仅由细水雾团组成,也包括空气团。因此,产生的细水雾的动能增加到可能指向细水雾蒸汽的前方8到10米的范围,这在熄火时是令人满意的距离。作为每一个本发明的喷头的效力都可以通过使用增加水密度的添加雾得到改进,例如盐溶液,尤其是将NaCl供给喷头。引入比水的挥发性要小的水溶液或者其他物质应用火焰带增加了熄火的效果,并且蒸发了的固体微粒在射界的保持也构成了一个附加的火灾扑灭作用物。

Claims (13)

1.细水雾发生喷头,具有带气、水分支的双流体主体,该主体有两个喷气管,一个中心喷气管(3),一个与中心喷气管(3)同轴的环形喷气管(5),环形排水口同轴地布置在两喷气管之间,其特征在于:排水口(9)在出口处带有一个喷水嘴(8),朝向中心喷气管(3)的轴线方向收敛,并且两个喷气管,中心的一个和环形喷气管(5)具有一个带有出口通道的并具有拉瓦尔喷管外形的部分,通道具有平行于轴线的壁。
2.根据权利要求1所述的喷头,其特征在于:排水口(9)由固定到主体(1)上的套管(4)组成,成为环形喷气管(5)的内侧部分。
3.根据权利要求2所述的喷头,其特征在于:套管(4)在出口处终止,其带有一个内侧渐缩表面,向中心喷气管(3)的轴向收敛,且位于收敛-扩散型部分后面的柱面形成于外侧面上。
4.根据权利要求1所述的喷头,其特征在于:排水口(9)在与水路分支连接的入口部分的周边上有径向通道。
5.根据权利要求4所述的喷头,其特征在于:水路分支具有至少两个入口,通过水平通道于径向沟槽相连。
6.根据权利要求1中所述的喷头,其特征在于:中心喷气管(3)在形成于内表面上的收敛-扩散型部分后面具有柱形出口通道。
7.根据权利要求1所述的喷头,其特征在于:中心喷气管(3)具有环形中心出口通道(6)同时在喷管出口处带有柱形外侧面的收敛-扩散型部分(2)被共轴安装在中心喷气管(3)的内部。
8.根据权利要求7所述的喷头,其特征在于:收敛-扩散型部分(2)构成了一个具有拉瓦尔喷管外形的环形喷管,其出口通道具有平行于轴线的壁。
9.根据权利要求8所述的喷头,其特征在于:环形喷管喉部的横截面面积优选等于中心喷气管(3)喉部的横截面面积,横截面面积的公差在0.8到1.2。
10.根据权利要求8所述的喷头,其特征在于:环形喷管喉部出口横截面面积与喉部横截面面积的比为1.5到2.5之间,中心喷气管(3)具有环形出口通道(6)与喉部横截面积比为5到8之间,并且外部环形喷气管(5)出口与喉部横截面面积比为1.5到2.5之间。
11.根据权利要求8的喷头,其特征在于:外部环形喷气管喉部(5)的横截面面积优选比中心喷管喉部的横截面面积和环形喷管喉部横截面积的总和大两倍,横截面面积的公差在0.8到1.2。
12.根据权利要求2的喷头,其特征在于:中心喷气管(3)和环形喷气管(5)出口和喉部的横截面面积比为1.5到2.5之间。
13.根据权利要求2的喷头,其特征在于:环形喷气管(5)喉部的横截面面积和中心喷气管的优选相等,横截面面积的公差为0.8到1.2。
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