CN202010385U - 一种消防用水枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种消防用水枪，包括为同轴回转体结构后枪体、分流锥、整流器、前枪体，前枪体与后枪体密封连接构成水枪壳体，整流器和分流锥设在壳体内部，整流器和分流锥的相对面分别为射流冲击面和扰流面，所述射流冲击面呈圆锥形，所述扰流面为内凹曲面；水进入后枪体后，水流冲击射流冲击面后使水枪产生向前的冲击力，抵消由于射流产生的后坐力；再经分流锥上的扰流面扰流后，消除水流的径向流动分量，然后进入整流器内，消除周向流动分量的同时被加速，并经过喷口段射出水枪；本实用新型不但消除了现有技术中水流束在中途浪费严重的现象，也使射程比现有技术提高15％左右。

Description

一种消防用水枪

技术领域

本实用新型涉及消防器材领域，具体涉及一种大射程节水型无后坐力的消防用水枪。

背景技术

目前国内外消防水枪基本上有两种：普通直流水枪和多功能水枪。普通直流水枪在结构上就是一个内腔光滑的锥形收缩通道，把来自消防水带的水通过锥形收缩通道加速后喷出。这种水枪结构简单，造价低廉，射程较多功能水枪远，射流流束表面光滑，在中途没有水落向地面；但其不足之处是后坐力大。当水压较大时，需要两个人来操作。多功能水枪主要由直流、开花、可调流量、无后坐力等功能构成。多功能水枪又分成两类：带或不带无后坐力的多功能水枪。这两类多功能水枪相比，带无后坐力的多功能水枪的最大射程要小很多，并且在射流到达目标前，很大一部分水因落向地面而造成损失；但由于其在高水压下，后坐力很小，因此与普通水枪和不带后坐力的多功能水枪一起，得到了较广泛的应用。

目前国内外公知的无后坐力水枪结构如图1所示，其实现无后坐力的主要零件有导流管1、支撑杆2、射流锥面3、反射锥面4、反射圆柱面5构成。其实现无后坐力的原理是：水流（图中箭头所示）经导流管1加速后冲击在射流锥面3上，使射流锥面3受到沿水枪轴线方向的指向水流方向的力，用来抵消水枪的后坐力；同时水流经过射流锥面3和反射锥面4后，使流动方向由原来的轴向变为沿锥面3和4的方向射向反射圆柱面5，即沿由面3和4构成的斜向环槽射向反射圆柱面5，经反射圆柱面5反射及沿圆柱面5的轴向相对运动合成后，斜向射向水枪前部（水枪外部）轴线一点，在该点上交汇后，经强烈碰撞抵消了水流大部分的径向速度分量，然后以较小的锥角呈中空的形式继续向前运动。这种水枪的不足之处有3个：（1） 离开水枪的水柱不是圆柱状，而是中空的锥状射流，这在消防水枪设计方面是需要避免出现的现象。因为中空的锥状流束很容易被空气流撕碎，导致射程短；（2）由于在离开反射圆柱面5后，流束有一个径向流动分量和一个二次环流（周向流动），这两部分能量被白白消耗掉而使流束沿轴向的速度分量减小，从而也减小了射程；（3）从射流锥面3流出后，没有通过整流来消除径向流动分量和二次环流，从而进一步减小了射程；（4）由于从反射圆柱面射出的水流在水枪前方一点交汇，因此造成水枪出流流束表面不光滑，从交汇点开始不断有水脱离主射流而落向地面，从而减小了到达目标处的水量（减小的水量被白白浪费掉）。据实际测量，无后坐力水枪的射程比普通直流水枪小30％左右，到达目标的水量小20％左右。

在一定水压和一定出口直径下，水枪射程是消防水枪的最重要指标。水枪射程小，就意味着消防队员操作水枪过程中距离火场近。因此在发展多功能水枪的同时，在水枪结构上重视水枪射程尤为重要。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种射程远、无后坐力的节水型消防用水枪。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种消防用水枪，包括前枪体、整流器、分流锥和后枪体，所述前枪体、整流器、分流锥和后枪体为同轴回转体结构，其中前枪体与后枪体密封连接构成水枪壳体，整流器和分流锥从上至下依次设在壳体内部，整流器和分流锥的相对面分别为射流冲击面和扰流面，所述射流冲击面呈圆锥形，所述扰流面为内凹曲面；带压力的水进入后枪体后，经后枪体加速后进入前枪体，水流冲击射流冲击面后使水枪产生向前的冲击力，抵消由于射流产生的后坐力；水流流出射流冲击面后，经分流锥上的扰流面扰流后，消除水流的径向流动分量，然后进入整流器内，消除周向流动分量的同时被加速，并经过喷口段射出水枪；本结构能有效消除径向流动分量、周向流动分量和消除后坐力，使射流呈光滑密实的圆柱流束，不但消除了现有技术中水流束在中途浪费严重的现象，也使射程比现有技术提高15％左右。

所述射流冲击面包括锥度相同的第一射流冲击面和第二射流冲击面，所述第一射流冲击面由位于扰流面上方的前枪体的内壁收缩形成；所述第二射流冲击面由整流器的下端面形成，第二射流冲击面设置在第一射流冲击面内侧并与第一射流冲击面连接后形成圆锥曲面；第一射流冲击面和第二射流冲击面组合形成的圆锥曲面一方面造成水流冲击射流冲击面，使水流产生一个向前的冲击力，抵消由于射流产生的后坐力，另一方面，由于前枪体内壁半径收缩，进一步加速水流，使水柱射程更远。

在所述整流器内设置有整流板，整流板能消除周向水流分量。

所述整流板的数量为奇数，能避免流过整流板的水流产生共振现象。

所述前枪体由从上到下依次连接的喷口段、整流器安装段、水流加速段、收缩段、分流锥安装段构成；整流器安装段的下端半径小于水流加速段的半径形成第一射流冲击面；水流经过前枪体时，一方面水流冲击射流冲击面后使水枪产生向前的冲击力，抵消由于射流产生的后坐力，整流器对水流进行整流，另一方面由于该段有一定长度，可以对水流加速，使射出的水流射程远。

所述整流器装设在前枪体整流器安装段内，所述整流器包括由外环面、内环面、下端面、上端面围成的锥形筒体和整流板，整流板装设在内环面上，下端面形成第二射流冲击面，整流板装设在内环面上，整流器一方面通过整流板消除周向流量，一方面通过射流冲击面进一步减小水流向前的冲击力。

所述分流锥由从上至下依次连接的上端面、水流加速圆柱面、曲面收缩段构成；所述上端面为一个内凹的光滑曲面，上端面形成扰流面，分流锥的扰流面有效消除从射流冲击面反射回来的径向分流，同时分流锥与前枪体配合，形成一定宽度和一定轴向长度的等截面环形过流段，在该过流段内，水流速度一方面被提高，同时由于该过流段有一定长度，从而进一步对水流加速和整流。

所述后枪体由从上至下依次连接的安装螺纹段、后枪体收缩段、水带连接器螺纹段构成，所述后枪体通过安装螺纹段与前枪体螺纹连接，枪体装配方便。

所述消防水枪还包括水带连接器；所述水带连接器通过水带连接器螺纹段与后枪体螺纹连接，连接更方便。

在所述前枪体和后枪体的连接处设置有前密封圈，有效防止渗漏。

本实用新型的有益效果是：通过在前枪体和后枪体形成的枪体内设置射流冲击面和扰流面，有效消除径向流动分量、周向流动分量和消除后坐力，使射流呈光滑密实的圆柱流束，不但消除了现有技术中水流束在中途浪费严重的现象，也使射程比现有技术提高15％左右。

附图说明

图1为现有技术消防水枪结构示意图；

图2为本实用新型消防水枪结构示意图；

图3为本实用新型前枪体结构示意图；

图4为本实用新型整流器结构示意图；

图5为本实用新型分流锥结构示意图；

图6为本实用新型后枪体结构示意图。

图中：1-前枪体、11-喷口段、12-整流器安装段、121-整流器前安装端面、122-整流器安装段内壁、14-加速段、15-收缩段、151、152、153-光滑曲线、16-分流锥安装段、161-环端面、163-前枪体连接螺纹、2-整流器、21-外环面、22-内环面、23-下端面、24-整流板、25-上端面、3-分流锥、31-分流锥体、32-支撑环、311-上端面、312-水流加速圆柱面、313-曲面收缩段、322-肋板、4-前密封圈、5-后枪体、51-安装螺纹、52-前密封圈安装槽、53-后枪体收缩段、54-水带连接器螺纹、6-水带连接器、7-后密封圈。

具体实施方式

参照附图2，本实用新型所述的消防用水枪的优选结构由前枪体1、整流器2、分流锥3、后枪体5构成，上述零部件均为绕相同轴线的回转体结构，前枪体1与后枪体5之间螺纹连接；参照附图3，前枪体1由从上到下依次连接的喷口段11、整流器安装段12、水流加速段14、收缩段15、分流锥安装段16构成，其中喷口段11为一个具有一定长度的圆柱环段，整流器安装段12为一个带有一定锥角的圆锥环段，喷口段11和整流器安装段12的交界处形成有整流器前安装端面121 ，整流器前安装端面121是一个与前枪体1轴线垂直的环端面，整流器安装段内壁122为一个圆锥面，与整流器2的外环面21相配合。

整流器安装段12的内壁直径小于加速段14的内壁直径，由此在整流器安装段12和加速段14的交界处形成有第一射流冲击面13，第一射流冲击面13是一个与前枪体1轴线同轴心的锥面。当来流冲击到该锥面后，在保持一定的轴向流动分量的同时，产生一个径向流动分量。

水流加速段14的内腔为一个与前枪体1同轴线的圆柱面，与分流锥3的水流加速圆柱面312配合，形成具有一定轴向长度的等截面环形过流段。在该过流段内，水流速度一方面被提高，另一方面由于该过流段有一定长度，从而在加速的同时，水流被整流，在一定程度上消除径向分流后，冲击在射流冲击面13上，使水枪产生一个沿轴向的向前的力。

收缩段15的内腔为由多条光滑曲线151、152、153构成的截面逐渐缩小的回转面，其目的是使水流逐渐被加速；连接加速段14内腔的曲线151和连接分流锥3支撑环32内腔回转面的曲线153，其曲率半径应该为最大允许的曲率半径，并与这二者相切，其目的是减小靠近弯曲壁面的回流区。

分流锥安装段16的内腔上端设置有环端面161。所述环端面161与分流锥安装环32的前端面配合，限制分流锥沿轴向向前的运动。所述前枪体连接螺纹163与后枪体5的安装螺纹51配合，将前后枪体连接在一起，后枪体5的出口内径小于前枪体1入口端内径形成支撑支撑环32的端面。

参照附图4，整流器2包括外环面21、内环面22、下端面23、上端面25、整流板24构成，其中外环面21、内环面22、下端面23、上端面25围成的锥形筒体，外环面21是一个锥面，与整流器安装锥面122的尺寸相同，二者之间配合面无间隙或很小间隙；整流器2的内环面22为一个锥面，出口内径较小，并且出口内径与整流器安装段12的前喷口整流器前安装端面121内径相同；整流器2的下端面23为一个与第一射流冲击面13具有相同锥角的锥面，二者连接后形成光滑圆锥面，共同构成射流冲击面。当水流冲击到该两个锥面时，由动量定理（设冲击力为                                                ，来流速度为

，来流质量为

的水流冲击时间为

，质量流量为

）：

即                         

由上述公式，即可设计出锥面角度和宽度。

整流板24为数个直板，均布在整流器2内环面22上，其高度方向指向整流器2的轴线。当水流流出第一射流冲击面13、第二射流冲击面23和分流锥3的上端面311后，整流板24能够消除周向水流分量。整流板24的数量优选为奇数，目的是避免流过整流板的水流产生共振现象。

整流器2的上端面25是一个与整理器轴线垂直的环形平面，与喷口整流器前安装端面121配合，防止整流器2沿轴向运动。所述上端面25的内径与喷口段1的内径相同。

参照附图5，分流锥3由分流锥体31和支撑环32构成，分流锥体31由上端面311、水流加速圆柱面312、曲面收缩段313构成；水流加速圆柱面312与曲面收缩段313相切；水流加速圆柱面312与前枪体1的水流加速段14构成具有一定轴向长度的等截面环形过流段；上端面311是一个内凹的光滑曲面，上端面311形成扰流面，其前端切线与分流锥3轴线重合，目的是将流出第一射流冲击面13与第二射流冲击面23的水流扰流，整流成沿水枪轴向方向流动，消除水流的径向流动分量；上端面311与由第一流冲击面13与第二射流冲击面23构成的射流冲击面相对分布；支撑环32通过数个肋板322固定在曲面收缩段313，支撑环32的内环面为一个曲面，其进出口端分别与后枪体5的安装螺纹51的内腔壁及前枪体1的收缩段15进口段153相切，从而构成光滑连续曲面。

参照附图6，后枪体5由安装螺纹51、前密封圈安装槽52、后枪体收缩段53、水带连接器螺纹54构成，安装螺纹51与前枪体连接螺纹163配合，将前后枪体连接在一起，后枪体收缩段53内壁为一个收缩的锥管段，使水流逐渐被加速，水带安装器螺纹54用来与水带连接器6的内螺纹连接在一起，并利用后密封圈7防止螺纹连接面出现渗漏。

前密封圈安装槽52用来安装前密封圈4。当后腔体5的安装螺纹51旋入前枪体连接螺纹163后，前密封圈4被压紧，防止前后枪体连接螺纹处发生渗漏。

使用过程中，带压力的水从后枪体5经收缩段53后，进入分流锥与前枪体形成的环形过流段中，在分流锥的曲面收缩段313中逐渐被加速后，进入圆柱加速段。在圆柱加速段中，被加速的水流经过整流后，冲击第一射流冲击面13和第二射流冲击面23，使水枪产生向前的冲击力，抵消由于射流产生的后坐力。水流流出射流冲击面后，经分流锥上的扰流面311绕流后，消除水流的径向流动分量，然后进入喷口整流器2中，消除周向分流的同时被加速，并经过喷口段射出水枪。本水枪由于设置了消除径向流动分量和周向流动分量的结构，并且在整流器和喷口段（这两段较长，有利于降低紊流）中降低紊流，使射流呈光滑密实的圆柱流束，不但消除了现有技术中水流束在中途浪费严重的现象，也使射程比现有技术提高15％左右。

Claims (10)

1.一种消防用水枪，其特征在于：包括前枪体（1）、整流器（2）、分流锥（3）和后枪体（5），所述前枪体（1）、整流器（2）、分流锥（3）和后枪体（5）为同轴回转体结构，其中前枪体（1）与后枪体（5）密封连接构成水枪壳体，整流器（2）和分流锥（3）从上至下依次设在壳体内部，整流器（2）和分流锥（3）的相对面分别为射流冲击面和扰流面，所述射流冲击面呈圆锥形，所述扰流面为内凹曲面。

2.根据权利要求1所述的消防用水枪，其特征在于：所述射流冲击面包括锥度相同的第一射流冲击面（13）和第二射流冲击面；所述第一射流冲击面（13）由位于扰流面上方的前枪体（1）内壁收缩形成；所述第二射流冲击面由整流器（2）的下端面（23）形成，第二射流冲击面设置在第一射流冲击面（13）内侧并与第一射流冲击面（13）连接后形成圆锥曲面。

3.根据权利要求1或2所述的消防用水枪，其特征在于：在所述整流器（2）内设置有整流板（24）。

4.根据权利要求3所述的消防用水枪，其特征在于：所述整流板的数量为奇数。

5.根据权利要求4所述的消防用水枪，其特征在于：所述前枪体（1）由从上到下依次连接的喷口段（11）、整流器安装段（12）、水流加速段（14）、收缩段（15）、分流锥安装段（16）构成；整流器安装段（12）的下端半径小于水流加速段（14）的半径形成第一射流冲击面（13）。

6.根据权利要求5所述的消防用水枪，其特征在于：所述整流器（2）装设在整流器安装段（12）内，整流器（2）包括由外环面（21）、内环面（22）、下端面（23）、上端面（25）围成的锥形筒体和整流板（24），整流板（24）装设在内环面（22）上，下端面（23）形成第二射流冲击面。

7.根据权利要求6所述的消防用水枪，其特征在于：所述分流锥（3）由从上至下依次连接的上端面（311）、水流加速圆柱面（312）、曲面收缩段（313）构成；所述上端面（311）为一个内凹的光滑曲面，上端面（311）形成扰流面。

8.根据权利要求7所述的消防用水枪，其特征在于：所述后枪体（5）由从上至下依次连接的安装螺纹段（51）、后枪体收缩段（53）、水带连接器螺纹段（54）构成，所述后枪体（5）通过安装螺纹段（51）与前枪体螺纹连接。

9.根据权利要求8所述的消防用水枪，其特征在于：包括水带连接器（6）；所述水带连接器（6）通过水带连接器螺纹段（54）与后枪体螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的消防用水枪，其特征在于：在所述前枪体（1）和后枪体（5）的连接处设置有前密封圈（4）。

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