一種雙流體細水霧噴頭的製作方法

2023-12-07 06:22:06

一種雙流體細水霧噴頭的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種雙流體細水霧噴頭，包括細水霧噴嘴座(1)、旋轉體外殼(2)、旋轉體芯(3)、連接件(4)和細水霧蝸旋混合噴嘴(5)等五部分；細水霧蝸旋混合噴嘴(5)安裝在細水霧噴嘴座(1)上的噴嘴孔(11)中；旋轉體芯(3)安裝在旋轉體外殼(2)中形成旋轉體；旋轉體一端安裝連接件(4)，另一端和細水霧噴嘴座(1)連接構成一種雙流體細水霧發生噴頭。這些細水霧顆粒以較高的速度可穿過火羽流，到達火焰根部，吸收熱量並迅速氣化，降低了可燃物的溫度，抑制可燃物的熱解，中斷燃燒鏈，達到抑制熄滅火焰的目的。
【專利說明】一種雙流體細水霧噴頭

【技術領域】
[0001]本發明屬於火災防控器材【技術領域】，具體涉及一種雙流體細水霧噴頭。

【背景技術】
[0002]將雙流體細水霧技術應用到火災防治中，用於抑制和熄滅火災，是一項先進的火災防治技術。它是將具有一定壓力的空氣和水同時注入到雙流體細水霧發生噴頭的混合腔中，形成兩相流，在壓力的作用下，使得氣泡收縮變小。在旋轉體中運行的兩相流得到充分混合，趨於均勻；當氣液兩相流流出噴口時，氣相迅速膨脹，氣泡破裂，使得流出的水形成具有較高速度的微米量級的細水霧。


【發明內容】

[0003]本發明提供一種雙流體細水霧發生噴頭，在IMPa左右壓力的作用下所產生的細水霧一般有效傳輸距離為3?5米。這些細水霧顆粒以較高的速度可穿過火羽流，到達火焰根部，吸收熱量並迅速氣化，降低了可燃物的溫度，抑制可燃物的熱解，中斷燃燒鏈，達到抑制熄滅火焰的目的。
[0004]本發明採用的技術方案為:一種雙流體細水霧噴頭，包括細水霧噴嘴座、旋轉體外殼、旋轉體芯、連接件和細水霧蝸旋混合噴嘴等五部分；細水霧蝸旋混合噴嘴安裝在細水霧噴座上的噴嘴孔中；旋轉體芯安裝在旋轉體外殼中形成旋轉體；旋轉體一端安裝連接件，另一端和細水霧噴頭座連接構成一種雙流體細水霧發生噴頭。
[0005]所述細水霧噴頭座是用剛體材料做成的類柱形構件，在其一端及體上均勻布置多個內螺紋的噴嘴孔，用於安裝細水霧噴嘴，其另一端開有內螺紋的孔，也是噴頭座的內混合腔，並與噴嘴孔相通；
[0006]所述旋轉體外殼是用剛性材料做成的，旋轉體芯緊配合安裝在其中形成旋轉體，其兩端為外螺紋和連接件相連結；
[0007]所述旋轉體芯是用剛性材料做成圓臺形狀，在其外表面均勻開有兩道旋轉槽和，用於通過氣液兩相混合流體，在其上端有一內螺紋，用螺釘和連接件連結固定；
[0008]所述連接件是用剛性材料做成的，其一端開有含內螺紋的環形凹槽，用於安裝旋轉體；其中心開有孔，用螺釘穿過孔與旋轉體芯上的內螺紋固定連接；同時開有兩個與凹槽相通的兩個斜孔，其中一個是進入有壓力的水，另一個是進入有壓力的氣體，水和氣在環形凹槽中混合後通過旋轉體的兩道旋轉槽到達噴嘴座的內腔，繼續旋轉混合流動，直至流經細水霧噴嘴的錐形孔入口後從其出口噴出；兩個斜孔為兩個內螺紋的孔，用於安裝外部水管和氣管的接件。
[0009]所述細水霧蝸旋混合噴嘴，其一端為六角體，用於安裝操作，另一端為外螺紋用於安裝在細水霧噴頭座上的噴嘴孔中，細水霧蝸旋混合噴嘴的內部為一錐形孔，大端為進口，小端為出口。
[0010]使用時將具有一定壓力的水管和氣管分別通過接頭與兩個斜孔固定連接，水和氣將同時進入連接件的環形凹槽中，混合後同時進入旋轉體的兩道旋轉槽，繼續旋轉著混合通過旋轉槽，隨後旋轉進入細水霧發生噴頭座I的蝸旋混合腔，接著通過細水霧噴嘴的錐形孔入口並從其出口噴出，形成細水霧。
[0011]本發明的原理在於:
[0012]本發明一種雙流體細水霧發生噴頭，在有一定壓力的水和空氣進入旋轉體混合旋轉後再進入蝸旋混合腔中，經由蝸旋混合噴嘴噴出。氣液兩相流在氣液旋轉體和蝸旋混合噴嘴中加速運動，由於蝸旋混合噴嘴的特點是進入總量與噴射出總量相等，而進入口徑遠大於噴出口徑，所以出口的氣液溶液流速將大幅度提高:
[0013]V1S1 = V2S2 ；
[0014]V1為進口氣液兩相流流速，S1為進口截面積；
[0015]V2為出水氣液兩相流流速，S2為出口截面積；
[0016]S1 = 31 Cl12Ad1 為進口直徑；S2 = d22/4d2 為出口直徑；
[0017]則出口氣液兩相流流速V2計算如下:
[0018]V2 = V1Cl1Vd22 ；
[0019]若:蝸旋混合噴嘴進口直徑Cl1 = G1/2」，出口直徑d2 = G1/16」 ；
[0020]則V2 = 64V!。
[0021]從噴口射出的具有較高速度的雙流體，和空氣相對運動摩擦，促使液體破碎，形成微小的水霧顆粒。
[0022]當氣體在壓強不是很高，溫度不是很低的狀態下，液體的密度僅有微小的變化，在大多數情況下，可以忽略壓縮性的影響，認為液體的密度是一個常數。氣體具有顯著的可壓縮性。在一般情況下，常用氣體(如空氣、氮氣、二氧化碳等)的密度、壓強和溫度三者的關係符合氣體狀態方程表示:p/ P = RT/M
[0023]式中P為氣體的絕對壓強(N/m2) ； P為氣體的密度(kg/m3) ;T為氣體的熱力學溫度(K) ;Μ為氣體的分子量；R為氣體常數，在標準狀態下，空氣的氣體常數R = 287 (J/kg.K)。
[0024]氣液混合流中的氣泡在一定壓力的作用下被壓縮,變成一個個細小的氣泡。含有細小氣泡的雙流體，在經過上大下小的圓臺外表面的旋轉槽時，受一個向心的力作用，同時又受到旋轉產生的離心力作用，使得雙流體中的細小氣泡可均勻地分布在水流中，形成均勻的兩相混合流體。當這樣的氣液混合流從噴口噴出時，被壓縮的細小氣泡將迅速膨脹爆破，使得噴出的水射流迅速破碎，形成細微的水霧顆粒。
[0025]本發明與現有技術相比的優點在於:
[0026]該雙流體細水霧發生噴頭在較低的壓力(IMpa)作用下，產生水霧在距離噴嘴Im處的粒徑為70 μ m到120 μ m,速率在3?4m/s ;該細水霧流場能射4?5m遠。該雙流體細水霧發生噴頭節省動力，由於其所產生的霧顆粒較細，使用安全。本發明一種雙流體細水霧發生噴頭可用於抑制熄滅A類火、B類火和電器火。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發明提供一種雙流體細水霧噴頭的結構原理示意圖。
[0028]圖2為一種雙流體細水霧噴頭的噴嘴座結構原理示意圖。
[0029]圖3為一種雙流體細水霧噴頭旋轉外殼示意圖。
[0030]圖4為一種雙流體細水霧噴頭旋轉體芯的結構原理示意圖。
[0031]圖5為一種雙流體細水霧噴頭連接件的結構示意圖。
[0032]圖6為一種雙流體細水霧噴頭的噴嘴結構原理示意圖。

【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖具體說明本發明的實施例。
[0034]實施例1
[0035]如圖1所示，本發明提供一種雙流體細水霧噴頭，其由細水霧噴嘴座1、旋轉外殼
2、旋轉體芯3、連接件4和細水霧蝸旋混合噴嘴5等五部分組成。
[0036]所述細水霧噴嘴座I是用不鏽鋼材料做成如圖2所示長約34mm直徑約41mm的類柱形構件，在其一端頭為邊長12mm的六邊平面，垂直平面中心有一個深1mm的M12第一層內螺紋孔，用於安裝一隻細水霧噴嘴；端頭與六邊平面有成50度夾角的六面體，每一面的中部垂直布一個深1mm的M12內螺紋孔，用於安裝2?7號6隻細水霧噴嘴；端頭平面15mm至34mm是一圓柱體；細水霧噴嘴座I另一端開有深1mm的M26內螺紋,用於和旋轉體相連接；該內螺紋的深部約為深6_直徑20_氣液混合旋轉腔，該混合旋轉腔和2層7個內螺紋孔均想通，氣液在其中繼續旋轉混合後分別從7支噴嘴噴出。
[0037]所述旋轉外殼2是用不鏽鋼材料做成如圖3所不。旋轉外殼2的一長30mm外徑32mm, 一端內徑22mm深1mm,另一端內徑17mm深1mm,中部是一深15mm, —端內徑為17mm,另一端內徑為的22mm圓臺孔，旋轉外殼2兩端為M26的外螺紋，用於和細水霧噴頭座I及連接件4相連接。
[0038]所述旋轉體芯3如圖4所示是不鏽鋼材料做成的一高15mm, —端直徑22mm,另一端直徑17mm的圓臺，圓臺外表面對稱開有的旋轉槽31和32,槽深2mm寬2mm,用於通過氣液兩相混合流體，在圓臺的大徑端面中心布一個深5mm的M3內螺紋35，用螺釘和連接件4連結固定；旋轉體芯3緊配合安裝在旋轉外殼2中形成旋轉體。
[0039]所述連接件4是一高20mm直徑34mm的不鏽鋼材料做成如圖5所示，其一端開有深1mm,外徑26mm,內徑9mm的環形凹槽41,環形凹槽41為M26內螺紋,用於安裝氣液旋轉體，另一端距離端面中心1mm處，分別與直徑面傾斜10度，布2個並與環形凹槽41相通的M8內螺紋孔43和孔44，分別用於接水源和氣源，水和氣以10度傾斜角通過孔43和孔44進入環形凹槽41，並在其中作環形旋轉混合後進入旋轉體的兩旋轉槽31和32，再到達噴頭座I的氣液混合旋轉腔。
[0040]所述細水霧蝸旋混合噴嘴5如圖6所示，其一端為六角體用於安裝操作，另一端為M12的外螺紋用於安裝在細水霧噴嘴座I上的噴嘴孔11中，細水霧蝸旋混合噴嘴5的內部為一深13mm的錐形孔25,進口端直徑為8mm,出口端直徑為1.2mm。
[0041]裝配時各部件連接處用密封膠塗抹，以防洩漏。
[0042]使用時將具有一定壓力的外螺紋M8的水管和氣管分別通過接頭與內螺紋孔43和孔44固定連接，水和氣將同時進入連接件4的環形凹槽41中，混合後進入旋轉體的兩道旋轉槽31和旋轉槽32中，繼續作混合併沿旋轉槽旋轉通過，進入細水霧噴頭座I的蝸旋混合腔，接著通過細水霧蝸旋混合噴嘴5的錐形孔51入口並從其出口噴出，形成細水霧流場。
[0043]將本發明一種雙流體細水霧噴頭的多支分布安裝在有一定壓力的水路和氣路管網上,可組成區域型的雙流體細水霧滅火系統,也可將本發明一種雙流體細水霧噴頭安裝在手持式控制裝置上，加上水罐和氣罐構成可攜式的雙流體細水霧滅火系統。該系統可用於抑制熄滅A類火，B類火和電器火，也可用於抑制熄滅微重力環境下的電器火災。
[0044]實施例2:
[0045]本實施例2雙流體微細水霧發生噴頭的結構和實施例1的雙流體微細水霧發生噴頭的結構相同。是將實施例1中的噴頭座第一層噴嘴孔封堵，第二層上均勻布置4個噴嘴而實現的一種雙流體微細水霧噴頭。
【權利要求】
1.一種雙流體細水霧噴頭，其特徵在於:包括細水霧噴嘴座(I)、旋轉體外殼(2)、旋轉體芯(3)、連接件(4)和細水霧蝸旋混合噴嘴(5)等五部分；細水霧蝸旋混合噴嘴(5)安裝在細水霧噴嘴座(I)上的噴嘴孔(11)中；旋轉體芯(3)安裝在旋轉體外殼(2)中形成旋轉體；旋轉體一端安裝連接件(4)，另一端和細水霧噴嘴座(I)連接構成一種雙流體細水霧發生嗔頭； 所述細水霧噴嘴座(I)是用剛體材料做成的類柱形構件，在其一端及體上均勻布置多個內螺紋的噴嘴孔(11)，用於安裝細水霧噴嘴(5)，其另一端開有內螺紋的孔(12)，也是噴嘴座⑴的內混合腔，並與噴嘴孔(11)相通； 所述旋轉體外殼(2)是用剛性材料做成的，旋轉體芯(3)緊配合安裝在其中形成旋轉體，其兩端為外螺紋和連接件(4)相連結； 所述旋轉體芯(3)是用剛性材料做成圓臺形狀，在其外表面均勻開有兩道旋轉槽(31)和(32)，用於通過氣液兩相混合流體，在其上端有一內螺紋(35)，用螺釘和連接件(4)連結固定； 所述連接件(4)是用剛性材料做成的，其一端開有含內螺紋的環形凹槽(41)，用於安裝旋轉體；其中心開有孔(42)，用螺釘穿過孔(42)與旋轉體芯(3)上的內螺紋(35)固定連接；同時開有兩個與凹槽(41)相通的兩個斜孔(43、44)，其中一個是進入有壓力的水，另一個是進入有壓力的氣體，水和氣在環形凹槽(41)中混合後通過旋轉體的兩道旋轉槽(31、32)到達噴嘴座(I)的內腔，繼續旋轉混合流動，直至流經細水霧噴嘴(5)的錐形孔(51)入口後從其出口噴出；兩個斜孔(43、44)為兩個內螺紋的孔，用於安裝外部水管和氣管的接件； 所述細水霧蝸旋混合噴嘴(5)，其一端為六角體，用於安裝操作，另一端為外螺紋用於安裝在細水霧噴嘴座(I)上的噴嘴孔(11)中，細水霧蝸旋混合噴嘴(5)的內部為一錐形孔(51)，大端為進口，小端為出口。
2.根據權利要求1所述的一種雙流體細水霧噴頭，其特徵在於，使用時將具有一定壓力的水管和氣管分別通過接頭與兩個斜孔(43、44)固定連接，水和氣將同時進入連接件(4)的環形凹槽(41)中，混合後同時進入旋轉體的兩道旋轉槽(31、32)，繼續旋轉著混合通過旋轉槽，隨後旋轉進入細水霧發生噴嘴座(I)的蝸旋混合腔，接著通過細水霧噴嘴(5)的錐形孔(51)入口並從其出口噴出，形成細水霧。
【文檔編號】A62C31/03GK104127980SQ201410390452
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】秦俊, 費芹, 馮明輝, 韓雪 申請人:中國科學技術大學