間歇式加壓流體噴射裝置的製作方法
2023-12-01 00:39:26
專利名稱：間歇式加壓流體噴射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體噴射技術領域，特別是一種間歇式加壓流體噴射裝置。
在日常生活中，流體加壓噴射的技術應用範圍較廣，如泡沫滅火器、滅火用的高壓水槍等。前者使用氣體膨脹作為推進劑，它需要與被噴射的流體一次共同充填，每瓶的充填量有限且屬於一次性使用，用後需送回工廠再罐裝。後者需要用消防車或其它設備上的高壓水泵連續對水源來的流體加壓，通過高壓水槍形成的連續高壓水流射向燃燒物，通過吸收熱量及產生的水氣隔絕空氣而達到滅火的目的，此法的缺點其一是到達現場尋找水源並連接到相應的管道中，一直到打開水籠頭直至水槍噴射出水，大約要有十幾分鐘的時間，其二是對窄小的火場不易將水籠拉進去，其三是水的利用率太低，此種方法真正用於降低燃燒物的溫度的用水與流淌在地上的用水之比大約為1比4，其四是當用於化學物品的場所時，所造成的環境汙染是十分嚴重的。
本發明的目的在於克服現有技術中的缺陷，提供一種間歇式加壓流體噴射裝置，它採用加壓氣體作為推進劑，能使被噴射液體迅速霧化並攜帶很大的動能。
本發明的另一個目的在於提供一種結構簡單、操作方便、可靠性高的間歇式加壓流體噴射裝置，它採用先導閥控制主閥開啟和關閉的多路閥結構，而且先導閥的開啟力小，噴射時內部氣路密封性好，不串氣、不漏氣。
本發明的目的是這樣實現的，一種間歇式加壓流體噴射裝置，包括貯水筒、貯氣筒和與貯氣筒、貯水筒相連接的多路閥，所述的多路閥具有一主閥和先導閥，所述的主閥設置在貯氣筒和貯水筒之間，先導閥設置有分別與加壓氣體和大氣連接的兩個位置，通過控制先導閥的位置可控制主閥閥芯的開啟和閉合，從而使充滿加壓氣體的貯氣筒與貯有水的貯水筒連通或關閉。
本發明的間歇式加壓流體噴射裝置與現有技術相比具有體積小、結構簡單、操作方便、密封可靠，先導閥開啟力小的優點。它採用中壓氣體作為推進劑，安全可靠，可使液滴霧化充分。可廣泛用於消防滅火、治安防暴，可克服現有技術中高壓水槍的全部缺點。
下面結合附圖及實施例對本發明的目的、技術方案和積極效果作進一步的說明。
圖1是本發明的間歇式加壓流體噴射裝置的原理性示意圖；圖2是本發明第一實施例的結構示意圖，它示出了多路閥的具體結構；圖3是本發明第二實施例的結構示意圖，它示出了多路閥的具體結構；圖4是本發明第三實施例的結構示意圖，它示出了多路閥的具體結構；圖5是本發明第四實施例的結構示意圖，它示出了多路閥的具體結構；圖6是採用本發明的原理製成的手持式噴射器的示意圖。
本發明的原理如圖1所示，它包括一個貯水筒1，一個多路控制閥2，一個貯氣筒3。當閥2在圖示位置時水進入貯水筒1，當閥2旋轉開啟時貯氣筒3中的壓力氣體迅速進入貯水筒而將水推出貯水筒，其推出過程大致如下先是水被氣推著走，中間的水走得比邊沿的快，在出口處氣推開水中間，是水包著氣，此時氣體快速膨脹將具有相當動能的水衝擊成微小顆粒，達到霧化狀態，其中顆粒大的霧滴由於動能相對較大衝入火灶中心，顆粒小的包圍火焰周圍，迅速吸收燃燒物的熱能而汽化，使燃燒物降溫而熄滅火焰，達到滅火的目的。此種方法的優點是一、與現有的高壓水槍相比具有快捷的特點，不必現場安裝；二、有效根據不同火的強度設計不同類的器材即可有效的解決；三、相對於高壓水籠而言用水量少，提高了水的利用率；四、由於水的利用率提高，地面留下的水少了，造成環境汙染的程度大大減輕；五、小型的器材可隨人穿過狹小巷道，施實滅火，或為大型滅火器材進入現場打開通道。
為達到此目的必須使水在出口處以150米/秒以上的速度射向火灶，水滴的尺寸應在0.01毫米至0.2毫米之間，其中0.01毫米的水滴在距出口7.5米處仍具有30米/秒的速度，這樣才具有省水滅火的作用，因為此時大水霧滴可衝入火中心，而小的水霧滴在火外，使它們快速吸收熱量而達到汽化，使燃燒物迅速降溫。
為使水能迅速霧化而且使霧滴具有相當動能，應使用一定壓力的氣體推動一定量的水，方可達到上述指標。經試驗使用壹升水達到上述汽化指標時應使一升的2.6MPa的壓縮空氣在18毫秒之內的時間將水從發射器(即貯水筒)中推出，在發射器(即貯水筒)內的行程應保證380毫米左右。
經試驗驗證，採用這種原理的間歇式加壓流體噴射裝置中的流體可以是水、液體滅火劑、乾粉滅火劑、化學藥品、可流動的細砂等。裝置中流體為水或加入染色劑後的液體時，該裝置還可以作為防暴器材使用。由於其出口速度高、動能大，因此可以在有效射程內將人擊倒而又不傷其身體，染色後的液體附著在被射人員身上，便於執法人員的追擊和辯認。
圖2為本發明第一實施例中多路閥的結構示意圖。圖中貯水筒1，貯氣筒3，進氣口5，二位三通滑閥式先導閥9，圓柱活塞主閥芯10，單向閥11，先導滑閥閥芯12，彈簧腔13，氣道14，壓力腔(氣道)15，主閥閥座16，壓力腔17，通向貯水筒的氣道18，主閥彈簧19，先導閥彈簧20。
所述的主閥閥芯為一圓柱形活塞10，該活塞的一面封住連通貯水筒1的通路，該活塞的另一面設置有彈簧腔13，該彈簧腔13與先導閥9的出口相連通，所述貯氣筒3設置有一可充入加壓氣體的單向閥11，還設置有一通向先導閥9的出口，該出口可通過先導閥芯與先導閥的出口連通，所述的先導閥9還設置有一與大氣連接的出口。
所述的貯氣筒3還設置有一壓力通道，該通道經多路閥閥體與主閥閥芯活塞10相通，由貯氣筒引入的壓力氣體從活塞彈簧腔13的背面作用在活塞面上，用以克服彈簧力而開啟活塞，從而將貯氣筒3與貯水筒1連通。
所述的先導閥閥芯為一具有兩個圓柱臺的滑閥柱，該滑閥具有一加壓氣體入口，滑閥的一端設置有彈簧20，另一端設有一外伸的圓柱杆，該杆與端面閥座處形成排放口，充壓時外部加壓氣體經加壓口通過兩個圓柱臺之間與出口連接而進入所述的壓力腔；噴射時，外力作用於外伸的圓柱杆，克服彈簧力而將圓柱閥芯12上推，上圓柱臺封住加壓氣體的入口，而壓力腔的氣體經出口及下圓柱臺與端面閥座之間的間隙從排放口排出。
該閥的設計是為了使貯氣筒的氣體能快速的釋放出來而設計的，其工作原理如下另外存貯的高壓氣體經減壓閥減壓至2.4-2.8MPa、最好為2.5MPa後經進氣口5、先導閥9在壓力腔15處分為兩路，一路進入彈簧腔13而將主閥芯10壓向閥座16，另一路經過單向閥11而進入貯氣筒3，貯氣筒中的一部分氣體經氣道14而進入壓力腔17，雖然主閥芯10的壓力腔17的壓強與彈簧腔13壓強相等，但主閥芯10的前後受壓面積不同即彈簧腔13的受壓面積大於壓力腔17的受壓面積，因此主閥芯10緊緊地壓向閥座16，從而關閉了氣體經氣道14、壓力腔17而通向氣道18的通道，操作時上推先導閥9的閥芯12使其上移並貼死在上端，關閉從進氣口5而來的進氣通道，同時打開了主閥芯10的彈簧腔13與大氣連通的通道，使彈簧腔13中的壓力降至大氣壓0.1MPa，此時主閥芯10的前後腔壓強不再相等，2.4-2.8MPa的壓強將主閥芯10迅速向後推，打開了閥座16和氣道18之間的通路，所以貯氣筒3中的2.4-2.8MPa的壓力氣體迅速經氣道14、18而流向貯水筒1並迅速膨脹，將貯水筒1中的水推出貯水筒，主閥芯10的動作時間大約在18毫秒之內。
圖3示出了本發明的第二實施例中多路閥的結構。圖中貯水筒1，多路閥2，貯氣筒3，圓柱活塞主閥芯10，主閥閥座16，氣道18，主閥彈簧19，單向閥7，彈簧腔13，氣道21，旋塞閥(轉閥)22，排放口23，旋塞閥閥芯內氣道a、b、c、d，氣道25，孔道28，活塞前壓力腔29。
所述的先導閥是一旋塞式轉閥22，轉閥閥芯上設置有可分別與裝置外的加壓氣體或大氣連通的多個通道。
旋塞式轉閥的閥芯設置有a、b、c、d四個氣道，在充壓時，氣道c與貯氣筒3的出口連通，氣道d與活塞彈簧腔13的入口連接，氣道a和d被轉閥圓筒形閥座壁封住；在噴射時，氣道b與轉閥的大氣出口連通，氣道a與活塞彈簧腔13的入口連通，氣道c和d被圓筒形閥座壁封住。
該閥工作原理為25bar的壓力氣體通過單向閥7進入貯氣筒3，同時經進氣道21、氣道c至d及氣道25進入彈簧腔13內，壓迫活塞10向前。另一路經孔道28到達活塞前壓力腔29而壓迫活塞10向後，因活塞的前後受壓面積不等所以總壓力是使活塞向前，蓋住排氣道18。當順時針旋轉旋塞閥22時，使氣道a對準氣道25，氣道b對準排放口23時，活塞後面的彈簧腔13的氣體經氣道25、a、b、及排放口23排出，此時彈簧腔13的壓力從25bar降至大氣壓，並使活塞前壓力腔29的25bar的壓力迅速向後推活塞10，使壓力腔29與孔道18連通，貯氣筒3的壓力氣體經孔道28、前壓力腔29進入氣道18而將貯水筒1中的水快速推出，實現霧化噴射。
圖4示出了本發明第三實施例中多路閥的結構，圖中貯水筒1，多路閥2，貯氣筒3，與先導閥相連的進氣口31，第一壓力腔32，第二截錐形主閥芯33，第二錐閥閥座39，第一截錐形主閥芯34，第一錐閥閥座36，第二壓力腔35，彈簧37，至貯水筒的氣道38。
所述的先導閥的出口與主閥閥芯之間設置有第一壓力腔32，所述的主閥具有第一和第二兩個截錐狀閥芯34、33，在兩個截錐狀閥芯和貯氣筒3之間形成第二壓力腔35，第一錐閥芯34與閥座相配合用於連通貯水筒1，第一壓力腔32的壓力可引入第一錐閥芯34的背面，第二錐閥芯33與閥座配合用於連接第二壓力腔35及貯氣筒3，第二錐閥的閥座可在第一壓力腔32內形成，第二錐閥芯33頂在該閥座上，其錐閥芯背部設置有彈簧37。
所述的第一錐閥芯34的錐面至少一部分與第二壓力腔35連通。
該結構的工作原理為25bar的壓力氣體經與先導閥相連的進氣口31進入第一壓力腔32，並推開第二截錐形主閥芯33，使第一壓力腔32與第二壓力腔35連通，然後25bar氣體進入貯氣筒3。與此同時進入第一壓力腔32的25bar壓力氣體將第一錐閥芯34前推而關閉閥座36的通道口，使腔內氣體不會洩漏至貯水筒1中。當貯氣筒3壓力達到25bar時第二截錐形主閥芯33因彈簧37作用e而關閉腔32與腔35間的通道，當通過一個先導閥使腔32的25bar氣體與大氣相通時，第一錐閥芯34前後壓力不平衡，即第二壓力腔35的壓力大於第一腔32的壓力，使第一錐閥芯34後移，使25bar的壓力氣體從貯氣筒3經第二壓力腔35、閥座36及氣道38將貯水筒1中的水快速推出，實現霧化。
該實施例中的先導閥可使用與第二實施例中相同的旋塞式轉閥，也可以使用附圖2所示的二位三通滑閥式先導閥。
圖5示出了本發明第四實施例中多路閥的結構，圖中貯水筒1，多路閥2，貯氣筒3，與先導閥相連的進氣口31，第一壓力腔32，第二圓柱形主閥芯43，第二圓柱閥閥座45，第一圓柱形主閥芯40，第一圓柱閥閥座46，第二壓力腔35，彈簧37，至貯水筒的氣道38。
所述的先導閥的出口與主閥閥芯之間設置有第一壓力腔32，所述的主閥具有第一和第二兩個圓柱狀閥芯40、43，在兩個圓柱狀閥芯和貯氣筒3之間形成第二壓力腔35，第一圓柱閥芯40與閥座相配合用於連通貯水筒1，第一壓力腔32的壓力可引入第一圓柱閥芯40的背面，第二圓柱閥芯43與閥座配合用於連接第二壓力腔35及貯氣筒3，第二圓柱閥的閥座可在第一壓力腔32內形成，第二圓柱閥芯43頂在該閥座上，其圓柱閥芯背部設置有彈簧37。
所述的第一圓柱閥芯40至少有一個總是與第二壓力腔35連通並大致朝向閥座46的臺階42。
該結構的工作原理為25bar的壓力氣體經與先導閥相連的進氣口31進入第一壓力腔32，並推開第二圓柱形主閥芯43，使第一壓力腔32與第二壓力腔35連通，然後25bar氣體進入貯氣筒3。與此同時進入第一壓力腔32的25bar壓力氣體將第一圓柱閥芯40前推而關閉閥座46的通道口，使腔內氣體不會洩漏至貯水筒1中。當貯氣筒3壓力達到25bar時第二圓柱形主閥芯43因彈簧37作用而關閉腔32與腔35間的通道，當通過一個先導閥使腔32的25bar氣體與大氣相通時，第一圓柱閥芯40前後壓力不平衡，即第二壓力腔35的壓力大於第一腔32的壓力，使第一圓柱閥芯40後移，使25bar的壓力氣體從貯氣筒3經第二壓力腔35、閥座46及氣道38將貯水筒1中的水快速推出，實現霧化。
為了密封及減震，在第一圓柱閥芯40和第二圓柱閥芯43上可以設置分別與其閥座配合的密封墊，如橡膠密封墊。
該實施例中的先導閥可使用與第二實施例中相同的旋塞式轉閥，也可以使用附圖2所示的二位三通滑閥式先導閥。
圖6示出了採用本發明第一至第四實施例中的任意一個製成實際操作的手持式噴射器的示意圖。圖中貯水筒1，多路閥2，貯氣筒3，水閥50，進氣口51，手柄52，板機53，手把54。
所述的貯水筒1可以是一具有導向作用的圓筒或圓管，其噴射方向的前端設置有橡膠擋板。貯水筒1的容積最好為0.8-1.25升，所述貯氣筒3的容積最好為0.9-1.1升之間。
圖示裝置的操作過程為將大量氣壓為2.6MPa的壓縮空氣經由進氣口51存入貯氣筒3內，該筒3的容積為1升，同時將水利用相應的壓力從某一密封水桶中將水經水閥43注入貯水筒1內，貯水筒的容積為0.8-1.25升，貯水桶的長度應為380毫米，直徑為64毫米，貯水筒1前口有橡膠擋板，水注滿貯水筒後，關閉水閥扣動板機53即打開先導閥，使主閥的閥芯快速打開，貯氣筒3內之氣體迅速膨脹使水衝開橡膠擋板並衝出貯水筒1，並在離出口的不同距離上實現不同程度的霧化，射向燃燒物。
附圖中的貯氣筒也可以設計成貯存有化學物質的裝置，該化學物質可以利用擊發或其他方法發生化學反應而產生壓力氣體，從而將貯水筒中的水快速推出，實現霧化。
上述參照附圖及實施例對發明的描述只是說明性的，而不構成對它的限定。顯然，在本發明的基礎上可以對發明進行許多變型，但不脫離本發明的實質和權利要求所限定的保護範圍。
權利要求
1.一種間歇式加壓流體噴射裝置，包括貯水筒、貯氣筒和與貯氣筒、貯水筒相連接的多路閥，其特徵在於所述的多路閥具有一主閥和先導閥，所述的主閥設置在貯氣筒和貯水筒之間，先導閥設置有分別與加壓氣體和大氣連接的兩個位置，通過控制先導閥的位置可控制主閥閥芯的開啟和閉合，從而使充滿加壓氣體的貯氣筒與貯滿水的貯水筒連通或關閉。
2.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的貯水筒為一具有導向作用的圓筒或圓管，其噴射方向的前端設置有橡膠擋板。
3.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的貯氣筒中的壓力最好設定在2.4-2.8Mpa之間。
4.如權利要求2或3所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的的貯水筒的容積最好為0.8-1.25升，所述貯氣筒的容積最好為0.9-1.1升之間。
5.如權利要求4所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的貯水筒的直徑為64mm，長度為380mm。
6.如權利要求4所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於貯水筒內可貯入水或化學藥品或可流動的其它物料。
7.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的先導閥的出口與主閥閥芯之間設置有第一壓力腔，所述的主閥具有第一和第二兩個截錐狀閥芯，在兩個截錐狀閥芯和貯氣筒之間形成第二壓力腔，第一錐閥芯與閥座相配合用於連通貯水筒，第一壓力腔的壓力可引入第一錐閥芯的背面，第二錐閥芯與閥座配合用於連接第二壓力腔及貯氣筒，第二錐閥的閥座可在第一壓力腔內形成，第二錐閥芯頂在該閥座上，其錐閥芯背部設置有彈簧。
8.如權利要求7所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的第一錐閥芯的錐面至少一部分與第二壓力腔連通。
9.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的先導閥的出口與主閥閥芯之間設置有第一壓力腔，所述的主閥具有第一和第二兩個圓柱狀閥芯，在兩個圓柱狀閥芯和貯氣筒之間形成第二壓力腔，第一圓柱閥芯與閥座相配合用於連通貯水筒，第一壓力腔的壓力可引入第一圓柱閥芯的背面，第二圓柱閥芯與閥座配合用於連接第二壓力腔及貯氣筒，第二圓柱閥的閥座可在第一壓力腔內形成，第二圓柱閥芯頂在該閥座上，其圓柱閥芯背部設置有彈簧。
10.如權利要求9所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的第一圓柱閥芯至少有一個總是與第二壓力腔連通並大致朝向閥座的臺階。
11.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的主閥閥芯為一圓柱形活塞，該活塞的一面封住連通貯水筒的通路，該活塞的另一面設置有彈簧腔，該彈簧腔與先導閥的出口相連通，所述貯氣筒設置有一可充入加壓氣體的單向閥，還設置有一通向先導閥的出口，該出口可通過先導閥芯與先導閥的出口連通，所述的先導閥還設置有一與大氣連接的出口。
12.如權利要求7、9或11所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的先導閥是一旋塞式轉閥，轉閥閥芯上設置有可分別與裝置外的加壓氣體或大氣連通的多個通道。
13.如權利要求11所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的貯氣筒還設置有一壓力通道，該通道經多路閥閥體與主閥閥芯活塞相通，由貯氣筒引入的壓力氣體從活塞彈簧腔的背面作用在活塞面上，用以克服彈簧力而開啟活塞，從而將貯氣筒與貯水筒連通。
14.如權利要求12所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的旋塞式轉閥的閥芯設置有a、b、c、d四個氣道，在充壓時，氣道c與貯氣筒出口連通，氣道d與活塞彈簧腔的入口連接，氣道a和d被轉閥圓筒形閥座壁封住；在噴射時，氣道b與轉閥的大氣出口連通，氣道a與活塞彈簧腔的入口連通，氣道c和d被圓筒形閥座壁封住。
15.如權利要求11所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的先導閥閥芯為一具有兩個圓柱臺的滑閥柱，滑閥的一端設置有彈簧，另一端設有一外伸的圓柱杆，該杆與端面閥座處形成排放口，充壓時外部加壓氣體經加壓口通過兩個圓柱臺之間與出口連接而進入所述的壓力腔；噴射時，外力作用於外伸的圓柱杆，克服彈簧力而將圓柱閥芯上推，上圓柱臺封住加壓氣體的入口，而壓力腔的氣體經出口及下圓柱臺與端面閥座之間的間隙從排放口排出。
16.如權利要求1所述的間歇式加壓流體噴射裝置，其特徵在於所述的貯氣筒中裝有可產生壓力氣體的化學物質。
全文摘要
本發明涉及一種間歇式加壓流體噴射裝置,包括貯水筒、貯氣筒和與貯氣筒、貯水筒相連接的多路閥,所述的多路閥具有一主閥和先導閥,所述的主閥設置在貯氣筒和貯水筒之間,先導閥設置有分別與加壓氣體和大氣連接的兩個位置,通過控制先導閥的位置可控制主閥閥芯的開啟和閉合,從而使充滿加壓氣體的貯氣筒與貯滿水的貯水筒連通或關閉。本發明具有體積小、結構簡單、操作方便、性能可靠的優點。
文檔編號A62C17/00GK1260219SQ9910004
公開日2000年7月19日 申請日期1999年1月8日 優先權日1999年1月8日
發明者魏厚瑗, 任競竹 申請人:魏厚瑗, 陳來明