CN109966681A - 一种双通道低压流体雾化喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双通道低压流体雾化喷头，该喷头至少包括：气体通道、液体通道、回转腔体和水雾出口，属于消防领域，涉及一种高效、节能、环保的消防喷头。该喷头能够将液体雾化成细微颗粒，从而实现液体的低能耗高效率雾化，实现灭火的功能且其成本低，灭火效果优良。
Description
技术领域
本申请属于消防领域，涉及一种高效、节能、环保的消防喷头，尤其涉及一种能使液体高效雾化的喷头结构。
背景技术
消防安全一直是国家十分重视的领域，一场火灾往往给人类带来巨大的财产损失和人身伤害。众所周知，着火有三个基本要素：可燃物；温度达到着火点；有充足的助燃气体，如氧气。只有在三个条件同时具备的情况下，可燃物质才能发生燃烧。要扑灭火灾，就必须破坏上述三要素之一。
目前传统的灭火***的设计，主要有以下几种：
1、最普遍采用的是水喷淋***，大部分建筑内部都已安装使用，该***需要消耗大量水资源，由于使用水流量大，设备被水浸泡后往往损坏严重，尤其是机房等地的重要电气设备被水浸泡后出现短路，造成各种电路故障，或使数据库损失严重等。
2、还有一种高效灭火的喷射***，即使用卤代烷灭火剂，将卤代烷化合物加压压入容器，使用时由于压力作用，从喷嘴以雾状喷出，在燃烧热的作用下迅速变成蒸汽。主要是通过抑制燃烧的化学反应过程，使燃烧中断，达到灭火的目的，其作用是通过拿去燃烧连锁反应中的活泼性物质来完成的，这一过程称为断链过程和抑制过程，与干粉灭火剂作用相似。但卤代烷灭火剂因为对大气臭氧层造成破坏，由于环保问题日益严峻也被逐步淘汰。
3、水雾灭火因其对于环境的潜在优势，使其应用范围得到不断的拓展，水雾灭火是令人鼓舞的成果，近年来国内外对于应用水雾扑灭各种火灾的研究越来越盛。
水雾在冷却、窒息和阻隔热辐射的三重作用下达到控制火灾、抑制火灾和扑灭火灾的目的，水雾灭火***既有水喷淋***的冷却作用，又有气体灭火***的窒息作用，所以是一项非常好的值得推广的灭火技术。
目前已投入使用的是一种高压水雾灭火***，水雾粒径达100微米以下，灭火效果佳，但是***需要很高压力才能实现将水打散雾化的效果，通常压力需要达到10～16MPa，对整套***和泵组的要求很高，而且超高压的***建设对建筑物本身和活动人员均存在较大安全隐患，建设成本也很高。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种双通道低压流体雾化喷头，既能高效灭火，同时***安全又易于实现，而且所用原材料环保无害、消耗量少。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的：一种双通道低压流体雾化喷头，该喷头至少包括：用于实现气体分子共振的回转腔体、用于向回转腔体注入气体的气体喷管、用于输出液体的液体喷管以及水雾出口，所述回转腔体为赫姆霍兹共振腔结构，所述气体喷管具有拉法尔结构，所述液体喷管具有内径逐渐变小的缩口变径结构；从回转腔体输出的气体与液体喷管输出的液体在一宽度为0.1-5mm的狭缝中混合后从水雾出口喷出。
进一步地，该喷头包括圆柱形的基体，所述基体侧壁开有水雾出口，基体内至少具有一个拉法尔结构的气体通道和缩口变径结构的液体通道，以及回转腔体，液体通道下端与所述回转腔体之间具有0.1-5mm的狭缝。
进一步地，所述气体通道位于所述回转腔体的前方，液体通道位于所述气体通道外侧。
进一步地，所述回转腔体的截面为长方形或圆形。
进一步地，该喷头还包括进气管和进液管，所述进气管与气体通道相连，进液管与液体通道相连。
本发明具有的有益效果：气体管道中采用了一种能够产生超音速气流的拉法尔结构和能让超音速气流产生高频共振能量的赫姆霍兹共振腔结构的回转腔体，以及带有缩管变径结构的液体管道，利用超音速气流的高频振动能量将液体雾化成细微颗粒，从而实现液体的低能耗高效率雾化，实现灭火的功能。该喷头只需0.3-0.5MPa的低压气体就能产生具有高频振动能量的超音速气流，结合0-0.3MPa的低压液体，就能雾化出直径约40-80μm的雾滴微粒；通过该喷头产生的雾状液滴成本较低，灭火效果最佳。同时通过压力组合的改变，该喷头产生不同需求下的雾滴大小和雾化范围，用于不同场合的灭火要求。同时，该双通道低压流体雾化喷头具有高可靠性，即使出现局部部位堵塞仍不影响整体雾化性能，所以该喷头对水质要求不高，一般常规水源均可直接使用，无需特别过滤，该喷头除了陆地建筑外，航空、海洋和野外环境均适合使用，同时移动式、固定式***均可使用。
附图说明
图1为本发明喷头的结构示意图；
图2为本发明喷头的结构剖视图；
图3、图4为本发明喷头的扩展结构剖视图；
图5为本发明的具体实施方式示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种双通道低压流体雾化喷头，该喷头至少包括：用于实现气体分子共振的回转腔体、用于向回转腔体注入气体的气体喷管、用于输出液体的液体喷管以及水雾出口，所述气体喷管具有拉法尔结构，所述液体喷管具有内径逐渐变小的缩口变径结构；气体喷管向回转腔体注入气体,经回转腔体共振产生高频能量，具有高频振动能量的超音速气流在一宽度为0.1-5mm的狭缝内将经过的液体薄膜冲击雾化成无数细微的雾状颗粒，并由气体夹带的水雾经水雾出口喷射而出，在四周形成一个环形细水雾区域，覆盖范围广，弥漫效果强，可以用于扑灭周边火灾。
通过回转腔体来实现气体分子共振为现有的技术手段，例如赫姆霍兹共振腔结构即可实现上述气体分子共振；赫姆霍兹共振腔结构的截面可以为长方形、圆形等等。
本发明中，本领域技术人员仅需简单设置气体喷管出口与回转腔体开口的位置，即可实现气体喷管向回转腔体注入气体。
同样，本领域技术人员也可以毫无疑义的设置回转腔体、液体喷管出口、水雾出口的位置，使得从回转腔体输出的气体与液体喷管输出的液体混合后，并从水雾出口喷出。改变液体喷出位置，使最佳雾化区域与气流高频能量区域匹配，同时使液体出口正对着气流所形成的负压区。
本发明中，将采用拉法尔结构的气体喷管来加速气体，遵照拉法尔管原理，先缩径后扩径，或者通过缩径以达到气流加速的目的；进气管只需提供0.3-0.5MPa的低压条件，气体便会流入气体喷管，经过先缩后扩的拉法尔结构对气体进行提速，产生2Ma以上的超音速气流。其中气体喷管的具体结构不限于图2所示结构，气体选用不支持燃烧的气体，一般采用惰性气体如氮气，氮气为空气中主要成分，资源丰富容易获得，对大自然环保无害，也可以选用其他气态资源。
本发明采用内径逐渐变小的缩口变径结构来加速液体，同时调整液体出口位置，进液管只需提供0-0.3MPa的液体压力，液体就能自吸流入液体喷管，该喷头可以直接接上水箱，或者接入现有市政自来水或消防用水即可使用，而不需要额外安装增压设备。经液体喷管末端的缩口变径结构后呈环形薄膜状喷出。液体一般采用水，资源丰富容易得到，易储存运输，环保无害，也可以采用其他液态资源。
回转腔体输出的气体与液体喷管输出的液体在一宽度为0.1-5mm的狭缝中混合，0.1-5mm为最佳的共振产生距离，低于或高于这个范围气流产生的高频共振能量将减弱。
图1、2为实现本发明的具体结构，但不限于此，该雾化喷头包括圆柱形的基体1，所述基体1侧壁开有水雾出口7，基体1内至少具有一个拉法尔结构的气体通道4和缩口变径结构的液体通道5，以及赫姆霍兹共振腔结构的回转腔体6。液体通道5下端与所述回转腔体6之间具有0.1-5mm的狭缝。图2中，所述气体通道4位于所述回转腔体6的前方，液体通道5位于所述气体通道4外侧，所述回转腔体6截面为长方形。图1的结构示意图中还包括了进气管3和进液管2，所述进气管3与气体通道4相连，进液管2与液体通道5相连。气体在拉法尔结构的通道内加速，喷向回转腔体6后突然转向，在腔体中产生一个负压区，该负压区能够产生17-25kHz高频振动能量，该能量在狭缝中能将液体管道5流出的液体雾化成极细的雾滴，气流夹带着水雾通过水雾出口7喷出。
如图3所示的雾化喷头结构与图2的区别在于，具有姆霍兹共振腔结构的回转腔体6的截面为球形。
水雾出口的具体结构不限于图2结构，如图3所示的喷头结构剖视图，通过改变该双通道低压流体出口处的角度方向，实现水雾按不同角度和范围的喷射。
气液管道末端的射入角度与回转腔体6的位置方向不限于图2结构，如图4所示，将回转腔体6的布置方式调整，改变气流和液体射入角度以及回转腔体6的位置方向，同样产生高频振动能量来实现极佳雾化效果，且图4结构还将水雾喷出方向变为按一定角度朝下喷射。
基于上述雾化喷头构建的消防***，可以包括流量检测模块、压力检测模块、温度监测模块以及数据记录模块。整个***可直接通过温度或火源自动探测和触发，全程自动化灭火，根据探测收集的数据触发不同喷头灭火，通过程序自动控制灭火时间和灭火方式。
只要满足上述结构原理的方式均属于本申请所保护内容，包括由本申请所述喷头衍生出来的其他装置。
实施例
本发明可用于各种需要安装灭火设备的场合，如商业建筑、仓库、机房、飞机货舱、轮船等地，为描述方便，结合本发明所设计的利用超音速气流高频振动能量将液体雾化成细微颗粒的雾化喷头，对本发明的具体实施方案做阐述。
如图5所示，为一套灭火***单元，包括气体供应、液体供应、压力调节、流量监测、喷头分布。其中压缩气体先通过调压阀调节到合适压力，然后通过电磁阀控制气路***的启闭，再通过流量计记录该单元的消耗气量，最后接入到气体总管路；同样水先通过调压阀调节到合适压力，然后通过电磁阀控制液路***的启闭，再通过流量计记录该单元的消耗水量，最后接入到液体总管路。从气体和液体总管路上分出若干支路，分别接入到每个喷头的气体入口和液体入口。这样的方式即为一个灭火单元，一套完整的***由若干此类单元组成，通过控制中心集中监测和控制。每套***装有火灾检测***，一旦监测到温度异常，即可反馈给控制中心，控制相应单元的阀门操作，实现对相应区域火灾的控制。
***的气体和液体供应压力均不大，靠常规设备供给即可。压缩气体可由空压机、增压泵或储气罐等提供，水可由市政自来水、消防水、水箱等提供。
Claims (5)
1.一种双通道低压流体雾化喷头，其特征在于，该喷头至少包括：用于实现气体分子共振的回转腔体、用于向回转腔体注入气体的气体喷管、用于输出液体的液体喷管以及水雾出口，所述回转腔体为赫姆霍兹共振腔结构，所述气体喷管具有拉法尔结构，所述液体喷管具有内径逐渐变小的缩口变径结构；从回转腔体输出的气体与液体喷管输出的液体在一宽度为0.1-5mm的狭缝中混合后从水雾出口喷出。
2.根据权利要求1所述的双通道低压流体雾化喷头，其特征在于，包括圆柱形的基体(1)，所述基体(1)侧壁开有水雾出口(7)，基体(1)内至少具有一个拉法尔结构的气体通道(4)和缩口变径结构的液体通道(5)，以及回转腔体(6)，液体通道下端与所述回转腔体之间具有0.1-5mm的狭缝。
3.根据权利要求2所述的双通道低压流体雾化喷头，其特征在于，所述气体通道(4)位于所述回转腔体(6)的前方，液体通道(5)位于所述气体通道(4)外侧。
4.根据权利要求2所述的双通道低压流体雾化喷头，其特征在于，所述回转腔体(6)截面为长方形或圆形。
5.根据权利要求2所述的双通道低压流体雾化喷头，其特征在于，还包括进气管(3)和进液管(2)，所述进气管(3)与气体通道(4)相连，进液管(2)与液体通道(5)相连。
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