CN111346329B - 一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法，所述装置包括氮气瓶组、水罐、气水混合阀以及多个细水雾喷嘴，使用氮气作为驱动气体，在特制的气水混合阀内，将氮气与水进行混合并将水雾化，在轨道车辆上使用该灭火技术，具有对火情抑制时间长、***的用水量少，整体重量轻的特点。

Description

一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通车辆安全技术领域，具体涉及一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法。

背景技术

细水雾灭火***具有耗水量少、环境友好、灭火效率高等优点，细水雾灭火技术近年来得到了较快的发展。随着轨道交通的发展，各城市地铁车辆和轻轨的数量越来越多，轨道交通车辆车厢内人员密集，车厢内一旦发生火灾，可燃物产生的浓烟将从起火部位迅速向四处对流扩散，车厢内环境温度升高与烟尘颗粒的增加都会危机乘客生命安全，逃生和救援工作困难，易引起众多人员伤亡。传统的细水雾灭火技术为单相流高压细水雾技术，技术原理为使用驱动气体将灭火介质依靠压力推送至细水雾喷嘴处，经细水雾喷嘴对灭火介质的雾化，将灭火介质喷洒至保护区域，具有耗水量大、喷射时间短的缺陷，若在轨道车辆上使用，在对火情的抑制时间往往较短，不能提供给乘客足够的逃生时间。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法，以解决现有的单相流高压细水雾技术存在的耗水量大、喷射时间短、对火情抑制时间短的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，所述装置包括氮气瓶组、水罐、气水混合阀以及多个细水雾喷嘴，所述气水混合阀包括阀体以及设置在阀体上的进气口、出气口、进水口和水雾出口，所述进气口通过阀体内的第一管路连接出气口，所述第一管路通过阀体内的第二管路连接进水口经气水混合后一并连接至水雾出口，所述氮气瓶组的出气端与所述进气口连接，所述水罐的进气端连接所述出气口，所述水罐的出水端连接所述进水口，所述水雾出口通过管路连接多个细水雾喷嘴。

进一步的，所述氮气瓶组的出气端与所述进气口之间设置有单向阀，所述氮气瓶组包括多个氮气瓶，每个所述氮气瓶的瓶口通过管路连接所述气水混合阀的进气口，每个所述氮气瓶的瓶口与所述进气口之间的管路上依次设置有压力检测器、瓶口电磁阀以及减压阀。

进一步的，所述气水混合阀上还设置有第一压力泄放装置和第二压力泄放装置，所述第一压力泄放装置连接第一管路和第二管路的连接点，所述第二压力泄放装置与第一管路连接并设置于靠近出气口一侧。

进一步的，所述气水混合阀的阀体上还设置有溢流阀，所述溢流阀一端与第一管路连接并设置于靠近出气口一侧，所述溢流阀另一端通过单向阀连接所述水雾出口。

进一步的，所述气水混合阀还包括第一减压孔板、第二减压孔板和第三减压孔板，所述第一减压孔板、第二减压孔板均设置在第一管路上，所述第一减压孔板设置于靠近进气口一侧，所述第二减压孔板设置于第一压力泄放装置和第二压力泄放装置之间，所述第三减压孔板设置于第二管路上。

进一步的，所述水罐的进气端与所述进气口连接的管路上设置有第一电动阀门，所述水罐的出水端与所述进水口连接的管路上设置有第二电动阀门。

进一步的，所述水罐底部设置有加热器，所述水罐上设置有液位计和温度计。

进一步的，多个所述细水雾喷嘴分成两组分别设置于车辆每节车厢的两个分区中，所述水雾出口通过电动三通阀与两组细水雾喷嘴连接，每个分区内均设置有至少一个独立细水雾喷嘴，相邻分区之间设置有一个共用细水雾喷嘴，所述共用细水雾喷嘴两侧分别设置有单向阀。

进一步的，所述装置还包括安装框架，所述氮气瓶组、水罐以及气水混合阀均通过紧固件固定在所述安装框架上，所述气水混合阀设置在阀箱内。

根据本发明实施例的第二方面，提出了一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置的灭火方法，所述方法包括：

氮气瓶组内的氮气通过进气口进入气水混合阀，在气水混合阀内分流后，一路氮气通过出气口由水罐的进气端进入水罐作为水的驱动气体，依靠压力将水由水罐的出水端推送至气水混合阀的进水口，另一路氮气与进入气水混合阀的水进行气水混合完成水的第一次雾化形成细水雾；

经第一次雾化的双相流细水雾在氮气压力作用下运送至各个细水雾喷嘴进行第二雾化后将细水雾释放至灭火区域。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例提出的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置及其灭火方法，所述装置包括氮气瓶组、水罐、气水混合阀以及多个细水雾喷嘴，使用氮气作为驱动气体，在特制的气水混合阀内，将氮气与水进行混合并将水雾化，在轨道车辆上使用该灭火技术，具有对火情抑制时间长、***的用水量少，整体重量轻的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置的结构原理示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置气水混合阀的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置启动前后客室内温度变化情况示意图；

图5为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置启动前后客舱内氧气(O₂)变化示意图；

图6为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置启动前后客舱内二氧化碳(CO₂)变化示意图；

图7为本发明实施例1提供的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置启动前后客舱内一氧化碳(CO)变化示意图。

图中：氮气瓶组 100、气水混合阀 200、水罐 300、细水雾喷嘴 400、安装框架500、阀箱 600、阀体 210、进气口 220、出气口 230、进水口 240、水雾出口 250、第一压力泄放装置 260、第二压力泄放装置 270、溢流阀 280、第一减压孔板 290、第二减压孔板2100、第三减压孔板 2110、氮气瓶 110、压力检测器 120、瓶口电磁阀 130、减压阀 140、第一电动阀门 310、第二电动阀门 320、加热器 330、液位计 340、温度计 350、电动三通阀410、单向阀 420。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提出了一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，如图1和图2所示，该装置包括氮气瓶组100、气水混合阀200、水罐300以及多个细水雾喷嘴400，该装置还包括安装框架500，氮气瓶组100、水罐300以及气水混合阀200均通过紧固件固定在安装框架500上，气水混合阀200设置在阀箱600内。

如图3所示，气水混合阀200包括阀体210以及设置在阀体210上的进气口220、出气口230、进水口240和水雾出口250，进气口220通过阀体210内的第一管路连接出气口230，第一管路通过阀体210内的第二管路连接进水口240经气水混合后一并连接至水雾出口250，氮气瓶组100的出气端与进气口220连接，水罐300的进气端连接出气口230，水罐300的出水端连接进水口240，水雾出口250通过管路连接多个细水雾喷嘴400。

气水混合阀200上还设置有第一压力泄放装置260和第二压力泄放装置270，第一压力泄放装置260连接第一管路和第二管路的连接点，第二压力泄放装置270与第一管路连接并设置于靠近出气口230一侧。第一压力泄放装置260和第二压力泄放装置270可起到压力保护作用，防止气水混合阀200后端管路压力过高，起到安全的作用。

气水混合阀200的阀体210上还设置有溢流阀280，溢流阀280一端与第一管路连接并设置于靠近出气口230一侧，溢流阀280另一端通过单向阀连接水雾出口250。

现有技术中的气水混合阀是一个具有多种功能的阀体，具体功能为将氮气减压、将氮气分流、将水与氮气混合雾化、氮气的超压泄放功能、气水混合后的超压泄放功能。目前气水混合阀的技术优点是可以将以上功能集合为一体，功能集成度高，缺点是气水混合阀有多处管路接口，这样就会需将氮气与水储存装置使用多处管路连接至气水混合阀，造成细水雾***的管路较多，占用的体积空间较大，气水混合阀的加工要求非常精密，生产成本较高。本实施例中的气水混合阀200在满足现有气水混合阀各项功能的情况下，通过理论计算与工程试验的方法，将氮气减压、氮气分流、水与氮气混合雾化、氮气的超压泄放功能、气水混合后的超压泄放的功能逐一分解并转移至管路***中，将氮气的超压泄放功能设置在减压阀140出口末端，将氮气分流设置在氮气二次检验的后端与水罐300的进行前端，将水与氮气混合雾化、气水混合后的超压泄放设置在水罐300出水端后段，可有效解决气水混合阀及管路占用空间较大的问题和气水混合阀加工成本高的问题。

气水混合阀200还包括第一减压孔板290、第二减压孔板2100和第三减压孔板2110，第一减压孔板290、第二减压孔板2100均设置在第一管路上，第一减压孔板290设置于靠近进气口220一侧，第二减压孔板2100设置于第一压力泄放装置260和第二压力泄放装置270之间，第三减压孔板2110设置于第二管路上。

氮气瓶组100的出气端与进气口220之间设置有单向阀，氮气瓶组100包括多个氮气瓶110，每个氮气瓶110的瓶口通过管路连接气水混合阀200的进气口220，每个氮气瓶110的瓶口与进气口220之间的管路上依次设置有压力检测器120、瓶口电磁阀130以及减压阀140。

水罐300的进气端与进气口220连接的管路上设置有第一电动阀门310，水罐300的出水端与进水口240连接的管路上设置有第二电动阀门320。水罐300底部设置有加热器330，水罐300上设置有液位计340和温度计350。

本实施中，多个细水雾喷嘴400分成两组分别设置于车辆每节车厢的两个分区中，水雾出口250通过电动三通阀410与两组细水雾喷嘴400连接，每个分区内均设置有至少一个独立细水雾喷嘴，相邻分区之间设置有一个共用细水雾喷嘴，共用细水雾喷嘴400两侧分别设置有单向阀420，实现共用细水雾喷嘴的单区释放。

本实施例提出的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置的灭火方法包括：

氮气瓶110组100内的氮气通过进气口220进入气水混合阀200，在气水混合阀200内分流后，一路氮气通过出气口230由水罐300的进气端进入水罐300作为水的驱动气体，依靠压力将水由水罐300的出水端推送至气水混合阀200的进水口240，另一路氮气与进入气水混合阀200的水进行气水混合完成水的第一次雾化形成细水雾；经第一次雾化的双相流细水雾在氮气压力作用下运送至各个细水雾喷嘴400进行第二雾化后将细水雾释放至灭火区域。

本实施例提出的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，使用纯净水为灭火剂，以氮气作为驱动气体，通过气水混合成雾装置使氮气与水的用量达到配比最优进行成雾。该技术产生的细水雾，具有流速快、雾滴流动性强的特点。同时，采用特殊细水雾喷嘴在压力作用下喷洒细水雾，做到氮气与雾滴同时喷放，具有一定的流动性和弥散性，可以更快释放对火源位置达到有效覆盖，并对防护区内所有保护对象实施保护，使用的驱动气体为氮气，同时具有抑制火情的功能。氮气罐内充装20MPa的氮气，水罐和氮气瓶之间通过管路和气水混合阀进行连接，根据不同的设计参数细水雾持续喷放时间可设置为4min～10min。持续喷雾时间长，可以给乘客提供更长时间的逃生时间，配备80L储水量水罐300可以提供大于8分钟的持续喷雾时间，管路工作压力低，使用安全。该技术细水雾利用特制的气水混合装置，细水雾释放过程中，管路承压为1.2MPa，使用安全；使用纯净水与氮气作为灭控火介质，经济、环保。在轨道车辆上使用该灭火装置，具有对火情抑制时间长、***的用水量少，整体重量轻的特点。

针对该细水雾灭火装置进行了型式试验，获得的主要测试性能指标和参数如下：

(1)温度参数

如图4所示，测试环境车厢内火源位置温度最高可达到60℃左右，以火源为中心半径2米范围内平均温度约为40℃左右。当细水雾灭控火装置启动后，车厢内火源位置温度迅速降低至30℃，60秒后车厢内温度基本恢复到火灾前的环境温度。

(2)气体参数

测试环境下车厢内O₂浓度降低，细水雾灭控火装置启动后车厢内O₂浓度最低达到18.7％，但仍远大于人体耐受极限O₂浓度12％(如图5)。测试环境下火情发生后车厢内CO₂浓度升高，细水雾灭控火装置启动后车厢内CO₂浓度逐渐减低，远低于人体耐受极限CO₂浓度3％，细水雾灭控火装置释放结束后，车厢内CO2浓度恢复到测试前浓度(如图6)。测试环境下火情发生后车厢内CO浓度显著提高，细水雾灭控火装置启动后CO浓度逐渐减低，低于人体耐受极限CO浓度500ppm(如图7)。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，其特征在于，所述装置包括氮气瓶组、水罐、气水混合阀以及多个细水雾喷嘴，所述气水混合阀包括阀体以及设置在阀体上的进气口、出气口、进水口和水雾出口，所述进气口通过阀体内的第一管路连接出气口，所述第一管路通过阀体内的第二管路连接进水口经气水混合后一并连接至水雾出口，所述氮气瓶组的出气端与所述进气口连接，所述水罐的进气端连接所述出气口，所述水罐的出水端连接所述进水口，所述水雾出口通过管路连接多个细水雾喷嘴；所述气水混合阀上还设置有第一压力泄放装置和第二压力泄放装置，所述第一压力泄放装置连接第一管路和第二管路的连接点，所述第二压力泄放装置与第一管路连接并设置于靠近出气口一侧；所述气水混合阀的阀体上还设置有溢流阀，所述溢流阀一端与第一管路连接并设置于靠近出气口一侧，所述溢流阀另一端通过单向阀连接所述水雾出口；所述气水混合阀还包括第一减压孔板、第二减压孔板和第三减压孔板，所述第一减压孔板、第二减压孔板均设置在第一管路上，所述第一减压孔板设置于靠近进气口一侧，所述第二减压孔板设置于第一压力泄放装置和第二压力泄放装置之间，所述第三减压孔板设置于第二管路上；多个所述细水雾喷嘴分成两组分别设置于车辆每节车厢的两个分区中，所述水雾出口通过电动三通阀与两组细水雾喷嘴连接，每个分区内均设置有至少一个独立细水雾喷嘴，相邻分区之间设置有一个共用细水雾喷嘴，所述共用细水雾喷嘴两侧分别设置有单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，其特征在于，所述氮气瓶组的出气端与所述进气口之间设置有单向阀，所述氮气瓶组包括多个氮气瓶，每个所述氮气瓶的瓶口通过管路连接所述气水混合阀的进气口，每个所述氮气瓶的瓶口与所述进气口之间的管路上依次设置有压力检测器、瓶口电磁阀以及减压阀。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，其特征在于，所述水罐的进气端与所述进气口连接的管路上设置有第一电动阀门，所述水罐的出水端与所述进水口连接的管路上设置有第二电动阀门。

4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，其特征在于，所述水罐底部设置有加热器，所述水罐上设置有液位计和温度计。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置，其特征在于，所述装置还包括安装框架，所述氮气瓶组、水罐以及气水混合阀均通过紧固件固定在所述安装框架上，所述气水混合阀设置在阀箱内。

6.根据权利要求1-5中任一所述的一种轨道车辆用双相流细水雾灭火装置的灭火方法，其特征在于，所述方法包括：

氮气瓶组内的氮气通过进气口进入气水混合阀，在气水混合阀内分流后，一路氮气通过出气口由水罐的进气端进入水罐作为水的驱动气体，依靠压力将水由水罐的出水端推送至气水混合阀的进水口，另一路氮气与进入气水混合阀的水进行气水混合完成水的第一次雾化形成细水雾；

经第一次雾化的双相流细水雾在氮气压力作用下运送至各个细水雾喷嘴进行第二雾化后将细水雾释放至灭火区域。

Images