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CN1317048C - 灭火雾化喷嘴 - Google Patents

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CN1317048C
CN1317048C CNB2004100129593A CN200410012959A CN1317048C CN 1317048 C CN1317048 C CN 1317048C CN B2004100129593 A CNB2004100129593 A CN B2004100129593A CN 200410012959 A CN200410012959 A CN 200410012959A CN 1317048 C CN1317048 C CN 1317048C
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李壮云
贺小峰
邱鸿利
万会雄
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

灭火雾化喷嘴，为一种用于消防灭火系统的喷嘴，为克服现有技术的缺陷，产生适合灭火的细水雾；喷嘴体[1]前端锥孔内置有圆锥形隔离套[2]、隔离套内嵌入喷嘴芯[3]，卡环[4]将隔离套和喷嘴芯固定于喷嘴体内，隔离套与喷嘴体之间、喷嘴芯与隔离套之间具有通道，构成双层喷嘴；喷嘴芯[3]前端台阶上开有作为通道的内螺旋槽[c]、隔离套[2]外侧的台阶上开有作为通道的外螺旋槽[d]。在工作压力与流量基本相同的条件下，与单层实心相比，双层喷嘴的雾滴分布更均匀，雾锥的覆盖范围也大得多。

Description

灭火雾化喷嘴
技术领域
本发明为一种喷嘴，用于消防灭火系统。
背景技术
高压细水雾灭火系统是利用高压水强行通过水雾喷头，形成细水雾，均匀覆盖到保护对象的表面。细水雾表面积大，可以快速汽化，充分地吸收火场热量，急剧降低火场温度。同时，雾滴受热后汽化形成水蒸气，可使燃烧物周围空气中的氧浓度降低，燃烧因缺氧而受抑制或中断。
细水雾灭火技术对雾滴的基本要求是：1雾滴的分布均匀，能形成稳定的雾锥覆盖着火区域；2雾滴有较大的动量，能够穿透到火源的根部。根据雾滴的分布情况，喷嘴可分为空心雾化喷嘴和实心雾化喷嘴。传统的喷嘴起源于喷雾干燥和喷射燃烧，主要是空心雾化喷嘴。空心雾化喷嘴中心区域无雾滴，喷射距离短，难以有效灭火。实心雾化喷嘴的雾滴分布不均匀，喷嘴轴线附近的雾粒粗大，外围的雾滴细小。在气流的卷吸作用下，外围的细雾滴向中心收缩，难以形成稳定的雾锥，雾滴覆盖面积非常有限。
为克服传统喷嘴雾锥覆盖面小的问题，丹麦Danfoss公司、芬兰MarioffHi-Fog公司及美国Spray System公司相继研制了组合喷嘴，但喷嘴间雾锥有干涉，雾滴直径增大。中国科技大学黄东林等人提出了簧片式水雾喷嘴，并对其喷射距离、雾粒直径及用水量进行了研究，见簧片式喷雾灭火机理分析.火灾科学.1992.9。浙江大学范明豪等人对收敛型高压射流喷嘴雾粒的速度分布和雾粒平均直径进行了理论分析，见高压细水雾灭火喷嘴的雾化特性研究.机械工程学报.2002.9。这两种喷嘴属实心。由于喷嘴内的水流无旋转运动，故雾粒均匀性好，但雾粒直径较大(0.2～0.8mm)，灭火效果欠佳。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种灭火雾化喷嘴，具有双层离心式结构，用于产生适合灭火的细水雾。
本发明的一种灭火雾化喷嘴，包括前端具有锥孔的喷嘴体，其特征为所述喷嘴体前端锥孔内置有圆锥形隔离套、隔离套内嵌入喷嘴芯，卡环将隔离套和喷嘴芯固定于喷嘴体内，隔离套与喷嘴体之间、喷嘴芯与隔离套之间具有通道，构成双层喷嘴。
所述的灭火雾化喷嘴，其进一步特征为喷嘴体前端锥孔的锥角[β]为90～100°；隔离套内锥孔的锥角[α]为70～80°；喷嘴芯前端台阶上开有作为通道的内螺旋槽、隔离套外侧的台阶上开有作为通道的外螺旋槽，两螺旋槽与轴线角度为40～50°。
所述的灭火雾化喷嘴，所述内、外螺旋槽螺旋方向可以相反。
灭火雾化喷嘴的隔离套外侧的台阶上开有外螺旋槽[d]；喷嘴芯前端台阶上开有内螺旋槽[c]。喷嘴芯与隔离套之间构成内层喷嘴旋涡室，隔离套与喷嘴体之间构成外层喷嘴旋涡室。来自管道的高压水通过水道[a]、[b]及内、外螺旋槽[c]、[d]分别进入内、外层喷嘴旋涡室，并从喷嘴口喷出。设计时已考虑外层喷嘴的平均雾滴直径略大于内层喷嘴的平均雾滴直径，外层喷嘴的平均雾滴直径为内层喷嘴的平均雾滴直径1.1～1.3。在工作压力与流量基本相同的条件下，与单层实心相比，双层喷嘴的雾滴分布更均匀，雾锥的覆盖范围也大得多。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2隔离套结构示意图；
图3喷嘴芯结构示意图；
图4本发明双层喷嘴喷雾强度分布曲线。
具体实施方式
本发明双层喷嘴包括喷嘴体1、隔离套2、喷嘴芯3及卡环4，见图1。隔离套结构见图2，图中下部分为上部分的俯视图；隔离套2外侧的台阶上开有40～50°外螺旋槽d。喷嘴芯结构见图3，图中下部分为上部分的俯视图；喷嘴芯前端台阶上开有40～50°内螺旋槽c。喷嘴芯与隔离套之间构成内层喷嘴旋涡室，其锥角α为70～80°，隔离套与喷嘴体之间构成外层喷嘴旋涡室，其锥角β为90～100°。来自管道的高压水通过水道a、b及内、外螺旋槽c、d分别进入内、外层喷嘴旋涡室，并从喷嘴口喷出。
实施例1：
双层喷嘴的结构参数为：内层喷嘴旋涡室入口当量半径rc＝1.5mm，出口半径r0＝0.6mm，锥角α＝70°；外层喷嘴旋涡室入口当量半径rd＝1.5mm，出口半径r1＝1.0mm，r2＝1.2mm，锥角β＝90°。内外螺旋槽的螺旋角均为45°。喷嘴内壁表面粗糙度为0.8μm。当压力P＝8.0MPa，流量Q＝5.5L/min时，双层喷嘴与丹麦Danfoss公司的1918实心雾锥喷嘴的雾化强度对分布比见图4。图4表明，在工作压力与流量基本相同的条件下，与单层实心相比，双层喷嘴的雾滴分布更均匀，雾锥的覆盖范围也大得多。
实施例2：
锥角α＝70°，锥角β＝100°，内外层螺旋槽的螺旋角均为50°，双层喷嘴其余参数同实施例1。

Claims (3)

1.一种灭火雾化喷嘴，包括前端具有锥孔的喷嘴体[1]，其特征为所述喷嘴体前端锥孔内置有圆锥形隔离套[2]、隔离套内嵌入喷嘴芯[3]，卡环[4]将隔离套和喷嘴芯固定于喷嘴体内，隔离套与喷嘴体之间、喷嘴芯与隔离套之间具有通道，构成双层喷嘴；喷嘴芯[3]前端台阶上开有作为通道的内螺旋槽[c]、隔离套[2]外侧的台阶上开有作为通道的外螺旋槽[d]，两螺旋槽与轴线角度为40～50°。
2.如权利要求1所述的灭火雾化喷嘴，其特征为喷嘴体前端锥孔的锥角[β]为90～100°；隔离套内锥孔的锥角[α]为70～80°。
3.如权利要求2所述的灭火雾化喷嘴，其特征为所述内、外螺旋槽螺旋方向相反。
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