CN1852769A - 用于灭火的具有双喷嘴系统的液体雾化单元 - Google Patents

Abstract

根据本发明，一种用于灭火的液体雾化单元设置有用于液体雾化并喷洒雾化液体的双喷嘴系统，其中一个喷嘴构造成完全圆形的狭缝(14)，其中另一个喷嘴构造成在中心设置的孔(17)，其具有设置在该喷嘴孔(17)前中心线上的导流板(18)，并且其中，并入一个心杆，其延伸通过该系统的内腔，所述心杆(7)被至少一个狭缝或孔(11)穿过，它们都设置在所述内腔中，所伸出的高度用于该单元的感应部件，而且，该水雾喷嘴的覆盖区域在200和2000kPa之间的水压下是最优的。

Description

用于灭火的具有双喷嘴系统的液体雾化单元

技术领域

本发明涉及一种用于灭火的具有双喷嘴系统的液体雾化单元，该雾化单元包括具有底部的杯状物，所述杯状物装有延伸通过其内腔的心杆，所述心杆包括中心孔以及具有升高部分的端部，该升高部分具有将所述心杆的中心孔连接于大气的中央孔，在该中心孔前并平行于该中心孔地设置在该中心孔的中心轴上的导流板，所述导流板设置在支臂上并与所述位于中心的孔一起构成用于液体雾化的液体雾化器的一个喷嘴。

背景技术

用于灭火的喷洒头和水雾系统通常或者构造成装满液体的管路系统，其中喷嘴用密封垫密封，而密封垫由热敏感元件保持在位，该热敏感元件受到来自火的热时便分解，或者构造成具有开口喷嘴的干管路系统，当灭火物供给该管路系统时可以直接通过该开口喷嘴。

用于大型系统喷嘴的结构通常十分不同，并且经常希望将自动喷嘴隐蔽在天花板中以保护开口喷嘴不受机械冲击。隐蔽在天花板中的喷嘴的一个缺点通常是使热敏感元件完全或部分地不受房间里热的影响，并且如果开口喷嘴被使用时该开口喷嘴具有随后安装的保护套管。

由于能够用相当少量的水进行灭火，用于灭火的水雾喷嘴不同于传统的喷洒头和喷嘴系统，这使得在如下的前提下进行火灾防护，即在用于灭火的供水出现故障或水存储减少的情况下或者在供水很少的情况下，用于灭火的水雾系统具有吸引力。

水雾系统的微小水雾化使水滴相对于其体积具有较大的表面，这意味着它们容易吸收火的热量，因而容易蒸发。这样消耗火的大量热能，因而使火降温并形成大量蒸汽，这种蒸汽是使火熄灭的惰性气体。

用于灭火的大多数水雾系统在水压为5,000kPa-20,000kPa下工作，其中通过在高压下将水通过喷嘴中的小孔输送到大气中实现水的雾化。这些孔的直径通常为0.1-0.5mm。以高速从喷嘴中排出的水在孔的出口形成很强的空气涡流，这有助于吸引水喷流并使部分水雾化。而且，水撞击周围空气的速度和巨大的冲量使水喷流分解成雾化的水雾。在高压下，可以实现水的非常微小的水雾化，水滴的直径＜0.02mm。

水雾喷嘴头通常包括设置在凸形圆锥面上的若干个喷嘴，以使喷嘴头具有较大的覆盖区。多喷嘴孔法的缺点是在覆盖区通常水的覆盖不均匀。高压的缺点是非常小的喷嘴孔要求非常小的水渗透性，并且高水压具有较高的能量消耗。

试图通过降低水压来解决能量消耗的问题。已知的方法是通过在通常为300-20,000kPa的较低压力下将水与加压的空气混合使水雾化，该加压的空气通常可以是400-2,000kPa的大气空气，或者是惰性气体，如通常为5,000-30,000kPa的氮气，并且从具有一个或多个孔的喷嘴头散布该混合物。由于压力差，当气体在喷嘴口膨胀时水在这里被雾化。像这种高水压系统，能够实现非常微小的水雾化，但是孔不必像在高水压下工作的系统那么小，因而需要较低的水渗透度。

像大多数在高水压下工作的系统一样，喷嘴头通常具有若干个喷嘴孔，使具有合理的较大的覆盖区，并且像其他的喷嘴头一样，这经常导致被雾化的水不均匀的散布和在覆盖区不均匀的水覆盖。同时，由于它们需要水源和气源，这使该系统变得复杂。试图解决与构造的喷嘴有关的两种源的问题，使喷嘴孔每两个相互成一定角度设置，以便来自喷嘴的喷流相互撞击，从而它们的能量被转换成水的雾化。

为了在喷嘴头上实现合理范围的覆盖区，喷嘴头通常包括多个分布在凸形圆锥面上的双喷嘴孔。由于必需的许多孔，这些孔很小，通常为0.5-1mm，需要良好的水渗透性，并且也用于其他喷嘴，由于水趋向于以雾化水喷流的形式散布，因而带来不均匀的水散布。

试图解决关于喷嘴的双喷嘴孔的问题，其中，导流板或者以针端的形式，或者以球的形式等设置在喷嘴孔的前部。具有导流板的喷嘴例如从WO01544772 A1是已知的。在这种结构中，水喷流撞击导流板，因而部分能量转换成水的雾化，部分能量消耗在输送水离开该导流板，因而它撞击来自喷嘴尚未撞击导流板的水，因此两股喷流的部分能量也转换成水的雾化。

为了将水散布在稍大的区域，优选设置若干个喷嘴孔，在前部围绕凸形圆锥面具有导流板。像其他喷嘴一样，多个喷嘴孔使覆盖区不均匀，并且由于形成水喷流所以水覆盖不均匀，并且在来自各个喷嘴的水的散布汇合并连续的情况下还增加水在该区域的集中。而且，这意味着导流板必须在喷嘴孔的前部保持在位，优选利用弯曲的针或杆，或者利用轭形物，散布的水的障碍导致在覆盖区具有较少水覆盖的盲区。这通常意味着水在散布盲区的周边在两个或更多个喷流中聚集成大水滴。最后，需要在喷嘴头的前部将导流板精确地定位，既相对于中心又平行于喷嘴孔，因此，否则这将助长以喷流和大水滴形式散布水的趋势。这使得喷嘴容易被机械冲击所损坏。

发明内容

本发明的新颖性在于：心杆被一个或多个狭缝或孔穿过，所有的狭缝或孔设置在该杯状物的内腔中，并且其总面积大于该心杆中心孔的横截面积；在杯状物圆周的外面和第一喷嘴之上，该心杆包括一个面，该面在该杯状物的圆周面和该心杆面之间形成完全圆形的间隙，所述间隙构成液体雾化器的第二喷嘴，用于在整个360°的圆周中喷洒来自第一喷嘴的雾化的液体。

本发明克服上述缺点并提供一种液体雾化单元的结构，其可以以用于各种目的的多种类型的水雾喷嘴的形式结合成液体雾化器和分配器单元，因此它

-能够克服上述的热敏感元件被挡住的问题，

-能够不需要用保护套使水雾化单元不受机械冲击，

-在覆盖区具有均匀的相同的雾化水覆盖，以及

-对于在200kPa-2,000kPa水压下工作的水雾喷嘴，能够增加水雾喷嘴的覆盖区。

附图说明

下面将结合附图详细描述根据本发明用于灭火的液体雾化单元的典型实施例，其中

图1示出根据本发明用于灭火的液体雾化单元，

图2示出图1所示的液体雾化单元底部的孔和狭缝，

图3示出图1所示的液体雾化单元侧壁中的可替代的孔，

图4示出设置在喷嘴壳体中的图1所示的液体雾化单元，

图5示出作为填充管路系统的热释放液体喷嘴的一部分的图1所示的液体雾化单示，

图6示出作为干管路系统的开口液体雾喷嘴的一部分的图1所示的液体雾化单示，

图7示出图1所示的液体雾化单示，其具有一体的液体接头阀门。

具体实施方式

本发明包括金属的液体雾化单元，其用于结合在水雾灭火喷嘴中。

本发明的新颖性在于它包括具有底部2的杯状物1(见图1)，其中该底部2可以穿透有多个通孔3，或一个或多个通槽4，5(见图2)并具有包含凸形圆锥面6的外面，该凸形圆锥面具有20°-130°之间的角度，并且该杯状物的内腔的纵截面面积对横截面面积之比为0.1-0.2。孔或狭缝8不是设置在杯状物的底部2上，而是在锥形件9(见图3)之上设置在该杯状物的侧面上。该孔或狭缝8的面积在该杯状物的孔的横截面面积的0.50-0.90倍之间。

该杯状物1装有心杆7，该心杆7延伸穿过杯状物的内腔。该心杆7具有中心孔10。心杆7被设置在杯状物的内腔中的一个或多个狭缝或孔11穿过。这些狭缝或孔11的总面积大于心杆的孔的横截面面积，并且其延续过的长度大于该杯状物的孔的直径的2倍。

在杯状物的圆周12的外面，心杆7伸长并形成面13，其横截面面积大于杯状物孔的横截面面积，并且其直径为杯状物外圆周直径的70％到130％。该面13在杯状物的圆周面12和心杆面13之间形成间隙14，该间隙的宽度为0.1-2mm之间。

心杆的周边15根据关于灭火物散布的需要可以是45°-90°。心杆的端部16具有升高部分21，该升高部分21具有中央孔17，该中央孔17的直径为心杆的中心孔10的0.1-0.7倍，其将心杆的中心孔10连接于大气。升高部分21的周边和孔1 7的周边之间的距离不超过5mm。该升高部分至少为1mm高。

面积为中央孔17的面积的0.1-1倍的面18设置在该中心孔10前中心孔10的中心轴上，并距离其1mm-5mm。面18平行于孔10。面18在支臂19上，该支臂19的横截面小于或等于面18的横截面，并且该支臂19在点20处固定于心杆7，该点20与面18间隔的距离至少为该面直径的2倍。面18可以在直部分上，或者在直径大于该面的直径的圆形部分上，或者在具有两个支臂的轭形物上(附图中未示出)。

当本发明设置在喷嘴壳体23的内腔中时(见图4)，该喷嘴壳体23具有水接头阀门24和凹形圆锥面25，该凹形圆锥面25的直径小于本发明的整个锥面6的最大直径并且锥角大于或等于本发明的锥角。喷嘴壳体的圆锥防止杯状物1掉出该喷嘴壳体23，并且，如果水压作用在喷嘴壳体水接头阀门24上并且通过该水接头阀门24而压在杯状物的底面2上，那么它将把杯状物1对准在喷嘴壳体的中心线上，并且两圆锥将相互密封。如果它不密封，液体将流过该喷嘴壳体的接头阀门24，并且液体压力将两个圆锥6和25压在一起，从而在两个圆锥面6、25之间提供了防止泄漏的密封。因而具有喷嘴间隙14和喷嘴孔17的大多数杯状物1是完全离开喷嘴壳体23的。液体将流过杯状物1中的孔或间隙3、8并流进该杯状物的内腔中。由于心杆面13和杯状物的圆周面12之间的有限间隙14，在该内腔中提供较高的液体压力。这使液体经由心杆7的孔11流进心杆的中心孔10。液体流过心杆7并流出在该心杆口部的较小的孔17。孔17的尺寸被调节成使得杯状物内腔中的液体压力保持较高。

杯状物的长度和横截面之间的长度和直径比是这样选定的，使得整个心杆面13上的液体压力是均匀的，这使得液体在整个360°的圆周内以无扰动的均匀分布形式以较高的速率和较薄的液体薄膜从喷嘴间隙14散布，其较快地被分解成很小的水滴，其在围绕喷嘴的整个圆周中散布在较大的距离上。心杆边15的角度的调节使得能够相对于喷嘴的轴向控制喷嘴液体散布角度的角度。心杆7上的孔11调节成使得液体在杯状物内腔中沿着心杆7的流动在围绕心杆7的液体中不会产生涡流，这将减少在心杆内腔中的液体压力，因而减小流过该心杆中心轴上的孔17的液体的口部速度。

当液体流出孔17时，围绕喷流产生湍流，这将被升高部分21进行一定程度的放大。这意味着液体以锥形喷流的形式离开所述孔。喷流的中心部分撞击该孔前面的面18。该孔的口部17和面18之间的距离适于使得当喷流撞击该面18时，该喷流相对与面18具有最优化的速度和最优化的横截面面积，从而来自孔17的喷流的中央部分撞击到面18上。因此液体以平面圆形喷流形式从该面被压出到所有侧面，该平面圆形喷流与通过该面18的液体汇合，从而，一部分能量转换为形成细小的水滴。

距离22和从面18到连接点20之间以阻碍液体散布的距离适于减少形成较大水滴并减少来自喷嘴的喷射图像中的盲区。喷嘴间隙14和喷嘴孔17与面18之间的共同作用是，喷嘴间隙14供给液体雾以覆盖很大的区域，同时具有面18的喷嘴孔17将液体雾直接供给到该喷嘴下面的区域。

当液体从间隙14和孔17散布时，围绕液体雾化喷嘴引起的空气湍流意味着，来自间隙14的液体散布使来自孔15的液体散布变平稳，并自动补偿在盲区中损失的液体覆盖，使液体雾化单元在整个很大的覆盖区域散布均匀的液体微滴分布，而在最外周边以稍大的水滴分布。这是一个优点，因为与传统的水雾系统相比，它稍多地润湿墙壁，这样减少火灾沿着墙壁蔓延的危险，不会因此引起重大的损坏。

图5显示了本发明用作具有热释放元件26的自动水雾喷嘴的一部分，该自动水雾喷嘴将两个指状物27保持在喷嘴壳体23里的圆锥面25上，从而该指状物27压靠心杆的端面16，并被升高部分21固定在喷嘴孔17的出口处。该指状物27经心杆7传递用于调节螺纹28的力，该螺纹与杯状物2的顶部相连并且其将力传递给具有垫片材料29的盘簧，该垫片材料29密封了该喷嘴壳体的水接头阀门24。这种喷嘴结构称为自动喷嘴，并且安装在用于防火的装有液体的压力管路系统中。当来自火的热释放热敏感元件26时，支臂松开，因而来自管路系统的液体压力将盘簧自动压离喷嘴的接头阀门24，从而液体流进喷嘴壳体23，如前所述，液体从这里由液体雾化单元散布。

图6示出喷嘴壳体30，在其内腔中，液体雾化单元用压缩弹簧固定，使压缩弹簧安装在液体雾化单元的凸肩面31上和喷嘴壳体30的内侧32上。当液体压力作用于喷嘴壳体30的入口阀门24时，作用在杯状物2的顶部的来自液体源的力大于弹簧力，从而弹簧被压缩并且液体雾化单元的雾化器喷嘴从喷嘴壳体中露出，液体雾化单元的圆锥面6将支靠在喷嘴壳体的圆锥面25上，其中，如前所述，形成密封，并且如前所述，雾化单元在围绕该雾化单元的区域分配雾化的水。

液体雾化单元上的圆锥接合点和凸肩面31之间的距离大于被压缩的压缩弹簧的长度。当液体压力从喷嘴壳体30的入口阀门24再一次被去掉时，作用在液体雾化单元上的液体力消失，并且来自压缩弹簧的弹力使雾化单元再一次向后靠在喷嘴壳体30的后壁上，从而液体雾化单元的喷嘴系统自动地向后拉进保护它的喷嘴壳体30中。

图7示出液体雾化单元，其中杯状物1通过其外壁33具有管接头的室24延伸，管接头可以是螺纹或凸缘形式。在这种情况下，液体雾化喷嘴可以直接连接于液体源，此后液体雾化单元散布雾化的液体，如已经描述过的那样。在这种情况下，液体雾化单元可以具有保护该单元的保护套34，并且当喷嘴被启动时由于液体压力该保护套34自动掉落。

Claims (10)

1.一种用于灭火的具有双喷嘴系统的液体雾化单元，其包括具有底部(2)的杯状物(1)，所述杯状物(1)装有延伸通过其内腔的心杆(7)，所述心杆(7)包括中心孔(10)以及具有升高部分(21)的端部(16)，该升高部分(21)具有将所述心杆的中心孔(10)连接于大气的中央孔(17)，在该中心孔(10)前并平行于该中心孔(10)地设置在所述中心孔的中心轴上的导流板(18)，所述导流板(18)设置在支臂(19)上并与所述位于中心的孔(17)一起构成用于液体雾化的液体雾化器的一个喷嘴，其特征在于，该心杆(7)被都设置在杯状物的内腔中的一个或多个狭缝或孔(11)穿过，该狭缝或孔11的总面积大于所述心杆的中心孔(10)的横截面积，并且在杯状物的周边(12)的外面并在第一喷嘴之上，该心杆(7)包括面(13)，其在杯状物的圆周面(12)和心杆面(13)的之间形成完全圆形的间隙(14)，所述间隙(14)构成液体雾化器的第二喷嘴，用于在整个360°的圆周中喷洒来自第一喷嘴的雾化的液体。

2.如权利要求1所述的液体雾化单元，其特征在于该面(13)设置在支臂(19)上，该支臂在点(20)固定于心杆(7)，所述点(20)与面(13)的间隔距离至少为该面(13)的直径的2倍。

3.根据权利要求1或2所述的液体雾化单元，其特征在于该面(13)的直径为该杯状物(1)外圆周直径的70％到130％。

4.根据前述任何一项权利要求所述的液体雾化单元，其特征在于该心杆的狭缝或孔(11)延伸过的长度大于该杯状物的孔的直径的2倍。

5.根据前述任何一项权利要求所述的液体雾化单元，其特征在于该杯状物内腔的纵截面面积对其横截面面积之比为0.1-0.2。

6.根据前述任何一项权利要求所述的液体雾化单元，其特征在于该杯状物(1)包括外面，该外面具有凸形圆锥面(6)，该凸形圆锥面(6)具有20°-130°之间的角度。

7.根据前述任何一项权利要求所述的液体雾化单元，其特征在于该底部(2)被多个孔(3)或者一个或多个槽(4，5)穿过，或者，作为一种对此的替代，多个孔或狭缝(8)在圆锥形件(9)之上设置在该杯状物的侧面上。

8.根据前述任何一项权利要求所述的液体雾化单元，其特征在于该液体雾化单元安装在具有水接头阀门(24)的喷嘴壳体(23)中，所述喷嘴壳体(23)包括凹形圆锥面(25)，用于与所述液体雾化器的圆锥面(6)配合，该凹形圆锥面(25)的直径小于该液体雾化器的圆锥面(6)的最大直径，并且其圆锥角大于或等于该液体雾化器的圆锥角。

9.根据权利要求8所述的液体雾化单元，其特征在于该液体雾化单元通过支臂(27)固定在喷嘴壳体(23)中，该支臂(27)压靠在该心杆的端面(16)上，并且被该升高部分(21)固定在喷嘴孔(17)的出口，所述支臂(27)被相对于该液体雾化单元的纵轴设置成0°-90°的热释放元件(26)保持在喷嘴壳体(23)的圆锥面(25)上。

10.根据权利要求8所述的液体雾化单元，其特征在于该液体雾化单元由压缩弹簧固定在喷嘴壳体(30)中，该压缩弹簧安装在该液体雾化单元的凸肩面(31)上和该喷嘴壳体(30)内侧(32)上。

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