一种气液两相流细水雾灭火喷头的制作方法

本发明属于灭火装置技术领域，特别涉及一种气液两相流细水雾灭火喷头。

背景技术：

卤代烷灭火剂因对臭氧层的破坏，从2012年开始在全球范围内禁用，因此迫切需要寻找新一代具有清洁、高效、安全、稳定的灭火剂替代物。气溶胶、超细干粉、七氟丙烷、全氟己酮等灭火剂因其药剂腐蚀性、高成本、灭火后清洗恢复难度大等缺点，在工业领域的消防工程应用存在诸多诟病。随着5g、大数据和人工智能的、5g基站、新能源汽车、新能源充电桩和大数据中心持续投入，而加装了大量高比能、高火灾危险性锂离子电池的5g基站、新能源汽车和大功率长时间运营的新能源充电桩、大数据中心的火灾安全，成为重大安全隐患。在这些领域，选用绿色环保、安全无电气伤害的高效灭火剂是确保其消防安全的重要保障。

细水雾灭火系统是一种以水为介质，采用特殊喷头在特定的工作压力下喷洒细水雾进行灭火、抑火和控火的固定式灭火装置,该系统凭借其灭火高效、适用范围广、绿色环保、无电气伤害等优点,成为理想的卤代烷灭火剂替代物，而且在取代二氧化碳、七氟丙烷等温室气体方面也发挥着日益重要的作用。但是国内在细水雾灭火系统普遍采用高压和中压技术实现雾滴的细化，而许多建筑类型和空间无法实现高中压系统的消防水泵房、消防水主干管和每个防火分区的消防支管安装，大大制约了细水雾这一洁净、高效灭火技术的应用。在细水雾灭火系统普遍采用高压和中压技术实现雾滴的细化的灭火系统中，由于许多建筑类型和空间无法实现高中压系统的消防水泵房、消防水主干管和每个防火分区的消防支管安装，大大制约了细水雾这一洁净、高效灭火技术的应用对于细水雾的灭火效能。具体缺陷和不足如下：

①喷头喷出的细水雾d50粒径较大，其数值范围：150µm-400µm，虽然有一定的冲击力，但达不到全淹没的效果。（注：全淹没是指喷放出的灭火剂充满整个防护区）。

②喷头雾化需要很高的压力，其压力值范围为1.2mpa-12mpa，工程实施有许多限制，需要高压水泵、水池、纯净水和高压等不锈钢管道等。

③喷头喷口直径小，水质要求高。

④用水量较大，由于细水雾平均粒径大，在火场中水雾气化不完整，造成被保护对象和建筑物二次水渍损害。

高压和中压细水雾喷头，将水在喷头处进行碰撞、冲击等方式形成细水雾，其细水雾的平均粒径为150µm-400µm，空中悬浮能力差，全淹没的效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的是想针对现有灭火喷头的不足之处，提供一种用于喷放灭火剂实施灭火的气液两相流细水雾灭火喷头。

实现本发明目的的技术方案是这样的：

一种气液两相流细水雾灭火喷头，该灭火喷头包括螺栓、螺母、本体、锥体、共振体、外壳和上盖，共振体和锥体由螺栓连接在一起；锥体和本体由螺母连接为一体；本体的上端设置有气体进口，考虑到气流的冲击作用，在螺母连接位置设置有密封垫圈。外壳与本体螺纹连接，上盖与外壳、本体螺纹连接，本体内壁上设置有气体分流孔，本体的内锥形面与锥体的外锥形面形成喇叭型空腔，与气体分流孔相通。在本体下端靠近外径处设置有水分流槽孔，在外壳和本体的侧壁上安装有水流接头，水流接头孔与水分流槽孔连通，在水流接头孔的上下位置本体与外壳的间隙处设置有防止水泄露的密封圈，本体和共振体间隙形成细水雾喷出口。

本发明的工作原理为：

①气体进入水流接头流经本体，通过本体气体分流孔进行分流，进入灭火喷头内部，再经过锥体进行二次分流，击打在共振体上后喷出。

②水进入由外壳和本体形成的圆环内，再由本体水分流槽孔进行分流，并由细水雾喷出口喷出。

③气体和水（液体）在灭火喷头内不混合。气体在经过二次均匀分流后击打共振体形成一定频率的声波，产生低压气动，将喷出的水瞬间雾化。

本发明的有益效果是：

1.与其他同类型灭火系统相比，因本发明气液两相流设计，使喷出的水能够瞬间雾化，会迅速充满整个保护空间，从而达到对灭火范围的全淹没的效果，提高了灭火效率。

2.本发明喷射水雾平均粒径小，经对气液两相流细水雾喷头喷出的雾滴进行粒径分布测试，在气液两相不同压力下，气液两相流细水雾喷头产生的细水雾的平均粒径范围为50-300µm，和已有水雾喷头相比，百万倍提高了水雾的比表面积，遇到火焰时瞬时汽化，吸热形成蒸汽，既降低了火场温度，又形成了一个高效缺氧的环境，达到了最理想的灭火原理-降温、窒息和除尘。

3.灭火迅速，通过实际试验，灭火时间小于为2min。

4.本发明不会引起电器火灾的短路，普通水可以在6000v以下正常灭火不导电；如果选用蒸馏水，可以在高压10kv条件下灭火不导电，也不会与热油发生爆炸反应。

5.本发明系统的压力等级低，为低压范围，减少了水的消耗，满足节能的要求。

6.本发明喷头孔径大，对水质没有特殊要求。

7.本发明节能效果明显：

①灭火剂用量，即水和气的用量大大降低。

②由于采用低压雾化技术，灭火系统设备的成本大大降低。

8.本发明产生的细水雾粒径小在空中悬浮停留时间长，有利于降尘，消烟。

9.环保效果明显，灭火剂不含有其他化学品以及二氧化碳等有害环境的因素，灭火剂由氮气（或空气）和水组成。

10.本发明在灭火过程中，对保护对象和建筑物不会造成二次水渍损害。

附图说明

图1为本发明灭火喷头结构示意图。

图2本发明喷出的细水雾雾滴平均粒径28.5µm分布图。

图3为本发明喷出的细水雾雾滴平均粒径23µm分布图。

图1中：1-螺栓，2-共振体，3-椎体，4-外壳，5-密封圈，6-上盖，7-本体，8-螺母，9-进气口，10-水流接头，11-水分流槽孔，12-细水雾喷出口，13-水流进口，14-气体分流孔。

具体实施方式

本发明的具体实施方式结合附图加以说明。

如图1所示，一种气液两相流细水雾灭火喷头，该灭火喷头包括螺栓1、螺母8、本体7、锥体3、共振体2、外壳4和上盖6，共振体2和锥体3通过螺栓1连接在一起，本体7的上端设置有气体进口11，锥体3通过螺母8和本体7相连接，外壳4与本体螺纹连接，上盖6与外壳4、本体7螺纹连接，本体7内壁上设置有气体分流孔12，气体分流孔12在本体7上为多个圆孔均布。在本体7下端靠近外径处设置有水分流槽孔11，在外壳4和本体7的侧壁上安装有水流接头10，水流接头孔与水分流槽孔11连通，在水流接头孔的上下位置本体7与外壳4的间隙处设置有防止水泄露的密封圈5，本体7和共振体2间隙形成细水雾喷出口12。本体7的内锥形面与锥体3的外锥形面形成喇叭型空腔，与水分流槽孔11相通。气体的出口是由本体7和锥体3共同形成的，并均匀分布。

共振体2是经特殊设计的，是符合声学原理的。

优选的，本体7内壁上设置的气体分流孔14采用10个圆孔均布方式。

优选的，本体7下端靠近外径处设置的水分流槽孔11直径为φ1.2的圆孔且均布。

优选的，本体7、锥体3采用铜合金制造；密封圈采用氟橡胶；其他零件均采用304不锈钢制造。

本发明共振体2是经特殊设计的，符合声学原理。共振体2、锥体3和本体7之间的配合有很高的公差配合要求，确保组装后共振体2与本体7之间的尺寸位置及间隙的精度。

下面结合图1对本发明产生细水雾的过程进行描述：

气液两相流细水雾灭火喷头内水路和气路是分离的。压力为0.5mpa±0.3mpa的气体进入进气口9到达本体7，被10个气体分流孔14分流，进入本体7的内锥形面与锥体3的外锥形面形成喇叭型空腔内，再由本体7和锥体3形成的二次分流喷出，击打共振体2，然后细水雾喷出。压力为0.03mpa-0.1mpa的水由水流进口13进入水流接头10，再进入由外壳4和本体7形成的圆内环，由于上下有密封圈5密封，水不会从灭火喷头内部渗漏，然后由水分流槽孔11喷出。这时，共振体2上产生的声波，将流出灭火喷头的水瞬间雾化成粒径为5µm-100µm的细小雾滴，由细水雾喷出口12喷出，并迅速扩散到整个空间。

图2和图3为对本发明喷出的雾滴进行粒径分布测试图示：

图2对流量为2l/min的灭火喷头接入0.4mpa，气液比1.35，测试出的平均雾滴直径为28.5µm。

图3对流量为2l/min的灭火喷头接入0.5mpa的气体，气液比1.6，测试出的平均雾滴直径为23µm。

通过测试，两种不同压力和气液比喷出的平均雾滴直径均小于50µm，这样细小雾滴会迅速充满整个保护空间，从而达到全淹没的效果。

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