一种凝胶灭火剂制备方法与流程

本发明属于消防灭火技术领域，特别涉及一种采用凝胶进行灭火的凝胶灭火剂制备方法。

背景技术：

凝胶粉末主要成分是食品级魔芋粉、水性硅藻泥、食品级蒙脱石等原料经过称重配比形成，凝胶粉末在正常状态下呈细小颗粒状。凝胶粉末的吸水性特别强，按比例与水均匀混合后，能迅速形成附着性很强的凝胶，从而作为凝胶灭火剂，其喷放后覆盖在着火物表面形成隔离层，即发挥了水的冷却效果，又能长时间覆盖在着火物表面形成隔离层与氧气隔绝，特别适用于灭a类火灾，尤其对于森林火灾，不但灭火效果极佳，还能在未着火的树木上喷洒凝胶，形成防火隔离带，而且凝胶灭火后可自然降解，无毒无害，对环境无任何污染。可见，采用凝胶作为灭火剂，其与其他水系灭火剂相比有更高的经济性和更强的灭火能力。

由于凝胶粉末极强的吸水性，平时应储存在密闭的容器内，使用时方可开启，否则凝胶粉末会吸取空气中的水分变成块状，使物理状态发生极大的变化而影响其使用功能。

凝胶的适用范围广，可作为主战消防车的灭火剂，也能配备到其他移动灭火设备。现有技术对凝胶的运用主要是按固定比例将水与凝胶粉末预混形成凝胶后再经过消防泵加压输送到灭火枪或固定消防炮进行灭火，也就是在消防用水无压力的前提下才能实现制胶。

现有技术存在的主要问题在于一旦预混的凝胶使用完成后需再次预混，不能持续制胶，且预混过程繁琐，所需时间长，在实际火灾面前，时间就是生命，因此凝胶粉末虽然有诸多优势，但一直未在市场上得到大面积推广及使用，原因就在于此。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够在消防用水带压的情况下，在消防设备工作时间内持续且同步制胶的凝胶灭火剂制备方法。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种凝胶灭火剂制备方法，其特征在于：由消防设备的主管道在带压的情况下进行取水，将所取的水与凝胶粉末在主管道外进行一次混合，形成具有流动性的高浓度凝胶液，再将混合后的凝胶液送回至主管道内，并与主管道内的水二次混合形成灭火剂，整个制备过程不改变消防设备输出水量和输送压力，消防设备工作时间内持续且同步制备灭火剂。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其通过流量计采集主管道的流量，通过凝胶注入泵将一次混合的凝胶液注入到主管道内，凝胶粉末与取水混合前的添加量由凝胶计量添加装置进行控制，在一次混合时，凝胶计量添加装置的释放凝胶粉末的量与主管道流量相匹配，即凝胶粉末的添加量随主管道流量的变化而变化。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其在进行一次混合制备具有流动性的高浓度凝胶液时，其具体制备的方法是：

根据已知条件：

通过流量计采集主管道的流量q；

凝胶注入泵的额定流量为q1；

取水管道的取水流量为q2；

灭火所需凝胶浓度为n‰；

混料斗内凝胶浓度为：(nq/q1)‰；

凝胶计量添加装置的释放量为：[(nq*q2)/q1]，单位为g/s；

以上参数中q1、q2以及灭火浓度都是定量，只有主管道流量q是变量，凝胶的添加量根据q值进行变化，因此在控制上只需要控制凝胶计量添加装置的每秒释放量与主管道流量q相匹配即可。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其取水管道中的取水流量由减压阀和节流孔板的配合进行调节，由减压阀将管道内水压恒定后，经过节流孔板的流量为定值，或者取水管道中的取水流量通过控制系统对流量调节阀进行控制而实现调节。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其所述凝胶粉末储存于凝胶罐内，凝胶罐的底部出口通过凝胶计量添加装置与混料斗连接，凝胶粉末的一次混合在混料斗内进行，主管道上设置的流量计采集主管道的流量信号并传送至控制系统，控制系统根据主管道的流量信号控制凝胶计量添加装置的驱动装置，以控制凝胶罐内凝胶粉末的释放量。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其通过取水管道向带压主管道内进行取水，在取水管道上设置有电磁阀，在凝胶注入泵与主管道连接的管道上设置有单向阀，所述凝胶注入泵通过电磁离合器与驱动机构连接，当主管道的出口端停止灭火剂喷放后，控制系统控制电磁阀关断，并控制电磁离合器，使驱动机构停止对凝胶注入泵的驱动而停止凝胶液的泵送，所述单向阀用于阻止主管道内的高压水回流至凝胶注入泵内。

本发明所述的凝胶灭火剂制备方法，其所述灭火设备为主战消防车，泵送装置的驱动机构开启，所有电器元件通电，整个装置处于准工作状态，将主战消防车输出的压力水通过主管道上的取水管道连接到用于制备灭火剂的装置上，所述驱动机构通过电磁离合器控制凝胶注入泵的动作。

本发明主要针对现有技术中无法连续制胶的弊端，在不改变消防设备任何结构的前提下，将消防设备输出的压力水变成凝胶后再用于灭火，整个过程几乎不改变消防设备输出水量和输送压力，也不改变消防设备的任何工况，使凝胶粉末与水通过二次混合最终达到灭火使用浓度，再通过管道输送到灭火枪或固定消防炮进行灭火，实现了在消防设备工作时间内持续且同步制胶，有效解决了行业内无法在消防用水带压的情况下制胶的技术难题。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图中标记：1为取水管道，2为凝胶注入泵，3为主管道，4为混料斗，5为凝胶罐，6为凝胶计量添加装置，7为导流叶片，8为流量计，9为液位计，10为液位控制触点，11为电磁阀，12为电磁离合器，13为电动截止阀，14为单向阀，15为控制系统，16为驱动机构，17为称重装置，18为减压阀，19为节流孔板，20为球阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1所示，为实现本发明中凝胶灭火剂制备方法所对应的灭火剂制备装置，包括取水管道1、混料机构以及凝胶注入泵2，所述取水管道1的进水口端与带压的主管道3连接形成取水支路，所述取水管道1的出水口端与混料机构连接，用于将混料机构内的凝胶粉末与水混合形成具有流动性的高浓度凝胶液，所谓高浓度是指比二次混合后用于喷放的凝胶液浓度高，且又具有流动性情况下的最高浓度值，在本实施例中，喷放用于灭火的凝胶液浓度是2～5‰，而浓度超过30‰的凝胶基本无流动性，故高浓度凝胶的浓度为5‰～30‰，在所述取水管道1上设置有电磁阀11，所述电磁阀11与控制系统15连接，所述混料机构通过设置有凝胶注入泵2的管道与主管道3连接，用于将凝胶液注入到主管道3内，并与主管道3内的水二次混合形成灭火剂，所述主管道设置有两个进口和两个出口，可单独使用也可保证两台消防设备同时使用。

在本实施例中，所述混料机构包括混料斗4和凝胶罐5，所述凝胶罐5设置在混料斗4上方，所述凝胶罐5的出料口通过凝胶计量添加装置6与混料斗4连接，所述取水管道1的出水口端与混料斗4上部连接，在所述电磁阀11与混料斗4连接的管道上设置有减压阀18，在所述减压阀18后的管道内设置有节流孔板19，所述混料斗4底部出口通过设置有凝胶注入泵2的管道与主管道3连接，在所述主管道3上、取水管道1进水口的上游设置有流量计8，所述流量计8和凝胶计量添加装置6分别与控制系统15连接，所述流量计8用于采集主管道3内的水流量，并通过控制系统15控制凝胶计量添加装置6的驱动装置，以控制凝胶罐5内凝胶粉末的释放量。

基于上述灭火剂制备装置，本发明的凝胶灭火剂制备方法，具体为：由消防设备的主管道在带压的情况下进行取水，将所取的水与凝胶粉末在主管道外进行一次混合，形成具有流动性的高浓度凝胶液，再将混合后的凝胶液送回至主管道内，并与主管道内的水二次混合形成灭火剂，整个制备过程不改变消防设备输出水量和输送压力，消防设备工作时间内持续且同步制备灭火剂。

具体地，所述凝胶粉末储存于凝胶罐内，凝胶罐的底部出口通过凝胶计量添加装置与混料斗连接，凝胶粉末的一次混合在混料斗内进行，主管道上设置的流量计采集主管道的流量信号并传送至控制系统，控制系统根据主管道的流量信号控制凝胶计量添加装置的驱动装置，以控制凝胶罐内凝胶粉末的释放量。通过流量计采集主管道的流量，通过凝胶注入泵将一次混合的凝胶液注入到主管道内，凝胶粉末与取水混合前的添加量由凝胶计量添加装置进行控制，在一次混合时，凝胶计量添加装置的释放凝胶粉末的量与主管道流量相匹配，即凝胶粉末的添加量随主管道流量的变化而变化。

在所述混料斗内，由于凝胶粉末极强的吸水能力，需要对凝胶的浓度进行精准的配比，若凝胶浓度达到30‰时，形成的凝胶基本不具备流动性。可见，该处的技术难点在于取水流量和凝胶注入泵额定流量必须相匹配，以保证在凝胶成胶时间内将高浓度的凝胶液注入到消防主管道，否则一旦高浓度的凝胶液形成凝胶，将不具备流动性，而目前市场上任何泵送装置都无法将高浓度不具备流动性的凝胶或凝胶粉末注入到压力管道。

针对上述技术问题，本发明在进行一次混合制备具有流动性的高浓度凝胶液时，其具体制备的方法是：

根据已知条件：

通过流量计采集主管道的流量q；

凝胶注入泵的额定流量为q1；

取水管道的取水流量为q2；

灭火所需凝胶浓度为n‰；

混料斗内凝胶浓度为：(nq/q1)‰；

凝胶计量添加装置的释放量为：[(nq*q2)/q1]，单位为g/s；

以上参数中q1、q2以及灭火浓度都是定量，只有主管道流量q是变量，凝胶的添加量根据q值进行变化，因此在控制上只需要控制凝胶计量添加装置的每秒释放量与主管道流量q相匹配即可。

其中，凝胶注入泵的额定流量q1是由凝胶注入泵自身的设备参数决定的定量，取水管道的取水流量q2是由减压阀将压力恒定为某一值时，经过节流孔板的流量确定为定值，以保证取水量不变。

此外，对于取水管道上流量的控制也可采用流量调节阀来调节流量，而采用流量调节阀则需增加控制逻辑，控制有一定延迟，成本相对于节流孔板更高。而通过节流孔板与减压阀配合调节流量，其结构更加简单，运行更加可靠且更加经济。

为了进一步保证消防用水的正常使用，在电磁阀与主管道之间的取水管道上设置有球阀20，所述球阀20能够保证在装置出故障时，仍能确保消防用水不受影响。

为了进一步提高对装置的监测与控制，在所述混料斗4下方设置有称重装置17，所述称重装置17与控制系统15连接，通过混料斗的重量变化控制桶内的高低液位，实现自动平衡，当混料斗的重量到达设定上限值时，则混料斗内的液相达到设定的上限位，控制系统会对取水量进行控制；所述凝胶注入泵2通过电磁离合器12与驱动机构16连接，所述驱动机构16和电磁离合器12分别与控制系统15连接，其中，所述驱动机构16可采用汽油发动机、柴油发动机、电动机等。

其中，在所述凝胶注入泵2与主管道3连接的管道上设置有电动截止阀13，所述电动截止阀13与控制系统15连接，所述电动截止阀具备清洗和泄压的作用，在所述凝胶注入泵2与主管道3连接的管道上设置有单向阀14，以避免主管道内的水进入混料斗内。

如图2所示，作为另一种对装置的监测与控制方式，还可采用在混料斗4内设置有液位计9，所述液位计9的液位控制触点10与控制系统15连接，当液位计与液位控制触点接触时，则混料斗内的液相达到设定的上限位，控制系统会对取水量进行控制。

作为另一种结构设计，在所述混料斗4内设置有与取水管道1的出水口对应的导流装置7，通过导流装置能够对取水进行引流，使其与混料斗内的凝胶粉末充分混合。

通过取水管道向带压主管道内进行取水，在取水管道上设置有电磁阀，在凝胶注入泵与主管道连接的管道上设置有单向阀，所述凝胶注入泵通过电磁离合器与驱动机构连接，当主管道的出口端停止灭火剂喷放后，控制系统控制电磁阀关断，并控制电磁离合器，使驱动机构停止对凝胶注入泵的驱动而停止凝胶液的泵送，所述单向阀用于阻止主管道内的高压水回流至凝胶注入泵内。

在本实施例中，所述灭火设备为主战消防车，泵送装置的驱动机构开启，所有电器元件通电，整个装置处于准工作状态，将主战消防车输出的压力水通过主管道上的取水管道连接到用于制备灭火剂的装置上，所述驱动机构通过电磁离合器控制凝胶注入泵的动作。

本发明的工作原理是：

本发明以主战消防车为例，泵送装置的驱动机构开启，所有电器元件通电，整个装置处于准工作状态，将主战消防车输出的压力水通过管道连接到灭火剂制备装置的进口，当压力水经过主管道后，装置通过取水管道从带压的主管道内截取一小部分消防用水进入混料斗，流量计采集信号控制凝胶计量添加装置的驱动装置，让其按水总流量q进行固定比例添加凝胶，在混料斗内将凝胶粉末与截取的少量水混合形成高浓度的凝胶液，凝胶计量添加装置工作的同时开启凝胶注入泵，在凝胶液还具备流动性之前，通过凝胶注入泵将高浓度的凝胶液注入到主管道内，并与主管道内的消防水再次混合，从而形成灭火所需浓度配比的凝胶。

本方法通过主管道上采集的流量信号用于控制凝胶粉末计量添加装置能实现精准配比，所取水量只是主战消防车输出水量很少的一部分，且取水时基本不损失主管道的输送压力，所取的水量通过凝胶注入泵再次注入到主管道内，因此整个制备过程不改变主管道的压力及流量。

本发明采用主管道旁路先预混具有流动性的高浓度凝胶液，再将高浓度凝胶液泵送回主管道内，与主管道内的带压消防水二次混合，而形成满足喷放所需浓度的凝胶灭火剂，该凝胶灭火剂的制备方法是经过实验论证并能够有效解决目前技术问题的技术方案。

而采用其他方法制胶则存在一定弊端：若将固体凝胶粉末通过泵送装置直接注入到带压的消防管道，会导致固体凝胶粉末在受压后物理性能发生极大变化无法与水均匀混合；若采用高压气体为介质将固体凝胶粉末输送到压力水管道，会导致作为介质的气体难以排除，造成管网振动并且缩短喷射距离，严重影响灭火效率；若利用文丘里原理采用负压将固体凝胶粉末吸入管道内，会导致压力损失过大，且无法解决关枪时水回流堵住粉末出口的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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