專利名稱：一種細(xì)水霧噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于屬于消防安全裝備設(shè)計領(lǐng)域，尤其屬于消防裝備中水槍設(shè)計制造，特別涉及水槍的水霧噴頭設(shè)計制造技木。
背景技術(shù)：
近年來，細(xì)水霧滅火技術(shù)以其環(huán)保、高效、無毒等特點逐漸代替哈龍滅火劑成為主流的滅火技術(shù)，是消防科學(xué)研究的熱點之一。目前細(xì)水霧滅火技術(shù)的研究已經(jīng)取得了重大進展，然而細(xì)水霧噴頭卻是遏制其進ー步發(fā)展的瓶頸，傳統(tǒng)的直接霧化噴頭的霧化效果不理想，霧化角小和保護半徑小，限制了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。解決霧化角和保護半徑問題有多種方法，包括對噴頭改進的直射-旋流霧化噴頭和旋芯結(jié)構(gòu)的霧化噴頭。旋芯結(jié)構(gòu)的霧化噴頭是高壓流體在壓カ驅(qū)動下進入噴頭或噴嘴內(nèi)部的旋流腔，在噴頭旋流腔內(nèi)有ー旋芯，旋芯在高壓流體的驅(qū)動下產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)，然后從噴嘴噴出在離心力的輔助作用下產(chǎn)生霧化。該結(jié)構(gòu)的不足在于，①旋芯會増加流體的能量損失，導(dǎo)致噴嘴的噴霧動量低。②旋芯會導(dǎo)致噴嘴的結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積増大，長期不用還容易造成銹蝕流道堵塞，高加工精度的旋芯還帶來制造成本的増加。③如果過度依靠離心力輔助霧化，噴嘴噴出的霧滴會形成ー個空心錐形，而不是實心錐形，噴霧密度分布不均，不能充分發(fā)揮細(xì)水霧高窒息滅火的效果。直射-旋流霧化噴頭是該噴頭具有ー個底部進口和2個側(cè)面進ロ，2個側(cè)面進ロ以軸向轉(zhuǎn)向水平后與噴頭內(nèi)壁面相切的方向進入噴頭，產(chǎn)生旋流，并與底部進ロ產(chǎn)生直射流相混合，形成具有直射流和旋流的強烈紊流運動，最后從噴頭的噴嘴噴出。該結(jié)構(gòu)不足在于，當(dāng)水流由2個側(cè)面與噴頭內(nèi)壁相切方向的進ロ進入時，雖然可以產(chǎn)生強烈的旋流，但是使得噴頭在軸向動量方面損失的能量比較大，不利于深度滅火。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了ー種水霧噴頭，本實用新型要解決的問題是提供一種新的噴頭進水結(jié)構(gòu)，以減少流體進ロ動量損失，達到節(jié)能環(huán)保，使旋流腔的旋流混合更好，提高噴頭出口軸向動能，提高噴頭的霧化性能，實現(xiàn)更好的滅火效果。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)細(xì)水霧噴頭,包括進水ロ、混合腔和出水ロ，進水口包括中心進水道和側(cè)進水道，其特征是側(cè)進水道軸向線與混合腔一徑向線垂直相交，側(cè)進水道軸向線與混合腔徑向平面有小于90度大于0度的夾角；復(fù)數(shù)個側(cè)進水道位于中心進水道周圍并對稱設(shè)置，側(cè)進水道與中心進水道的距離小于混合腔徑向半徑。進ー步側(cè)進水道位于中心進水道徑向周圍并對稱設(shè)置2至6個。[0012]優(yōu)選側(cè)進水道位于中心進水道徑向周圍并對稱設(shè)置2個。進ー步側(cè)進水道軸向線與混合腔徑向平面夾角是60度。進ー步側(cè)向進水道的軸向線投影在噴頭十字中心線平面上呈45度夾角。進ー步側(cè)進水道直徑大于或等于中心進水道直徑。優(yōu)選側(cè)進水道直徑是中心進水道直徑的二倍。更進ー步側(cè)進水道與中心進水道的距離是混合腔徑向半徑的二分之一。上述出水ロ與中心進水道在同一軸線上。上述混合腔與出水ロ連接端部形狀是ー錐體。上述水霧噴頭具有中心進水道和與中心進水道軸線成特定夾角的側(cè)進水道，側(cè)進水道夾角相等旋向一致，側(cè)進水道旋流與產(chǎn)生軸向動能的直射流相混合，在混合腔中中心進水道直射流和側(cè)進水道旋流的強烈混合形成旋流運動，在中心進水道軸向動能的推動下，混合旋流最后從噴頭的出水ロ噴出與大氣產(chǎn)生強烈碰撞形成細(xì)水霧。上述結(jié)構(gòu)在保持強烈旋流的同時使得側(cè)面水道的軸向動量損失降到最低，與直射-旋流霧化噴頭比較由于進ロ水流無急劇轉(zhuǎn)彎，減少了進ロ損失，節(jié)約了能量，使旋流腔的旋流混合更好。本實用新型具有以下優(yōu)點具有更大的軸向動量，最大限度地使霧滴穿透火場空間，實現(xiàn)深度滅火；同時保持了細(xì)水霧的徑向動量，增大細(xì)水霧的霧化角，擴大細(xì)水霧的滅火范圍，體積小，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低，可批量生產(chǎn)。實驗表明噴頭的霧化性能、動能指標(biāo)較好，對火災(zāi)有較好的撲滅能力。

圖I是本實用新型兩側(cè)進水道結(jié)構(gòu)流體流場結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用本實用新型噴嘴ー種結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖3是圖2進ロ端面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是采用本實用新型噴嘴進水口結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4BB截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖4AA截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I是進水口，Ia是中心進水道，Ib是側(cè)進水道，2是徑向平面，3是混合腔，4是出水口，a是側(cè)進水道軸向線與混合腔徑向平面夾角夾角。
具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型進行具體的描述，本實施例只用于對本實用新型進行進ー步的說明，但不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本實用新型的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整屬于本實用新型保護的范圍。實施例I結(jié)合圖I。圖I是本實用新型兩側(cè)進水道結(jié)構(gòu)流體流場結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在結(jié)構(gòu)體的限制中形成如圖的兩側(cè)進水道結(jié)構(gòu)流體流場結(jié)構(gòu)。流場結(jié)構(gòu)一端是中心進水道Ia和側(cè)進水道Ib,本例有兩個側(cè)進水道Ib ;中部是混合腔3 ;另一端是出水口 4 ;圖I中有兩個在混合腔3 —端徑向平面2對稱設(shè)置的兩個側(cè)進水道lb，還可以在混合腔3徑向平面2對稱設(shè)置的2至6個側(cè)進水道lb。[0032]如圖I所示，細(xì)水霧噴頭包括進水ロ I、混合腔3和出水ロ 4，進水ロ I包括中心進水道Ia和側(cè)進水道lb，側(cè)進水道Ib軸向線與混合腔3 —徑向線垂直相交，側(cè)進水道Ib軸向線與混合腔3徑向平面2有小于90度大于0度的夾角a，所述混合腔3徑向線是混合腔3徑向平面2上穿過圓心的半徑線或直徑線；復(fù)數(shù)個側(cè)進水道Ib位于中心進水道Ia徑向周圍并對稱設(shè)置，側(cè)進水道Ib與中心進水道Ia的距離小于混合腔3徑向半徑。側(cè)進水道Ib位于中心進水道Ia徑向周圍并對稱設(shè)置2至6個；本例側(cè)進水道Ib位于中心進水道Ia徑向周圍并對稱設(shè)置2個。本例側(cè)進水道Ib軸向線與混合腔3徑向 平面2夾角a是60度。側(cè)向進水道Ib的軸向線投影在噴頭十字中心線平面上呈45度夾角。側(cè)進水道Ib直徑大于或等于中心進水道Ia直徑；本例側(cè)進水道Ib直徑是中心進水道Ia直徑的二倍。側(cè)進水道Ib與中心進水道Ia的距離是混合腔3徑向半徑的二分之一。出水ロ 4與中心進水道Ia在同一軸線上?；旌锨?與出水ロ 4連接端部形狀是ー錐體。本實用新型在中心進水道Ia周邊對稱設(shè)置側(cè)進水道lb，側(cè)進水道Ib和中心進水道Ia在同一徑向平面2與混合腔3連通，中心進水道Ia軸線垂直于徑向平面2，多個側(cè)進水道Ib對稱設(shè)置在中心進水道Ia周邊，每個側(cè)進水道Ib軸線與徑向平面2有相同的夾角a形成旋向一致的進水，并且側(cè)進水道Ib軸線與徑向平面2相交的徑向線垂直形成沿混合腔3軸向柱面的切向進水。上述水霧噴頭具有中心進水道Ia和與中心進水道Ia軸線成特定夾角的側(cè)進水道lb，側(cè)進水道Ib夾角相等旋向一致，側(cè)進水道Ib旋流與產(chǎn)生軸向動能的直射流相混合，在混合腔3中中心進水道Ia直射流和側(cè)進水道Ib旋流的強烈混合形成旋流運動，在中心進水道Ia軸向動能的推動下，混合旋流最后從噴頭的出水ロ噴出與大氣產(chǎn)生強烈碰撞形成細(xì)水霧。上述結(jié)構(gòu)在保持強烈旋流的同時使得側(cè)面水道的軸向動量損失降到最低，與直射-旋流霧化噴頭比較由于進ロ水流無急劇轉(zhuǎn)彎，減少了進ロ損失，節(jié)約了能量，使旋流腔的旋流混合更好。實施例2結(jié)合圖2至圖6。如圖所示，圖2是采用本實用新型噴嘴ー種結(jié)構(gòu)截面示意圖，圖3是圖2進ロ端面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是采用本實用新型噴嘴進水口結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖4BB截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是圖4AA截面結(jié)構(gòu)示意圖。本例通過各組件結(jié)構(gòu)組合形成圖I流體流場結(jié)構(gòu)的細(xì)水霧噴頭。如圖2所示，噴頭包括構(gòu)成噴嘴出水ロ 4的噴嘴組件、構(gòu)成進水ロ I的進水組件和與噴嘴組件、進水組件共同構(gòu)成混合腔3的腔組件。噴嘴組件、進水組件與腔組件通過匹配的螺紋結(jié)構(gòu)安裝固定，為防止?jié)B漏可在結(jié)合部増加橡膠密封圈。各組件均為不規(guī)則圓柱體，組合后其內(nèi)部形成圖I流體流場結(jié)構(gòu)。本例實現(xiàn)旋流流體流場結(jié)構(gòu)是將進水組件設(shè)置側(cè)進水道lb，如圖4、圖5和圖6所示，進水組件與腔組件通過匹配的螺紋結(jié)構(gòu)安裝固定，進水組件圓柱軸向中心有通孔，即中心進水道la，在進水組件的中心進水道Ia外側(cè)設(shè)置側(cè)進水道lb，本例對稱設(shè)置兩個，側(cè)進水道Ib也是貫穿進水組件軸向的通孔，但傾斜設(shè)置，圖中箭頭是傾斜方向。通過改變進水組件上中心進水道Ia和/或側(cè)進水道Ib的位置、直徑、傾斜角度、設(shè)置數(shù)量等可以實現(xiàn)不同的旋流腔的旋流混合。本例采用細(xì)水霧噴頭包括進水口 I、混合腔3和出水ロ 4,進水口 I包括中心進水道Ia和側(cè)進水道Ib,側(cè)進水道Ib軸向線與混合腔3一徑向線垂直相交，側(cè)進水道Ib軸向線與混合腔3徑向平面2有60度的夾角a ；2個側(cè)進水道Ib位于中心進水道Ia徑向周圍并對稱設(shè)置，側(cè)進水道Ib與中心進水道Ia的距離等于混合腔3徑向半徑的二分之一。實施例3本實用新型采用FLUNET流動分析軟件，對本實用新型結(jié)構(gòu)細(xì)水霧滅火噴頭內(nèi)外部射流場進行了數(shù)值模擬分析，從噴頭的內(nèi)外部射流場預(yù)測分析了噴頭的霧化性能，結(jié)構(gòu) 參數(shù)對噴頭的霧化性能的影響因素進行了比較分析，通過進口中心進水道Ia (尺寸1、1. 5、2mm)側(cè)進水道Ib (尺寸1、1. 5、2mm)出水ロ 4 (尺寸I. 2、I. 6、2mm)實驗優(yōu)化確定了細(xì)水霧噴頭的結(jié)構(gòu)。并對本實用新型結(jié)構(gòu)細(xì)水霧噴頭的霧化性能、滅火效果進行了試驗。噴頭霧化性能試驗的主要內(nèi)容噴頭的霧化角、流量特性系數(shù)、霧粒直徑及其分布和霧粒噴射動量。這些參數(shù)中，流量特性、霧粒直徑和霧粒噴射動量是主要的性能參數(shù)，對細(xì)水霧噴頭的滅火性能影響最大。實驗結(jié)果如下表
權(quán)利要求1.一種細(xì)水霧噴頭，包括進水口( I)、混合腔(3 )和出水口( 4 )，進水口( I)包括中心進水道(Ia)和側(cè)進水道(Ib),其特征是 側(cè)進水道(Ib)軸向線與混合腔(3)—徑向線垂直相交，側(cè)進水道(Ib)軸向線與混合腔(3)徑向平面(2)有小于90度大于O度的夾角(a)； 復(fù)數(shù)個側(cè)進水道(Ib)位于中心進水道(Ia)徑向周圍并對稱設(shè)置，側(cè)進水道(Ib)與中心進水道(Ia)的距離小于混合腔(3)徑向半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述側(cè)進水道(Ib)位于中心進水道(Ia)徑向周圍并對稱設(shè)置2至6個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述側(cè)進水道(Ib)位于中心進水道(Ia)徑向周圍并對稱設(shè)置2個。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述側(cè)進水道(Ib)軸向線與混合腔(3)徑向平面(2)夾角(a)是60度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是側(cè)向進水道(Ib)的軸向線投影在噴頭十字中心線平面上呈45度夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述側(cè)進水道(Ib)直徑大于或等于中心進水道(Ia)直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述側(cè)進水道(Ib)直徑是中心進水道(Ia)直徑的二倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是側(cè)進水道(Ib)與中心進水道(Ia)的距離是混合腔(3)徑向半徑的二分之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述出水口(4)與中心進水道(Ia)在同一軸線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的細(xì)水霧噴頭，其特征是所述混合腔(3)與出水口(4)連接端部形狀是一錐體。
專利摘要本實用新型公開了一種細(xì)水霧噴頭，包括進水口、混合腔和出水口，進水口包括中心進水道和側(cè)進水道；側(cè)進水道軸向線與混合腔一徑向線垂直相交，側(cè)進水道軸向線與混合腔徑向平面有小于90度大于0度的夾角；復(fù)數(shù)個側(cè)進水道位于中心進水道周圍并對稱設(shè)置，側(cè)進水道與中心進水道的距離小于混合腔徑向半徑。本實用新型具有更大的軸向動量，最大限度地使霧滴穿透火場空間，實現(xiàn)深度滅火；同時保持了細(xì)水霧的徑向動量，增大細(xì)水霧的霧化角，擴大細(xì)水霧的滅火范圍，體積小，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低，可批量生產(chǎn)。實驗表明噴頭的霧化性能、動能指標(biāo)較好，對火災(zāi)有較好的撲滅能力。
文檔編號A62C31/02GK202516208SQ201220202109
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者劉杰, 華丹, 吉雷, 張治忠, 李慶剛, 王靖, 耿方召, 鄧萬權(quán) 申請人:西華大學(xué)