一种激波驱动脉冲灭火器

阅读：评论：0

1.本实用新型涉及一种激波驱动脉冲灭火器，尤其是涉及一种可实现灭火剂高速投射、充分雾化和有效覆盖火源的灭火装置。

背景技术：

2.火灾的形成需要合适的温度、充足的氧气和大量的可燃物。灭火的主要措施也就对应为降低火源温度，隔绝火源环境氧气和控制可燃物。常规灭火器中，高压水灭火主要基于降低可燃物温度，二氧化碳和砂土灭火主要基于减少和隔绝氧气，化学灭火则往往基于控制可燃物的机理。不过，燃烧属于化学反应，化学反应的进程中温度是最主要的影响因素，其作用速率可达指数级的程度，以上所述灭火机理在作用时，降温机理主要是传热和汽化吸热，作用速率近似线性，与反应速度相差较远；控制氧气和隔绝可燃物涉及了燃烧参与物，但对比于燃烧这种强烈化学作用过程，以上两种措施只是影响了火灾的持续性，且灭火剂在运动轨迹末期动量较小，火焰的压力使其不易直接作用和覆盖火源，作用产生仍旧滞后，耗时较长，不利于充分发展火灾的控制和消除。故此提高灭火效率，减少灭火时间的手段需要更快速的降温和更好的反应物控制方式，其中灭火剂的投射方式是关键。

技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可实现灭火剂高速投射、充分雾化和有效覆盖火源的灭火装置。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.包括一套高压供气系统，出口和灭火器本体系统连接；
6.包括一套灭火器本体系统，设置有多个腔和阀，受高压供气系统驱动产生正激波进而将灭火剂料冲击喷射到火源处；
7.包括一套灭火器控制系统，和灭火器本体系统中的阀、高压供气系统电连接，控制灭火工作。
8.所述高压供气系统包括一个高压储气罐、一个高压储气罐出口调压阀和一段高压供气软管；高压储气罐出口调压阀机械安装于高压储气罐出口，高压供气软管一端和高压储气罐出口调压阀机械连接，另一端和灭火器本体系统连接。
9.所述灭火器本体系统包括高压腔、活塞、缓冲弹簧、动力储备腔、驱动腔、动力储备腔出口阀、剂料腔、剂料腔隔离阀和灭火器出口阀；
10.所述高压供气系统的高压储气罐出口调压阀与高压腔通过高压供气软管机械气密封连接；
11.所述动力储备腔位于所述高压腔之后，高压腔和动力储备腔之间设有活塞，活塞可因气压差而在高压腔和动力储备腔间轴向自由滑动，并保持所述高压腔和动力储备腔间的气密封性，同时所述缓冲弹簧机械连接于活塞和动力储备腔底面之间；
12.所述驱动腔位于所述动力储备腔之后，所述动力储备腔出口阀置于动力储备腔和
驱动腔之间，并在非灭火器工作状态时保持所述动力储备腔和驱动腔之间气密封性；
13.所述剂料腔位于所述驱动腔之后，所述剂料腔内置有灭火剂料，所述剂料腔隔离阀置于驱动腔和剂料腔之间，并在非灭火器工作状态时保持所述驱动腔和剂料腔之间气密封性；
14.所述的剂料腔在远离驱动腔的一端作为灭火器出口并设置灭火器出口阀，灭火器出口阀与所述剂料腔机械气密封连接。
15.所述灭火器本体系统还包括用于补充灭火剂料的剂料补充阀，所述剂料补充阀与所述剂料腔机械气密封连接。
16.所述灭火器控制系统包括阀门联合电控器，阀门联合电控器分别与所述动力储备腔出口阀、所述剂料腔隔离阀、所述灭火器出口阀电连接，控制阀的联合或单独开启。
17.所述的灭火剂料包括但不限于水、干粉等灭火剂，还可以是沙土、雪等热绝缘粉粒体或液体。
18.工作时，开启高压储气罐出口阀，高压气体通过供气软管，进入高压腔，压缩驱动活塞，经缓冲弹簧的作用下，稳定至标记工作位置，关闭高压储气罐出口阀；此时灭火器进入工作准备状态。瞄准目标位置，启动阀门联合电控器，同步瞬时开启动力储备腔出口阀、剂料腔隔离阀和灭火器出口阀，高压气体推动活塞前进，在驱动腔内形成正激波，驱动剂料腔内的灭火剂料，使其加速、雾化或粉碎，并平行驱动腔中心轴线按设计速度喷出灭火器，高速达到火源，实现火情控制，进而依据火灾情况，合理向剂料腔内补充灭火剂料，多次重复操作，以脉冲形式实现火灾的最终扑灭。
19.与现有技术相比，本实用新型的优点是：
20.在灭火剂投射方式上，预先将足够剂量的灭火剂料集中置于剂料腔，其前设置高压腔、活塞、动力储备腔和驱动腔。
21.在开启动力储备腔出口阀的瞬间，高压腔和驱动腔室间的瞬时压差，以及活塞的平整底面将激发正激波。激波作用将以音速在剂料腔内传播，激波诱发的瞬时压差将增强灭火剂内流场的不稳定性，促使其在随后的高压气流作用下更迅速和充分地雾化，同时具备更大射流扩张角，从而快速脱离灭火器剂料腔，以更大的覆盖面，从更远的距离到达火源。充分雾化的灭火剂料形成小尺寸的液滴(颗粒)，具有大的表观面积，吸热能力增强，有效降低火源温度，激波作用下覆盖面积的增加有效隔绝空气，有利于火势的控制。
22.本实用新型结构合理，灭火剂较现有技术灭火器材内的灭火剂有更快的速度、更强的动量和更大覆盖范围，同时实现控制温度、限制氧含量和隔离可燃物三种灭火机制，相同剂量的灭火剂料控制和扑灭火情更为迅速。由于激波作用后灭火剂料雾化更加细小，可有效控制对燃烧物的冲击损伤作用，故此，对文保和古建的火情控制极为友好；由于有效投掷范围的扩展，对灭火人员的安全更有利，
23.此外，本实用新型对于灭火剂没有特殊要求，在所携带灭火剂使用完毕的情况下，只要现场有不可燃的粉粒体或液体，即可因地制宜地选择为灭火剂，较以往灭火器材更便利和有效，适用于严苛条件的火场救援。本实用新型采用脉冲形式向火场投掷灭火剂料，对灭火材料的使用更为经济。
附图说明
24.图1是本实用新型激波驱动脉冲灭火器的结构示意图。
25.图中：1、灭火器高压供气系统，11、高压储气罐，12、高压储气罐出口调压阀，13、供气软管；2、灭火器本体系统，211、高压腔，22、活塞，23、缓冲弹簧，212、动力储备腔，213、驱动腔，24、动力储备腔出口阀，214、剂料腔，25、剂料腔隔离阀，26、灭火器出口阀，27、剂料补充阀；3、灭火器控制系统，31、阀门联合电控器。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明。
27.如图1所示，灭火器具体包括：
28.包括一套高压供气系统1，出口和灭火器本体系统2连接；
29.包括一套灭火器本体系统2，设置有多个腔和阀，受高压供气系统1驱动产生正激波进而将灭火剂料冲击喷射到火源处；
30.包括一套灭火器控制系统3，和灭火器本体系统2中的阀、高压供气系统1电连接，控制灭火工作。
31.高压供气系统1包括一个高压储气罐11、一个高压储气罐出口调压阀12和一段高压供气软管13；高压储气罐出口调压阀12机械安装于高压储气罐11出口(例如可以是密封螺纹连接)，高压供气软管13一端和高压储气罐出口调压阀12机械连接(例如可以是密封螺纹连接)，另一端和灭火器本体系统2连接。
32.高压储气罐11，类似可形成高压气的装置，如气体压缩机等，可提供的稳定气压值应大于等于2.5kpa。
33.所用的气体必须为不易燃气体，比如空气。
34.灭火器本体系统2包括高压腔211、活塞22、缓冲弹簧23、动力储备腔212、驱动腔213、动力储备腔出口阀24、剂料腔214、剂料腔隔离阀25和灭火器出口阀26；高压腔211、活塞22、动力储备腔212、动力储备腔出口阀24、驱动腔213、剂料腔隔离阀25、剂料腔214和灭火器出口阀26共轴安装，高压腔211、动力储备腔212、驱动腔213和剂料腔214依次设置。
35.高压供气系统1的高压储气罐出口调压阀12与高压腔211通过高压供气软管13机械气密封连接。
36.动力储备腔212位于高压腔211之后，动力储备腔212与高压腔211可直接连通，高压腔211和动力储备腔212之间设有活塞22，活塞22可因气压差而在高压腔211和动力储备腔212间轴向自由滑动，并保持高压腔211和动力储备腔212间的气密封性，同时缓冲弹簧23机械连接于活塞22和动力储备腔212底面之间。
37.驱动腔213位于动力储备腔212之后，动力储备腔出口阀24置于动力储备腔212和驱动腔213之间，并在非灭火器工作状态时保持动力储备腔212和驱动腔213之间气密封性，动力储备腔出口阀24与灭火器控制系统3的阀门联合电控器31电连接。
38.剂料腔214位于驱动腔212之后，剂料腔214内置有灭火剂料，剂料腔隔离阀25置于驱动腔213和剂料腔214之间，并在非灭火器工作状态时保持驱动腔213和剂料腔214之间气密封性，剂料腔隔离阀25与灭火器控制系统3的阀门联合电控器31电连接。
39.剂料腔214在远离驱动腔212的一端作为灭火器出口并设置灭火器出口阀26，灭火
器出口阀26与剂料腔214机械气密封连接，灭火器出口阀26与灭火器控制系统3的阀门联合电控器31电连接。
40.灭火器本体系统2还包括用于补充灭火剂料的剂料补充阀27，剂料补充阀27与剂料腔214机械气密封连接，在灭火器工作间隙通过剂料补充阀27向剂料腔214内补充灭火剂料。
41.灭火器控制系统3具体采用阀门联合电控器31，阀门联合电控器31分别与动力储备腔出口阀24、剂料腔隔离阀25、灭火器出口阀26电连接，控制阀的联合或单独开启。
42.火场附近方便获得的沙土、雪等热绝缘粉粒体或液体也可以临时填充入剂料腔214内使用，且必要时该类临时灭火剂可通过仅开启灭火器出口阀26的方式，直接填充，填充完毕后，关闭灭火器出口阀26，即可正常进行灭火操作使用。
43.事先来自灭火器高压供气系统1的高压气，通过机械气密封连接(例如可以是密封螺纹连接)于灭火器本体系统2上的高压输气管13进入灭火器高压腔211，充气至高压腔211和动力储备腔212气压相等，且维持稳定后，关闭灭火器高压储气罐出口调压阀12。
44.在高压储气罐11向高压腔211高压充气后，使得高压腔211和动力储备腔212均保持高压状态，然后同时打开动力储备腔口阀24、剂料腔隔离阀25、灭火器出口阀26，使得动力储备腔212内的高压气体从动力储备腔212出射经驱动腔213形成正激波，进而冲击到剂料腔214的灭火剂料让剂料喷射出去。
45.本实用新型在高压腔211和剂料腔214之间巧妙设置了动力储备腔212和驱动腔213，能够利用高压气体作用的活塞驱动下产生正激波冲击灭火剂料喷射。具体实施中，同时本实用新型能够通过灭火器控制系统3调整阀门的开启和关闭的状态和频率，进而调整正激波作用时间的时长和交替切换工作，进而进行灭火控制。
46.本实用新型的具体工作过程如下：
47.灭火器灭火时，高压腔211和动力储备腔212已处于高压状态，此时，对准火源，即可启动灭火器控制系统3。
48.当灭火人员电启动阀门联合电控器31时，动力储备腔出口阀24、剂料腔隔离阀25和灭火器出口阀26瞬间开启，因动力储备腔212和驱动腔213间存在较大的压差，活塞22将在压差的驱动下向驱动腔方向运动，活塞和动力储备腔212内的高压气直接作用于驱动腔213内的常压空气，形成驱动和雾化灭火剂料所需的正激波。
49.与阀门联合电控器31电连接的剂料腔隔离阀25和灭火器出口阀26瞬间同时动作开启，正激波将直接作用在剂料腔214内的灭火剂上，激波的动力作用将充分雾化或粉碎灭火剂料，进而灭火剂料在高压气的携带下冲出灭火器，直接冲击于火源。
50.由于激波是以音速级进行传播，且灭火剂料因激波作用而具有的不稳定性增强，其雾化或粉碎将彻底，驱动气体的更多动量将直接作用在灭火剂上，从而使本实用新型所述灭火器的作用距离和剂料覆盖范围较以往灭火器有较大的提升，同时实现降低火源温度、限制氧含量和隔离可燃物三种灭火机制，扑灭火情将更为迅速，控制相同火势需要消耗的灭火剂数量也更少，对灭火人员的安全更有保证。
51.灭火器可以在一次灭火剂料投掷结束后，通过高压腔211重新充气恢复工作压力，并且进行灭火剂料装载、补充，各阀门24、25、26、活塞22、缓冲弹簧23复位，再以脉冲形式向火源持续投掷灭火剂料直至火灾得到有效控制。
52.由此实施可见，本实用新型较现有灭火设备而言射程更远，使用灭火剂料量更经济，灭火剂料雾化效果更彻底，覆盖范围更广，适用灭火剂料类型更多，控制相同火势需要消耗的灭火剂料量更少。

技术特征：

1.一种激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：包括一套高压供气系统(1)，出口和灭火器本体系统(2)连接；包括一套灭火器本体系统(2)，设置有多个腔和阀，受高压供气系统(1)驱动产生正激波进而将灭火剂料冲击喷射到火源处；包括一套灭火器控制系统(3)，和灭火器本体系统(2)中的阀、高压供气系统(1)电连接，控制灭火工作。2.根据权利要求1所述的激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：所述高压供气系统(1)包括一个高压储气罐(11)、一个高压储气罐出口调压阀(12)和一段高压供气软管(13)；高压储气罐出口调压阀(12)机械安装于高压储气罐(11)出口，高压供气软管(13)一端和高压储气罐出口调压阀(12)机械连接，另一端和灭火器本体系统(2)连接。3.根据权利要求1或2所述的激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：所述灭火器本体系统(2)包括高压腔(211)、活塞(22)、缓冲弹簧(23)、动力储备腔(212)、驱动腔(213)、动力储备腔出口阀(24)、剂料腔(214)、剂料腔隔离阀(25)和灭火器出口阀(26)；所述高压供气系统(1)的高压储气罐出口调压阀(12)与高压腔(211)通过高压供气软管(13)机械气密封连接；所述动力储备腔(212)位于所述高压腔(211)之后，高压腔(211)和动力储备腔(212)之间设有活塞(22)，活塞(22)可因气压差而在高压腔(211)和动力储备腔(212)间轴向自由滑动，并保持所述高压腔(211)和动力储备腔(212)间的气密封性，同时所述缓冲弹簧(23)机械连接于活塞(22)和动力储备腔(212)底面之间；所述驱动腔(213)位于所述动力储备腔(212)之后，所述动力储备腔出口阀(24)置于动力储备腔(212)和驱动腔(213)之间，并在非灭火器工作状态时保持所述动力储备腔(212)和驱动腔(213)之间气密封性；所述剂料腔(214)位于所述驱动腔(213)之后，所述剂料腔(214)内置有灭火剂料，所述剂料腔隔离阀(25)置于驱动腔(213)和剂料腔(214)之间，并在非灭火器工作状态时保持所述驱动腔(213)和剂料腔(214)之间气密封性；所述的剂料腔(214)在远离驱动腔(213)的一端作为灭火器出口并设置灭火器出口阀(26)，灭火器出口阀(26)与所述剂料腔(214)机械气密封连接。4.根据权利要求3所述的激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：所述灭火器本体系统(2)还包括用于补充灭火剂料的剂料补充阀(27)，所述剂料补充阀(27)与所述剂料腔(214)机械气密封连接。5.根据权利要求3所述的激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：所述灭火器控制系统(3)包括阀门联合电控器(31)，阀门联合电控器(31)分别与所述动力储备腔出口阀(24)、所述剂料腔隔离阀(25)、所述灭火器出口阀(26)电连接，控制阀的联合或单独开启。6.根据权利要求3所述的激波驱动脉冲灭火器，其特征在于：所述的灭火剂料包括但不限于水、干粉等灭火剂，或者沙土、雪等热绝缘粉粒体或液体。

技术总结

本实用新型公开了一种激波驱动脉冲灭火器。包括高压供气系统、灭火器本体系统、灭火器控制系统；高压供气系统包括高压储气罐，灭火器本体系统包括高压腔、动力储备腔、驱动腔、动力储备腔出口阀、剂料腔、剂料腔隔离阀和灭火器出口阀；高压储气罐向高压腔高压充气后均保持高压状态，同时打开诸阀，动力储备腔内的高压气体从动力储备腔出射，联合活塞作用，在驱动腔内形成正激波，进而冲击到剂料腔的灭火剂料让剂料喷射出去。本实用新型较现有灭火设备而言射程更远，使用灭火剂料量更经济，灭火剂料雾化效果更彻底，覆盖范围更广，适用灭火剂料类型更多，控制相同火势需要消耗的灭火剂料量更少。量更少。量更少。