一种多功能细水雾灭火实验装置的制作方法

本发明涉及消防灭火技术领域，特别是涉及一种可应用于教学领域和科学研究领域的高度集成的高压单流体的多功能细水雾灭火实验装置。

背景技术：

消防灭火技术的研发和应用对于控制和扑救火灾有着极其重要的作用，细水雾灭火技术是消防安全领域研究的新热点问题。该技术利用一定的雾化方法，通过专用的细水雾喷头将水灭火介质分解为细小雾滴，可达到控制和熄灭火焰、阻止烟气蔓延提高火场可视距离的目的。该灭火技术具有无污染、灭火迅速、耗水量低、对防护对象破坏性小等优点，可对一些传统水灭火技术所不能应用的场所提供防火保护，扩大水灭火的应用范围，特别是对于防治高科技领域和重大工业危险源的特殊火灾，诸如计算机机房火灾、航空与航天飞行器舱内火灾、现代大型企业的电气火灾等，细水雾灭火技术具有广阔的应用前景。近年来，国内外学者对细水雾灭火技术进行了大量的研究，并取得了一些有价值的研究成果。

细水雾灭火技术是消防及安全相关专业课程的重要教学内容。而实际应用的细水雾灭火系统相关产品多属大型系统，设备复杂、价格昂贵、不便移动，出水压力不可调，细水雾滴粒径分布范围受限，且不同厂家研发的细水雾喷头类型不同，产生的细水雾特性不同，很难适应多种类型火灾的保护需求，更难将其灵活地应用于实验教学和科学研究中。由于上述种种原因，目前尚未发现有对细水雾灭火技术应用于实验教学和科学研究的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多功能细水雾灭火实验装置，不仅具有设备简单、出水压力可调，生成粒径分布范围宽的一、二、三级细水雾等优点，而且还可以通过喷射装置形式的转化实现灭火或阻烟功能，拓展了细水雾在火场的应用形式，实现了将细水雾灭火技术应用于实验教学和科学研究领域。

为实现上述目的，本发明提供了一种多功能细水雾灭火实验装置，所述多功能细水雾灭火实验装置包括：控制箱和喷射装置；所述控制箱包括：软管、水箱、出水孔、连接管路、高压柱塞泵、柱塞泵出水管、高压软管、以及调压螺杆；

水通过所述软管进入所述水箱，所述水箱内部设有所述出水孔，所述出水孔通过所述连接管路与所述高压柱塞泵连接，使所述水箱中的水通过所述出水孔进入所述高压柱塞泵，所述高压柱塞泵内部设有所述柱塞泵出水管，且所述柱塞泵出水管通过所述高压软管与所述喷射装置连接；所述高压柱塞泵上部安装有所述调压螺杆，用于调节所述高压柱塞泵的出水压力，使水能够通过所述柱塞泵出水管依次进入所述高压软管、所述喷射装置，形成不同形式的细水雾或细水雾型水幕。

可选的，所述水箱包括：浮球阀、电子水位检测器、泄水孔；所述浮球阀放在所述水箱内，用于控制水箱水位，且当所述水箱水位不足时自动补水，当所述水箱水位到达一定水位时自动停水；所述电子水位检测器安装在所述水箱底部一侧，用于当所述水箱内水位低于设置阈值时，系统报警并自动停止所述高压柱塞泵运转，防止所述高压柱塞泵空转；所述泄水口设在所述水箱底部，用于当所述水箱长时间不用时或冬天结冰时，将所述水箱内的水彻底排放，防止所述水箱生锈或水变质。

可选的，所述控制箱还包括：分水三通组、高压出水口组以及电磁阀组；所述分水三通组，包括第一分水三通、第二水分三通以及第三水分三通，用于通过所述连接管路与所述柱塞泵出水管连接，形成多组出水连接管路；所述高压出水口组包括第一高压出水口、第二高压出水口、第三高压出水口以及第四高压出水口，安装在所述连接管路上，用于连接高压软管；所述电磁阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及第四电磁阀，安装在每个分水三通与每个高压出水口之间的所述连接管路上，用于控制高压出水口的开启与关闭；其中，所述柱塞泵出水管通过所述连接管路与所述第一分水三通连接，所述第一分水三通通过所述连接管路分别还与所述第二分水三通和所述第一高压出水口连接，所述第二分水三通通过所述连接管路分别还与所述所述第三分水三通和所述第二高压出水口连接，所述第三分水三通通过所述连接管路分别还与所述第三高压出水口和所述第四高压出水口连接。

可选的，所述控制箱还包括：电气控制箱、三相电机以及连接线；所述三相电机通过所述连接线与所述电气控制箱，为所述高压柱塞泵运转提供动力；所述电器控制箱的操作面板上安装有电源开关，急停按钮，手动/自动转换按钮，水泵运行指示灯，电源指示灯，断水指示灯，温度监视器，湿度监视器，用于自动化控制所述灭火实验装置；其中，所述温度监视器和湿度监视器，用于监控试验场所的温度和湿度，且当温湿度指标超出设定阈值时，所述灭火实验装置自动停止运行，保护所述三相电机和所述高压柱塞泵。

可选的，所述喷射装置固定在支架上，所述喷射装置，包括：细水雾喷头母体、细水雾喷嘴、集水管以及喷杆，用于形成细水雾或细水雾型水幕；当生成所述细水雾时，选用所述细水雾喷头和所述集水管，所述细水雾喷头安装在所述集水管上，所述高压软管连接所述集水管；生成所述细水雾型水幕时，选用所述喷杆，用所述高压软管连接所述喷杆其中；其中，所述细水雾喷头是由所述细水雾喷头母体和7个细水雾喷嘴通过螺纹连接组成，所述细水雾喷嘴的出口孔径0.7mm；所述喷杆设有8个细水雾喷嘴。

可选的，所述喷杆的长为1.2m，直径为1.5cm；所述喷杆上均匀布置8个所述细水雾喷嘴，且任意两个相邻所述细水雾喷嘴的间距为16cm。

可选的，所述灭火实验装置还包括：净水器；所述净水器通过所述软管与所述水箱连接，用于防止水中杂质堵塞所述细水雾喷嘴。

可选的，所述灭火实验装置还包括：回水管；所述回水管用于连接所述柱塞泵出水管和所述水箱，使所述高压柱塞泵与所述水箱形成回路，保证当所有所述高压水出口组全部开启时，所述高压水出口与所述连接管路之间流量与所述柱塞泵出水管与所述回水管之间流量的和为所述高压柱塞泵的总流量；当部分开启高压水出口时，被关闭的所述高压水出口与所述连接管路之间的水量由所述回水管泄流至所述水箱，保证所述高压柱塞泵的总流量不变。

可选的，所述灭火实验装置还包括：压力表；所述压力表安装在所述调压螺杆一侧，用于查看所述高压柱塞泵的出水压力值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过设置软管、水箱、出水口、连接管路、高压柱塞泵、柱塞泵出水管、高压软管、喷射装置、以及调压螺杆，使水通过软管进入水箱，并从水箱内部设有的出水孔通过连接管路进入高压柱塞泵，在高压柱塞泵上部安装调压螺杆，用于调节高压柱塞泵的出水压力，使得高压柱塞泵内部水从柱塞泵出水管依次进入高压软管、喷射装置，形成细水雾和细水雾型水幕。

本发明通过设置调压螺杆，可根据实际需求，调节出不同的出水压力值，生成不同粒径分布的细水雾和细水雾型水幕。细水雾粒径范围能够满足不同种类的火灾，细水雾型水幕能够作为防火、防烟分隔构件，起到阻烟隔热的作用；即可应用于直观的实验教学，也可应用于相关消防技术的科学研究中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置主视图；

图2为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置控制箱结构示意图；

图3为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置柱塞泵出水管连接图；

图4为本发明实施例细水雾型水幕喷杆装置示意图；

图5为本发明实施例细水雾喷射装置示意图。

软管1 净水器2 浮球阀3

水箱4 电气控制箱5 电子水位检测器6

三相电机7 高压柱塞泵8 高压软管9

支架10 细水雾喷嘴11 喷杆12

出水孔13 柱塞泵出水管14 第三水分三通15

第二水分三通16 第一水分三通17 第三高压出水口18

泄水孔19 第二高压出水口20 第一高压出水口21

第二电磁阀22 第一电磁阀23 第三电磁阀24

第四高压出水口25 第四电磁阀26 压力表27

调压螺杆28 电源开关29 急停按钮30

手动/自动转换按钮31 水泵运行指示灯32 电源指示灯33

断水指示灯34 温度监视器35 湿度监视器36

回水管37 集水管38 细水雾喷头母体39

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种多功能细水雾灭火实验装置，克服现有细水雾灭火系统产品结构复杂、设备大型、价格昂贵、工作压力固定、出水压力固定、细水雾滴粒径分布范围受限、功能单一，不适用于高校实验教学环节和基础应用研究的特点，特此发明了一种集灵活性、多功能、多形式、适用性强等特点于一体的高压单流体细水雾灭火系统实验装置，不仅能够灭火，而且能够阻烟，禁止烟雾弥漫，从而为开展相关的演示实验教学、研究细水雾灭火系统的应用实验效果以及细水雾型水幕系统阻烟隔热效果提供装置平台，为消防领域中细水雾热点新技术的推广提供实验和理论研究基础。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置主视图；图2为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置控制箱结构示意图；图3为本发明实施例多功能细水雾灭火实验装置柱塞泵出水管连接图；图4为本发明实施例细水雾型水幕喷杆装置示意图；图5为本发明实施例细水雾喷射装置示意图。

本发明是基于高压单流体旋流雾化原理，实现多功能高压单流体细水雾的灭火实验装置。

根据图1-图5可知，所述多功能细水雾灭火实验装置包括：控制箱和喷射装置。

所述控制箱包括：软管1、浮球阀3、水箱4、电气控制箱5、电子水位检测器6、三相电机7、高压柱塞泵8、高压软管9、支架10、出水孔13、柱塞泵出水管14、第三水分三通15、第二水分三通16、第一水分三通17、第三高压出水口18、泄水孔19、第二高压出水口20、第一高压出水口21、第二电磁阀22、第一电磁阀23、第三电磁阀24、第四高压出水口25、第四电磁阀26、压力表27、调压螺杆28以及回水管37；

水通过软管1进入水箱4中，水箱4底面设有出水孔13，出水孔13通过连接管路与高压柱塞泵8连接，高压柱塞泵8内部设有柱塞泵出水管14，柱塞泵出水管14通过连接管路与第一水分三通17连接，第一分水三通17通过连接管路分别还与第二水分三通16和所述第一高压出水口21连接，第二水分三通16通过连接管路分别还与第三分水三通15和第二高压出水口20连接，第三分水三通15通过连接管路分别还与所述第三高压出水口18和第四高压出水口25连接，且每个高压出水口都是通过高压软管9与喷射装置连接，以形成可以用于实验教学和科学研究领域的细水雾或细水雾型水幕。

其中，调压螺杆28安装在高压柱塞泵8上部，用于调节高压柱塞泵8的出水压力；可根据实际需求，通过调压螺杆28调节出不同的出水压力值，从而使水通过柱塞泵出水管14依次进入高压软管9、喷射装置，形成不同形式的的多种细水雾和细水雾型水幕，且细水雾滴粒径分布范围不受限。

如图1所示。水箱4内还装有浮球阀3，用于控制水箱4水位；通过浮球阀3，可实现当水箱4水位不足时自动补水，当水箱4水位到达一定水位时自动停水。

水箱4底部一侧安装有电子水位检测器6，用于当水箱4内水位低于设置阈值时，系统报警并自动停止所述高压柱塞泵8运转，防止高压柱塞泵8空转。

在水箱4底部还开有泄水孔19，用于当水箱4长时间不用时或冬天结冰时，将水箱4内的水彻底排放，防止水箱4生锈或者水变质。

喷射装置固定在支架10上，除喷射装置外，其他组件集成安装在一个控制箱内，便于操作和控制。灭火实验装置安装在实验台架上，实验台架底部安装有万向轮和可缩放的固定脚，便于装置的移动和固定。

另外，该灭火实验装置还包括净水器2，水通过软管1进入净水器2内，用于防止水中杂质堵塞细水雾喷嘴11；净水器2内的水通过软管3进入水箱。

如图2所示，电气控制箱5的操作面板上安装电源开关29、急停按钮30、手动/自动转换按钮31、水泵运行指示灯32、电源指示灯33、断水指示灯34、温度监视器35以及湿度监视器36；通过手动/自动转换按钮31实现自由切换手动或者自动控制灭火实验装置；通过温度监视器35和湿度监视器36，监控试验场所的温度和湿度，并根据试验场所的温度和湿度控制电气控制箱5开启或者关闭，且当温湿度指标超出设定阈值时，电气控制箱5关闭，进而使灭火实验装置自动停止运行，保护三相电机7和高压柱塞泵8。另外，三相电机7通过连接线分别与电气控制箱5，高压柱塞泵8连接，为高压柱塞泵8提供动力。

该灭火实验装置还包括：压力表27；所述压力表27安装在调压螺杆28一侧，用于查看高压柱塞泵8的出水压力值。

如图3-4所示，喷射装置包括细水雾喷嘴11、喷杆12、集水管38以及细水雾喷头母体39。喷射装置可以根据实验目的改变，可以形成细水雾型水幕或细水雾。

当生成所述细水雾时，选用细水雾喷头和集水管38，细水雾喷头安装在集水管38上，高压软管9连接集水管38。如图3所示，所述细水雾喷头是由细水雾喷头母体39与7个细水雾喷嘴11通过螺纹连接组成，所述细水雾喷嘴11的出口孔径0.7mm。

当生成细水雾型水幕时，选用细水雾喷嘴11以及喷杆12，高压软管9连接喷杆12。如图4所示，喷杆12长1.2m，直径1.5cm，喷杆上均匀布置8个细水雾喷嘴11，且任意相邻细水雾喷嘴11的间距为16cm。

如图5所示，该灭火实验装置还包括：回水管37；所述回水管37用于连接所述柱塞泵出水管14和所述水箱4，使所述高压柱塞泵8与所述水箱4形成回路，保证当所有高压水出口组全部开启时，高压水出口与连接管路之间流量与柱塞泵出水管14与回水管37之间流量的和为高压柱塞泵8的总流量；当部分开启高压水出口时，被关闭的高压水出口与连接管路之间的水量由回水管37泄流至水箱4，保证高压柱塞泵8的总流量不变。

在第一水分三通17和第一高压出水口21之间安装有第一电磁阀23，在第二水分三通16和第二高压出水口20安装有第二电磁阀22，在第三分水三通15和第三高压出水口18安装有第三电磁阀24，在第三分水三通15和第四高压出水口25安装有第四电磁阀26，用于控制高压出水口的开启与关闭。

电气控制箱5中的电气控制线路连接高压柱塞泵8、水箱4三相电机7、电气控制箱5操作控制面板上的各个按钮以及电子水位检测器6，用于控制高压柱塞泵8、三相电机7以及电气控制箱5操作控制面板上的各个按钮的开启与关闭和控制水箱4水位，防止高压柱塞泵8空转。该灭火实验装置可通过电气控制箱5操作控制面板上的按钮，实现一键式操作，并可实现手动和自动切换、以及急停功能。

本发明提供了一种多功能细水雾灭火实验装置，通过设置调压螺杆，改变压力条件控制喷射装置流量、雾化锥角、粒径分布、液滴粒径分布、喷雾速度以及雾通量等参数，生成不同形式的多种细水雾和细水雾型水幕，不仅能够灭火，而且能够阻烟，禁止烟雾弥漫；且细水雾滴粒径分布范围不受限，从而实现多工况实验条件，另外，也可与ISO9705火灾模拟实验室、狭长通道火灾实验室等配合使用，通用性好。同时，该灭火实验装置价格低廉、维护费用低，便于厂家生产和推广，特别适合满足各大高校的实验教学要求和科研需求。

本发明提供的灭火实验装置的设计技术成熟，运行稳定，液滴分布均匀，可在不同的压力范围内可以获得一、二级细水雾，适合扑救A、B、E类火灾。产生的细水雾完全符合国家《细水雾灭火系统及部件通用技术条件》(GB/T26785-2011)和公安部《微水雾滴灭火设备认证技术规范》(CNCACTS0013-2010)等技术标准要求。同时，该灭火实验装置具有紧凑小巧、高度集成、压力可调、应用灵活、性能稳定、集中控制、一键式操作，以及适用性强等突出特点，可形成不同粒径范围的细水雾滴和细水雾型水幕等多种形式，可实现固定喷射和移动喷射，并可与其他实验场景组合搭配使用，能够灵活、可靠、安全地应用于实验教学和科学研究中。

另外，本发明将实际工程中安装的细水雾灭火系统集成化、多功能化，在改变压力、流量等工况设计下，能获得不同粒径范围和通量分布的细水雾，可用于扑救A、B、E类火灾。通过喷头形式及布置的转换得到不同形式的细水雾场分布，将细水雾系统的相关理论知识直观化、生动化，实现理论与应用实际的有效结合，不仅能增加高校学生学习的主观能动性，还可通过开展开放性实验和参与课题研究来拓展高校学生的知识面，激发学生的科研和创新能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供的灭火实验装置包括的组件和本发明公开的灭火实验装置包括的组件相同，在这里就不一一论述了。

本实施例采用的高压柱塞泵8压力范围为0～12MPa，流量为0～21L/min，三相电机7功率为4KW，频率为50Hz。可通过调压螺杆28将调节压力获得到不同的给水压力，从而形成不同雾滴粒径分布的细水雾。四个高压出水口(18、20、21、25)连接四套高压软管9，可根据应用要求选择出水连接管路数量。

水箱4容积40L，水箱补水与停水由浮球阀3控制，水位不足时自动补水。水箱4内设有电子水位检测器6，水箱4内水位低于系统设置的阈值时，会进行系统报警并自动停高压柱塞泵8，防止高压柱塞泵8空转。净水器2为外接的净化水体部件，作用是防止水中杂质堵塞细水雾喷嘴11。高压软管9连接高压出水口和喷射装置，具有抗高压功能，便于连接和安装。

本实施例可以根据喷射装置得到细水雾和细水雾型水幕。

生成细水雾时选用细水雾喷头和集水管38，并通过高压软管9与高压出水口(18、20、21、25)连接，可实现固定安装喷射和手持移动喷射，细水雾喷头由7个细水雾喷嘴11与细水雾喷头母体39通过螺纹连接组成，细水雾喷嘴11的出口孔径0.7mm。

生成细水雾型水幕时选，用细水雾喷嘴11和喷杆12，并通过高压软管9与高压出水口(18、20、21、25)连接；本实施例选用的喷杆12长1.2m，直径1.5cm，且喷杆12上均匀布置8个喷嘴12，任意两个喷嘴12间距16cm；在本实施例中提供的灭火实验装置中喷杆12最多可设置4根。

本实施例的工作流程如下：实验过程中，水通过净水器2输入水箱4，并由浮球阀3控制水箱内水位，同时由电子水位监测器7监测水位当水位过低时自动关闭高压柱塞泵8，水箱内水充满后，开启高压柱塞泵8；水箱4内设有出水孔13，水从出水孔13进入高压柱塞泵8，经调压螺杆28调整到工作压力，水经高压柱塞泵8进入输水连接管路；根据喷杆12和集水管38的使用组数，确定高压水出口(18、20、21、25)的开启数量，并由电磁阀(22、23、24、26)控制。最后水通过高压软管9进入喷射装置，形成细水雾或细水雾型水幕。实验过程中，通过温度监视器35和湿度监视器36监控试验场所的温度和湿度，当温湿度指标超标时，该三相电机7和高压柱塞泵8自动停止运行，达到保护三相电机7和高压柱塞泵8的目的。

另外，本实施例通过设置调压螺杆28，可根据实际需求，调节出不同的出水压力值，实现不同形式的多种细水雾和细水雾型水幕，且细水雾滴粒径分布范围不受限。

本实施例提供的灭火实验装置是结合细水雾产生机理，在特定火灾场景下，通过工况调节，可产生具有不同雾化特性的一、二级细水雾滴，适用于不同类型的火灾场景要求，同时可采用固定、移动两种应用方式，开展冷态细水雾雾场特性实验、多场景细水雾灭火性能实验和细水雾型水幕阻烟隔热性能实验等多项研究内容，可用于通过演示实验，展示细水雾灭火系统以及细水雾型水幕系统的喷射效果；通过测量实验，测定细水雾雾特性参数，包括雾化锥角、粒径分布和雾滴密度分布等；通过设计不同工况实验，研究细水雾系统针对不同类型火灾(A类、B类、E类等)的灭火特性，并探讨工况条件对细水雾灭火效果的影响，进一步明确细水雾的应用特点和应用领域；通过实验，测定和验证细水雾型水幕的阻烟隔热性能，测定该新型水幕的水量分布特性，以及对火灾烟气和火场温度的影响特性；通过实验，分别开展固定式和手持式细水雾灭火系统的操作应用，明确操作方式方法。因此，本发明提供的灭火实验装置即可应用于直观的实验教学，也可应用于相关消防技术的科学研究中。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。