局部应用型快开雨淋阀的制作方法

本发明属于自动喷水灭火系统领域，涉及一种应用于易燃易爆危险品火灾抑制的局部应用型快开雨淋阀。

背景技术：

在国内外消防工程中，对火势发展迅猛、蔓延迅速的场所，如舞台、易燃易爆生产车间及库房等场所较多的采用雨淋灭火系统。作为系统控制阀，雨淋阀在接收到火灾报警系统的启动信号后，首先开启先导阀排水泄压，在控制腔内橡胶隔膜两端形成压力差，并推动隔膜发生位移，带动阀芯上移或解除机械闭锁，形成流水通道从而完成开阀动作。

目前所应用的雨淋系统均属于面积应用型自动灭火系统，灭火时以设计的灭火强度，同时向作用面积内喷水灭火。通常雨淋系统作用面积较大，所需灭火流量也大，因此现有雨淋阀体型大，(通常口径≥dn50)，在先导阀泄水后，由于控制腔内隔膜面积大，同时由于橡胶材料对压力变化的缓冲作用，导致隔膜对压力变化不敏感，无法快速完成开阀动作。除此之外，现有雨淋系统由于阀体大且安装时需要连接多种管道及装置，占用较大面积(可参见国标图集《04s206：自动喷水与水喷雾灭火设施安装》)，通常雨淋阀单独设置，通过管道与安装于作用面积顶部的开式喷头连接。在多数应用中，雨淋阀阀后大多处于空管状态且管道较长，在雨淋阀开启后阀后管道开始充水，并流向开式喷头，因此开阀后需要较长的时间才能从喷头喷出。少数应用中采用了阀后充静压水的湿式雨淋系统，虽然缩短了管道流行时间，但由于静压同样作用于控制腔内橡胶隔膜，会抵消部分雨淋管进水压力，对雨淋阀开启同样产生不利影响。在工程应用中，即使是采用阀后充水的雨淋系统，从雨淋阀接收到启动信号到喷头喷水也需要3～10秒。上述原因导致现有雨淋系统在用于易燃易爆危险品火灾扑救时动作慢，即使雨淋系统实施了喷水，也会因为燃烧区域快速扩张而难以及时扑灭。

研究和试验表明，易燃易爆危险品火灾虽然发展速度快，但与其他材料火灾相同，通常均由一个点(或部位)初发，随后迅速蔓延扩大。目前，火焰探测器可以快速探测到早期的燃烧信号，但作为灭火执行动作的雨淋阀却动作缓慢，因此需要一种针对初期火灾的局部应用雨淋系统，通过将灭火水流快速且直接的输送到灭火喷头并到达燃烧部位，对初期火灾进行扑救，从而有效的抑制火灾蔓延发展。从灭火效果方面，雨淋系统动作越快，火灾所形成的燃烧区域越小，灭火难度低且较易实现。为实现这个目标，雨淋阀一方面需要提高自身的响应速度，另一方面，还需要缩短灭火水流从雨淋阀到达喷头的管道流行时间。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：针对易燃易爆危险品的火灾特点和现有面积保护型雨淋系统存在的缺陷，提供一种用于初期火灾扑救的局部应用型快开雨淋阀。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用柱塞结构的局部应用型快开雨淋阀，所述雨淋阀的外形为圆柱体，包括上阀体1、柱塞2和下阀体3，上阀体1顶部设有雨淋进水口5，通过进水腔8与下阀体3内的出水腔9相连通，上阀体1底部中心为控制腔7，控制腔7上端设有孔道，与位于上阀体侧面的先导连接管6连通，控制腔7内设有沿轴线上下移动的柱塞2，柱塞2上部为圆柱型，与控制腔7构成间隙密封，柱塞2下部为圆台型，下落时其斜面与下阀体3出水腔9底部斜面接触，在受压状态下构成锥面密封；下阀体3包括出水腔9和出水口10，出水口10外侧有内螺纹，用于连接开式喷头或供水管，上阀体1和下阀体3通过螺纹连接。

其中，所述上阀体1和下阀体3之间的接触端面上设有“o”型密封圈4。

其中，所述上阀体1的灭火水流通道在控制腔7外侧分隔为两个圆弧形进水腔8，且过水面积之和不低于雨淋进水口5。

其中，上阀体1底部加工外螺纹，两个进水腔8之间的阀壁外侧也带有外螺纹，用于与下阀体3连接。

其中，所述柱塞2包括柱塞环11和柱塞填充体12，通过固定销钉13从侧面嵌入柱塞环11和柱塞填充体12以将两者固定。

其中，所述柱塞环11为环状不锈钢材料，柱塞填充体12由聚四氟乙烯制成，柱塞2的整体重量是根据配重试验确定:在0.15mpa的供水压力下，打开先导连接管6排水，使出水腔9内的水压作用于柱塞2底部，使柱塞2上移并到达控制腔7顶部的重量。

其中，所述先导连接管6外部设置外部先导阀m，先导连接管6连接先导供水管n2，雨淋进水口5连接灭火供水管n1，由于先导供水管n2和灭火供水管n1接自同一供水管网n。

其中，所述先导连接管6接自外部先导供水管n2，且n2与供水管网n之间设有小孔限流装置，外部先导阀m开启时，外部先导阀m处泄水能力大于进水流量，导致作用于柱塞2顶部的压强和压力下降，柱塞2上移至控制腔顶部。

其中，所述控制腔7上设置控制腔排气孔14，进水腔8上设置进水腔排气孔15，用于排出阀体内空气。

其中，所述上阀体1和下阀体3为铜质。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的局部应用型快开雨淋阀，采用新型启动机构和阀体设计，将雨淋阀的开启时间从几秒降低到几十毫秒，(实测在1.2mpa系统工作压力下开阀时间≦30毫秒)，阀体小且接管简单，可以以任意角度，贴近易发火和危险部位安装，可用于现有雨淋阀无法应用的狭小场所和设备内部等火灾初发部位；可与喷头直连构成一个动作模块，根据应用场所情况单独使用或组合使用，满足不同的应用需求；因此，适用于易燃易爆危险品初期火灾抑制和扑救，可以有效的降低或消除火灾损失。

附图说明

图1.为局部应用型快开雨淋阀六个方向视图，分别为a.前视图、b.后视图、c.左视图、d.右视图、e.俯视图和f.仰视图。

图2.为局部应用型快开雨淋阀阀体纵向剖面图(i-i)。

图3.为图2中局部应用型快开雨淋阀阀体的a-a、b-b、c-c、d-d剖面图，其中b-b剖面中粗黑线部分表示阀体加工有外螺纹。

图4.为雨淋阀柱塞三个方向视图及e-e、f-f结构剖面图，其中，g为前视图，h为俯视图，i为仰视图。

图5.为局部应用型快开雨淋阀工作原理图。

图6.为局部应用型快开雨淋阀处于“关闭/待命”状态图。

图7.为局部应用型快开雨淋阀处于“开启/工作”状态图。

图8.为实施例1示意图，应用于设备内部或外部的管道及喷头连接说明。

图9.实施例2示意图，适用于对火灾蔓延速度高，或对灭火速度要求很高，但危险部位较分散或距离较远的应用场所。

图10.实施例2示意图，适用于对火灾蔓延速度高，或对灭火速度要求很高，但危险部位相对集中或距离较近的应用场所。

图中：1.上阀体，2.柱塞，3.下阀体，4.“o”型密封圈，5.雨淋进水口，6.先导连接管，7.控制腔，8.进水腔，9.出水腔，10.出水口，11.柱塞环，12.柱塞填充体，13.固定销钉，14.控制腔排气孔，15.进水腔排气孔。

图中：p1.先导管/控制腔水压压强，p2.进水腔/出水腔水压压强，a1.柱塞顶部受力面积，a2.柱塞底部受力面积，f1.柱塞顶部压力，f2.柱塞底部压力，d1.柱塞顶部直径，d2.柱塞底部与出水口接触面直径，n为供水管网，n1为灭火供水管，n2为先导供水管，m为外部先导阀，s为喷头。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为提高雨淋阀开阀速度，本发明采用柱塞式开阀机构，使先导管压力变化直接并快速作用于控制腔内的柱塞，快速完成开阀动作(在1.2mpa供水压力下可以在30毫秒内完成)。阀体采用小型化设计(阀体外形尺寸ф60x110mm)，简化阀体结构及接管，使之可以靠近保护对象安装，在直连喷头时，阀体与喷头距离低于0.1m，管道流行时间低于10毫秒，可使灭火水流可以直接且快速到达火灾部位。因此，本发明适用于对易燃易爆危险品的早期火灾进行扑救，可以有效减小火灾损失。

具体地，本发明技术方案描述如下：

参照图1和图2所示，局部应用型快开雨淋阀的外形为圆柱体，包括上阀体1、柱塞2和下阀体3，上阀体1顶部设有雨淋进水口5，通过进水腔8与下阀体3内的出水腔9相连通，上阀体1底部中心为控制腔7，控制腔7上端设有孔道，与位于上阀体侧面的先导连接管6连通，控制腔7内设有可沿轴线上下移动的柱塞2，柱塞2上部为圆柱型，外壁与控制腔7构成间隙密封，柱塞2下部为圆台型，下落时其斜面与下阀体3出水腔9底部斜面接触，在受压状态下构成锥面密封；下阀体3包括出水腔9和出水口10，出水口10外侧有内螺纹，用于连接开式喷头或供水管，上阀体1和下阀体3通过螺纹连接，上阀体1和下阀体3之间的接触端面上设有“o”型密封圈4。

参照图3所示，上阀体1灭火水流通道在控制腔7外侧分隔为两个圆弧形进水腔8，且过水面积之和不低于雨淋进水口5；两个进水腔8之间的阀壁外侧也带有外螺纹，用于与下阀体3的连接。

参照图4所示，柱塞2包括柱塞环11和柱塞填充体12，通过固定销钉13从侧面嵌入以将两者固定，柱塞环11为环状耐摩擦金属材料，材质为不锈钢，柱塞填充体12为由带柔性冲击有机材料，如聚四氟乙烯制成，柱塞2的整体重量是根据配重试验确定:在0.15mpa的供水压力下，打开先导连接管6排水，使出水腔9内的水压作用于柱塞2底部，使柱塞2上移并到达控制腔7顶部的重量。

参照图5所示，本发明的工作原理如下：

由于柱塞2处于上阀体1的控制腔7内，其顶部承受来自先导供水管n2水压p1所施加的下向作用压力f1，同时，柱塞2底部承受出水腔9内来自灭火供水管n1的水压p2所施加向上向推动力f2，在上、下两端受力不均衡的情况下，柱塞2会沿控制腔7轴线上下滑动，运动方向取决于作用在柱塞2上的合力方向。

参照图6所示，在雨淋阀处于关闭/待命状态时，连接先导连接管6的外部先导阀m处于关闭状态，先导连接管6连接先导供水管n2，雨淋进水口5连接灭火供水管n1，两者接自同一供水管网n，因此控制腔7内水压强p1和出水腔9内水压强p2等于外部雨淋供水系统压力，p1＝p2，作用于柱塞2顶端的下向压力:f1＝p1×a1，而同时作用于柱塞2底部的上向推动力：f2＝p2×(a1-a2)，由于水压相同但受力面积不同，因此，f1>f2，柱塞2所受合力方向为向下，推动柱塞2与出水腔9底部接触并构成锥面密封，出水口10处无水流流出；其中，a1为柱塞顶部受力面积，(a1-a2)为柱塞底部受力面积。

雨淋阀接收到启动信号后处于开启/工作状态，并打开外部先导阀m后，基于先导供水管n2上设置的小孔限流装置，由先导供水管n2进入的水量有限，外部先导阀m处泄水量大于先导进水流量，由于控制腔7容积小，腔内p1骤然降低，作用于柱塞2顶部的压力f1急剧减小，而此时出水腔9内水压p2仍与灭火供水管n1相通且过水断面未受限制，作用于柱塞2底部的向上推力f2保持不变。当达到f1<f2时，柱塞2两端所受合力为向上，因此，柱塞2向上移动，并与出水腔9底部脱离，并构成水流通路，灭火水流经出水口10流出阀体。

参照图7所示，雨淋阀在接收到关闭信号，外部先导阀m首先关闭，先导供水管n2经先导连接管6向控制腔7充水，由于腔体容积小，腔内水压p1迅速上升直至达到供水管网n压力，作用在柱塞2顶部的压力f1增强，当重新达到f1>f2时，柱塞2向下移动并与出水口9接触并重新构成密封，出水口9停止出水，雨淋阀恢复到关闭/待命状态，复位完成。

实施例1

参照图1和图9所示，本实施例局部应用型快开雨淋阀外形为圆柱体，由上阀体1，柱塞2和下阀体3三部分组成。上、下阀体为铜质，通过阀体螺纹连接，之间设有“o”型密封圈4密封。柱塞2置于上阀体1底部控制腔7内。上阀体1设有雨淋进水口5、先导连接管6、控制腔排气孔14和进水腔排气孔15，控制腔排气孔14与控制腔7联通，进水腔排气孔15与进水腔8联通，用于雨淋系统在首次或再充水时打开，排出腔体内残存气体。下阀体3包括出水腔9和出水口10。柱塞2位于上阀体1的控制腔7内。

本发明当应用于火灾蔓延速度快的易燃易爆危险品火灾初期抑制时，优先选择与有指向性的高速型雾化喷头直接连接，并根据雨淋系统供水压力和喷头雾化角度布置喷头，并尽可能靠近危险区域，或安装与设备内部，以缩短灭火水流从喷头到达初期燃烧区域的时间，同时可以为该区域提供较大的灭火强度。为提高灭火水流初速和雾化效果，雨淋供水系统宜采用较高的供水压力(0.6～1.2mpa)，或采用气压或顶压供水系统。

雾化型喷头能够保证灭火水流能够以较高的速度将雾化的高动能水滴直接喷向燃烧部位，并具有一定的散射角，可以为一定面积的燃烧区域提供较高的灭火强度，从而完成对火灾的扑灭。而传统的开式喷头在喷水时，水流会首先撞击喷头反射盘，通过反射盘设计的反射角度改变水流方向和形态，形成水滴到达燃烧部位，由于反射，灭火水流大部分动能被消耗，导致水滴运动速度慢且雾滴粒径大，灭火效果不佳。

应用前首先将上阀体1倒置，将柱塞2的圆台端向上，放入上阀体控制腔7中，然后在下阀体3顶部的密封圈槽内放入“o”型密封圈4，将下阀体3倒置置于上阀体1上，上紧螺纹后将阀体水平晃动，检验柱塞2能否平滑移动。检查完毕后再进行后续的外部管道连接。

参照图8，管道连接：雨淋阀通过进水管接口5与外部的灭火供水管n1连接，先导连接管6通过螺纹三通与外部的先导供水管n2和外部先导阀m连接，并将灭火供水管n1和先导供水管n2与供水管网n连接。首先打开先导供水管n2管道进水阀，使水流经先导连接管6进入控制腔7，并推动柱塞2移动至出水腔9，并封闭出水口10，然后打开灭火供水管n1上的进水阀，灭火水流经雨淋进水口5进入阀体，并通过进水腔8到达出水腔9。随后分别打开上阀体2上的控制腔排气孔14和进水腔排气孔15，排空阀体内可能存在的空气后关闭。至此，雨淋阀已安装完成并处于关闭/待命状态。

实施例2

本发明在用于面积较大的火灾危险区域时，或需要多个危险区域同时喷水的情况时，可以采用多阀组合的并联工作方式。实现多阀并联工作的方法有两种：对火灾蔓延速度快，需要尽可能快速动作的应用场所，可以采用1只先导阀与1只快开雨淋阀构成一组，多组并联的工作方式，如图9。对火灾蔓延较慢，或对灭火动作速度无特殊要求的应用场所，可以采用1只先导阀连接多只快开雨淋阀的工作方式，如图10。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。