一种中压直射雾化细水雾喷嘴及中压细水雾喷头的制作方法

本发明涉及一种中压直射雾化细水雾喷嘴和细水雾喷头，适合在户外有风工况下应用，雾化效果好，不易堵塞，雾化锥角较大，并具有很强的防风性能。

背景技术：

根据国家标准GB/T 26785-2011的规定，细水雾是指Dv₉₉（体积百分比为99%的粒径）小于400µm的水雾滴。细水雾可通过雾化来增加每单位体积液体的表面积，提高吸热效率，提升灭火效率。现今，细水雾灭火技术现已广泛应用于扑救A类、B类、C类及电气火灾，包括图书馆、档案馆、机械设备间、高低压配电间、工厂控制室、计算机及通讯机房、电缆夹层和电缆隧道等场所。

细水雾的液压发生方式主要为两种，一是直射雾化，二是旋流雾化。其中直射雾化技术的轴向动量较大，所以防风能力强，可以在户外应用，而且不易堵塞，但现今的直射雾化喷头结构未得到有效的优化，实现细水雾效果（雾滴直径小于400µm）的压力要求较高，通常在8Mpa以上。因此，直射雾化技术的应用成本高，经济性差。另外，直射雾化技术还有一个应用缺点是雾化锥角较小，使得单个喷嘴的保护面积较小。相比之下，旋流雾化技术的经济性更好，现今应用更为广泛，技术发展也更全面。它借助喷孔中的离心锥体将水流离心雾化，可以在中、高压范围内实现水的细水雾化。但是，旋流雾化产生的细水雾的雾滴轴向动能较小，较易被风吹散，户外使用时造成灭火效率降低，甚至失去灭火效果，难以在户外得到应用。

由于在高压下使用，现今的直射雾化细水雾喷嘴结构很简单，即在金属喷头的平面或弧面上钻直径小于2 mm的直孔。该喷头的工作压力范围通常需达到8-16Mpa。应用表明，该类喷嘴可在高压下实现良好的雾化效果，但是在中压范围内（1.25-3.5MPa）的雾化效果较差，不能达到雾滴直径小于400µm的细水雾标准要求。

因此，现今需要开发在中压范围内可达到细水雾要求的直射雾化喷头，实现细水雾的户外应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、中压范围内雾化效果好、能实现中压细水雾的户外应用的中压直射雾化细水雾喷嘴及中压细水雾喷头。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种中压直射雾化细水雾喷嘴，所述喷嘴的内腔包括喷口和圆柱形喷孔，所述喷口的出水端设有一锥形收缩段，所述喷孔设于所述锥形收缩段的出水端，锥形收缩段的收敛角为30°-120°，喷孔的直径为0.3-1.0mm，喷孔的长度为0.02-1mm。

作为上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述锥形收缩段为圆锥形收缩段，其收敛角为45°-100°；所述喷孔的直径为0.4-0.7mm，长度为0.03-0.07mm。

优选的，所述喷嘴上于喷孔的出水端设有与喷孔同轴的圆柱形凹槽或圆锥形凹槽，所述圆柱形凹槽的孔径为3mm，深1 mm；所述圆锥形凹槽的圆锥角为60°。

优选的，所述喷嘴的长度L为15mm，所述喷口的进水端直径D为6mm。

优选的，所述喷嘴采用0Cr18Ni9制成。

优选的，所述喷嘴采用水压为2.0-3.5Mpa的中压水经喷口从喷孔中喷出。

优选的，所述中压水的水压为2.8-3.5MPa。

作为同一个发明构思，本发明还提供一种中压细水雾喷头，包括呈六边形结构的莲蓬式喷头壳体，所述莲蓬式喷头壳体上设置多个如上所述的中压直射雾化细水雾喷嘴，其中一个喷嘴设置于莲蓬式喷头壳体的轴向前端，其他喷嘴均匀设置于莲蓬式喷头壳体的侧向四周；多个所述喷嘴的内腔均与莲蓬式喷头壳体的内腔连通。

优选的，上述的中压细水雾喷头中，多个所述喷嘴均通过螺纹连接方式可拆卸连接于所述莲蓬式喷头壳体上。

优选的，上述的中压细水雾喷头中，多个所述喷嘴通过整体加工的方式设置于所述莲蓬式喷头壳体上。

本发明的上述技术方案是基于以下设计原理提出：

细水雾的雾化特性参数主要包括雾滴直径、雾化锥角、雾滴轴向动能等。通过研究发现，影响这三种细水雾雾化特性参数的因素主要包括：水压、喷嘴收缩段的收敛形状及其收敛角、喷孔直径、喷孔长度等。

其中，水压是影响雾化特性的最大因素，水压越高，雾滴直径越小，雾化锥角越大，雾滴轴向动量越高，因此防风能力越好。现今的高压细水雾灭火系统采用柱塞泵，可实现8-16Mpa的高压，但是应用成本高；中压细水雾灭火系统采用多级离心泵，压力通常为1.5-3.5Mpa，但是应用成本显著降低。本发明希望实现中压范围下的直射雾化，因此采用水压为2.0-3.5Mpa的多级离心泵。

在2.0-3.5Mpa的中压水范围内，本发明通过改变喷嘴收缩段的收敛形状及其收敛角、喷孔直径、喷孔长度，来改善中压范围下的细水雾雾化效果，其中：

流线型的喷嘴收敛形状有利于减小水阻，降低细水雾雾滴直径，提高雾滴轴向动能，进而提升细水雾的防风性能；

适当的喷嘴收敛角对水流能产生收缩作用，降低雾滴直径并增强雾滴轴向动能，提升雾滴防风性能。而过小或过大的喷嘴收敛角均使雾滴直径增大，雾滴轴向动量降低，最终降低细水雾的防风性能；

喷孔直径的减小有利于降低雾滴直径，但会增大水流喷出的阻力，降低水流量和雾滴轴向动能，进而降低总的灭火能力和防风性能，因此存在一个最佳的喷孔直径范围；

喷孔长度的减小将降低雾滴的雾滴直径，增大雾化锥角，提升雾滴轴向动能。但是，太短的喷孔长度将使喷孔边缘太薄，耐受水压不够而使喷孔损坏，最终使雾滴雾化特性恶化。因此，需要喷嘴材料在2.0-3.5Mpa的耐压能力范围以内选择较短的喷孔长度。

综上，本发明从调整喷嘴的结构及其参数方面设计，提升直射雾化喷嘴的雾化效果，增大细水雾的雾化锥角和雾滴轴向动能。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的中压直射雾化细水雾喷嘴，采用锥形的流线型喷口设计，不仅便于加工，而且有利于减小水的阻力，降低细水雾雾滴直径，提高雾滴轴向动能，进而提升细水雾的防风性能。

2、本发明的中压直射雾化细水雾喷嘴，采用30-120度的喷嘴收敛角，对水流能产生良好的收缩作用，可降低雾滴直径并增强雾滴轴向动能，提升雾滴防风性能。

3、本发明的中压直射雾化细水雾喷嘴，采用0.02-1mm的喷孔长度，可降低雾滴的雾滴直径，增大雾化锥角，提升雾滴轴向动能，增强雾滴防风性能。

4、本发明的中压细水雾喷头，在莲蓬式喷头壳体上设置多个本发明的中压直射雾化细水雾喷嘴，且其中一个喷嘴设置于莲蓬式喷头壳体的轴向前端，其他喷嘴均匀设置于莲蓬式喷头壳体的侧向四周，在中压范围内（1.25-3.5MPa）的雾化效果比较理想，能达到雾滴直径小于400µm的细水雾标准要求，防风性能强。

综上，本发明的中压直射细水雾喷嘴及喷头，具有结构简单、细水雾化压力低、雾化锥角大、防风性能强等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的中压直射细水雾喷嘴的结构示意图一（喷孔出水端设有圆柱形凹槽）。

图2是本发明实施例1的中压直射细水雾喷嘴的结构示意图二（喷孔出水端设有圆锥形凹槽）。

图3是本发明实施例1的中压细水雾喷头的主视结构示意图。

图4是本发明实施例1的中压细水雾喷头的俯视结构示意图。

图5是本发明实施例2的中压直射细水雾喷嘴的结构示意图。

图6是本发明实施例2的中压细水雾喷头的主视结构示意图。

图7是本发明实施例2的中压细水雾喷头的俯视结构示意图。

图例说明：

1、喷嘴；2、喷口；21、锥形收缩段；3、喷孔；4、凹槽；5、喷头壳体。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

实施例1

参见图1和图2，本发明的中压直射雾化细水雾喷嘴1，采用耐腐蚀性能不低于奥氏不锈钢的金属材质制成（优选由0Cr18Ni9制成）。其长度L为15mm，内腔包括喷口2和圆柱形喷孔3，喷口2的进水端直径D为6mm，出水端设有一锥形收缩段21，喷孔3设于锥形收缩段21的出水端，锥形收缩段21的收敛角为30°-120°（优选为45°-100°），喷孔3的直径为0.3-1.0mm（优选为0.4-0.7mm），喷孔3的长度为0.02-1mm（优选为0.03-0.07 mm）。喷嘴1上于喷孔3的出水端设有与喷孔3同轴的凹槽4（圆柱形或圆锥形），其中圆柱形凹槽4的孔径为3mm，深1 mm；圆锥形凹槽4的圆锥角为60°。本发明的喷嘴采用水压为2.0-3.5Mpa（优选为2.8-3.5MPa）的中压水经喷口2从喷孔3中喷出。本发明的喷嘴，采用锥形的流线型喷口设计、30°-120°的喷嘴收敛角以及0.02-1mm的喷孔长度，不仅便于加工，而且有利于减小水的阻力，并对水流能产生良好的收缩作用，以降低细水雾雾滴直径，提高雾滴轴向动能，进而提升细水雾的防风性能。

本实施例中，锥形收缩段21呈圆锥形，收敛角为60°，便于机械加工。喷孔3为圆柱形，喷孔3的直径为0.7mm，喷孔3的长度为0.04mm。

如图3-图4所示，本发明的中压细水雾喷头，采用呈六边形结构的莲蓬式喷头壳体5，由不锈钢制成，在莲蓬式喷头壳体5下方布置7个相同的中压直射雾化细水雾喷嘴1，其中一个喷嘴1通过螺纹连接于莲蓬式喷头壳体5的轴向前端，其他6个喷嘴1通过螺纹连接方式均匀设置于莲蓬式喷头壳体5的侧向四周；7个喷嘴1的内腔均与莲蓬式喷头壳体5的内腔连通。本发明的喷头可喷出雾滴直径小于400µm的细水雾，结构简单、细水雾化压力低、防风性能强、不易堵塞，适合应用于细水雾的户外推广应用。

实施例2

如图5所示，本实施例中的中压直射雾化细水雾喷嘴1，其主要结构与实施例1中的设有圆锥形凹槽的喷嘴1相同，区别仅在于喷嘴1上未设置螺纹段，是通过整体加工的方式与喷头壳体5连接的。

参见图6和图7，本实施例的中压细水雾喷头，由不锈钢制成，采用呈六边形结构的莲蓬式喷头壳体5，方便喷嘴1的安装。在莲蓬式喷头壳体5下方整体加工有7个相同的中压直射雾化细水雾喷嘴1，其中一个喷嘴1设于莲蓬式喷头壳体5的轴向前端，其他6个喷嘴1均匀设置于莲蓬式喷头壳体5的侧向四周；7个喷嘴1的内腔均与莲蓬式喷头壳体5的内腔连通。

本发明的喷头可喷出雾滴直径小于400µm的细水雾，结构简单、细水雾化压力低、防风性能强、不易堵塞，适合应用于细水雾的户外推广应用。