本發明涉及消防滅火技術領域，特別是涉及一種可應用于教學領域和科學研究領域的高度集成的高壓單流體的多功能細水霧滅火實驗裝置。

背景技術：

消防滅火技術的研發和應用對于控制和撲救火災有著極其重要的作用，細水霧滅火技術是消防安全領域研究的新熱點問題。該技術利用一定的霧化方法，通過專用的細水霧噴頭將水滅火介質分解為細小霧滴，可達到控制和熄滅火焰、阻止煙氣蔓延提高火場可視距離的目的。該滅火技術具有無污染、滅火迅速、耗水量低、對防護對象破壞性小等優點，可對一些傳統水滅火技術所不能應用的場所提供防火保護，擴大水滅火的應用范圍，特別是對于防治高科技領域和重大工業危險源的特殊火災，諸如計算機機房火災、航空與航天飛行器艙內火災、現代大型企業的電氣火災等，細水霧滅火技術具有廣闊的應用前景。近年來，國內外學者對細水霧滅火技術進行了大量的研究，并取得了一些有價值的研究成果。

細水霧滅火技術是消防及安全相關專業課程的重要教學內容。而實際應用的細水霧滅火系統相關產品多屬大型系統，設備復雜、價格昂貴、不便移動，出水壓力不可調，細水霧滴粒徑分布范圍受限，且不同廠家研發的細水霧噴頭類型不同，產生的細水霧特性不同，很難適應多種類型火災的保護需求，更難將其靈活地應用于實驗教學和科學研究中。由于上述種種原因，目前尚未發現有對細水霧滅火技術應用于實驗教學和科學研究的裝置。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種多功能細水霧滅火實驗裝置，不僅具有設備簡單、出水壓力可調，生成粒徑分布范圍寬的一、二、三級細水霧等優點，而且還可以通過噴射裝置形式的轉化實現滅火或阻煙功能，拓展了細水霧在火場的應用形式，實現了將細水霧滅火技術應用于實驗教學和科學研究領域。

為實現上述目的，本發明提供了一種多功能細水霧滅火實驗裝置，所述多功能細水霧滅火實驗裝置包括：控制箱和噴射裝置；所述控制箱包括：軟管、水箱、出水孔、連接管路、高壓柱塞泵、柱塞泵出水管、高壓軟管、以及調壓螺桿；

水通過所述軟管進入所述水箱，所述水箱內部設有所述出水孔，所述出水孔通過所述連接管路與所述高壓柱塞泵連接，使所述水箱中的水通過所述出水孔進入所述高壓柱塞泵，所述高壓柱塞泵內部設有所述柱塞泵出水管，且所述柱塞泵出水管通過所述高壓軟管與所述噴射裝置連接；所述高壓柱塞泵上部安裝有所述調壓螺桿，用于調節所述高壓柱塞泵的出水壓力，使水能夠通過所述柱塞泵出水管依次進入所述高壓軟管、所述噴射裝置，形成不同形式的細水霧或細水霧型水幕。

可選的，所述水箱包括：浮球閥、電子水位檢測器、泄水孔；所述浮球閥放在所述水箱內，用于控制水箱水位，且當所述水箱水位不足時自動補水，當所述水箱水位到達一定水位時自動停水；所述電子水位檢測器安裝在所述水箱底部一側，用于當所述水箱內水位低于設置閾值時，系統報警并自動停止所述高壓柱塞泵運轉，防止所述高壓柱塞泵空轉；所述泄水口設在所述水箱底部，用于當所述水箱長時間不用時或冬天結冰時，將所述水箱內的水徹底排放，防止所述水箱生銹或水變質。

可選的，所述控制箱還包括：分水三通組、高壓出水口組以及電磁閥組；所述分水三通組，包括第一分水三通、第二水分三通以及第三水分三通，用于通過所述連接管路與所述柱塞泵出水管連接，形成多組出水連接管路；所述高壓出水口組包括第一高壓出水口、第二高壓出水口、第三高壓出水口以及第四高壓出水口，安裝在所述連接管路上，用于連接高壓軟管；所述電磁閥組包括第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥以及第四電磁閥，安裝在每個分水三通與每個高壓出水口之間的所述連接管路上，用于控制高壓出水口的開啟與關閉；其中，所述柱塞泵出水管通過所述連接管路與所述第一分水三通連接，所述第一分水三通通過所述連接管路分別還與所述第二分水三通和所述第一高壓出水口連接，所述第二分水三通通過所述連接管路分別還與所述所述第三分水三通和所述第二高壓出水口連接，所述第三分水三通通過所述連接管路分別還與所述第三高壓出水口和所述第四高壓出水口連接。

可選的，所述控制箱還包括：電氣控制箱、三相電機以及連接線；所述三相電機通過所述連接線與所述電氣控制箱，為所述高壓柱塞泵運轉提供動力；所述電器控制箱的操作面板上安裝有電源開關，急停按鈕，手動/自動轉換按鈕，水泵運行指示燈，電源指示燈，斷水指示燈，溫度監視器，濕度監視器，用于自動化控制所述滅火實驗裝置；其中，所述溫度監視器和濕度監視器，用于監控試驗場所的溫度和濕度，且當溫濕度指標超出設定閾值時，所述滅火實驗裝置自動停止運行，保護所述三相電機和所述高壓柱塞泵。

可選的，所述噴射裝置固定在支架上，所述噴射裝置，包括：細水霧噴頭母體、細水霧噴嘴、集水管以及噴桿，用于形成細水霧或細水霧型水幕；當生成所述細水霧時，選用所述細水霧噴頭和所述集水管，所述細水霧噴頭安裝在所述集水管上，所述高壓軟管連接所述集水管；生成所述細水霧型水幕時，選用所述噴桿，用所述高壓軟管連接所述噴桿其中；其中，所述細水霧噴頭是由所述細水霧噴頭母體和7個細水霧噴嘴通過螺紋連接組成，所述細水霧噴嘴的出口孔徑0.7mm；所述噴桿設有8個細水霧噴嘴。

可選的，所述噴桿的長為1.2m，直徑為1.5cm；所述噴桿上均勻布置8個所述細水霧噴嘴，且任意兩個相鄰所述細水霧噴嘴的間距為16cm。

可選的，所述滅火實驗裝置還包括：凈水器；所述凈水器通過所述軟管與所述水箱連接，用于防止水中雜質堵塞所述細水霧噴嘴。

可選的，所述滅火實驗裝置還包括：回水管；所述回水管用于連接所述柱塞泵出水管和所述水箱，使所述高壓柱塞泵與所述水箱形成回路，保證當所有所述高壓水出口組全部開啟時，所述高壓水出口與所述連接管路之間流量與所述柱塞泵出水管與所述回水管之間流量的和為所述高壓柱塞泵的總流量；當部分開啟高壓水出口時，被關閉的所述高壓水出口與所述連接管路之間的水量由所述回水管泄流至所述水箱，保證所述高壓柱塞泵的總流量不變。

可選的，所述滅火實驗裝置還包括：壓力表；所述壓力表安裝在所述調壓螺桿一側，用于查看所述高壓柱塞泵的出水壓力值。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：本發明通過設置軟管、水箱、出水口、連接管路、高壓柱塞泵、柱塞泵出水管、高壓軟管、噴射裝置、以及調壓螺桿，使水通過軟管進入水箱，并從水箱內部設有的出水孔通過連接管路進入高壓柱塞泵，在高壓柱塞泵上部安裝調壓螺桿，用于調節高壓柱塞泵的出水壓力，使得高壓柱塞泵內部水從柱塞泵出水管依次進入高壓軟管、噴射裝置，形成細水霧和細水霧型水幕。

本發明通過設置調壓螺桿，可根據實際需求，調節出不同的出水壓力值，生成不同粒徑分布的細水霧和細水霧型水幕。細水霧粒徑范圍能夠滿足不同種類的火災，細水霧型水幕能夠作為防火、防煙分隔構件，起到阻煙隔熱的作用；即可應用于直觀的實驗教學，也可應用于相關消防技術的科學研究中。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置主視圖；

圖2為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置控制箱結構示意圖；

圖3為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置柱塞泵出水管連接圖；

圖4為本發明實施例細水霧型水幕噴桿裝置示意圖；

圖5為本發明實施例細水霧噴射裝置示意圖。

軟管1 凈水器2 浮球閥3

水箱4 電氣控制箱5 電子水位檢測器6

三相電機7 高壓柱塞泵8 高壓軟管9

支架10 細水霧噴嘴11 噴桿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 第三高壓出水口18

泄水孔19 第二高壓出水口20 第一高壓出水口21

第二電磁閥22 第一電磁閥23 第三電磁閥24

第四高壓出水口25 第四電磁閥26 壓力表27

調壓螺桿28 電源開關29 急停按鈕30

手動/自動轉換按鈕31 水泵運行指示燈32 電源指示燈33

斷水指示燈34 溫度監視器35 濕度監視器36

回水管37 集水管38 細水霧噴頭母體39

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供一種多功能細水霧滅火實驗裝置，克服現有細水霧滅火系統產品結構復雜、設備大型、價格昂貴、工作壓力固定、出水壓力固定、細水霧滴粒徑分布范圍受限、功能單一，不適用于高校實驗教學環節和基礎應用研究的特點，特此發明了一種集靈活性、多功能、多形式、適用性強等特點于一體的高壓單流體細水霧滅火系統實驗裝置，不僅能夠滅火，而且能夠阻煙，禁止煙霧彌漫，從而為開展相關的演示實驗教學、研究細水霧滅火系統的應用實驗效果以及細水霧型水幕系統阻煙隔熱效果提供裝置平臺，為消防領域中細水霧熱點新技術的推廣提供實驗和理論研究基礎。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置主視圖；圖2為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置控制箱結構示意圖；圖3為本發明實施例多功能細水霧滅火實驗裝置柱塞泵出水管連接圖；圖4為本發明實施例細水霧型水幕噴桿裝置示意圖；圖5為本發明實施例細水霧噴射裝置示意圖。

本發明是基于高壓單流體旋流霧化原理，實現多功能高壓單流體細水霧的滅火實驗裝置。

根據圖1-圖5可知，所述多功能細水霧滅火實驗裝置包括：控制箱和噴射裝置。

所述控制箱包括：軟管1、浮球閥3、水箱4、電氣控制箱5、電子水位檢測器6、三相電機7、高壓柱塞泵8、高壓軟管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、第三高壓出水口18、泄水孔19、第二高壓出水口20、第一高壓出水口21、第二電磁閥22、第一電磁閥23、第三電磁閥24、第四高壓出水口25、第四電磁閥26、壓力表27、調壓螺桿28以及回水管37；

水通過軟管1進入水箱4中，水箱4底面設有出水孔13，出水孔13通過連接管路與高壓柱塞泵8連接，高壓柱塞泵8內部設有柱塞泵出水管14，柱塞泵出水管14通過連接管路與第一水分三通17連接，第一分水三通17通過連接管路分別還與第二水分三通16和所述第一高壓出水口21連接，第二水分三通16通過連接管路分別還與第三分水三通15和第二高壓出水口20連接，第三分水三通15通過連接管路分別還與所述第三高壓出水口18和第四高壓出水口25連接，且每個高壓出水口都是通過高壓軟管9與噴射裝置連接，以形成可以用于實驗教學和科學研究領域的細水霧或細水霧型水幕。

其中，調壓螺桿28安裝在高壓柱塞泵8上部，用于調節高壓柱塞泵8的出水壓力；可根據實際需求，通過調壓螺桿28調節出不同的出水壓力值，從而使水通過柱塞泵出水管14依次進入高壓軟管9、噴射裝置，形成不同形式的的多種細水霧和細水霧型水幕，且細水霧滴粒徑分布范圍不受限。

如圖1所示。水箱4內還裝有浮球閥3，用于控制水箱4水位；通過浮球閥3，可實現當水箱4水位不足時自動補水，當水箱4水位到達一定水位時自動停水。

水箱4底部一側安裝有電子水位檢測器6，用于當水箱4內水位低于設置閾值時，系統報警并自動停止所述高壓柱塞泵8運轉，防止高壓柱塞泵8空轉。

在水箱4底部還開有泄水孔19，用于當水箱4長時間不用時或冬天結冰時，將水箱4內的水徹底排放，防止水箱4生銹或者水變質。

噴射裝置固定在支架10上，除噴射裝置外，其他組件集成安裝在一個控制箱內，便于操作和控制。滅火實驗裝置安裝在實驗臺架上，實驗臺架底部安裝有萬向輪和可縮放的固定腳，便于裝置的移動和固定。

另外，該滅火實驗裝置還包括凈水器2，水通過軟管1進入凈水器2內，用于防止水中雜質堵塞細水霧噴嘴11；凈水器2內的水通過軟管3進入水箱。

如圖2所示，電氣控制箱5的操作面板上安裝電源開關29、急停按鈕30、手動/自動轉換按鈕31、水泵運行指示燈32、電源指示燈33、斷水指示燈34、溫度監視器35以及濕度監視器36；通過手動/自動轉換按鈕31實現自由切換手動或者自動控制滅火實驗裝置；通過溫度監視器35和濕度監視器36，監控試驗場所的溫度和濕度，并根據試驗場所的溫度和濕度控制電氣控制箱5開啟或者關閉，且當溫濕度指標超出設定閾值時，電氣控制箱5關閉，進而使滅火實驗裝置自動停止運行，保護三相電機7和高壓柱塞泵8。另外，三相電機7通過連接線分別與電氣控制箱5，高壓柱塞泵8連接，為高壓柱塞泵8提供動力。

該滅火實驗裝置還包括：壓力表27；所述壓力表27安裝在調壓螺桿28一側，用于查看高壓柱塞泵8的出水壓力值。

如圖3-4所示，噴射裝置包括細水霧噴嘴11、噴桿12、集水管38以及細水霧噴頭母體39。噴射裝置可以根據實驗目的改變，可以形成細水霧型水幕或細水霧。

當生成所述細水霧時，選用細水霧噴頭和集水管38，細水霧噴頭安裝在集水管38上，高壓軟管9連接集水管38。如圖3所示，所述細水霧噴頭是由細水霧噴頭母體39與7個細水霧噴嘴11通過螺紋連接組成，所述細水霧噴嘴11的出口孔徑0.7mm。

當生成細水霧型水幕時，選用細水霧噴嘴11以及噴桿12，高壓軟管9連接噴桿12。如圖4所示，噴桿12長1.2m，直徑1.5cm，噴桿上均勻布置8個細水霧噴嘴11，且任意相鄰細水霧噴嘴11的間距為16cm。

如圖5所示，該滅火實驗裝置還包括：回水管37；所述回水管37用于連接所述柱塞泵出水管14和所述水箱4，使所述高壓柱塞泵8與所述水箱4形成回路，保證當所有高壓水出口組全部開啟時，高壓水出口與連接管路之間流量與柱塞泵出水管14與回水管37之間流量的和為高壓柱塞泵8的總流量；當部分開啟高壓水出口時，被關閉的高壓水出口與連接管路之間的水量由回水管37泄流至水箱4，保證高壓柱塞泵8的總流量不變。

在第一水分三通17和第一高壓出水口21之間安裝有第一電磁閥23，在第二水分三通16和第二高壓出水口20安裝有第二電磁閥22，在第三分水三通15和第三高壓出水口18安裝有第三電磁閥24，在第三分水三通15和第四高壓出水口25安裝有第四電磁閥26，用于控制高壓出水口的開啟與關閉。

電氣控制箱5中的電氣控制線路連接高壓柱塞泵8、水箱4三相電機7、電氣控制箱5操作控制面板上的各個按鈕以及電子水位檢測器6，用于控制高壓柱塞泵8、三相電機7以及電氣控制箱5操作控制面板上的各個按鈕的開啟與關閉和控制水箱4水位，防止高壓柱塞泵8空轉。該滅火實驗裝置可通過電氣控制箱5操作控制面板上的按鈕，實現一鍵式操作，并可實現手動和自動切換、以及急停功能。

本發明提供了一種多功能細水霧滅火實驗裝置，通過設置調壓螺桿，改變壓力條件控制噴射裝置流量、霧化錐角、粒徑分布、液滴粒徑分布、噴霧速度以及霧通量等參數，生成不同形式的多種細水霧和細水霧型水幕，不僅能夠滅火，而且能夠阻煙，禁止煙霧彌漫；且細水霧滴粒徑分布范圍不受限，從而實現多工況實驗條件，另外，也可與ISO9705火災模擬實驗室、狹長通道火災實驗室等配合使用，通用性好。同時，該滅火實驗裝置價格低廉、維護費用低，便于廠家生產和推廣，特別適合滿足各大高校的實驗教學要求和科研需求。

本發明提供的滅火實驗裝置的設計技術成熟，運行穩定，液滴分布均勻，可在不同的壓力范圍內可以獲得一、二級細水霧，適合撲救A、B、E類火災。產生的細水霧完全符合國家《細水霧滅火系統及部件通用技術條件》(GB/T26785-2011)和公安部《微水霧滴滅火設備認證技術規范》(CNCACTS0013-2010)等技術標準要求。同時，該滅火實驗裝置具有緊湊小巧、高度集成、壓力可調、應用靈活、性能穩定、集中控制、一鍵式操作，以及適用性強等突出特點，可形成不同粒徑范圍的細水霧滴和細水霧型水幕等多種形式，可實現固定噴射和移動噴射，并可與其他實驗場景組合搭配使用，能夠靈活、可靠、安全地應用于實驗教學和科學研究中。

另外，本發明將實際工程中安裝的細水霧滅火系統集成化、多功能化，在改變壓力、流量等工況設計下，能獲得不同粒徑范圍和通量分布的細水霧，可用于撲救A、B、E類火災。通過噴頭形式及布置的轉換得到不同形式的細水霧場分布，將細水霧系統的相關理論知識直觀化、生動化，實現理論與應用實際的有效結合，不僅能增加高校學生學習的主觀能動性，還可通過開展開放性實驗和參與課題研究來拓展高校學生的知識面，激發學生的科研和創新能力。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

本實施例提供的滅火實驗裝置包括的組件和本發明公開的滅火實驗裝置包括的組件相同，在這里就不一一論述了。

本實施例采用的高壓柱塞泵8壓力范圍為0～12MPa，流量為0～21L/min，三相電機7功率為4KW，頻率為50Hz。可通過調壓螺桿28將調節壓力獲得到不同的給水壓力，從而形成不同霧滴粒徑分布的細水霧。四個高壓出水口(18、20、21、25)連接四套高壓軟管9，可根據應用要求選擇出水連接管路數量。

水箱4容積40L，水箱補水與停水由浮球閥3控制，水位不足時自動補水。水箱4內設有電子水位檢測器6，水箱4內水位低于系統設置的閾值時，會進行系統報警并自動停高壓柱塞泵8，防止高壓柱塞泵8空轉。凈水器2為外接的凈化水體部件，作用是防止水中雜質堵塞細水霧噴嘴11。高壓軟管9連接高壓出水口和噴射裝置，具有抗高壓功能，便于連接和安裝。

本實施例可以根據噴射裝置得到細水霧和細水霧型水幕。

生成細水霧時選用細水霧噴頭和集水管38，并通過高壓軟管9與高壓出水口(18、20、21、25)連接，可實現固定安裝噴射和手持移動噴射，細水霧噴頭由7個細水霧噴嘴11與細水霧噴頭母體39通過螺紋連接組成，細水霧噴嘴11的出口孔徑0.7mm。

生成細水霧型水幕時選，用細水霧噴嘴11和噴桿12，并通過高壓軟管9與高壓出水口(18、20、21、25)連接；本實施例選用的噴桿12長1.2m，直徑1.5cm，且噴桿12上均勻布置8個噴嘴12，任意兩個噴嘴12間距16cm；在本實施例中提供的滅火實驗裝置中噴桿12最多可設置4根。

本實施例的工作流程如下：實驗過程中，水通過凈水器2輸入水箱4，并由浮球閥3控制水箱內水位，同時由電子水位監測器7監測水位當水位過低時自動關閉高壓柱塞泵8，水箱內水充滿后，開啟高壓柱塞泵8；水箱4內設有出水孔13，水從出水孔13進入高壓柱塞泵8，經調壓螺桿28調整到工作壓力，水經高壓柱塞泵8進入輸水連接管路；根據噴桿12和集水管38的使用組數，確定高壓水出口(18、20、21、25)的開啟數量，并由電磁閥(22、23、24、26)控制。最后水通過高壓軟管9進入噴射裝置，形成細水霧或細水霧型水幕。實驗過程中，通過溫度監視器35和濕度監視器36監控試驗場所的溫度和濕度，當溫濕度指標超標時，該三相電機7和高壓柱塞泵8自動停止運行，達到保護三相電機7和高壓柱塞泵8的目的。

另外，本實施例通過設置調壓螺桿28，可根據實際需求，調節出不同的出水壓力值，實現不同形式的多種細水霧和細水霧型水幕，且細水霧滴粒徑分布范圍不受限。

本實施例提供的滅火實驗裝置是結合細水霧產生機理，在特定火災場景下，通過工況調節，可產生具有不同霧化特性的一、二級細水霧滴，適用于不同類型的火災場景要求，同時可采用固定、移動兩種應用方式，開展冷態細水霧霧場特性實驗、多場景細水霧滅火性能實驗和細水霧型水幕阻煙隔熱性能實驗等多項研究內容，可用于通過演示實驗，展示細水霧滅火系統以及細水霧型水幕系統的噴射效果；通過測量實驗，測定細水霧霧特性參數，包括霧化錐角、粒徑分布和霧滴密度分布等；通過設計不同工況實驗，研究細水霧系統針對不同類型火災(A類、B類、E類等)的滅火特性，并探討工況條件對細水霧滅火效果的影響，進一步明確細水霧的應用特點和應用領域；通過實驗，測定和驗證細水霧型水幕的阻煙隔熱性能，測定該新型水幕的水量分布特性，以及對火災煙氣和火場溫度的影響特性；通過實驗，分別開展固定式和手持式細水霧滅火系統的操作應用，明確操作方式方法。因此，本發明提供的滅火實驗裝置即可應用于直觀的實驗教學，也可應用于相關消防技術的科學研究中。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。