具有消防喷嘴的灭火设备

技术领域

本发明涉及一种具有消防喷嘴的灭火设备，该消防喷嘴设计成气体动力喷嘴的形式，该气体动力喷嘴被连接到混合腔室，该混合腔室具有气态工作介质和液体的供应入口，其中腔室被配置用于产生两相气泡结构流。

背景技术

本领域已知的一种消防喷嘴，其形式为气体动力喷嘴，其连接到混合腔室，混合腔室具有用于供应气态工作介质、液体和发泡剂的入口(实用新型专利RU no.164658，MPTA62C 3/00，2016年10月09日公布)。

该设计的缺陷是由于存在三个独立的空气、水和发泡剂的入口而导致的结构复杂性，没有发泡剂就无法工作，并且提供气流的精细分散、性能和到达距离的可能性有限。

与所提出的方案最相似的工程解决方案是消防喷嘴，其中气体动力喷嘴连接到混合腔室，该混合腔室被指定用于混合连接到液体供应的液体和气态工作介质，该液体供应具有用于供应气态工作介质的入口。消防喷嘴的液体和气体混合器被制造为具有用于供应液体和气体的用于生成两相分散流的腔室和连接到用于供应液体和气体的入口的用于生成两相气泡结构流的腔室的形式(专利号RU no.2236876，MPT A62C 3/00，2004年9月27日公布)。

该设计的缺陷是结构复杂，并且为达到扑灭高辐射强度的高层火灾等的火的有效到达距离，灭火介质的消耗量大。

发明内容

所述缺陷在根据本发明的具有消防喷嘴的灭火设备中被消除或显著地限制，该设备基于这样的事实：气体动态喷嘴形式的消防喷嘴连接到混合腔室，混合腔室装有用于供应气态工作介质和液体的入口，其中用于形成两相气泡结构流的腔室连接到用于供应液体和气体的入口，被制造为混合组件的形式，该混合组件包括前隔板和后隔板，在这些隔板之间安装有管道混合器。后隔板在具有独立的液体和空气入口的腔室中。空气入口在隔板之间。所有混合器的入口孔都包括管导器，并且它们连接到用于供应液体的腔室。在管道混合器中，从后平行隔板的一侧是侧孔，在混合器的相反侧上是扩散器，其出口端放在具有间隙的第二隔板的孔中。对于给定的水流量P

更详细地：

圆柱形的消防喷嘴包括混合腔室，该混合腔室在流动方向上安装有后隔板和前隔板，它们被插入到用于供应水的腔室、用于供应空气的腔室和分散腔室内。用于供应水的腔室配备有水和泡沫的供应。用于供应空气的腔室配备有来自压缩机的高压空气的入口。分散腔室缩小为气体动力推进喷嘴。该消防喷嘴以其特定结构被开发，以减少灭火介质的量，也非常显著地减少灭火时间。泡沫被机械地调节，以将灭火时间减少到10倍。设计了独立的空气和水(可能还有泡沫)的供应腔室，以产生具有极高的灭火效率的高速动态流的最终效果。

在本示例性实施例中，在混合腔室的后隔板和前隔板之间定位有混合组件，该混合组件配备有混合器，在混合器之间定位有间隙。这种结构解决方案允许产生两相气体动态高速流，其就在灭火设备的这个部分内形成。

每个混合器都位于具有用于空气抽吸的孔的后隔板和具有间隙的前隔板之间，其中混合器配备有管导器和扩散器。每个混合器的各个部分的内部结构安排允许产生两相气体动力的高效灭火流。

通过实验发现，当液滴尺寸在100μm到300μm的范围内时，通过远到达距离分散流灭火是最具有效的，为此，空气与水的重量比必须是1：(40-28)，并且通过一个混合器的水流量为1.9-2.1l/s。当使用数个平行工作的混合器而不是单独一个混合器时，就会形成较长的到达距离的灭火流。为了使混合腔室中的水流量达到60-66升/秒，必须使用30-33个混合器的组件。

混合器消耗量是在考虑液体和气体均匀混合的基础上通过实验选择的。它受供应到混合腔室内的液体的速度、空气的压力和量的影响。液体的速度取决于截面和由泵产生的压力。为约为8-10巴的水压选择2l/s的流量。

灭火设备具有控制单元，其配备有远程控制装置。消防喷嘴连接到为其竖直和水平旋转所提供的旋转机构。进入混合腔室的水或泡沫的入口通过高压水泵连接到发泡剂的罐。

根据本发明，具有消防喷嘴的灭火设备在一个优选的实施例中可以具有连接到燃气涡轮发动机的压缩机上的消防喷嘴。在这种情况下，优势是通过翻板阀(flap valve)将消防喷嘴连接到具有燃气涡轮的燃气涡轮发动机的压缩机，其中燃气涡轮配备有用于燃料燃烧的燃烧腔室和用于冷却燃烧腔室的热交换器。燃烧腔室连接到压缩机和燃料系统。用于水注入的泵连接到喷射器，特别是连接到用于向燃气涡轮发动机的压缩机内喷水的喷射器，并且连接到用于向燃气涡轮发动机的燃烧腔室喷射过热蒸汽的喷射器，并且它还连接到用于向燃气涡轮发动机的废气中喷射水的喷射器。

根据本发明，具有消防喷嘴的灭火设备在另一个优选的实施例中可以具有连接到与柴油发动机相连的螺杆压缩机的消防喷嘴。在这种情况下，消防喷嘴连接到两个基本回路，具体为连接到具有螺杆压缩机的柴油发动机的空气处理回路和包括连接到高压水泵的柴油发动机的水和泡沫处理回路。

空气处理回路包括通过混合腔室连接到来自压缩机的高压空气入口的消防喷嘴，并且该入口连接到空气控制电磁流量阀，该电磁流量阀通过空气摆动止回阀连接到由柴油发动机推动的螺杆压缩机，该柴油发动机配备有发电机和蓄能器。该发动机配备有控制和同步单元，并且它连接到燃料系统。混合腔室供用有空气和水，或者可能有泡沫。来自压缩机的高压空气的入口与空气控制电磁流量阀相结合提供了进入混合腔室的不间断的且可调节的空气供应。空气止回翻板阀保护压缩机不被水淹没，特别是在发生故障的情况下进行保护。控制和同步单元允许两台柴油发动机的调节的且不间断的运行。

水和泡沫处理回路包括通过混合腔室与水和泡沫供应连接的消防喷嘴。该供应连接到水和泡沫混合器，该混合器连接到与发泡剂的罐相连的灭火泡沫的注入器和电磁流量阀。这种配置允许能够提供在各种情形下的灭火工作，可以单独用水灭火，也可以用水和泡沫灭火。水和泡沫混合器连接到水控制电磁流量阀，该水控制电磁流量阀连接到水摆动止回阀，该水摆动止回阀连接到高压水泵，该高压水泵连接到柴油发动机齿轮箱。

这种具有水摆动止回阀的配置确保了，将不会被来自压缩机的空气的压力损害水回路。

柴油发动机配备有发电机和蓄能器，并且它连接到控制和同步单元，并且它联接到燃料系统。这种配置是有利的，因为不需要像航空压缩机那样的特殊燃料的罐，这是由于根据本发明的灭火设备只使用一种类型的燃料，例如柴油。

高压水泵可以连接到公用水收集器和吸入过滤器。根据情况，可以使用天然的水库。灭火设备甚至可以用海水工作。

高压水泵可以连接到与市政供水网相连的饮用水收集器。如果没具有公用水，则灭火设备可以连接到供水网。

具有消防喷嘴的灭火设备除了两个回路外，还配备有控制单元的远程控制装置，其连接到消防喷嘴的旋转机构，其中控制单元连接到热图像检测装置。灭火设备可以通过计算机或电话进行远程控制。旋转机构的操作是完全自动的。热图像检测装置决定了灭火流的体积和方向。控制单元也可以远程控制，例如从控制室，从管理中心远程控制。

根据本发明设计的灭火设备的主要优势是，它可以扑灭高达80m高度的火，这在高层建筑物的情况下具有特别的优势，并且可以从更远的距离(高达120m)扑灭火，这在无法进入的地形，或高温，或潜在的爆炸风险等的情况下具有优势。灭火设备是可以由任何适当大小的卡车载运的典型容器。灭火设备是可移动的，如果需要，可以例如通过卡车运输。

本发明的另一大优势是所产生的水和空气的灭火混合物，其在灭火方面非常有效，并且能实现灭火介质的特别长的到达距离，这是以通常的方法所无法获得的。柴油发动机是通常可用的，易于维护和操作，并且通过控制这些发动机，可以产生调节的分散流。空气回路与水和泡沫回路分开，这有助于安全操作并且易于导航且维护简单。柴油发动机与螺杆压缩机相结合，提供了不间断的且可调节的空气供应。连接到高压水泵的柴油发动机提供了与空气成比例的所需液体量。

在阅读了科技文献和专利文件后，申请人在具有类似设置的基本特征的类似方向中没有发现任何其它工程解决方案。所提出的消防喷嘴可以使用已知的技术用已知的材料来生产。

根据本发明并且基于气体动力学技术的原理提出的灭火设备使其能够创造出一种创新的并且独特的具有两相分散流的非常高性能的灭火设备。据我们所知，世界上还没有类似的这种类型的灭火设备，它能够非常有效地扑灭大面积的高强度火灾。根据本发明的灭火设备还使用不同的介质，它适用于扑灭甚至极其困难的火灾，包括扑灭森林火灾、石油泄漏的灭火、具有增加辐射的设施的灭火、扑灭建筑工地火灾或高层火灾、在现场交通不便的情况下(例如由于道路堵塞)，在化工厂及许多其它地方灭火。

根据本发明的灭火设备的特征是高度的机动性，符合迅速运载和出现的要求，以及易于安装，并且它可以在广泛的条件下使用。例如，它被制造成20英尺(6.096m)长的一系列的容器，这确保了系统在移动载体(卡车、铁路或海运)上以及在灭火系统的固定平台上，也在对消防安全具有最严格要求的区域(如炼油厂、油轮船队、海港、机场等)的多功能性和舒适放置。

根据本发明的灭火设备具有其它优势：

·更安全地通过到火场的距离，因为消防喷嘴允许灭火介质的到达距离可以到约85至120米的长距离；

·通过达到高达100m/s的高速流保证撕开火焰；

·防止氧化剂(空气)进入火区；

·将热量从火区传导出去；

·由于灭火流中的液滴的尺寸约为150-350μm的大小，所以与现有的灭火系统相比，蒸发速度极快。

与现具有的灭火装置相比，根据本发明的灭火设备允许：

·在出口上提供工作液体，其具有的流量和速度比现有技术高数倍；

·允许将最小所需体积的灭火液提供到远距离，实际上加倍了到达距离的长度；

·提供液滴在流中或颗粒在火场和周围环境中的最佳分散(大小约150μm)；

·将每单位火灾面积的灭火介质的消耗量减少到一半；

·扑灭短距离内难以或无法扑灭的火；

·缩短了灭火时间；

·减少由所使用的灭火手段造成的损害。

该灭火设备的到达距离(射程)可达120米，并且确保灭火流的高度可达80米。所需的水供应压力约为1-1.3MPa。灭火喷嘴的水平旋转可达350度。灭火设备可以在零下40℃到零上40℃的温度范围内工作。消防喷嘴的上升/下降角度为+65/-5度。耗水量约为60l/s。

本申请人将根据本发明的灭火设备与标准灭火装置进行了测试比较。面积约为620m

当使用根据本发明的灭火设备时，只使用一个根据本发明的灭火设备，没有使用带灭火介质的直升机，并且2名操作员在2.4分钟内扑灭了火。

当使用标准的灭火装置时，使用了111辆灭火车，3架具有灭火介质的直升机，约300名消防员。火灾在约17小时内被扑灭。

在示例实施例中示出了根据本发明的灭火设备的其它优势。

附图说明

下面在示例的实施例中详细描述并在附图中说明了该灭火设备的主题，附图示出了该设备的应用的非限制性示例，其中

图1A示出了具有消防喷嘴的灭火设备的框图，其与燃气涡轮发动机的压缩机相连；

图1B示出了具有消防喷嘴的灭火设备的框图，其与连接到柴油发动机的螺杆压缩机相连；

图2示出了消防喷嘴的纵向剖面；

图3详细示出了混合器组件的轴测图；

图4示出了通过管道混合器的纵向剖面；

图5在纵轴上以微米为单位示出了混合器的出口上的液滴的尺寸，在横轴上以克/秒为单位示出了通过混合器的气体(空气)的流量；

图6在纵轴上以微米为单位示出了来自混合器的出口上的液滴的尺寸，在横轴上以毫米为单位示出了混合器的流动直径；

图7示出了来自图1A的灭火设备从高压水泵的一侧的轴测图；

图8示出了来自图7的灭火设备从压缩机一侧的相反侧的轴测图；

图9示出了来自图8的侧视图；以及

图10示出了来自图7和图8的灭火设备的俯视图。

具体实施方式

示例1

(图1A，2-6)

连接到燃气涡轮发动机4的压缩机7的消防喷嘴18。

附图说明：安装框架1，控制单元2，具有燃气涡轮的发动机4的发电机3，发动机4的涡轮5，发动机4的燃烧腔室6，发动机4的压缩机7，发动机4的燃料系统8，用于水注入的泵9，用于水注入的泵9的驱动装置10，用于细水净化的过滤器11，水的收集器12，用于水注入的开启阀13，用于向发动机4的压缩机7内喷射水的喷射器14，用于向发动机4的燃烧腔室6内喷射过热蒸汽的喷射器15，用于向发动机4的废气内喷水的喷射器16，热交换器17，消防喷嘴18，混合腔室19，推进喷嘴20，气体-液滴分散流21，消防喷嘴18的旋转机构22，进入混合腔室19的压缩空气的入口23，进入混合腔室19的水或泡沫的入口24，可控空气止回翻板阀25，高压水泵26，水泵26的驱动装置27，离合器28，用于关闭水或泡沫混合物的阀29，用于高压泵26的水的收集器30，发泡剂的罐31，主泡沫供应的阀32，泡沫的混合器33，远程控制装置34，混合器的组件35，后隔板36，前隔板37，混合器38，分散腔室39，用于供应水的腔室40，用于供应空气的腔室41，在隔板37和混合器38之间的间隙42，混合器38的管导器43和扩散器44，混合器38的圆柱形部件45，隔板37上用于混合器38的空气抽吸的孔46。

图1A示出了与燃气涡轮发动机4的压缩机7相连的具有消防喷嘴18的灭火设备的框图。

灭火设备被放置在安装框架1中，以虚线标出了周围的框架。在安装框架1内，实线描绘了空气和水的管道并且虚线标出了电气装置。

灭火设备包括控制单元2，其配备有远程控制装置34以控制该设备。控制单元2连接到具有燃气涡轮5的发动机4的发电机3，燃气涡轮5推动压缩机7。燃气涡轮5配备有用于燃料燃烧的燃烧腔室6和用于冷却燃烧腔室6的热交换器17。燃烧腔室6连接到压缩机7和燃料系统8。

用于水注入的泵9配备有驱动装置10、用于细水净化的吸入过滤器11和水的收集器12。

在用于水注入的泵9上方设置有开启阀13。开启阀13连接到用于向燃气涡轮发动机4的压缩机7内喷水的喷射器14，并且它进一步连接到用于向燃气涡轮发动机4的燃烧腔室6内喷射过热蒸汽的喷射器15，并且它还连接到用于向燃气涡轮发动机4的废气中喷射水的喷射器16。开启阀13还连接到高压水泵26，该高压水泵26通过离合器28连接到水泵26的驱动装置27。

高压水泵26连接到水收集器30。高压水泵26还连接到泡沫混合器33，该泡沫混合器33通过主泡沫供应的阀32连接到发泡剂罐31。泡沫混合器33连接到阀29，用于为进入消防喷嘴18的混合腔室19的水或泡沫入口24关断水或泡沫混合物。

燃气涡轮发动机4的压缩机7连接到可控的无回流空气翻板阀25，该无回流空气翻板阀25连接到来自燃气涡轮发动机4的压缩机7的空气/气体入口23。消防喷嘴18的混合腔室19连接到旋转机构22。消防喷嘴18与气体动力推进喷嘴20对齐，以产生高速分散流21。

控制单元2连接到燃料系统8，用于控制进入燃气涡轮发动机4的燃烧腔室6的燃料供应。控制单元2连接到所有的关闭阀和开启阀，具体为，用于向压缩机7内注入水的阀13、用于关闭进入泡沫混合器33的水或泡沫混合物的阀29和主泡沫供应的阀32。控制单元2还连接到可控的空气止回翻板阀25、用于水注入的泵9和高压水泵26的驱动装置27。

图2示出了消防喷嘴18的纵向剖面的示意图。圆柱形的消防喷嘴18包含混合腔室19，它在用箭头表示的流动方向上被后隔板36和前隔板37分隔成腔室39、40、41：具体为在流动方向上分隔成用于供应水的腔室40、用于供应空气的腔室41和分散腔室39。腔室40配备有水和泡沫的入口24。腔室41配备有来自压缩机7(此处未示出)的压缩空气的入口23。分散腔室39缩小为气体动力推进喷嘴20，高速分散流21从该气体动力推进喷嘴出来。

在后隔板36和前隔板37之间，定位有混合组件35，其配备有混合器38，在混合器38之间定位有间隙42。

图3示出了具有后隔板36和前隔板37的混合组件35的轴测图的细节。

图4以纵向剖面示出了一个混合器38，其位于具有用于抽吸空气的孔46的后隔板36和具有间隙42的前隔板37之间。混合器38配备有管导器(confusor)43和扩散器44。

如图5的曲线图所示，通过一个混合器38的空气流量为50-70g/s(克/秒)，可获得最小的分散，但所选择的具有燃气涡轮5的发动机4规定为1.35-1.5千克/秒，因此对于给定的水流量需要使用33(三十三)个混合器38，并且因此选择混合器的尺寸，提供用于41至45g/s的空气供应。

已经选择在10至12mm的范围的混合器38的通径(图6)，这是由于在10-12巴的水压以及60-70l/s的水流量下的液滴的最小尺寸为150微米，这是由选定的高压水泵26确保的。

根据水流量设定点的计算结果选择混合器38的内径(口径)。根据1重量份的空气(气体)与40-50重量份的水(液体)的比例来选择耗水量。根据所需的液滴分散来选择空气量。液滴的尺寸在100到300μm的范围内。

对于给定的液滴的分散，需要50-70g/s的空气流量，其中通过一个混合器的水流量为2000g/s(2kg/s)。对于通过混合腔室19的60-66l/s的水流量，使用33(三十三)个混合器38的组件。

该设备提前做好了工作准备。罐31填充有发泡剂。如果设备不是固定的并且它距离火源在所需距离内，则设备将被带入灭火区。

然后，具有燃气涡轮5的发动机4被启动。具有燃气涡轮5的发动机4由发电机3驱动。高压水泵26的驱动装置27被启动，其将通过离合器28使水泵26进入运转。

高压水泵26通过管道从外部源供应灭火液体，并从具有燃气涡轮5的发动机4的压缩机7吹入压缩空气。在混合腔室19中形成液滴和气体的混合物，该混合物在气体动力推进喷嘴20中获得操作速度。

为了达到最大的火场覆盖率，消防喷嘴18使用旋转机构22进行竖直和水平旋转。气体动力流的参数可以通过设置供应液体的体积和压力来改变，也可以通过控制单元2调节气体流量和压力来改变，控制单元2控制空气止回翻板阀25和用于关闭水或泡沫混合物的阀29。

在扑灭易燃物时，会使用罐31用其填充的发泡剂。阀32被打开，并且发泡剂与水一起通过泡沫混合器33进入消防喷嘴18。在消防喷嘴18的出口上形成泡沫，泡沫跨越100米以上的距离，覆盖火的位置并防止空气进入。

如果周围的温度超过20摄氏度，则具有燃气涡轮5的发动机4的性能损失将通过开启水注入泵9的驱动装置10得到补偿，水注入泵9通过水收集器12开始通过精细过滤器11和喷射器14进入带燃气涡轮5的发动机4的压缩机7内并通过喷射器15供应水。通过热交换器17的水，被作为蒸汽注入具有燃气涡轮5的发动机4的燃烧腔室6内，并且通过喷射器16它进入具有燃气涡轮的发动机4的废气流中，以降低其温度。

用于供应空气的腔室41通过混合器38的组件35的后隔板36与用于供应水的腔室40隔开，并且通过混合器的组件35的前隔板37与分散腔室39隔开。混合器38固定在混合组件35的后隔板36上，并以前部由间隙42进入混合器的组件35的前隔板37的孔42内。混合器38是管道部件，其流动截面通过实验选择。在后侧上定位有管导器43(液体入口)，其后面是(恒定截面的)圆柱形部件45，其具有径向放置的用于空气抽吸的孔46和扩散器44。

通向用于向混合腔室19的水腔室40内供应液体的入口24的是来自泵26的压力水，或来自泡沫混合器33的水和发泡剂的混合物，其进入组件35的混合器的管导器43，并通过混合器38的圆柱形部件45，然后通过混合器38的扩散器44。同时，在混合器38中产生负压，这有利于通过混合器35的孔46从用于供应空气的腔室41抽吸空气到混合腔室19。空气/气体从具有燃气涡轮5的发动机4的压缩机7出来，并通过空气止回翻板阀25穿过压缩空气入口23，它被引入混合腔室19的空气供应腔室41。一部分空气通过混合器35之间的间隙42，并通过混合器的组件35的后隔板37的孔42的壁，它进入消防喷嘴18的混合腔室19的分散腔室39。

在这个过程中，气态介质被分成两股流：第一股流形成两相气泡结构流，以及第二股流在气体动力推进喷嘴20中推进分散结构的高压流21。两相气泡结构流是通过在圆柱形部件45中或为降低压力在其预先加速后在混合腔室19的分散腔室39中，将第一股气流与液体混合而产生。

来自混合器38的每个扩散器44的气泡流被引入分散腔室39内，在此发生密集破坏，并且其结构被改变，可能产生冲击波，这取决于参数值，即气泡结构被转变为分散结构，形成微小的液滴。

第二股气体流同时进入液体和气体的混合腔室19的分散腔室39内，在此通过将第二股流与分散流混合形成液滴和气体的混合物。这样形成的液滴和气体的混合物被引入气体动力推进喷嘴20，在此它获得了预定的速度，并且在喷嘴20的出口上，它形成了具有微小分散液滴的高速分散流21。

申请人制造并成功测试了所提出的具有消防喷嘴18的灭火设备的原型。试验已经证明，该灭火设备可减少灭火液和泡沫的消耗；灭火液的液滴高度分散；在周围空气的温度高达60摄氏度的极端高温的条件下不间断运行。

示例2

(图1B，2-10)

消防喷嘴18连接到与柴油发动机47相连的螺杆压缩机50。

图1B示出了灭火设备的框图，其具有消防喷嘴18，该消防喷嘴与连接到柴油发动机47的螺杆压缩机50相连。灭火设备被放置在结构性的安装框架1上，该安装框架可以被插入经典的类型化的容器中。灭火设备具有两个基本回路，空气处理的回路I，和水和泡沫处理的回路II。

包括具有气体动态推进喷嘴20的消防喷嘴18的灭火设备连接到两个基本回路，具体为，空气处理的回路I，其具有带螺杆压缩机50的柴油发动机47；以及水和泡沫处理的回路II，其包括与高压泵26相连的柴油发动机27。

空气处理的回路I包括消防喷嘴18，其通过混合腔室19连接到来自压缩机50的高压空气的入口23。该入口23连接到空气控制电磁流量阀58，该电磁流量阀通过空气止回翻板阀25连接到由柴油发动机47推动的螺杆压缩机50。该柴油发动机47配备有发电机48和蓄能器49，以及用于其控制的控制和同步单元62。柴油发动机47连接到用于燃料供应的燃料系统51。

水和泡沫处理的回路II包括通过混合腔室19连接到水和泡沫的供应24的消防喷嘴18，该水和泡沫的供应24连接到水和泡沫混合器33。水和泡沫混合器33连接到灭火泡沫的注入器63和电磁流量阀61，它们连接到发泡剂的罐31。或者水和泡沫混合器33连接到水控制电磁流量阀54，该水控制电磁流量阀54连接到水止回翻板阀53，该水止回翻板阀53连接到由柴油发动机27的齿轮箱52旋转的高压水泵26。柴油发动机27配备有发电机3和蓄能器59。柴油发动机27由控制和同步单元62控制，并且它连接到用于燃料供应的燃料系统51。水处理的回路II还包括两个水收集器55、56，并且根据情况，它能够在两者之间切换。用于高压泵26的公用水的收集器55连接到吸入过滤器57(例如，连接到池塘、河流、水库等)。饮用水的其它收集器56连接到市政供水网。水注入泵60连接到高压水泵26。

除了这些回路I、II之外，该灭火设备还配备有远程控制装置34，用于控制系统控制单元2，该系统控制单元2连接到消防喷嘴18的旋转机构22，其中控制单元2连接到热图像检测装置64，该热图像检测装置还为其提供其它数据。

图2示出了消防喷嘴18的示意的纵向剖面。圆柱形的消防喷嘴18包括混合腔室19，该混合腔室19在由箭头所示的流动方向上被后隔板36和前隔板37划分为供应水的腔室40、供应空气的腔室41和分散腔室39。腔室40配备有水和泡沫供应24。腔室41配备有来自压缩机50的高压空气的入口23。分散腔室39变窄为气体动力推进喷嘴20，高速分散流21从该推进喷嘴出来。

在后隔板36和前隔板37之间定位有混合组件35，其配备有混合器38，在混合器之间具有间隙42。

图3示出了具有后隔板36和前隔板37的混合组件35的轴测图的细节。

图4以纵向剖面示出了一个混合器38，其位于具有用于抽吸空气的孔46的后隔板36和具有间隙42的前隔板37之间。混合器38配备有管导器43和扩散器44。

如图5中的曲线图所示，通过一个混合器38的空气流量为50-70g/s，可获得最小的分散。所选择的具有螺杆压缩机50的柴油发动机4提供1.35-1.5kg/s的高压空气的流量，并与推动高压泵26的柴油发动机27相结合，它们在体积上构成了这样的水和空气流量，为此需要使用33个混合器38。因此，选择提供用于41至45g/s的空气供应的混合器38的尺寸。

一个混合器38的通径例如在10到12mm的范围内，并被选中(图6)，这是由于在10-14巴的水压和60-70l/s的水流量下，液滴的最小尺寸为150微米，这是由上述高压水泵26保证的。

图6示出了来自混合器38的在出口上的灭火混合物的液滴大小(以微米为单位)与混合器38的流动直径(以毫米为单位)的关系，其中这些数值是通过实验获得的。

图7、8示出了灭火设备的轴测图，部分地示出了灭火设备的内部布置。图7从高压水泵26的一侧示出了灭火设备。图8从压缩机50的相反侧示出了灭火设备的轴测图。图8和图9的轴测图都示意性地示出了灭火技术的内部布置。图9是来自图7的侧视图，从图中可以清楚地看到消防喷嘴18是如何放置在容器的上侧上的。图10示出了来自图7和图8的灭火设备的俯视图。

根据水流量设定点的计算结果选择混合器38的内径(口径)。耗水量是根据1重量份的空气(气体)与40-50重量份的水(液体)的比例来选择的。空气量是根据所需的液滴分散来选择的。液滴的大小在100到300μm的范围内。对于给定的液滴分散，需要50-70g/s的空气流量，其中通过一个混合器38的水流量的量为2000g/s(2kg/s)。对于通过混合腔室19的60-70l/s的水流量，使用33(三十三)个混合器38的组件。

灭火设备的工作准备由如下操作标准规定：罐31装满发泡剂，并且提供用于柴油发动机27、47的运行的燃料系统51得到填充。如果设备不是固定的而且与它距离火源不在所需的距离内，则设备将被携带进入灭火区。

通过启动灭火设备，空气处理的回路I(图1B的上部)被致动。控制单元2和同步单元62启动柴油发动机47，并启动螺杆压缩机50，使其以必要的速度旋转，需要为进入混合腔室19的空气入口23提供足够的空气压力。必要的空气流量和压力由空气控制电磁流量阀58来评估。在空气管道上放置了空气止回翻板阀25，其防止水淹没压缩机50。为了达到必要的空气压力，水处理的回路II(图1B的下部)被自动地致动。控制单元2和同步单元62启动高压水泵26的柴油发动机27，其通过齿轮箱52使水泵26开始运转。启动柴油发动机27，具有的条件是，通过填充泵60利用公用水的收集器55和吸入过滤器57或通过收集器56从供水网直接输入饮用水来充实水系统。

高压水泵26从外部源提供灭火液体，并且螺杆压缩机50将压缩空气吹入混合腔室19。然后形成液滴和气体的混合物，其在气体动力推进喷嘴20中获得运行速度，在其中形成高速分散流21。

为了实现最大的火场覆盖，消防喷嘴18竖直和水平旋转，并利用旋转机构22旋转。灭火过程由操作人员单独控制，或利用热图像检测装置64自动控制。

高速气体动力流24的参数可以通过设置供应液体的体积和压力来改变，也可以通过系统控制单元2调节空气流量和压力来改变，这取决于来自空气电磁流量阀58和水控制电磁流量阀54的即时需求评估数据。通过柴油发动机的控制和同步单元62，可以根据需要调节两台柴油发动机(驱动装置)47、62的速度，并且从而改变螺杆压缩机50和高压泵26的性能，这样也就改变了气体动力流21的参数和体积。

当需要用发泡剂的泡沫灭火时，会使用其填充的罐34。电磁流量阀61被打开，并且发泡剂通过注入器63和泡沫和水混合器33泡沫进入混合腔室19，并与水一起，它进入消防喷嘴18。在消防喷嘴18的出口处由此形成了泡沫，它跨越了大于100米的距离，覆盖了火场并阻止了空气的进入。

用于供应空气的腔室44与用于供应水的腔室40被混合器的组件35的隔板36隔开，并且被混合器的组件35的隔板37与分散腔室39隔开。混合器38被固定在混合组件35的隔板36上，并通过前部以间隙42进入混合器的组件的隔板37的孔中。混合器38是通过实验选择的具有流动横截面的管道部件。在后隔板36上具有管导器43(液体入口)，其后面是圆柱形部件45(具有恒定截面)，其具有用于吸气的径向放置的孔46，并具有扩散器44。

通向混合腔室19的用于供应液体40的入口24的是来自泵26的压力水或来自水泡沫混合器33的水和发泡剂的混合物，其进入混合器35的管导器43，并且通过混合器38的圆柱形部件45，然后通过扩散器44进入混合器38。同时，在混合器38中产生负压，这有利于空气通过混合器38的组件35的孔46从用于供应空气的腔室41中抽吸到混合腔室19内。空气通过入口23从柴油发动机47的压缩机50出来。一部分空气通过混合器38和混合器的组件35的后隔板36的孔46的壁之间的间隙42，然后它进入消防喷嘴18的混合腔室19的分散腔室39。

在这个过程中，气态介质被分成两股流：第一股流形成两相气泡结构流，并且第二股流在气体动力推进喷嘴20中推进分散结构的高压流21。两相气泡结构流是通过在圆柱形部件45内或为降低压力事先加速后在混合腔室19的分散腔室39内将第一股气流与液体混合产生的。

来自混合器38的每个扩散器44的气泡流被引入分散腔室39内，在此发生密集破坏，并且其结构被改变，可能产生冲击波，这取决于参数值，即，气泡结构被转变为分散结构，形成微小液滴。

第二股气流同时进入液体和气体的混合腔室19的分散腔室39，在此通过将第二股流与分散流混合形成液滴和气体的混合物。如此形成的液滴和气体的混合物被引入气体动力推进喷嘴20，在此它获得了预定的速度，并且在喷嘴20的出口处，它形成了具有微小分散液滴的高速分散流21。

申请人制造并成功测试了根据本发明所提出的灭火设备的原型。试验证明，该设备可以降低灭火液体和泡沫的消耗量；灭火液体的液滴高度分散；在高达60摄氏度的周围空气的极高温度下不间断地工作。

对于所述示例实施例，并且为了获得气体动力流21，采用了以下参数。

对于选定的水流量P

在8-14巴的压力下的水流量P

在8-10巴的压力下的空气流量P

对于这些参数，设计了用于33(三十三)个混合器38的混合腔室19，通过实验的方式确定了最佳的水流量P

通过实验和制造发现，由远距离分散流21灭火最有效的是在液滴尺寸在100μm到300μm范围内时，为此空气与水的重量比必须是1：(40-28)。当通过一个混合器的水流量在1.9至2.1l/s的范围内并且使用数个平行工作的混合器38时，就会形成具有较长到达距离的灭火流。为了达到在混合腔室19中从60至70升/秒的范围的水流量，必须使用30-33个混合器的组件。

混合器38的消耗是在考虑了液体和气体均匀混合的基础上计算出来的，这既受液体的速度的影响，也受供应到混合腔室19内的空气的压力和量的影响。液体的速度取决于截面和压力，这是由泵26产生的。

具有消防喷嘴18的灭火设备产生高度分散的气体动力流，其到达的高度可达80米高且距离可达120米。

参考标记

1 安装框架

2 控制

3

4 具有燃气涡轮5的

5 燃气涡轮发动机4的燃气

6 燃气涡轮发动机4的燃烧

7 燃气涡轮发动机4的

8 燃气涡轮发动机4的燃料

9 用于水注入的

10 用于水注入的泵

11 用于精细水净化的

12 水的

13 用于水注入的开启

14 用于向燃气涡轮发动机4的压缩机7内喷射水的

15 用于向燃气涡轮发动机4的燃烧腔室6内喷射过热蒸汽的

16 用于向燃气涡轮发动机4的废气中注入水的

17 热

18 消防(灭火)

19 混合

20 气体动力推进

21 高速分散

22 流线的旋转

23 来自压缩机50的高压空气的

24 进入混合腔室19的水和泡沫

25 空气止回

26 高压水

27 水泵26的柴油

28

29 用于关闭水或泡沫混合物的

30 用于高压泵26的水的

31 发泡剂的

32 主泡沫供应的

33 泡沫和水的

34 远程

35 混合

36 后

37 前

38

39 混合腔室19的分散

40 用于供应水的

41 用于供应空气的

42 隔板37和混合器38之间的

43

44 混合器38的

45 混合器38的圆柱形

46 用于混合器38的空气抽吸的在隔板37中的

47 压缩机50的柴油

48 柴油发动机47的

49 柴油发动机47的

50 螺杆

51 柴油发动机47和27的燃料

52 高压泵26的齿轮

53 水止回

54 水控制电磁流量

55 用于高压泵26的公用水的

56 用于高压泵26的饮用水的

57 公用水的吸入

58 空气控制电磁流量

59 柴油发动机47的

60 水填充

61 泡沫电磁流量

62 柴油发动机47和27的控制和同步

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64 热图像