泡沫灭火器 【技术领域】
本发明属于消防技术领域并涉及一种泡沫灭火器，所述灭火器可用于储存轻质易燃液体储罐的底喷式灭火系统，也就是说，可应用于经储罐底部区直接向正在燃烧的液体层输送泡沫的系统。
对应用于底喷式灭火系统的泡沫灭火器的主要要求是，为生成低倍率的均匀细泡状结构的泡沫，应具有很高的压力转换系数，这种细泡状结构无论是当泡沫流入空气介质时，还是流经轻质易燃液体层时，都能保证泡沫长时间的稳定。这时的压力转换系数是泡沫灭火器出口端的泡沫压力与发泡剂水溶液在泡沫灭火器入口端的压力的比值，而泡沫倍率则是生成的泡沫体积与发泡剂溶液的体积之比。
当压力转换系数很高时，可以采用喷射器为基础的泡沫灭火器生成的低倍率的泡沫。背景技术
已知的一种气水喷射器(发明说明书No.1642091，国际专利分类(第五版)：F04F 5/04，公告日：91年4月15日)，包含有带冲击式喷嘴的圆柱状接收室及带有由弹性材料制成地混合室的壳体，混合室位于壳体内并形成一个空腔。混合室的入口段固定在壳体内，而出口段则是悬空的。
喷射器工作时，液体介质从喷嘴流出，同时把气体介质加入到混合室内，在混合室内形成粗泡沫液气乳状液。
这种喷射器不能用作底喷式灭火的泡沫灭火器。因为生成的泡沫是粗泡沫状结构，不具有所需的稳定性，因而不能穿过轻质易燃液体层而到达其表面。
已知一种脉冲式喷射器(发明说明书No.1618904，国际专利分类(第四版)：F04F 5/20，公告日：91年1月7日)包含有冲击式喷嘴、输送活性介质和钝化介质的连接管及混合室，混合室依次形成同轴设置的带喷嘴的扩散器和渐缩管。喷射器的混合室具有液压气动储液器。
混合室的形状保证所需的固有振动频率，当固有振动频率是输送的活性介质的频率的倍数时，喷射系数增大，将提高混合物在喷射器出口端的能量。
液压气动储液器保证混合室中的振动过程，使泡沫粒度较小，从而可提高对来自外部介质压力的稳定性。
实施这种技术方案必须以附加用于液压气动储液器的能量及大量的设备投入为代价，因此不太适用于在消防技术领域中应用。
已知一种泡沫灭火器(专利说明书No.2058169，国际专利分类(第六版)：A62C 5/02，公告日：96年4月20日)包含有带法兰盘的壳体、带发泡剂溶液喷头及输送压缩气体的环状集流管的输送连接管，喷头和集流管安装成能相对于壳体往复移动的，也能固定的形式，还包含有在灭火器下方的泡沫唧筒，泡沫唧筒具有有插盒(2至4个)形状的补偿插件，插盒由弹性的连接管构成，这些连接管连接在一个截锥形的公共的隙缝状出口上，并固定在灭火器壳体的切口上。
这种灭火器属于喷射型灭火器，其中的空气以喷成雾状的发泡剂射流的形式从周围空间喷出。为生成泡沫，用压力经过输送连接管向喷头输送发泡剂水溶液。输送到喷头的发泡剂水溶液在压力作用下通过并同时喷入空气中。空气与细散的溶液珠混合物流入一组网状物中，在这里生成泡沫。
这种灭火器能保证生成比较稳定的细泡状泡沫。但由于发泡过程伴随有压力的显著降低，因此用它不能保证将泡沫穿过可能达到18米的轻质易燃液体层而压送到储罐的表面。所以这种结构不适用于在底喷式灭火系统中应用。
作为最接近本发明的对比文献(钢筋混凝土贮罐中的底喷式自动灭火系统及钢制固定顶的和浮顶罐中的底喷式自动灭火系统的设计建议书，1996年，第20页，图7；第23页，图10)的技术方案披露了一种高压灭火器，它包含有壳体及安装在壳体内用于输送泡沫剂的喷嘴，包含有用于输送气体的具有空气阀的连接管，还有刚性固定在壳体内并构成气液混合物出口的喇叭口形喷雾器，还包含从内侧固定的空心截锥形的气流导向装置，该空心截锥与喷雾器构成从表面向中心缩小的隙缝。
如果将喷雾器制成在输送泡沫剂水溶液喷嘴附近的长喇叭形，将可以确保低倍率泡沫的生成。但是，刚性固定在壳体内的喷雾器只能生成大泡状结构的泡沫，这种大泡状结构的泡沫不具有底喷式灭火系统所需的足够的稳定性。有鉴于此，这种结构的泡沫灭火器不能实现所需的灭火效果。发明说明
本发明的目的在于提出一种可生成低倍率泡沫的具有很高的压力转换系数的泡沫灭火器，这种低倍率泡沫具有均匀的细泡状结构，当泡沫穿过易燃液体时，它对来自轻质易燃液体的压力具有很高的稳定性。
应用本发明的泡沫灭火器可实现上述目的。
与最接近的对比文献的技术方案相同，本发明的泡沫灭火器包括端面具有法兰盘的圆柱状壳体，在一个法兰盘内安装有输送发泡剂水溶液的喷嘴，在壳体的侧面上安装有输送空气的径向连接管，还包括安装在壳体内位于喷嘴对面的圆柱形混合室及锥形喷雾器，混合室的入口端是展宽的。
与最接近的对比文献不同的是，在本发明的泡沫灭火器中，混合室的纵轴偏移喷嘴的纵轴，在混合室上固定有一个重物锤，该重物锤与壳体留有一定的间隙，该重物锤促使喷雾器自振的激发，并保证将这些振动传递给泡沫流。
根据本发明的第一方案，喷雾器的较大的底端固定在与喷嘴相对的法兰盘上。
根据本发明的第二方案，用附加的支承件将混合室固定在壳体内，该支承件为薄壁截锥形，圆锥的较大端部固定在喷嘴对面的法兰盘上。
本发明的泡沫灭火器保留了最接近的对比文献中技术方案的优点，即由于混合室位于喷嘴对面并成圆柱形，在壳体的侧面具有输送空气的径向连接管，因而将保证发泡剂水溶液的最佳流入状态，而且还能保证最大数量的空气输送到混合室，从而保证水溶液中充满空气并生成比重比轻质易燃液体的比重小的低倍率泡沫。
此外，本发明泡沫灭火器还具有的另外的优点是：
由于混合室及喷雾器相对于喷嘴不同轴以及喷雾器的较大底端固定在喷嘴对面的法兰盘上，因而将促使混合室与喷雾器的横向振动的激发，横向振动的振辐由泡沫灭火器的壳体限定。
具有预定重量的重物锤固定在混合室上，并与壳体留有一定间隙，该重物锤将保证所需的自振频率。所产生的稳定的系统自振促使在混合室起始部分的周边上形成独特的“沸腾层”，这个“沸腾层”促使发泡剂的水溶液与空气有效的混合并使泡沫的气泡小型化。所产生的混合室与喷雾器的高频振动将促使气泡被进一步分裂，因而将大大地提高泡沫的稳定性。
在泡沫灭火器第二个实施方案中提出的采用一个支承件对混合室固定的方法不仅可保证混合室带有重物锤的一端的振动，而且还可以保证带有喷雾器的另一端的振动。作用于整个混合室内的泡沫流的振动将促使生成均匀的细泡状泡沫结构。
混合室最好在入口端带有一个圆柱状插件，该插件刚性固定在混合室内的支承件上，将该支承件保持与测面的一定的间隙。
带有圆柱状插件的混合室结构利用空气进一步充满发泡剂水溶液流而提高泡沫的倍率，从而提高泡沫灭火器的工作效率。
重物锤为圆盘状，在圆周上具有一个下凹，利用相对于振动系统公共几何轴线的重心偏移促使重物锤沿泡沫灭火器壳体内母线滑动，这同时又保证了周期性重复的宽频谱的回转自振的激发。因此可改善所生成的泡沫的均匀性。附图说明
下面将对照实施例并结合附图对本发明做进一步的说明。图中示出：
图1为本发明泡沫灭火器第一方案的结构示意图；
图2为沿图1A-A线的泡沫灭火器剖视图；和
图3为泡沫灭火器第二方案的结构及混合室的具体结构示意图。具体实施方式
图1所示的泡沫灭火器包括圆柱形壳体1，壳体上带有位于两端面的法兰盘2、3；法兰盘2上安装有喷嘴4，而在壳体1的侧面上安装有连接管5，在连接管5上安装空气阀6；在壳体1的空腔内设置有相互刚性连接的(例如焊接的)混合室7和喷雾器8，混合室7和喷雾器8的连接应使其连接纵轴相对于喷嘴4的纵轴偏移2至3毫米。喷雾器8的较大的底端固定安装(例如焊接)在法兰盘3上。
在混合室7上固定有一金属圆盘状的重物锤9，金属盘对混合室7进行环围，在金属盘上还带有一个凹口10；根据系统所需的自振频率选定重物锤9的重量，这个系统是：重物锤—混合室—喷雾器。
图3示出泡沫灭火器的第二方案，该方案与第一方案的区别在于，它包括一个薄壁截锥状的支承件11，圆锥的较小的端部固定在重物锤9上，而其较大的端部固定在外壳1的法兰盘3上。
混合室7为圆柱形壳体12形状，其入口部分为锥形，其另一入口部分为锥形的圆柱形插件13，插件13利用三个金属销(或块)形式的支承件14被固定(例如焊接)在混合室7的壳体12的内面上，从而可以保持插件13与壳体12侧面之间的必要间隔。
该泡沫灭火器的工作方式如下。
当在储罐内起火且底喷式灭火系统起动时，从工作压力8至10兆帕的泵或消防设备输出的发泡剂水溶液经喷嘴4流出，同时经过开启的阀门6将周围的空气吸入混合室7内，在混合室中高湍流的空气-液体介质相互作用，然后流入喷雾器8，喷雾器8起着扩散室的作用，从而使灭火器在出口端恢复压力。
由于混合室7设置在与喷嘴4纵轴不同的轴上和重物锤9的重心偏移，因而将使空气-液体混合物的湍流进入混合室内时引起径向回转振动。基于重物锤9该振动将被加强，因此系统将进入稳定的自振状态。系统的这种稳定自振将形成独特的“沸腾层”，该“沸腾层”将促使空气泡有效的混合并小型化，因此可以大大地提高泡沫的稳定性。
经实验表明，所提出的泡沫灭火器能够生成不低于3至3.4低倍率泡沫。泡沫具有均匀的细泡状结构，每个泡沫的直径小于1毫米。无论是在泡沫进入空气介质时，还是在泡沫穿过带有本身压力的轻质易燃液体时，这种细泡状结构都能保证泡沫具有足够的稳定性。
同时，这种泡沫灭火器具有很高的压力转换系数(不低于30％)，例如，在入口端的压力为9个大气压时，泡沫灭火器出口端的压力约3个大气压。泡沫在3个大气压作用下被输送到储罐的底部区，克服储罐内轻质易燃液体(液体柱高度可达18米)的压力到达储罐表面，并沿正在燃烧的液体表面分布，从而实现灭火。
本发明所提出的泡沫灭火器非常适用于在储存易燃烧液体的储罐的底喷式灭火系统中应用。