一种以液氮为喷射动力的多功能消防车及混合喷射炮制造技术

本发明专利技术提供一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，包括车体、液氮储罐、液氮输送管路、气化装置、若干电动阀门、液氮喷射枪、供水接头、混合喷射炮。液氮与水在消防炮管内混合，液氮快速吸收水的热量而急剧气化，其体积扩大数百倍，产生很大推力，将大流量的水或水系灭火剂以雾化流体形态高速射出，实现远射程喷射，雾化流体扩大了灭火剂与火焰的接触面积，大幅提高了灭火救援效率。

A multifunctional fire truck with liquid nitrogen as jet power and mixed spray gun

The invention provides a multifunctional fire truck with liquid nitrogen as a jet power, including a car body, a liquid nitrogen storage tank, a liquid nitrogen transport line, a gasification device, a number of electric valves, a liquid nitrogen spray gun, a water supply joint and a mixed injection gun. Liquid nitrogen and water are mixed in the fire cannon tube, and the liquid nitrogen rapidly absorbs the heat of water and vaporized rapidly. Its volume expands hundreds of times and produces great thrust. The high flow water or water system fire extinguishing agent is ejected at a high speed in the form of atomized fluid, and the distance between the fire agent and the flame is expanded, and the contact area of the fire extinguisher and the flame is expanded. High efficiency of fire fighting and rescue.

【技术实现步骤摘要】
一种以液氮为喷射动力的多功能消防车及混合喷射炮
本专利技术涉及一种消防技术，特别是一种以液氮为喷射动力的多功能消防车。
技术介绍
国标GB20128-2006《惰性气体灭火剂》中，将氮气列入惰性气体灭火剂序列中。大气中氮气的含量占78％。工业制取高纯度氧气的方法是将空气液化，将氧分馏后剩余大量液氮，这些液氮进入市场，用于快速制冷等多种场所，也可用于消防灭火，液氮售价便宜，供应充足。液氮还是一种通过相变来实现能量转换的物质。常压下液氮在-195.8℃时沸腾气化，1kg液氮气化时可生成800多升纯净氮气，同时吸收198kj的汽化潜热。当液氮与水在消防炮管内混合时，液氮快速吸收水的热量而急剧气化，其体积迅速增大数百倍，在管路内产生很大推力，此现象相当于“发射药被点燃”，可推动大流量的“气-水”混合流体高速射出，其出口处的射速远大于常规消防车水射流的出口射速，可将大流量的水或水系灭火剂喷射为细水雾或超细水雾射流。这种“气-水”混合流体不仅扩大了灭火剂与火焰的接触面积，也扩大了洗消剂与有毒气体的接触面积，克服了常规消防车射出的水射流很快坠落地上流失掉的缺点，而且这种“气-水”混合流体具有比常规消防车射出的水雾射流有更远的射程、更大的穿入火焰中的动能，可大幅度提高灭火救援效率，由此可以研发出一种以液氮为喷射动力的消防车。专利技术专利03133926.3描述了一种液氮消防车及喷射枪，由汽车变速箱带动液氮泵将液氮贮罐中存储的液氮加压，再输入喷射枪中射出灭火。该专利未涉及利用液氮与水混合时产生相变推动混合流体高速喷射的技术问题。专利技术专利201710225285.2描述了一种液氮动力消防炮，该专利描述了将进入消防炮内的液氮首先吸热气化生成氮气，产生出超音速氮气流体，再与进入消防炮中的水流体发生撞击生成混合流体。未涉及液氮与水混合产生相变瞬间释放出很大压力能的问题，也未提出液氮在消防炮内气化时其体积急剧增大而产生“气塞”问题的解决方案。专利技术专利200910035880.5、201210517766.8等，均描述了利用高速气体射流与水或泡沫灭火液撞击产生出细水雾或泡沫珠的技术方案。也未涉及液氮与水流体混合时，液氮瞬间发生相变释放出很大压力能与水流体的相互作用的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，该消防车可以持久性存储液氮，利用液氮与水混合时吸热相变产生的很大动能，将水、水系灭火剂或洗消剂喷射为雾化态的高射速混合流体，太幅度提高灭火救援效率。实现本专利技术目的的技术方案为：一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，包括车体、液氮储罐、液氮输送管路、气化装置、若干电动阀门、供水接头、液氮喷射枪、混合喷射炮。液氮储罐设置于车体上；液氮输送管路至少设置三路，且第一路液氮输送管路从液氮储罐底部引出穿过气化装置后接入液氮储罐顶部，第二路液氮输送管路从液氮储罐底部引出后分别接入液氮喷射枪的输入端和混合喷射炮的第一输入端，第三路液氮输送管路连接安全阀门4、定值泄压阀门10，外部液氮输入至液氮储罐2时也经过第三路液氮输送管路；混合喷射炮包括第一输入端、第二输入端、液氮喷嘴、喷射管，炮的内腔通道按照气液混合体的流动方向分为相连的收缩段、扩散段、增速段，收缩段内径逐步缩小，扩散段内径随“气-液”混合体的流动方向逐步增大，增速段内径与扩散段中的最大内径相同且随流动方向保持内径不变，液氮喷嘴与第一输入端连接且位于收缩段内，且位于收缩段(8-1)内的中线位置上，其出口与收缩段(8-1)的出口在同一平面上；第二输入端连接收缩段其另一端连接供水接头；电动阀门分布于液氮输送管路和供水接头的管路上。一种混合喷射炮，包括第一输入端、第二输入端、液氮喷嘴、喷射管，喷射管内腔按照“气-液”混合体的流动方向分为相连的收缩段、扩散段、增速段；收缩段内径逐步缩小，扩散段内径随“气-液”混合体的流动方向逐渐增大，增速段的内径与扩散段中的最大内径相同且随流动方向保持内径不变，液氮喷嘴与第一输入端连接且位于收缩段内的中线位置上，其出口与收缩段的出口在同一平面上，第二输入端的一端连接收缩段另一端连接供水接头。采用上述消防车，气化装置包括气化管、若干散热翅片；气化管与第一路液氮输送管路连接，散热翅片沿气化管径向设置于气化管外壁上。采用上述消防车，液氮储罐包括液氮储罐外壳、液氮储罐内胆；液氮储罐内胆设置于液氮储罐外壳内且两者之间设置间隙，间隙内干燥且抽真空至0.001～0.005Pa，液氮储罐内胆的外表面分层缠绕氧化锆箔层绝热材料。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术中采用液氮与水、水系灭火剂、化学洗消剂在混合喷射炮中实施快速混合的方法，利用液氮气化相变时体积扩大数百倍，产生的很大推力，将水、水系灭火剂或化学洗消剂喷射为高射速大流量的雾化流体，实现远射程喷射，大幅度提高消防灭火和应急救援效率，显著降低水的消耗量；(2)本专利技术中液氮在气化装置中吸热气化对液氮储罐液氮实施升压，在执行消防救援任务时，通过引出少量液氮在气化装置中吸热气化压力增大，将液氮储罐内的压力升高至1.2～1.6MPa，持续稳定地向消防枪、炮中提供此压力下的液氮；(3)液氮储罐内的氧化锆箔有极低的导热系数(1.01×10-4W/m·K)，氧化锆箔对紫外长波、中波及红外线反射率高达85％以上，其隔热性能优于常规选用的不具有热反射性能的超细玻璃丝棉绝热材料；对装配后的外壳与内胆间的夹层进行充分干燥，除去水份，再抽至高真空状态，利用高真空状态阻断罐体内外的热对流交换，在自然条件下，液氮储罐内的液氮年损耗率低于总储量的1/4，实现了消防车上液氮的长久性存储。下面结合说明书附图对本专利技术作进一步描述。附图说明图1为液氮消防车总体结构示意图。图2为液氮储罐结构示意图。图3为液氮气化装置的示意图，其中(a)为侧视图，(b)为(a)的A-A剖视图。图4为混合喷射炮的剖面示意图。其中，车体1、液氮储罐2、液氮储罐外壳2-1、液氮储罐内胆2-2、绝热材料2-3、折叠臂架3、安全阀门4、液位计5、压力传感器6、臂架转盘7、混合喷射炮8、收缩段8-1、扩散段8-2、增速段8-3、液氮喷嘴8-4、液氮输送管路9、定值泄压阀门10、输水管路11、供水接头12、液氮喷射枪13、电动阀门14-1、电动阀门14-2、电动阀门14-3、电动阀门14-4、气化装置15、气化管15-1、散热翅片15-2。具体实施方式结合图1，一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，包括车体1、液氮储罐2、液氮输送管路9、气化装置15、臂架转盘7、折叠臂架3、输水管路11、供水接头12、混合喷射炮8、液氮喷射枪13、若干电动阀门。结合图2，液氮储罐2设置于车体上。液氮储罐2包括钢质液氮储罐外壳2-1、液氮储罐内胆2-2和绝热材料2-3。液氮储罐内胆2-2为钢制内胆，液氮储罐内胆2-2设置于液氮储罐外壳2-1内且两者之间设置间隙，绝热材料2-3缠绕于液氮储罐内胆2-2外表面上。液氮储罐2在制作时，首先在钢质内胆2-2的外表面上缠绕氧化锆箔层绝热材料2-3，氧化锆箔有极低的导热系数(1.01×10-4W/m·K)，对紫外长波、中波及红外线反射率高达85％以上，其隔热性能优于不具有热反射性能的玻璃棉，对装配后的外壳2-1与内胆2-2间的夹层进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，其特征在于，包括车体(1)、液氮储罐(2)、液氮输送管路(9)、气化装置(15)、若干电动阀门、供水接头(12)、液氮喷射枪(13)、混合喷射炮(8)；其中液氮储罐(2)设置于车体(1)上；液氮输送管路(9)至少设置两路，且第一路液氮输送管路从液氮储罐(2)底部引出连接气化装置(15)后接入液氮储罐(2)顶部，第二路液氮输送管路从液氮储罐(2)引出后分别接入液氮喷射枪(13)的输入端和混合喷射炮(8)的第一输入端；混合喷射炮(8)包括第一输入端、第二输入端、液氮喷嘴(8‑4)、喷射管，喷射管内腔按照“气‑液”混合体的流动方向分为相连的收缩段(8‑1)、扩散段(8‑2)、增速段(8‑3)，收缩段(8‑1)内径逐步缩小，扩散段(8‑2)内径随“气‑液”混合体的流动方向逐渐增大，增速段(8‑3)的内径与扩散段(8‑2)中的最大内径相同，随流动方向保持内径不变，液氮喷嘴(8‑4)与第一输入端连接且位于收缩段(8‑1)内的中线位置上，其出口与收缩段(8‑1)的出口在同一平面上，第二输入端的一端连接收缩段(8‑1)另一端连接供水接头(12)；电动阀门位于液氮输送管路(9)和供水接头(12)的管路上。...

【技术特征摘要】
1.一种以液氮为喷射动力的多功能消防车，其特征在于，包括车体(1)、液氮储罐(2)、液氮输送管路(9)、气化装置(15)、若干电动阀门、供水接头(12)、液氮喷射枪(13)、混合喷射炮(8)；其中液氮储罐(2)设置于车体(1)上；液氮输送管路(9)至少设置两路，且第一路液氮输送管路从液氮储罐(2)底部引出连接气化装置(15)后接入液氮储罐(2)顶部，第二路液氮输送管路从液氮储罐(2)引出后分别接入液氮喷射枪(13)的输入端和混合喷射炮(8)的第一输入端；混合喷射炮(8)包括第一输入端、第二输入端、液氮喷嘴(8-4)、喷射管，喷射管内腔按照“气-液”混合体的流动方向分为相连的收缩段(8-1)、扩散段(8-2)、增速段(8-3)，收缩段(8-1)内径逐步缩小，扩散段(8-2)内径随“气-液”混合体的流动方向逐渐增大，增速段(8-3)的内径与扩散段(8-2)中的最大内径相同，随流动方向保持内径不变，液氮喷嘴(8-4)与第一输入端连接且位于收缩段(8-1)内的中线位置上，其出口与收缩段(8-1)的出口在同一平面上，第二输入端的一端连接收缩段(8-1)另一端连接供水接头(12)；电动阀门位于液氮输送管路(9)和供水接头(12)的管路上。2.根据权利要求1所述的消防车，其特征在于，气化装置(15)包括气化管(15-1)、若干散热翅片(15-2)；其中气化管(15-1)的进口与第一路液氮输送管路(9)连接，其出口通过液氮输送管路(9)与液氮储罐(2)顶部相通；散热翅片(15-2)沿气化管(15-1)径向设置于气化管(15-1)外壁上。3.根据权利要求1所述的消防车，其特征在于，电动阀门包括设置于混合喷射炮(8)处的液氮输送管路上的第四电动阀门(14-4)，通过第四电动阀门(14-4)控制液氮与水的混合比为1：20～40。4.根据权利要求1所述的消防车，其特征在于，液氮储罐(2)包括液氮储罐外壳(2-1)、液氮储罐内胆(2-2)；其中液氮储罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德利，姬永兴，张亮，谢占坤，陶磊，杨鹤，段升阳，
申请(专利权)人：山东宏达科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37