一种针对细水雾外加声场强化的灭火装置的制作方法

本发明属于细水雾灭火和声波灭火领域，尤其涉及一种针对细水雾外加声场强化的灭火装置。

背景技术：

近些年来，由火灾引发的各种安全事故呈逐年增长趋势。火灾不仅危害人民群众的生命财产安全，也会引发严重的环境污染问题。如何迅速有效的预防火灾、消灭火灾、减轻火灾给人民带来的社会损失已经成为当今社会亟待解决问题的重中之重。灭火效率高的哈龙灭火剂曾被广泛应用，但因其会破坏臭氧层，造成温室效应，于2012年在全球范围内被全面禁止使用。当前世界各国均忙于研究与探索兼具高效、安全、节能和环保的消防技术。

细水雾灭火技术最早在20世纪50年代左右被提出，现已被发达国家公认为最佳的哈龙替代灭火剂。现有研究表明细水雾灭火技术可适用于扑灭各类火灾，已经逐渐应用于工厂、停车场、飞机、船舶、地铁、隧道、综合管廊等各种场景。除了日渐成熟的细水雾技术，声学的使用成为了哈龙替代技术研究的活跃新兴领域。根据之前的研究表明，火焰容易受到声场的影响，并且火焰响应行为会随所采用的声音频率而变化。不少研究都证实了声波是一种有效的灭火剂，在一定条件下可以熄灭固体、液体和气体火焰。

事实上，对于单纯的细水雾来说，仅依赖物理作用灭火，灭火效能还是不够高，使其发展受到一定的制约。而且并不是在细水雾雾场范围内的火焰都能够被及时有效熄灭。而根据声波灭火相关文献，考虑到声压和火焰尺度的比例，从工程角度看，仅使用声学来抑制火焰是不切实际的。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供了一种针对细水雾外加声场强化的灭火装置，进一步提高灭火效能及范围。本发明考虑将细水雾和声波结合起来进行灭火，提高灭火效能及范围；这种联合不仅不会对人和环境带来负面问题，而且特别适合对可用水量有一定限制的应用场合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种针对细水雾外加声场强化的灭火装置，主要包括多个声源装置与细水雾喷嘴的空间布置以及声场的调控方案等。

声源装置包括依次相连的信号发生器、功率放大器、扬声器及温度传感器。由信号发生器发射声波，并经功率放大器放大后传输至扬声器。扬声器表面安装着温度传感器。

声源装置与细水雾喷嘴的空间布置：每个细水雾喷嘴周围设有四个扬声器，以细水雾喷嘴为原点，四个扬声器的位置分别为(a,b,c)、(a,-b,c)、(-a,b,c)、(-a,-b,c)，具体为：

b＝0.5r

其中，a,b,c>0，分别为xyz轴方向上的距离；θ为细水雾喷嘴的锥角，细水雾喷嘴在z方向距离c处的喷洒范围为半径为r的圆。

声场调控包括使当温度传感器达到设定阈值时，信号发生器用于产生低频声波模拟电信号，输出30hz～50hz的正弦声波，并设置信号幅值≥2.2v，另外还需调节功率放大器的增益旋钮使其尽可能地将信号放大。

进一步地，设置信号发生器的信号幅值，范围在2.2～17.2v。

进一步地，功率放大器用于将低频声波模拟电信号进行一定程度的放大，此处通过增益按钮实现。

进一步地，扬声器将放大后的低频声波模拟电信号转换为声波进行播放。

进一步地，每个细水雾喷嘴周围设有四个扬声器，且沿x轴方向面朝对应的细水雾喷嘴放置。

进一步地，当温度传感器达到设定阈值时，调节功率放大器的增益旋钮使火源处声压级大于等于100db。

进一步地，多个声源装置的开关由各自的温度传感器来控制，即当某个扬声器上的温度传感器检测到附近温度达到一定阈值后，打开该扬声器。

进一步地，细水雾喷嘴为压力式旋流雾化喷嘴。

进一步地，温度传感器安装在扬声器上靠近细水雾喷嘴的一面。

本发明的有益效果：对于使用细水雾灭火的场所，安装多个扬声器及温度传感器，当某个扬声器附近温度达到一定阈值后，打开该扬声器，使仅靠细水雾无法有效熄灭的火焰在声场和细水雾喷嘴联合作用下被快速熄灭。其中，频率越低的声波可以越快越可靠地熄灭火焰；而信号幅值变化时，灭火时间和可靠性差距不大。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为信号发生器发出的信号幅值与灭火时间的关系示意图；

图中，1.信号发生器；2.功率放大器；3.扬声器；4.酒精灯；5.灯芯；6.火焰；7.细水雾喷嘴；8.温度传感器。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的实施结构与实施方式做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明针对细水雾外加声场强化的灭火装置，主要涉及多个声源装置、火源与细水雾喷嘴7的空间布置以及声场的调控方案。单个声源装置包括依次相连的信号发生器1、功率放大器2及扬声器3。由信号发生器1发射声波，并经功率放大器2放大后传输至扬声器3。扬声器3上装有温度传感器8。基于本发明实施以下实验，火源包括酒精灯4、灯芯5以及产生的火焰6：

1.声波灭火的实验：实验前先将信号发生器1以及功率放大器2设置好，用打火机点燃灯芯5，预燃10s～15s后，开启功率放大器2，发现在1分钟内火焰6无法熄灭。该实验重复三次，每次倒入15ml酒精；

2.喷雾灭火的实验：用打火机点燃灯芯5，预燃10s～15s后，打开喷雾，发现在1分钟内火焰6无法熄灭。该实验重复三次，每次倒入15ml酒精；

3.联合灭火的实验：实验前先将信号发生器1以及功率放大器2设置好，用打火机点燃灯芯5，预燃10s～15s后，开启功率放大器2，大概延迟5s后产生声波，立刻打开喷雾，发现在1分钟内火焰6熄灭。每种实验工况重复三次，每次倒入15ml酒精。

声源装置、火源与细水雾喷嘴7的空间布置如图1所示，每个细水雾喷嘴7周围设有四个扬声器3，以细水雾喷嘴7为原点，令四个扬声器3中心分别在(a,b,c)、(a,-b,c)、(-a,b,c)、(-a,-b,c)四个位置处，且沿x轴方向面朝对应的细水雾喷嘴7放置；其中，a,b,c>0，分别为xyz轴方向上的距离。酒精灯4中心放置在z方向上距离细水雾喷嘴7为c的同心圆区域内，同心圆内径为0.4r，外径为0.6r。细水雾喷嘴7在z方向上距离为c处覆盖半径为r的实心圆雾场区域。在本实施方案中，c＝20cm，细水雾雾场锥角θ为60°，故b＝0.5r＝6cm，故a＝16cm。

声场的调控方案为当温度传感器8到设定阈值时，使信号发生器1输出30hz～50hz的达

正弦声波，并设置一定的信号幅值(2.2v～17.2v)，另外还需调节功率放大器2的增益旋钮使其尽可能放大信号。在细水雾本身作用下，同心圆区域内的火焰6难以在1min内熄灭，而在当某个扬声器3启动后，火焰6可在1min内熄灭。

所述信号发生器1用于产生低频声波模拟电信号，此处主要用于发射出30hz～50hz的正弦声波，信号幅值为2.2v～17.2v。

所述功率放大器2用于将低频声波模拟电信号进行放大，使火焰6处的声压级大于等于100db，此处即使其增益按钮始终指向0db。

所述扬声器3将放大后的低频声波模拟电信号转换为声波进行播放。

所述酒精灯4最大容量为30ml，其中盛满15ml的99.7％无水乙醇。

所述灯芯5为陶瓷纤维灯芯，可以使火焰6的尺寸便于调节。

所述火焰6应具有10s～15s的预燃时间。

所述细水雾喷嘴7为压力式旋流雾化喷嘴，喷雾压力约为3.4bar，喷雾锥角约为60°。

每个声源装置的开关由各自的温度传感器8来控制，即当某个扬声器3上的温度传感器8检测到附近温度达到一定阈值后，打开该扬声器3。

实验结果说明：如图2所示，30hz时在1.1v时无法灭火(即使灭火时间大于60s)，在2.2v、7.2v、12.2v、17.2v四个电压下则都可以成功灭火。在2.2v、7.2v、12.2v、17.2v四个电压下各重复了四组实验并计算灭火平均时间，发现相差不大，说明当信号幅值在2.2v～17.2v时，灭火的强化效果相同，即信号幅值达到一定后，继续增大信号幅值并不能有更好的强化灭火效果。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。