一种后混合式压缩空气泡沫系统
技术领域
本实用新型属于消防设备技术领域，尤其是涉及一种后混合式压缩空气泡沫系统。
背景技术
压缩空气泡沫灭火技术以其大流量、高效率特点，目前逐渐占据消防装备的主流地位，据美国NFPA标准：针对碳氢类火灾：水系灭火最小有效灭火流量为：20L/㎡min；泡沫灭火系统最小有效灭火流量为：4.1L/㎡min；而压缩空气泡沫(CAFS)系统，最小有效灭火流量仅需：1.63L/㎡min。即，压缩空气泡沫系统灭火至少比常规水系灭火提高能效12.3倍；比常规泡沫灭火系统提高能效2.51倍。
压缩空气泡沫系统的泡沫混合仓的工作要求非常高，对进入混合仓的水、压缩空气、泡沫的比例必需精确控制，加之特殊的结构设计，才能产生高质量的A/B类压缩空气泡沫。但现有压缩空气泡沫系统，在实际操作中的流量是陡变的，如：一台车载压缩空气泡沫灭火系统一般可以支持1～8 只水枪同时作业，实际灭火时，部分或全部开启这些水枪，会造成流量的很大变化。通常压缩空气泡沫系统的控制，是使用流量传感器采集水泵输出流量变化信息，传递至空气泡沫比例控制中心进行运算，再发出控制该系统气泵、泡沫泵输出量的指令，来保证在总输量出不断变化的情况下，水、压缩空气、泡沫的比例仍保持精准。所以，大流量的压缩空气泡沫系统的水泵、气泵、泡沫泵和传感器、空气泡沫比例控制中心一般都是高度集成的。
由于压缩空气泡沫系统的工作压力只有0.8～1.0Mpa，这使得压缩空气泡沫的远距离输送，特别是向高层、超高层的输送受到很大限制，例如，目前最好的车载压缩空气泡沫系统的垂直作业高度不超过120米，水平输送距离不超过1000米。可是，我国近年来高层、超高层建筑数量已居世界首位，地铁的运营数量也越来越大。如何把高效的压缩空气泡沫技术应用到普遍垂直高度超过100米甚至200米以上的高层建筑火灾扑救中去，又，如何深入地铁、隧道、高速公路数千米，仍有高效的作战能力，是本发明的目标。
发明内容
鉴于上述问题，本实用新型要解决的问题是提供一种后混合式压缩空气泡沫系统，尤其适合垂直高度超过100米甚至200米以上的高层建筑火灾扑救以及深入地铁、隧道、高速公路数千米进行火灾扑救，其通过高压的方式，使预混液和压缩空气实现远距离输送，在作业现场再将预混液和压缩空气减压后输入混合仓，使两者充分混合并产生压缩空气泡沫，即可实现高层、远距离压缩空气泡沫灭火的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种后混合式压缩空气泡沫系统，包括液路系统、气路系统、分配控制装置、混合装置和输出装置，其中，
液路系统与气路系统分别与分配控制装置连接，液路系统用于水和泡沫的预混液的输送，气路系统用于压缩气体的输送；
分配控制装置的另一端与混合装置连接，分配控制装置用于对预混液与压缩气体的减压处理；
输出装置设于混合装置的另一端，混合装置用于预混液与压缩气体的混合，形成压缩空气泡沫液，输出装置用于压缩空气泡沫液的输出。
具体地，液路系统包括液路混合单元和液路控制单元，液路混合单元与液路控制单元连接，液路控制单元通过连接装置与分配控制装置连接。
进一步的，液路混合单元包括泡沫输送模块、液体输送模块、混合模块和液路安全模块，泡沫输送模块与液体输送模块均与混合模块的输入端连接，混合模块的输出端与液路控制单元连接，液路安全模块设于混合模块与液路控制单元之间。
进一步的，液路控制单元包括遥控联动控制装置、泡沫气体比例控制装置与流量监测装置，遥控联动控制装置的输入端与混合模块连接，遥控联动控制装置的输出端与流量监测装置连接，泡沫气体比例控制装置分别与混合模块、泡沫输送模块和流量监测模块电连接，遥控联动控制装置与液体输送模块连接。
具体地，气路系统包括气体输送模块、气体输送开关、气体流量开关、压力监测装置和气体安全控制装置，气体输送模块、气体输送开关与气体流量开关依次连接，气体流量开关另一端与分配控制装置连接，压力监测装置设于气体流量开关与分配控制装置之间，气体安全控制装置分别与压力监测装置和气体输送开关电连接，气体流量开关与泡沫气体比例控制装置电连接。
具体地，分配控制装置包括分配控制器、预混液输出支路和气体输出支路，预混液输出支路与气体输出支路均与分配控制器的输出端连接，预混液输出支路的另一端与气体输出支路的另一端均与混合装置的输入端连接，分配控制器分别与输出装置、遥控联动控制装置电连接。
进一步的，预混液输出支路包括第一减压器和扰流减速装置，第一减压器一端与分配控制器连接，第一减压器的另一端与扰流减速装置连接，扰流减速装置的另一端与混合装置连接。
进一步的，遥控联动装置与流量监测装置之间设有截止阀。
具体地，输出装置包括多个输出支路，每一个输出支路包括喷枪、信号发射模块和截止阀，截止阀与喷枪连接，信号发射器设于喷枪上，信号发射模块与截止阀连接。
进一步的，分配控制器设有中继模块，信号发射模块、中继模块与遥控联动控制装置依次电连接。
本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得后混合式压缩空气泡沫系统结构简单，重量轻、展开快捷、一键式操作，便于普及，采用高效的A/B类压缩空气泡沫灭火技术；克服了传统压缩空气泡沫打不高，送不远的弊端；针对高层、地铁、隧道、高速公路等特殊场所的火灾特点，突出中小流量、高效率、远距离的优势，解决目前此类火灾扑救难的难题；能够满足垂直高度300米，水平距离10000米作业要求。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的系统结构示意图；
图2是本实用新型一实施例的液路安全及遥控装置结构示意图；
图3是本实用新型一实施例的气路安全装置结构图。
图中：
1、混合模块2、液体输送模块 3、液路安全模块
4、遥控联动控制装置5、截止阀 6、流量监测装置
7、快速接口8、高压软管卷盘 9、快速接口
10、分配控制装置 11、第一减压器12、混合装置
13、高压气瓶组 14、气体流量开关15、快速接口
16、高压软管卷盘 17、快速接口18、第二减压器
19、泡沫气体比例控制装置 20、泡沫泵21、泡沫箱
22、截止阀 23、截止阀24、信号发射模块
25、信号发射模块 26、喷枪27、喷枪
28、中继模块 29、气体填充泵30、压力监测装置
31、气体安全控制装置 32、气体输送开关33、扰流减速装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
图1示出了本实用新型一实施例的系统结构示意图，本实施例涉及一种后混合式压缩空气泡沫系统，用于垂直高度超过100米甚至200米以上的高层建筑火灾扑救以及深入地铁、隧道、高速公路数千米火灾扑救，相较于现有的在系统的前端生产压缩空气泡沫做法，本实施例中先将水和泡沫按需要比例预混后送入柱塞泵并输出高压预混液；同时利用空气填充泵和高压储气瓶组稳定输出高压压缩空气，由于输出的预混液和压缩空气是高压(22～30 Mpa)状态，故可以输送较高的高度(300米)和较远的距离(10000米)。然后在高层或远距离的作业面将输送过来的高压预混液和高压压缩空气减压、减速，减压、减速后的预混液及压缩空气再输入本实施例的后混合式的混合装置，在混合装置内预混液和压缩空气充分混合并产生高质量的压缩空气泡沫液，由于该混合式压缩空气泡沫系统能够克服原来常规的前混合式的压缩空气泡沫系统固有的打不高、送不远的弊端，且该系统结构简单，重量轻、展开快捷、一键式操作，成本低，更加便于普及。
一种后混合式压缩空气泡沫系统，如图1-3所示，包括液路系统、气路系统、分配控制装置10、混合装置12和输出装置，其中，液路系统与气路系统分别与分配控制装置10连接，液路系统用于水和泡沫的预混液的输送，气路系统用于压缩气体的输送；分配控制装置10的另一端与混合装置12连接，分配控制装置10用于对预混液与压缩气体的减压、减速及分配处理；输出装置设于混合装置12的另一端，混合装置12用于预混液与压缩气体的混合。泡沫与液体水在液路系统中按比例混合后，形成预混液，预混液经过液路系统输送至分配控制装置10中，压缩气体在气路系统的作用下也输送至分配控制装置10中，预混液与压缩气体在分配控制装置10中，经过减压处理后，预混液再经过扰流减速装置进入混合装置12，压缩气体则直接进入混合装置12，预混液和压缩气体在混合装置12中充分，并产生压缩空气泡沫，产生后的压缩空气泡沫被输送至输出装置中，并经过输出装置输出，用以进行A/B类火灾的扑灭。
具体地，上述的液路系统包括液路混合单元和液路控制单元，液路混合单元与液路控制单元连接，液路控制单元通过连接装置与分配控制装置10 连接，液路混合单元用于泡沫与水的混合，形成预混液，分配控制装置10 用于控制预混液的输送；连接装置包括快速接口7、连接软管和高压软管卷盘8，连接软管缠绕设于高压软管卷盘8上，快速接口7、9分别设于连接软管的两端，便于连接软管分别与液路控制单元和分配控制装置10快速连接，节省时间。该连接软管与快速接口均为市售产品，可根据实际需求进行选择。
上述的液路混合单元包括泡沫输送模块、液体输送模块2、混合模块1 和液路安全模块3，其中，泡沫输送模块用于泡沫的输送，液体输送模块2 用于水的输送，泡沫输送模块与液体输送模块2均与混合模块3的输入端连接，混合模块1用于泡沫与水的混合并形成高压预混液，混合模块1的输出端与液路控制单元连接，液路控制单元用于控制泡沫与水根据需求比例进行混合，同时根据输出装置发射的信号决定是否预混液的输送，液路安全模块3设于混合模块1与液路控制单元之间，液路安全模块3用于保证液路系统的运行安全，保证液路系统的压力不超过预设值。该泡沫输送模块包括泡沫箱21和泡沫泵20，泡沫泵20用于将泡沫箱21中的泡沫输送至混合模块1 中，泡沫箱21与泡沫泵20连接，该泡沫泵20优选为柱塞泵，液体输送模块2为水箱，混合模块1为高压水泵，该高压水泵用于实现泡沫与水的混合，优选的，高压水泵为膜片泵，且高压水泵的输出压力大于22Mpa，流量为 40-80L/min，输出水和泡沫的高压预混液。液路安全模块3为溢流阀，该溢流阀设于高压水泵与液路控制单元之间，用于保证液路系统的运行安全，当液路系统的压力超过预设压力时，溢流阀进行溢流泄压，保证液路系统的安全，该预设压力为28Mpa。上述的膜片泵、溢流阀均为市售产品，可根据实际需求进行选择。
液路控制单元包括遥控联动控制装置4、泡沫气体比例控制装置19与流量监测装置6，遥控联动控制装置4的输入端与混合模块1的输出端连接，遥控联动控制装置4的输出端与流量监测装置6连接，遥控联动控制装置4 用于是否进行水和泡沫的预混液的输送，流量监测装置6用于监测液路系统的流量；泡沫气体比例控制装置19分别与混合模块1、泡沫输送模块和流量监测模块6电连接，泡沫气体比例控制装置19根据流量监测装置6传送的信号，控制混合模块1的高压水泵与泡沫输送模块的泡沫泵20的动作，控制泡沫与水的按比例混合，以满足后续使用需求；遥控联动控制装置4与流量监测装置6之间设有截止阀5，截止阀5的设置，用于保证液路系统的运行安全，防止液路系统输出管路压力超过工作压力，造成泄露产生。遥控联动控制装置4与液体输送模块2连接，控制液体输送。泡沫气体比例控制装置19通过采集高压水泵的输出流量信号，按规定的比例控制泡沫泵20的输出量，并向高压水泵的输入端输入泡沫，该规定的比例为1‰～6％。
遥控联动控制装置4包括两个并联的联动的电磁阀A和电磁阀B，互为开关状态，若电磁阀A打开，则电磁阀B关闭；若电磁阀A关闭，则电磁阀B打开，实现液路系统预混液的输出与关闭，该遥控联动控制装置4接收输出装置发送的信号，判断液路系统的输出与关闭，电池阀A打开，电磁阀 B关闭，实现液路系统的输出，进行预混液的输送，进行火灾救援；反之，电池阀A关闭，电磁阀B打开，实现液路系统的关闭，不进行预混液的输送，不实现火灾救援。电磁阀A与电磁阀B均为市售产品，根据实际需求进行选择。
泡沫气体比例控制装置19为PLC控制器或CPU，或者是其他控制装置，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。该泡沫气体比例控制装置19 内预设有编辑好的程序；流量监测装置6为流量计，为市售产品，根据实际需求进行选择。流量计时时将测量的液路系统的流量信号发送给泡沫气体比例控制装置19，泡沫气体比例控制装置19分别与泡沫泵20和高压水泵电连接，泡沫气体比例控制装置19根据该信号控制泡沫泵20和高压水泵动作，控制预混液的流量和泡沫比例；同时，泡沫气体比例控制装置19还与气路系统电连接，控制压缩气体的输送流量，进而保证预混液与气体在混合装置 12内的混合比例，保证后续压缩空气泡沫的使用需求。
气路系统包括气体输送模块、气体输送开关32、气体流量开关14、压力监测装置30和气体安全控制装置31，气体输送模块、气体输送开关32与气体流量开关14依次连接，气体输送模块用于压缩气体的输送，气体输送开关32用于控制气路系统的打开与关闭，气体流量开关14用于调节气路系统的压缩气体的流量，气体流量开关14另一端与分配控制装置10连接，压力监测装置30设于气体流量开关14与分配控制装置10之间，压力监测装置30用于监测气路系统的压力，气体安全控制装置31分别与压力监测装置 30和气体输送开关32电连接，气体流量开关14与泡沫气体比例控制装置 19电连接，气体安全控制装置31用于控制气路系统的输送压力，保证气路系统的输送安全，避免异常和泄露发生。
该气体输送模块包括气体填充泵29和高压气瓶组13，气体填充泵29与高压气瓶组13连接，气体填充泵29用于对高压气瓶组13进行充气，高压气瓶组13用于保证气路系统压缩气体的稳定输送。该气体填充泵29为柱塞泵，输出压力为35-40Mpa，输出的流量为200-1000L/min，为市售产品，可根据实际需求进行选择。高压储气瓶组13包括多个高压储气瓶，该高压储气瓶是工业用钢瓶或碳纤维瓶，工作压力为35-40Mpa，输出流量大于 1000L/min，为市售产品，可根据实际需求进行选择。
泡沫气体比例控制装置19通过信号采集线路与流量计电连接，泡沫气体比例控制装置19通过控制线路分别与高压水泵、高压气体流量开关14和泡沫泵20电连接。泡沫气体比例控制装置19通过采集高压水泵的输出流量信息，按规定的比例控制高压储气瓶组13的输出流量，(一般是 300％～1000％)。
上述的气体输送开关32为电磁阀，为市售产品，根据实际需求进行选择。
上述的气体流量开关14为高压气体流量开关，为市售产品，根据实际需求进行选择。
上述的压力监测装置30为压力计，为市售产品，根据实际需求进行选择。
上述的气体安全控制装置31分别与压力计和气体输送开关32的电磁阀电连接，气体安全控制装置31包括PLC控制器，预设有编辑好的程序，并预设有工作压力值，压力计时时监测气路输送气体的压力，并时时将数据发送给气体安全控制装置31，气体安全控制装置31根据压力计传送的数据，与工作压力值相比较，进而控制气体输送开关32的打开与关闭，以此保证气路系统没有发生异常和泄露，当气路系统发生异常和泄露时，压力计监测到的输出管路的压力持续下降，气体安全控制装置31控制电磁阀动作，电磁阀关闭，截断气源，保证安全。优选的，气体安全控制装置31通过信号采集线路与压力计电连接，通过控制线路与电磁阀电连接。
气体流量开关14通过连接装置与分配控制装置10连接，该连接装置包括高压软管卷盘16和快速接口15、17以及高压软管，高压管软缠绕设于高压软管卷盘16上，且快速接口15、17分别安装在高压软管的两端。
上述的分配控制装置10包括分配控制器、预混液输出支路和气体输出支路，预混液输出支路与气体输出支路均与分配控制器的输出端连接，预混液输出支路的另一端与气体输出支路的另一端均与混合装置12的输入端连接，分配控制器分别与输出装置、遥控联动控制装置4电连接，分配控制器用于对预混液和压缩气体进行减压，便于预混液与气体进入混合装置中进行混合。
预混液输出支路用于减压后的预混液的输出，该预混液输出支路包括第一减压器11和扰流减速装置33，第一减压器11一端与分配控制器连接，第一减压器11的另一端与扰流减速装置33连接，扰流减速装置33的另一端与混合装置12连接；气体输出支路包括第二减压器18，第二减压器18的一端与分配控制器的连接，另一端与混合装置12连接，预混液与气体经过减压后，可将预混液与气体的压力减至0.8-1.0Mpa。第一减压器11与第二减压器18均为减压器，为市售产品，根据实际需求进行选择；扰流减速装置33 为扰流减速器，其作用一是降低预混液管路内高速射流的流速，二是将预混液预制为旋转水流，为进入混合装置12创造必要条件。上述的第一减压器 11与第二减压器18输出流量满足条件为：≥1:3，≤1:12。
上述的混合装置12为后混合仓，该后混合仓内部为伞型涡旋式结构，预混液和压缩气体进入混合仓后，形成带压涡旋，便于预混液与压缩气体的充分混合。
输出装置包括多个输出支路，每一个输出支路包括喷枪26、27、信号发射模块24、25和截止阀22、23，截止阀22、23与喷枪26、27连接，信号发射模块24、25设于喷枪26、27上，分配控制器设有中继模块28，信号发射模块24、25、中继模块28与遥控联动控制装置4依次电连接，信号发射模块24、25与截止阀22、23连接，截止阀22、23的打开与关闭时将信号发送给信号发射模块24、25。喷枪26、27用于预混液与气体混合后的压缩空气泡沫液喷出，进行火灾救援，截止阀22、23将打开与关闭的信号发给信号发射模块24、25，同时，信号发射模块24、25将该信号通过中继模块28发射给遥控联动控制装置4，控制遥控联动控制装置4的电磁阀A与电磁阀B 的打开与关闭，如图2所示，实现后混合式压缩空气泡沫系统的打开与关闭，便于对火灾救援。上述的信号发射模块24、25为无线信号发射模块，上述的中继模块28为无线中继模块，均为市售产品，根据实际需求进行选择。
上述的喷枪26、27为CAFA喷枪，为市售产品，具有直流和开花两种喷射功能。
本实施例的工作过程：该后混合式压缩空气泡沫系统在进行火灾救援时，液路系统工作时，空气泡沫比例控制器19通过流量监测装置6感知液路系统流量，进而控制泡沫泵20按照设定的比例向高压水泵的输入端注入相应量的泡沫，高压水泵输出的是高压的(≥22Mpa)混合液，通过管路输送至作业面，在作业面管路通过快速接口9连接分配控制装置10，在分配控制装置10内液体经过减压(减压至0.8～1.0Mpa)和扰流减速后进入后混合仓；水路系统压力＞30Mpa时，溢流阀3自动溢流泄压。
气路系统工作时，由高压储气瓶组13负责输出，输出的气量受控于气体流量开关14，气体流量开关14受控于泡沫气体比例控制装置19，根据预设的要求，高压气体通过管路输送至作业面，在作业面管路通过快速接口 17连接分配控制装置10，在分配控制装置10内气体经过减压(减压至0.8～1.0 Mpa)后进入后混合仓；当压力监测装置30持续检测到管路气体异常压力下降时，安全控制装置31通过电磁阀切断气源。
减压、减速后的混合液体和气体进入后混合仓后，经充分混合分两路输出压缩空气泡沫液，其分别连接分别CAFA喷枪26、27，CAFA喷枪26、27 上安装有截止阀22、23和信号发射模块24、25，当CAFA喷枪26、27操作时，“开”“关”动作指令由无线发射模块24、25通过无线中继模块28发送至后方遥控联动控制装置4，实现后混合式压缩空气泡沫系统的打开与关闭，进行火灾救援。
本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使得后混合式压缩空气泡沫系统结构简单，重量轻、展开快捷、一键式操作，便于普及，采用高效的A/B类压缩空气泡沫灭火技术；克服了传统压缩空气泡沫打不高，送不远的弊端；针对高层、地铁、隧道、高速公路等特殊场所的火灾特点，突出中小流量、高效率、远距离的优势，解决目前此类火灾扑救难的难题；能够满足垂直高度300米，水平距离10000米作业要求。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
