一种消防软管及使用方法与流程

1.本发明属于消防技术领域，具体涉及一种消防软管及使用方法。


背景技术：

2.消防灭火，通常是使用加压后的水喷向火源，以降温和隔绝空气灭火。在城市等人口密集区，容易找到水源，故接水相对容易，不需要临时铺设较长距离的引水管道。但是在森林等野外火灾中，水源往往离起火点较远，这就需要救火人员携带消防软管前进，一边前进一边现场铺设消防管道，以持续供应消防用水。而消防管道因为需要承受较高的水压，其壁厚也不能太薄。
3.首先，因为水源与离起火点距离较远，故在水源地往往需要给水加压后才能保证将水输送到起火点，并且森林往往生长于山体的向阳处和较高处，而水源位于山体的低洼处，故存在高度差，需要通过水压克服；其次，在喷水时候，水离开消防管道的喷射口后，还需要维持足够的水压，才能保证喷射的高度，例如要喷灭树冠火，就需要大约10-20米喷射高度；第三，灭火时，考虑到安全，救火人员也不能太接近火场，这也要求喷出的水，具有足够的水压，能够飞过足够的喷射距离。
4.所以，消防软管就需要有足够的厚度，以防止被水压爆裂.这样在消防救火时，救火人员需要背负一定长度的厚水管爬山，这就意味着背负的消防软管会相对较重，再加上很多时候，因为远离水源，还需要携带灭火用水，这样救火人员背负的负担就太重，能够携带的水量也就相应减少，就不得不频频往返取水。大大影响了灭火效率。
5.现在有用无人机携带和铺设消防水管上山的想法，但那同样需要消防软管的自重减少，毕竟大载重的无人机价格昂贵，广泛配备不太现实。
6.因此，现有技术还有待于进一步改进和提高。


技术实现要素：

7.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种消防软管及使用方法，方便灭火时携带，同时可保证救火人员离开火场的安全距离。
8.本发明提供了一种消防软管，其中，包括中空的柔性管体，所述柔性管体包括并行设置的高压管和低压管：所述高压管的输入端连接高压泵，用于流通高压流体；所述低压管的输入端连接消防液体源，如水源，用于流通低压流体；还包括一射流泵，所述高压管的输出端连接至所述射流泵的喷嘴，所述低压管的输出端连接至射流泵的吸入管；所述高压流体与所述低压流体在射流泵的混合腔中混合后从喷射口喷出。
9.本发明的消防软管，设置并行的高压管和低压管，分别连接至射流泵的喷嘴和吸入管，并且，高压管的输入端连接高压泵，所以高压管内的水压较高，通过喷嘴喷出时，速度高，产生足够的负压，从吸入管吸进低压流体，高压流体和低压流体再在混合腔中混合并交换动量和能量，即高压流体加压并驱动低压流体，一起从喷射口喷出，保证了足够流量的流体以灭火。本发明通过将现有技术中所用的较粗也较厚，故较重的高压输水管道，分开为两
根并行的柔性管道，其中，高压管管壁厚，连接高压泵，运载高压流体，但管径很细，故质量较轻；而低压管则因为不需要承受大压力故管壁可以很薄，直径虽然很大但重量仍然很轻。因此，比较现有技术的高压管道，本发明的消防软管，重量大为降低，防火操作时，大大降低了救火人员的负重，有利于节省体力；并且，由高压泵提供压力输送消防液体，避免了人力运送，同时，因为喷射压力产生喷射距离，救火人员可距离火场一定的安全距离。
10.优选地，所述高压管包括至少一层密封层，用于防止高压管内流体在高压下泄露。所述高压管因为要连接高压泵，管内承受和流通高压流体，故必须要保证足够的密封性，这在制作上，主要可以由具有一定抗拉强度的塑料材料制成，例如大部分的柔性管材塑料，如聚乙烯纤维等，通过编制构成骨架后再嵌入塑料颗粒，以保证其密封性。
11.在一个更佳的实施例中，所述密封层由硅胶材质和/或碳纤维材料制成。硅胶材料，相比于普通塑料材料，可以耐200-300摄氏度的温度。并且，硅胶材料具有有优越的阻燃性能，更适合于防火救灾中。尤其是添加了阻燃剂后，具有a级或b级防火性能的硅胶材料，制作为高压管的管身，更可以承受火场的高温。碳纤维材料制成的管材，即将碳纤维复合材料预浸入苯乙烯基聚酯树脂，再加热固化拉挤而成，其抗冲击性能可以达到3000mpa，相比于普通塑料材料或金属材料，具有更高的抗拉伸性能、强度和韧度，其强度为普通钢材料的8-10倍，但重量仅为1/5。这有助于在保持高压管足够强度的前提下，进一步降低高压管的重量。使用碳纤维材料制成的高压管，也不再需要设置抗压层，故也有助于降低高压管重量。当然，也可以使用碳纤维材料的骨架配合硅胶材料填充，制成所述密封层。
12.更优选地，所述高压管还包括至少一层抗压层，用于承受至少5mpa的流体压力。高压管，因为是连接在高压泵上，需要承载和流通高压流体，故仅仅靠塑料材质的管壁，就需要做得很厚。但增加一层抗压层，例如由抗拉伸材料编制而成的网状结构，嵌入设置在密封层中、或套设在密封层外，用于承受管内液体的大部分压强。就可以极大地增加高压管的抗膨胀能力，防止被管内高压流体压爆裂。5mpa的管内流体压力，在森林防火中是基本要求，相当于50个大气压，或500米水柱高度，保证从山下送水上山救火。
13.进一步优选地，所述抗压层是由金属丝交织编制而成的网状结构。金属丝，例如常见的铁丝钢丝等，具有足够的抗拉强度，编制成网状结构，并且保持约45度倾斜地嵌入或套设在密封层外部，可以有效地抵抗管内高压流体流动中产生的径向压力，有力地保证了高压管的安全防爆裂。增加金属丝编制的抗压层，承受同样的内部流体压强，可以有效降低高压管的壁厚及重量。甚至，所述抗压层还可以不止一层。当然，需要在承压力和重量之间找到平衡。
14.更优选地，所述高压泵为柱塞泵，所述高压管用于承受至少50mpa的流体压力。柱塞泵的输出压可以很容易达到100mpa，用于驱动高压流体，可以大大提高高压流体内部的压强，从而提升高压流体通过喷嘴喷出的速度，产生更大的负压，吸入并驱动加速更多的低压流体。或者因为高压流体内部的压强提高了，从喷嘴喷出的射流速度增加，当驱动相同量的低压流体时，所必须的高压流体质量就可以减少，这有助于进一步减小所述高压管的开口面积或管径，有助于进一步降低高压管的管身重量。
15.更优选地，还包括一层由防火材料制成的防火层，所述防火层设置于所述密封层之外。密封层，因为通常由塑料材料制作，并不一定具有防火性能。而增加了防火层后，对于密封层的材料，就可以有更多的选择。防火材料，具体也可以为采用仅仅增加了阻燃剂的涂
层，这就有助于进一步降低高压管的重量。
16.优选地，所述高压管的输出端和所述高压管的输入端还安装有快速接头，用于相互连接、和/或与高压泵连接、和/或与射流泵连接。快速接头，现在在管道连接中已经很常见。但本发明中使用的快速接头必须要有足够强度的密封圈，以保证高压下的密封性能。
17.更优选地，所述高压管包括多节，通过快速接头相互连接。考虑到也许水源和火灾地相距较远，因此可以将高压管分开为多节，一位救火员携带一节，在前往火场的途中，通过快速接头迅速组装。从而进一步降低高压管的携带重量，更方便救火人员携带。
18.优选地，所述高压管的内壁面还涂有低摩擦系数的涂层，用于降低高压管中高压流体流动时的摩擦阻力。考虑到高压管直径较细，而压强大，使得高压流体在内管中的流速非常高，故需要考虑降低高压管壁面的摩擦损失。这可以通过增加低粘度涂层来实现。所述低粘度涂层，通常为疏水材料的涂层，例如现有技术常见的（改性）聚四氟乙烯等材料的涂层。
19.优选地，还包括一雾化器，所述雾化器套设于所述喷射口，用于雾化从喷射口喷出的流体。雾化器，可以将喷射口喷出的水柱雾化，在灭火操作时，雾化后有助于减少灭火剂如水的用量，并且可以通过蒸发吸热、隔绝空气等方式，产生更好的灭火效果。
20.本发明还公开了所述消防软管的使用方法，其中，包括步骤：a. 高压管的输入端连接高压泵，低压管的输入端连接消防液体源；b. 从消防液体源至起火点沿途布设所述柔性管道，包括高压管和低压管；c. 高压管和低压管的输出端分别连接至射流泵的喷嘴和吸入管；d. 高压泵启动，向高压管压入高压流体并从喷嘴喷出；e. 高压流体从所述吸入管吸入低压流体；f. 高压流体和低压流体在混合腔内混合后，从所述喷射口向外喷出。
21.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
22.图1为本发明消防软管的整体连接结构示意图；图2为本发明中射流泵的整体结构示意图；图3为本发明一个实施例中雾化器的结构示意图；图4为本发明中高压管的横截面示意图；图5为本发明消防软管的使用方法流程图；图中，5-高压泵、10-射流泵、50-水源地、100-高压管、101-抗压层、102-密封层、103-防火层、110-喷嘴、120-吸入管、130-混合腔、140-喷射口、150-雾化器、151-径向进气孔、152-雾化腔、200-低压管。
具体实施方式
23.本发明提供了一种消防软管及使用方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.本发明的消防软管，适用于森林等远离水源、需要人工现场铺设柔性管道、以接水救火的起火场景。救火操作时，消防管路的整体连接结构如图1所示，在水源地50设置高压泵5，临时使用可以为如消防车等设备。更佳地，在水源地50旁预先固定设置若干组高压泵5，优选为柱塞泵，因为柱塞泵可以提供更高的出口压力，例如，很容易就可以达到10-15mpa,或者说1000-1500米水柱高度，而流量可达20升水每分钟，这样，若高压管100的开口内径为1厘米，则管内水的流速为4.24米/秒，也就是需要驱动压力为9000pa，约0.1大气压（不考虑水的粘性系数）。但是，考虑到需要从低处向高处抽水，故还需要加上克服高度差所需的压力，这时一个大气压，也就是0.1mpa约等于10米水的高度差。故而柱塞泵很适于从低洼处的水源地50抽取消防液体，如水等，送到山体上的火场喷射灭火。但是水压高了，对高压管100的抗爆裂强度就提出了要求。当材料不变时，随着管内水压增加，高压管100就需要有足够的壁厚。但壁厚高了自然会导致重量增加。
25.根据物理学原理，管材的最大可承受压力（mpa）等于管材的抗拉强度（mpa）乘以管材的壁厚（m），再除以管材的内径(m)。即当管材的材质不变（抗拉强度不变）时，内径越小或壁厚越高，则对管内液体压强的承受能力越高，越不容易发生爆裂。也即在达到同等的最大可承受压力下，减小管材的内径可以增加管材的抗拉性能，因此能够降低管材的壁厚，进而实现降低管材的重量，方便救火人员背负携带。这样就可以设置高压管100的开口直径相对较小，虽然要承受高压，其管壁也可以相对较薄。从而大大减轻救火人员的负重。
26.具体地，高压泵5的出口，连接高压管100的输入端，向高压管100中压入高压流体。其中，高压泵5和高压管100之间的连接方式，优选为通过快速接头连接的方式，例如插拔锁定式固定接头。此为常见产品，在此不多讨论。高压管100可以设置为一根长管，盘绕后由救火人员背负向火场。也可以设置为一组多根的相对较短的管道，由不同人分开背负，至不同路程地点后，再相互连接固定，尤其是各段高压管的两端也分别设置快速接头，到位置后可以快速连接。只要保证连接的密封性即可。
27.考虑到高压管100通常较细，管内水流速度较大，故对管内的水流摩擦阻力就需要考虑。而这可以通过增加低摩擦系数的涂层来实现。对水来说，低摩擦系数的管道涂层，可以采用疏水涂层，例如（改性）聚四氟乙烯材料等，现有技术中很容易查到。
28.同时，从消防液体源，例如水源地50，也铺设一低压管200，用于输送低压消防液体。低压管200因为不需要主动加压以输送流体，故不需要承受高压，其口径虽然较大，但壁厚可以相对较薄，普通的消防水带，甚至更大的口径的水带，都可以。同样也可以设置为一条长整体结构，或分开为一组多个短长度的水带，各水带之间也是通过快速接头相互连接。
29.当两根柔性管道铺设到火场附近后，考虑到救火人员的安全，不能离火场太近，故本发明的消防水管，在到达火场附近时，采用了一射流泵10，利用液体压强，隔开一定的距离，向火场喷射消防液体，如水等。所述射流泵10的具体结构如图2所示，射流泵10的喷嘴110与高压管100的输出端相连接，接受高压流体并在射流泵10的内部，向前方的混合腔130喷出；而射流泵10的吸入管120与低压管200的输出端连接，这样当高压流体喷出时，因为流速高，产生负压，就会从吸入管120中吸入低压的消防液体，即驱动低压管200中的消防液体流动。高压流体和低压的消防液体在射流泵10的混合腔130中快速混合，交换能量和动量，相当于高压流体驱动加速低压的消防液体，再一起从最前方的喷射口140向起火点高速喷出。
30.在一个更佳的实施例中，所述喷射口140上还罩有一雾化器150，对喷出的液体，如水等，雾化后再灭火。所述雾化器150的一个实施例中，如图3所示，因为所述喷射口140喷出的液体具有一定的高压，故所述雾化器150可以为开有一组径向进气孔151的一圆筒结构，且圆筒的出口段设有具有更大半径的雾化腔152。高压流体流动时，产生的侧向负压从径向进气孔151吸入空气，一起进入所述雾化腔152，较高压力的气体和液体，进入更粗的雾化腔152后，陡然失速，产生剧烈湍流，使得液体雾化，然后再喷出。所述雾化器150也可以采用市售产品，在此不多述。雾化灭火的优点包括：通过液体蒸发更多地吸收热量，给火场降温，以及产生气雾更佳地隔绝空气等。尤其是高压雾化器，更可以允许液体在飞离喷射口140一段距离后再雾化，从而保证喷射距离，以保证救火人员的安全。
31.其中，所述高压管100，因为要承受高压，故通常需要较大的壁厚。但壁厚大了，必然导致重量增大，使得携带不便。本发明中的高压管100优选为采用多层复合的结构。在一个实施例中，如图4的截面图所示，所述高压管100包括至少一密封层102、一抗压层101。所述密封层102可由具有一定抗拉强度的塑料材质制成，例如聚乙烯纤维，编织为骨架后再由塑料颗粒填充，最后热处理以保证密封性能。所述抗压层101，可以使用金属丝，如铁丝钢丝等，编制成网状，然后卷绕成管状，再嵌入密封层102中，或套设在密封层102的外部，用于承受高压管100内高压流体的几乎全部侧向压强。采用如上所述的复合结构的高压管100，在降低重量前提下，既保证了管身能够承受管内高压流体的侧向压强，不至于爆裂，又具有足够的柔软度，方便盘绕后携带。而为了保护高压管100，防止被路上余火损坏，在一个更佳的实施例中，高压管100的最外部，还包括一由柔性的防火材料制成的防火层103或涂层，例如硅胶材料制成。当然，所述密封层102也可以整体由硅胶等防火材料制成，这样就不需要额外增加防火层103，可进一步降低高压管100的重量。
32.在一个更佳的实施例中，所述密封层102由碳纤维材料制成。碳纤维材料制成的管材，即将碳纤维复合材料预浸入苯乙烯基聚酯树脂，再加热固化拉挤而成，其抗冲击性能可以达到3000mpa，相比于普通塑料材料乃至金属材料，碳纤维材料具有更高的抗拉伸性能、强度和韧度，其强度为普通钢材料的8-10倍，但重量仅为1/5。这有助于在保持高压管100足够强度的前提下，进一步降低高压管100的重量。使用碳纤维材料制成的高压管100，也不再需要再设置抗压层101，故也有助于降低高压管100的重量。更佳地，还可以使用所述碳纤维材料编制成管材的骨架，然后使用硅胶材质进行填充至完全密封，当然所述硅胶材质也可以添加阻燃剂，进一步起到防止被沿途的余火烧坏的可能。
33.本发明的所述消防软管的使用方法流程图，如图5所示，包括步骤：a. 高压管100的输入端连接高压泵5，低压管200的输入端连接消防液体源；b. 从消防液体源至起火点沿途布设所述柔性管道，包括高压管100和低压管200；c. 高压管100和低压管200的输出端分别连接至射流泵10的喷嘴110和吸入管120；d. 高压泵5启动，向高压管100压入高压流体并从喷嘴110喷出；e. 高压流体从所述吸入管120吸入低压流体；f. 高压流体和低压流体在混合腔130内混合后，从所述喷射口140向外喷出。
34.综上所述，本发明的消防软管，设置并行的高压管100和低压管200，分别连接至射流泵10的喷嘴110和吸入管120，并且，高压管100的输入端连接高压泵5，所以高压管100内
的水压较高，通过喷嘴110喷出时，速度高，产生足够的负压，从吸入管120吸进低压流体，高压流体和低压流体再在混合腔130中混合并交换动量和能量，即高压流体加压并驱动低压流体，一起从喷射口140喷出，保证了足够流量的流体以灭火。本发明通过将现有技术中所用的较粗也较厚，故较重的高压输水管道，分开为两根并行的柔性管道，其中，高压管100管壁较厚，连接高压泵5，运载高压流体，但管径很小，故重量较轻；而低压管200则因为不需要承受大压力，管壁可以很薄，故直径虽然很大但重量仍然很轻。因此，比较现有技术的高压管道，本发明的消防软管，重量大为降低，防火操作时，大大降低了救火人员的负重，有利于节省体力；并且，由高压泵5提供压力输送消防液体，避免了人力运送，同时，因为喷射口140处的喷射压力，救火人员更可距离火场一定的安全距离。
35.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种消防软管，其特征在于，包括中空的柔性管体，所述柔性管体包括并行设置的高压管和低压管：所述高压管的输入端连接高压泵，用于流通高压流体；所述低压管的输入端连接消防液体源，用于流通低压流体；还包括一射流泵，所述高压管的输出端连接至所述射流泵的喷嘴，所述低压管的输出端连接至射流泵的吸入管；所述高压流体与所述低压流体在射流泵的混合腔中混合后从喷射口喷出。2.根据权利要求1所述的消防软管，其特征在于，所述高压管包括至少一层密封层，用于防止高压管内流体在高压下泄露。3.根据权利要求2所述的消防软管，其特征在于，所述密封层由硅胶材质和/或碳纤维材料制成。4.根据权利要求2所述的消防软管，其特征在于，所述高压管还包括至少一层抗压层，用于承受至少5mpa的流体压力；优选地，所述抗压层是由金属丝交织编制而成的网状结构。5.根据权利要求4所述的消防软管，其特征在于，所述高压泵为柱塞泵，所述高压管用于承受至少50mpa的流体压力。6.根据权利要求2所述的消防软管，其特征在于，还包括一层由防火材料制成的防火层，所述防火层设置于所述密封层之外。7.根据权利要求1所述的消防软管，其特征在于，所述高压管的输出端和所述高压管的输入端还安装有快速接头，用于相互连接、和/或与高压泵连接、和/或与射流泵连接。8.根据权利要求1所述的消防软管，其特征在于，所述高压管的内壁面还涂有低摩擦系数的涂层，用于降低高压管中高压流体流动时的摩擦阻力。9.根据权利要求1至8任一所述的消防软管，其特征在于，还包括一雾化器，所述雾化器套设于所述喷射口，用于雾化从喷射口喷出的流体。10.根据权利要求1至9任一所述的消防软管的使用方法，其特征在于，包括步骤：a. 高压管的输入端连接高压泵，低压管的输入端连接消防液体源；b. 从消防液体源至起火点沿途布设所述柔性管道，包括高压管和低压管；c. 高压管和低压管的输出端分别连接至射流泵的喷嘴和吸入管；d. 高压泵启动，向高压管压入高压流体并从喷嘴喷出；e. 高压流体从所述吸入管吸入低压流体；f. 高压流体和低压流体在混合腔内混合后，从所述喷射口向外喷出。

技术总结
本发明公开了一种消防软管及使用方法，设置并行的高压管和低压管，分别连接至射流泵的喷嘴和吸入管，其中，高压管的输入端连接高压泵，通过喷嘴喷出时，从吸入管吸进低压流体，高压流体加压并驱动低压流体，一起从喷射口喷出，保证了足够流量的流体以灭火。本发明将现有技术中所用的较粗也较厚，故较重的高压管道，分开为两根并行的柔性管道，其中，高压管虽厚但较细，低压管管壁可以很薄，故直径虽然很粗但重量仍然很轻。比较现有技术的高压管道，本发明的消防软管，重量减少，救火时，大大降低了救火人员的负重，有利于节省体力；而通过高压泵驱动流体至火场喷出以灭火，更允许救火人员距离火场一定距离，保证救火人员的安全性。保证救火人员的安全性。保证救火人员的安全性。


技术研发人员：李红炜 请求不公布姓名 葛永文
受保护的技术使用者：上海礼乐布里奇曼液压机械有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/10/6