專利名稱：特別用于大型烴儲罐的固定自動泡沫滅火設備的制作方法
技術領域：
本發明的目的是提供一種自動滅火設備。由于其自身結構的特點，它從啟動到操作都既不需要從外部提供能量，也不需要從外部提供水。此外，它還具有防止誤啟動的功能，因此特別適合用作可燃液體，尤其是液態烴的儲罐的固定滅火設備。本發明的滅火設備有罐子、噴灑滅火泡沫的裝置、管線、管線中的主閥和探測器。
背景技術：
眾所周知，如果液態烴儲罐失火，從著火到罐中液體表面燒起來只有非常短的時間，例如，對于汽油來說只有幾秒鐘。此外，隨著火勢的蔓延，每分鐘都會從表面燒掉大量的液體，例如對于汽油，每分鐘要燒掉7mm厚的一層。為了避免因烴的大量燃燒而引起過多的環境污染和財產損失，安裝在儲罐上的滅火設備最好能夠迅速地自動啟動操作，為此，必須高度可靠地探測到火苗，并立即提供滅火泡沫，而且泡沫必須快速覆蓋燃燒的表面。
安裝在液態烴儲罐上的現有泡沫滅火設備，包括儲存成泡化合物濃縮物的罐子、獨立的消防用水網絡或獨立的水罐、產生泡沫溶液的混合裝置、發泡裝置、噴灑滅火泡沫的工具、連接這些組件的管線網絡、一臺或幾臺適合向前供應水和/或泡沫溶液的泵，以及管線中的斷流閥。此外，這些設備還包括用來驅動泵的電動機或內燃機，為這些動力設備提供能量的外部能源，使這些設備進入工作的探測器，它們位于儲罐中的特定位置。所用探測器可以是機械型的、氣動型的、水壓型的、電力或電子型的。氣動探測器是塑料管型的或噴淋頭型的，充滿超壓縮氣體，尤其是空氣，多數情況下帶有氣壓控制開關。
現有技術中帶氣動探測器的滅火設備，其工作方式是，一旦著火，探測器中的氣體受熱膨脹，因而壓力增加，或者由于探測器受損而壓力下降，壓力的改變使得氣壓控制開關發出電信號，電信號或由電信號引發的信號使泵開動，并以此啟動水流，從而使設備開始工作。流水首先與成泡化合物混合，形成泡沫溶液，在管線網絡中流動的泡沫溶液在發泡裝置中與空氣混合，形成滅火泡沫，將這樣得到的達到其最終體積的可用滅火泡沫，通過所需截面的噴口或通過泡沫室送到在儲罐中燃燒的液體表面。
這些設備的缺點是，如果探測器中的壓力因某種失誤而發生改變，例如由于維護過程中引起的損壞，安裝錯誤，材料的缺陷、老化或日照引起的過熱等，探測器就發出錯誤信號，將啟動滅火設備，就像失火了一樣。滅火設備因探測器的錯誤信號而自動啟動后，將不停地產生滅火泡沫，并噴射到儲罐中，直到它自己停止，即直到證實探測器發出的是錯誤信號為止。這就大大浪費了泡沫，本身就是很大的損失。其他損失包括能量消耗、水消耗，需要在滅火設備中重新注入成泡化合物等等。此外，泡沫作為污染物，必須從液態烴表面清除，儲罐也不得不從生產轉向檢修和/或重新建造，這又帶來很大損失。另一個麻煩是害得消防隊虛驚一場，而且也得付出一定的花費。
這些設備的另一個缺點是，它們的運行需要外部能源，以及使用這些能源的泵，因而設備的運轉依賴于能源和泵的實際狀況，這同樣是引發錯誤的一個潛在因素。
就現有的設備結構，人們已經付出很多努力，通過建立和維護專門用于滅火的網絡各部分來消除這些缺點，例如，除獨立的消防水網絡或獨立的消防水罐外，建立并維護獨立的電力網絡專用于滅火設備的工作，并/或準備一個隨時可用的備用泵等等。建立和維護獨立的能源是一筆很大的投資，而且它在應用中不具有自動滅火設備必備的可靠性。因為即使有一個獨立的電力網絡，一旦伴隨著儲罐失火而發生爆炸，或者電路起火，由于電力網絡不穩定，滅火設備也很有可能在關鍵時刻失去作用，或者啟動遲緩。
由于現有滅火設備存在上述諸多缺點，有必要開發一種自動泡沫滅火設備，它啟動及時，運行高度可靠，并有預防誤啟動的結構。
發明概述本發明的基本想法是用泡沫滅火裝置來消除上述缺點，產生滅火泡沫、啟動設備并維持設備運行的能量容易儲存。因此，本發明的主要思想是除了用來產生滅火泡沫和作為滅火泡沫組分的氣體介質外，探測器必須選用氣動型的，控制裝置必須是氣動型的，產生并噴射滅火泡沫所需的能量必須存儲在設備中，作為能量存儲系統，其形式是隨時可用的超壓縮不燃性氣體介質。
因此，本發明的特別適用于為液態烴儲罐滅火的固定自動泡沫滅火設備，有罐子、噴射滅火泡沫的裝置、管線、管線中的主閥和探測器。所述滅火設備的主要特征是，它的罐子是個泡沫罐，存儲了成泡化合物、水和可溶于或乳化于成泡化合物水溶液的發泡和驅動氣體。罐子有氣體空間，噴射滅火泡沫的裝置是個膨脹噴嘴，此外，其探測器由至少兩個氣動探測器組成，用來彼此獨立地以大體相似的方式探測火情，管線中連接泡沫罐和膨脹噴嘴的的主閥是氣動型的，監控同一區域的兩個氣動型探測器彼此位于一共同控制位置，它們與主閥直接或間接氣動控制連接，一旦檢測到火情，就向主閥發出開啟的控制信號。
發明詳述在所述設備的一個優選實施方式中，發泡氣體和驅動氣體是一種氣體，宜為二氧化碳。
在所述設備的另一個優選實施方式中，發泡氣體和驅動氣體是氣體混合物，宜為包含二氧化碳的混合物。
本發明滅火設備中泡沫罐的體積取決于與對應于要產生的滅火泡沫量的成泡化合物和水的量，再加上可在成泡化合物和水中溶解或乳化的發泡和驅動氣體或氣體混合物超壓縮后的體積。罐子與成泡化合物以及發泡氣體和驅動氣體不發生化學作用，并耐壓。罐子內部存在體積不小于罐子體積8％的氣體空間，罐子處于常態時，氣體空間中只有氣相物質。罐子配有適當放置的起動裝置——短管子閥門等——用來供應滅火泡沫組分，還配有壓力計。
用來噴射滅火泡沫的膨脹噴嘴可以具有任何常規的結構，也可以是所謂的連續線性噴嘴，并且可以配有壓力補償室或壓力補償罐，也可以不配。
連接泡沫罐和膨脹噴嘴的管線由具有所需強度的材料制造，其直徑根據在所需壓力下要通過的泡沫量選擇，管線連接到儲存液相物質的泡沫罐的一個部位上。
管線中的主閥較好為可氣動控制的雙位傳送器或由氣缸控制的蝶形閘閥。
本發明滅火設備中氣動探測器的結構本身是廣為人知的。氣動探測器中充有壓力高于常壓的氣體介質，例如空氣，較好為驅動和/或發泡的氣體。探測器中的探測元件受熱變形，因而內部氣體壓力下降到常壓。這種氣動探測器可以是塑料管線性探測器，其中充有超壓縮氣體的塑料管受熱后會發生爆裂，也可以是安裝在金屬管上的帶噴淋頭的探測器，安裝在充有超壓縮氣體的金屬管上的一個或幾個噴淋頭的探測元件受熱后會發生變形。
在滅火設備的一個優選實施方式中，以大致相似的方式彼此獨立地探測火情的兩個氣動探測器可以這樣安裝，它們固定在儲罐壁內側邊緣附近，彼此相隔一預定距離。這樣，相對于儲罐中的液面，兩個探測器基本上處于類似位置，因而它們實際上在相同位置、相同時間對液面火情進行探測，但它們能彼此獨立地發出火險信號。
在本發明的滅火設備中，監控相同區域的兩個氣動探測器的常見控制方式和它們與主閥的氣動控制連接，可以通過不同方式實現。具體說來，可以通過在兩個探測器之間建立邏輯“與”連接實現，也可以通過將兩個探測器和氣動邏輯“與”元件的輸入端連接來實現，其中氣動邏輯“與”元件的輸出信號就是控制主閥的信號。
滅火設備的一個優選實施方式是它具有氣動控制單元，其中氣動探測器連接到氣動控制單元的輸入端，主閥的控制輸入端與氣動控制單元的輸出端連接。該控制單元具有這樣的結構，一旦指示失火的信號到達與監控同一區域的兩個氣動探測器相連的輸入端，該信號就能在輸出端發出控制信號，命令主閥打開。
在本發明為監控幾個區域(例如，在帶保護環套的儲罐中，這些區域可以是儲罐的區域與保護環套和罐子之間的區域)而開發的滅火設備的優選實施方式中，氣動控制單元有幾個氣動邏輯“與”元件和連接在邏輯“與”元件輸出端上的氣動邏輯“或”元件。氣動邏輯“與”元件(恰當地通過整形元件)的輸入端構成了氣動控制單元的輸入端，接受來自監控同一區域(例如罐子的內部區域或保護環套的區域)的探測器的信號，而氣動邏輯“或”元件(恰當地通過整形元件)的輸出端構成連接在主閥控制輸出端上的氣動控制單元的輸出端。
在本發明滅火設備的一個優選實施方式中，氣動探測器和氣動元件的氣動動力源是泡沫罐的氣體空間。
在另一個優選實施方式中，氣動探測器和氣動元件有氣動動力源單元，它包含裝有穩壓器的氣缸。它可以是獨立的氣動動力單元，也可以與泡沫罐的氣體空間平行連接。動力源的工作物質可以是發泡氣體和/或驅動氣體或包含這兩種氣體的混合物，也可以是一些不活潑氣體，例如氮氣。
下面結合所附示意圖，通過優選實施方式更詳盡地闡述本發明自動泡沫滅火設備的本質。
圖1所示為安裝在儲罐上的固定滅火設備的結構示意圖，該設備帶有保護環套，同時也示出了其氣動工作系統的示意圖。
在此實施例中，圖1所示滅火設備的示意結構安裝在汽油儲罐10上，它帶有保護環套12。在此實施例中，帶保護環套的儲罐有兩個受監控區域，一個是儲罐10的內區，另一個是儲罐10與保護環套12之間的區域。
滅火設備有泡沫罐15、膨脹噴嘴20和22，以及連接泡沫罐15和膨脹噴嘴20、22的泡沫管線17，此管線17與泡沫罐15與膨脹噴嘴20和20相連，此管線17將泡沫罐15與膨脹噴嘴20和20相連，此管線17連通到泡沫罐15的下部空間。管線17中插有氣動雙位雙向傳送器，用作主閥18。
膨脹噴嘴20套在儲罐10罐壁上部邊沿之內側，從儲罐10的部分剖面圖上可以看到，其狹槽指向罐壁。類似地，膨脹噴嘴22套在儲罐10的保護環套12套壁上部邊沿之內側，如保護環套12的部分剖面圖中膨脹噴嘴22的部分剖面圖所示，其狹槽23指向套壁。
滅火設備有兩個塑料管型氣動探測器31和32，它們安裝在儲罐10內部空間中靠近邊緣的地方，位于膨脹噴嘴20下方，在沿儲罐10的罐壁內側，一個在另一個下方，且彼此相距一預定距離。另外，它還有兩個塑料管型氣動探測器35和36，它們安裝在保護環套12內部空間中靠近邊緣的地方，位于膨脹噴嘴22之下，位于套壁內側，一個在另一個下方，且彼此相距一預定距離，這可以從保護環套12的部分剖面圖中看出。
這樣，儲罐10中的兩個探測器31和32相對于液面的位置大致相近，因而它們實際上可以以相同方式探測到液面的火情，而且它們能彼此獨立地發出火險信號。類似地，保護環套中的兩個探測器35和36相對于液面的位置也大致相近，因而它們實際上可以以相同方式探測到液面的火情，而且它們能彼此獨立地發出火險信號。
滅火設備有氣動控制單元40，氣動探測器31、32和35、36通過獨立的氣動導管33、34和37、38與氣動控制單元40的輸入端相連。氣動控制單元40的輸出端通過氣動控制導管45連接到作為主閥18的氣動雙向雙位傳送器的控制輸入端。
氣動控制單元40有兩個氣動元件61和63實現邏輯“與”操作，有連接在兩個氣動元件61和63的輸出端上的氣動元件65實現邏輯“或”操作。位于儲罐10內部空間的氣動探測器31和32通過導管33和34經由信號整形元件56和57連接到第一氣動元件61的輸入端。位于保護環套12內部空間的氣動探測器35和36通過導管37和38經由信號整形元件58和59連接到第二氣動元件63的輸入端。氣動元件65的輸出通過信號整形元件67，形成氣動控制單元40的輸出。
所述滅火設備的氣動動力源是泡沫罐15的氣體空間16，該氣體空間16通過供氣導管41連接到氣動控制單元40的供應輸出端，并通過供氣導管43連接到作為主閥18的氣動雙位雙向傳送器的供應輸入端。
滅火設備的氣動控制單元40的每個輸入端通過獨立的氣動扼流元件51、52、53和54連接到其供應輸入端。
滅火設備發生作用之前，泡沫罐15通過合適的開口裝滿成泡化合物的水溶液，以及可溶解和/或可乳化于溶液中的超壓縮發泡氣體和驅動氣體，較好為可滿足兩個目的的二氧化碳，而主閥18和導管中的安全閥(圖中未示出)處于關閉位置。此外，通過供氣導管41和氣動控制單元40，塑料管型氣動探測器31、32、35和36充滿著來自泡沫罐15的氣體空間16的壓縮氣體；通過供氣導管43和氣動控制單元40，主閥18處于預壓的關閉位置。
這樣，設備就處于待操作狀態。
如果儲罐10上的氣動探測器31、32或保護環套12上的氣動探測器35、36中的壓力發生改變，即預示著火險的發生，則設備啟動。在此實施例中，探測器的塑料管在高溫下發生爆裂，因而探測器中的壓力下降到常壓。
下降到常壓的壓力信號通過導管33、34和/或37、38傳遞到與氣動控制單元40的對應輸入端相連的信號整形元件56、57和/或58、59的輸入端。結果，一對或兩對信號整形元件的輸出信號發生改變。由于兩個輸入信號同時發生變化，連接到信號整形元件56、57輸出端上的氣動元件61和/或連接到信號整形元件58、59輸出端上的氣動元件63就向氣動元件65的一個或兩個輸入端發出火險信號。因此，通過連接到氣動控制單元40上、中間插有信號整形元件67的氣動控制導管45，氣動元件65就將作為主閥18的氣動雙向雙位傳送器轉換為開啟狀態。
主閥18處于開啟狀態后，泡沫罐15中的超壓力將滅火泡沫從泡沫罐15中壓出來，滅火泡沫包含成泡化合物和水的混合物以及溶解于其中的發泡氣體。壓縮滅火泡沫就通過泡沫管線17進入膨脹噴嘴20和/或22。當壓縮的滅火泡沫通過膨脹噴嘴20、22的狹縫進入常壓下的儲罐10和/或保護環套12的內部空間，溶解在溶液中的超壓縮發泡氣體就鼓起泡沫，其體積對應于常壓下的體積。這樣，泡沫溶液轉化為泡沫流。因此，滅火泡沫的發生在恰當的位置和時間內完成。
膨脹噴嘴20、22順著儲罐壁或保護環套壁噴射滅火泡沫，泡沫沿著壁流到液面，一方面冷卻內壁，另一方面在內壁上形成絕緣層，使內壁與火焰和熱量隔絕。當泡沫到達燃燒的液面時，它就漂在液面上，從罐壁或保護環套壁移動到液面中央，逐漸覆蓋液面。由于泡沫供應源源不斷，泡沫逐漸閉合，減少了液面的自由燃燒面積，同時已經被泡沫覆蓋的表面上的火熄滅。漂浮在液面上的泡沫在中心合攏，或者，對于浮頂儲罐或含保護環套的儲罐，泡沫到達泡沫屏障或罐壁，并包圍它。這樣，泡沫通過覆蓋裸露的液面，使燃燒的表面與氧氣隔絕，從而達到滅火目的。本發明的滅火設備在30秒內滅掉了實驗罐中500m2表面上的烈火。
扼流元件51、52、53、54可確保氣動探測器中壓力的下降在促使氣體空間中的壓力成為氣動動力時，其延遲效應在可接受的程度之內。
保證本發明滅火設備不發生誤啟動的措施是這樣一種結構，即只有當安裝在儲罐10中的兩個氣動探測器31、32或安裝在保護環套12中的氣動探測器35、36中的壓力同時發生改變從而指示火險的時候，氣動控制單元40才發出火險信號。
如果儲罐10或保護環套12中只有一個氣動探測器的壓力發生改變，或者安裝在不同位置的兩個氣動探測器的壓力發生改變，控制單元40將不會把它當作火險信號，因而不會發出指示的火險控制信號。
滅火設備也可以這樣制造，使儲罐10中的膨脹噴嘴20與帶有獨立主閥的泡沫罐15連接，同時使保護環套12中的膨脹噴嘴22與含另一個主閥的泡沫罐15連接。這種設備的控制單元40只打開一個主閥或另一個主閥，或同時打開兩個主閥，具體取決于從氣動探測器接收到的信號，從而只有罐子，或只有保護環套，或二者同時充滿泡沫。
在本發明滅火設備的一個簡單實施方式中，只有兩個氣動探測器安裝在儲罐中。在此實施方式中，當兩個氣動探測器中的壓力因失火而發生改變時，控制單元40發出信號，打開主閥。
本發明的滅火設備也可這樣制造，使它具有獨立的氣動動力單元，該單元包含裝有壓力穩定器的氣缸，氣缸中充有外加的發泡氣體和驅動氣體，或者充有相對于外加發泡氣體和驅動氣體及環境來說無關緊要的氣體。該設備的一個特別安全可靠的實施方式中，包含裝有壓力穩定器的氣缸的氣動動力單元是與泡沫罐15的氣體空間16結合使用的。
本發明滅火設備的主要優點是，它工作所需的所有能量，即開啟主閥、產生滅火泡沫并將它從罐子送到滅火部位所需的所有能量，都以壓力能量的形式存儲起來，因為超壓縮發泡氣體和/或驅動氣體充在設備的泡沫罐中，超壓縮能量保存在罐子中。因此，滅火設備處于隨時待發的狀態，可在任何時候自動啟動，而不管其他網絡，如電力網絡、排放網絡、燃料罐是否存在，也不管它們的工作狀態，如泵的狀態如何。
本發明設備的其他主要優點是其探測器為氣動探測器。因此，如果存在動力壓力，則探測器總能隨時自動發生作用。由于發生火險時，傳遞信息的探測器輸出信號是氣動信號，且這種信號較好為探測器中從動力壓力到常壓的壓力下降，所以設備工作時需要一種工作物質，這種工作物質較為選用具有一定壓力的發泡氣體和/或驅動氣體。可見，在這種情況下，是工作物質存儲了所需能量，以供設備運行，同時使工作物質傳遞載有設備運行所需信息的信號。另一個優點是，通過將探測器組織成邏輯連接，設備就在實際操作中不會因錯誤探測信號而起使用。
根據實際需要調整后，本發明的滅火設備可安裝在任何尺寸的燃料儲罐中，并根據需要在適當位置安裝氣動探測器，將氣動探測器組織成幾個邏輯連接，在某些情況下將一個氣動探測器組織成幾個連接，并使用一個或幾個氣動控制單元控制管一中的主閥，向獨立的幾個膨脹噴嘴供應滅火泡沫。
本發明的滅火設備也可用作分別獨立保護幾個儲罐的固定自動滅火設備。
本發明的滅火設備特別適合用作液態烴如汽油、煤油、石油等，或其他可燃液體，如醇或其他溶劑的儲罐的固定滅火設備。但它也可用在其他地方作為固定自動泡沫滅火設備，例如儲存可燃材料的倉庫等。
權利要求
1.一種自動泡沫滅火設備，它特別適用于作為液態烴儲罐滅火的固定設備，它有罐子、噴射滅火泡沫的裝置、管線和位于管線中的主閥，以及探測器，其特征在于，它的罐子是個泡沫罐(15)，存儲了成泡化合物、水以及可溶解于或乳化于成泡化合物水溶液的發泡氣體和驅動氣體。罐子中有氣體空間(16)，噴射滅火泡沫的裝置是膨脹噴嘴(20、22)，此外，其探測器由至少兩個氣動探測器(31、32；35、36)組成，用來彼此獨立地以大體相似的方式探測火情，管線(17)中的主閥(18)連接到膨脹噴嘴(20、22)的泡沫罐，該主閥是氣動型的，其中監控同一區域的兩個氣動型探測器(31、32；35、36)彼此的排列是起共同監控作用的，它們與主閥(18)直接或間接地氣動控制連接，一旦檢測到火苗，就向主閥(18)發出開啟的控制信號。
2.權利要求1所述的滅火設備，其特征在于發泡氣體和驅動氣體是一種氣體，宜為二氧化碳。
3.權利要求1所述的滅火設備，其特征在于發泡氣體和驅動氣體是一種氣體混合物，宜為包含二氧化碳的混合物。
4.權利要求1-3中任何一項所述的滅火設備，其特征在于氣動探測器(31、32；35、36)可以是線性探測器，或安裝在金屬管上的帶噴淋頭的探測器。
5.權利要求1-4中任何一項所述的滅火設備，其特征在于氣動探測器(31、32；35、36)可以這樣安裝，使它們固定在儲罐壁內側邊緣附近，彼此相隔一預定距離。
6.權利要求1-5中任何一項所述的滅火設備，其特征在于它具有氣動控制單元(40)，氣動探測器(31、32；35、36)與氣動控制單元(40)的輸入端連接，主閥(18)的控制輸入端與氣動控制單元(40)的輸出端連接，該控制單元(40)具有這樣的結構，一旦指示失火的信號到達它與監控同一區域的兩個氣動探測器(31、32；35、36)相連的輸入端，它能在輸出端發出控制信號，命令主閥(18)打開。
7.權利要求1-5中任何一項所述的滅火設備，其特征在于氣動控制單元(40)有幾個氣動邏輯“與”元件(61、63)和連接在邏輯“與”元件輸出端上的氣動邏輯“或”元件(65)，氣動邏輯“與”元件(61、63)的輸入端恰當地通過整形元件(56、57、58、59)構成了氣動控制單元(40)的輸入端，接受來自監控同一區域(例如罐子的內部區域或保護環套區域)的探測器(31、32；35、36)的信號，而氣動邏輯“或”元件(65)的輸出端恰當地通過整形元件(67)構成連接在主閥(18)控制輸入端上的氣動控制單元的輸出端。
8.權利要求1-7中任何一項所述的滅火設備，其特征在于氣動探測器(31、32；35、36)和氣動元件的氣動動力源是泡沫罐的氣體空間(16)。
9.權利要求1-8中任何一項所述的滅火設備，其特征在于氣動探測器(31、32；35、36)和氣動元件有氣動動力源單元，它包含裝有壓力穩定器的氣缸。
全文摘要
一種自動泡沫滅火設備，它特別適用于作為液態烴儲罐滅火的固定設備，它有罐子、噴射滅火泡沫的裝置、管線和位于管線中的主閥，以及探測器，其特征在于，它的罐子是個泡沫罐(15)，存儲了成泡化合物、水以及可溶解于或乳化于成泡化合物水溶液的發泡氣體和驅動氣體。罐子中有氣體空間(16)，噴射滅火泡沫的裝置是膨脹噴嘴(20、22)，此外，其探測器由至少兩個氣動探測器(31、32；35、36)組成，用來彼此獨立地以大體相似的方式探測火情，管線(17)中的主閥(18)連接到膨脹噴嘴(20、22)的泡沫罐，該主閥是氣動型的，其中監控同一區域的兩個氣動型探測器(31、32；35、36)彼此的排列是起共同監控作用的，它們與主閥(18)直接或間接地氣動控制連接，一旦檢測到火苗，就向主閥(18)發出開啟的控制信號。
文檔編號A62C5/02GK1627972SQ02828996
公開日2005年6月15日 申請日期2002年12月30日 優先權日2002年4月17日
發明者伊斯特凡·佐克斯 申請人:伊斯特凡·佐克斯