專利名稱：滅火系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統和方法。
背景技術：
惰性氣體滅火系統正被用來取代使用鹵代烷抑爆劑(Halon suppressants)的系統，因為上述基于鹵代烷的系統被認為是對環境有害的。安全標準通常要求使用惰性氣體的系統將惰性氣體輸入一個房間或其他目標區內，使惰性氣體充滿大約40％的房間容積。這將使房間內的含氧量降低到大約10至15％，使燃燒缺乏氧氣。安全標準通常要求惰性氣體需要量的95％在60秒內被輸入到防護房間中。優選地，惰性氣體選擇成使得不會對房間內的任何人員有害，并且選擇成使得即使在滅火劑氣體擴散后房間內的空氣仍可吸入。
為了向防護房間提供所要求的輸送率，惰性氣體一般以超高壓，例如200至300巴的狀態儲存在多個罐體中。各罐體被連接到一根總管，該總管在需要的時候將惰性氣體供應給目標房間。上述已知設備在圖1中示出。
因為高度壓縮的惰性氣體必須被迅速地供應給目標房間，所以給目標房間提供通風孔面積以降低目標房間內峰值壓力并避免在上述大量流體排放下的結構損壞是必須的。同樣地，總管和從總管到目標房間的歧管必須能夠承受當流體從各多個罐體同時釋放時所產生的高峰值壓力。上述重型管路是昂貴的。
WO-A-2004/079678(Fike公司)公開了一種惰性氣體滅火系統，其中惰性氣體儲存在多個加壓儲氣罐中。各罐體均具有相應的特別設計的排氣閥，據稱用來控制流體的釋放以便以一個大體恒定的壓力輸送流體。該排氣閥結構復雜，并且依賴相應罐體的壓力變化來控制來自于加壓儲氣罐的流體流量。
發明內容
依據本發明的第一方面，提供一種釋放用于撲滅或壓制火災的惰性氣體的系統，包括安裝在加壓惰性氣體供給源與目標滅火區域之間流體流路中的流體釋放控制構件，用于降低流體釋放控制構件下游的流體流路內的壓力，而與流體釋放控制構件上游的流體流路內的壓力無關。
有利地，當加壓惰性氣體供給源一開始釋放時，該系統可操縱成降低流體流路內的峰值壓力。當惰性氣體供給源內的壓力降低時，控制構件可以在初始釋放階段后，降低施加的壓力減小量。控制構件下游的流體流路內的壓力維持大體恒定，或至少低于在控制構件缺位時可能出現的最高壓力。
壓力可能出現一系列大體相等的峰值。
在某些實施例中，流體釋放控制構件在沒有流體釋放控制構件上游的流體流路內的壓力的任何指示的情況下工作。舉例來說，流體釋放控制構件依據經歷的時間來工作。這和WO-A-2004/079678大不相同。
在其他的實施例中，流體釋放控制構件上游的流體流路內的壓力指示可以用來操縱流體釋放控制構件。
根據本發明的第二個方面，提供一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統，其中惰性氣體儲存在多個加壓儲氣罐內。該系統包括設置在所述多個加壓儲氣罐和目標滅火區域之間的流體流路內的流體釋放控制構件，用于減小流體釋放控制構件下游的流體流路內的壓力。
有利地，當加壓惰性氣體供給源一開始釋放時，該系統可操縱成降低流體流路內的峰值壓力。當惰性氣體供給源內的壓力降低時，控制構件可以在初始釋放階段后，降低施加的壓力減小量。控制構件下游的流體流路內的壓力維持大體恒定，或至少低于在控制構件缺位時可能出現的最高壓力。
壓力可能出現一系列大體相等的峰值。
在某些實施例中，流體釋放控制構件在所有加壓儲氣罐下游。無需為各加壓儲氣管裝備單獨的流體釋放控制構件。這與WO-A-2004/079678大不相同。
根據本發明的第三個方面，提供一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的方法，包括提供設置在加壓惰性氣體供給源和目標滅火區域之間的流體流路內的流體釋放控制構件，用于減小流體釋放控制構件下游的流體流路內的壓力而與流體釋放控制構件上游的流體流路內的壓力無關。
根據本發明的第四個方面，提供一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的方法，其中惰性氣體儲存在多個加壓儲氣罐內。該方法包括提供設置在所述多個加壓儲氣管和目標滅火區域之間的流體流路內的流體釋放控制構件，用于降低流體釋放控制構件上游的流體流路內的壓力。
為便于更好地理解本發明，現將參照所附的
一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統和方法，其中圖1示意地顯示了現有技術中的惰性氣體滅火系統；圖2示意地顯示了根據本發明第一實施例的惰性氣體滅火系統；圖3顯示了一幅表現現有技術中的滅火系統和第一實施例中的滅火系統的流體流路壓力相對于時間變化的圖表；圖4示意地顯示了根據本發明第二實施例的滅火系統；圖5顯示了一幅現有技術中的滅火系統以及第二實施例中的滅火系統的流體流路壓力相對于時間變化的圖表；以及圖6示意地顯示了根據本發明第三實施例的滅火系統。
在附圖中，相同的部件一般用相同的參考標記表示。
具體實施例方式
圖1中已知的系統使用了多個罐體10A、10B、10C(其中的三個顯示在圖1中)，各罐體都貯有以超高壓(200至300巴之間)狀態儲存的惰性氣體。各罐體10A、10B、10C都具有一個止回閥12A、12B、12C，當其被觸發時，該止回閥使得能夠將惰性氣體從各個罐體10A、10B、10C釋放到總管16的相應的進氣管4A、14B、14C。總管排氣管18通過一個單獨的氣流控制節流孔(或節流器)35將氣流釋放到管網34。因為罐體10A、10B、10C中惰性氣體的超高壓，管網34內的壓力達到60巴的現象是普遍的。
圖2顯示了本發明的第一實施例。三個罐體10A、10B、10C均貯有以超高壓狀態儲存的惰性氣體。在本實施例中僅示出了三個罐體，盡管應了解的是可以使用更多的罐體，并根據應用情況來選擇罐體的數量。在本實施例中，各罐體貯有50％氬氣和50％氮氣的混合氣體，并可包括來自Kidde的Argonite(RTM)滅火劑。滅火劑可以以200至300巴之間的壓力儲存在罐體中。罐體中惰性氣體的種類和配比以及惰性氣體在罐體中儲存的壓力，根據滅火系統的應用來決定。
各罐體10A、10B和10C都具有一個止回閥12A、12B、12C，當其被觸發時，該止回閥使得能夠將惰性氣體從各個罐體10A、10B、10C釋放到總管16的相應進氣管14A、14B、14C。止回閥12A、12B、12C允許流體僅在一個方向流動——從罐體10A、10B、10C到總管16。
總管排氣管18通過管網34將流體釋放到目標區域20，例如一個房間或其他可能需要撲滅或壓制火災的封閉箱體。排氣管18可以分割成提供兩條獨立的流路22和24。流路22和24各自具有相應的節流器26、28以及位于相關聯的節流器26、28上游的相應的電動氣動閥30、32。第一節流器26提供較第二節流器28更大的氣流限制(換句話說，經過第一節流器26的氣流通路的大小或直徑比通過第二節流器28的小)。
使用中，起始時流體從罐體10A、10B、10C釋放，閥30打開而閥32關閉。來自罐體10A、10B、10C的惰性氣體因此沿著第一流路22被轉移或引導并通過第一閥30流經第一節流器26。第一節流器26的操作導致了在第一節流器26下游的管網34內相對低的壓力和質量流。
經過一段預定的時間后，此時管路18中惰性氣體的壓力和質量流率將由它們的初始值顯著降低(由于罐體10A、10B、10C中流體的部分釋放)，第一閥30關閉而第二閥32開啟，關閉和開啟同時或基本同時發生。因為第二節流器28具有相對大的橫截面或直徑，減小了管路18和管路34之間的壓降。
圖3顯示了圖1中標準惰性氣體滅火系統的壓力衰減曲線(線A)和圖2中滅火系統的壓力衰減曲線(線B)。在圖1的已知滅火系統中，在惰性氣體最開始釋放時，出現峰值噴嘴壓力(將惰性氣體排入房間20的噴嘴——一般直徑為25mm——處的壓力)。然后噴嘴壓力快速地衰減。
相反，圖2的系統顯示出兩個峰值噴嘴壓力。第一峰值出現在罐體開始其最初的惰性氣體釋放時(惰性氣體被引導僅通過第一流路22)，而第二峰值發生在大約20秒后，當惰性氣體流經第二流路24而不流經第一管路22時。各峰值具有近似相同的值。圖2的峰值噴嘴壓力大約為已知的圖1中系統的峰值噴嘴壓力的一半。這樣，節流器26、28可操作成產生一系列基本相等的峰值壓力。
在本實施例中，第一節流器26的直徑為7毫米而第二節流器28的直徑為14毫米。根據應用可選擇不同的值。盡管在本實施例中第一節流器26的直徑為第二節流器28的一半，但是該尺寸比對本發明來說并不是必要的。
前文已經描述了在一第一預定時間間隔后，第二閥32是如何開啟以及第一閥30是如何關閉的。視需要地，在一第二預定時間間隔后，第一閥30和第二閥32都可開啟以便來自罐體10A、10B、10C的惰性氣體能夠同時且并行地流經第一流路22和第二流路24，從而進一步減小管路18和管路34之間的壓降。閥30可視情況而省去，使流路22始終開放。通過開啟和關閉閥32來改變流量。
可替換地，閥30和32可用設置在流路22、24與總管排氣管18的T形接頭處的一個單獨的三通閥代替。上述閥可以選擇流體流經的流路(或兩條流路)22、24。根據應用情況，也可采用其他的閥布置方式。
電動氣動閥30、32的運行可通過輔助電源以及適當編程的微處理器或從電子元件供應商處獲得的標準定時裝置遙控。
盡管圖2的實施例中是在一預定的時刻運行閥30、32，但是閥32還可改為在當管路18和/或34中的壓力達到一個預定值時運行。
必要時，在管路18和34之間可有兩條以上的流路，各流路均具有閥和節流器。
圖4顯示了本發明的第二實施例，其中三個惰性氣體罐體10A、10B、和10C(與第一實施例中的那些一致)按與圖1所示的公知的配置類似的方式通過一單獨的流量控制孔35與一個常規的管網14A、14B、14C、16、18、34連接。盡管如此，相應罐體10A、10B、10C的止回閥12A、12B、12C是受控的以便它們能夠在不同的時刻開啟。舉例來說，各止回閥12A、12B、12C開啟的時間可以是錯開的。
圖5的圖表顯示了圖1中已知惰化系統的峰值噴嘴壓力(線A)以及圖4中惰化系統的峰值噴嘴壓力(線B)。
開啟罐體10A的止回閥12A以開始滅火(T＝0)，而止回閥12B和12C保持關閉。這導致圖5的圖表中所示的第一峰值。經過3.95秒延遲后(T＝3.95s)，止回閥12B開啟(止回閥12A保持開啟而止回閥12C關閉)。這導致圖5的圖表中所示的第二峰值。從滅火開始經過17.1秒延遲后(T＝17.1s)，第三個罐體10C的止回閥12C開啟(止回閥12A和12B也保持開啟)。這導致圖5的圖表中所示的第三峰值。圖4所示的第二實施例的系統中峰值噴嘴壓力為12.6巴(克)，與圖1的已知系統相比減小了40％。
盡管在圖4的實施例中僅示出了三個罐體10A、10B、10C，應了解的是，根據應用情況，可以使用更多或更少的罐體。在需要大量罐體，假定為六個罐體的場合中，相應罐體的止回閥可以操縱成使得多個罐體的止回閥同時(或基本同時)開啟。舉例來說，在T＝0的時刻，開啟六個罐體中三個的止回閥。在T＝Xs的時刻，開啟六個罐體中另外兩個的止回閥，而在T＝(X+Ys)時刻，開啟其余罐體的止回閥。
止回閥12A、12B、12C可以通過輔助電源以及微處理器或從電子元件供應商處獲得的標準定時裝置而電動氣動地進行操作。
在圖4的實施例中，相應的止回閥12A、12B和12C不是在預定時刻開啟，而是在管路18和/或34中探測到預定壓力時開啟止回閥12B和12C。
在圖6所示的第三實施例中，圖1的惰性氣體滅火系統可修改為使得各罐體10A、10B、10C的進氣管14A、14B、14C都具有相應的節流器40A、40B、40C。節流器40A、40B、40C可設置在各罐體上止回閥12A、12B、12C的下游。
各節流器40A、40B、40C的尺寸可通過計算一個面積來確定，該面積等于用于三氣瓶的已知標準系統的節流器面積的三分之一(也就是說，在圖1所示的系統中使用的12毫米節流器折合成圖6實施例中三個6.39毫米節流器，而一個7毫米的節流器是足夠的)。同樣的推論可用于具有一個10毫米節流器的兩瓶系統，單個節流器的直徑為7.07毫米(7毫米是足夠的)。相同的節流器尺寸可用于滅火系統的各氣罐10A、10B、10C，或用于滅火系統的至少多個氣罐。
圖6的第三實施例的一個優點在于總管16并不需要能經受如此的高峰值釋放壓力。舉例來說，在圖1的已知系統中，總管16必須能夠經受流體在罐體10A、10B、10C中儲存時的壓力(一般在200至300巴之間)。通過給各罐體10A、10B、10C設置節流器40A、40B、40C，可降低總管16所需經受的峰值壓力(例如可被平分)。
所述的三個實施例中，各實施例均允許位于加壓惰性氣體儲氣罐和目標區域20之間的管網的至少一部分形成為僅需經受比圖1所示的已知系統中更低的壓力。這是因為降低了在管網中的峰值壓力。該降低的峰值壓力同樣允許前文中所述的與現有技術相關的通風面積在面積上減小或消除。
第一和第二實施例在管網中形成了一系列峰值壓力。這些峰值在時間上錯開。這些峰值壓力可能基本相同。
圖1High Pressure Manifold高壓總管Single Flow Control Orifice單個流動控制節流孔Piping Network管網Prior ART現有技術圖2Restrictor節流器圖3Pressure/bar(a)壓力/巴(a)Time/Sec時間/秒Standard System標準系統Dual Orifice雙節流孔圖5Pressure/bar(a)壓力/巴(a)Time/Sec時間/秒Standard System標準系統Ripple Fire脈動滅火圖6High Pressure Manifold高壓總管Single Flow Control Orifice單個流動控制節流孔Piping Network管網
權利要求
1.一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統，包括流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)，所述構件設置在加壓惰性氣體供給源(10A、10B、10C)和目標滅火區域(20)之間的流體流路中，用于降低流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)下游的流體流路(34)中的壓力，而與流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)上游的流體流路(18)中的壓力無關。
2.根據權利要求1所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)包括用于限制流體流路中的氣流的構件(26、28、35)。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其中流體釋放控制構件包括位于流體流路中的阻塞件。
4.根據權利要求3所述的系統，包括位于流體流路中的多個阻塞件。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述的流體流路包括具有流體可流經的多個孔道(23、24)的部分，其中所述多個阻塞件中相應的一個設置在所述各孔道中。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的系統，其中流體釋放控制構件控制流體所流經的孔道(22、24)。
7.根據權利要求1至6中任意一項所述的系統，其中所述的加壓氣體供給源(10A、10B、10C)包括多個加壓儲氣罐。
8.根據權利要求7所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)設置在全部所述的多個加壓儲氣罐下游。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的系統，包括根據流體從加壓氣體供給源最初釋放開始所經過的時間來控制流體釋放構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)的構件。
10.根據權利要求7至9中任意一項所述的系統，其中所述的流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)包括多個組件，其中的一個與所述的罐體中的一個相關聯，用于控制僅來自于該罐體的流體釋放。
11.根據權利要求10所述的系統，包括在選定的時刻觸發各相應的流體釋放控制構件的構件，使得來自至少兩個所述罐體的流體釋放在不同的時刻啟動。
12.一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統，其中惰性氣體儲存在多個加壓儲氣罐(10A、10B、10C)中，該系統包括流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)，其設置在位于全部所述的多個加壓儲氣罐(10A、10B、10C)下游和目標滅火區域(20)上游的范圍內的流體流路上，用于降低流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)下游的流體流路(34)中的壓力。
13.根據權利要求12所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)包括用于限制流體流路中的氣流的構件(26、28、35)。
14.根據權利要求12或13所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)包括位于流體流路中的阻塞件。
15.根據權利要求14所述的系統，包括位于流體流路中的多個阻塞件。
16.根據權利要求15所述的系統，其中所述的流體流路包括具有孔道(23、24)的部分，流體可流經該孔道，其中所述多個阻塞件中相應的一個設置在所述各孔道中。
17.根據權利要求12至16中任意一項所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)控制流體所流經的孔道(22、24)。
18.根據權利要求12至17中任意一項所述的系統，其中流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)設置在全部所述的多個加壓儲氣罐(10A、10B、10C)下游。
19.根據權利要求12至18中僅一項所述的系統，包括根據流體從加壓儲氣罐(10A、10B、10C)最初釋放開始所經歷的時間來控制流體釋放構件((12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)的構件。
20.根據權利要求12至18中任意一項所述的系統，包括用于根據系統中的流體壓力控制流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)的構件。
21.根據權利要求12至20中任意一項所述的系統，其中所述的流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)包括多個組件，其中一個與所述的各罐體(10A、10B、10C)中的一個相關聯，用來控制僅來自于該罐體的流體釋放。
22.根據權利要求21所述的系統，包括用于在一選定時刻觸發各相應流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)的構件，使得來自至少兩個所述罐體的流體釋放在不同的時刻啟動。
23.根據權利要求21所述的系統，包括用于在系統中一選定測得壓力下觸發各相應流體釋放控制構件(12A、12B、12C、35；26、28、30、32；40A、40B、40C、35)的構件，使得來自至少兩個所述罐體的流體釋放在不同的測得壓力下啟動。
24.根據權利要求1至23中任意一項所述的系統，其中惰性氣體包括氬氣和氮氣。
25.根據權利要求24所述的系統，其中惰性氣體包括相等配比的氬氣和氮氣。
26.根據權利要求25所述的系統，其中惰性氣體僅由氬氣和氮氣構成。
27.一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的方法，包括提供設置在加壓惰性氣體供應源和目標滅火區域之間的流體流路上的流體釋放控制構件，用于降低流體釋放控制構件下游的流體流路中的壓力而與流體釋放控制構件上游的流體流路中的壓力無關。
28.一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的方法，其中惰性氣體儲存在多個加壓儲氣罐中，該方法包括提供設置在所述的多個加壓儲氣罐和目標滅火區域之間的流體流路中的流體釋放控制構件，用來降低流體釋放控制構件下游的流體流路中的壓力。
全文摘要
本發明公開了一種釋放惰性氣體來撲滅或壓制火災的系統。一流體釋放控制設備設置在加壓氣體供給源10A、10B、10C與目標滅火區域20之間的流體流路中。流體釋放控制設備降低了其下游的流體流路中的壓力。這允許選擇可以承受比常規系統更低壓力的下游管網，所述常規系統中沒有提供流體釋放控制設備，因此降低了成本。流體釋放控制組件包括設置在第一流路22中的第一閥30和第一節流器26，以及設置在第二流路24中的第二閥32和第二節流器28。來自罐體10A、10B、10C的流體最初流經流路24和節流器26。隨后流路22可通過可選的閥30關閉，而流路24通過閥32開啟。然后氣流流經節流器28。這降低了下游管路34中的峰值壓力。在另一個實施例中，從罐體10A、10B和10C來的惰性氣體釋放是錯開的，以降低管路34中的峰值壓力。另一個實施例在從各個罐體10A、10B、10C到總管16的入口14A、14B、14C處設置了節流器，從而也降低了管路34中的峰值壓力。
文檔編號A62C99/00GK1915459SQ20061007119
公開日2007年2月21日 申請日期2006年3月14日 優先權日2005年3月14日
發明者T·D·安德森, P·O·揚森, R·拉德, R·鄧斯特, S·達維斯 申請人:基德Ip控股有限公司