用于撲滅具有和不具有固定頂的工業儲罐火災的包括充氣泡沫發射噴嘴和中心指向噴嘴 ...的制作方法
【專利摘要】用于撲滅具有和不具有固定頂的大型工業儲罐火災的固定式系統和方法，并以充氣泡沫發射噴嘴為特征且包括固定的中心指向噴嘴。本發明包括連接的兩個噴嘴，它們以基本上匯聚流并且沿著大致相反方向發射之間的充氣泡沫。兩個噴嘴在噴嘴的頂端部中具有流成形器，流成形器具有翅片，翅片與噴嘴頂端實心孔排放孔口基本上齊平地終止。兩個噴嘴優選地附接在至少一個環境空氣充氣腔室結構的下游附近并且與至少一個環境空氣充氣腔室流體連通，環境空氣充氣腔室結構與兩個噴嘴組合產生充氣泡沫。兩個噴嘴優選地附接在與兩個噴嘴組合的至少一個環境空氣充氣腔室結構的下游附近，并且與所述至少一個環境空氣充氣腔室結構流體連通，以產生充氣泡沫。固定式系統的第三噴嘴構成為沿著排放軸線的垂線的30°內的方向排放，所述排放軸線由沿著大致相反方向排放的兩個噴嘴限定。
【專利說明】用于撲滅具有和不具有固定頂的工業儲罐火災的包括充氣泡沬發射噴嘴和中心指向噴嘴的固定式系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
本申請和發明涉及并且要求相同發明人的以下四個共同未決臨時申請的優先權:分別為在2010年10月19日、2011年I月18日、2011年2月14日和2011年5月16日提交并且名稱為“Rapid Tank Response, Equipment and Methodology，，、“A Point and ShootSystem (including as previously filed,) An Ambush System and Method and a HollowPoint System and Method, all for Fighting Industrial Tank Hazards'“FurtherDevelopments - Fixed System (Point and Shoot, Ambush and Hollow Point)”、“Fixed/Sem1-Fixed Aerated Foam Systems for Industrial Tank Hazards，，的美國序列號為61/455，367,61/461, 413,61/463, 296和61/519，071的優先權。這四個共同未決申請都由此在法律和法規許可的程度上以其整體通過引用結合到本文中。
【技術領域】
[0002]本發明的領域包括用于工業儲罐中的消防的固定式系統，包括棒，棒具有用于在儲罐內壁部周圍發射充氣泡沫的至少一個側向指向噴嘴、以及用于發射充氣泡沫的固定的中心指向噴嘴。本發明還涉及用于具有固定頂的大型工業儲罐中的消防的固定式系統。
【背景技術】
[0003]Williams Fire and Hazard Control, Inc.(Williams)為用于大型工業儲罐火災上的專業消防設備和方法的設計、開發和生產的領先者。由Henry Persson和AndersLonnermark在2004年SP Fire Technology的報告中公開了一篇論文，敘述到:
盡管在過去的15至20年間缺少大型儲罐火災試驗，但是關于使用移動設備的儲罐消防已經取得了顯著的改進。在這種開發中的開拓者為Williams Fire & Hazard ControlInc.(WFHC)，其引起對需要在火災期間解決后勤并且使用相關策略的注意。通過使用大容量水槍、大直徑軟管和儲存在散裝容器中的泡沫濃縮液，使得后勤變得易于管理。使用大型水槍還能夠實現足夠高的供給強度，以補償由于風和熱上升氣流所造成的泡沫損失。Williams還引入了“覆蓋區”技術，其中所有泡沫流都指向燃料表面上的單一降落區，導致非常高的局部供給強度，使得泡沫更快速并且更高效地擴散。根據Williams，實現高效滅火的主要因素之一為使用適合于儲罐防火的高品質泡沫，并且直到最近它們主要使用3M AFFF/ATC。由于3M退出了泡沫業務，所以現在使用由Ansul制造的類似的泡沫類型，“Thunderstorm ATC”。在 1983 年，Williams在 Chalmette, Louisiana ( “Tenneco 火災”)撲滅了 45.7m(150ft)直徑的汽油儲罐火災，在當時為使用移動設備曾經撲滅的最大儲罐。在2001年創造了新的記錄，當時在Norco, Louisiana ( “Orion火災”)對82.4m直徑(270ft)的汽油儲罐進行了滅火。Williams所使用的儲罐消防概念在許多其它火災
[35]中被證明是成功的，并且這種概念也由其它公司成功地使用，例如，在1996年加拿大Sunoco火災中”。 (注解:Thunderstorm ?泡沫濃縮液現由Chemguard Inc.開發并生產)。
[0004]歷史發展
在歷史上，Williams專注于移動設備和方法。針對大型儲罐火災的“固定式系統”方案在歷史上在行業中表現出有限的成功以及高成本。
[0005]一方面，對于“邊緣密封圈火災”(在儲罐浮頂的邊緣周圍、在頂密封圈周圍的火災)，傳統固定式系統方案根據浮頂上的“泡沫壩”是12〃還是24〃高，將多個“泡沫腔室”或“泡沫噴淋器”每40英尺或每80英尺放置在儲存儲罐的周邊周圍。這些裝置使高度充氣的消防泡沫通過重力順著儲罐壁下落或“噴淋”到儲罐“周圍”或者儲罐壁與浮頂上的“泡沫壩”之間的區域中。這種系統的成本高昂。
[0006]另一方面，對于在100英尺以上的直徑的儲罐中的“全表面液體儲罐火災”，經證實尚不存在固定式系統。即，據本發明人們所知，還沒有固定式系統撲滅100英尺以上的直徑的儲罐中的完全接合的全表面液體儲罐火災。
[0007]Williams全便攜式系統 “邊緣密封圈火災”
在“Daspit工具”之前，Williams成功地使用全便攜式的裝置和方法來使用兩部分進攻撲滅“邊緣密封圈火災”。在Williams進攻的第一階段，消防員接近儲罐并且在靠近平臺或梯臺的儲罐的頂部邊緣上懸掛便攜式裝置(具有非反應性噴嘴設計的泡沫棒)。棒主要將泡沫直接分配到裝置下方，從而在30至40英尺的長度上抑制緊鄰區域的火情。在建立了 “立足點”，在梯臺下方無火焰的儲罐邊緣的30至40英尺的“立足點”之后，消防員使用通往梯臺的直梯登上儲罐壁，并且攜帶手持噴嘴和軟管(手持噴嘴的gpm對于一人噴嘴而言大致限于60gpm，對于二人噴嘴而言大致限于125gpm)。這些噴嘴為用于密封圈火災的主要滅火工具。在通過使用泡沫棒而接近了儲罐壁頂部之后，消防員以已知方式使用便攜式噴嘴使“防風梁”繞儲罐壁游走，來撲滅“密封圈火災”。
[0008]Daspit Tool 系統
后來，WiIIiams開發了一種Daspit Tool，一種用于將便攜式噴嘴和水槍附連到儲罐邊緣或壁的頂部上的便攜式基座。利用Daspit Tool,高達2000gpm的噴嘴能夠附接到儲罐壁頂部。具體而言，利用這種改進的技術同樣針對“邊緣密封圈火災”，同樣使用便攜式泡沫棒裝置來向下分配泡沫以建立“立足點”區域。消防員然后攜帶Daspit Tool? (為用于將消防水槍和噴嘴臨時固定到儲存儲罐的頂部邊緣或任何其它批準的安裝位置的夾持裝置)和軟管，同時爬上直梯并且將Tool附接到立足點上方的儲罐邊緣。然后利用水/泡沫溶液來將水槍和噴嘴加壓，并且由處于梯臺上的消防員引導以將泡沫分配到儲罐內部，從而撲滅位于儲罐周邊周圍的火。整個進攻能夠在數分鐘內籌劃和執行，之后當然響應消防員已經到達現場。
[0009]全表面火災
在2004年9月，Williams被呼叫到Cushing, Oklahoma來輔助撲滅“全表面” 117英尺直徑原油罐火災。Williams隊攜帶便攜式泡沫棒和“Daspit Tool ”、水槍和噴嘴到達。(同樣“Daspit Tool”允許將水槍和噴嘴展示到儲罐壁邊緣上，“Daspit Tool”提供用于水槍和噴嘴的基座)。Williams首先使用便攜式泡沫棒來撲滅沿著儲罐壁在平臺和直梯下方的區域周圍的火。在獲得對該有限區域的“控制”之后，Williams人員將燃燒的儲罐的直梯安裝到平臺上，在那里固定Daspit Tool并且引導其水槍和噴嘴來撲滅全表面原油罐火災。因此，Williams提供證據表明便攜式泡沫棒和充分大的便攜式水槍和噴嘴(由于DaspitTool基座而變得可用)能有效地用于撲滅在至少117英尺直徑儲罐中的至少原油的“全表面儲罐火災”。
[0010]Williams固定式系統開發
Williams長期以來意識到執行適當任務的“固定”系統將更快并且對人員提供低得多的傷害和危害的風險(對于人員的危害包括由于供應便攜式水槍和棒所需的軟管在直梯上造成的混亂。而且，如果這樣的軟管在其在直梯上伸展時斷裂，那么與直梯和平臺有關的人員將會處于非常危險的境地)。
[0011]在工業儲罐消防中待解決的問題和Williams的目標變成開發一種具有成本效益的可靠的固定式系統，來快速地并且高效地用泡沫覆蓋儲罐火災的適當區域，不僅包括“外周”(其為“邊緣密封圈火災”的位置)，而且也包括儲罐“全表面火災”。此外，這樣的系統應該對于200和300以及400英尺直徑和甚至更大直徑的儲罐，并且包括具有和/或不具有固定頂的儲罐具有令人滿意的表現，并且不應過于昂貴。
[0012]為了解決這些問題和滿足這些目的，對下文所討論的所得到的Williams商業實施例進行了開發、試驗和設計。商業實施例設計為保護:(I)僅浮頂儲罐免于受到“邊緣密封圈火災”和蒸汽危害；(2)僅浮頂儲罐免于受到“邊緣密封圈火災”和全表面火災；以及
(3)固定頂儲罐免于受到任何表面危害。本發明系統對于100英尺到400英尺以上的儲罐直徑而言，是具有成本效益的并且是實用的。
[0013]本發明人們在開發過程中證實該行業關于固定式系統所需的泡沫適當膨脹以及關于噴射或發射和蔓延適當膨脹的泡沫的能力的某些現有假設是錯誤的。
[0014]本發明人們通過并行的試驗證實了從充氣泡沫噴嘴“發射”和“定向排放” “充氣泡沫”(在2比I至8比I之間的膨脹率)能產生至少IlOOgpm充氣泡沫的匯聚流，具有顯著提高的密集的降落覆蓋區，并且具有驚人的泡沫蔓延，并且包括驚人的泡沫蔓延速度和消防效力。本發明人們通過試驗表明其充氣泡沫噴嘴能比現有技術“泡沫腔室”在更短的時段到達更廣泛的儲罐火災表面。這種新穎的系統能利用更少的單元撲滅更大的儲罐，并且不僅適用于邊緣密封圈火災，而且也適用于全表面液體儲罐火災，包括那些大型儲罐的火災。由試驗結果支持的本發明許諾提供撲滅大于200英尺、大于300英尺和大于400英尺直徑的儲罐中的火災的具有成本效益的固定式系統。本固定式系統設計為沿著儲罐外壁附接并且從儲罐壁頂部附近的點排放到儲罐中，從而在危險的情況下提高了固定式系統的可靠性以及成本效益。
[0015]發明開發階段
本發明以若干階段進行。基于經驗和試驗做出主動追求在儲罐壁上邊緣附近排放的外儲罐壁安裝單元的第一決定。(本發明人們利用“冒泡”或所謂的類型I系統進行實驗，但尚不能成功地試驗出令人滿意的實用并且具有成本效益的冒泡的系統。已知浮頂的流行以及其中固有的復雜性，基于廣泛經驗的儲罐內部導管系統被認為是不實用的。關于頂裝系統，固定頂或浮頂或者在液體頂部“上方延伸”的系統，經驗同樣表明由于造成火災或危害的這個事故而將使得這樣的固定式系統停止工作的可能性很高。)
基于試驗，第二決定是優選地從靠近噴嘴并且在噴嘴上游的充氣腔室排放充氣泡沫，充氣泡沫優選地具有至少2比I至8比I的膨脹比。優選3比I至5比I的比率。管狀噴射器環境空氣充氣腔室提供用于充氣的可靠結構，能在耐受熱和應力的同時起作用。通過試驗確定這種充氣泡沫能被顯著地發射，能夠產生顯著的泡沫蔓延并且能夠快速蔓延，而不會損失消防效力。
[0016]第三，發明人們創造了一種“噴嘴”，其能將適當充氣泡沫以“基本上匯聚流”基本上定向地“發射”和/或“強力發射”，從而以匯聚模式降落，具有提高的密集降落覆蓋區，并且同樣具有顯著的泡沫蔓延和有效的滅火特征。這個階段關鍵的是流形成器。
[0017]在該行業的一種普遍看法是“強力發射”充氣泡沫破壞氣泡從而導致較差的泡沫品質和較差的泡沫蔓延。具有充氣泡沫腔室的現有技術固定式系統并不“強力發射”充氣泡沫。而是對于邊緣密封圈火災和/或小型儲罐，它們通過重力使高度吸氣的泡沫順著儲罐內側壁噴淋或下落。這導致低gpm的排放和較差的泡沫蔓延。
[0018]本發明人們利用本噴嘴證實了關于“發射”或“強力發射”的充氣泡沫的較差的泡沫品質和較差的泡沫蔓延的預期是錯誤判斷。使用流成形器可有助于幫助獲得良好的結果和提高的降落覆蓋區。
[0019]試驗表明流成形器能夠顯著地提高充氣泡沫的噴射覆蓋區的完整性和匯聚。通過適當的流成形器排放的充氣泡沫不被破壞地至少數十英尺遠地降落到密集匯聚覆蓋區中，并且驚人地比行業預期更遠并且更快地蔓延，同時維持氣泡的消防效力。2比I至8比I的膨脹泡沫，優選地3比I至5比I的膨脹泡沫可以以比行業預期更大的范圍和更遠地不被破壞地降落到密集的目標區中。流成形器為本系統能使得泡沫在儲罐“外周”至少20英尺遠降落并且使泡沫在外周中蔓延超過100英尺的關鍵因素。在優選實施例中，用于充氣泡沫噴嘴的覆蓋區提高的流成形器具有四個或更多個翅片，每個翅片的縱向尺寸大于徑向尺寸。優選地，每個翅片具有大于其徑向尺寸兩倍的縱向尺寸。優選地，流成形器翅片也安裝在噴嘴頂端，使得翅片的下游端與噴嘴頂端排放孔口近似齊平。
[0020]術語
以下術語的使用幫助在開發本發明時討論本發明的結構和性能。
[0021]術語“立管”用于指附連到外儲罐壁上或附近或鄰近并安裝成向大型工業儲存儲罐的頂部提供水、水和泡沫濃縮液和/或消防流體的任何導管或管線或這樣的系統。盡管立管在本文中示出為豎直管，但是它們可以是任何形狀，并且特別地它們可以為豎直部分和/或圓形部分的組合。例如，可以在儲罐周圍安裝一個或多個流體分布環，與豎直立管部連接。立管可以分成部分，如本文所示。
[0022]噴嘴的“頂端”為終止于排放孔口的噴嘴管筒部，常常包括直徑減小部以增大排放壓力。
[0023]翅片(在本領域中也被稱作葉片)引導流體在管道中的流動。
[0024]“流成形器”提供在噴嘴或管道中延伸的翅片或葉片。翅片徑向尺寸為從管筒或管道的中心軸線徑向向外朝向管筒或管道壁測量的尺寸。翅片縱向尺寸為沿著噴嘴或管道縱向軸線或沿著流動的上游/下游方向在噴嘴或管道中縱向測量的翅片尺寸。
[0025]如本文所用的“偏轉器”在流體管道中提供障礙物，從而朝向排放孔口或端口引導在其中流動的流體的一部分。
[0026]儲罐“外周”為在浮動罐頂的頂部上在儲罐壁與浮頂“泡沫擋板”之間的環形區域。泡沫擋板通常24英寸高或12英寸高。“邊緣密封圈火災”為在“外周”中的火災。(當浮頂發生故障例如下沉或傾斜時可能接著發生全表面火災)。
[0027]“充氣泡沫噴嘴”或“充氣泡沫發射噴嘴”將用于指示排放由經過了位于噴嘴處或噴嘴附近和/或噴嘴正前方的環境空氣充氣腔室的泡沫濃縮液形成的泡沫的噴嘴。
[0028]“沿大致相反方向”排放的兩個噴嘴將用于表示在中間“完全相反”方向軸線的至少+/-15°內沿大致相反方向排放。因此通過一種措施，就排放方向而言，沿大致相反方向排放的兩個噴嘴的兩個排放軸線之間的夾角將在180°與150°之間。
[0029]“基本上匯聚”流指示至少60%的泡沫在飛行期間保持在繞排放軸線20度錐角內的泡沫排放。
[0030]“發射”噴嘴表示下面這樣的噴嘴:如果設定為相對于水平成0°傾斜并且以IOOpsi的供應壓力，并且如果降落覆蓋區在排放孔口下方五英尺的水平面上測量，并且當噴射具有3/1至5/1之間的膨脹率的充氣泡沫時，那么噴嘴能使充氣泡沫的至少50%從排放孔口降落超過5英尺并且能使一些泡沫降落超過20英尺。“發射”因此表示如果水平地排放并且在排放孔口下方五英尺的平面上測量，則使以3比I至5比I之間的膨脹率充氣的泡沫的至少50%從噴嘴排放孔口降落超過5英尺和使大部分泡沫降落超過20英尺。
[0031]“強力發射”噴嘴表示下面這樣的噴嘴:如果設定為相對于水平成0°傾斜并且以IOOpsi的供應壓力，并且如果降落覆蓋區在排放孔口下方五英尺的水平面上測量，并且當噴射具有3/1至5/1之間的膨脹率的充氣泡沫時，那么噴嘴能使充氣泡沫的至少50%從排放孔口降落超過50英尺并且能使一些泡沫降落超過80英尺。“強力發射”因此表示如果水平地排放并且在排放孔口下方5英尺的水平面上測量降落覆蓋區，則使以3比I至5比I之間的膨脹率充氣的泡沫中的至少50%從排放孔口降落超過50英尺并且使一些泡沫降落超過80英尺。
[0032]“基本上匯聚”流和“發射”及“強力發射”以及“充氣泡沫噴嘴”的概念幫助將本發明噴嘴和棒系統與現有技術的吸氣泡沫排放裝置區分開。自傳統“泡沫腔室”或“泡沫噴淋器”的現有技術排放并非“基本上匯聚的”或“發射的”。另一方面，術語“充氣泡沫噴嘴”將本噴嘴與現有技術的主流噴嘴區分開，例如，噴射水/泡沫濃縮液液體混合物的噴嘴，其中基本上所有充氣基本上在離開噴嘴結構后發生，而不是在相關聯的上游或者在噴嘴內的充氣腔室中發生。
[0033]已知利用本噴嘴設計和充氣泡沫的驚人地良好的泡沫蔓延結果，發明人們試驗“相反噴嘴”固定單元，發明人們稱作“棒頭”和“棒”。試驗“兩個噴嘴”和“三個噴嘴”固定單元、或“棒頭”或“棒”，大致水平并且主要左和/或右排放，和可選地“朝向中心”排放。為了穿過在“固定頂儲罐”的壁中的現存開口插入，試驗具有單個中心指向噴嘴加上兩個不伸出的側部端口以及內部偏轉器的管道，該單元適合于插入到現存固定頂儲罐壁的凸緣開口中。
[0034]“棒頭”適于由安裝在外側儲罐壁部上或附近或周圍的“立管”來供應，“棒頭”固定成在儲罐壁頂部的正內側排放，以提高可靠性。“棒頭”優選地包括位于近端的環境空氣充氣腔室，提供用于(多個)噴嘴的適當充氣泡沫。充氣腔室由(多個)同樣通常被稱作“立管”的水/泡沫濃縮液管線或導管供給。具有兩個相反噴嘴的固定棒頭優選地大致左右地引導排放，從而基本上水平并且沿大致相反方向發射充氣泡沫。可提供固定的單獨立管和配件，特別是在靠近儲罐直梯和梯臺平臺處，以供應和支承附加的固定噴嘴或便攜式水槍和噴嘴，其能朝向儲罐中心或者儲罐周圍發射泡沫。優選地，用于開放式浮頂儲罐的“三噴嘴”固定單元可以安裝為向左、向右和大致朝向中心排放。對于固定頂儲罐，可安裝具有兩個管道定位偏轉端口的單個中心指向噴嘴，端口用作側噴嘴。該單元可通過通常設于現存固定頂儲罐中的凸緣開口插入。單個管道噴嘴加上兩個“偏轉器端口”可向左、向右和朝向具有固定頂的儲罐中心排放。
[0035](發明人們還教導了對于酒精或類似液體，可能并非左右排放，而是替代地全部向左或全部向右排放，以形成漩渦模式的蔓延，并且進一步對著壁轉彎排放以使沖入最小)。
[0036](優選地，在大部分實施例中，第四較小的孔口將直接順著儲罐壁排放相對少量的充氣泡沫，例如小于150gpm，以降落并且覆蓋該單元正下方的儲罐表面。該較小的第四排放端口可能在本文中不經常提及，并且在許多情況下，它看起來并非必需的。但是，出于謹慎考慮，第四排放端口可能包括于商業單元中)。
[0037]因此本系統對于成本較高且危險的問題提供具有成本效益的解決方案。向第一響應消防隊員提供用于成功地撲滅至少儲罐邊緣密封圈火災的適當機構，并且優選地還提供用于全表面蒸汽抑制的機構以及用于撲滅全表面液體儲罐火災的機構，通過策略性地并且永久地將相對較少的幾個廉價的部件固定儲到罐上，以及提供支承工具(水槍、噴嘴、軟管和泵)在考慮如何最佳地保護危害時應是極為重要的。這樣一來確保了與第一響應者的良好關系，并且對大型儲罐危害提供了更好的解決方案。
[0038]為了扼要重述和反映發展歷史，Williams用于“邊緣密封圈火災”和甚至用于“全表面液體儲罐火災”的兩階段“完全便攜式”進攻是成功的。但是，如由兩階段“完全便攜式”進攻所需要的那樣，需要人攜帶軟管沿著儲罐直梯爬到儲罐梯臺上，并且使軟管繞住他們的腳以啟動主要系統，這給工作人員帶來風險，是沒有吸引力的。無人或基本上無人的固定式系統帶來更有吸引力的人員環境。但是，任何固定或半固定的系統必須也接近兩階段“便攜式”系統所提供的可靠程度和靈活程度以及成本效益。
[0039]通過降落覆蓋區提高的“充氣”泡沫噴嘴“發射”充氣泡沫的試驗得到驚人的發現，即提高了本固定式系統的可靠性、成本效益和靈活性。對具有密集降落覆蓋區提高的充氣泡沫噴嘴進行試驗，表明其能顯著地向左和/或向右“噴射”充氣泡沫同時仍使得該泡沫的主要部分降落在狹窄儲罐“外周”中。另外，噴嘴能成功地噴射或發射充氣泡沫較遠距離，例如至少20英尺，同時使泡沫主要在外周中降落。并且“噴射”或發射的動量使得該系統能使泡沫“蔓延”，試驗表現出驚人的距離，在噴嘴左右120英尺并且非常快速地這樣蔓延。因此，覆蓋區提高的充氣泡沫噴嘴能形成用于至少撲滅邊緣密封圈火災的適當的具有成本效益的主要固定機構。為了與Williams的現有“便攜式系統”進行比較，僅使用現有便攜式泡沫棒來建立在棒正下方的“立足點”，這允許人通過直梯爬到儲罐壁的棒位置并且將主要滅火系統放置就位，主要滅火系統由順著直梯向上伸展的軟管來供給。相反，利用本新穎的固定式系統，便攜式水槍和噴嘴(若使用)變成次要的。“固定左和/或右棒”變成了用于“邊緣密封圈火災”的主要滅火系統的關鍵元件。另一固定的中心指向噴嘴覆蓋全表面火災。
[0040]其它發現的教導的討論
用于儲罐火災特別是直徑大于100英尺和200英尺的儲罐中的固定滅火系統的有效實用的可靠設計的問題已經存在了很長時間。對于現存解決方案的檢索揭示了以下幾點。
[0041]泡沫腔室-例如，Blomquist美國專利N0.3，876，010
對于上文所討論的浮頂密封圈火災，“泡沫腔室”或“泡沫噴淋器”;使高度吸氣的泡沫在儲罐壁與浮子頂“泡沫擋板”之間下落為傳統的固定消防系統解決方案。這些系統不足以進攻在>200英尺直徑儲罐中的“全表面”火災并且也可能不足以用于>100英尺直徑儲罐。它們的泡沫蔓延通常小于50英尺，從而需要大量的這樣的腔室。已知賦予泡沫的膨脹程度，泡沫蔓延緩慢并且較短，并且gpm是有限的。 申請人:利用常見泡沫腔室進行實驗，確認它們的高度吸氣的泡沫的蔓延在繞儲罐周邊或外周的每個方向僅為約40-50英尺(例如,在儲罐壁與浮頂上的“泡沫擋板”之間的區域中)。并且這種40-50英尺的蔓延也相對較為緩慢。
[0042]Saval 和 Knowsley
在因特網上注意到“Saval”設備，并且發現了類似的Knowsley設備。這種設備類型提出了沿著壁邊緣定位左右“排放”(以及較少直接向下排放)的兩個45°指向下的噴嘴。兩個45°噴嘴并不“主要水平地”排放并且并未提出“朝向儲罐中心”排放的噴嘴。另外的Saval噴嘴表現為使它們的排放對著儲罐壁“轉彎”。轉彎的效果可軟化降落對于液體的沖擊和/或將更多泡沫引導到外周中和/或提高充氣。但是，本領域技術人員知道“轉彎”技術減小了在泡沫后方的側向力，浪費發射能量從而降低了泡沫蔓延能力。Saval和Knowsley都未主張新穎的或特別的“泡沫蔓延”能力。這意味著Saval和Knowsley的泡沫蔓延與傳統“泡沫腔室”和/或“泡沫噴淋器”處于同一等級。
[0043]Uribe 美國專利公開 N0.US 2004/0140106
Uribe教導了一種儲罐壁安裝的具有充氣腔室的固定式系統噴嘴。并未提及充氣程度。并未公開流形成器。Uribe并不左右排放,而是朝向中心排放,如同下文的Nihilator。Uribe聲稱最終他的排放泡沫將覆蓋整個儲罐表面。由于本領域技術人員已知泡沫具有有限的壽命和有限的蔓延，所以Uribe的陳述暗示了 Uribe的儲罐本來具有小于100英尺的直徑。
[0044]Nihilator
參考Nihilator裝置，盡管Nihilator似乎不再作為商業產品提供。本領域技術人員可能猜測Nihilator不是有效的。Nihilator為明顯地設計用于固定頂儲罐的中心指向噴嘴并且具有充氣腔室。Nihilator朝向儲罐中心排放泡沫并且暗示其與傳統泡沫腔室一起使用。
[0045]主要商業實施例
本發明及其相關實施例具有若干主要商業實施例。為了易于參考，對當前主要商業實施例給出了圖解名稱。
[0046]主要目標-浮頂而非固定頂-大型儲罐 “Point and Shoot” (半固定)系統-用于: ο邊緣密封圈保護和消防
ο當不存在火災時全表面泡沫覆蓋，例如用于下沉頂蒸汽抑制 優點:
O每個棒能夠保護多達240’的密封邊緣圓周，而不是利用常規泡沫腔室的40’或80’ ；因此需要更少的棒
O便攜式水槍和噴嘴提供備用備份和蒸汽抑制能力 O低成本，最少安裝
?“Ambush”(固定)系統-用于:
0全表面保護，邊緣密封圈火災和完全接合的全表面液體儲罐火災(浮頂下沉)
0每個儲罐的系統數量取決于儲罐直徑(和所儲存的產品)
O系統可用于撲滅邊緣密封圈邊緣火災，并且中心噴嘴用閥關閉以免使浮頂超載 優點:
O左/右/中心(和可能順著壁向下)流能沿著3或4個方向排放和/或發射充氣泡沫 O系統能夠從最大型號上的每個組件排放1900gpm O每個棒能夠保護多達240’密封圈邊緣和朝向中心多達150’
O需要比現有技術顯著更少的棒安裝 主要目標-固定頂、大型儲罐
?“Hollow Point” (固定)系統-用于:
O閉頂、全儲罐保護
O易于安裝在現存儲罐上，通過現存單個6〃凸緣孔 O每個棒能夠保護多達240’的密封圈邊緣和朝向中心多達250’` O結合特氟綸汽封以阻止蒸汽順著管向下行進并且從充氣孔出來 O能夠經由向前和左/右和向下流發射2700gpm的泡沫 O比現有技術需要顯著更少的棒安裝
同樣，上述實施例的成功可以部分地基于附連在噴嘴頂端中的流成形器的開發，這便于提供發射和強力發射泡沫噴嘴以及用于上下文的開發適當充氣泡沫。
[0047]主要商業系統和方法-更詳細
如上文所介紹和討論的那樣，本發明涉及用于撲滅大型工業儲存儲罐中的液體儲罐火災的固定和半固定式系統和方法的各個方面和實施例。本發明涵蓋具有和不具有固定頂的儲罐和固定或半固定的系統以及主要開發用于邊緣密封圈火災和全表面液體儲罐火災的系統。
[0048]半固定式系統(用于邊緣密封圈火災和蒸汽保護)-Point and Shoot概要 Point and Shoot固定棒和立管系統為可立即用于“邊緣密封圈火災”保護以及用于蒸
汽抑制的半固定式系統。Point and Shoot固定棒和立管系統以由Williams使用全便攜式設備以及隨后的Daspit Tool開發所進行的成功的邊緣密封圈滅火為依據。給定適當充氣腔室和流形噴嘴的組合的進一步開發，固定到儲罐壁上的充氣泡沫噴嘴單元或“棒”變成具有成本效益的主要“邊緣密封圈火災”撲滅機構。用于向便攜式水槍和噴嘴供應消防流體的另一固定立管能夠在對主要系統造成損壞的情況下提供備份以及額外的全表面蒸汽抑制能力。(并且當然，具有固定的中心指向噴嘴的另一獨立固定立管提供完全固定的全表面火災保護能力)。
[0049]因此,半固定Point and Shoot棒和立管系統和方法為邊緣密封圈火災提供更安全并且更快速的撲滅、以及用于部件毀壞的備用件或蒸汽抑制。這種最小固定棒和立管系統僅需要將幾個廉價的部件策略地永久地直接附連到儲罐上。由于覆蓋區提高的噴嘴與適當充氣泡沫的適當組合，使得棒的左右噴嘴能夠以220至240英尺分開地固定(與現有技術泡沫腔室系統的以40至80英尺分開不同)。因此，覆蓋區提高的充氣泡沫噴嘴棒系統能夠作為用于“邊緣密封圈火災”的主要滅火系統展示，而為了快速附接便攜式水槍/噴嘴而靠近儲罐梯臺和直梯安裝的一個或多個立管可以視為在對主要系統造成損壞的情況下的備份備用的邊緣密封圈火災保護件，并且視為浮頂部分地或完全地下沉時提供全表面蒸汽抑制的能力。這種半固定式系統允許在對人員帶來小得多的風險的情況下快速地進攻密封圈火災。
[0050]被稱作Point and Shoot系統的半固定基本系統具有如下推薦的布局:
【權利要求】
1.一種用于大型工業儲罐的固定式消防系統，包括: 連接的兩個噴嘴，每個構成為以基本上匯聚流并且沿著大致相反的方向以IOOpsi發射100gpm至900gpm之間的充氣泡沫； 所述兩個噴嘴各在所述噴嘴的頂端部中具有流成形器，所述流成形器具有縱向尺寸大于徑向尺寸的翅片并且所述翅片與頂端實心孔排放孔口基本上齊平地終止； 所述兩個噴嘴附接在與所述兩個噴嘴組合地構成的至少一個環境空氣充氣腔室的下游附近，并且與所述至少一個環境空氣充氣腔室流體連通，以產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫；以及 第三噴嘴，構成為以IOOpsi在200gpm至900gpm之間排放,并且與連接的所述兩個噴嘴組合地定位和構成，以沿著排放軸線的垂線的30°內的方向排放，所述排放軸線由沿著大致相反方向排放的所述兩個噴嘴限定。
2.根據權利要求1所述的系統，包括用于傳送水和泡沫濃縮液的至少一個立管，所述立管附接到所述兩個噴嘴和所述第三噴嘴并且與所述兩個噴嘴和所述第三噴嘴流體連通。
3.根據權利要求2所述的系統，包括第一立管和第二立管，所述第一立管附接到連接的所述兩個噴嘴并且與連接的所述兩個噴嘴流體連通，所述第二立管附接到所述第三噴嘴并且與所述第三噴嘴流體連通。
4.根據權利要求2或3所述的系統，包括第二環境空氣充氣腔室，所述第二環境空氣充氣腔室位于所述第三噴嘴的上游，與所述第三噴嘴流體連通并且靠近所述第三噴嘴，所述第二腔室構成為產生充氣泡沫，并且所述第三噴嘴構成為強力排放充氣泡沫。
5.根據權利要求2所述的系統，其中所述第三噴嘴與所述至少一個立管和所述至少一個環境空氣充氣腔室流體連通，所述第三噴嘴構成為強力排放充氣泡沫。
6.一種用于大型工業儲罐的固定式消防系統，包括: 至少一個第一充氣泡沫發射噴嘴，與環境空氣充氣腔室流體連通，并且位于所述環境空氣充氣腔室的附近且下游； 所述噴嘴和充氣腔室一起構成為產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的泡沫； 所述噴嘴在其頂端中具有流成形器； 所述噴嘴附連到儲罐上，以便沿著上部儲罐內壁大致水平地排放基本上匯聚流；以及 中心指向噴嘴，附連到所述儲罐的頂壁附近，并且定位和構成為大致朝向所述儲罐的中心排放。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述中心指向噴嘴與位于所述中心指向噴嘴附近且上游的位置的充氣腔室流體連通，所述中心指向噴嘴在其頂端中具有流成形器，所述中心指向噴嘴和充氣腔室組合地構成為產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的泡沫。
8.根據權利要求6所述的系統，包括第二充氣泡沫發射噴嘴，所述第二充氣泡沫發射噴嘴連接到所述第一充氣泡沫發射噴嘴，并且附連到所述儲罐，以便沿著與所述第一充氣泡沫發射噴嘴大致相反的方向排放基本上匯聚流。
9.根據權利要求6、7或8所述的系統，其中一個或多個所述充氣泡沫發射噴嘴構成為以IOOpsi在100gpm至900gpm之間排放。
10.根據權利要求6、7或8所述的系統，其中一個或多個所述充氣泡沫發射噴嘴附接到所述儲罐和立管上，該立管附接到所述儲罐附近。
11.根據權利要求6、7或8所述的系統，其中所述中心指向噴嘴附接到立管上，該立管附接到所述儲罐附近。
12.根據權利要求6所述的系統，該系統附接到至少第一立管供應導管上并且包括第二環境空氣充氣腔室，所述第二環境空氣充氣腔室構成為產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫，所述第二腔室附接到所述中心指向噴嘴附近且上游的位置。
13.根據權利要求6所述的系統，該系統附接到至少第一立管供應導管，并且包括與所述環境空氣充氣腔室流體連通的所述中心指向噴嘴。
14.根據權利要求6、7或8所述的系統，其中所述中心指向噴嘴構成為以基本上匯聚流以IOOpsi在200gpm至900gpm之間排放。
15.一種用于具有固定頂的儲罐的固定式充氣泡沫消防系統，包括: 第一環境空氣充氣腔室，位于消防噴嘴的上游，與所述消防噴嘴流體連通并且靠近所述消防噴嘴，所述腔室構成為產生充氣泡沫； 位于所述噴嘴的頂端部中的至少一個流成形器，所述流成形器具有翅片，所述翅片的縱向尺寸大于徑向尺寸，所述翅片與實心孔頂端排放孔口基本上齊平地終止； 位于所述充氣腔室與所述噴嘴頂端之間的流體管道中的至少兩個排放端口，每個排放端口具有在所述管道中靠近所述端口定位的偏轉器部；以及 位于所述排放端口的上游且附近的位置的流校直器。
16.一種用于具有固定頂的儲罐的固定式充氣泡沫消防系統，包括: 第一環境空氣充氣腔室，位`于強力發射消防噴嘴的上游，與所述強力發射消防噴嘴流體連通并且靠近所述強力發射消防噴嘴，所述強力發射消防噴嘴以基本上匯聚流強力發射充氣泡沫，所述腔室構成為產生充氣泡沫； 位于所述充氣腔室與噴嘴頂端之間的流體管道中的至少兩個排放端口，每個排放端口具有在所述管道中靠近所述端口定位的偏轉器部；以及 位于所述排放端口的上游且附近的位置的流校直器。
17.根據權利要求15或16所述的系統，其中所述環境空氣充氣腔室構成為產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫。
18.根據權利要求15或16所述的系統，其中所述環境空氣充氣腔室構成為產生具有3比I至5比I之間的膨脹率的充氣泡沫。
19.根據權利要求15或16所述的系統，其中所述至少兩個排放端口構成為沿著大致相反的方向排放充氣泡沫。
20.根據權利要求17所述的系統，包括位于所述充氣腔室與所述噴嘴頂端之間的流體管道中的第三排放端口，所述第三排放端口構成為沿著大致垂直于排放軸線的方向排放多達150gpm，所述排放軸線由所述兩個排放端口限定。
21.根據權利要求15或16所述的系統，包括至少4英寸的立管，該立管構成為將消防流體傳送到所述儲罐壁的外側并且與所述充氣腔室流體連通。
22.根據權利要求21所述的系統，包括位于所述立管與所述充氣腔室之間的蒸汽膜。
23.—種固定頂充氣泡沫消防系統,包括: 充氣腔室，構成為產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫； 附接在所述充氣腔室與噴嘴頂端之間的流體管道，所述噴嘴構成為以基本上匯聚流以.1OOpsi強力發射200gpm至1000gpm之間的具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫；以及 所述管道具有基本上相對的一對排放端口，所述排放端口具有內部偏轉器表面，所述表面構成為使通過所述管道的消防流體的一部分朝向所述排放端口偏轉。
24.一種用于工業儲罐的固定式系統消防方法，包括: 從靠近儲罐壁上部固定地定位的至少一個充氣泡沫發射噴嘴，沿著儲罐內壁部以基本上匯聚流基本上水平地發射充氣泡沫； 從所述噴嘴產生具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫；以及 從中心指向噴嘴大致朝向所述儲罐的中心強力地發射泡沫，所述中心指向噴嘴附連到儲罐壁上部附近并且附接到所述至少一個充氣泡沫發射噴嘴。
25.根據權利要求15所述的方法,包括從第二充氣泡沫發射噴嘴在與所述第一充氣泡沫發射噴嘴大體上相反的方向上沿著儲罐內壁部基本上水平地發射充氣泡沫。
26.一種用于撲滅固定頂大型工業儲罐中的火災的方法，包括: 通過大型工業儲罐壁的頂部中的開口附連管道，該管道在其遠端具有充氣泡沫強力發射噴嘴； 以基本上匯聚流朝向所述儲罐的中心徑向地強力發射具有2比I至8比I之間的膨脹率的充氣泡沫；以及 沿著所述儲罐的內部側壁部在大致相反的方向上，通過所述管道側部的兩個排放端口發射充氣泡沫。
【文檔編號】A62C31/12GK103492032SQ201180061156
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2011年10月17日 優先權日:2010年10月19日
【發明者】D.P.威廉斯, C.R.斯皮爾斯 申請人:威爾法爾 Hc 有限責任公司