CN101528311B - 包括安全装置的惰性化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于设定并保持被监控的保护空间(2)内的可预定惰性化等级的一种惰性化装置(1)。为此目的，惰性化装置(1)包括供应惰性气体的可控惰性气体系统(10，11，12)、连于惰性气体系统(10，11，12)且可连于保护空间(2)以将惰性气体系统(10，11，12)供应的惰性气体供给至保护空间(2)的供给管路系统(20)、以及设计成控制惰性气体系统(10，11，12)的惰性气体系统控制单元(30)，控制方式使得惰性气体系统(10，11，12)供应惰性气体的速率为适于设定和/或保持保护空间(2)内第一可预定惰性化等级的值。为确保即使惰性气体系统(10，11，12)控制紊乱时或惰性气体系统控制单元(30)发生故障时供给惰性气体至保护空间(2)的速率原则上可被相应调节，使得保护空间(2)内被设定和/或保持第二可预定惰性化等级，提供了根据本发明相应设计的安全装置(40，41，42，43)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于建立并保持将被监控的受保护房间内的预定惰性化等级的惰性化装置，其中惰性化装置包括供应惰性气体的可控惰性气体系统；供应管路系统，其连于惰性气体系统且可连于受保护房间以将惰性气体系统供应的惰性气体供给至受保护房间；以及惰性气体系统控制单元，其被设计成控制惰性气体系统，使得惰性气体系统的惰性气体供应速率为适当值从而建立和/或保持受保护房间内的第一预定惰性化等级。
背景技术
这种惰性化装置实际上是现有技术中已知的。例如，德国专利说明书DE 198 11 851 C2说明了用于减少火灾风险并扑灭密闭房间内火灾的惰性化装置。因而已知系统被配置为将密闭房间(下文称为“受保护房间”)内的氧含量降低至可预定基础惰性化等级(baseinerting level)，且在发生火灾时，进一步迅速降低氧含量至特定充分惰性化等级(full inerting level)，从而使用最小可能存储容量的惰性气体储罐有效灭火。为此目的，已知装置包括可由控制单元控制的惰性气体系统和连于惰性气体系统且连于受保护房间的供应管路系统，惰性气体系统供应的惰性气体通过供应管路系统供给至受保护房间。惰性气体系统可为一组存储压缩形式的惰性气体的钢瓶或者为生成惰性气体的系统。
通常，用于减少火灾风险或扑灭密闭房间内火灾的惰性化装置的运行模式是基于这一认识，即正常情况下，仅偶尔有人或动物进入且其中容纳的装备对水反应敏感的密闭房间内，火灾风险可通过连续降低相关区域内的氧浓度使其稳定于特定值如以体积计约12％而减少。在该氧浓度等级上，多数易燃材料都不再燃烧。主要应用领域具体包括计算机处理设施、电气开关和配电空间、封闭空间以及包含高价值商品的存储区域。
惰性化过程的防火和/或灭火效果是基于氧置换原理的。众所周知，以体积计，正常环境空气包括21％的氧、78％的氮和1％的其它气体。为有效降低受保护房间起火的风险，通过引入氮等惰性气体进一步增加相应房间内的氮浓度，从而降低氧的百分比。对于灭火，已知在氧的百分比以体积计降至15％以下时出现灭火效果。根据受保护房间存储的易燃材料，可能有必要进一步降低氧的百分比，例如以体积计降至12％。换言之，通过持续惰性化受保护房间至所谓的“基础惰性化等级”，即以体积计房间空气内氧的百分比降至15％以下，也可有效减少受保护房间内的起火风险。
发明内容
本文使用的术语“基础惰性化等级(base inerting level)”一般理解为指与正常环境空气的氧含量相比受保护房间内空气的氧含量减少，但原则上，氧含量减少对于个人或动物不会造成任何种类的危险，因而在给定特定防护措施时他们仍可进入受保护房间。如上所述，基础惰性化等级的建立，与所谓的“充分惰性化等级”不同，不必使氧含量降低至有效灭火的程度，主要用于降低受保护房间内起火的风险。基础惰性化等级对应的氧含量——视各种情况而定——以体积计为如13％至15％。
另一方面，术语“充分惰性化等级(full inerting level)”指氧含量进一步降低低于基础惰性化等级的氧含量，降至多数材料的可燃性减少到不能燃烧的程度。根据各受保护房间内的火灾荷载(fire load)，充分惰性化等级一般指氧含量以体积计从11％至12％不等。
尽管基础惰性化等级下受保护房间空气中降低的氧含量原则上不会对个人或动物造成危险，使其仍可在至少短时间内毫无困难地安全进入受保护房间，如不佩戴呼吸面罩，但进入已持续惰性化至基础惰性化等级的房间时必须遵守国家规定的特定安全措施，因为原则上保持在氧气降低的环境中会导致缺氧，而在特定情况下缺氧会对人体器官造成生理后果。这些安全措施在各国家法规中有所规定，且具体取决于相应基础惰性化等级的降低氧含量的等级。
下列表1指出了对人体器官和材料可燃性的影响。
为符合各国家法规规定的安全措施，并以简单且特别是易于实现的方式进入受保护房间，受保护房间内空气的氧含量越少所述措施就越严格，因此可根据进入的目的以及在所述房间内停留时间设想，将受保护房间内的稳定惰性化从基础惰性化等级提升至所谓的可进入等级，此时规定的安全要求较低，因而无需较大麻烦即可遵守。表1
| 受保护房间内氧的百分比 | 对人体器官的影响 | 对材料可燃性的影响 |
| 以体积计为8％ | 危及生命 | 不可燃 |
| 以体积计为10％ | 理智/疼痛感减少 | 不可燃 |
| 以体积计为12％ | 疲劳、呼吸量和脉搏增大 | 低可燃性 |
| 以体积计为15％ | 无 | 低可燃性 |
| 以体积计为21％ | 无 | 无 |
例如，在正常条件下连续对受保护房间提供惰性气体至基础惰性化等级，如以体积计含氧13.8％至14.5％，此时，根据表1，可有效抑制火灾，需要进入房间例如进行维护时可将氧的百分比提升至可进入等级，如以体积计15％至18％。
从医学观点来看，在氧减少至可进入等级的空气中停留有限时间对没有心脏、循环、血管、或呼吸紊乱的所有个人都是安全的，因此，各国家管理性法规不要求或至多仅要求较少附加安全措施。
一般通过相应控制惰性气体系统可将受保护房间内建立的惰性化等级从基础惰性化等级提升至可进入等级。这里，房间内有人时，将受保护房间内设定的惰性化等级持续保持在可进入等级(所需相应控制范围内)，以降低人离开房间后重新建立基础惰性化等级时引回受保护房间的惰性气体体积，这是有意义的，尤其从经济原因考虑。为此，受保护房间处于可进入期间时，惰性气体系统也应产生和/或供应惰性气体，使得惰性气体以保持惰性化等级处于可进入等级(所需特定控制范围内)的速率相应地被供应至受保护房间。
因此，注意本文使用的术语“可进入等级(accessibility level)”指与正常环境空气的氧含量相比受保护房间内空气的氧含量减少至各国家方针不要求或至多仅要求较少附加安全措施以进入受保护房间的程度。通常，可进入等级相应的房间空气中氧含量高于基础惰性化等级相应的空气氧含量。
已知可具体按照受保护房间内将建立的惰性化等级(可进入等级、基础惰性化等级、充分惰性化等级)或受保护房间内空气置换率建立惰性气体系统提供惰性气体的速率，也可按照受保护房间内温度或压力等其它参数建立。
因此，惰性化装置内使用的惰性气体系统必须配置为能随时供应惰性气体以保持受保护房间内的预设惰性化等级。特别地，惰性气体系统应可根据各要求随时以不同惰性气体速率供应惰性气体，以便能够补偿受保护房间的泄露、受保护房间内通过空气调节单元和/或通风系统的任何潜在惰性气体损失、或从受保护房间内移出货物时的损失。另一方面，就容量而言，惰性气体系统应配置使其能以充足速率提供惰性气体使得预设惰性化等级可在所需时间段内恢复。
一般来说，适于此目的的惰性气体系统是能通过惰性气体系统控制单元控制的系统，因而可通过惰性气体系统控制单元相应调节惰性气体系统提供的惰性气体速率。
因此本发明要解决的问题是，如进入受保护房间时，因惰性气体系统控制单元控制误操作或惰性气体系统控制单元故障而不能确保受保护房间内惰性化等级保持于预设可进入等级。进入受保护房间时，惰性气体系统提供的惰性气体速率大于保持可进入等级所需惰性气体速率时这特别成问题。在此情况下，受保护房间内空气的氧含量将降至可进入等级以下，此时进入受保护房间从医学观点来看是有风险的。
因此，本发明基于这一任务，即进一步改进一开始所描述类型的惰性化装置，以便能够可靠地确保进入正常情况下持续处于基础惰性化等级的受保护房间时，即使在惰性气体系统控制单元误操作或惰性气体系统控制单元故障时，受保护房间内建立的惰性化等级也将可靠保持处于可进入等级。
一般来说，本发明基于这一任务，即详细说明一种惰性化装置，即使在惰性气体系统控制单元误操作或故障时，或惰性气体系统控制单元未配置为以充足溶出度(dissolution)和/或精度的情况下调节惰性气体系统提供的惰性气体速率时，可在被监控的受保护房间内可靠建立并保持预设惰性化等级
该任务是通过在文章开始时引用的那类惰性化装置完成的，因为该惰性化装置进一步包括安全装置，安全装置被配置为在惰性气体系统控制误操作时或惰性气体系统控制单元故障时调节向受保护房间供应惰性气体的速率，以建立和/或保持受保护房间内的第二可预定惰性化等级。
本文使用的术语“惰性气体系统控制误操作”和“惰性气体系统控制单元故障”一般指惰性气体系统控制单元和/或惰性气体系统——不论什么原因——不能或原则上未被配置为以尽可能准确的充足溶出度和/或精度允许惰性气体系统提供所需的惰性气体以建立和/或保持预定惰性化等级。
本发明的解决方案的优势是显而易见的：优选独立于惰性气体系统控制单元运行的安全装置的提供，即使在系统发生故障时，将始终确保受保护房间内的空气被建立和/或准确保持于特定可预定惰性化等级。因此，例如，人们需要进入受保护房间时，可以轻松进入受保护房间，无需担心且尤其没有不适。另外，本发明的解决方案避免了必须在进入房间的时间段内完全暂停受保护房间的持续惰性化。如上所述，完全暂停持续的惰性化是不利的，特别是从经济的立场来看，因为在此情况下，例如进入受保护房间后，惰性气体系统提供的惰性气体量必须增大以在受保护房间重新建立如基础惰性化等级。
换言之，本发明的解决方案为受保护房间提供了安全措施以基本确保已惰性化至可进入等级的受保护房间内的空气不会达到对人体造成危险的氧浓度，即使氮系统因误操作(如在控制方面)不停止引入惰性气体或氮系统其实并未被配置为以降低的非零速率提供惰性气体。
同时，本发明的解决方案确保了氮系统被配置为在所需时间内供应能恢复并持续保持基础惰性化等级的充足体积流动，例如在不再进入受保护房间时。如上所述，惰性气体系统必须能以补偿房间泄露以及空气调节系统或移出货物引起的任何潜在损失的速率提供惰性气体。
但是，本发明的解决方案不仅适于在即使惰性气体系统控制误操作时可靠保持或建立受保护房间的可进入等级，事实上，本发明的解决方案也允许安全装置可靠地保持将在受保护房间内建立的任何惰性化等级，如基础惰性化等级或充分惰性化等级。
子权利要求中公开了本发明的其它的有利改进。
关于安全装置，它在受保护房间内需要建立和/或保持第二预定惰性化等级的情况下是特别优选的，安全装置将减少供应惰性气体至受保护房间的最大速率，使得受保护房间内的氧含量不能降至第二预定惰性化等级以下。即使在控制单元和/或传感器(尤其是体积流动传感器和/或惰性气体和/或氧传感器)故障情况下，提供惰性气体至受保护房间的最大速率的减少可通过如相应适当限制惰性气体系统的容量实现。如果第二预定惰性化等级是例如可进入等级，本发明的解决方案可确保进入受保护房间时，房间空气的氧含量基本不呈现非健康值，即使惰性气体系统控制故障。
安全装置的特别优选实施方式中，所述装置包括至少一个第一可控截止阀，其被分配至供应管路系统以切断供应管路系统在惰性气体系统和受保护房间之间产生的连接；至少一个旁通管路系统，其具有在惰性气体系统和受保护房间之间产生旁通连接的第二可控截止阀；以及安全装置控制单元，其中安全装置控制单元被设计为在惰性气体系统控制误操作时或惰性气体控制单元故障时关闭第一截止阀并打开第二截止阀，其中绕过第一可控截止阀的旁通管路系统被设计为通过旁通管路系统调节供应惰性气体至受保护房间的速率，以建立和/或保持受保护房间内的第二预定惰性化等级。安全装置的有利实施方式的特别特征在于其设计简单，也特别简化了具有该安全装置的常规惰性化系统的翻新。具体地，常规惰性化系统可仅以较少结构和财政花费进行相应翻新。
另一方面，安全装置包括原则上现有技术已知的少数充分证实的部件，这不仅在成本方面有利，同时也确保了所述安全装置的可靠运行。因此，可设想将安全装置控制单元整合于给定的惰性气体系统控制单元作为控制模块，例如，作为附加软件模块。当然，也可设想独立于惰性气体系统控制单元提供安全装置控制单元。
但是原则上用户应可以在惰性气体系统控制单元内预设将在受保护房间内建立并保持的惰性化等级。尽管控制单元可独立控制惰性气体系统，例如根据预设事件顺序，以在受保护房间内建立所需惰性化等级。对于分配至安全装置的安全装置控制单元，必须确保其可与惰性气体系统控制单元通信以在发生误操作时适当控制相应截止阀。
对于第一和第二截止阀，应注意的是，不仅这两个阀组件可作为独立部件提供于惰性化装置内，也可使用三向阀组件作为一单个部件承担第一和第二截止阀的功能。适当阀组件为现有技术已知，本文不再详细说明。
对于根据本发明安全装置的后一优选实施方式的旁通管路系统，可设想该旁通管路系统包括具有效流动横截面的部分，其被设计成调节通过旁通管路系统供给惰性气体至受保护房间的速率，以建立和/或保持受保护房间内的第二预定惰性化等级。因此例如可设想旁通管路系统的所述部分的有效流动横截面可限制于旁通管路系统的一个区域，或可延伸整个旁通管路系统，以被具体预设为受保护房间的空气置换率。假定已知需供给惰性气体至受保护房间以保持特定惰性化等级(例如可进入等级或基础惰性化等级)的速率，因此可以相应预定旁通管路系统那部分的尺寸，使得该部分调节通过旁通管路系统供给至受保护房间的惰性气体体积至特定惰性化等级。
但是当然也可设想安全装置控制单元可调节旁通管路系统部分的有效流动横截面，以更好地调节通过旁通管路系统供给惰性气体至受保护房间的速率为受保护房间的空气置换率。另外，该部分的可调有效流动横截面的进一步发明性改进的特征在于可在受保护房间内精确建立和/或特别是保持不同的惰性化等级，该惰性化等级可由用户提前输入。
旁通管路系统的特别优选实施方式中，旁通管路系统包括体积流动调节器，其可由安全装置控制单元控制，以限制通过旁通管路系统供给惰性气体至受保护房间的速率。因而体积流动调节器承担了限流器的功能，使得通过旁通管路系统供给惰性气体至受保护房间的速率可以简单而有效的方式而被调节。体积流动调节器的技术实现不在本文中详细讨论。原则上，可使用现有技术已知能用于调节液体体积流动的基本所有机制。
为通过供应适当的惰性气体量和/或调节从室外空气中供给的新鲜空气或氧气而尽可能精确地建立并保持受保护房间内将设定的惰性化等级，惰性化装置优选进一步包括至少一个氧探测装置，以探测受保护房间内空气的氧含量，因而惰性气体系统控制单元和/或安全装置控制单元配置为按照所测受保护房间内空气的氧含量而调节供给惰性气体至受保护房间的速率。因而可设想氧探测装置连续或以预设间隔发送相应信号至各控制单元，相应控制惰性气体系统或体积流动调节器以始终按所需速率供应惰性气体至受保护房间以保持受保护房间内建立的惰性化等级。
这里应注意技术人员将理解本文使用的术语“保持氧含量于特定惰性化等级”指保持该惰性化等级的氧含量于特定控制范围内，因而所述控制范围可优选基于受保护房间的类型(例如按照受保护房间的适用空气置换率或按照受保护房间内存储的材料)选择，和/或基于使用的惰性化系统或安全装置的类型选择。该控制范围以体积计处于+-0.1％至0.4％的范围。当然，也可设想其它控制范围参数。
但除上述连续或定期测量氧含量外，保持氧含量为预定特定惰性化等级也可预先计算，因而受保护房间的特定设计参数应结合于该计算中，如受保护房间的适用空气置换率，尤其是受保护房间的n50值，和/或受保护房间与周围环境间的压差。
特别适合用作氧探测装置的是基于吸气运行的装置/吸气式装置。该装置连续从被监控的受保护房间内抽取空气代表样本，并供给至氧探测器，氧探测器发送相应探测信号至各控制单元。但当然也可使用非接触(光学)氧测量方法作为氧探测手段。此处适用PSP测量技术(PSP＝压敏涂料)。探测受保护房间内氧含量的光学非接触测量方法特别适用于如因设计偶然性不能另外装备常规(特别是有线)氧探测器的房间。
对于本发明解决方案的自动防故障性能，氧探测装置最后优选包括并行运行的多个氧探测器，其中惰性气体系统控制单元和/或安全装置控制单元被设计为按照各氧探测器测量的各受保护房间的空气氧含量读数设定供应惰性气体至受保护房间的速率。优选实施方式中，用于多个并行运行的氧探测器的传感器至少部分基于探测受保护房间内空气中氧含量的各种不同技术，包括如顺磁传感器、二氧化锆传感器、PSP传感器系统等。特别可设想，将惰性气体系统控制单元和/或安全装置控制单元设计成，使得当至少一个氧探测器指示受保护房间内空气氧含量表现异常，超出其它氧探测器所测氧含量特定预定值时，发送误操作信号和/或紧急停止信号以关闭惰性气体系统。
本发明解决方案的另一特别优选改进中，惰性气体系统包括环境空气压缩机和与其相连的惰性气体发生器，其中惰性气体系统控制单元被设计为控制环境空气压缩机的空气流速使得惰性气体系统提供惰性气体的速率被设定为适于建立和/或保持第一预定惰性化等级的等级。惰性气体系统的优选解决方案特征具体在于惰性气体系统可现场产生惰性气体，从而免除如提供一组蓄压器存储压缩形式的惰性气体的需要。
但当然也可设想惰性气体系统包括惰性气体蓄压器，其中惰性气体系统控制单元应被设计为控制分配至惰性气体蓄压器并连于供应管路系统的可控减压器，以设定和/或保持惰性气体系统提供惰性气体的速率于预定第一惰性化等级的适当值。因而惰性气体蓄压器可与上述环境空气压缩机和惰性气体发生器组合提供，或也可单独提供。
惰性气体系统包括惰性气体蓄压器的后一实施例的特别优选的进一步改进中，惰性化装置进一步包括压力控制阀机构，其处于第一预定压力范围如1至4巴之间时打开，并允许惰性气体蓄压器经惰性气体系统充满。该优选实施例中，可进一步设想安全装置包括连于惰性气体蓄压器的旁通管路系统。
如上所述，本发明的解决方案并不仅限于在惰性气体系统控制误操作时建立或保持受保护房间内的可进入等级。相反，要求保护的本发明惰性化装置被配置成使得第一和/或第二预定惰性化等级可为充分惰性化等级、基础惰性化等级或可进入等级。
附图说明
下文将参照附图更详细说明本发明惰性化装置的两个实施例。所示：图1：根据本发明的惰性化装置第一优选实施例的示意图；以及图2：根据本发明的惰性化装置的第二优选实施例的示意图。
具体实施方式
图1示意性示出了建立并保持要被监控的受保护房间2内可预定惰性化等级的本发明的惰性化装置1的第一优选实施例。惰性化装置1主要包括惰性气体系统，该系统具有环境空气压缩机10和与其相连的惰性气体发生器11。另外提供了惰性气体系统控制单元30，其被设计为通过相应控制信号控制环境空气压缩机10的空气流速。这样，可通过惰性气体系统控制单元30至少在一定程度上建立惰性气体系统10、11提供惰性气体的速率。
惰性气体系统10、11产生的惰性气体经供应管路系统20供给至被监控的受保护房间2；当然供应管路系统也可与任何数量的受保护房间相连。具体地，惰性气体系统10、11提供的惰性气体将通过设置于受保护房间2内适当位置的相应出口喷嘴21来供给。
在本发明解决方案的优选实施例中，惰性气体从环境空气中本地获得，惰性气体较为有利地是氮。惰性气体发生器和/或氮发生器11根据现有技术已知的如膜或PSA技术运行，以产生富含氮的空气，其氮含量以体积计为如90％至95％。该富含氮的空气在优选实施例中用作经供应管路系统20供应至受保护房间2的惰性气体。产生惰性气体时出现的富含氧的空气经另一管路系统排放到外部。
具体地，惰性气体控制单元30依照如用户输入到控制单元30的惰性化信号控制惰性气体系统10、11，使得所述系统10、11提供的惰性气体系统采用的值适于建立和/或保持受保护房间2内预设惰性化等级。所需惰性化等级可以例如通过键盘在惰性气体系统控制单元30上选择，或在密码保护控制元件(未清晰示出)上选择。但是这里当然也可设想根据预设事件顺序选择惰性化等级。
例如，如果在特别考虑到受保护房间2的特征值情况下建立的基础惰性化等级是在惰性气体系统控制单元30上选择的，则切换被分配给供应管路系统20的三向阀41、42，以直接将惰性气体引入受保护房间2。
但是，如果人们需要进入受保护房间2，例如需要将货物从受保护房间2移出时或需要在受保护房间2内执行特定维护工作时，则有必要将受保护房间2的连续惰性化从基础惰性化等级提升至可进入等级，使得从医学观点来看，无需采用任何特殊预防措施即可安全进入受保护房间2。如已经指出的，可进入等级相应的受保护房间2内空气的氧含量高于基础惰性化等级相应的氧含量。另一方面——甚至在受保护房间2内建立为可进入等级时——受保护房间2内持续的惰性化会连续进行，这从经济方面看是特别有利的，因为重新建立基础惰性化等级所需的惰性气体体积可因而保持在最低可能值。
如果在特别考虑受保护房间2的特征值的情况下优选建立的可进入等级目前是在惰性气体系统控制单元30上选择的，则惰性气体系统控制单元30发送相应信号至三向阀组件41、42，以切断惰性气体系统10、11和受保护房间2之间由供应管路系统20提供的直接连接，使得惰性气体重新导向旁通管路系统43。如所示，优选实施例中的旁通管路系统43用于提供惰性气体系统10、11和受保护房间2之间的旁通连接，该旁通连接绕过供应管路系统20的一部分，该部分通过分配给所述供应管路系统20的可控截止阀(第一可控截止阀41)控制。
也可进一步看出，在绕过分配给供应管路系统20的截止阀41后，旁通管路系统43重新流向供应管路系统20，使得经旁通管路系统43供应至受保护房间2的惰性气体可经相同惰性气体喷嘴21供应。但是当然也可设想旁通管路系统43在受保护房间2内具有自己独立的惰性气体喷嘴。
为独立于惰性气体系统控制单元30对惰性气体系统10、11的控制，从而将经旁通管路系统43供给惰性气体至受保护房间2的速率相应设定为受保护房间2内要建立并保持的惰性化等级，可以分配一可控体积流动调节器44至旁通管路系统43的所述旁通管路系统43部分43a内。体积流动调节器44用于限制经旁通管路系统43供给惰性气体至受保护房间2的速率。
具体地，体积流动调节器44可通过惰性气体系统控制单元30或通过独立于惰性气体系统控制单元30的安全装置控制单元40而来适当地控制。在优选实施例中，安全装置控制单元40被配置为惰性气体系统控制单元30中的独立控制模块。但是，当然也可设想在空间上将这两个控制单元30、40彼此隔离在不同的硬件模块内。
原则上，惰性气体系统控制单元30和安全装置控制单元40都被设计成使得用户可向它们输入所需惰性化等级。基于预设惰性化等级，且优选也基于经氧探测装置50探测的受保护房间内空气的氧含量，惰性气体系统10、11和/或体积流动调节器44由控制单元30/40相应控制，使得可以以建立和保持预设惰性化等级所需的速率供应惰性气体至受保护房间2。
如通过示例的方式在图1的第一实施例所示，本发明解决方案的特征特别在于可经安全装置控制单元40控制的三向阀41、42、旁通管路系统43和体积流动调节器44提供了一种安全装置，在惰性气体系统控制单元30控制的惰性气体系统10、11误操作时，或惰性气体系统控制单元30发生故障时，该安全装置原则上可调节供给惰性气体至受保护房间2的速率，使得受保护房间2内的预定惰性化等级如基础惰性化等级或可进入等级可被可靠建立和/或精确保持。
但是当然也可设想，在持续惰性化的受保护房间2从基础惰性化等级提升至可进入等级时，或简单地说，要改变惰性化等级时，安全装置总能启动。这样做是有意义的，例如，在惰性气体系统控制单元30不能以充足溶出度(dissolution)控制惰性气体系统10、11以精确调节惰性气体系统10、11提供惰性气体的速率到各要求值时。例如，惰性气体系统控制单元30仅能接通或切断惰性气体系统时会出现这种情况。因为当可进入等级在受保护房间2内被建立时，需要连续供应或以特定时间间隔供应一定量(即使必要的减少)的惰性气体，以保持房间内建立的可进入等级(在所需的特定控制范围内)，在要进入受保护房间2时完全切断惰性气体系统10、11是不够的。实际上，惰性气体系统需要基本连续地提供惰性气体。因此，不能选择为允许进入受保护房间2而切断惰性气体系统10、11。
在此情况下，即惰性气体系统10、11仅由惰性气体系统控制单元30接通或切断时，在建立例如可进入等级期间，受保护房间2所需的惰性气体体积必须经安全装置建立并供应。
图2示出了本发明的惰性化装置1的第二优选实施例。在该实施例中，图1示为三向阀41、42的阀组件被配置为两个独立双向阀组件41和42。可由惰性气体系统控制单元30和/或安全装置控制单元控制的第一截止阀41被分配至供应管路系统20，以切断供应管路系统20在惰性气体系统10、11和受保护房间2之间建立的连接。优选可由安全装置控制单元40控制的第二截止阀42进一步被分配至旁通管路系统43，以在惰性气体系统10、11和受保护房间2之间产生旁通连接，由此该旁通连接绕过第一可控截止阀41。与依照图1的第一优选实施例相同，旁通管路系统43中提供了可控体积流动调节器44。
与第一优选实施例不同的是，根据图2的第二实施例中，也提供了分配至惰性气体系统10、11的惰性气体蓄压器12。蓄压器12通过优选的压力控制阀组件14连于惰性气体系统的惰性气体发生器11。所述压力控制阀组件14优选被配置为处于第一预定压力范围时打开，例如达到4巴压力，并允许惰性气体系统10、11填充惰性气体蓄压器12。
提供这一类型的惰性气体蓄压器12，使得在建立或保持可预定惰性化等级所需的惰性气体体积低于给定时刻实际产生和/或供应的惰性气体体积时，由惰性气体系统10、11例如连续产生的惰性气体被临时储存。
但是当然也可设想压力控制阀组件14由控制单元30、40相应控制；因此虚线信号线指示图2中包括相同部件。
可任选的，也可设想惰性化装置包括新鲜空气供应装置60，其以调节方式供给新鲜空气或氧至受保护房间2，从而建立和/或保持受保护房间2内的预设惰性化等级。因而可设想新鲜空气供应装置60包括可适当控制的阀61，其根据需要由控制单元30或40打开或关闭。新鲜空气供应装置60可具有与惰性气体供应喷嘴系统21分离的喷嘴系统62，如图2所示，尽管新鲜空气供应装置60也可使用惰性气体供应喷嘴系统21。
因此应注意，本发明的实施方式并不限于参照图1和2所述的实施例，相反，可有多种变化。参照数字清单1惰性化装置2受保护房间10惰性气体系统；环境空气压缩机11惰性气体系统；惰性气体发生器12惰性气体蓄压器14压力控制阀组件20供应管路系统21惰性气体喷嘴30惰性气体系统控制单元40安全装置控制单元41第一可控截止阀42第二可控截止阀43旁通管路系统43a旁通管路系统的一部分44体积流动调节器50氧探测装置60新鲜空气供应装置61可控截止阀62新鲜空气供应喷嘴
Claims (23)
1.一种用于建立并保持将被监控的受保护房间(2)内的可预定惰性化等级的惰性化装置(1)，其中所述受保护房间是密闭房间，所述惰性化装置(1)包括：
供应惰性气体的可控惰性气体系统(10，11，12)；
连于惰性气体系统(10，11，12)的供应管路系统(20)，其可连于所述受保护房间(2)以供给所述惰性气体系统(10，11，12)供应的所述惰性气体至所述受保护房间(2)；以及
惰性气体系统控制单元(30)，其被设计成控制所述惰性气体系统(10，11，12)，使得所述惰性气体系统(10，11，12)提供惰性气体的速率为建立和/或保持所述受保护房间(2)内第一可预定惰性化等级的适当值，
其特征在于：
所述惰性化装置(1)进一步包括安全装置(40，41，42，43)，所述安全装置被配置成在所述惰性气体系统(10，11，12)的控制误操作时或所述惰性气体系统控制单元(30)发生故障时调节供应惰性气体至所述受保护房间(2)的速率，以建立和/或保持所述受保护房间(2)内的第二可预定惰性化等级，并且其中所述安全装置(40，41，42，43)包括以下部件：
至少一个第一可控截止阀(41)，其被分配至所述供应管路系统(20)以切断所述供应管路系统(20)在所述惰性气体系统(10，11，12)和所述受保护房间(2)之间产生的连接；
至少一个旁通管路系统(43)，其具有第二可控截止阀(42)，以在所述惰性气体系统(10，11，12)和所述受保护房间(2)之间产生旁通连接，其中所述旁通连接绕过所述第一可控截止阀(41)；以及
安全装置控制单元(40)，其被设计成在所述惰性气体系统(10，11，12)控制误操作时或所述惰性气体系统控制单元(30)发生故障时关闭所述第一截止阀(41)并打开所述第二截止阀(42)，其中所述旁通管路系统(43)被设计成调节经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率，以建立和/或保持所述受保护房间(2)内的所述第二可预定惰性化等级。
2.根据权利要求1所述的惰性化装置，其中所述安全装置(40，41，42，43)被设计成在所述受保护房间(2)内需要建立和/或保持第二可预定惰性化等级时减少供给惰性气体至所述受保护房间的最大速率，使得所述受保护房间(2)内的氧含量不能降至所述第二可预定惰性化等级以下。
3.根据权利要求1所述的惰性化装置，其中旁通管路系统(43)包括具有有效流动横截面的部分(43a)，其被设计成调节经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率，以建立和/或保持所述受保护房间(2)内的所述第二可预定惰性化等级。
4.根据权利要求2所述的惰性化装置，其中旁通管路系统(43)包括具有有效流动横截面的部分(43a)，其被设计成调节经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率，以建立和/或保持所述受保护房间(2)内的所述第二可预定惰性化等级。
5.根据权利要求3所述的惰性化装置，其中所述部分(43a)的有效流动横截面可经所述安全装置控制单元(40)调节。
6.根据权利要求4所述的惰性化装置，其中所述部分(43a)的有效流动横截面可经所述安全装置控制单元(40)调节。
7.根据权利要求1所述的惰性化装置，其中所述旁通管路系统(43)包括可由所述安全装置控制单元(40)控制的体积流动调节器(44)，以限制经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
8.根据权利要求2所述的惰性化装置，其中所述旁通管路系统(43)包括可由所述安全装置控制单元(40)控制的体积流动调节器(44)，以限制经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
9.根据权利要求3所述的惰性化装置，其中所述旁通管路系统(43)包括可由所述安全装置控制单元(40)控制的体积流动调节器(44)，以限制经所述旁通管路系统(43)供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
10.根据权利要求1所述的惰性化装置，进一步包括至少一个氧探测装置(50)，以探测所述受保护房间(2)内空气的氧含量，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)被配置为按照所述受保护房间(2)内空气的所测氧含量调节供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
11.根据权利要求2所述的惰性化装置，进一步包括至少一个氧探测装置(50)，以探测所述受保护房间(2)内空气的氧含量，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)被配置为按照所述受保护房间(2)内空气的所测氧含量调节供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
12.根据权利要求3所述的惰性化装置，进一步包括至少一个氧探测装置(50)，以探测所述受保护房间(2)内空气的氧含量，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)被配置为按照所述受保护房间(2)内空气的所测氧含量调节供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
13.根据权利要求7所述的惰性化装置，进一步包括至少一个氧探测装置(50)，以探测所述受保护房间(2)内空气的氧含量，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)被配置为按照所述受保护房间(2)内空气的所测氧含量调节供给惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
14.根据权利要求10所述的惰性化装置，其中氧探测装置(50)包括多个并行工作的氧探测器，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或安全装置控制单元(40)被设计成按照各氧探测器所测所述受保护房间(2)内空气的氧含量读数设定供应惰性气体至所述受保护房间(2)的速率。
15.根据权利要求14所述的惰性化装置，其中所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)被设计成在至少一个氧探测器指示所述受保护房间(2)内空气中氧含量表现异常，超出其它氧探测器所测氧含量一特定可预定值时，发送误操作信号和/或紧急停止信号以关闭所述惰性气体系统(10，11，12)。
16.根据权利要求10至15中任一权利要求所述的惰性化装置，其中所述氧探测装置(50)包括吸气式氧探测装置。
17.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的惰性化装置，进一步包括新鲜空气供应装置(60)，其用于调节供给新鲜空气和/或氧至所述受保护房间(2)，其中所述新鲜空气供应装置(60)能够由所述惰性气体系统控制单元(30)和/或所述安全装置控制单元(40)控制。
18.根据权利要求17所述的惰性化装置，其中所述新鲜空气供应装置(60)能够根据受保护房间(2)内空气中所测氧含量而受到控制。
19.根据权利要求1所述的惰性化装置，其中所述惰性气体系统(10，11，12)包括环境空气压缩机(10)和与其相连的惰性气体发生器(11)，其中所述惰性气体系统控制单元(30)被设计成控制所述环境空气压缩机(10)的空气流速，使得所述惰性气体系统(10，11，12)提供惰性气体的速率被设定为建立和/或保持第一可预定惰性化等级的适当值。
20.根据权利要求1所述的惰性化装置，其中所述惰性气体系统(10，11，12)包括惰性气体蓄压器(12)，其中所述惰性气体系统控制单元(30)被设计成控制分配至惰性气体蓄压器(12)且连于供应管路系统(20)的可控减压器，以将所述惰性气体系统(10，11，12)提供惰性气体的速率设定为建立和/或保持所述第一可预定惰性化等级的适当值。
21.根据权利要求20所述的惰性化装置，进一步包括压力控制阀组件(14)，其处于第一可预定压力范围时打开，并允许惰性气体蓄压器(12)通过所述惰性气体系统(10，11，12)而被充满。
22.根据权利要求21所述的惰性化装置，其中所述安全装置包括连于所述惰性气体蓄压器(12)的旁通管路系统(43)。
23.根据权利要求1-15和19-22中任一权利要求所述的惰性化装置，其中所述第一和/或第二可预定惰性化等级可为充分惰性化等级或基础惰性化等级，所述基础惰性化等级对应于与正常环境空气的氧含量相比所述受保护房间(2)内空气的氧含量减少，但该氧含量减少对于个人或动物不会造成任何种类的危险，因而在给定特定防护措施时他们仍可进入该房间，并且其中所述充分惰性化等级对应于氧含量进一步降低至低于所述基础惰性化等级的氧含量的水平，在该水平下所述受保护房间(2)内多数材料的可燃性减小到不能燃烧的程度。
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