CN103432702A - 探火管粉体气溶胶自动灭火装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是探火管式粉体气溶胶自动灭火装置，由储存高压驱动气体的外筒和位于外筒中储存粉体灭火剂和驱动气体的倒锥形的内筒构成复合压力罐，内筒对应外筒的筒体设有使外筒的高压驱动气体进入内筒的定压自锁单向阀，内筒顶部设有瓶头阀，连接于瓶头阀的虹吸管底端深入至内筒底部，所述瓶头阀顶部设有球阀和连接于该球阀出口的充入驱动气体的聚合物软管，聚合物软管末端设有充气单向阀和压力报警开关，压力报警开关输出的电信号连接于报警显示器。本发明的外筒通过定压自锁单向阀可以保持内筒具有可靠的灭火压力，发生火灾时，外筒的驱动气体与内筒的灭火剂和驱动气体一同完全释放。
Description
技术领域
本发明属于消防灭火设备，特别是涉及一种探火管粉体气溶胶自动灭火装置。
背景技术
近年来，随着各种电力设施、电器设备日益增多，由电器设备及电气线路故障而引发的电气火灾事故日趋严重，世界各地每年都会因电气火灾而造成大量的经济和财产损失，因此电力设施、电气设备等的火灾防护尤为重要，尤其是配电柜、通讯机房、电梯间、充/变电站、电气设备间以及仪表控制台等24小时工作带电的设备设施的火灾防护更是重中之重。
现有的固定式自动灭火系统通常是针对整个防护区域或房间进行火灾防护，其缺点是系统庞大复杂、灭火剂设计用量大，不适宜用于针对某一单个或多个危险源进行点对点的灭火防护，尤其是当配电柜、通讯机房、电梯间、充/变电站、电气设备间以及仪表控制台等封闭或半封闭空间内部发生火灾时，现有固定式自动灭火系统很难及时探测到早期初起火灾，一般是在火灾灾情漫延到一定程度后才探测到，而且由于这些设备设施一般是封闭或半封闭的，灭火剂很难到达着火部位，即便最终火灾被控制或扑灭，这些设备设施也已基本被严重损坏。
现有小型自动灭火装置通常采用玻璃泡、易熔合金等感温元件作为火灾探测元件，灭火剂通常为气体、热气溶胶、超细干粉等，由于玻璃泡、易熔合金等感温元件的火灾探测范围有限，往往是在火灾比较大的时候才启动灭火装置，从而错过了最佳灭火时期，与在火灾初期阶段实施灭火相比，在火灾较大时实施灭火的难度要大很多，而且现有自动灭火装置也不适用于狭小空间或灭火剂的喷放受到阻碍的空间。
现有探火管直接式气体自动灭火装置是采用一种内径4mm的聚合物软管作为火灾探测元件，使用时将该管直接布置在防护区域及火灾危险源周围，当危险源出现火灾或高温，且达到软管的破裂温度时，该装置就会启动，气体灭火剂从软管破裂口喷出直接作用于火源或热源，将火患扑灭在萌芽阶段，可实现真正意义上的扑救早期火灾的目的。但是由于技术原因，目前可用于该技术的灭火剂主要是七氟丙烷和二氧化碳，其中，七氟丙烷灭火效能较低，在全淹没灭火时的灭火设计浓度要求为0.7kg/m3。七氟丙烷灭火剂的局部灭火效果有限，不适用于半封闭或敞开空间，并且灭火过程会中还会产生大量氟化氢有毒气体，容易对保护对象产生二次损害，七氟丙烷本身还属于强效的温室气体（GWP为2900）。
二氧化碳只具有物理灭火作用，其灭火效能更低，如在全淹没灭火时的灭火设计浓度需要1.5kg/m3。
现有探火管直接式自动灭火装置所采用容器阀虽然可以解决气体慢性渗漏和压力慢性下降的问题，但该阀设计复杂、成本较高，且仅适用于气体灭火剂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术不足而公开一种用于封闭、半封闭狭小空间火灾防护的快速、高效的探火管粉体气溶胶自动灭火装置。
本发明为实现上述目的采取以下技术方案：本探火管式粉体气溶胶自动灭火装置，包括瓶头阀和连接于瓶口阀的虹吸管，特征是，灭火装置设有复合压力罐，复合压力罐由储存高压驱动气体的外筒和位于外筒中储存粉体灭火剂和驱动气体的倒锥形的内筒构成，所述外筒上沿口与内筒外壁密封接合，内筒对应外筒的筒体设有使外筒的高压驱动气体进入内筒的定压自锁单向阀，所述定压自锁单向阀的阀体设有阀芯完全开启状态时的阀芯锁定机构，外筒筒体设有外筒充气接口，内筒顶部设有瓶头阀，连接于瓶头阀的虹吸管底端深入至内筒底部，所述瓶头阀顶部设有球阀和连接于该球阀出口的充入驱动气体的聚合物软管，聚合物软管末端设有充气单向阀和压力报警开关，压力报警开关输出的电信号连接于报警显示器，所述瓶头阀阀体设有内筒充气接口和气压表接口及其气压表。
本发明还可以采取以下技术措施：
所述瓶头阀设有安全泄压阀。
所述虹吸管底端至倒锥形的内筒底端的距离为1～10mm，虹吸管底端口具有30°斜角，虹吸管上部对应内筒上端部的空间至少设有一个直径为0.03mm～1mm的进气微孔。
所述定压自锁单向阀包括阀体和阀芯，阀体两端分别是进气端口和出气端口，进气端口设有内径小于阀体内径的进气通道，进气通道设有环形补气凹槽，出气端口设有出气管，所述阀芯表面两端部设有与阀体接合的‘O’形密封圈，阀芯一端与阀体之间设有支撑阀芯的压缩弹簧，阀芯另一端设有与阀体进气通道滑配合的副阀芯，副阀芯表面两端部设有与进气通道接合的‘O’形密封圈，阀芯闭合状态时其副阀芯的两‘O’形密封圈分别位于进气通道环形补气凹槽的两侧，所述副阀芯设有径向进气孔，阀芯及部分副阀芯设有连通径向进气孔的轴向出气孔道，该孔道中设有入口对应阀体出气端口的补气单向阀，所述阀芯对应副阀芯的一端设有环形自锁嵌槽，该环形自锁嵌槽位于阀芯两‘O’形密封圈之间，所述阀体设有弹性伸缩的径向锁销，阀芯完全开启即副阀芯脱离进气通道时径向锁销与阀芯的环形自锁嵌槽嵌入接合。
所述出气管中设有过气挡块，出气管设有螺纹连接的固定过气挡块的挡圈。
所述外筒储存的高压驱动气体压力范围为0.9～4.2Mpa。
所述内筒驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa。
所述充入聚合物软管的驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa。
所述聚合物软管是消防灭火系统用温感灭火管或火探管，所述聚合物软管内径范围为3～8mm。
所述粉体灭火剂是超细粉体灭火剂或纳米粉体灭火剂或干粉灭火剂的一种或任意组合。
本发明的有益效果及优点在于：
（1）本发明可以针对封闭、半封闭空间狭小内关键危险源或危险区域实现全方位、全天候的火灾或异常发热进行探测，由于采用能及时探测早期火灾的聚合物软管，并将粉体灭火剂通过聚合物软管直接输送并喷射到早期火灾发生处，形成具有高效灭火作用气溶胶，从而显著增强了对火灾尤其是早期火灾的探测及灭火扑救效果，降低了火灾对防护对象的损害程度。
（2）本发明结构简单，安全可靠，安装、使用及维护方便，无需庞大管网系统和复杂的电气控制系统。
（3）本发明的复合压力罐中储存粉体灭火剂的内筒为倒锥形设计和虹吸管底端深入至内筒底部以及虹吸管设置防止虹吸管和聚合物软管发生堵塞的进气微孔的结构，可以保证粉体灭火剂在经聚合物软管直接喷射的过程中快速、连续的效果，避免因粉体灭火剂阻塞软管以及该灭火剂喷射剩余率过大等影响灭火效果的问题出现，使本自动灭火装置具有可向防护区域持续产生一定浓度的粉体气溶胶、大大增加火灾抑制时间和防止火灾复燃的突出特点。
（4）本发明的复合压力罐为内外筒结构形式，外筒压力足够大的高压驱动气体可以通过定压自锁单向阀随时补入因慢性渗漏而压力降低的储存粉体灭火剂的内筒，以保持内筒设定的压力，使内筒始终处于可靠的灭火准备状态；当聚合物软管因火灾发生而破裂时，内筒的压力因灭火剂和气体混合物的释放而迅速下降，从而使定压自锁单向阀完全开启并自锁，外筒的高压驱动气体将通过开启定压自锁单向阀进入内筒，并与灭火剂一同完全释放，有利于降低内筒粉体灭火剂的喷射剩余率和提高本自动灭火装置的灭火效果。
（5）本发明可自行检测复合压力罐和聚合物软管内部的压力，当压力下降到一定值时予以报警提示，彻底解决现有储压式自动灭火装置使用过程中因压力下降不能及时启动扑灭火灾的问题。
附图说明
附图1是本发明实施例结构局部剖面示意图。
附图2是关闭状态的定压自锁单向阀结构剖面示意图。
附图3是补气状态的定压自锁单向阀结构剖面示意图。
附图4是自锁状态的定压自锁单向阀结构剖面示意图。
附图5是图1实施例应用布置示意图。
图中标记：1内筒，2定压自锁单向阀，2-1阀体，2-2进气通道，2-2-1环形补气凹槽，2-3阀芯，2-3-1‘O’形密封圈，2-3-2环形自锁嵌槽，2-4副阀芯，2-4-1副阀芯‘O’形密封圈，2-5径向进气孔，2-6轴向出气孔道，2-7补气单向阀，2-8压缩弹簧，2-9出气管，2-10过气挡块，2-11挡圈，2-12顶丝，2-13弹簧，2-14径向锁销，3粉体灭火剂，4外筒，5外筒充气接口，6虹吸管，6-1进气微孔，7瓶头阀，8气压表，9安全泄压阀，10内筒充气接口，11球阀，12聚合物软管，13压力报警开关，14充气单向阀，15报警显示器，16防护对象。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1所示实施例，本探火管粉体气溶胶自动灭火装置设有由储存高压驱动气体的外筒4和位于外筒中储存粉体灭火剂3和驱动气体的倒锥形的内筒1构成的复合压力罐，具体的是，外筒4上沿口与内筒1外壁密封焊接接合。内筒1对应外筒4的筒体设有使外筒的高压驱动气体进入内筒的定压自锁单向阀2，定压自锁单向阀2的阀体设有锁定完全开启状态时阀芯的锁定机构。
外筒4筒体底部设有外筒充气接口5，该充气接口可以由充气口和密封塞构成，也可以是充气阀。
内筒1顶部设有瓶头阀7，瓶头阀顶部设有球阀11和连接于该球阀出口的充入驱动气体的聚合物软管12，聚合物软管12末端设有充气单向阀14和压力报警开关13，瓶头阀7阀体还设有内筒充气接口10、气压表接口及其气压表8和安全泄压阀9。内筒充气接口10可以由充气口和密封塞构成，也可以是充气阀。
前述的安装于瓶头阀7的球阀11、内筒充气接口10、气压表接口和安全泄压阀9均与瓶头阀7的阀内通道相连通。
连接于瓶头阀7的虹吸管6底端深入至倒锥形的内筒1的底部，虹吸管6底端至倒锥形的内筒底端的距离为1～10mm，虹吸管底端口具有30°斜角，虹吸管上部对应内筒上端部即储存驱动气体的空间至少设有一个直径为0.03mm～1mm的进气微孔6-1。进气微孔6-1的主要作用是使内筒中一定量的驱动气体通过该微孔进入虹吸管，以防止粉体灭火剂堵塞包括虹吸管6和聚合物软管12在内的灭火剂输送管路，保证灭火剂输送的连续性；进气微孔6-1的另一作用是通过改变微孔的孔径或增加微孔的数量调整灭火剂输送浓度及输送速率，控制连续喷射时间。微孔孔径大小和微孔数量的个数应依据保护对象的布局、面积等具体条件确定。
在图1实施例中，外筒4储存的高压驱动气体压力范围为0.9～4.2Mpa，内筒驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa，但必需保证外筒高压驱动气体压力大于内筒驱动气体的压力，压差可以在0.3～2.5Mpa范围内选择，其目的是使定压自锁单向阀2能够动作。充入聚合物软管12的驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa，聚合物软管是消防灭火系统用温感灭火管或火探管，聚合物软管内径范围为3～8mm。
如图2所示，定压自锁单向阀包括阀体2-1和阀芯2-3，阀体2-1两端分别是进气端口和出气端口，进气端口设有内径小于阀体内径的进气通道2-2，进气通道2-2设有环形补气凹槽2-2-1。出气端口设有出气管2-9，为避免粉体灭火剂进入定压自锁单向阀而影响其阀芯正常运动，在出气管2-9中设置过气挡块2-10，该挡块由螺纹连接于出气管的挡圈2-11固定。
阀芯2-3表面两端部设有与阀体2-1接合的‘O’形密封圈2-3-1，阀芯一端与阀体之间设有支撑阀芯的压缩弹簧2-8，阀芯2-3另一端设有与阀体进气通道2-2滑配合的副阀芯2-4，副阀芯2-4表面两端部设有与进气通道接合的副阀芯‘O’形密封圈2-4-1，阀芯2-3关闭状态时副阀芯两‘O’形密封圈2-4-1分别位于进气通道环形补气凹槽2-2-1的两侧。
副阀芯2-4设有径向进气孔2-5，阀芯及部分副阀芯设有连通径向进气孔的轴向出气孔道2-6，该孔道中设有入口对应阀体出气端口的补气单向阀2-7。
阀芯2-3对应副阀芯2-4的一端设有环形自锁嵌槽2-3-2，该环形自锁嵌槽位于阀芯两‘O’形密封圈2-3-1之间。
阀体2-1设有弹性伸缩的径向锁销2-14，该径向锁销由顶丝2-12和弹簧2-13实现弹性伸缩。
图2所示的定压自锁单向阀为关闭状态。
如图3所示，当阀芯2-3压缩弹簧的一端压力缓慢下降而略低于副阀芯2-4一端压力时，阀芯2-3将出现趋于开启方向的位移，在位移过程中，副阀芯外侧的‘O’形密封圈2-4-1与进气通道的环形补气凹槽2-3-2重合时，进气端口的高压驱动气体通过副阀芯的径向进气孔2-5和轴向出气孔道2-6作用于补气单向阀2-7，补气单向阀2-7开启后，本定压自锁单向阀即为补气状态。阀芯压缩弹簧的一端压力经补气而上升并大于副阀芯2-4一端压力时，本定压自锁单向阀恢复为关闭状态。从图3可以看出，定压自锁单向阀进气通道的环形补气凹槽2-3-2、副阀芯2-4、径向进气孔2-5、轴向出气孔道2-6和补气单向阀2-7构成了补气通道。
如图4所示，当阀芯压缩弹簧的一端压力迅速下降而低于副阀芯2-4一端压力时，阀芯2-3将完全开启，副阀芯2-4完全脱离进气通道2-2，并且阀体2-1的径向锁销2-14与阀芯2-3的环形自锁嵌槽2-3-2嵌入接合时，此时阀芯2-3即被锁定在完全开启状态，图1外筒的高压驱动气体将进入内筒，并与灭火剂一同完全释放。
图1中，定压自锁单向阀2的阀体与内筒焊接固定。
本发明的自动灭火装置罐装方法：先向复合压力罐的内筒装入粉体灭火剂，如平均粒径6微米的超细干粉灭火剂，然后密封安装瓶头阀及其虹吸管、球阀、压力表，安装连接一定长度的聚合物软管及其末端充气单向阀和压力报警开关。关闭球阀，通过瓶头阀上的内筒充气接口向复合压力罐内筒充装0.8～1.6Mpa的驱动气体，例如1.2Mpa。通过聚合物软管的末端充气单向阀向管内充入0.8～1.6Mpa的驱动气体，例如1.0Mpa。通过外筒底部的外筒充气接口向外筒充入0.9～4.2Mpa的驱动气体，例如2.5Mpa，至此本自动灭火装置罐装完毕。驱动气体为氮气或二氧化碳或其它惰性气体。
本发明自动灭火装置使用方法参见图5，将自动灭火装置运送至防护对象，垂直固定好复合压力罐；将聚合物软管12按照自上而下的回转和/或重叠方式布置于防护对象16内部或主要危险源周围，使用卡具固定好该软管；打开复合压力罐的球阀11，使复合压力罐的内筒1与聚合物软管12直接连通，二者内部压力相同；将压力报警开关13的信号线连接到现场的报警显示器15，设置报警压力值，本自动灭火装置即安装完毕。压力报警开关采用现有气体火探灭火装置中现有产品，压力范围为0～4.2MPa，其电信号输出到报警显示器，报警显示器实时显示复合压力罐内筒压力值，当内筒压力值力低于报警显示器设定压力值时报警显示器报警。报警显示器的设置可实时检测压力罐内部压力，当因长期慢性渗漏使压力下降到一定值时予以报警提示，解决现有储压式自动灭火装置使用过程中因压力下降不能及时启动扑灭火灾的问题；当发生火灾正常启动并喷放完灭火剂后，复合压力罐内筒压力低于所设定的压力值，及时予以报警，提醒有关人员重新灌装，这在长期无人值守的场所尤其重要。
安装于防护对象的本装置难免出现内筒压力缓慢下降的现象，当内筒压力下降使定压自锁单向阀能够开启时，外筒的驱动气体补入内筒，随着内筒压力的上升定压自锁单向阀又恢复为关闭状态，由此反复则可以保持内筒具有可靠的灭火压力。当发生火灾时，内筒压力迅速下降，内外筒的压力差的增加使定压自锁单向阀处于完全开启状态，其阀体的径向锁销与阀芯的环形自锁嵌槽嵌入接合，使阀芯连同副阀芯被锁定在完全开启的位置，从而使外筒的驱动气体与内筒的灭火剂和驱动气体一同完全释放。
本发明涉及的粉体灭火剂是超细粉体灭火剂或纳米粉体灭火剂或干粉灭火剂的一种或任意组合。
Claims (10)
1.探火管粉体气溶胶自动灭火装置，包括瓶头阀和连接于瓶口阀的虹吸管，其特征在于：灭火装置设有复合压力罐，复合压力罐由储存高压驱动气体的外筒和位于外筒中储存粉体灭火剂和驱动气体的倒锥形的内筒构成，所述外筒上沿口与内筒外壁密封接合，内筒对应外筒的筒体设有使外筒的高压驱动气体进入内筒的定压自锁单向阀，所述定压自锁单向阀的阀体设有阀芯完全开启状态时的阀芯锁定机构，外筒筒体设有外筒充气接口，内筒顶部设有瓶头阀，连接于瓶头阀的虹吸管底端深入至内筒底部，所述瓶头阀顶部设有球阀和连接于该球阀出口的充入驱动气体的聚合物软管，聚合物软管末端设有充气单向阀和压力报警开关，压力报警开关输出的电信号连接于报警显示器，所述瓶头阀阀体设有内筒充气接口和气压表接口及其气压表。
2.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述瓶头阀设有安全泄压阀。
3.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述虹吸管底端至倒锥形的内筒底端的距离为1～10mm，虹吸管底端口具有30°斜角，虹吸管上部对应内筒上端部的空间至少设有一个直径为0.03mm～1mm的进气微孔。
4.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述定压自锁单向阀包括阀体和阀芯，阀体两端分别是进气端口和出气端口，进气端口设有内径小于阀体内径的进气通道，进气通道设有环形补气凹槽，出气端口设有出气管，所述阀芯表面两端部设有与阀体接合的‘O’形密封圈，阀芯一端与阀体之间设有支撑阀芯的压缩弹簧，阀芯另一端设有与阀体进气通道滑配合的副阀芯，副阀芯表面两端部设有与进气通道接合的‘O’形密封圈，阀芯闭合状态时其副阀芯的两‘O’形密封圈分别位于进气通道环形补气凹槽的两侧，所述副阀芯设有径向进气孔，阀芯及部分副阀芯设有连通径向进气孔的轴向出气孔道，该孔道中设有入口对应阀体出气端口的补气单向阀，所述阀芯对应副阀芯的一端设有环形自锁嵌槽，该环形自锁嵌槽位于阀芯两‘O’形密封圈之间，所述阀体设有弹性伸缩的径向锁销，阀芯完全开启即副阀芯脱离进气通道时径向锁销与阀芯的环形自锁嵌槽嵌入接合。
5.根据权利要求4所述的自动灭火装置，其特征在于：所述出气管中设有过气挡块，出气管设有螺纹连接的固定过气挡块的挡圈。
6.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述外筒储存的高压驱动气体压力范围为0.9～4.2Mpa。
7.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述内筒驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa。
8.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述充入聚合物软管的驱动气体压力范围为0.8～1.6Mpa。
9.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述聚合物软管是消防灭火系统用温感灭火管或火探管，所述聚合物软管内径范围为3～8mm。
10.根据权利要求1所述的自动灭火装置，其特征在于：所述粉体灭火剂是所述粉体灭火剂是超细粉体灭火剂或纳米粉体灭火剂或干粉灭火剂的一种或任意组合。
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