CN104540556B - 用于水雾灭火系统的热膨胀组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于保持灭火系统中的备用压力的装置和方法。所述灭火系统包括至少一个喷头和通过供给管路耦接到所述至少一个喷头的驱动源。所述供给管路递送灭火介质到所述喷头。当所述系统为非活动时，所述驱动源保持所述供给管路中灭火介质的备用压力。释放管路在第一端被耦接到所述供给管路。所述释放管路包括热膨胀组件。当所述系统为非活动且所述备用压力超过第一阀值时，所述热膨胀组件从所述系统释放灭火介质以降所述低备用压力。当所述系统为活动且所述备用压力超过所述第一阀值时，所述热膨胀组件不会从所述系统释放灭火介质。

Description

用于水雾灭火系统的热膨胀组件

技术领域

本发明一般涉及灭火系统且更特定来说，涉及灭火系统中流体的热膨胀。

背景技术

常规灭火系统通常涉及在需要火灾保护的区域（诸如在建筑物内部）策略上定位喷洒器。喷洒器大部分时间保持非活动。尽管喷洒器为非活动，但是许多系统包括供给喷洒器的管道中的灭火液。流体经加压且必须维持足够的密封，以防止当喷洒器或系统连接点为非活动时在其处的任何泄漏。

在达到极端温度的气候条件下，灭火系统一般可设计成使得所述系统的管道内的流体不会冻结。如果流体冻结，含有所述流体的灭火系统的管道可被损坏，或者系统可变得无法工作。此外，使流体沸腾的环境或易受极端温度波动的气候条件可由于流体的热膨胀而对灭火系统的管道和其它部件产生不利影响。结构定期检查备用压力且如果必要释放多余流体，以避免损坏当前灭火系统。这些人工检查是低效且耗时的。

发明内容

根据本发明的一个实施方案，一种灭火系统包括至少一个喷头和通过供给管路耦接到所述至少一个喷头的驱动源。所述供给管路递送灭火介质到喷头。当所述系统为非活动时，所述驱动源保持供给管路中灭火介质的备用压力。释放管路在第一端被耦接到供给管路。所述释放管路包括热膨胀组件。当所述系统为非活动且备用压力超过第一阈值时，所述热膨胀组件从系统释放灭火介质，以降低备用压力。当所述系统为活动且备用压力超过第一阈值时，热膨胀组件不会从系统释放灭火介质。

根据本发明的另一实施方案，提供一种在灭火系统中使用的防冻剂膨胀组件，其包括管状导管，所述导管包括第一开口端和第二闭合端。弹簧构件被连接到所述第二端。所述第一端被耦接到所述灭火系统的供给管路的第一部分且所述供给管路的第二部分被连接到所述导管距所述第二端一定距离处。活塞被布置在导管内，并可以在第一位置和第二位置之间滑动。当所述活塞处于所述第二位置时，弹簧构件被压缩且所述活塞不会堵塞从所述供给管路的第一部分到所述供给管路的第二部分的流动路径。

根据本发明的又一实施方案，提供一种用于保持灭火系统中的备用压力的方法，所述灭火系统具有驱动源，驱动源通过供给管路耦接到喷头用于递送灭火介质到喷头。所述方法包括：监测灭火系统中的备用压力。当备用压力超过阈值并且所述驱动源是不可操作时，耦接到供给管路的热膨胀组件打开。热膨胀组件打开会从系统释放灭火介质和压力。一旦备用压力小于或等于所述阈值，就关闭热膨胀组件。

根据本发明的另一个实施方案，一种保持灭火系统的备用压力的方法，所述灭火系统含有在预定阈值内的防冻剂和灭火介质两者，所述方法包括使所述系统中的或防冻剂或灭火介质由于温度改变而膨胀。防冻剂-灭火介质接口的一部分移动，以适应膨胀。热膨胀组件打开，以从所述系统释放灭火介质。

这些和其它优点和特征从以下描述结合附图将变得更加清楚。

附图简述

在本说明书结尾处的权利要求书中，特别地指出并清楚地要求被视为本发明的标的。前述和本发明的其它特征和优点从以下详细描述结合附图是显而易见的，其中：

图1是一种示例性灭火系统的示意图；

图2是另一种示例性灭火系统的示意图；

图3是根据本发明的实施方案的具有热膨胀组件的灭火系统的示意图；

图4是用于根据本发明的实施方案的灭火系统的热膨胀组件的横截面；

图5是根据本发明的实施方案的具有备选热膨胀组件的灭火系统的示意图；和

图6是根据本发明的实施方案的具有防冻剂膨胀组件的灭火系统的示意图；和

图7是根据本发明的实施方案的具有备选防冻剂膨胀组件的灭火系统的示意图。

具体实施方式

现在参看图1，示出了已知灭火系统10，其包括驱动源16。供给管路12从驱动源16延伸到多个喷头14以对其提供灭火介质。在一个实施方案中，喷头14包括具有被配置成喷洒水液雾的小孔的喷嘴。驱动单元16还被连接到灭火介质源18，如管道网络或罐。每个灭火系统10的喷头14可被定位在相同的一般区域作为驱动源16，或可替代地，也可以通过屏障B（诸如例如墙壁）与驱动源16分离。取决于喷头14的位置和灭火系统10的类型，系统的任何部分，尤其喷头14可能受到极端温度，诸如例如-40℃或60℃，或极端的温度波动（参见图1和图2）。

在一个实施方案中，当灭火系统10为非活动时，驱动源16（包括消防泵和低流量的气动泵）保持供给管路12中的恒定压力，也称为备用压力。驱动源16在供给管路12的入口处施加恒定气动压力，但是，如果系统中的压力低于最低水平，驱动源16仅产生流动。泄压阀20被耦接到供给管路12并且具有阈值，例如210巴，使得如果系统10的备用压力超过阈值时，压力将导致泄压阀20打开并保持打开，直到备用压力低于阈值到可接受的水平。

另一种已知灭火系统10示于图2中。在一个实施方案中，供给管路12邻接喷头14的部分12b填充有防冻剂且供给管路邻接驱动源16的部分12a填充有灭火介质，诸如例如水。供给管路12的部分12a和12b在防冻剂-灭火介质接口60处连接，诸如例如定位在屏障B附近的单向阀，以防止系统10内的灭火介质和防冻剂混合。在一些灭火系统10中，防冻剂-灭火介质接口60被定位在供给管路12的垂直剖面处（参见图6）。通过垂直定向防冻剂-灭火介质接口60，以使重力结合灭火介质和防冻剂的不同密度，可以防止两种流体的混合。

当环境温度显著波动，例如昼夜之间或季节之间，由于热膨胀，供给管路12内的灭火介质和/或防冻剂可能经历体积变化。这种体积变化可能会导致供给管路12的备用压力增加，且最终影响系统10的功能。现在参照图3，灭火系统10另外包括热膨胀组件30以释放由供给管路12中流体的热膨胀所引起的系统10中的额外备用压力。热膨胀组件30可被包括在仅使用灭火介质的系统10（参见图1）或使用灭火介质和防冻剂两者的系统10（见图2）中。释放管路32的第一端33连接热膨胀组件30与供给管路12。在一个实施方案中，释放管路32的第二端35被连接到污水管以释放出供给管路12的一些灭火介质。在另一个实施方案中，释放管路32的第二端35被连接到灭火介质源18以回收在系统10内从供给管路12释放的灭火介质。

在图4中更详细示出的热膨胀组件30包括截流阀34、过滤器36和节流阀38。截流阀34可被提供用于维护目的，以在阀34关闭时防止流入释放管路32。但是，截流阀34通常在系统10的正常操作期间保持打开，使得在供给管路12的部分12a中的灭火介质时将自由地流入释放管道32中。通过打开的截流阀34后，灭火介质流过过滤器36和相邻的节流阀38。过滤器36防止供给管路12中的污染物和灭火介质干扰热膨胀组件30的操作且节流阀38控制在释放管路32中灭火介质的流速。

在一个实施方案中，热膨胀组件30包括在节流阀38和第二端35之间沿释放管路32布置的泄压阀40。泄压阀40具有预定的阈值，例如45巴，使得如果系统10的备用压力超过预定阈值时，压力将导致泄压阀40打开并保持打开，直到备用压力下降到低于预定阈值。泄压阀的预定阈值小于激活灭火系统10中的警报（未示出）所需的压力。当驱动源16操作时，例如当灭火系统10为活动时，所述系统中的压力大于泄压阀40的预定阈值。因此只要驱动源16为活动，泄压阀40将保持打开。

进一步沿释放管路32的流动路径的是排放阀42，且包括连接到偏置构件46（诸如例如弹簧）的活塞44。偏置构件46使活塞44偏置到打开位置，以允许灭火介质流动通过排放阀42。如果灭火介质的流速高于预定阈值，诸如例如2 L/min，灭火介质的流动将导致活塞44压缩偏置构件46，从而阻断释放管路32内的流动路径。在一个实施方案中，排放阀42的预定阈值小于通过驱动源16被主动泵入供给管路12的灭火介质的流速。当驱动源16为活动时关闭排放阀42，可确保被泵入到供给管路12的灭火介质将以所需压力到达喷头14。

热膨胀组件30保持灭火系统10的备用压力在可允许的阈值内。当系统10为非活动时，驱动源16施加恒定压力给供给管路12中的灭火介质。如果温度的变化引起灭火介质膨胀，压力的增加会打开泄压阀40，由此使膨胀介质流入排放阀42。如果灭火介质的流速小于排放阀42的阈值，排放阀42将保持在打开位置，使得灭火介质将流过排放阀42和流出释放管路32的第二端35。一旦已从系统10的供给管路路12释放足够的灭火介质，备用压力将返回到可允许阈值，且泄压阀40将偏关。

在图5中所示的另一个实施方案中，热膨胀组件30是电气的且包括压力开关48和阀50，例如方向控制阀，以代替泄压阀40和排放阀42。泄压开关48被耦接到驱动源16和使阀50在打开位置和关闭位置之间移动的螺线管52。当压力开关48检测到系统10中的压力大于预定阈值，诸如例如45巴，且驱动源16不工作时，压力开关48将发送信号到螺线管52以打开阀50。然而，如果驱动源16为活动，那么螺线管52将不会打开阀50，因为在系统10中的压力会移动灭火介质和防冻剂通过供给管路12到喷头14。

压力开关48连续地监测系统10中的备用压力。如果温度变化引起灭火介质在供给管路12内膨胀，那么压力开关48检测到压力增加。压力开关48随后将检测驱动源16的状态。确定驱动源16为非活动后，压力开关48将生成并发送信号到螺线管52。响应于所述信号，螺线管52打开阀50，使灭火介质从中流过。一旦已从系统10释放足够的灭火介质，压力开关48将检测系统10的备用压力何时再次在可允许阈值内。然后压力开关48发送信号到螺线管52以关闭阀50。

现在参考图6和图7，防冻剂-灭火介质接口60可与图3和图5中所示的系统10的任一个的热膨胀组件30协作，以适应创建供给管路12内的增加的备用压力的热膨胀。在图6中所示的已知垂直取向的防冻剂-灭火介质接口60包括在第一端附近的填充阀80和在相反的第二端附近的取样阀82。当防冻剂的温度升高时，防冻剂膨胀，造成灭火介质通过热膨胀组件30被释放。如果温度降低，造成防冻剂-灭火介质接口60中的防冻剂收缩，驱动源16添加额外的灭火介质到供给管路12，以保持在可接受阈值下的备用压力。

图7中所示的另一种防冻剂-灭火介质接口60包括大致水平的筒状导管62和布置在导管62内部中的活塞68。导管62的第一端64被连接到供给管路12的部分12a。供给管路12的部分12b被连接到距第二端66一定距离处的导管62。在一个实施方案中，所述距离至少等于活塞62的长度。灭火介质接触活塞68的第一表面70且防冻剂接触活塞68的第二相对表面72。活塞68的直径与导管62的内径互补，从而允许活塞68在导管内滑动，同时提供分离灭火介质和防冻剂的密封。偏置构件74被连接到导管62的封闭的第二端66。

如果环境温度会导致防冻剂或灭火介质的热膨胀，活塞68将在导管62内滑动，以适应新压力，且可视需要从系统10添加或释放灭火介质。当喷头14启动灭火系统10，驱动源16以足以使活塞68相对导管62移动的压力泵送灭火介质通过供给管路12的部分12a。随着活塞68滑动，活塞68施加压力给防冻剂，从而迫使它通过供给管路12的部分12b到喷头14。在所有防冻剂已被迫离开导管62后，活塞68接触并按压偏置构件74，使得活塞68被定位在第二端66和到供给管路12的部分12b的连接之间。将活塞68移动到邻接第二端66的一个位置上从流动路径消除了活塞68，从而使灭火介质流入供给管路12的部分12b和到喷头14。将驱动源16关闭或停用后，偏置构件74将偏置活塞68回到朝向导管62的中心的非活动位置。

通过在灭火系统10中包括热膨胀组件30，系统10中的备用压力的手动检查不再是必需的。系统10可以通过从供给管路12除去一些流体自动从系统释放额外的压力。包括热膨胀组件30的系统10将具有改善的精度和寿命，因为增加的压力将减少假警报和泄漏的发生。此外，可结合热膨胀组件30使用的防冻剂膨胀组件60不依靠重力分离灭火介质和防冻剂。因此，无论在系统10中发生多少体积变化，在系统10中的防冻剂不会随时间稀释。

虽然本发明已经结合仅有限数量的实施方案进行了详细描述，但是应容易理解，本发明并不限于这些公开的实施方案。相反，本发明可以进行修改，以并入此前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、变更、替换或等效布置。另外，虽然已描述本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的方面可包括仅一些所述实施方案。因此，本发明不应被视为局限于前面的描述，而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (28)

1.一种灭火系统，其包括：

至少一个喷头；

驱动源，其通过供给管路与所述至少一个喷头耦接，所述供给管路递送灭火介质到所述至少一个喷头，其中在所述系统为非活动时所述驱动源保持所述供给管路中的所述灭火介质处在备用压力下；

释放管路，其在第一端耦接到所述供给管路，所述释放管路包括被设置成与用于将所述灭火介质从灭火介质源供应到所述供给管路的所述驱动源的操作直接相关的热膨胀组件，使得当所述系统为非活动且所述备用压力超过第一阈值时，所述热膨胀组件释放灭火介质以降低所述备用压力，并且当所述系统为活动且所述备用压力超过所述第一阈值时，所述热膨胀组件不会释放灭火介质。

2.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述第一阈值小于激活所述系统中的警报所需的压力。

3.根据权利要求2所述的灭火系统，其中所述第一阈值为45巴的压力。

4.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述释放管路的第二端被连接到污水管。

5.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述释放管路的第二端被连接到灭火介质源以供在所述灭火系统中再利用。

6.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述热膨胀组件包括：

泄压阀，其可在打开位置和关闭位置之间操作，使得当所述热膨胀组件中的所述备用压力超过所述第一阈值时，所述泄压阀打开；和

排放阀，其可在打开位置和关闭位置之间操作且具有第二阈值，使得当所述热膨胀组件中的流速超过所述第二阈值时，所述排放阀关闭。

7.根据权利要求6所述的灭火系统，其中所述排放阀包括耦接到偏置构件的活塞。

8.根据权利要求7所述的灭火系统，其中当所述排放阀关闭时，所述活塞压缩所述偏置构件，从而阻断所述灭火介质通过所述热膨胀组件的流动路径。

9.根据权利要求6所述的灭火系统，其中所述热膨胀组件的所述第二阈值小于所述驱动源为活动时的所述流速。

10.根据权利要求9所述的灭火系统，其中所述热膨胀组件的所述第二阈值为2 L/min的流速。

11.根据权利要求1所述的灭火系统，其还包括在所述供给管路中的防冻剂-灭火介质接口。

12.根据权利要求1所述的灭火系统，其中所述热膨胀组件包括：

阀；

螺线管，其可操作地耦接到所述阀、被配置为使所述阀在打开位置和关闭位置之间移动；和

压力开关，其被配置为测量所述热膨胀组件中的压力，所述压力开关与所述螺线管和所述驱动源通信，使得当压力超过所述第一阈值且所述驱动源为非活动时，所述压力开关发送信号到所述螺线管以打开所述阀。

13.一种在如权利要求1-12中任一项所述的灭火系统中使用的防冻剂-灭火介质接口，所述防冻剂-灭火介质接口包括：

导管，其包括第一开口端和第二闭合端、使偏置构件连接至所述第二闭合端，其中所述第一端被耦接到所述供给管路的第一部分且所述供给管路的第二部分被耦接到所述导管中距离所述第二端一定距离处的开口；

活塞，其被布置在所述导管内、可在第一位置和第二位置之间滑动，其中当所述活塞处于所述第二位置时，所述偏置构件被压缩，且所述活塞不会堵塞从所述供给管路的所述第一部分到所述供给管路的所述第二部分的流动路径。

14.根据权利要求13所述的防冻剂-灭火介质接口，其中所述偏置构件为弹簧。

15.根据权利要求13所述的防冻剂-灭火介质接口，其中所述灭火介质和防冻剂是由所述活塞分离。

16.根据权利要求15所述的防冻剂-灭火介质接口，其中所述活塞在所述导管内滑动以适应或所述灭火介质或所述防冻剂的热膨胀。

17.根据权利要求13所述的防冻剂-灭火介质接口，其中当所述灭火系统为活动时，通过所述驱动源泵送到所述供给管路中的所述灭火介质的压力造成所述活塞从所述第一位置滑动到所述第二位置。

18.根据权利要求13所述的防冻剂-灭火介质接口，其中所述偏置构件使所述活塞移出所述第二位置。

19.根据权利要求13所述的防冻剂-灭火介质接口，其中在所述第二端和到所述供给管路的所述第二部分的连接之间的所述距离等于所述活塞的长度。

20.一种用于保持灭火系统中的备用压力的方法，所述灭火系统具有驱动源，所述驱动源通过供给管路耦接到至少一个喷头以递送灭火介质到所述至少一个喷头，所述方法包括：

在所述灭火系统中产生所述备用压力；

当所述备用压力超过阈值且所述驱动源是不可操作时，打开耦接到所述供给管路且与用于将所述灭火介质从灭火介质源供应到所述供给管路的所述驱动源的操作直接相关的热膨胀组件，以从中释放灭火介质和压力；和

一旦所述备用压力小于或等于所述阈值，就关闭所述热膨胀组件。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述阈值为45巴的压力。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述灭火介质被释放到灭火介质槽中以供在所述系统中再利用。

23.根据权利要求20所述的方法，其中所述灭火介质从所述系统被对外释放。

24.根据权利要求20所述的方法，其中所述热膨胀组件是液压打开的。

25.根据权利要求20所述的方法，其中所述热膨胀组件是电打开的。

26.一种保持灭火系统中的备用压力的方法，所述灭火系统含有在所述备用压力的预定阈值内的防冻剂和灭火介质两者，所述方法包括：

使所述系统中的或所述防冻剂或所述灭火介质由于温度改变而膨胀；

移动防冻剂-灭火介质接口的一部分以适应或所述防冻剂或所述灭火介质的所述膨胀；和

打开热膨胀组件以从所述系统释放灭火介质，所述热膨胀组件与用于将所述灭火介质从灭火介质源供应到供给管路的所述灭火系统的驱动源的操作直接相关，所述驱动源通过所述供给管路耦接到至少一个喷头以递送所述灭火介质到所述至少一个喷头。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述防冻剂-灭火介质接口包括可在导管内滑动的活塞。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述活塞分离所述防冻剂和所述灭火介质。