CN1053119C - 喷射液体或粉末介质的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种推进式灭火装置，包括一喷管和一与喷管相连的气体推进剂罐，在罐和喷管之间有一快速作用截断部件，它将罐分为推进剂室和平衡室。喷管的喷射端伸到大气空间，其入口端位于推进剂室内，快速作用截断部件在第一位置，入口端打开，该部件在另一位置，入口端关闭。在本发明的方法中，将一种灭火液体或粉末与一种气体推进剂的混合物喷射到火焰上，其中灭火剂装入喷管，推进剂在灭火剂填充后以爆发的方式引入。
Description
本发明涉及一种喷射液体或粉末介质的装置，特别是一种脉冲灭火装置，它包括一个推进(propellant)气体罐和一个与所述推进气体罐相连的喷管，其中灭火剂与推进气体混合，并使其混合物直接射向火焰。
所有的灭火方法旨在抑制燃烧条件中的一种条件。为了这个目的，可以将燃烧物质的温度降到着火点以下，也可以与维持燃烧的氧气隔绝。
为了降低燃烧物质的温度，灭火剂(水，粉末，聚四氟乙烯)应尽可能精细地分散，但这样会减小灭火的有效距离。另一方面，如果增加有效距离，喷出的射流只在一个非常小的表面积内遇到火焰或燃烧物质。因此，它的冷却效果低且冷却剂消耗大。在以水来灭火的情况下，第二种损耗相当大。
靠排挤氧气可相当有效地灭火，但是，特别在开放或部分开放的空间中，难以确保必要的隔离。在这种情况下，例如用粉末灭火时，喷入空间的粉末浓度应超过给定的灭火粉末的临界浓度值(100-500g/s/m2)。
传统的灭火器，例如水或粉末喷射器一般包括一个装有灭火剂的罐，一个泵或管路和一个出口喷嘴。然而，管路和喷嘴的阻力限制了单位时间内喷出的灭火剂的量。因此，使用市售的各种喷射器，在极端的情况下可能达不到必要的灭火浓度。长期以来，人们力图解决此问题。
如果灭火剂能与纯空气或其他气体混合，则可以保证更有效地灭火。但是，目前没有用于此目的的连续雾化或喷射设备。
根据US-A4687135，开发出一种以高能量向空气空间喷射的装置。通过类似气体爆燃，引发该装置中的推进剂，并将粉末状的金属，金属陶瓷，天然胶硫化胶和耐热的电绝缘或导电材料引入喷嘴。从加热到接近熔点的喷嘴流出的粉末状物质，以高能量淀析在其处理过的表面上，形成一层。该装置周期性地使用。
理论上，该装置排出产物的量是没有限制的，但事实上，产量很低，因为雾化系统限制了单位时间内排出量的增加。因此，这种装置不能用于灭火。
据此，本发明的目的是提供一种装置，利用这种装置，借助于采用推进剂可使大量灭火剂全部同时扩散到大气空间中。本发明是基于这样的认识，即如果将灭火剂以高速排入空气中，空气阻力可能大到通过碰撞将液体团打碎成为液滴的程度，类似于细粒状粉末的情况。因此，灭火剂排出的速度是一个关键问题，与之相应的是，以足够细的颗粒形式在空气中喷出大量灭火剂的问题只是发射速度的问题。
根据本发明，提供一种用于喷射液体或粉末介质的装置，该装置包括：一个用于液体或粉末介质的喷管，一个用于气态推进剂的罐和一个位于所述罐和喷管之间的快速作用截断部件，所述喷管具有一个通向大气空间的喷射端和一个与所述推进剂罐连通的入口端，其特征在于：所述喷管伸入所述推进剂罐，所述喷管和推进剂罐设置在所述截断部件的同一侧，所述截断部件装在所述罐中，以关闭所述喷管并将喷管与推进剂罐隔离开；所述装置还包括用于将所述截断部件释放到打开状态的释放装置，在所述打开状态，所述喷管受到推进剂压力的作用，从而排放出所述介质。
所述推进剂罐由所述截断部件分成一个推进剂室和一个平衡室，所述截断部件由所述平衡室中的压力推入关闭状态。
平衡室内的压力必须大于推进剂室内的压力，并且有连接推进剂室和平衡室的填充管。
上述的快速作用截断部件可以是一个由带有孔的基板支承的膜片或是一个活塞，其中，一根输入管通过平衡室和快速作用截断部件伸入喷管。
在将本发明装置用作灭火时，以将灭火剂与气态推进剂混合并且将混合物喷射到火焰上的方式实现脉冲灭火，其中，灭火剂作为一种填充物被装入喷管，在这种类似爆破式的填充之后将推进气体引入。上述推进气体最多在20ms内以至少10巴的压力被引入到填充物上。
填充物的量达到喷管容积的25-100％。在正常情况下，在灭火剂填充后将为填充物体积30-750倍的推进气体引入。
例如可通过爆发(explosion)产生推进气体。
可以在一个特别短的时间内使用本发明的装置进行灭火。灭火剂的云雾在大约0.01s的时间内充满火焰周围的空间。
这种灭火方法所具有的非常高的速度减小了火焰带来的损害程度。其瞬时的和总的效果对有设备的场所特别有利，在这类情况下，由于灭火剂立即喷出没有浪费时间，所以火焰能够立即被熄灭。
根据本发明，灭火时所需的灭火剂量非常少。在扑灭室内火焰时，以水作为灭火剂，用大约1.5-2m3的水就可灭火。用10-15升的水可形成用于熄灭在一个封闭空间中的火焰的分散水雾云。根据本发明，室外AS-100试验的火焰可用6-7升水来熄灭，而不必用按标准规定的100升水。
下面将参照附图通过实施例对本发明进行详细描述：
图1是本发明第一实施例的纵向剖面图；
图2是本发明第二实施例的纵向剖面图；
图3是本发明第三实施例的纵向剖面图；
图4是本发明第四实施例的纵向剖面图。
图1所示装置包括一个喷管1和一个推进气罐2。喷管1的上端(喷射端)是自由端，而下端(入口端)被快速作用截断部件3封住。推进气体由贮气瓶4经管41，42和42’输入气罐2。管42通过阀23与气罐2的上部相通，管42’通过阀24与气罐2的下部相通。阀24还包含一个快速释放阀5。
本发明装置的工作情况如下：
推进剂室21和平衡室22充满推进气体(空气，CO2等)，并且在气罐2中至少有10巴的压力。控制阀23和24，使平衡室22内的压力(P2)大于推进剂室21内的压力(P1)。然后将该装置与提供推进气体的系统脱开。
在填充期间，快速释放阀5是关闭的。平衡室22内的压力(P2)确保使快速作用截断部件3压向喷管1的入口端，同时将推进剂室21与喷管1中的填充物11分隔开。
喷管体积与填充物体积之间的比应选在25-100％内。这种选择的效果与扩散的锥角成正比，也就是说，如果体积比较小，那么扩散锥角也较小。体积比较小时，该装置的作用距离较大，雾比较细且更均匀。
在正常条件下测出的推进气体体积与填充物的体积之间的比会大大影响该装置应用领域的范围。这个比值能够在30和750之间进行选择。显然，它表征了喷射所用能量的大小。本发明的装置也可以制造成能够掌握，或者也可按大尺寸和标准结构来生产。
手工操作的例如小型灭火器不需要较大能量，采用本发明的装置并不可取，因为其反应力太大，可能伤及操作者。
同时，根据本发明还能够生产适合熄灭油或气体爆炸火焰的装置。将这类装置安装在远离钻架的固定位置上，其实现喷射的能量不仅应使灭火填充物有效，而且应能及时扑灭火焰。
无限制地增加能量是无意义的。空气阻力既限制了范围又使扩散有限。因此，超过750的体积比是不必要的。
在将推进剂室和平衡室充满并将填充物输入喷管后，通过打开快速释放阀可释放平衡室的压力。然后，推进剂室中的剩余压力立即推动快速作用截断部件，使喷管的入口端打开。这样，推进气体爆发似的将填充物从喷管中推入周围大气空间中。
喷射后，可重新对装置进行填充，用这种方法可周期性地进行操作。
上述过程及时的速度和所用能量的大小起决定性作用。如果推进剂在填充后超过20ms的时间才被引发，或者推进剂的压力没有达到10巴，那么不管是液滴的大小还是它们的分布都将是不均匀的，并且液滴尺寸将大于烟雾、水雾和悬浮微粒的尺寸。因此，使用快速作用截断部件和释放阀是非常重要的。
图2表示本发明的第二实施例。该装置与图1的装置类似，因此，相同的部件用相同的标号表示。然而，该实施例中有一个由膜片31起作用的快速作用截断部件。
一个带有孔261，262的基板26用来作为快速作用截断部件的一部分，以支承膜片31。罐底27处在膜片31的另一侧。
基板26和罐底27用螺钉29互相连接，同时，最好将气罐2和基板26相互焊接起来。推进剂室21和平衡室22间的压力差由止回阀43来控制，所以阀23不是必需的。
图3表示本发明的第三实施例，该例中的快速作用截断部件是一个活塞32，在活塞的外表面和气罐2的内壁之间有密封圈35。
输入管6密封地安装在活塞32中，用以减少填充喷管1所需的准备时间。在输入管6和圆柱体32之间设有密封圈33。输入管6与灭火剂罐相连，并从带螺纹的帽28的壁穿过，封闭平衡室22。
图4表示类似于图3所示实施例的第四实施例，但是该例中的在圆柱体32和气罐2内壁之间的密封元件是一个特殊的V型环36，它能够控制推进剂室21内的压力。
应用本发明的装置和方法，在室内灭火时几乎可避免水对物品的破坏，并且也可大大减少水的消耗。本发明的另一个优点是与现有装置相比，常用的水量足以扑灭较大的火而装置的长度明显减小。这对在缺水的地方和消防车只能使用本身携带的水的地方灭火是有重要意义的。
本发明的灭火方法对人来说是完全无害的。实验表明从三米外向人喷射的水雾不会引起任何伤害。喷雾围绕在人体周围，并且由于涡流的作用使人体表面变湿。这种水雾对人体不会造成伤害或引起不适。
传统的空气-泡沫形成的灭火剂也可用在本发明的装置中，但是这些灭火剂没有任何特别的效果。在某些情况下，采用遇热时变为泡沫并形成扩散的空气-泡沫的灭火剂是有用的。在这种情况中，可以将水雾的高度冷却和抑制烟雾的效果与泡沫的表面覆盖能力结合起来。
Claims (9)
1.一种用于喷射液体或粉末介质的装置，该装置包括：一个用于液体或粉末介质(11)的喷管(1)，一个用于气态推进剂的罐(2)和一个位于所述罐(2)和喷管(1)之间的快速作用截断部件(3，31，32)，所述喷管具有一个通向大气空间的喷射端和一个与所述推进剂罐连通的入口端，
其特征在于：所述喷管(1)伸入所述推进剂罐(2)，所述喷管(1)和推进剂罐(2)设置在所述截断部件(3，31，32)的同一侧，所述截断部件装在所述罐(2)中，以关闭所述喷管(1)并将喷管与推进剂罐(2)隔离开；所述装置还包括用于将所述截断部件(3，31，32)释放到打开状态的释放装置(5)，在所述打开状态，所述喷管(1)受到推进剂压力的作用，从而排放出所述介质。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述推进剂罐由所述截断部件分成一个推进剂室和一个平衡室，所述截断部件由所述平衡室中的压力推入关闭状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述推进剂室和平衡室两者上都连有填充管。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述推进剂室和平衡室两者上都连有填充管。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述快速作用截断部件包括一个膜片。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述膜片由一个带有孔的基板支承。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述快速作用截断部件包括一个活塞。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，一根输入管穿过所述推进剂室的壁和所述活塞。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述介质是一种灭火介质，而所述装置用于脉冲灭火。
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