CN1069841C - 使用液雾和非可燃性气体组合的灭火方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种灭火用的新方法和新装置，特别适用于在地板结构下方或电气设备的机箱内存在火灾危险的空间。根据本发明，液雾喷射在空间的主要部分中，该主要部分可以考虑为正常房间，同时将一种最好比空气重的非可燃性气体喷入电缆等使用的狭窄的部分空间。

Description

使用液雾和非可燃性气体组合的灭火方法和装置

本发明涉及灭火用的方法和装置，尤其用于涉及地板结构下方或电气设备机箱的起火危险的空间，该装置包括至少一个喷射液雾用的喷头或喷洒器。

涉及的空间例如是具有布置在地板下方并可能与不同类型的设备机箱连通的电缆通道的计算机房，或是具有在地板下方所谓舱底空间中易于着火的物件的船舶发动机房。

与此种空间有关的一个严重问题是，电缆通道、设备机箱等等通常很窄，此外还具有电缆、框架、管道等等，从而形成难以达到的角落。将喷头或喷洒器安置得使液雾能到达所有角落是非常困难的；需要不成比例的大量喷头，造成装置费用昂贵，并且由于通常的狭窄性，液雾并不形成雾而是转化成刚巧从结构件上掉下来的大水滴。

本发明的目的是提供一种灭火的新方法和新装置，以便解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种灭火方法，其中利用至少一个喷头或喷洒器在整个作用空间的主要部分内喷射液雾，其特征在于，除了喷射所述液雾之外，在相对于整个作用空间的容积较小的且相对于该整个作用空间受限制的部分空间内，局部地喷射一定浓度的灭火气体或惰性气体。

相应地，本发明还提供一种灭火装置，它具有至少一个在一个作用空间(1；21)的主要部分内产生液雾用的喷洒器或喷头并具有一个包括驱动气体的驱动气体单元，其特征在于，至少一部分驱动气体被配置成输送到气体喷嘴中，这些喷嘴位于所述装置的作用空间的至少一个局部受限制的部分空间中。

按照本发明的方法，在被考虑为正常房间的空间主要部分中喷射液雾，而将一种最好比空气重的非燃烧性气体喷入电缆用的狭窄的部分空间中。涉及的气体可以最好是氩气，但也可以考虑一种氩气和氮气的合适混合物，或者在某些情况下甚至只用比空气轻的氮气。在原则上，可以使用具有某种灭火效果的任何气体。

该气体能够合适地穿入并充满所有狭窄空间并因而窒息发生的火灾。因为被喷入气体的那些空间相对于被喷入液雾的所谓正常房间为小的容积，所以可以避免气体的总浓度上升到可能有害健康的不允许的高值。例如，如果在一个电话中心办公室中使用与液雾组合的氩，气体仅仅为总体积的约5％，此时房间中的氧含量从在约20％减少到大约19％，这毫无害处。

如果使用氩气为灭火气体，气体在空间的下部聚集成层，因而气体将非常好地保持在地板下和设备机箱及类似物中。如果在房间中使气体位于地板面上，一股液雾喷射流向下喷向地面，气体被向外推向房间的墙壁和角落并被推向上边，特别是沿角落正上方到液雾本身难以达到的房间角落上部。液雾由此也易于将气体推入竖立在地板上的机箱并推入液雾不能非常容易地贯穿的结构。氩气的浓度例如可以选择在总体积的约10％，将氧气含量从约20％降至约18％，同样没有害处。一条近似的一般规律是，为了通过推开(替代)空气中氧气而达到灭火作用，氩气的浓度在涉及的部分空间内应当为容积的40～50％。以这一点为基础，涉及的部分空间大约为作用空间总容积的30％，对此，对人类适用的危害限度为总体积的15％的氧气，这一限度与上述氧气含量之间有一清楚的安全裕度。

电缆起火常产生损害(例如)计算机设备的PVC烟气。在(例如)计算机房中，按照本发明，灭火气体和液雾喷射流的组合产生一种沿房间的顶棚向内向着液雾喷射流的抽吸作用，它具有这样的效果，就是气体推动包括有害的PVC气体在内的烟气向上向着顶棚，然后烟气被吸入雾内，一方面受到洗涤和冷却，另一方面喷到地板高度，使得计算机和其它敏感的设备至少基本上避免损害。浓雾也具有良好的一般冷却效果。

使用卤化物和二氧化碳之类气体于灭火目的已经公知很久，但它们是可以称为全部使用。与这种全部使用不同，相对于每种情况下涉及的全部作用空间容积，本发明针对一定的部分空间或部分面积的局部的和浓度受控的气体与空间其余部分的液雾的结合。产生该一定浓度的气体至少基本上是与产生液雾同时开始的。在最近的未来期间卤化物的使用将明显停止。替代气体正在开发中但到目前为止不成比例的昂贵。本发明能够使用小量气体，因而可以采用经济上值得考虑的甚至很昂贵的气体。对于本发明中涉及的有关部分空间的一部分，预定用于卤化物的现有装置可以使用而仅需少量修改。通常可能需要在适当部位增加减压阀，因为根据本发明的装置最好利用比现有卤化物装置更高的操作压力。

由于可以使用小量气体，如果需要，还可以使用二氧化碳，在这种情况下，二氧化碳在此意味着严重地危害健康；二氧化碳含量必须不超过所占据空间的5％体积。

本发明的灭火装置可特别用于发动机房和类似房间，其中到气体喷嘴的通路被配置成在液压蓄能器排空液体之后在一个相应的降低的气体压力下开放。在本发明的灭火装置中，还可至少有一个安装在空间地板中组合的气体喷嘴和液雾喷头，喷头被配置成产生从地板下方向上的强力抽吸作用，以便在液雾中产生强力的蒸气。

下面参照附图中所示的优选的示范性实施例更详细地说明本发明。

图1-5表示与计算机房或类似房间有关的不同实施例；

图6表示与船舶发动机房或类似房间有关的第一实施例；

图7-9表示图4和图6的实施例优选使用的阀；

图10表示与船舶发动机房或类似房间有关的第二实施例；

图11-14表示可以安装在发动机房地板中的喷头的优选实施例；

图15-17表示可以安装在发动机房地板下的气体喷嘴的优选

实施例；

图18-21表示可以安装在发动机房顶棚处的喷头的优选实施例；

图22-24表示图11-14的喷射头可以优选地安装在轮船的汽车甲板中或与其类似的另一空间中的用途。

在图1-4中，参照偏号1表示一个计算机房，其地板用2表示。地板下面为电缆通道3，后者通过地板中的开孔4和5与设备机箱6和7连通。在房间1的顶棚处安置适当数量的喷头或喷洒器8，而在电缆通道3中配置了多个气体喷嘴9。

液体从一或多个液压蓄能器，图1和2中为液体容器10，一个所谓压力水瓶，传送到喷头8，液体是利用从高压气体容器11出来的驱动气体(如氩)从液压蓄能器驱出的。

在图1中一部分驱动气体已经从起始通路经过节流阀12通向气体喷嘴9，在图2中气体传送给喷嘴9是经过一个所谓电动阀13进行的，当容器11中的压力已经下降到一个预定值时电动阀13可以安排成打开。

在图3和4中，驱动气体被压缩在液压蓄能器14的上部中。在图3中，驱动气体在原理上如图2中同样地经过一个(例如)电动阀15传送到喷嘴9中，而在图4中，驱动气体利用阀16和17的组合传送到喷嘴9中，阀16和17以这样一种方式适配，使得当瓶14倒空液体而驱动气体的压力在膨胀后已经下降到一个可以预定的值时，位于通向喷头8的液体通路中的阀16关闭而位于通向气体喷嘴9的分支通路中的阀17开放。图4的实施例的优点是，不使用电流也能够进行所要的操作。后面参照图7-9将更详细地说明阀17的一个优选实施例。

图5的实施例在原理上与图1的实施例相同。在图5中，计算机房1或类似房间除了地板2下方的电缆通道3以外还有一个在房间顶棚上方的带气体喷嘴9a的上电缆通道3a。气体喷嘴9b被配置成直接向设备机箱6和7中开放。驱动气体向喷嘴9a的传送是通过节流阀12a进行的，与向喷嘴9和9b的传送一样。

如果房间1在地板下方没有电缆通道或易于着火的类似空间而设备机箱仍然易于着火，那么图5的实施例可以修改而使气体喷嘴指向机箱，可以从上方而不是如图5中的从下方指向机箱。从顶棚高度向下喷射的液雾显著地参与将气体保持在机箱内。

图6中船舶发动机房用标号21表示，发动机房地板用22表示，地板下的舱底空间用23表示。发动机，如柴油发动机，用24表示。在发动机房的顶棚处安置多个喷头或喷洒器25，在发动机24附近额外地安置多个喷头或喷洒器26。在舱底空间23中安置了多个气体喷嘴27。

图6的灭火装置包括一个高压驱动单元28和一个低压驱动单元29。高压单元28包括多个液体瓶30，其引出上升管31最好在不同高度有多个洞孔，例如如芬兰专利申请924752中所示，用于将驱动气体接续地混入引出液体，而配置成两组或两排的驱动气瓶32用A和B表示。引出的液体利用阀33引向有关的火区，在图6中引向火区D，阀33最好如芬兰专利申请925836中所提出的那样制造。

装置操作方式如下。

开始，液体瓶30利用一个驱动气瓶组，如组A第一次排空。当瓶子30和32排空时，低压单元29接通，一方面用液体重新充满瓶子30，另一方面将液体送入喷头25和26，主要用于冷却的目的。当瓶子30重新充满时，它们可以利用第二驱动气瓶组B第二次排空。用这种方式可使液体瓶的容量加倍。

在引出液体通路34上连接一个引向气体喷嘴27的支管35。在通路35中安装一个这种结构的阀36，该阀在小于例如20巴和大于例如100巴的通路压力时关闭，但在20-100巴的压力区间内开通。驱动气瓶32由此以这样一种方式适配，就是它们在完全排空液体瓶30后具有稍小于100巴的气体压力；瓶子32的气体被传送到气体喷嘴27。

图6中所示的驱动单元当然也可以合用于这样的灭火装置，其中只有喷射液雾，即没有气体喷嘴27和带阀36的气体通路35。

图7-9示出阀36的一种优选结构。一个可以在第一位置和第二位置之间活动的阀头37安置在阀壳36a、36b中；第一位置如图9所示，阀头由弹簧38推动而密闭紧靠一个阀壳部分36a中的一个开孔；第二位置如图7所示阀头因弹簧38受压缩而密闭紧靠另一阀壳部分36b中的一个开孔。弹簧38可以没有因难地如每种情况下所希望地适合于这样一种方式，就是它使阀头37能够克服最高约20巴的压力而保持在图9的位置中，当由于在阀头37和阀壳部分36a之间的环形通道39中的液体压降产生一个约100巴的压力时，弹簧受压而使阀头取图7的位置。在上述两种情况下，阀36都关闭。在压力区间20-100巴范围内，弹簧38仅仅部分屈服，如图8所示，阀打开而如前所述地使气体流入气体喷嘴27。通道39中气体的压力降显著地小于同一压力下液体的压力降。以这种方式可以避免高压液体和由低压单元29传送的液体进入气体喷嘴。如前所述，一个相似的阀结构(阀17)可以同样地用于图4的实施例中。

图10中示出发动机房和类似房间所用的第二优选实施例。图10中装置的驱动单元类似于图6中，但发动机房21中的配置稍许不同。

安置在发动机房的顶棚处的喷洒器或喷头25可以类似于图6中的喷头，发动机24附近是同样的喷头26。此外，在发动机房的地板22中安装了多个喷头40，最好在发动机24的附近。喷头40配置成在作用时在地板22上方升高一段距离，同时推开一个盖子41，基本上如国际专利申请PCT/F192/00213中所提出的，在初始阶段中产生引向上方的液雾喷射并产生从舱底空间23向外向上的强烈抽吸作用，而在后来阶段中将气体喷入舱底空间，通常应用图7-9中所示的主要技术方案。为了将足够量的气体维持在舱底空间23中，喷头40可以用多个气体喷嘴42补充，它们同样应用图7-9的阀技术方案。所有喷洒器和喷头以及气体喷嘴因此可以用从装置的驱动单元引出的一个和同一个通路43输送。在图10的实施例中最重要的地板喷头40的操作方式将在下面参照图11-14说明。

图11表示待机状态的喷头40，图12和13表示在上述产生液雾的初始作用阶段中的喷头，而图14表示上述将气体喷入舱底空间的后来作用阶段。

喷头40包括一个利用法兰45牢固地固定在发动机房的地板22上的主壳体或座架44。主壳体44有一个分别用于液体和气体的入口43a，而在其下面位置多个液体喷嘴46倾斜地指向侧面，而一个带有小孔48的中央气体喷嘴47最好指向侧面。从入口43a到喷嘴46和47的连接利用在弹簧50的作用下的阀头49调节，原理上与图7-9的阀同样方式。

在主壳体44的上部可以滑动地安置一个次壳体51，后者有多个倾斜地向上指向侧面的液体喷射喷嘴52。从入口43a到喷射喷嘴52的连通利用心轴53调节，弹簧54力图将心轴53推向端部位置以关闭这种连通，如图11中所示。弹簧54安置在壳体51和心轴53之间的环形空间中，该环形空间经过一个在心轴中形成的中心通道与入口连通。通过合适地设定上述环形空间的尺寸，入口中的压力可以例如以这样一种方式部分地受到平衡，使得即使一个相当弱的弹簧54也能够克服例如高达100巴的压力而将心轴保持在图11的关闭位置中。

当起火后装置开动时，液体以高于100巴的压力，例如280巴，传送到喷头40，该状态示于图12和13中。次壳体51被一个大的力抬高到紧靠制动环55的上端部位置，并由此推开盖41。高压也已将心轴53向上驱动，其突出的上端确保使盖子不再保持在喷嘴52的前面，喷嘴52现在与入口43a相连通。喷嘴52产生一个强力的向上的液雾喷射流，后者转而产生一种从舱底空间经过邻近法兰45的框架孔56向外向上的强力抽吸作用，该抽吸作用用箭头57表示。作为一个例子可以提到，每分钟约5升液体的液雾喷射抽吸高达5000升的烟气和空气。舱底空间实际上是一个火海，带有从框架孔56抽吸出来的示显的火焰。这些火焰与同样的灼热的烟气一起，在已经几乎贴近地板高度的喷射的液雾中非常强有力地产生蒸气。这些蒸气非常有效地参与灭火。

同时，入口43a中的高压已经冲击阀头49向下紧靠气体喷嘴47，使得通向那里的通道被关闭，而液体可以喷出喷嘴46。

在液体瓶30已经排空而瓶子32中的驱动气体的压力已经降到稍许小于100巴后，喷头40达到原则上按照图14的位置。次壳体51仍然在升高的位置，但心轴53已经被弹簧54压回，使得从入口43a到喷嘴52的连通再一次被关闭。弹簧50已经使阀头49升高离开气体喷嘴47，后者现在与入口43a连通。大部分气体通过喷嘴47的小孔48流出，一小部分气体通过喷嘴46流出。这个状态继续到气体压力下降到如此低，例如到20巴，以致于弹簧50将阀头49压回到图11的位置。在图12和13阶段期间大量产生的蒸气在许多情况下就单独地足以肯定地熄灭火灾，但作为安全措施仍然可以推荐最终采用气体灭火。

上述同一原理的技术方案也可以良好地适用于补充的气体喷嘴42，图15表示压力小于20巴时的喷嘴，图16表示在压力区间20-100巴内的喷嘴状态，而图17表示当压力大于100巴时喷嘴的状态。

采用依照图11-17制造的地板喷头和气体喷嘴，同时最好采用液体瓶30的上升管引的壁中的洞孔就可以达到所谓驱动气体的最优使用而不浪费由装置的低压驱动单元29传送的液体。

至于位于顶棚上并靠近发动机的喷头25和26，情况完全不同，就是它们将在压力大于100巴和小于20巴时开放，而在压力区间20-100巴内关闭。图18-21表示为此目的的优选结构。

安装在外壳60中的喷头25有多个倾斜地指向下方的喷嘴61和一个中心穿透流动的喷嘴62。入口43b和喷嘴61之间的连通以及喷嘴62利用两个相互配合的部分63和64中的心轴结构调节，它们两者分别由紧靠喷嘴62支承的弹簧65和66作用。如果作用在心轴部分63上的弹簧65适合于承受入口43b中的100巴压力而作用在心轴部分64上的弹簧66适合于仅仅克服20巴，那么功能将如下所述。

在图18的准备状态中，由于入口43b中的压力几乎为零，心轴部分63被弹簧65向上压入密封紧靠入口开孔的位置，而心轴部分64转过来受弹簧66的压迫而紧靠心轴部分63，并因而关闭通过心轴部分63的适当地节流的通道67。从入口43b到所有喷嘴的通路被关闭。

当装置起作用时，具有例子280巴压力的液体被接通，于是整个心轴结构63、64被驱动到底部，使心轴部分64密封紧靠喷嘴62的入口，如图19中所示。入口43b与喷嘴61连通而并不与喷嘴62连通。

当入口43b中的压力下降到100巴以下而大于20巴时，这被认为是图20中的情况，弹簧65将心轴部分63推回到图18的位置而心轴部分64仍然保持在图19的位置中。从入口43b到所有喷嘴的通路重新关闭。

当入口43b中的压力下降到小于20巴时，这种情况发生在当装置的低压单元29被接通时，心轴部分64从图20的位置上升到图21的“浮动”中间位置，此时从入口43b到喷嘴61的通路仍然关闭，但到喷嘴62的通路通过心轴部分63的轴向通道67并经过浮动的心轴部分64而开放。

最后图22-24表示本发明的这样一种应用，就是可以优选地用于那样一类作业空间，这类空间不包括地板下面的难于接近的部分易于着大的空间，但地板面上本身通常被认为构成一个特定的火灾险区。作为例子可以提到船舶上的汽车甲板。

汽车甲板用70表示，而一个安装在地板中的喷头通常用71表示。带有多个向上倾斜地指向侧面的喷嘴72的喷头外壳72可以滑动地装置在一个座架74中，后者利用法兰75牢固地固定在地板70中。从入口76分别向喷嘴73和向上部中央气体喷嘴77通液体和气体的通路以图11-14中同样方式利用阀头78调节，阀头78在弹簧79的作用下保持在图22的位置中，关闭处于准备状态的通路，使入口76中为低压而盖子80是盖上的。装置可以如图6和10中所示以同样方式操作。

在图23中，喷头已经通过连接可以接近300巴的高压液体而起作用，外壳72已经上升到紧靠止动环81的上端位置，而盖子80已经被气体喷嘴77推开而掉落到侧边。阀头78已经受液压向上驱动而紧靠气体喷嘴77并关闭通到那里的通路，但已经打开通到产生强力的液雾的喷嘴73的通路，其方式如前所述。

在图24中，驱动气体压力已降至小于例如100巴的程度，此时弹簧79已经推动阀头离开图23的位置，使得这一阶段中可以使用的气体—最好是氩或另一种比空气重的惰性气体的大部分可以通过气体喷嘴77的小孔82流出，最好是沿基本上水平的方向，并沿地板70形成一个气体层，该气体层推开氧气并由此窒息火焰。

本发明也可以应用于以这样一种方式在一个较大的房间或厅中隔离物体或一小批物件，例如一台独立的计算机或一台独立的柴油发动机，使得利用液雾将物体与周围区域屏蔽隔开，使用至少一个但最好多个大体上安置在物件上方和/或周围的喷头或喷洒器，而气体喷射在物体上、物件中或物件下。而后液雾起一种外部保护的作用，而气体起一种内部保护的作用。

液雾中的液滴的粒径可以通常为约10-200微米，与惯用的喷洒器装置大不相同，后者喷射的灭火液体可以与雨滴相比拟。装置中包括的喷洒器和喷头最好按照国际专利申请PCT/F192/00060和PCT/F192/00155中提出的喷洒器和喷头制造。但是，当然也可以将本发明的基本思想应用于低压操作，将局部的浓度可控的气体使用于每种情况下的整个作用空间容积的部分面积或部分空间。

Claims (17)

1．灭火方法，其中利用至少一个喷头或喷洒器在整个作用空间(1；21)的主要部分内喷射液雾，其特征在于，除了喷射所述液雾之外，在相对于整个作用空间(1；21)的容积较小的且相对于该整个作用空间受限制的部分空间(3；3a；23)内，局部地喷射一定浓度的灭火气体或惰性气体。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，使用一种比空气重的气体，以便在所述作用空间的下部产生一气体层。

3．根据权利要求2的方法，其特征在于，在所述气体层上喷射液雾，以便将气体驱赶到所述空间的侧部并沿壁部和角落向上。

4．根据权利要求2的方法，其特征在于，使用氩气或一种以氩气为组分的气体混合物。

5．根据权利要求1的方法，其特征在于，所述气体还用作至少一个液压蓄能器(10；14；30)用的驱动气体，以便产生液雾。

6．根据权利要求5的方法，其特征在于，产生一定浓度的气体至少基本上是与产生液雾同时开始的。

7．根据权利要求5的方法，其特征在于，产生一定浓度的气体是在为此目的的容器(11；32)中的驱动气体压力下降到一预定值之后开始的。

8．根据权利要求7的方法，其特征在于，产生一定浓度的气体是在驱动气体已经排空上述至少一种液压液体蓄能器(30)之后开始的。

9．灭火装置，它具有至少一个在一个作用空间(1；21)的主要部分内产生液雾用的喷洒器或喷头(25)并具有一个包括驱动气体的驱动气体单元(28)，其特征在于，至少一部分驱动气体被配置成输送到气体喷嘴(9；27；40)中，这些喷嘴位于所述装置的作用空间(1；21)的至少一个局部受限制的部分空间(3；23)中。

10．根据权利要求9的装置，用于发动机房和类似房间，其特征在于，到气体喷嘴的通路被配置成在液压蓄能器(30)排空液体之后在一个相应的降低的气体压力下开放。

11．根据权利要求10的装置，其特征在于，上述至少一个喷头或喷洒器(25)被配置成在气体喷嘴的通路压力下关闭。

12．根据权利要求10的装置，其特征在于，至少有一个安装在所述空间地板中组合的气体喷嘴(47)和液雾喷头(40)，喷头(40)被配置成产生从地板(22)下方向上的强力抽吸作用，以便在液雾中产生强力的蒸气。

13．根据权利要求9的装置，其特征在于，所述局部受限制的部分空间相对于所述作用空间较小。

14．根据权利要求9的装置，其特征在于，所述局部受限制的部分空间为用于装电缆的空间。

15．根据权利要求9的装置，其特征在于，所述局部受限制的部分空间为一个设备机箱。

16．根据权利要求9的装置，其特征在于，所述局部受限制的部分空间为一个船舶发动机房的舱底空间。

17．根据权利要求9的装置，其特征在于，所述驱动气体单元包括至少一个气体驱动液压蓄能器。

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