CN110337315A - 用于对抑燃剂容器进行灌装的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于使用液态抑燃剂和氮气对容器进行灌装和增压的系统和方法。以预定气压提供氮气的增压接收容器，并且将液态抑燃剂添加到该增压接收容器中。预定气体压力提供足够的氮气量以使所添加的液态抑燃剂饱和、并在接收容器内提供操作顶部空间压力而无需机械化混合。

Description

用于对抑燃剂容器进行灌装的方法和系统

发明人：Timothy James Broughton、Alan Gordon Elder和John George Walls

优先权数据以及通过援引并入

本申请要求于2016年10月5日提交的美国临时申请号62/404,438的优先权的权益，该申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及火灾抑燃系统及其抑燃剂供应系统。更具体地，本发明涉及用于为消防用抑燃系统提供处于可操作压力下的液态抑燃剂的容器的方法和系统。

背景技术

已知的消防用抑燃系统采用液态抑燃剂，该液态抑燃剂被气化以灭火。气化的抑燃剂主要通过吸热来灭火。这些已知的抑燃系统中使用的一种抑燃剂是3M^TM公司的3M^TMNovec^TM1230防火液(“Novec 1230”)(具有美国采暖、制冷和空调工程师学会(AmericanSociety of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，ASHRAE)命名FK-5-1-12)。Novec 1230在室温下为液态，这样便于操作、储存和输送。为了在这些已知的消防用抑燃系统中使用Novec 1230，使用氮气在20摄氏度下将Novec 1230作为25巴(360psi)的超高增压抑燃剂储存在一个或多个容器组件中。这些已知系统的容器的大小可以变化，例如从约5升至180升。在使用中，将容器连接至系统管道以用于通过管道系统以流体形式分配抑燃剂、然后通过一个或多个喷嘴以气体形式排放。

抑燃系统可以安装在海上平台、数据处理中心、磁带存储设施和许多其他设施中。期望的是将处于其液态形式的Novec 1230运输到抑燃系统的场地，然后在系统容器组件内使用氮气对抑燃剂进行现场增压。对容器进行灌装和增压(即“充装”)的已知方法是首先将液体Novec(按重量计)添加到容器中，然后使用氮气将容器增压至25巴的可操作顶部空间压力，然后在机械化混合过程中摇动容器。摇动导致一些氮气溶解到液体Novec 1230中，这样导致容器中的压力下降。已知的方法包括反复添加氮气并摇动容器，直到所期望的需顶部空间压力回到25巴并且不再下降。在过程中的这个时候，认为使用氮气使Novec 1230充分饱和，使得容器顶部空间压力变得稳定。考虑到一些容器的大小和重量，机械化混合过程使用机械式混合器来使容器转动、震动和翻转或倒置。一种已知的机械式混合器是具有其自身的支撑框架的大型和重型机械式混合倒置器，其需要足够的气动和电力供应源以及能在其中对最重的容器进行安全定位、操作、固定和操控的空间。因此，现场灌装的现有解决方案的缺点是需要机械化混合来处理容器、并在使用或操作限制内使Novec 1230和氮气充分混合，以便于进行合适的系统操作。

继续需要用于对消防用抑燃系统的容器组件进行灌装和增压而无需传统充装操作中使用的机械化混合的物流复杂性和要求的方法和系统。使目前已知的灌装过程中的问题增加的是难以测量使Novec 1230饱和并对容器进行增压所需的按重量计的氮气量。称重过程很困难，因为需要非常准确的计重秤。能够具有这种精度的秤容易损坏，并且因此对于这些秤在运输等期间容易受到震动的现场灌装来说不太理想。而且，灌装过程期间的气体压力会致使液态抑燃剂在容器内运动，这样可能会在产生不期望的计重秤读出数的过度波动。

发明内容

优选的方法和系统提供了用于消防用抑燃系统的、处于可操作压力下的饱和液态抑燃剂(优选地Novec 1230)的容器。优选的方法和系统提供了一种不再需要机械化混合的充装容器。通过从灌装过程中排除机械化混合，优选的系统和方法可以在商业上可比的且更可取的有利的时间内提供已经进行了灌装和增压的容器。

使用消防用液态抑燃剂对容器进行灌装和增压的一种优选方法包括提供增压接收容器，该增压接收容器包含处于预定压力的氮气；以及将一定量的消防用液态抑燃剂添加到该增压接收容器中。灌装方法的优选实施例包括首先使用氮气对接收容器进行灌装、最后将液态抑燃剂添加到容器中。

在另一优选方面，提供了一种用于使用消防用液态抑燃剂对容器进行灌装和增压的系统。优选的系统包括：接收容器，该接收容器限定了内部容积；氮气供应源，该氮气供应源联接至该接收容器以用于将该容器的内部容积正压增压至内部压力；液态抑燃剂供应源；以及输送泵，该输送泵联接至接收容器和该液态抑燃剂供应源，用于克服该内部压力将该液态抑燃剂输送到该接收容器以限定顶部空间压力、并且更优选地限定标称操作顶部空间压力。通过对容器中的顶部空间压力进行监测，可以不再需要接收容器处的计重秤。

附图说明

这些被并入本文并构成本说明书的一部分的附图展示了本发明的示例性实施例、并且与上文给出的总体说明和下文给出的详细说明一起用于解释本发明的特征。

图1是使用液态抑燃剂和氮气对容器进行灌装和增压的优选方法的第一实施例的流程图。

图2是用液态抑燃剂和氮气对容器进行灌装和增压的优选方法的第二实施例的流程图。

图3是用于进行图1-2的方法的优选系统的示意图。

具体实施方式

在图1中示出的是用于使用消防用液态抑燃剂(在这种情况下是Novec1230，3M公司的灭火剂)对接收容器进行灌装和增压以用于存储或安装在消防用抑燃系统(未示出)中的优选方法10。该优选方法包括使用氮气将接收容器灌装至预定压力以提供氮气的增压接收容器的第一步骤12。优选方法的第二步骤14包括将液态抑燃剂灌装、添加或输送到接收容器至所期望的或所要求的灌装密度。灌装密度优选地使用足以操作消防用抑燃剂系统来有效地灭火的一定量的液态抑燃剂来对容器进行灌装。用于对接收容器进行灌装的液态抑燃剂的优选灌装密度优选地在从约每升0.5千克至约每升0.85千克(kg/L)的范围内，并且更优选地在从约每升0.5千克至约每升1千克(kg/L)的范围为。优选的第二步骤14包括使用一定量的消防用液态抑燃剂对接收容器进行灌装，在该容器内可以通过氮气14a使该消防用液态抑燃剂饱和并在容器内限定操作顶部空间压力14a。如本文所使用的，“操作顶部空间压力”或“操作性顶部空间压力”被定义为优选地处于足以储存增压液体并在消防用抑燃剂系统中进行操作的周围温度下、容器内的在液态抑燃剂上方的最终稳定的压力。优选的操作顶部空间压力至少为25巴(363psi)，优选地小于45巴(653psi)，并且更优选地为25巴。优选地，操作顶部空间压力直接随周围温度变化，并且优选地是可以在限定范围内变化的标称压力。如本文所使用的，周围温度优选地在从20摄氏度至25摄氏度的范围内，并且可以在从21摄氏度至23摄氏度的范围内，并且更优选地为21摄氏度。优选地，操作顶部空间压力至少为25巴(363psi)、优选地小于45巴(653psi)并且更优选地范围在22psi与28psi之间，以在21摄氏度的优选周围温度下限定25巴的标称操作顶部空间压力。周围温度可以更高或更低，取决于操作或储存条件，并且标称操作顶部空间压力可以相应地变化。例如，在周围温度在25摄氏度以上的情况下，对于范围可以从30摄氏度至55摄氏度的温度，标称操作顶部空间压力可以在从26巴至30巴的范围内。在周围温度在20摄氏度以下的情况下，对于范围可以从-20摄氏度至小于20摄氏度的温度，标称操作顶部空间压力可以在从20巴至25巴的范围内。随着第一12和第二步骤14完成，增压容器可以被储存起来以备将来使用，或者以其他方式在优选方法的优选的结束步骤16中安装以用于消防用抑燃系统。

第一增压步骤12中的氮气的预定压力限定了传送到接收容器的氮气的量，该氮气量优选地足以使随后送到容器中的液态抑燃剂饱和、并在完成灌装步骤14之后在容器内建立所期望的操作顶部空间压力。发明人已经确定，通过最初使用足够量的氮气对接收容器进行灌装、然后随后使用液态抑燃剂对增压容器进行灌装，该接收容器可以被灌装至操作性灌装密度和顶部空间压力而无需机械化混合过程，从而克服了先前已知充装过程的缺点。发明人已经确定，本文所述的优选方法在两天或更多天以上提供稳定的顶部空间压力。通过不再需要机械化混合，对容器进行灌装和增压的时间减少、或者至少与传统充装方法的时间相当。

图2所示的是灌装方法的另一优选实施例100。优选方法100包括在使用氮气112对接收容器进行增压的步骤之前预先确定氮气105的压力。预先确定氮气压力的优选步骤105包括基于接收容器的内部容积、要在第二步骤114中被供应到容器的液态抑燃剂的总重量以及操作性顶部空间压力来计算要被供应到接收容器的氮气的重量。预定步骤105优选地包括将所计算的氮气重量转换成总压力值，以限定要在增压步骤112中输送到接收容器的氮气的量。而且，优选地在容器所储存或进行操作的接收容器的周围温度下计算预定氮气压力。

优选的灌装方法114包括在使用液态抑燃剂对容器进行灌装的整个过程步骤中对顶部空间压力进行监测的步骤114a。更具体地，优选的过程包括在使用液态抑燃剂进行灌装的步骤期间连续或间歇地确定或监测顶部空间压力。在使用液态抑燃剂对容器进行灌装的过程中，顶部空间压力可以变化，直到操作压力值达到并稳定。如果测得的顶部空间压力在操作顶部空间压力值以下、例如在25巴以下，则重复或继续灌装步骤114以使用液态抑燃剂对接收容器进行灌装。如果顶部空间压力处于操作顶部空间压力或在其可接受范围内，则灌装步骤114完成，并且接收容器可以被储存或投入使用116以使灌装过程100结束。再者，在不对接收容器进行机械搅动的情况下执行和完成优选的灌装方法100。在优选的灌装方法100中，顶部空间压力优选地从未超过45巴，并且在结束时，优选的标称操作顶部空间压力优选地在21摄氏度下至少为25巴。

输送液态抑燃剂以对接收容器14、114进行灌装的优选的第二步骤优选地从已知初始重量的液态抑燃剂供应源输送液态抑燃剂。灌装步骤14、114可以包括对液体供应源的重量损耗进行监测直至达到预定重量值，并且指示已经将期望量的液态抑燃剂从供应源输送到接收容器。

图3中示出的是优选系统300，该系统用于实行先前所述的用于使用消防用液态抑燃剂对容器进行灌装和增压的过程10、100。优选系统300包括接收容器302，该接收容器限定了以本文所述的方式使用氮气和液态抑燃剂进行灌装和增压的内部容积。容器302优选地被配置用于储存和连接至采用增压液态抑燃剂的消防系统。相应地，优选系统被配置用于在消防系统或抑燃剂储存的场所对液态抑燃剂的灌装和增压进行安装和/或设定。

优选系统300还包括氮气供应源304，该氮气供应源联接至接收容器302以用于将容器302的内部容积正压增压至优选的预定内部压力。系统300还包括液态抑燃剂供应源306、以及联接至接收容器302和液态抑燃剂供应源306中的每一个的输送泵308，该输送泵用于克服内部压力将液态抑燃剂输送到接收容器302，以在接收容器302内的液体上方的空间302a中限定顶部空间压力，并且更优选地建立优选的标称操作顶部空间压力。在输送泵308的优选实施例中，克服超过25巴的顶部空间压力、更优选地克服在25-45巴的范围内的顶部空间压力将液态抑燃剂输送到接收容器302，并且可以更优选地克服大于45巴的顶部空间压力进行输送。

在本文所述的系统和方法的优选实施例中，在这种情况下所采用的优选的液态抑燃剂是3M的Novec 1230灭火剂。液态抑燃剂可以是新供应的材料，或者可以例如从被确认为符合液态抑燃剂的原始规格的消防系统中回收。而且，优选的液态抑燃剂供应源306是具有固定容积的液态抑燃剂的供应容器。例如，液态抑燃剂的供应源306实现为五十五加仑的抑燃剂圆桶。输送泵308从供应容器306中吸出或抽吸液态抑燃剂。如前所述，优选的灌装方法的实施例包括对在液态抑燃剂供应源中的重量损耗进行测量以确定输送到接收容器的液态抑燃剂的量。优选系统300可以包括计重秤，以在将液态抑燃剂输送到接收容器302期间对液态抑燃剂供应容器306的重量损耗进行测量。

系统300包括多种装配件以用于隔离互连的接收容器302、液态抑燃剂供应源306、输送泵308或氮气供应源304中的任一者。例如，来自输送泵308的流体控制优选地由截止阀、例如输送泵308出口侧上的第一球阀314a进行控制。氮气源304优选地包括截止阀314b以控制到达容器302的氮气的流量和压力。接收容器302优选地实现为已知的储存圆筒组件或容器。系统部件之间的互连可以使用适当的管道或软管连接来进行并体现在中央歧管中。

优选的系统300可以用于先前所述的优选灌装方法。在优选方法100的一个示例性灌装操作中，基于接收容器302的大小、液态抑燃剂的目标灌装重量以及使液态抑燃剂饱和并建立操作性顶部空间压力的周围温度来确定氮气压力。第一氮气源304连接至接收容器302，并且接收容器被增压至预定氮气压力。然后断开氮气源304。

然后，启动输送泵308以将液态抑燃剂输送到接收容器302。在一个优选的操作方法中，关闭第一球阀314a，并且对输送泵308进行操作以在接收容器302之前或上方的泵308的出口侧上的输送管道中形成55巴的排放压力。当排放压力达到期望水平时，第一球阀314a打开以用于对容器302进行灌装。在液态抑燃剂输送期间，使用例如膜压力转换器等合适的计量器或传感器(未示出)来对容器内部的压力进行监测，以确定接收器容器302中的顶部空间压力。另外地或替代性地，系统管道可以包括压力传感器或压力计以监测沿着系统管道的压力。可以在输送期间对液态抑燃剂源306的重量变化进行测量和监测。继续进行抑燃剂输送，直到在接收器容器302中达到目标灌装重量，并且顶部空间压力测量值在25巴至小于45巴的优选范围内、并且更优选地为25巴。接收容器中的顶部空间压力可以高达35巴或更大。然而，已经示出，过了几天，液态抑燃剂将继续溶解氮气，并且顶部空间压力将下降到所期望的操作性水平。因此，充装过程是在没有机械化混合的情况下完成的。

虽然已经参考某些实施例披露了本发明，但是在不背离如所附权利要求中限定的本发明的领域和范围的情况下，对于所描述的实施例的许多修改、更改和改变是可能的。因此，意图是本发明并不限于所描述的实施例，而是本发明具有由以下权利要求的语言定义的全部范围及其等效物。

Claims (13)

1.一种使用消防用液态抑燃剂对容器进行充装的方法，该方法包括：

提供增压接收容器，该增压接收容器包含处于预定压力的氮气；以及

将一定量的消防用液态抑燃剂添加到该接收容器中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，添加该液态抑燃剂在该容器内限定了范围从至少25巴至小于45巴的标称操作顶部空间压力。

3.如权利要求2所述的方法，其中，提供该增压接收容器包括：根据该容器的内部容积、预定重量的液态抑燃剂和该标称操作顶部压力，使用预定重量的氮气对该接收容器进行增压。

4.如权利要求2所述的方法，其中，该接收容器限定了一定容积，并且提供该增压接收容器包括根据所计算的氮气重量来预先确定该氮气压力以使该容积内的预定重量的液态抑燃剂饱和、并在周围温度下提供该标称操作顶部空间压力。

5.如权利要求1所述的方法，其中，添加该液态抑燃剂包括：从供应容器输送该液态抑燃剂，并且测量该供应容器的重量损耗，直到测得的损耗等于预定重量值。

6.如权利要求1所述的方法，其中，提供该增压接收容器包括基于该液态抑燃剂的预定重量值、根据所计算的氮气重量预先确定该氮气压力。

7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，添加该液态抑燃剂包括将一定量的NOVEC^TM1230灭火剂输送到该接收容器中。

8.一种用于使用消防用液态抑燃剂对容器进行灌装和增压的系统，该系统包括：

接收容器，该接收容器限定了内部容积；

氮气供应源，该氮气供应源联接至该接收容器以用于将该接收容器的内部容积增压至内部压力；

液态抑燃剂供应源；以及

输送泵，该输送泵联接至该接收容器和该液态抑燃剂供应源，用于克服该内部压力将该液态抑燃剂输送到该接收容器以限定顶部空间压力。

9.如权利要求8所述的系统，其中该液态抑燃剂供应源是具有固定容积的液态抑燃剂的供应容器。

10.如权利要求8-9中任一项所述的系统，进一步包括压力传感器，该压力传感器用于在该液态抑燃剂的输送期间确定该接收容器的内部容积内的顶部空间压力。

11.如权利要求8-10中任一项所述的系统，其中，该输送泵克服该顶部空间压力将该液态抑燃剂输送到该接收容器，该顶部空间压力在25-45巴的范围内。

12.如权利要求8-11中任一项所述的系统，其中，该液态抑燃剂是NOVEC^TM1230灭火剂。

13.如权利要求8-12中任一项所述的系统，进一步包括多个装配件，该多个装配件用于对该接收容器、氮气供应源、液态抑燃剂供应源或输送泵中的任一者进行隔离。