CN112004580A

CN112004580A - 灭火器

Info

Publication number: CN112004580A
Application number: CN201980023033.9A
Authority: CN
Inventors: 吉尔斯·贡蒂尔; 弗雷德里克·马林
Original assignee: ArianeGroup SAS
Current assignee: ArianeGroup SAS
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-11-27
Also published as: EP3755437A1; FR3077989A1; FR3077989B1; JP7308230B2; WO2019162603A1; EP3755437B1; JP2021514282A; US11383112B2; US20210101036A1; EP3755437C0

Abstract

本发明涉及一种灭火器(1)，其至少包括：主体(2)，其限定装有灭火剂的储存室(4)；气体发生器(20)，其构造成对所述灭火剂加压，以便通过出口(10)将所述灭火剂分配到所述主体外；所述灭火器的特征在于，所述出口配备有雾化喷嘴(18)，并且所述灭火剂的凝固温度低于‑10℃，在‑10℃和1巴下获得的灭火剂饱和蒸汽浓度小于根据ISO 14520标准确定的1巴下庚烷火灾的灭火剂浓度。

Description

灭火器

本发明涉及一种灭火器，其包括具有低饱和蒸汽压的灭火剂。

发明背景

在低温环境中灭火，即在低于或等于-10℃的温度下灭火，是尤其在航空领域中遇到的问题，例如，当希望扑灭飞机机舱内的火时。

目前，哈龙(特别是哈龙1301-CBrF₃)被用作在这些温度下灭火的灭火剂。哈龙是含有溴的卤代化学化合物。哈龙的优点是即使在低温时也具有较高的蒸汽压，即使在低温条件下也能获得比灭火浓度更高的气体浓度。对于每一种灭火剂，灭火浓度构成该灭火剂供应商所标明的量。它表示为了扑灭与某一给定材料燃烧有关的火灾而向大气中输送的灭火剂的最小体积浓度。通常根据ISO 14520标准，通过在杯式燃烧器中进行测试来评估灭火浓度。灭火浓度是一个与温度无关的量。

然而，哈龙是一种污染产品，是臭氧层损耗的来源，其使用受到越来越严格的管制禁令的约束。此外，预计在2030年代，哈龙将不再可用。因此，从环境的角度来看，使用哈龙作为灭火剂是一种不能令人满意的临时解决办法，最好能取而代之。

在这方面，已经开发出不具有哈龙有害影响的不同灭火剂。这类灭火剂的饱和蒸汽压较低，比哈龙更能保护环境。现有低饱和蒸汽压灭火剂的一个例子是FK-5-1-12。它的商业名称为Novec^TM 1230。在已知灭火装置的情况下，灭火剂在离开喷嘴时进行气化，以达到足够的气体浓度，从而使火被扑灭。目前，制造商规定了最低使用温度，低于这个温度，灭火剂在达到这个有效浓度之前就会冷凝，因此不能再灭火。例如，对于Novec^TM 1230，供应商明确指出，他的产品在温度低于或等于-10℃时不能使用。在这个限制使用温度以下，这些灭火剂的饱和蒸汽浓度低于其灭火浓度。在这种情况下，当温度过低时，用已知装置喷出的气态灭火剂的浓度不足以扑灭火灾，因此存在限制使用温度。

因此，希望有一种能够用灭火剂在低温下灭火的解决方案，该灭火剂的饱和蒸汽压小于制造商所宣传的灭火浓度。

还希望有一种低温灭火解决方案，该解决方案比涉及哈龙的解决方案更保护环境。

发明内容

根据第一实施方式，本发明的目的是一种灭火器，其至少包括：

主体，其限定装有灭火剂的储存室；

气体发生器，其构造成对所述灭火剂加压，以便通过出口将所述灭火剂分配到所述主体外，

所述灭火器的特征在于，所述出口配备有雾化喷嘴，并且所述灭火剂的凝固温度低于-10℃，在-10℃和1巴下获得的灭火剂饱和蒸汽浓度小于根据ISO 14520标准确定的1巴下庚烷火灾的灭火剂的灭火浓度。

根据定义，“在-10℃和1巴下获得的灭火剂饱和蒸汽浓度”等于以下比率：[在-10℃时灭火剂的饱和蒸汽压]/[1巴]。

可以根据2015年12月发布的ISO第1420标准第3版确定灭火浓度。

根据第二实施方式，本发明的目的还在于一种灭火器，其至少包括：

主体，其限定装有灭火剂的储存室；

所述灭火器的特征在于，所述出口配备有雾化喷嘴，并且所述灭火剂的凝固温度低于-10℃，并且在-10℃时的饱和蒸汽压低于或等于70毫巴。

下文中，除非另外说明，否则将表述“低于或等于-10℃的温度”指定为“低温”。

关于灭火的需要，本发明在上述两个实施方式中实现了在低温下具有低饱和蒸汽浓度的灭火剂。

第一实施方式的灭火剂对象为：在1巴和-10℃时的饱和蒸汽浓度小于灭火浓度的任何饱和蒸汽压力的灭火剂。

第二实施方式具体地以在-10℃下具有低饱和蒸汽浓度的灭火剂为对象。因此，就低温下的灭火而言，灭火剂具有低饱和蒸汽浓度。

在这两个实施方式中，因此使用灭火剂，其在气相中的使用不足以在-10℃或-10℃以下的温度下完成灭火。

与已知的灭火装置不同，根据本发明的灭火器实现了雾化喷嘴，其允许在使用期间产生由灭火剂的小液滴形成的雾。雾化喷嘴构成本身已知的一种喷射喷嘴。在存在空气流(杯形燃烧器或飞机机舱的情况)的情况下，发明人已经注意到，在低温下，细小液滴被气流适当地朝火区输送。灭火剂的这些液滴小是有利的，因此使用雾化喷嘴，这是因为太大的液滴在低温下难以输送到着火区，甚至有可能在出口处形成水坑。因此，通过使用雾化喷嘴，本发明允许在低于灭火剂制造商指示的极限使用温度下完成灭火，因为灭火剂的液相(小液滴)和气相都被输送到火区并参与灭火。与当前的气态系统不同，在本发明中通过在灭火剂与着火区接触之前使灭火剂的两相流来确保灭火。

因此，本发明提供了一种解决方案，该解决方案在使用低饱和蒸汽浓度灭火剂的同时实现了在低温下的灭火。这个问题在现有技术中目前没有提出合适的解决方案，甚至某些供应商明确指出要避免在低温下使用低饱和蒸汽浓度灭火剂。

除了提供解决低温灭火问题的解决方案外，发明人已经注意到，借助于根据本发明的灭火器在低温下获得的灭火性能特别高，并且尤其仍然比在高温下获得的灭火性能更高。这尤其允许使用较小浓度的灭火剂，以便在低温下灭火，从而减轻了灭火器的质量。

另外，具体地涉及第二实施方式，使用具有低饱和蒸汽压的灭火剂是有利的，因为其挥发性低，因此对环境的影响小。

在一个示例性实施方式中，在20℃的温度下获得的比率[灭火剂密度]/[灭火剂-空气表面张力]大于或等于120000s²/m³。

这种类型的特征允许减小所形成的液滴的尺寸，并且进一步增加了在低温下由流向着火传递的灭火剂的量，从而提高了灭火的有效性。

在一个示例性的实施方式中，灭火剂在-10℃下的粘度小于或等于2厘沲。

这种类型的特性有利于降低输送给定流速的液体灭火剂所需的压力，从而进一步促进灭火剂流向着火区。

在一个示例性实施方式中，气体发生器被构造为在灭火剂上施加大于或等于3巴，例如大于或等于7巴的最大压力。

在一个示例性实施方式中，雾化喷嘴能够在-10℃下产生尺寸小于或等于50μm的灭火剂液滴。

这种类型的特性有利地允许在使用特别小的液滴的同时，进一步提高在低温下灭火的效率，从而限制了灭火的有效浓度。

特别地，雾化喷嘴能够在-10℃下产生尺寸小于或等于10μm的灭火剂液滴。

在一个示例性实施方式中，气体发生器包括烟火气体发生器。

使用烟火气发生器相对于使用压缩气瓶是有利的，一方面是为了限制所产生的压力对温度的敏感性，另一方面是为了获得随时间变化的作用在灭火剂上的压力的准恒定曲线，从而进一步提高低温下的灭火效果。

尽管优选使用烟火气体发生器，但是对于气体发生器而言，包括压缩气瓶并不脱离本发明的范围。

在一个示例性实施方式中，气体发生器存在于通过可移动壁与储存室隔开的增压室中，该气体发生器构造成使可移动壁运动以将灭火剂分配到主体外。

作为变型，气体发生器可以存在于储存室中。

本发明的目的还在于一种航空器，该航空器配备有如上所述的灭火器。

本发明的目的还在于一种在温度低于或等于-10℃的环境中灭火的方法，该方法包括至少一个通过上述灭火器分配灭火剂的步骤。

特别是，所讨论的火灾可能处于温度低于或等于-55℃的环境中。

附图说明

通过以下参考附图的描述，本发明的其他特征和优点将得到展示，但不限于此，附图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的灭火器的纵向截面图和示例；

-图2是图1的灭火器的一部分的透视图；和

-图3A和3B示出了在分配灭火剂期间图1的灭火器示例中的可移动壁的位移。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的灭火器的示例。

装置1包括主体2，该主体2沿着纵轴线X延伸并且限定了储存室4，在该储存室中存在灭火剂(未示出)。灭火剂可以液态存在。在高温下使用灭火剂的情况下，灭火剂可以为气态。在开始分配之前，储存室4可以具有非零的自由体积(即，不被含有灭火剂的液体介质占据的非零体积)。作为变型，在开始分配之前，储存室的整个体积被包含灭火剂的液体介质占据。

作为可用灭火剂的实例，例如可以列举出FK-5-1-12或Novec ^TM 1230(全氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮)。

在一个示例性实施方式中，灭火剂在-10℃下可具有小于或等于70毫巴的饱和蒸汽压。FK-5-1-12特别验证了这种情况。

灭火剂的固化温度小于-10℃。因此，当在-10℃下分配时，它处于液态。在某些极端情况下，灭火剂的固化温度尤其可以低于或等于-55℃。

灭火剂在-10℃下的粘度可以小于或等于2厘池。

在所示的示例中，主体2还限定了包括气体发生器20的增压室5。在图1的示例中，气体发生器20是烟火气体发生器。在未示出的变型中，气体发生器可以是压缩气筒。气体发生器包括至少一个凹口，在该凹口中存在烟火药。更精确地，在图1所示的示例中，气体发生器20包括允许启动增压器27的燃烧的引发器26，其将触发烟火药23的燃烧，以产生增压气体。烟火药23可以是整块或颗粒材料的形式。烟火药23可以具有与通常用于安全气囊的气体发生器中的烟火药相同的成分。然而，烟火药23具有适合于预期工作持续时间的尺寸(即，大于用于气囊的气体发生器中的烟火药的尺寸)。在以下文件中特别描述了可能在气体发生器20中使用的烟火组合物：US5608183、US6143102、FR2975097、FR2964656、FR2950624、FR2915746、FR2902783、FR2899227、FR2892117、FR2891822、FR2866022、FR2772370和FR2714374。气体发生器可以包括一种或多种烟火药。气体发生器20可以通过向引发器的端子施加电流来电触发，或者机械地(通过敲击触发)触发。在机械触发的情况下，撞针撞击点火装置。在任何情况下，点火装置的启动都会导致烟火装料23的燃烧和燃烧产生的气体的释放。

在温度低于或等于-10℃的介质中进行致动时，气体发生器可以构造为在灭火剂上施加大于或等于3巴的最大压力，例如7巴。该最大压力可以介于3巴和30巴之间，例如介于7巴和30巴之间。本领域技术人员的常识足以设计气体发生器，以便允许施加所需的最大压力值。

在所示的示例中，增压室5通过可移动壁7与储存室4隔开。在所示的示例中，主体2具有轴向对称的形状，在此为圆柱形。当然，本发明不限于主体2的这种形状。主体2包括沿主体2的纵轴线X延伸并围绕储存室4的侧壁2a。主体2的侧壁2a也围绕增压室5。主体2还包括第一底壁2b和第二底壁2c。第一底壁2b和第二底壁2c在纵向上界定主体2。第一底壁2b界定了储存室4。第一底壁2b具有至少一个出口10，其构造成在致动气体发生器20期间将灭火剂输送到主体2外部。第二底壁2c界定了增压室5。增压室5位于可移动壁7与第二底壁2c之间。就储存室而言，其位于第一底壁2b和可移动壁7之间，后者界定了储存室4。

可移动壁7可以由金属材料形成，例如铝。有利地，可移动壁7由单一材料组成，以进一步简化装置1的制造方法。可移动壁7构造成以密封方式将储存室4与增压室5分开。可移动壁7构造成将由增压室5中产生的气体施加的压力传递到存在于储存室4中的灭火剂。由可移动壁7向要分配的灭火剂施加压力的方向基本平行于主体2的纵轴线X。如图所示，可移动壁7相对于主体2的纵轴线X横向地，例如垂直地延伸。可移动壁7在储存室4的整个内径Ds上延伸。可移动壁7被构造成在增压室5中产生的气体所施加的压力的影响下不破裂。

装置1还可以包括隔膜15，隔膜15以密封的方式阻挡出口10，并且构造成当储存室4中的压力超过预定值时允许灭火剂离开主体2。换句话说，隔膜15被构造成在处于第一结构时防止灭火剂离开主体2；隔膜15还被构造成当储存室4中的压力超过预定值时进入第二结构，隔膜15的该第二结构允许灭火剂离开主体2。隔膜15可以例如是膜片的形式，该膜片构造成当储存室4中的压力超过预定值时放行。在这种情况下，隔膜15可以是例如由铝或

合金制成的膜片。

雾化喷嘴18在所述装置的出口10处附接到装置1。

雾化喷嘴构成本身已知的喷嘴。这些喷嘴可产生小液滴，例如尺寸小于或等于50μm，甚至10μm的小液滴。

雾化喷嘴18允许产生包括灭火剂小液滴的雾。可用雾化喷嘴的一个例子是由ICSpray公司以“DFN雾化喷嘴”为名出售的喷嘴。喷嘴的此示例可在-10℃下生成尺寸小于或等于50μm的灭火剂液滴。

现在将结合图3A和3B描述通过图1和2所示装置的实例分配灭火剂的方法。

首先致动气体发生器20以便对腔室5加压。在腔室5中产生的该超压通过可移动壁7传递到储存室4中的灭火剂。一旦达到储存室4中压力的预定值，隔膜15就进入第二结构，该第二结构允许灭火剂通过出口10离开主体2之外。

如图3B所示，可移动壁7被设置成朝向第一底壁2b运动，以便引起灭火剂的分配。可移动壁7沿纵轴线X运动。

通过雾化喷嘴18将灭火剂分配到灭火器外部，以便获得灭火剂细液滴的雾19。

以液态液滴处理火灾这一事实允许通过灭火剂液滴的蒸发来更好地冷却火(灭火剂的液相在低温下具有较高的蒸发能量)。从而在低温下具有比在高温下更好的灭火效果。对FK-5-1-12进行的试验表明，只要有一部分产品以液态形式输送到着火区，低温下灭火所需的浓度就可以大大降低。

如上所述，根据本发明的灭火器特别适用于在低温下灭火。然而，当在较高温度下使用时，它能完美地工作。在这些条件下，灭火剂通常可以气态形式运输，也可以以气态形式灭火。

此外，可以在压力等于1巴或小于1巴的环境中使用灭火器。

在分配灭火剂的过程中，在所示的示例中，增压室5的体积增加并且储存室4的体积减小。在分配灭火剂的过程中，增压室5的体积和储存室4的体积之和是恒定的。可移动壁7被构造成在分配灭火剂的过程中不变形地位移。可移动壁7具有活塞作用。位于增压室5侧的可移动壁7的表面受到所产生的气体的压力，该压力被传递至位于储存室4侧的可移动壁7的表面，以便允许将灭火剂分配到主体2外部。在示出的示例中，可移动壁7在其位移的过程中以注射器的方式将灭火剂分配到主体2外部。

刚刚描述了使用带有活塞的灭火器来分配灭火剂的例子示例。然而，使用没有活塞的另一系统，例如使用将气体发生器连接到灭火剂的汲取管，不脱离本发明的范围。

另外，如上所述，尽管优选使用烟火发生器，但是本发明也可以用压缩气瓶来实施。

“包括在...与...之间”的表述必须理解为包括界限本身。

Claims

1.一种在温度低于或等于-55℃的环境中灭火的方法，包括至少一个通过灭火器(1)分配灭火剂的步骤，所述灭火器至少包括：

主体(2)，其界定装有灭火剂的储存室(4)；

气体发生器(20)，其构造成对所述灭火剂加压，以便通过出口(10)将所述灭火剂分配到所述主体外；

所述出口配备有雾化喷嘴(18)，并且所述灭火剂的凝固温度低于-10℃，在-10℃和1巴下获得的灭火剂饱和蒸汽浓度小于ISO 14520标准确定的1巴下庚烷火灾的灭火剂的灭火浓度。

2.一种在温度低于或等于-55℃的环境中灭火的方法，包括至少一个通过灭火器(1)分配灭火剂的步骤，所述灭火器至少包括：

主体(2)，其界定装有灭火剂的储存室(4)；

所述出口配备有雾化喷嘴(18)，并且所述灭火剂的凝固温度低于-10℃，并且在-10℃时的饱和蒸汽压低于或等于70毫巴。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中在20℃的温度下获得的比率[灭火剂密度]/[灭火剂-空气表面张力]大于或等于120000s²/m³。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述灭火剂在-10℃下的粘度小于或等于2厘沲。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述气体发生器(20)被构造为在所述灭火剂上施加大于或等于3巴的最大压力。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述气体发生器(20)被构造为在所述灭火剂上施加大于或等于7巴的最大压力。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述灭火剂为FK-5-1-12。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述雾化喷嘴(18)能够在-10℃下产生尺寸小于或等于50μm的灭火剂液滴。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述气体发生器(20)包括烟火气体发生器。