CN115300848A

CN115300848A - 降噪灭火喷嘴

Info

Publication number: CN115300848A
Application number: CN202210855685.2A
Authority: CN
Inventors: P.M.约翰逊; D.C.麦克科米克; M.L.科恩; S.N.库施克; M.莫罗佐夫; C.曹; C.T.奇普曼; K.A.波斯特
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: CN115300848B; US11931613B2; CN109758695B; CN109758695A; US20210370112A1; EP3482800A1; US20190143160A1; US11117007B2

Abstract

一种灭火喷嘴，可以包括：第一流体通道，所述第一流体通道被配置成与具有第一流率的第一流体流体连通；以及第二流体通道，所述第二流体通道被配置成与具有第二流率的第二流体流体连通。混合器可以设置在所述第一流体通道与所述第二流体通道之间，使得所述混合器被配置成至少在离开第一流体通道的所述第一流体中诱发流向涡以使所述第一流体与所述第二流体混合以减小所述第一流体与所述第二流体的混合物的流速。

Description

降噪灭火喷嘴

本申请是申请日为2018年11月9日（优先权日为2017年11月10日）、发明名称为“降噪灭火喷嘴”、申请号为201811331469 .8的中国专利申请的分案申请。

背景技术

1. 技术领域

本公开涉及灭火系统，更具体地说涉及灭火喷嘴。

2. 相关技术的描述

在消防市场中，存在用于数据中心的高价值子市场。这些区域价值极高，并且要求免遭火灾。近来发现数据中心对过大的噪声极敏感，并且传统的灭火系统产生高于所要阈值的噪声，这可能会潜在地损坏数据中心设备。目前可用的消音器极大地降低了喷嘴性能，但仍无法在未显著减少覆盖区域的情况下使噪声降低到100 db至110 db以下。

虽然涡轮机已将降噪系统用于高速流，但是对于灭火，不存在此类系统。对于既定目的，此类常规的方法和系统大体上被认为是令人满意的。对于具有高度噪声敏感性的为了安全而需要灭火的区域，例如，诸如在数据中心以及其它噪声敏感应用中，仍需要在较少损失灭火性能的情况下进一步降低噪声。

发明内容

一种灭火喷嘴可以包括：第一流体通道，所述第一流体通道被配置成与具有第一流率的第一流体流体连通；以及第二流体通道，所述第二流体通道被配置成与具有第二流率的第二流体流体连通。混合器可以设置在所述第一流体通道与所述第二流体通道之间，使得所述混合器被配置成至少在离开第一流体通道的所述第一流体中诱发流向涡以使所述第一流体与所述第二流体混合以减小所述第一流体与所述第二流体的混合物的流速。

在某些实施方案中，所述第一流体通道可以由喷嘴主体限定。所述混合器可以由所述喷嘴主体限定或附接至所述喷嘴主体。在某些实施方案中，所述混合器可以包括被配置成使所述第一流体从所述第一流体通道流出到所述第二流体通道中的有角度的孔。所述有角度的孔可以相对于彼此成角度以(例如)在第一流体离开所述第一流体通道时在第一流体中引起涡旋。

所述第二流体通道可以至少部分由环绕所述喷嘴主体设置的上部护罩限定。举例来说，所述第二流体通道可以至少部分地限定在所述上部护罩与所述喷嘴主体之间。

所述上部护罩可以通过一个或多个肋状物附接至所述喷嘴主体。在某些实施方案中，所述第二流体是空气，并且所述上部护罩与大气连通以允许通过流夹带作用从自所述第一流体通道流出的所述第一流体吸入空气以使空气与所述第一流体混合。

所述第二流体通道可以至少部分由下部护罩限定，所述下部护罩在所述混合器下游附接至所述喷嘴主体和/或所述混合器或与所述喷嘴主体和/或所述混合器成一体。所述下部护罩和所述上部护罩可以限定其间的所述第二流体通道的出口，所混合的第一流体与第二流体从所述出口流出到大气。在某些实施方案中，所述出口可以包括(例如)恒定的流动面积或扩大的流动面积。

在某些实施方案中，所述混合器可以由波瓣混合形状限定以使所述第一流体与所述第二流体一起旋转。所述混合器可以垂直地定向，使得所述第一流体朝向所述下部护罩流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体波瓣混合。在某些实施方案中，所述混合器可以水平地定向，使得所述第一流体朝向所述出口流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体波瓣混合。在本文中设想到两者的任何合适的组合。

根据本公开的至少一个方面，一种用于灭火喷嘴的喷嘴主体可以包括：第一流体通道，所述第一流体通道被配置成连接至用于灭火的第一流体源；以及如本文中所描述的由所述第一流体通道限定或附接至所述第一流体通道的混合器。如本文中所公开，所述混合器可以被配置成在所述第一流体离开所述第一流体通道时至少在所述第一流体中诱发流向涡以使所述第一流体与第二流体混合以减小所述第一流体与所述第二流体的混合物的流速。

从结合图式进行的以下详细描述中，本公开的系统和方法的这些和其它特征将变成本领域技术人员更容易显而易见的。

附图说明

为了使本公开所属领域的技术人员将在不进行过度实验的情况下容易地理解如何制造和使用本公开的装置和方法，将在下文中参看某些图式来详细地描述本公开的实施方案，其中：

图1是根据本公开的灭火喷嘴的一个实施方案的透视截面图；

图2A是根据本公开的灭火喷嘴的另一个实施方案的透视图；

图2B是从下侧视角示出的图2A的实施方案的透视图；

图2C是图2A的实施方案的正视图；

图2D是图2A的实施方案的正视图，未示出上部护罩上的外部突出部；

图2E是图2A的实施方案的一部分的透视缩放视图，示出喷嘴主体中的处于不同角度的有角度的孔；

图2F是图2A的实施方案的一部分的透视缩放视图，示出下部护罩中的弯曲，其中喷嘴主体与呈凹入配置的下部护罩会合。

图2G是图2A的实施方案的一部分的透视缩放视图，示出所限定的第一流体通道、第二流体通道和混合器；

图2H是图2A的实施方案的喷嘴主体的透视缩放视图，示出为与喷嘴隔离；

图3示出实施方案的示意图示，示出从处于不同角度的有角度的孔流出的流；

图4是根据本公开的灭火喷嘴的实施方案的示意图，示出垂直定向的波瓣混合器；

图5是根据本公开的灭火喷嘴的实施方案的示意图，示出水平定向的波瓣混合器；以及

图6A和图6B是在喷嘴上沿周向定位并且被配置成产生顺时针(CW)和/或逆时针(CCW)流的孔对的实施方案的示意图。

具体实施方式

本公开提供用于在具有高噪声敏感性的应用中对灭火的需要的解决方案，所述应用需要在较少损失或不损失灭火性能并且在一些情况中可能提高性能的情况下进行降噪。

现在将参看图式，其中相同的附图标记标示本公开的类似的结构特征或方面。为了阐释和说明而非为了限制，根据本公开的喷嘴的实施方案的说明性视图示出于图1中，并且总体上由附图标记100表示。本公开的其它实施方案和/或方面示出于图2A至图6B中。本文中描述的系统和方法可以用于在灭火系统中降噪和/或用于任何其它合适的用途。

参看图1，灭火喷嘴100可以包括第一流体通道101，所述第一流体通道被配置成与具有第一流率的第一流体(例如，用于数据中心的任何合适的灭火流体)流体连通。所述第一流体可以是惰性气体灭火剂，或用于在灭火中使用的任何其它合适的流体。

第二流体通道103被配置成与具有第二流率的第二流体(例如，大气中的空气)流体连通。混合器105可以设置在第一流体通道101与第二流体通道103之间。混合器105被配置成至少在离开第一流体通道101的第一流体中诱发流向涡以使第一流体与第二流体有效地混合以减小第一流体与第二流体的混合物的流速。

在某些实施方案中，第一流体通道101可以由喷嘴主体107限定。如图所示，混合器105可以由喷嘴主体107限定。然而，在某些实施方案中，混合器105可以是以任何合适方式附接至喷嘴主体107的单独部件。

在某些实施方案中，混合器105可以包括被配置成使第一流体从第一流体通道101流出到第二流体通道103中的多个有角度的孔109a、109b。有角度的孔109a、109b可以相对于彼此成角度以(例如)在第一流体经由混合器105离开第一流体通道101时在第一流体中引起涡旋。

如图所示，有角度的孔109a、109b可以包括上游的第一行沿圆周隔开的有角度的孔109a。第一行有角度的孔109a可以在第一方向上(例如，如图所示，向下)成角度。有角度的孔109a、109b还可以包括在更下游处的第二行有角度的孔109b。如图所示，第二行有角度的孔109b可以在与第一行有角度的孔的方向不同的第二方向上(例如，向上或斜向一边)成角度。在本文中设想到任何其它合适的配置和/或数目的有角度的孔109a、109b。

第二流体通道103可以至少部分由环绕喷嘴主体107设置的上部护罩111限定。举例来说，如图所示，第二流体通道103可以至少部分地限定在上部护罩111与喷嘴主体107之间。如本领域的普通技术人员所了解，上部护罩111可以包括任何合适的形状。

图2A至图2H示出灭火喷嘴200的另一个实施方案。另外参看图2A至图2H，上部护罩111可以通过一个或多个肋状物113附接至喷嘴主体107。虽然示出了八个肋状物113，但是本文中设想到任何合适数目的肋状物(例如，一个、四个)。

一个或多个肋状物113可以允许第二流体通道103与大气连通。因此，在某些实施方案中，第二流体可以是空气，并且可以通过流夹带作用从自第一流体通道101流出的第一流体吸入空气以使空气与第一流体混合。在本文中设想到任何其它合适的附接类型。在某些实施方案中，另外地或可选地，上部护罩111可以通过一个或多个下游支柱(例如，与将上部护罩111直接连接至下部护罩115、215的肋状物113类似)附接至下部护罩115、215。

参看图1至图2H，第二流体通道103可以至少部分由下部护罩115、215限定，所述下部护罩在混合器105下游附接至喷嘴主体107和/或混合器105或与喷嘴主体107和/或混合器105成一体。下部护罩115、215和上部护罩可以限定其间的第二流体通道103的出口117，所混合的第一流体与第二流体从所述出口流出到大气(例如，为了灭火)。在某些实施方案中，出口117的至少一部分可以包括(例如)恒定的流混合面积和/或扩大的流动面积。举例来说，整个出口117的流动面积可以是恒定的。出口117可以包括具有恒定的流混合面积的在下游的扩散器。在本文中设想到任何合适的出口形状，例如，具有恒定或变化的流动面积。如本领域的普通技术人员鉴于本公开所了解的，在恒定的流混合面积之后扩大流动面积的好处是使混合的流扩散，这样会降低二次流体入口处的压力，这样转而会增加二次流量，并且因此增加喷射器的好处(降噪以及增加推力/区域覆盖)。

如图2F中所示，下部护罩215可以被整形以具有凹部215a。凹部215a可以包括如所示的弯曲或任何其它合适的形状。混合器105可以在凹部215a处连接至下部护罩215或从下部护罩215延伸。在本文中设想到下部护罩115、215的任何其它合适的形状(例如，如图1中所示为平坦的)。

参看图3，示出灭火喷嘴的示例性实施方案的涌流的示意性2维图。举例来说，有角度的孔119a可以允许第一流体向下游朝向下部护罩115 (或215，未图示)离开混合器105，并且有角度的孔119b可以向上流出流体。在某些实施方案中，有角度的孔119b可以从有角度的孔119a在相反方向上流出流体，使得有角度的孔119a、119b的流的垂直向量(例如，沿着喷嘴主体107)是相反的(一个向上并且另一个向下)。在某些实施方案中，从有角度的孔119a流出的流可以朝向下部护罩115成角度(例如，约45度)，并且有角度的孔119b可以朝向上部护罩111成角度(例如，约45度)，然而，在本文中设想到允许涡旋的流流出的任何角度。虽然在图3中示出了具体尺寸，但是在本文中设想到任何合适尺寸，相对的或其它。

在某些实施方案中，可以引致有效混合的横流流动角度的范围可以是约15度至约45度。例如，由于与第一流体通道中的向上流动方向的相互作用，孔的物理金属角度可以不同于实际的流角度。如本领域的普通技术人员鉴于本公开所了解的，最佳的流角度可以被视为快速混合(例如，最高的角度导致最大程度的混合)与流向动量的减小(例如，最高的角度会发生流向动量的最多损失)之间的折中。因此，在某些实施方案中，有角度的孔119a、119b可以包括用于导致在约15度与45度之间的相对流动方向的合适的孔角度，或任何其它合适的角度范围。

参看图4和图5，在灭火喷嘴400、500的某些实施方案中，混合物405、505可以由波瓣混合形状限定以使第一流体与第二流体一起旋转。本领域的普通技术人员了解波瓣混合形状是什么。举例来说，出口处的波状形状可以用于波瓣混合。波瓣混合结构的实例可以见于以引用方式并入本文中的美国专利No. 4,335,801中。在本文中设想到用于在第一流体和第二流体中引起涡旋的任何合适的波瓣混合形状。

参看图4，混合器405可以是垂直地定向，使得第一流体朝向下部护罩415流出并且在第一流体经由混合器405离开第一流体通道101时经由波瓣混合与第二流体混合。垂直地定向的混合器405的形状可以类似于如本领域普通技术人员所了解的涡轮机波瓣混合器。下部护罩415可以包括峰(例如，尖顶的弯曲圆锥形状) 421，所述峰设置于混合器405的出口处以帮助将具有涡旋的混合流向外引导到出口117。

参看图5，在某些实施方案中，混合器505可以是水平地定向，使得第一流体朝向出口117流出并且在第一流体经由混合器505离开第一流体通道101时经由波瓣混合与第二流体混合。水平地定向的混合器505可以包括如本领域技术人员所了解的任何合适形状(例如，颈褶皱形状)。下部护罩515可以包括峰(例如，圆顶的弯曲圆锥形状) 521，所述峰设置在混合器505的出口上游以分割第一流体并将其朝向混合器505引导。

图6A是在喷嘴605上沿周向定位并且被配置成产生顺时针(CW)和/或逆时针(CCW)流的孔对的实施方案的示意图。在某些实施方案中，如图6A中所示，孔对的孔角度可以沿周向交替以环绕喷嘴的圆周产生交替的涡旋(CCW-CW-CCW-CW-等)。在某些实施方案中，可以利用(例如)同向旋转涡旋模式(CCW-CCW-..)。在本文中设想到导致所要混合和涡旋的任何合适的模式。

在某些实施方案中，另外参看图6，产生涡旋的孔对可以放置于喷嘴605的圆周上的相同的时钟位置，使得一个在另一个的顶部上。举例来说，如图2G、图2H和图3中所示的孔109a、109b示出沿周向隔开的多行孔来替代处于相同时钟位置的孔，而图2C至图2F和图6B中的孔位置的实施方案示出孔609a在孔609b顶部上。图6B还示意性地示出在图6B的右边的孔609a、609b的截面侧视图，所述孔在图6B的左边示出为与平面图对准。

如图6B中进一步示出，孔609a、609b可以被描述为在两个维度上相对于彼此成角度，φ和θ。在某些实施方案中，如图所示，φ可以被描述为例如在每个孔609a、609b的开口的平面中的流流出的角度。在某些实施方案中，θ可以被描述为相对于上部护罩111的角度和/或相对于下部护罩115、215的角度，和/或相对于喷嘴主体107的表面的法线向量的角度。在某些实施方案中，每个孔的角度φ可以是相反约180，使得流在相反方向上流出(例如，使得相对于所示的线，孔609a具有φ=45度，并且孔609b具有φ=225度)。在某些实施方案中，每个孔的角度θ可以被选择为收敛的(例如，使得如图所示，孔609a具有θ=从水平面向下45，并且孔609b具有θ=从水平面向上45度)。在本文中设想到被配置成诱发所要涡旋和/或混合的相对于一个或多个其它孔的任何其它合适的孔放置、位置、流出方向和/或模式。

在某些实施方案中，孔对可以被放置成使得射流撞击并产生不同模式(例如，使得每个孔对将产生两个异向旋转对)。在某些实施方案中，喷嘴横截面可以是八边形的或任何其它合适的多边形形状以允许每个孔对放置于混合器105的平坦表面上(例如，如图2E中最好地示出)。在本文中设想到用于产生所要涡旋和/或混合的、喷嘴的任何合适形状和/或孔对的任何合适放置。

根据本公开的至少一个方面，用于灭火喷嘴(例如，100、200、400、500)的喷嘴主体107可以包括：第一流体通道101，所述第一流体通道被配置成连接至用于灭火的第一流体源(例如，惰性气体源)；以及如上文所描述的混合器(105、405、505)。在本文中设想到喷嘴主体107的任何合适形状(例如，管状，诸如圆柱形)和/或混合器105的任何合适形状。

实施方案可以以任何合适方式(例如，机械加工、增材制造)来制造并且是由任何合适材料制成，所述材料被配置成允许所述装置用作灭火喷嘴(例如，用于数据中心灭火)。在本文中设想到使用涡旋和/或波瓣混合对用于灭火的第一流体与第二流体进行任何混合以降噪。在本文中设想到任何增添的部件(例如，如本领域的普通技术人员所了解的，用于灭火系统的可附接扩散器)。

如本领域的普通技术人员所了解，波瓣混合可以将内流与外流以不同的角度带到一起(例如，诸如旁通空气与涡轮机的热的高速核心流)以降低较快速流的流速。本公开的实施方案利用波瓣混合和/或涡旋来在操作中降低灭火喷嘴的噪声(例如，用于噪声敏感的数据中心)。

传统的解决方案在降噪的同时减小流速和区域覆盖。然而，如上文所公开的混合允许在较少损失性能并且在一些情况中提高性能的情况下降噪。

低损失和快速混合可以帮助达成高效率、紧凑的流体喷射器。在低损失的情况下混合越多，夹带的二次流体将越多并且降噪越多。另外，来自喷射器的流体射流的净推力可以增加，由此不会有损并且可能甚至改善灭火的区域覆盖。

虽然已在涡轮机中使用波瓣混合器来降噪，但是在喷洒器中长久以来一直需要噪声抑制。使用流向涡(由波瓣型混合器诱发)来降低射流噪声的流体喷射器的概念已成功地应用于涡轮机发动机排气系统。对于灭火系统，不存在使用此现象让单独的结构能够引致此类混合。

如本领域的普通技术人员所了解，在本文中设想到任何所公开的实施方案和/或其任何合适部分的任何合适组合。

如上文所描述和图式中所示，本公开的实施方案提供具有优良性质的灭火喷嘴以及其部件。虽然本公开包括对某些实施方案的提及，但是本领域的技术人员将容易了解，在不偏离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行改变和/或修改。

Claims

1.一种灭火喷嘴，所述灭火喷嘴包括：

第一流体通道，所述第一流体通道被配置成与具有第一流率的第一流体流体连通；

第二流体通道，所述第二流体通道被配置成与具有第二流率的第二流体流体连通；以及

混合器，所述混合器设置在所述第一流体通道与所述第二流体通道之间，使得所述混合器被配置成至少在离开所述第一流体通道的所述第一流体中诱发流向涡以使所述第一流体与所述第二流体混合，以减小所述第一流体与所述第二流体的混合物的流速，其中，流向涡包括旋转流，其中，所述第一流体通道由喷嘴主体限定，其中所述混合器由所述喷嘴主体限定或附接至所述喷嘴主体，其中，所述第二流体通道部分地由环绕所述喷嘴主体设置的上部护罩限定，所述第二流体通道至少部分地限定在所述上部护罩与所述喷嘴主体之间，其中所述第二流体通道部分地由下部护罩限定，所述下部护罩在所述混合器下游附接至所述喷嘴主体和/或所述混合器或与所述喷嘴主体和/或所述混合器成一体，其中所述下部护罩和所述上部护罩限定其间的所述第二流体通道的出口，所混合的第一流体与第二流体从所述出口流出到大气，其中所述混合器由波瓣混合形状限定以使所述第一流体与所述第二流体两者一起旋转，其中，所述混合器水平地定向，使得所述第一流体朝向所述出口流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体进行波瓣混合。

2.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述混合器包括被配置成使所述第一流体从所述第一流体通道流出到所述第二流体通道中的有角度的孔。

3.如权利要求2所述的喷嘴，其中所述有角度的孔相对于彼此成角度以在第一流体离开所述第一流体通道时在第一流体中引起涡旋。

4.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述上部护罩通过一个或多个肋状物附接至所述喷嘴主体。

5.如权利要求4所述的喷嘴，其中所述第二流体是空气，并且所述上部护罩与大气连通以允许通过流夹带作用从自所述第一流体通道流出的所述第一流体吸入空气以使空气与所述第一流体混合。

6.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述出口可以包括恒定的流动面积或扩大的流动面积。

7.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述混合器垂直地定向，使得所述第一流体朝向所述下部护罩流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体波瓣混合。

8.一种用于灭火喷嘴的喷嘴主体，所述喷嘴主体包括：

第一流体通道，所述第一流体通道被配置成连接至用于灭火的第一流体源；以及

混合器，所述混合器由所述第一流体通道限定或附接至所述第一流体通道，其中所述混合器被配置成在所述第一流体离开所述第一流体通道时至少在所述第一流体中诱发流向涡以使所述第一流体与第二流体混合以减小所述第一流体与所述第二流体的混合物的流速，其中流向涡包括旋转流，其中所述混合器由波瓣混合形状限定以使所述第一流体与所述第二流体两者一起旋转，其中所述混合器水平地定向，使得所述第一流体朝向出口流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体进行波瓣混合。

9.如权利要求8所述的喷嘴主体，其中所述混合器包括被配置成使所述第一流体从所述第一流体通道流出到所述第二流体通道中的有角度的孔。

10.如权利要求9所述的喷嘴主体，其中所述有角度的孔相对于彼此成角度以在第一流体离开所述第一流体通道时在第一流体中引起涡旋。

11.如权利要求8所述的喷嘴主体，其中所述混合器垂直地定向，使得所述第一流体朝向下部护罩流出并且在所述第一流体离开所述第一流体通道时与所述第二流体波瓣混合。