CN1190905A - 灭火泡沫发生装置 - Google Patents

Abstract

灭火泡沫发生和施用装置,能产生用于灭火目的的低含水量灭火泡沫。灭火剂泡沫中含水量的减少是这样实现的:用加压气体代替水,同时用一个静态管装置搅拌泡沫/水混合物,以产生灭火剂泡沫。可以用一种加压气体操纵的泵从供应箱中有效地抽吸水/泡沫混合物,并在加压条件下将其输送至所述静态管和输出管。

Description

灭火泡沫发生装置

                        发明领域

本发明涉及灭火装置，特别是涉及产生并输送用于灭火的灭火泡沫的装置。

                          问题

灭火技术领域的一个问题是，如何提供足够体积的灭火材料将火熄灭。用于灭火目的的传统灭火材料是水，它所具有的不理想的负作用是，它会对着火区域内及其周围的房产造成严重的水损坏。事实上，在很多场合，由水对房产造成的损坏远远超过火对房产造成的损坏。被采用的另一种灭火材料是灭火泡沫。不过，灭火泡沫的缺点是，用于上述目的的常用材料需要复杂的混合和泵送装置，而且，由于这种泡沫中含有较多的水，仍会造成严重的水损坏。

在常见的应用中，由于可获得大量的水，使得水成为灭火材料的一种理想选择，因为灭火泡沫本身也要求大量的水。另外，灭火泡沫需要复杂的发生和输送装置，因而使得它只能应用于某些特定场合，如用于机场灭火，在这种场合不能用水有效控制火势和燃料着火的程度。目前尚没有任何结构简单、由于灭火活动而对房产造成的附带损坏小的有效灭火装置。

郊外屋主在保护其房产免受燎原大火的危害方面面临着其它问题。人们日益倾向于将其房舍建在被称为效区/城区接合部的部位。这就是说，将原先建在城区的建筑(主要是房屋)建在接近郊外的天然可燃燃料处，包括森林、草原、山坡和山谷。对居民来说，森林象征着优美的环境，但对于火灾来说，森林象征着巨大的燃料库。典型的郊区/城区接合部有加利福利亚的海滨及山区，以及科罗拉多的山区(还有其它地区)。

建于上述地区的房屋倾向于选址在包含大量可燃植物的位置，而且，建筑物本身也有可燃的外壁，且大多采用未经处理的屋顶。为了观景，很多房舍还建立在倾斜的山坡上；不过，斜坡能产生自然的风吹，由此加剧大火的蔓延。这些房屋还被建在远离防火设施处，而且通常供水有限，例如，最低水流量为1-3加伦/分钟的民用井。因此，位于郊区/城区接合部的房舍不能获得适当的传统灭火材料-水。因此，在很多场合下，传统的灭火技术在其效率及实用性方面受到局限。

                        解决方案

本发明的灭火泡沫发生和施用装置解决了上述问题，并在本领域中取得了技术上的进步。该装置利用市售低含水量灭火泡沫混合物和新型泡沫发生和施用装置，以减少灭火过程中水对房产的损坏。该装置的结构及操作简单，利用一种加压气体形成水/泡沫混合物，用输送装置推进该混合物，而且，在一种实施方案中，启动一台辅助泵以加大灭火材料的输送压力。该装置构造轻巧、结构简单，而且可以做成一种足够紧凑的装置安装到轻型公用车辆，如四轮驱动和轻运货车上，或做成背负式装置形式。该装置还无需大量水源来形成用于灭火的灭火材料，因为该泡沫发生装置能使泡沫/水浓缩物明显膨胀。

在一种实施方案中，用一个加压气体源，如氮气来输送推进剂。氮气经一个压力调节器输送至输送管，该输送管与通向水/泡沫混合物的供应箱连接。加压氮气在所述水/泡沫混合物被沿上述管路向下驱动时产生发泡作用，还迫使所形成的泡沫通过输送装置，如常见的灭火水龙带。在该输送装置中，在灭火水龙带的夹具与出口端之间设有一个被称为“静态管”的混合装置，其作用是在通过该输送装置输送泡沫之前，明显加强泡沫的膨胀。所述静态管包括一个外壳，在该外壳里面安装了一套静止的混合叶片，其作用是混合并膨胀所述泡沫。该静态管不仅能使泡沫发生高度膨胀，而且还能产生更稳定的气泡结构，其可以在泡沫被用于建筑上时改善其寿命和粘性。

另一种方案利用一种由加压气体操纵的泵，该泵可以由一个压缩气体的辅助输送装置，如一个空气压缩机驱动，用于输送水/泡沫混合物，从而保存加压氮气，用于产生灭火泡沫。

所述水/泡沫混合物采用市售发泡剂，通过所述加压气体使发泡剂膨胀，并利用所述静态管产生灭火泡沫，无需加压水作为推进剂。这种设计有多种优点，包括灭火泡沫中含水量的减少，并避免用复杂的水泵送装置来产生加压水流。避免将水作为输送剂，使得该装置不依赖于大量供应的水，这些水通常为灭火目的所必需。另外，由于水是一种不可压缩的介质，其贮存和输送不会通过加压而得以改善，而诸如氮气的惰性气体的使用，可以改善贮存效率，因为可将所述气体加压至极高压力，从而在小的物理空间中有效贮存大量的推进剂。类似地，用加压气体驱动的泵送系统来提高被输送的水/泡沫混合物的压力，不会过分地使该装置复杂化，因为可将质轻，小型的泵用于这一目的。因此，所制成的装置重量极轻，形体紧凑，且造价不高。加压气体和水/泡沫混合物流的控制是通过简单的止回阀和压力调节器实现的，从而取消了目前被采用的复杂装置。将水/泡沫混合物作为灭火材料是有益的，因为少量的混合物可膨胀形成很大体积的灭火材料。因此，用少量的水/泡沫混合物和加压的高压气体源可以产生很大体积的灭火材料。因此，这种新型装置可以前所未有的紧凑形式经济地制做。

                        附图简述

图1以框图形式说明本发明灭火泡沫发生系统的总体结构；

图2是静态管泡沫搅拌装置的分解透视图；

图3-4是泡沫混合叶片第一种实施方案的透视图；

图5是静态管泡沫搅拌装置的第二种实施方案的分解透视图；

图6-7是泡沫混合叶片的第二种实施方案的透视图；

图8是本发明灭火泡沫发生装置的背负式实施方案的透视图；

图9是可用于实施本系统的常见泵的剖视图；

图10是在住宅中安装本发明灭火泡沫发生装置的示意图；

图11-16是本发明的灭火泡沫发生装置在用于可燃材料时的时间和温度特征；和

图17是所述泡沫的覆盖能力曲线。

                        详细说明

将房舍建在被称为郊区/市区接合部的趋势日益加强。这种地区是房舍紧邻郊区自然存在的可燃原料而建的地方，包括森林、草原、山地和谷地。这种地区通常受到多种因素的共同影响，使得灭火变得极为困难(如果不是不可能的话)首要因素是这些地区有丰富的可燃植物。进入的火焰会引燃周围的植被，并逐步侵袭房舍，并可能达到使常规的灭火方法失去效用的程度。具体地讲，当火势达到每秒钟每英尺火线端面500btu时，这种火灾即被视为超出了用有组织的方式能加以控制的大火。超过1000btu/英尺/秒的火灾的特点是有危险的亮点、火旋涡、凸起和高速推进，以及剧烈的火灾表现，如类似龙卷风的大风。亮点尤其难于处理，因为它可以作为风载燃烧余火被带至远离主火前缘的前方。这些余火落在易燃物上，并可能落在房顶上或木桩上，在所述火线前缘前方很远的地方引起新的火灾。

另外，很多建于这种效区的建筑是用极易着火的材料建成。其中，主要为未经处理的木质屋顶，如未经处理的木瓦片或木质防震屋顶。另外，这种建筑具有可燃的外壁或木质的结构，如屋面和位于屋面下面或过于接近建筑的木桩。很多这样建筑位于山坡上，这种山坡会产生自然风流动，通过烟囱作用而加快火灾的蔓延速度。这些建筑所在的偏远位置妨碍了灭火设备到达火灾现场的能力。最终，通常缺少大量的可用水用于灭火目的。在火灾现场没有消防龙头或水塘，为了提供用于灭火的水源，必要把救火车开进火灾现场。这种建筑一般有一个家庭用水源，其为有限容量的水井。因此，由于上述多种或所有因素的综合影响，使得在这种环境下灭火变得极为困难。

传统灭火方式可能不太适用于郊区/城区接合部，但可成功应用于其它房舍灭火。然而，用水作为灭火材料的问题之一是，在灭火过程中水会对房舍及房舍内的物品造成很大的附带损坏。因此，希望找到另一种灭火材料。

                        操作理论

图1是构成本发明灭火泡沫发生和施用装置的总体结构的框图。灭火泡沫是液体/泡沫混合物与推进剂的组合物，推进剂的作用是搅拌所述液体/泡沫混合物以形成膨胀泡沫，同时经施用装置输送到火上。该灭火泡沫发生和施用装置产生一种用于灭火目的的干灭火泡沫混合物。灭火泡沫中液体含量的降低是通过用加压气体取代液体以产生搅拌和加压输送能力。另外，加压气体的应用取消了用大型复杂的泵送装置来泵送诸如水之类的不可压缩的流体，该装置过去一直被用于搅拌并向喷头输送泡沫混合物。可以用液压或加压气体操纵的泵从供应箱中有效抽吸所述水/泡沫混合物，并在加压条件下将其输送至输出管，在输出管中它与加压气体混合并由加压气体搅拌，以形成最终的泡沫。在正常场合，一箱200加仑的水/泡沫混合物可产生10,000加仑的水基可生物降解的泡沫，而无需复杂的泵送装置。由这种泡沫所产生的覆盖作用如图17中的曲线所示。由该曲线可以看出，少量的灭火剂泡沫流体可以覆盖很大的面积。泡沫的明显膨胀是通过采用静态管而实现的，该静态管在搅拌灭火泡沫液体以形成泡沫中最终的气泡结构方面具有卓越的功效。

在该方案中，氮气的使用具有多种优点，因为氮气是一种惰性气体而且不能燃烧。1加仑的泡沫浓缩物可以代替320加仑的水，而且，在与高压空气或氮气混合后，在静态管中可使泡沫材料发生很大的膨胀，以形成灭火泡沫。这种灭火泡沫因为多种不同的特性而起到灭火作用。发泡剂中的少量洗涤剂使得水能够克服由通常存在于内、外表面上的油和灰尘所产生的表面张力。这样使得该泡沫能比单独使用水时更快的穿透并润湿构成建筑的可燃材料。另外，由于该泡沫可以立即浸入木材和植物，蒸发问题不如用水时严重，所用的水倾向于集中在表面。泡沫底部的泡沫气泡润湿并冷却受保护的表面。另外，该泡沫气泡的上层形成一种无氧绝缘且反射热能的延长的冷却盖。渗入灭火泡沫的氮气使火焰缺氧，从而延迟火焰向喷有泡沫的材料上蔓延。因此，所述泡沫能穿透、冷却并窒息火焰，而在类似情况下水只会简单地流失或蒸发。

为便于理解本文所披露的灭火泡沫发生装置的各种实施方案所具有的优点，对灭火泡沫的时间和热动力学作扼要说明。图11-16是覆盖有由本发明装置产生的灭火泡沫的可燃材料的温度效应的时间序列的剖视图。具体地讲，部分1110是诸如舍壁的可燃材料的厚度，通常由层压板或复合板制成。将一层厚度为1111的灭火泡沫喷在可燃材料1110的外表面，以形成阻隔可能吞噬建筑物的屏障，可燃材料1110为该建筑的组成部分。温度计符号T3-T1分别表示可燃材料1110内部、灭火泡沫1111内部和灭火泡沫1111暴露的外表面的相对温度。图11表示火焰到达之前上述组合的状态，所有层均处于稳定的环境温度状态下。

图12表示由诸如燎原大火的火F所产生的极大热量(实波浪线)的情形，所述大火产生的温度在1300-2400°F的范围内。从灭火泡沫1111上辐射出的点划线表示从灭火泡沫1111表面反的热量。由图12中的温度计T1-T3可以看出，在该时间序列的第二时间段内，灭火泡沫1111的外露表面要遭遇由大火F产生的高温，但是，灭火泡沫1111的低导热性仅将一部分热量传给可燃材料1110。灭火泡沫1111中心的温度从预烧状态开始升高，如温度计T2所显示的，但可燃材料1110的温度仍未升高，如温度计T3所显示的。如图13所示，在时间序列的第三阶段，随着火F的持续，当灭火泡沫遭遇火焰F的极高温度时其表面开始沸腾，因为灭火泡沫中含有水。在灭火泡沫1111的表面产生蒸汽，而灭火泡沫层1111内部达到高温，如温度计T2所示。可燃材料1110被与火焰的极高温度隔绝，但是在火F的长时间作用下温度会升高，如温度计T3所显示的。图14表示后续的时间示意图，其中，灭火泡沫1111朝向火F的一面变干，并变成焦炭1113。因此，泡沫材料起到牺牲材料的作用，并在火F长时间作用下被慢慢消耗，直至火F离开建筑物或熄灭。如温度计T1-T3所示，与由图11-13所示的前面的时间段相比，各层(可燃材料1110、泡沫1111、焦炭1113)的温度升高。在图15中，火F已通过，而且各材料层(可燃材料1110、泡沫1111、焦炭113)开始冷却。可燃材料1110仍受到保护，而且只有还有泡沫1111/焦炭1113层，其温度就不会超过212°F(温度计T3)。如图16所示，随着时间的推移，各层(可燃材料1110、泡沫1111、焦炭1113)又回复环境温度，而且泡沫及其炭化表面层1113能被水洗去，留下保持其原有状态的未受损坏的可燃材料1110。

                        系统结构

能产生上述有益的材料的灭火泡沫发生装置以框图形式示于图1中，其为全尺寸的便携式系统。该装置是全被动的系统，它无需由电力或汽油驱动的泵进行。操纵因此，在燎原大火的环境中，动力线路通常会被破坏，且只有有限的水源可用于灭火目的，该装置能产生一种独特的综合能力，使其可用于这种环境中。

在图1所示的实施方案中，所述水/泡沫混合物(灭火泡沫流体)以预混形式存放在贮存槽103中，按照泡沫浓缩物生产商的说明进行配比。常用的发泡材料是由Chemonics Industries公司为“FIRE-TROLFIREFOAM103为商标出售的产品。这种发泡剂(泡沫浓缩物)是由发泡剂和润湿剂在不可燃溶剂中形成的混合物。该浓缩物由一种诸如水的流体稀释，以形成水/泡沫混合物，其在推进剂的搅拌下膨胀成最终的灭火用品，并通过合适的搅拌系统(静态管)和大小适宜的管或灭火水龙带输送，由其进一步加强搅拌作用。在该灭火泡沫发生装置中，推进剂为在高压状态下贮存于一个或几个氮气瓶101中的惰性气体氮气，通过歧管102与之连接。氮气歧管102的出口通过常规形式的压力调节器105与输送管106连接。输送管106可以经接头117向一个或几个泡沫混合系统输送，接头117可通向图1所示的多个装置。为便于说明起见，在图1中未重复这些额外的装置。

由输送管106输送的加压氮气可用于驱动由加压气体驱动的泵104，或将其它加压气体源，如空气压缩机115用于通过管110输送加压气体，以操纵由加压气体驱动的泵104。另外，可以用液压或机械驱动的泵，如动力输出轴(PTO)驱动泵代替加压气体的泵104，特别是当该装置被安装于车辆上时。如果用加压氮气来操纵泵104，由一个出口管116抽吸输送管106中的加压氮气，并通过压力调节器107将其输送至泵104的加压气体输送入口。在任一种情况下，无论采用来自空气压缩机115的加压空气还是采用来自输送管106的加压氮气，加压气体的作用都是操纵泵104，以便经管109从贮存箱103中有效抽吸水/泡沫混合物，并以很高压力经单向阀112输送到水/泡沫混合物体积阀113。由水/泡沫混合物体积阀113控制水/泡沫混合物流，从而可控地调节所提供的水/泡沫和加压气体的混合物，以形成搅拌过的泡沫混合物。设置一个推进剂输送管108以便从输送管106中抽吸加压氮气，并经阀119将其输送至静态管118，在这里它与由体积阀113输出的水/泡沫混合物混合。静态管118向输出管111输出加压的膨胀泡沫混合物，在此，它在通过静态管118加入的加压氮气的作用下沿输出管111的长度向下排出。流经静态管118的流体使泡沫材料的体积明显膨大，并沿输出管111向下快速流至喷头114，该喷头被消防人员用于向被火焰吞噬的物体上喷射灭火泡沫。出口114也可以是多个设在一种结构里面或外面的喷水头，用于被动地向待保持物体上喷射泡沫。

所示的输出管111是一个单一长度的灭火水龙带，但其实施形式可以为密封在单一外层里的多条管路。这种实施方式可以对最终泡沫的气泡结构产生额外的控制，因为气泡结构受输出管111直径的影响。因此，为了实现大体积输送所产生的泡沫，有利的作法是通过密封在单一外皮中的多条管路来输送所产生的泡沫。

静态管装置

图2和5表示静态管装置118的两种实施方案的分解、透视图。图3-4、6-7表示被置于静态管118中的混合叶片的两种实施方案的透视图。该装置包括一个外壳201，其具有一个从第一端延伸到第二端的内部通道(流体的流向如印在外壳201上的箭头所示)，在该通道里装有一套固定叶片202，其作用是混合并搅拌所述水/泡沫混合物。外壳201的优选形式为筒状，以便能够同轴安装位于阀113和输送装置-灭火水龙带111之间的静态管118。外壳201由耐用材料制成，如由不锈钢制成，而且，如图2所示，在其两端开有螺纹，以方便静态管118与管111和阀113的连接。

叶片202包括两组大体上为半椭圆形的叶片元件211、212，每一组包括若干个叶片元件。叶片元件211和212连接于轴向取向的核心元件213上。第一组叶片元件包括若干平行取向、相间设置的叶片元件211，大体上在其直边的中部安装于核心元件213上，并相对核心元件213的长度方向倾斜一定角度。第二组叶片元件212的数量(m)大体上为第一组叶片数的2倍，并以与核心元件213成一定角度的形式沿Z字形取向。叶片元件212组的第一小组包括若干(m/2)平行取向、相间设置的叶片元件212，大体上沿其直边的中部安装于核心元件213上，并相对核心元件213的长度方向倾斜一定角度。叶片元件212组的第二小组包括若干(m/2或m/2+1或m/2-1)平行取向、相间设置的叶片元件212，大体上沿其直边的中部安装于核心元件213上，并相对核心元件213的长度方向倾斜一定角度。第一和第二小组的叶片元件212是这样取向的，使一个小组里的各叶片元件212的远端与另一小组中相邻叶片叶元212的远端并列，大体上形成Z字形。第一小组叶片元件212里的叶片元件212的方向在其被安装于核心元件213上时大体上垂直于叶片元件211。通常，第一组的叶片元件数(n)等于第二组的第一小组的叶片元件数(m/2)，而且还等于第二组的第二小组的叶片元件数(m/2)。不过，每一组的叶片元件数并不一定要与另一组的叶片元件数相同。

将两组叶片元件211、212固定安装在外壳201里，使各叶片元件211、212的弧形边与外壳201的内表面紧密配合。将一个止动杆214安装在外壳201里面，并大体上沿外壳201内孔的直径中线跨越内孔，无论其几何形状如何。由泡沫混合物产生的压力将叶片202压向止动杆214。止动杆214接触核心元件213的末端和最外面的叶片元件211，212，以阻止叶片202沿外壳201长度方向向下运动越过止动杆214，并阻止叶片202在外壳里转动。这种结构可起到将流经静态管118的流体分成若干节的作用，当流体的流向垂直于静态管118的长度方向时，其围绕核心元件213旋转。流体流的这种分割和平行涡旋作用使得泡沫/水混合物被均匀混合，并同时搅拌所得到的混合物，使泡沫膨胀。静态管118的使用不仅使泡沫具有高膨胀系数，而且能产生更一致的气泡结构，在将泡沫喷射到建筑上时可以同时提高其寿命和粘着力。

图2所示的静态管118与图5所示静态管的不同之处在于后者具有如图5所示的气体喷射口215。如图1所示。加压气体被喷射到由泵104输送到静态管118里的灭火泡沫中。图2所示的静态管118采用一个安装在灭火泡沫流体进入静态管118的位点上的外部夹具(未示出)，而图5所示的静态管118以气体喷射口215的形式将该夹具整合在静态管118的基本结构中。气体喷射发生在灭火泡沫流体遭遇叶片202之前，因而使得加压气体可推进灭火泡沫流体通过静态管118，并使灭火泡沫流体膨胀成最终的灭火泡沫。

                    加压气体操作泵

图8表示加压气体驱动泵104剖视图，这种泵现由Wilden Pump andEngineering公司出售，并以各种商标名称出售。一种型号的Wilden泵是以CHAMP^TM为商标出售，它是一种空气操纵的双隔膜、非金属、无密封正位移泵。这种泵是用聚丙烯、聚偏氟乙烯和Teflon材料制成，以提供化学稳定的、具有优良的机械性能和抗弯曲疲量性的轻型、廉价的部件。该泵每分钟可以泵送1/10-155加仑。这种泵是自吸式的并具有可变容量。

在操作中，压缩气体被直接输入液体柱中，并由一对弹性隔膜301、302与之隔开。隔膜301、302的作用相反，以产生平衡负荷并形成稳定的泵送输出。被泵送的制品又被称为“浆体”，它被输入位于泵104底部的入口311中，并在隔膜301、302的作用下被向上吸入液体腔中。两个隔膜301、302通过臂303机械连接，并通过由一组空气阀(未示出)输送的空气压力操纵。当一个加压隔膜302达到其冲程的最大限度时，迫使所述浆体流出位于泵104上部的输出管312，一个空气阀被启动，以便将空气输送压力转移至相对的隔膜301的内侧。同时，当加压的隔膜302通过其有效冲程运动时，另一隔膜301被向内吸，产生一个吸力，将浆体经泵的入口311吸入液体腔321。设在泵的入口311和出口316里的单向阀可以防止由两个隔膜301、302的顺序工作而引起的隔膜301、302之间的回流。因此，两个隔膜301、302共同作用，在一个流体腔321中产生一个吸力，同时压第二个流体腔322，以便输出浆体流。简单的空气阀根据隔膜301、302在其运动范围内的位置将加压气体转移至一个或另一个隔膜301、302。泵104可以用加压的氮气操纵或通过一个辅助加压气体源操纵，如一个便携式空气压缩机115。在任一种情况下，水/泡沫混合物均能被从输送槽103中有效地吸出，并在加压条件下在泵104的作用下经单向阀112输出。

除了使用上述手动输送系统外，该灭火泡沫发生装置还可以采用固定安装的输送系统，其类似于民用和商业建筑上所采用的常规喷水系统。常见民用喷水系统的一个例子如图10所示，其中，一个两层的住宅结构有7个喷水头401-407安装在该建筑一层的717英尺2的面积上，而在该建筑二层的574英尺²的面积上另外安装了4个喷水头408-411。用标准的设计标准设计该灭火喷水系统，为了用该系统进行有效灭火，需要大约为65加仑水/分的流速。显而易见的是，这种装置不适用于郊区/城区接合部的环境，因为通常得不到这样大体积的水。在作业中，这样的水流还会对建筑里的物品造成很大的水损坏，如果灭火作业时间很长的话还会对建筑本身造成一定损失。

灭火泡沫发生装置上的水/泡沫混合物体积阀113被用于调节所产生的最终的耐火泡沫中的水分含量。因此，由从住宅喷水系统中喷出的耐火泡沫所造成的水损坏被显著降低。在商业环境中水损坏的降低尤为重要，因为在这里放有大量的纸件。因此，图10所示喷水系统的入口100可以连接灭火泡沫发生装置的输出管111，以实现在常规民用固定安装的喷水系统中采用低含水量灭火泡沫的优点。

                        背负式装置

图8是本发明灭火泡沫发生装置的背负式实施形式的透视图。该装置是图1所示基本灭火泡沫发生装置的按比例缩小的形式。该背负式装置可供专业消防人员和业余人员使用。该装置特别有利于由空降灭火员用来扑灭森林里的局部火灾；野外消防部门、农场主和牧场主用来扑灭杂草火灾；并由所有消防队员用来扑灭建筑火灾。该装置由一个贮存箱组成，图中所示大体上为一个U型模制件801，其中装有液体泡沫的浓缩物/水混合物802。在外壳801中以设在孔中的形式包括一个高压箱803，其中装有加压气体，或为氮气成为氮气-空气混合物，或其它合适的气体混合物。储存箱801和高压箱803均通过一个小型双隔膜泵与控制阀和调节元件804连接，该泵以图1所示系统形式设置。设置一个与静态管808连接的、带有喷头807的、长度较短的灭火水龙带807，使消防队员能够将所产生的泡沫喷在火焰上。

如果该装置的高压箱803中充入的是一种可吸入气体，还可以选择性地设置一个承口，因此，该装置具有作为灭火泡沫发生装置及急救呼吸系统的双重作用。所述背负式装置上的所有装置的尺寸均按图1所示全尺寸系统成比例地缩小，并能产生比图1所示全尺寸装置更加均匀的气泡结构，因为直径较小的输送装置包括静态管808、灭火水龙带805和喷头807。这种所得到的气泡结构能形成一种泡沫，这种泡沫能维持很长时间并能很好地粘附在垂直表面上。

总之，所述灭火泡沫发生和施用装置能产生一种用于灭火目的的低含水量灭火泡沫。灭火泡沫中含水量的减少是通过用加压气体取代水并用静态管产生搅拌和加压输送能力而实现的。另外，加压氮气的采用避免了用大型的复杂泵送装置来泵送不可压缩的流体，如水，这样的液体在以往被用于搅拌并输送泡沫混合物至喷头。可以用一台加压气体操纵泵来有效地从供应箱中抽吸水/泡沫混合物，并在加压条件下将其输送至输出管，在这里它与加压氮气混合并由加压氮气搅拌，以产生最终的泡沫。

Claims (16)

1.一种用于产生灭火泡沫的装置，包括：

一个背包；

一个安装在所述背包上的加压气体源；

一个安装在所述背包上的灭火泡沫流体源；

用于从所述灭火泡沫流源产生灭火泡沫流体流的装置；

用于将所述加压气体流喷入所述灭火泡沫流体流中以产生灭火泡沫的装置，

用于膨胀所述灭火泡沫的装置；和

用于输送所述灭火泡沫装置。

2.如权利要求1的装置，其中，所述加压气体源至少包括一个加压的、主要为惰性气体的容器。

3.如权利要求1的装置，其中，所述加压气体包括氮气。

4.如权利要求1的装置，其中，所述供应装置包括：

用于从所述灭火泡沫流体源中抽吸一股可控的灭火泡沫流体的装置。

5.如权利要求4的装置，其中，所述抽吸装置包括一个加压气体操纵泵。

6.如权利要求1的装置，其中，所述用于膨胀的装置包括：

一个外壳，其中设有一个内部通道，该通道从与所述供应装置连接的第一端延伸至与所述输送装置连接的第二端，从而形成穿越该内部通道的、从所述供应装置至所述输送装置的流体通道；和

安装在所述内部通道中的固定叶片装置，用于在所述灭火泡沫流体从所述内部通道中通过由所述第一端流向第二端时对其进行搅拌，以便在输送至所述输送装置之前，形成所述灭火泡沫。

7.如权利要求6的装置，其中，所述固定的叶片装置包括：

一个核心元件，其取向大体上沿所述内部通道的纵向轴；和

多个叶片元件，各自固定在所述核心元件上，并延伸至所述内部通道的内表面，以形成多个大体上从所述外壳的第一端延伸至第二端的流体通道。

8.如权利要求7的装置，其中，所述多个叶片元件包括：

n个大体上为半椭圆形的叶片元件，以平行方式连续排列，安装在所述核心元件的第一侧，其中，n是大于1的正整数；和

m个大体上为半椭圆形的叶片元件，以Z字形形式连续排列，安装在所述核心元件的第二侧，其中，m是大于1的正整数。

9.如权利要求8的装置，其中，所述灭火泡沫流体源包括一个背负式可安装的贮存箱，包括一个大体上为U形的储存箱，其具有一个底部和由底部伸出的两臂，在两臂之间形成一个凹口，所述包括一个高压箱的加压气体源就置于该储存箱的该凹口中。

10.如权利要求1的装置，其中，所述灭火泡沫流体源包括一个装有由灭火泡沫浓缩物和一种流体组成的混合物的贮存箱。

11.如权利要求1的装置，其中，所述输送系统包括固定安装在建筑物里的管道和与该管道连接的泡沫输送头的组合。

12.一种利用安装在一个背包上的加压气体源和安装在该背负上的灭火泡沫流体源产生供一个泡沫输送系统使用的灭火泡沫的方法，包括以下步骤：

由安装在所述背包上的灭火泡沫流体源产生一个上述灭火泡沫流体流；

将可控量的加压气体从安装在所述背包上的加压气体源喷射到所述灭火泡沫流体流中，以形成灭火泡沫；

使所述灭火泡沫膨胀；和

将所述灭火泡沫输送至所述输送系统。

13.如权利要求12的方法，其中，所述加压气体源包括用一种加压的惰性气体填充至少一个安装在所述背包上的容器。

14.如权利要求12的方法，其中，所述产生步骤包括：

用一台泵由所述灭火泡沫流体源抽吸可控的灭火泡沫流体流。

15.如权利要求12的方法，其中，所述膨胀步骤包括，让所述灭火泡沫流体通过一个静态管，该管包括一个在其中设有内部通道的外壳，该内部通道从与所述灭火泡沫流体源连接的第一端延伸至与所述输送系统连接的第二端，以形成穿过所述内部通道从所述灭火泡沫源延伸至所述输送系统的流体通道；该管还包括安装在所述内部通道里的固定叶片装置，用于在所述灭火泡沫流体通过所述内部通道由所述第一端流向第二端时对其进行搅拌，以便在输送至所述输送装置之前形成所述灭火泡沫。

16.如权利要求16的方法，其中，所述膨胀步骤包括安装所述固定叶片装置，该装置包括一个大体上沿所述内部通道的纵向轴向取向的核心元件，以及多个叶片元件，分别固定在所述核心元件上，并延伸至所述外壳内部通道的内表面，以形成多个大体上从所述外壳的第一端延伸至第二端的流体通道。

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