CN1306448A - 包括压力调节、化学制品和喷射装置的改进型灭火喷嘴及灭火方法 - Google Patents

Abstract

一种用于扑灭工业大火的灭火喷嘴包括改进的自动压力调节装置,强化的与喷射干燥化学制品相结合的中央通道(110)和周边通道(94)起泡浓缩物的喷射装置。该改进的压力调节装置包括一个承载双向作用的阻隔件(13)的弹簧(50),该阻隔件由与一个供水室流体连通的灭火流体定位,该供水室优选由一个安全阀(42)控制。

Description

包括压力调节、化学制品和喷射装置 的改进型灭火喷嘴及灭火方法

本申请是申请日为1998年4月6日的美国临时申请60/080846的部分继续申请。

发明的领域

本发明涉及灭火和防火喷嘴，尤其涉及用于熄灭和阻挡包括可燃液体着火在内的大规模工业级火灾的喷嘴和/或蒸汽抑制(nozzles for Vaper Suppression)喷嘴，本发明包括压力调节、喷射和化学制品排放装置的改进以及使用方法。

发明的背景

与本申请有关的已有专利包括：(1)涉及一种自喷射泡沫雾喷嘴的美国专利4640461号(专利权人为Williams)；(2)涉及一种周边导通添加剂流体喷嘴的美国专利5779159号(专利权人为Williams)；(3)和涉及一种化学制品和流体或灭火流体喷嘴的美国专利5275243号；5167285号和5312041号(专利权人为Williams)。相关的还有现有的自动喷嘴，包括(4)授予McMilian/TaskForce Tips的美国专利5312048号，3684192号和3863844号，和授予Thompson/Elkhart Brass的美国再颁专利Re29717和美国专利3893624号。值得注意的还有授予Peck的美国专利5678766和由Baker申请的PCT申请WO97/38757。

使喷嘴的排出压力保持恒定能产生恒定的排放范围和按规定排放(“authority”for the discharge)，同时使喷嘴流速随吸收的前端压力变化。在某一申请中，例如烟雾抑制，如果喷嘴自调节在接近恒定压力或目标压力下排放，那么，可用灭火喷嘴。上述排放压力能控制称为排放流的“规定量”以及在一定程度上称为主流范围的范围，并能够影响适当的蒸汽抑制雾的排放。

一份有效使用自调节喷嘴的申请涉及一种保护系统，该系统包括永久固定于可能泄露有毒化学制品的场所的若干喷嘴。一旦泄露，这些永久固定型喷嘴可以处于遥控之下，并优先被启动，以提供预先设计的水/雾幕，来包容和抑制任何有毒蒸汽。在这种情况下，喷嘴不是象普通灭火喷嘴那样以相对恒定的流速构成和调节流体的排放，而可以优选以大致恒定的射程和规定的状况排放流体。当在来自固定喷嘴前端压力变化的条件下工作时，大致以恒定射程和规定状况产生的水/雾将更容易在预选区域形成幕，而且，这对包容从固定场所逃逸的蒸气是有用的。

将常规的喷嘴构成为在喷嘴额定前端压力(nominal head pressure)为100帕斯卡时以每分钟预定加仑的流速排放。由于喷嘴实际可获得的前端压力是瞬息变化的，因此与排放压力相比，流速与这种设计更保持一致。构造一个喷嘴来交替地达到目标和调节排放压力，将使流速随排放压力的变化而改变，当然对某种特定的情况也可以有优选的设计。

本发明的一个重要的方面是公开了一种改进的设计在其工作极限内的压力调节喷嘴，以便有效地在预选或目标排放压力下排放灭火流体。根据当前的实践，目标排放压力可以接近100psi。当然，可以方便地改变预选目标压力，目标压力可以更优选为120psi。本发明的设计提高了达到这种目标压力的效率，并提供一种更容易与起泡浓缩物的自喷射装置相结合，并与从喷嘴排放流体化学制品如干燥粉末的能力相结合的方案。

本发明的另一个重要方面是给出了强化从周边和中央导通喷射的技术，这种强化喷射在自动喷嘴中特别有用，或当喷射化学制品如干燥粉末时特别有用。

根据本发明设计的一种典型自动喷嘴在某一目标排放压力如100psi下，在一定的流速范围内运行，例如在从每分钟500加仑到每分钟2000加仑的范围内运行。为了达到排放压力，或达到自调节压力，该喷嘴设有靠近喷嘴排放口的自调节阻隔件。通常，当间接或直接检测到的阻隔件上流体压力确实低于目标压力时，该阻隔件构成与喷嘴相结合的结构，以便“压缩”喷嘴排放口的有效尺寸。当直接或间接检测到的阻隔件上的流体压力确实达到或者超过目标压力时，阻隔件不再是压缩结构，如果必要，可以转换成扩大的环状排放口的有效尺寸。通常一直持续进行这种扩大，直到排放压力减少到预定目标或达到极限。排放口尺寸的这种调节引起流速改变，但是排放的流体趋向于以更恒定的规定状况和射程、与目标压力有关的规定状况和射程排放。本设计能够提高目标压力下或目标压力附近的效率和可靠性。

本发明通过提供一种带有一个具有这里称为正面和相反或者反面流体压力表面的可调节阻隔件获得一种压力调节系统。尽管可能是一种复杂的方式，但是流体施加于阻隔件反面的压力以双作用点的方式至少引起阻隔件一定程度的响应。所谓的正向或者反向指喷嘴轴的方向，正向是流体排出方向。阻隔件提供的正面和反面压力表面面积优选不相等。在这些优选实施例中，反面的有效压力表面面积超过正面的有效压力表面面积。因此，如果两个表面上的压力相等，那么阻隔件将自动移动到其完全关闭位置，使排放口最小或关闭排放口。

事实上，有效的正面压力表面面积很容易随压力和流速变化。有限的试验表明，正向流体压力表面面积还随阻隔件前端的设计和喷嘴尺寸变化。此外，在这些最佳实施例中，尽管一次灭火流体的压力直接或间接作用于正向和反向两个流体压力表面，尽管随正向表面的压力而变，反向压力的值通常小于正向表面的压力值。

优选设置一个安全阀，以便在目标压力或者稍微超过目标压力时，该安全阀能够开始减少阻隔件一侧(至少)的有效压力。至少一个安全阀能够提高灵敏度。在这些最佳实施例中，阻隔件已经减压的一侧是反面，是与阻隔件前端上一次流体的正向压力相反的那一面。尤其在该实施例中，当接近喷嘴排放口的一次灭火流体压力引起安全阀以任何方式测得的压力超过预选值时，在阻隔件腔内表面的反压力减小，阻隔件能根据流体正向压力正向调节。在一些用或不用上述(或某个)少量放气的安全阀的优选实施例中，也可选择使阻隔件简单地稳定于压力平衡的位置。即，喷嘴可以设计成通过用或不用安全阀和安全阀不放气或稍稍放气而获得阻隔件的平衡压力位置。至少使用一个安全阀或一个放气安全阀实际上是有利的。

为了扩展前述实例，阻隔件前端的正向调节可以一直持续到直接或者间接检测到的阻隔件前端一次正向流体压力下降或者减少到安全阀预定值以下。从而导致安全阀关闭。也可使阻隔件前端稳定，或者如果没有达到稳定，根据设计也可以反向调节安全阀，使其或者放气或者关闭，借此可减小喷嘴排放口的有效尺寸。

为了简化操作，当阻隔件前端如前所述正向或者反向调节时，排放压力分别降低或者升高。如在上述最佳实施例中直接或者间接检测到的那样，如果排放压力降低至预选值或者低于预选值，则将安全阀设定为趋向于关闭。关闭安全阀将增加阻隔件的反向压力。或者如果检测到的排放压力确实增加到预选量以上，那么上述(或某个)安全阀将优选设定为趋向于开启。考虑到安全阀或阀的开度、放气以及其他设计因素和供应压力，借助该安全阀的关闭和打开，阻隔件前端可以迅速和有效地朝阻隔件前端正向有效压力补偿阻隔件前端反向有效压力的平衡位置移动。当然，还可能存在对阻隔件前端产生偏压的其它因素如弹性等，这些因素也必须考虑到。

另外，假定阻隔件前端室的反向压力表面面积大于阻隔件前端的正向有效压力表面面积，假定阻隔件反面设置有测量传送到喷嘴的一次灭火流体的测压装置，则可以将阻隔件前端和安全阀设计成(不考虑任何安全阀工作的影响)通过喷嘴的一次灭火流体的压力减少时，阻隔件前端反向调节，直到其关闭或停止或平衡(或启动安全阀)为止。排放口尺寸缩小使排放压力升高。此外，如上所述，可以设计成不在处于目标压力的平衡压力位置上设置任何安全阀，阻隔件正向压力表面的有效压力抵消了阻隔件反向表面的有效压力。这种设计应该考虑到正、反表面的压力和面积不同而且通常是变化的这个事实。当然，通常应将阻隔件前端正面和反面和喷嘴排放结构、阻隔件结构、任何安全阀和任何其它维持偏压的装置结合起来进行设计和构成，以便可行而有效地达到无摆动的目标压力。如上所述，可以在平衡点的提高设计效率的安全阀或阀，优选是略开启或少量排气的结构。

为了进一步描述运行状况，阻隔件前端正向压力是阻隔件前端有效弯折表面排放流体压力与阻隔件有效正向表面面积的乘积。阻隔件前端的反向压力是作用于阻隔件前端反向表面的流体压力(优选在阻隔件腔内的一次流体)乘以阻隔件前端反向表面面积。反向表面积优选大于有效正向表面面积，尽管随阻隔件前端排放流体压力而变，但是反向流体压力如阻隔件腔内的压力可以小于阻隔件前端处排放的流体压力。如上所述，虽然能够设计一种与喷嘴结构结合的自调节阻隔件前端，以便阻隔件前端在不借助于任何安全阀即可在目标压力下平衡，但是安全阀能提高大多数喷嘴类型的速度、灵敏度和效率。因此，采用一个或多个安全阀时，可以按以下方式选择阀触发压力，即当出现于检测装置的阻隔件正向表面流体压力明显超过目标压力时，安全阀打开或至少开始打开。在该点，安全阀减少或开始减少阻隔件表面的流体压力，如反面上的压力，使阻隔件稳定或开始重新调节。这种重新调节影响排放口处的流体排放压力。一个最佳设计包括将阻隔件前端表面面积和安全阀相结合的结构，以便随着安全阀关闭，阻隔件前端基本关闭该喷嘴；此外，阻隔件前端平衡在目标排放压力上时，安全阀部分打开或者排气。随着安全阀完全开启，阻隔件前端将移动到使其全开的位置。

本发明至少有三个目的。一个目的是提供一种能够精确、迅速和可靠地将喷嘴排放压力控制在一个小范围内的自动自调节喷嘴。第二个目的是提供一种能够在两个方向平稳和精确调节、都能够从非常高的压力状态和从非常低的压力状态调节到目标压力的自调节喷嘴方案。实现这两个目的结构上面已经讨论过了。第三个和另一个目的是提供强化的自喷射喷嘴，这本身是有价值的，以便自调节喷嘴能够与自喷射泡沫/雾喷嘴有效组合或者结合。此外，这种强化喷射方案有利于使喷嘴具有喷射化学制品(如干粉)流体的能力。因此，本发明还涉及适合各种喷嘴的改进了的喷射装置。

本发明的概述

本发明包括一种用于灭火的、具有一个位于喷嘴排放口附近的调节式阻隔件的压力调节喷嘴。该阻隔件提供了与一次灭火流体连通的正向和反向压力表面。通过作用于阻隔件正或反面的流体压力，该阻隔件调节至少是部分有效的。

上述喷嘴优选包括一个安全阀，阻隔件前端的有效反向压力表面面积大于有效正向压力表面面积。阻隔件优选限定一个阻隔件腔，如果使用一个安全阀，那么安全阀至少部分位于该阻隔件腔内。

本发明包括具有流体喷射装置的自调节喷嘴。上述流体喷射装置被设计成特别能用于起泡浓缩物，并能够提供起泡浓缩物的中央或者周边通道。

本发明还优选具有能喷射干燥化学制品的自调节喷嘴以及自调节和自喷射的喷嘴。

本发明具有在二次流体或起泡浓缩物绕壁周边导通时的强化喷射装置。这些强化喷射装置能够与或不与自调节阻隔件前端一起使用。上述强化的喷射装置包括改变靠近喷嘴排放口的一次灭火流体流的形状，以便形成一个横截面积逐渐变小的环状流体。二次流体或者起泡浓缩物的喷射口正好通向横截面积最小的下游环状流。该环状流在达到最小之后逐渐扩展。此外，可以通过周边导通壁提供小射液的一次流体，以便强化二次流体或起泡浓缩物的喷射。

附图的简要描述

通过结合附图对下述最佳实施例的详细描述可以更好地理解本发明，其中：

图1以剖开的形式描述了作为背景技术的现有的非自调节自喷射喷嘴典型结构；

图2A以剖开的形式描述了自调节喷嘴的一个实施例，该实施例具有一个中央安全阀；

图2B以剖开的形式描述了图2A的详细放大图，即带有一个位于中央的调节安全阀的可调节阻隔件前端的实施例；

图2D也以剖开的形式描述了具有一个不位于中央的自调节喷嘴的实施例；

图3A以剖开的形式描述了一个自喷射和自调节喷嘴的实施例，该喷嘴包括通过其中央输送和排放起泡浓缩物并具有一个检测阻隔件腔内压力的调节阀组件；

图3B更详细地描述了一个图3A所示的检测阻隔件腔内压力的调节阀组件。

图3C描述了一个能够喷射起泡浓缩物并从周边导通上述喷射起泡浓缩物的自动喷嘴的实施例；还描述了一个检测阻隔件正面区域压力的调节阀组件；

图3D以剖开的形式描述了一个能够喷射起泡浓缩物并从中央导通上述起泡浓缩物的自动喷嘴的实施例；还描述了一个检测阻隔件正面区域压力的调节阀组件；

图3E以剖开的形式详细描述了图3D，即用于检测阻隔件正面区域压力的不位于中央的调节阀组件；

图4A首先描述了一种在本发明的该实施例中的流量表的可能布置；在图4A中，表示了一个自喷射压力调节喷嘴，其中的安全阀被设计成环绕该管的环状安全阀，以便将喷射流体提供给喷嘴的混合型区域；描述的流量表具有一个在喷嘴外边可观察到的指示器附件，该流量表本身安装在阻隔件内；

图4B描述了本发明的一个可供选择的实施例，其中阻隔件腔在固定管筒、固定柱塞和位于固定导管筒上的弹簧上滑动，柱塞代替了一个安全阀，而另一些实施例，上述弹簧根据设计可使柱塞交替地移入或者移出；

图4C以剖开的形式详细描述了能够通过中央输送和排放流体化学制品如干燥粉末并能够由阻隔件腔压力启动安全阀的自动喷嘴实施例；

图4D以剖开的形式表示了一个能够从中央排放流体化学制品的自动喷嘴的实施例，该喷嘴具有一个由阻隔件正面流体压力启动的安全阀；

图5A以剖开的形式描述了一个自动喷嘴的实施例，该喷嘴能强化从周边喷射和导通起泡浓缩物，并能从中央排放化学制品流体；

图5B以剖开的形式表示了一个自动喷嘴的实施例，该喷嘴能强化从周边喷射起泡浓缩物并能从中央排放化学制品流体，5B的实施例还包括一个有助于起泡浓缩物喷射的喷射器；

图5C表示了一个自动喷嘴的实施例，该喷嘴能从周边喷射起泡浓缩物和从中央排放化学制品流体，它还具有另一种类型的泡沫喷射器；

图6以剖开的形式表示了一个自动喷嘴，其中起泡浓缩物和化学制品流体都通过喷嘴中央流出；

图7描述了一个能强化从周边排放喷射泡沫的自动喷嘴实施例；

图8描述了一个类似图7的实施例的喷嘴，但是不具自动装置；

图9描述了一种起泡浓缩物从中央输送的强化的喷射排放装置。

这些附图是基本说明。显然，为了说明本发明的某些方面，已经简化了结构并省略了某些细节。为了清楚起见，不考虑比例关系。

最佳实施例的详细描述

通常，具有一个为了以目标压力排放灭火流体的可“调节”的阻隔件的喷嘴需要一个偏压装置，对抗调节阻隔件由于流体压力而向外的倾向于开大排放口的有效尺寸的预期运动，最简单的偏压装置将等于所需的力或目标流体压力的反作用力作用于阻隔件正面。因此，阻隔件的正向运动平衡了目标压力下的阻隔件反向偏置压力。阻隔件正面是阻隔件的使灭火流体通过和流出排出口的表面。理论上，偏置力在阻隔件两端点之间几乎不到半英寸的可调节范围内在目标压力上一个基本恒定的偏置力。上述目标压力可以是100帕斯卡。这种简单设计表示于图4B中。

此外，可以将可调节的阻隔件前端设计成在该阻隔件前端内限定出一个腔室，提供一次灭火流体能够作用的正面和反面。显然，限定在阻隔件前端内的腔室应具有允许一部分灭火流体进入该腔的装置。在这种设计中，阻隔件有效反向压力表面面积通常应超过阻隔件的有效正向压力表面面积。然而期望阻隔件内的流体压力至少稍微小于施加于面对阻隔件正面的压力。这种倾向证明了这样一个事实，至少在这些最佳实施例中，阻隔件内流体的反向压力表面面积超过提供给阻隔件的正向压力表面面积。采用这种方式，阻隔件内流体作用于一个较大的表面区域，并且尽管量值低，也能够驱动阻隔件反向作用于通过喷嘴的流体流。考虑到在不同源压力下阻隔件内外的压力差，考虑到在不同前端压力和流速下存在于有效区域内的流体压力不同希望设计出在目标压力下平衡的阻隔件。显然总是需要附加弹簧机构，用于增加由一次灭火流体提供的作用于阻隔件前端正面和反面的偏置力。

显然，如果或者当阻隔件调节导致如由在一个固定柱塞上滑动的阻隔件限定的阻隔件腔的容积变化时，那么将使从腔内流出的流体压力降低。

本发明具体地公开了使用至少一个安全阀的方案，以便提高平衡的精确度和速度，减少过度摆动或滞后。当流体压力从目标压力改变时，安全阀将从阻隔件一侧或另一侧使流体减压，优选使阻隔件阻隔件腔的流体减压。这种泄放通常引起阻隔件移动，在所示的情况下，朝外向阻隔件位置的一端移动。一种朝外或者朝外端方向的移动将引起阻隔件上流体压力的下降。流体压力的这种降低可能引起安全阀再次关闭，再次允许阻隔件背面的流体压力增加。阻隔件背面流体压力的增加将有助于把调节阻隔件朝阻隔件正面的流体压力与阻隔件反面的流体压力平衡的位置调节，上述阻隔件包括考虑了其它偏压件，如设计中使用的连续“排气”的安全阀和任何弹簧。

本发明的该实施例所示的安全阀更确切地说或者直接检测作用于喷嘴内阻隔件正面区域的一次灭火流体压力，或者另外间接检测阻隔件腔内产生的额外的二次流体压力。本领域的普通技术人员进行的这种设计或其它设计之间的差异是方案选择和工程简单化进行的大问题。

选择安全阀的一种功能能助于从相同的向外或者向内移动阻隔件的方向适当地达到平衡压力位置。这种设计有助于在获得平衡时以较少的摆动和较高的速度在平衡点周围达到设计的较高精确度。

本发明还给出了改进了的自喷射装置的教导，这种装置在压力调节喷嘴中特别有用和有利，还给出了强化喷射和压力调节设计的教导，这种设计在用或不用自动喷嘴喷射流体化学制品如干燥粉末是有用的。

图1表示标准的自喷射喷嘴。FEF代表一种灭火流体。灭火流体FEF通过喷射器E向喷嘴N的中央固定管筒FS内喷射起泡浓缩物FC。通常为水并通过翅片F流动的灭火流体FEF的主流通过阻隔件正向弯折表面20朝外偏斜，并流出缝或喷嘴排出部分P。借助于喷射管J，流过喷射器E的起泡浓缩物FC和少量的灭火流体FEF流过上述管筒，并经过混合板M与流出喷嘴的缝或流出口P而进入混合区域22的灭火流体主流混合。套管S从图1所示排出雾状模式(fog pattem)的后位调节到排出“连续流”模式(“Straight stream”pattern)的前位。出口P由阻隔件B的表面20和喷嘴N的表面21限定。喷嘴N可以是几部分的组合。

图2A、2B和2C表示一个采用自喷射喷嘴的基本结构而构成的压力调节或自调节或自动喷嘴N，只是泡沫喷射入口由模件32隔开。(上面参考的临时申请中的照片示出了图2A、2B和2C的实施例。这些照片包括所使用的弹簧)。在公开的具有自动压力调节装置的实施例中，图2A、2B和2C特别有用。图2A、2B和2C的喷嘴简单，既不是自喷射结构，也不能够喷射干燥化学制品。在图2A、2B和2C的实施例中，使用了调节或安全阀42。这种简单设计允许调节或安全阀42进入喷嘴的管筒中心。如果利用喷嘴中央导通起泡浓缩物或干燥化学制品，那么与自调节阻隔件有关的调节阀最好偏离阻隔件中央。这种可供选择的设计表示于图2D中，尽管只要进行简单的改型就可以做到这也是一种既不用于喷射起泡浓缩物也不用于喷射干化学制品的自动喷嘴的实施例。显然，图2D的自喷射装置设计本身通过喷嘴中央能够喷射起泡浓缩物或者导通干燥化学制品。

图2A的喷嘴N示出了在固定支撑管筒28上滑动的可调节阻隔件前端B。支撑管筒28固定于管筒接头29内。灭火流体FEF或者水W从左侧进入喷嘴N，流向右侧的位于由阻隔件前端B限定的表面20和由喷嘴N的一个元件限定的表面21之间的排出口P。使灭火流体流入支撑管筒28中央，从而压迫基本位于阻隔件前端B内的调节阀42的一个表面。调节阀42能调节压力面孔口40，以便使压力检测表面暴露于进入喷嘴N的支撑管筒28的灭火流体或者水中。

和支撑管筒28一样，位于支撑导管28端部的柱塞26是固定的。阻隔件前端B限定一个在阻隔件前端B内部的阻隔件腔24，利用固定柱塞26形成该腔室的一端。过滤器34优选设置于支撑管筒28的水入口，以便防止碎石堵塞孔口40中的调节压力面。凸缘基座36是公知的现有构件，它用于连接喷嘴N，以便供应灭火流体或者水。过滤器34可以由过滤器固定螺母35保持定位。

图2C更清楚地表示了调节阀42的工作情况。灭火流体FEF处于支撑管筒28内，压迫检测压力入孔口40内的调节控制表面41。灭火流体FEF还通过图2C中箭头所示的侧面入口孔58进入阻隔件前端B的阻隔件腔24内部11。图2C的实施例中侧面入口孔58在调节控制表面41外边。利用灭火流体作用于阻隔件正面20的压力，将在固定柱塞26上滑动的滑动阻隔件前端B推向前方，利用阻隔件腔24内灭火流体作用于逆向或者反向阻隔件前端表面23上的压力，将滑动阻隔件前端向回推动。考虑到流体在图2C内从底部通过阻隔件前端B流动到顶部，工作时在图2C的实施例中的操作反面23具有比阻隔件前端正向表面20更大的有效表面面积。所示的一个阻隔件前端复位弹簧50将阻隔件前端复位于关闭位置，不使水压增加。如实验所确定的那样，阻隔件腔24内灭火流体的压力小于阻隔件前端B正面20上灭火流体压力。

压力入孔口40内的调节控制表面41依靠调节偏压弹簧48实现偏压。调节偏压弹簧48的设定值为使调节阀打开或者至少放气的值。当作用于调节控制表面41的压力形成克服调节偏压弹簧48的偏压力的力时，具有调节密封件45的调节阀47的柱塞朝喷嘴流方向移动，从而打开调节阀47。阻隔件前端24内的灭火流体FEF进入出口并充满调节阀42的室62。当调节阀47打开时，流体从调节阀室62通过调节阀室64进一步向前流出大气出口孔56。柱塞固定螺母46将固定柱塞26固定在固定管筒28。浮动阻隔件前端B滑过固定柱塞26，并利用主密封件54紧贴固定柱塞56的表面而实现密封。如果或当调节阀47只稍稍开启时，那么调节阀42将通过室62、室64和大气出口孔56放气或者缓慢泄气。当流体通过调节阀内的室62、室64和大气出口孔56流出阻隔件前端腔24时，作用于阻隔件前端内的相对或反向表面23的压力减少。当作用于表面23的压力减少时，灭火流体作用于表面20的压力可以推动阻隔件前端B在固定柱塞26上向前滑动。调节阀42的导向元件43用于导引调节阀42内的调节阀47的柱塞移动。导向元件43可以用导向密封件49紧贴固定管筒28而实现密封。可以设置弹簧张力调节螺钉44来改变调节偏压弹簧48的偏压力。

图2D表示具有一个不位于中央的调节阀组件42的类似的滑动可调阻隔件前端B。调节阀组件42检测滑动阻隔件前端B的阻隔件正面20部分的压力。上述压力通过一个设置于调节阀组件42的检测压力入口孔40检测。图2D中示出的流量指示器70利用传感器74和72给操作者一个可观察到的流量指示和读数。图2D中的水入口58为一次灭火流体提供了进入阻隔件前端腔24内的入口，以便产生作用于滑动阻隔件前端B的反向压力或者反面压力。

图3A和3B表示一个自喷射压力调节喷嘴，其中起泡浓缩物FC通过可滑动的流量测量管96和固定管筒28从中央流过。在图3A和3B的最佳设计中，水W这种典型的一次灭火流体借助于水入口58进入阻隔件腔24，通过阻隔件前端B的正面20进入室24和阻隔件前端B的反面23周围。图3A中实施例的调节安全阀组件42检测阻隔件腔24内灭火流体或者水W的压力。图3B提供了图3A中调节安全阀组件42的放大视图。在该设计中，调节安全阀或调节阀47由调节偏压弹簧48弹性偏压，以便调节阀47移出底座45，并在选定的安全阀压力下泄压，上述选定压力在一些优选实施例中可以被设定为喷嘴前端目标压力100帕斯卡的约三分之二。经验表明，这样一个值对于检测喷嘴阻隔件腔内灭火流体压力的安全阀是适当的。现有的试验和经验表明，如在图3B中那样，对于阻隔件腔内流体的压力，弹簧偏置压力设定为接近65帕斯卡，以使作用于正向和反向阻隔件表面的内、外的流体压力达到适当平衡，从而获得接近100帕斯卡的目标压力，同时考虑到其他偏压因素，如可以利用水不流过而使阻隔件返回到关闭位置。

在图3B中，当作用于调节控制表面41的力大于调节弹簧48的力时，调节安全阀47打开，从阻隔件腔24喷射流体，流体通过调节安全阀或调节阀室64，并流出大气出口孔56。而且根据有关的设计、意图和各项压力，上述调节安全阀也可以稍微放气或者打开。

图3A设置有一个随阻隔件前端B在固定管筒28上滑动的可滑动流量测量管96。流量测量管96可滑过固定的泡沫体测量孔94。根据测量孔的开度，泡沫体测量孔94影响随靠水W流过入口喷嘴92和通过喷射器J而流过泡沫体入口90喷射的泡沫体量。按照这种方式，固定管筒28上和喷嘴N内滑动阻隔件前端B的相对位置能够影响通过管筒28和管96喷射的泡沫体的测量或泡沫体量。图3A还示出了外加与测量供给泵组件100相连的测量浮动组件98的选择方案。起泡浓缩物FC流过泡沫体入口90，并通过泡沫体测量孔94进入管筒28。泡沫体测量孔94的开度取决于阻隔件前端C和相连的泡沫体计量管96的纵向相对位置。

图3D和3E的实施例类似于图3A和3B的实施例。差别在于在图3D和3E的实施例中，调节安全阀组件42或多或少直接检测浮动阻隔件前端B正面20的水压。

图3C的实施例表示一个用于自喷射泡沫浓缩物的自动喷嘴，该喷嘴在围绕喷嘴圆筒壁周围部分周边导通起泡浓缩物，而不是在中央导通泡沫体剂。图3C中的中央管筒如实线所示。显然，上述中央管筒被用作导通流过喷嘴的化学制品如干燥粉末的通道。

图3C的实施例中调节安全阀42与图3D中的实施例中的调节安全阀相同。和图2A的实施例中的一样，阻隔件前端B在固定支撑管筒28上滑动。此外，所示的流量指示器70提供可观察到的通过喷嘴的流量的读数。在图3C的实施例中，起泡浓缩物FC进入泡沫体入口90，并通过周边通道52进到喷嘴N的排放端。接着起泡浓缩物FC通过周边通道52，周边通道52可以是一条终止于环状泡沫体出口27的环状通道。一种强化或者改善的喷射装置表示于图3C中。喷嘴表面21和阻隔件前端表面20用于形成排出的水流W。水流W通过表面21和20形成一股较平稳的环形流，该股环形流正好通过或经过泡沫体出口27之前横截面宽度减至最小宽度。当通过泡沫体出口27时和通过泡沫体出口27后，环状水流的横截面宽度稍增宽。这与喷入主水流W中的起泡浓缩物的量小相适应，通常约3-6％。然后水W和适量的起泡浓缩物FC一起在出口P排出，借助于水W流过最小宽度点220，通过出口缝或出口P排出并进入常规混合区域22，使起泡浓缩物经泡沫体出口27被喷射出。混合区域22用虚线表示成略无定形。实验和经验表明，在排出流体形成较平稳的环状流时，在距离近似为泡沫体出口27的宽度226的2-5倍范围内，随着区域222内横截面积减少，水通过泡沫体出口27而获得的喷射力增强。

图4A表示本发明的一个实施例中流量计的可能位置。在图4A中表示了自喷射压力调节喷嘴，其中安全阀设计成环形安全阀，该安全阀包围了将喷射流体喷入喷嘴混合板区的管。所示的流量计具有一个位于喷嘴外部的可视指示器附件。流量计本身保留于阻隔件内。流量计的另一个可选择位置是简单地沿喷嘴内壁安装。

图4B表示本发明的一个实施例，其中已经做过实验但是没有给出安全阀的精确度。在图4B中，表示了具有在固定管筒和固定柱塞上滑动的阻隔件的阻隔件腔。该阻隔件以阻隔件反面限定了一个阻隔件腔。在流过喷嘴的灭火流体作用于阻隔件正面、正向压力作用于阻隔件时，阻隔件腔内的流体反向操纵阻隔件。在图4B的实施例中，位于固定管筒和柱塞周围的弹簧代替了上述安全阀。该弹簧可以根据弹性设计使柱塞内偏或者外偏。

图4C也表示一个用于喷射化学制品如干燥粉末的自调节喷嘴。化学制品入口110具有一个使化学制品C进入喷嘴并通过固定管筒28和通道12中央导通以便排出喷嘴前部的基。在图4C的实施例中座示出的调节安全阀组件42与图3A中的调节安全阀组件42相同。图4D的实施例也表示一个用于喷射通过喷嘴中央导通的化学制品如干燥粉末的压力自动调节喷嘴。图4C和4D的实施例的不同点在于调节安全阀组件42检测作为阻隔件腔24内表面反面的阻隔件前端B的正面20的压力。

图5A的实施例将如图4D的实施例的中央导通和喷射干燥化学制品的自动喷嘴与如图3C的实施例那样的周边导通起泡浓缩物相结合。此外，象图3C中的实施例一样，进一步强化了起泡浓缩物的喷射。

除了设置泡沫体喷射器JJ用于强化起泡浓缩物FC向喷嘴N的周边通道52内的喷射，以及不使用图3A的强化喷射排出方案外，图5B的实施例与图5A的实施例相同。图5C的实施例为图5B中泡沫体喷射器JJ来用另一种设计的实施例提供了一种可供选择的方案。

图6的实施例在中央导通起泡浓缩物和干燥化学制品两者，同时提供了一种自调节阻隔件前端。

除了泡沫体喷射器200可通过泡沫入口90和泡沫出口27进一步强化喷射起泡浓缩物FC外，图7的实施例与图3C的实施例类似。

图8和9描述了非自调节的喷嘴。图8和9的喷嘴具有固定阻隔件前端FB。图8描述了均匀地非压力调节(even in a honpressure regulating)固定阻隔件前端喷嘴时的强化喷射装置的有用部分。描述的泡沫体喷嘴入口200喷射少量的通过喷嘴流入环状室泡沫体通道52的水。所示的表面21和20形成一股较平稳的环形水流，该股水流正好在通过喷嘴N的排出端或出口P处的泡沫体出口27之前横截面减少。图9表示一种中央导通起泡浓缩物FC的强化自喷射装置。在图9中，表面21和表面20也形成一股较平稳的环形水流，该股水流正好毗邻泡沫出口27而流过，该股较平稳的环状水流正好在通过泡沫出口27之前稍微减少的横截面面积为最小面积。

如上面所述的那样，运行时，本发明的自调节自动装置至少与可调节的阻隔件有重要关系，它根据出现于阻隔件表面的正反两侧的一次灭火流体压力调节阻隔件。在这种方式中，阻隔件至少部分作为双向柱塞进行工作，并寻求平衡压力位置。该喷嘴流体提供了作用于阻隔件两侧的流体压力。反向作用的压力至少是正向压力的函数。阻隔件的反向压力表面优选大于阻隔件的正向压力表面。显然，事实上阻隔件的正向压力表面可以改变，并且上述表面是压力、流过设计的喷嘴和阻隔件的流体流量和喷嘴尺寸的函数。尽管能够设计一种具有正目标压力乘正向压力表面等于反向压力乘反向压力表面的平衡位置的阻隔件，但是这样一种平衡技术在实践中难以实施。因此本发明的最佳实施例至少使用了一个安全阀。这些优选实施例还使用了一个安全阀来减少反向的压力。在这些优选实施例中，反向压力表面的面积大于正向压力表面的面积。因此，在这些优选实施例中，当安全阀关闭时，反向压力乘反向压力表面的面积通常大于正向压力乘正向压力表面的面积。这表明，喷嘴受偏压地关闭对于正向压力是相当重要的。当阻隔件关闭时，阻隔件前端的正向压力使喷嘴内可排放的压力达最大。在接近正向目标压力的某一点，一个或者多个安全阀打开，开始降低阻隔件反面的压力，使阻隔件前端平衡在开启上并向外调节。安全阀优选设置有一定的调节度，以便该安全阀能够选择在部分打开的位置，并保留于该位置而不摆动，其中，考虑到安全阀系统的开度，阻隔件目标压力乘目标压力下的正面面积等于反向压力乘反向表面的面积。

虽然已经示出并描述了本发明的一些优选实施例，显然，本发明不限于此，在本发明的下述要求保护的范围内可以有各种实施方式和实践。

本发明的上述公开内容和描述只是示例性的，在不超出本发明的保护范围的前提下，可对所示出的系统尺寸、形状、材料以及种种细节作出各种改变。申请的本发明在权利要求书中按照传统规定的说明方式使用术语，也就是说单个部件的例子包含了一个或一个以上部件的例子，两个部件的例子包含了两个或两个以上部件的例子，依此类推。

Claims (32)

1．一种用于灭火的压力调节喷嘴，包括：

一个可调节地靠近喷嘴排放口的阻隔件；

该阻隔件提供了与一次灭火流体连通的正向和反向压力表面；以及

其中阻隔件调节状况至少部分受到作用于阻隔件正面和反面的流体压力的影响。

2．如权利要求1的喷嘴，其中对于喷嘴的至少一个有效压力范围，阻隔件的有效反向压力表面面积超过了阻隔件的有效正向压力表面面积。

3．如权利要求2的喷嘴，其中包括一个安全阀，在接近喷嘴排放的灭火流体压力超过或者降低至预选的安全阀压力以下时，启动该阀，以便降低至少作用于阻隔件所述正面或反面之一的流体压力。

4．如权利要求3的喷嘴，其中该安全阀在该一次灭火流体压力超过预选的安全阀压力时，降低作用于阻隔件反面的流体压力。

5．如权利要求4的喷嘴，其中该阻隔件限定一个阻隔件腔，并检测该阻隔件腔内的一次灭火流体的压力。

6．如权利要求5的喷嘴，其中该安全阀至少基本位于该阻隔件腔内。

7．如权利要求1的喷嘴，其中包括一个安装于喷嘴上的用于测量通过该喷嘴的流体的至少一种读数的流量计。

8．如权利要求1的喷嘴，其中包括一个安装于喷嘴上的喷射器，以便使供给喷嘴的灭火流体具有将二次流体喷入喷嘴的喷射力。

9．如权利要求4的喷嘴，其中包括一个安装于喷嘴上的喷射器，以便使供给喷嘴的灭火流体具有将二次流体喷入喷嘴的喷射力。

10．如权利要求8的喷嘴，其中包括向该喷嘴排放端供应第三种灭火流体化学制品和排放由灭火流体包围的上述化学制品的装置。

11．如权利要求8的喷嘴，其中包括一个与该喷射结构流体连通的比例调节阀，使该阀根据至少(a)阻隔件的调节；(b)灭火流体的压力；和(c)灭火流体的流速之一调节喷射的二次流体量。

12．如权利要求1的喷嘴，其中包括用于向该喷嘴的排放端供应附加化学制品流体和排放由灭火流体包围的上述化学制品的装置。

13．如权利要求8的喷嘴，其中上述二次流体沿喷嘴壁周边部分喷射。

14．如权利要求13的喷嘴，其中包括

喷嘴组件壁部分，用于使靠近该组件排放的液流形成一股较平稳的环状流，该股环状流具有逐渐减少到最小然后扩大的横截面积；及

一个附加流体排放口，该排放口通向最小和靠近该最小部分的环状流下游的部分。

15．如权利要求13的喷嘴，其中喷嘴壁周边部分确定了一个通道，该通道具有一个二次流体入口和至少一个靠近上述入口将灭火流体喷入该通道的孔口。

16．如权利要求14的喷嘴，其中喷嘴壁周边部分确定了一个通道，该通道具有一个二次流体入口和至少一个靠近上述入口将灭火流体喷入该通道的孔口。

17．一种用于排放灭火流体的自喷射压力调节喷嘴，包括：

一个可调节地靠近喷嘴排放口的阻隔件，其中该阻隔件和喷嘴相对调节，以根据一次灭火流体的压力改变喷嘴排放口；及

一个安装于该喷嘴上的喷射器，以使上述灭火流体具有将二次流体喷入喷嘴的喷射力。

18．如权利要求17的喷嘴，其中包括一个与该喷射器流体连通的比例调节阀，该阀根据至少(a)阻隔件的调节；(b)喷嘴处灭火流体的压力；和(c)喷嘴处灭火流体的流速之一调节喷射的二次流体的量。

19．如权利要求17的喷嘴，其中上述二次流体沿喷嘴壁周边部分喷射。

20．如权利要求17的喷嘴，其中包括用于向喷嘴的排放端供应附加化学制品流体和排放由灭火流体包围的上述化学制品的装置。

21．如权利要求20的喷嘴，其中上述化学制品包括干燥粉末。

22．如权利要求19的喷嘴，其中喷嘴壁周边部分确定了一条通道，该通道具有一个二次流体入口和至少一个靠近上述入口将灭火流体喷入该通道的孔口。

23．一种灭火方法，包括

自动调节喷嘴阻隔件，以便基本在目标压力下排放灭火流体；

利用一次灭火流体提供的喷射力向喷嘴内喷射一种附加流体；及

从该喷嘴排放由一次灭火流体包围的化学制品流体。

24．一种喷射式灭火喷嘴组件，包括

喷嘴组件壁部分，用于使靠近该组件排放的液流形成一股较平稳的环状流，该环状流具有逐渐减少到最小然后扩大的横截面积；及

一个附加流体排放口，它通向最小和靠近该最小部分的环状流部分下游部分。

25．如权利要求24的组件，其中喷嘴组件壁部分构造成使环状流横截面积增加至超过该附加孔口，增加量至少是附加的喷射流的体积。

26．如权利要求24的组件，其中壁部分形成长度至少为一英寸的环状流。

27．如权利要求24的组件，其中形成的环状流的长度至少是该流最小横截面处宽度的三倍。

28．一种从一个喷嘴组件喷射地排放灭火流体的方法，包括

使靠近该组件排放的液流通过喷嘴组件的液体主流形成一股较平稳的环状流，该环状流具有逐渐减少到最小然后扩大的横截面积；及

在最小和靠近该最小部分的环状流部分开一个附加流体排放口。

29．一种灭火喷嘴，包括

用于调节阻隔件来根据检测的流体压力调节灭火流体排放压力的装置；及

安装于喷嘴上用于将二次流体喷入喷嘴的装置。

30．一种灭火方法，包括

调节阻隔件，以便根据检测的压力调节灭火流体排放压力；及

使用安装于该喷嘴上用于向二次流体提供喷射力的装置向喷嘴喷射二次流体。

31．如权利要求29的装置，其中包括用于排放由灭火流体包围的流化学制品流体的装置。

32．如权利要求30的方法，其中包括排放由灭火流体包围的化学制品流体。

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