CN1391492A - 使用水雾的防火系统 - Google Patents

Abstract

熄灭着火的方法，该着火的特征在于：在油炸锅中，在液体脂油或油脂区域上方产生敞开式上升的火焰，脂油或油脂是可燃的，以便产生着火，该方法包括以下步骤：设置一个形成雾的喷嘴，以便使雾对准火焰；将加压下的基本上是纯水输送到喷嘴，以便喷嘴使从喷嘴输送的一股水雾流形成为一种快速而膨胀的浓雾流；和将上述雾流对准火焰，以便基本上包围火焰，并流向脂油或油脂区域足够的时间，以便使火焰熄灭，并将脂油或油脂区域表面的温度降低到低于燃烧温度的水平。

Description

使用水雾的防火系统

发明背景

本发明在总体涉及扑灭包括烹饪用油或脂油的偶然着火，而更具体地说，涉及纯水雾在这种扑灭、及熄灭这类着火中的应用。

近年来，具有高能量输入速率的高效烹调设备的研制，和具有高燃烧温度的植物油广泛使用，增加了生命财产损失的潜在危险。在旅馆、饭店和快餐出口中所有偶然着火当中，几乎有50％是从厨房开始，并且这些偶然着火中大多数都涉及液体烹饪用油或脂油着火。这些着火最难熄灭并且容易重新燃烧。由于烹饪用油着火具有与其它类型液体燃料着火不同的特点，最近美国的国家防火协会(NFPA)把烹饪用油着火重新分类成一种新的火类，即K类；预防损失委员会(Loss Prevention Council)和世界上其它机构也考虑到类似的分类。

以前的研究表明，泡沫灭火剂、粉状灭火剂及二氧化碳在扑灭烹饪用油着火时，不象用于其它类型液体燃料着火那样有效。目前，湿化学试剂，如NFPA-17A所说明的，是用来熄灭烹饪范围内油脂着火的主要手段。它们在熄灭这些着火时是有效的，但可能引起刺激皮肤和眼睛，及灭火之后的清理问题。此外，湿化学试剂的系统成本比较高。结果，非常有必要通过引入新的有效灭火系统来改善防火安全措施，和降低保护饭馆烹饪范围的成本。

发明概述

本发明的主要目的是通过使用水雾提供特别有效地扑灭这类着火的方法和装置。这些雾是无毒的，并且对环境问题不产生影响。

基本上，本发明提供一种熄灭着火方法，该着火其特征在于：在液体脂油或油脂区域的上方产生敞开式上升的火焰，脂油或油脂是可燃的，从而产生着火。方法步骤包括：

a)将形成雾的喷嘴设置成使雾对准上升的火焰，

b)将基本上是纯水在加压下输送到喷嘴，以便喷嘴将从喷嘴输送的一股水雾射流，形成为一种快速而膨胀的浓雾流。

c)和将雾流射入火焰，以便基本上包围火焰，并朝脂油或油脂区域流动一足够时间，来熄灭火焰并使脂油或油脂区域表面的温度降低到低于燃烧温度。

本发明的另一个目的是进行上述步骤c)，以便实施将这种雾快速转变成雾流，该雾流围绕脂油或油脂区域向外膨胀，并快速覆盖那个区域或紧密围绕那个区域盘旋，同时阻止空气或氧进入脂油或油脂区域。

另一个目的是将形成雾的喷嘴直接设置在上述区域的上方和在这样一个间距处，以使向下的雾流在向下流动时膨胀，以便迅速地包围、冷却、并熄灭火焰。

快速的雾流形成并前行到火焰中，是通过在220和250psi之间，优选的是高于245psi的压力水平下，将纯水供给喷嘴来实施的。另外，用于将雾流朝脂油或油脂区域输送所需的时间间隔，通常少于约10秒钟，用于实施灭火。用雾代替水滴保证这种快速灭火，因为雾提供最大的暴露于火焰中的水表面积，同时具有很广范围的分布。

另一个目的是与雾流入火焰一起消除脂油或油脂的电加热或煤气加热。对那种场合，方法可以包括检测火焰的存在，而然后实施将加压下的水输送到喷嘴，以便形成雾。

还有另一个目的包括设置一个可移动式消防车(portable carrier)，并将加压下的水存放在消防车上，和存放在待输送到喷嘴的一个位置中。贮水容器可以设置在消防车上，该容器具有一个用于将水输送到喷嘴的出口，并设置一根将这个出口连接到喷嘴上的管道。因而轻便消防车很容易按照本发明靠近如饭馆中待保护的脂油油炸锅设备设置。

一个附加的目的是提供用于更快移动到着火地点的便携式装置，并且该装置包括：

a)一个便携式容器和装在该容器中的含水液体，

b)一根细长的挠性管，该挠性管具有一个接收从容器出来的加压液体的入口端，并具有一个出口端，

c)一根细长的比较坚硬的金属导管，该导管具有一个与挠性管出口端相通的入口，上述导管具有一个成角度的出口端部分，该出口端部分相对于上述导管以一个角度α延伸，此处

                     α＞50°，

d)和一个产生雾的喷嘴，该喷嘴设置在导管的出口端处，因而液体通过一个减压阀从容器、导管和喷嘴中流出，成为雾，而同时操纵导管，以便使上述导管端部成上述角度α延伸，用于用雾包围火焰。

另一个目的是提供一种熄灭着火的方法，该着火其特征在于：在向上存在的液体脂油或油脂区域的上方，产生敞开式上升的火焰，脂油或油脂是可燃的，以便产生着火，该方法包括以下步骤：

a)提供一个便携式容器和一个形成雾的喷嘴，该喷嘴与容器内装物相通，容器内装物是含水的并加压，因而使雾对准火焰，

b)将容器内装物在加压下输送到喷嘴，以便喷嘴将一股从喷嘴输送的雾的射流，形成为一种快速和膨胀的浓雾流，

i)上述到喷嘴的压力是在170和250p.s.i之间，

ii)和上述到喷嘴的压力是在引起雾滴形成、并使雾滴具有横截面小于1000微米的水平下。

c)和使雾流朝下射灭火焰，以便基本上包围火焰，并且朝脂油或油脂区域方向流动足够的时间，该时间少于约15秒钟，以便熄灭火焰并将脂油或油脂区域表面的温度降低到低于燃烧温度的水平。

d)上述喷嘴从火焰上方的一个地方对准火焰，并且相对于垂直方向成锐角对准火焰。

本发明的这些和另一些目的和优点，及例证性实施例的详细情况，从下面的详细说明和附图将更充分地理解，其中：

附图说明

图1是示出应用本发明的一个系统的视图，

图2是穿过油炸锅装置、排烟罩所作的放大垂直剖视图，并显示出喷嘴在排烟罩下方和油炸锅装置中液体脂油区域上方的定位。

图3-6是示意立视图，示出用对准的雾，在扑灭火焰和着火中的步骤；

图7是系统图，示出火焰的检测及最后造成的脂油或油脂加热的中断；

图8是示出应用本发明的轻便消防车立视图；和

图9是示出一种改进系统的立视图。

图10是示出用于救火的便携式系统的视图；和

图11是穿过油炸锅装置所作的垂直剖视图，并且该图具有一个表明便携式系统的喷嘴在排烟罩下方及在油炸锅中液体脂油区域上方定位的雾。

详细说明

在图1和2中，油炸锅装置10设置在排烟罩11的下方。由装置10的容器或贮槽10a中烹饪用油或脂油引起的烟收集在排烟罩内，并通过管道13排出。脂油12通常是如例如用电加热或煤气加热装置加热到高温，上述加热装置一般用14表示，并且十分理想的是提供可操纵快速而有效地熄灭可能发生的着火或火焰的设备，该火焰如图3中15所示。这些火焰由于在油炸锅中脂油表面区域12a处上升的温度而迅速增大，并且如果火焰继续朝排烟罩方向上升和靠近排烟罩，则有火在排烟罩中爆燃的极大危险，同时冒着在装有油炸锅和排烟罩的建筑物结构中火爆燃的危险。

按照本发明，形成雾的喷嘴20位于一水雾流对准火焰15的位置处。见图4中正在工作的喷嘴，在火焰爆燃之后，喷嘴输送纯的(无化学污染)水雾，该水雾成朝下的锥形雾流，它以22表示。在这方面，基本上是在控制压力(见图4中控制装置25)下，于24处将纯水输送到喷嘴，这样喷嘴形成一连串的水雾，该水雾作为一种快速的浓雾流从喷嘴输出。另外，强大的雾流射入火焰，以便基本上包围火焰，并流向脂油或油脂(grease)区域足够的时间，以便熄灭火焰，和使脂油或油脂区域表面的温度降低到低于燃烧温度的水平。水雾滴具有很大的总表面积，同时起迅速降低火焰范围和脂油区域12a中温度的作用。可用的雾微粒横截面小于1000微米。在气体(例如N₂)压力优选的是在170和250psi之间的水足以在喷嘴处形成这些雾微粒，并足以将它们驱使至火焰上，就象在油炸锅处那样，以便很迅速地灭火，并且当火熄灭慢下来时没有过大的压力。

另外在图4-6中应该注意，向下的雾流锥体22分散到基本上包围油炸锅中脂油表面区域12a的范围。图4示出火焰15开始扑灭和降低；图5示出通过持续的雾输送基本上完全扑灭上升的火焰；和在图6中，火焰已经熄灭，并且油炸锅中脂油的表面区域12a被锥体22中的雾冷却。图5和6还示出通过与火焰与热脂油接触将其中部分雾转变成蒸汽，蒸汽在区域12a侧向上的30处翻腾、并在靠近油炸锅装置的31处向下，阻止或中断空气和氧流到区域12a和火焰，同时有助于火焰扑灭。

为得到最佳结果，水输送到喷嘴20的压力应在220和280psi之间；而优选的是这种压力应在245和255psi之间。足够量的雾流熄灭火焰的时间，如按照图4-6的顺序，是少于10秒，并且雾流可以持续将油炸锅中脂油的表面冷却到低于约180℃的水平，以保证防止自然的重新燃烧。

图2还示出排烟罩前面11a旁边的喷嘴支承件，该喷嘴从朝油炸锅前面10b垂直的方向向后倾斜4°-10°，以保证从油炸锅前面，厨师所在地方，引起的火焰将首先被熄灭。还应注意，喷嘴靠近面向下的通向排烟罩的进口11b。

图7示出与使雾朝向表面区域12a一起，用于消除或减少脂油或油脂12加热的步骤，和设备。这种消除或减少包括首先检测上述火焰的存在，和然后实施在加压下将水输送到喷嘴。在那个例子中，将一个易熔装置40设置在线路41中，易熔装置40固定到排烟罩11上。从着火和火焰起，过量的热引起装置40熔化，该装置40将一电信号通过线路41传送到控制装置43。控制装置工作停止这种加热，如例如通过使燃料管线45中的电磁阀44关闭加热脂油的燃烧器46。如果加热是通过电装置进行，则控制装置43工作停止电流流到电加热器。

控制装置43也可以用来打开通向一个或多个喷嘴的管线47中的水源阀46。可以用多个喷嘴48，如图7所示；并且可以在排烟罩排放管道52中设置一个或多个附加的喷嘴50，以便喷雾并将管道内部温度降低到远低于油脂燃烧温度的水平。

图8示出用于设备的轻便消防车60，该消防车60包括：一个待如上所述安装的喷嘴61；一个或多个在加压下装纯水的罐62；一根从水罐通向喷嘴的挠性管道63；一个在那个管道中的控制阀46；和一个操作式连接到如上所述阀46上的温度检测器或易熔装置40a。

图9示出另一种轻便消防车80，它取装加压水的直立压力容器形式，和一个便携式或活动的支承件81。当按下控制手柄85时，从软管84朝油炸锅83放出雾82。

操作的例子如下：例I：

在试验F-1中，用一个上面冲击的喷嘴P120。喷嘴的倾斜位置如图2所示，而喷嘴距燃料表面的距离为860mm。喷嘴朝油炸锅的后面倾斜。试验期间水雾排放压力保持在24.1bar(350psi)。

将油炸锅中的液体烹饪用油以一定速率(7℃/min)连续加热至它在368℃温度下自动点火。火变成从油表面上的小火焰充分蔓延成到达头顶上排烟罩的大火。烹饪用油的温度因大火而进一步增加到396℃，此温度比它的自动点火温度高28℃。然后开动水雾系统，并且向下强力流动的雾将火焰朝油炸锅的后部推。因而使烹饪用油的火马上熄灭。水雾排放保持15秒钟、并且烹饪用油的温度快速从近400℃冷却降到280℃。当水雾排放停止时，烹饪用油温度在6秒钟内上升到330℃，并且烹饪用油自动重新着火。另外水雾排放2秒种使火再次熄灭。然而，在二次灭火之后15秒钟，油炸锅中的油在约300℃温度下再次自动重新着火。再通过水雾排放5秒钟将火熄灭，并且油温降到200℃以下。烹饪用油不再发生自动重新着火。在试验期间，没有燃着的油溅到油炸锅外面，但在水雾排放期间，有少量油滴溅到油炸锅外面。例II：

试验F-2的目的是通过延长排放时间，来防止象在试验F-1中所发生的那样，烹饪用油的重新着火。因此，在试验F-2中，喷嘴配置保持与试验F-1中相同，但水雾的排放时间从15秒延长到1分钟。试验期间水雾的排放压力保持在29.0bar(420psi)。

油炸锅中的液体油连续加热，并且油在365℃下自动着火。火迅速地充分蔓延，并且油温进一步增加到390℃。开动水雾系统，并将火立即熄灭。在持续水雾排放1分钟期间，产生大量的蒸汽，并且油温降到200℃以下。没有发生重新着火。如在测验F-1中那样，在试验期间没有燃烧的油溅到油炸锅外面。由于较高的排放压力和较长的排放时间，所以溅到油炸锅外面的油滴量，比试验F-1中所观察到的量要多。例III：

在试验F-3中，保持与试验F-2相同的喷嘴配置，但排放压力从29.0bar(420psi)降到13.1bar(190psi)。试验期间水雾排放时间保持1分钟。

油炸锅中的液体油在365℃下自动着火。油火迅速地充分蔓延，并且烹饪用油的温度增加到390℃。然后开动水雾排放，烹饪用油火在1分钟后变熄灭。在试验期间，没有燃烧的油脂溅到油炸锅外面。溅到油炸锅外面的油滴量少于试验F-2中的量。水雾排放持续总时间为1分钟，并且没有发生重新着火。例IV：

对冷却温度溅射试验，进行了七次试验，试验中涉及三种类型的喷嘴。试验条件包括各种排放压力和喷嘴距燃料表面的距离。在试验期间，将烹饪用油加热到190℃的温度，然后排放水雾5秒钟。可以看出，对所有七次试验，在5秒排放时间内，没有油滴溅射到油炸锅的外面。油温从190℃冷却到170℃。高于油温的空气温度在水雾排放时间内也降低，但当停止水雾排放时，空气温度急剧增加。

进一步试验F-10表明，对马上熄灭，并且不重新着火来说，最佳水排放压力应在250和170psi之间。

在图10和11中，油炸锅装置100设置在排烟罩101的下方。由装置100的贮槽或容器103中烹饪用油或脂油102所引起的烟收集在排烟罩中，并通过管道104排出。脂油102通常是如例如用电加热或煤气加热装置加热到高温，该加热装置一般用105表示，并且十分希望提供便携式设备，该便携式设备可操纵快速而有效地扑灭可能发生的着火或火焰，如图11中115所示。这些火焰又往往会由于油炸锅中脂油的表面区域处上升的温度而迅速生长，并且如果火焰继续朝排烟罩上升并靠近排烟罩，则有火焰在排烟罩内爆燃的极大危险，同时冒着火焰在安装油炸锅和排烟罩的建筑物结构中爆燃的危险。

图10示出一个容器110，如一个装有用于灭火的加压含水液体111。这种液体因为利用容器中不燃的加压气体(例如氮气)而被加压，同时起作用以便把液体推向容器中管子113的下面进口113a。该管子113把加压液体111导向控制从容器出口的阀。那个出口可以是在容器顶部处阀114的出口114a，并且该出口可以通过移动杠杆115用人工控制，如已知的那样。气体112的压力通常约为195psi。

一根细长的挠性管116具有一个与阀出口114a相通的入口116a，管116具有一个出口端116b。管长度通常是在2和4英尺之间，同时能最后用人工操纵管子117向旁边位移。

细长的刚性金属管117具有一个与挠性管116出口116b相通的入口117a。管子117具有一个成角度的出口端部分117b，该部分117b与管子117主长度(main extent)的长度方向20成α角度延伸，并且此处α超过50°，而通常是约为60°。

发出雾的喷嘴118位于管子117的出口端处成角度的出口端部分117b处，这样形成的雾滴具有横截面小于1000微米，用于最佳的灭火作用和结果。

正如在图11中所看到的，将管子117握紧，并移动(正如挠性管116所允许的)，亦即，操纵，以便使雾在130处向下朝火焰155排放，该火焰155就象例如可以通过正着火的液体燃料(亦即脂油)槽102产生。因此，如果管子117近似水平地延伸，则末端部分117a与水平方向成约60°角延伸，如图所示，因而向下流动的雾分散成包围火焰区域。

在试验中，油炸锅中的脂油能自动着火，并且燃烧两分钟。然后操纵如上所述的优选便携式灭火设备，并造成火焰迅速扑灭和熄灭。

容器或加压容器110通常提供盛装6和9升之间的含水液体，如纯水。容器本身优选的是用无腐蚀性的金属，如不锈钢制成。

还应注意在图10和11中，朝下的雾流锥分散成基本上包围油炸锅中脂油表面区域102a的范围。火焰105开始扑灭和降低；接着通过持续的雾输送基本上完全扑灭上升的火焰；并且在火焰熄灭之后，油炸锅中脂油的表面区域被雾冷却。

用于以足够量的雾流来熄灭火焰的时间，如上所述少于10秒钟，并且雾流可以继续将油炸锅中脂油的表面冷却到低于约180℃的水平，以保证防止自然重新燃烧。

如上所述便携式系统满足以下要求：

A-熄灭由纸、木材、布、或塑料所产生的着火

B-熄灭由可燃液体所产生的着火

C-是不导电体(例如管子116是不导电的)

D-熄灭在商业厨房中或商业厨房处产生的火。

Claims (23)

1.熄灭着火的方法，该着火其特征在于：在油炸锅中，朝上存在的液体脂油或油脂区域上方，产生敞开式升起的火焰，脂油或油脂可以燃烧产生着火，该熄灭着火方法包括以下步骤：

a)将一形成雾的喷嘴设置成使雾对准火焰，

b)在加压下将基本上是纯水输送到喷嘴，以便喷嘴将从喷嘴输送的一股水雾射流形成为一种快速并膨胀的浓雾流，

c)和将上述雾流射入火焰，以便基本上包围火焰，并朝脂油或油脂区域流动一足够的时间，以便熄灭火焰和将脂油或油脂区域表面的温度降到低于燃烧温度的水平。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于：进行上述步骤a)，以便实施将雾快速转化成蒸汽，该蒸汽围绕上述脂油或油脂区域向外膨胀，并紧密围绕上述区域盘旋。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于：上述喷嘴直接设置在上述区域上方并以这样一个间距设置，以便向下的雾流在向下流动时膨胀到快速包围、冷却、和熄灭上述火焰。

4.权利要求1所述的方法，包括在170和250psi之间的压力下将水输送到喷嘴。

5.权利要求3所述的方法，包括在压力下将水输送到喷嘴，以使雾滴形成，并具有小于1000微米的横截面。

6.权利要求1所述的方法，其特征在于：上述在附属条款c)中的时间是少于约15秒钟。

7.权利要求1所述的方法，其特征在于：在上述区域处的液体脂油或油脂在上述着火之前经受加热，并且该方法包括与上述将雾射入火焰的步骤c)一道，消除或减少上述加热。

8.权利要求1所述的方法，包括检测上述火焰的压力，和然后实施上述将加压下的水输送到喷嘴。

9.权利要求7所述的方法，包括检测上述火焰的存在，和然后实施上述将加压下的水输送到喷嘴，上述在上述区域处的液体脂油或油脂在上述着火之前经受加热，并且该方法包括与上述将雾射入火焰的步骤c)一道，消除或减少上述加热。

10.权利要求1所述的方法，包括提供一个轻便消防车，并将上述加压下的水贮存在该消防车中，和贮存在待输送到喷嘴的一个位置。

11.权利要求10所述的方法，包括在消防车上提供一个贮水容器，该容器具有一个待将水输送到喷嘴的出口，并提供一根将上述出口连接到喷嘴的管道。

12.权利要求1所述的方法，其特征在于：上述脂油或油脂区域由在吸烟罩下面的一个容器中热的液体脂油产生，和包括将喷嘴安装在靠近吸烟罩进口处，并向下和向后对准容器前面的最大长度的上方，以便由喷嘴输送的雾流把火焰推向容器和吸烟罩之间的空间后部。

13.在熄灭由液体燃料槽引起产生火焰的着火方法中，该方法包括以下步骤：

a)提供一个盛装加压含水液体的容器，

b)提供一个提供控制上述容器出口的阀，

c)提供一根细长的挠性管子，该挠性管子具有一个接收上述加压液体的入口端，并具有一个出口端，

d)提供一根比较坚硬的金属管，该金属管具有一个与上述挠性管出口端相通的入口端，上述金属管具有一个成角度的出口端部分，该出口端部分以相对于金属管长度方向成α角延伸，此处

               α＞50°

e)提供一个在上述出口端部分处产生雾的喷嘴，

f)和从容器和管子中放出加压液体，通过上述喷嘴以便产生上述雾，同时操纵上述细长管子，以便使雾向下朝上述着火的液体燃料槽排放。

14.权利要求13所述的方法，其特征在于：上述操纵包括在比靠近上述金属管成角度末端部分更靠近挠性管的一个地点处，握紧上述细长的金属管。

15.权利要求1所述的方法，其特征在于：成角度的出口端部分造成以相对于水平的最后角度α向下延伸。

16.权利要求15所述的方法，其特征在于：α是约为60°。

17.权利要求13所述的方法，其特征在于：α是约为60°。

18.权利要求13所述的方法，其特征在于：上述液体的加压作用是在190和200psi之间。

19.权利要求13所述的方法，其特征在于：上述容器在其顶部处具有一个出口阀，该出口阀具有一个手柄，以便将加压液体供给到喷嘴。

20.用于灭火的便携式装置，该火产生由液体燃料槽所引起的火焰，该便携式装置包括：

a)一个便携式容器，及装在其中的加压含水流体，

b)一根细长的挠性管，该挠性管具有一个入口端，以便接收从容器出来的加压液体，和具有一个出口端，

c)一根比较坚硬的金属导管，该金属导管具有一个与挠性管出口端相通的入口端，上述导管具有一个成角度的出口端部分，该成角度的出口端部分相对于上述导管长度方向成α角度延伸，这里

                   α＞50°

d)和一个产生雾的喷嘴，该喷嘴位于导管的出口端处，因而液体从容器出来经过减压阀、导管和喷嘴，象雾一样流动，同时操纵导管，以便使上述导管端部分以上述角度α延伸，用于用雾包围火焰。

21.权利要求15所述的装置，其特征在于：上述角度α是约为60°。

22.权利要求15所述的装置，其特征在于：上述阀位于容器的出口处。

23.熄灭着火的方法，该着火其特征在于：在朝上存在的液体脂油或油脂区域上方，产生敞开式上升的火焰，脂油或油脂是可燃的以便产生着火，该方法包括以下步骤：

a)提供一个便携式容器和一个形成雾的喷嘴，该喷嘴与容器内装物相通，该容器内装物是含水的，并加压因而以便使雾对准火焰，

b)将加压下的容器内装物输送到喷嘴，以便喷嘴使从喷嘴输送的一股雾射流形成为一种快速和膨胀的浓雾流，

i)上述到喷嘴的压力是在170和250p.s.i之间，

ii)和上述到喷嘴的压力是在使雾滴形成，并使雾滴具有横截面小于1000微米的水平，

c)将上述雾流向下射入火焰，以便基本上包围火焰，并使雾流朝脂油或油脂区域流动一足够的时间，该时间少于约15秒钟，以便使火焰熄灭，并将脂油或油脂区域表面的温度降低到低于燃烧温度的水平，和

d)上述喷嘴从火焰上方一个位置对准火焰，并相对于垂直方向成锐角对准火焰。

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