CN1915459B - 灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的系统。一流体释放控制设备设置在加压气体供给源10A、10B、10C与目标灭火区域20之间的流体流路中。流体释放控制设备降低了其下游的流体流路中的压力。这允许选择可以承受比常规系统更低压力的下游管网，所述常规系统中没有提供流体释放控制设备，因此降低了成本。流体释放控制组件包括设置在第一流路22中的第一阀30和第一节流器26，以及设置在第二流路24中的第二阀32和第二节流器28。来自罐体10A、10B、10C的流体最初流经流路24和节流器26。随后流路22可通过可选的阀30关闭，而流路24通过阀32开启。然后气流流经节流器28。这降低了下游管路34中的峰值压力。在另一个实施例中，从罐体10A、10B和10C来的惰性气体释放是错开的，以降低管路34中的峰值压力。另一个实施例在从各个罐体10A、10B、10C到总管16的入口14A、14B、14C处设置了节流器，从而也降低了管路34中的峰值压力。

Description

灭火系统

技术领域

本发明涉及一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的系统和方法。

背景技术

惰性气体灭火系统正被用来取代使用卤代烷抑爆剂(Halon suppressants)的系统，因为上述基于卤代烷的系统被认为是对环境有害的。安全标准通常要求使用惰性气体的系统将惰性气体输入一个房间或其他目标区内，使惰性气体充满大约40％的房间容积。这将使房间内的含氧量降低到大约10至15％，使燃烧缺乏氧气。安全标准通常要求惰性气体需要量的95％在60秒内被输入到防护房间中。优选地，惰性气体选择成使得不会对房间内的任何人员有害，并且选择成使得即使在灭火剂气体扩散后房间内的空气仍可吸入。

为了向防护房间提供所要求的输送率，惰性气体一般以超高压，例如200至300巴的状态储存在多个罐体中。各罐体被连接到一根总管，该总管在需要的时候将惰性气体供应给目标房间。上述已知设备在图1中示出。

因为高度压缩的惰性气体必须被迅速地供应给目标房间，所以给目标房间提供通风孔面积以降低目标房间内峰值压力并避免在上述大量流体排放下的结构损坏是必须的。同样地，总管和从总管到目标房间的歧管必须能够承受当流体从各多个罐体同时释放时所产生的高峰值压力。上述重型管路是昂贵的。

WO-A-2004/079678(Fike公司)公开了一种惰性气体灭火系统，其中惰性气体储存在多个加压储气罐中。各罐体均具有相应的特别设计的排气阀，据称用来控制流体的释放以便以一个大体恒定的压力输送流体。该排气阀结构复杂，并且依赖相应罐体的压力变化来控制来自于加压储气罐的流体流量。

发明内容

依据本发明的第一方面，提供一种释放用于扑灭或压制火灾的惰性气体的系统，包括安装在加压惰性气体供给源与目标灭火区域之间流体流路中的流体释放控制构件，用于降低流体释放控制构件下游的流体流路内的压力，而与流体释放控制构件上游的流体流路内的压力无关。

有利地，当加压惰性气体供给源一开始释放时，该系统可操纵成降低流体流路内的峰值压力。当惰性气体供给源内的压力降低时，控制构件可以在初始释放阶段后，降低施加的压力减小量。控制构件下游的流体流路内的压力维持大体恒定，或至少低于在控制构件缺位时可能出现的最高压力。

压力可能出现一系列大体相等的峰值。

在某些实施例中，流体释放控制构件在没有流体释放控制构件上游的流体流路内的压力的任何指示的情况下工作。举例来说，流体释放控制构件依据经历的时间来工作。这和WO-A-2004/079678大不相同。

在其他的实施例中，流体释放控制构件上游的流体流路内的压力指示可以用来操纵流体释放控制构件。

根据本发明的第二个方面，提供一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的系统，其中惰性气体储存在多个加压储气罐内。该系统包括设置在所述多个加压储气罐和目标灭火区域之间的流体流路内的流体释放控制构件，用于减小流体释放控制构件下游的流体流路内的压力。

有利地，当加压惰性气体供给源一开始释放时，该系统可操纵成降低流体流路内的峰值压力。当惰性气体供给源内的压力降低时，控制构件可以在初始释放阶段后，降低施加的压力减小量。控制构件下游的流体流路内的压力维持大体恒定，或至少低于在控制构件缺位时可能出现的最高压力。

压力可能出现一系列大体相等的峰值。

在某些实施例中，流体释放控制构件在所有加压储气罐下游。无需为各加压储气管装备单独的流体释放控制构件。这与WO-A-2004/079678大不相同。

根据本发明的第三个方面，提供一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的方法，包括提供设置在加压惰性气体供给源和目标灭火区域之间的流体流路内的流体释放控制构件，用于减小流体释放控制构件下游的流体流路内的压力而与流体释放控制构件上游的流体流路内的压力无关。

根据本发明的第四个方面，提供一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的方法，其中惰性气体储存在多个加压储气罐内。该方法包括提供设置在所述多个加压储气管和目标灭火区域之间的流体流路内的流体释放控制构件，用于降低流体释放控制构件上游的流体流路内的压力。

附图说明

为便于更好地理解本发明，现将参照所附的附图说明一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的系统和方法，其中：

图1示意地显示了现有技术中的惰性气体灭火系统；

图2示意地显示了根据本发明第一实施例的惰性气体灭火系统；

图3显示了一幅表现现有技术中的灭火系统和第一实施例中的灭火系统的流体流路压力相对于时间变化的图表；

图4示意地显示了根据本发明第二实施例的灭火系统；

图5显示了一幅现有技术中的灭火系统以及第二实施例中的灭火系统的流体流路压力相对于时间变化的图表；以及

图6示意地显示了根据本发明第三实施例的灭火系统。

在附图中，相同的部件一般用相同的参考标记表示。

具体实施方式

图1中已知的系统使用了多个罐体10A、10B、10C(其中的三个显示在图1中)，各罐体都贮有以超高压(200至300巴之间)状态储存的惰性气体。各罐体10A、10B、10C都具有一个止回阀12A、12B、12C，当其被触发时，该止回阀使得能够将惰性气体从各个罐体10A、10B、10C释放到总管16的相应的进气管4A、14B、14C。总管排气管18通过一个单独的气流控制节流孔(或节流器)35将气流释放到管网34。因为罐体10A、10B、10C中惰性气体的超高压，管网34内的压力达到60巴的现象是普遍的。

图2显示了本发明的第一实施例。三个罐体10A、10B、10C均贮有以超高压状态储存的惰性气体。在本实施例中仅示出了三个罐体，尽管应了解的是可以使用更多的罐体，并根据应用情况来选择罐体的数量。在本实施例中，各罐体贮有50％氩气和50％氮气的混合气体，并可包括来自Kidde的Argonite(RTM)灭火剂。灭火剂可以以200至300巴之间的压力储存在罐体中。罐体中惰性气体的种类和配比以及惰性气体在罐体中储存的压力，根据灭火系统的应用来决定。

各罐体10A、10B和10C都具有一个止回阀12A、12B、12C，当其被触发时，该止回阀使得能够将惰性气体从各个罐体10A、10B、10C释放到总管16的相应进气管14A、14B、14C。止回阀12A、12B、12C允许流体仅在一个方向流动——从罐体10A、10B、10C到总管16。

总管排气管18通过管网34将流体释放到目标区域20，例如一个房间或其他可能需要扑灭或压制火灾的封闭箱体。排气管18可以分割成提供两条独立的流路22和24。流路22和24各自具有相应的节流器26、28以及位于相关联的节流器26、28上游的相应的电动气动阀30、32。第一节流器26提供较第二节流器28更大的气流限制(换句话说，经过第一节流器26的气流通路的大小或直径比通过第二节流器28的小)。

使用中，起始时流体从罐体10A、10B、10C释放，阀30打开而阀32关闭。来自罐体10A、10B、10C的惰性气体因此沿着第一流路22被转移或引导并通过第一阀30流经第一节流器26。第一节流器26的操作导致了在第一节流器26下游的管网34内相对低的压力和质量流。

经过一段预定的时间后，此时管路18中惰性气体的压力和质量流率将由它们的初始值显著降低(由于罐体10A、10B、10C中流体的部分释放)，第一阀30关闭而第二阀32开启，关闭和开启同时或基本同时发生。因为第二节流器28具有相对大的横截面或直径，减小了管路18和管路34之间的压降。

图3显示了图1中标准惰性气体灭火系统的压力衰减曲线(线A)和图2中灭火系统的压力衰减曲线(线B)。在图1的已知灭火系统中，在惰性气体最开始释放时，出现峰值喷嘴压力(将惰性气体排入房间20的喷嘴——一般直径为25mm——处的压力)。然后喷嘴压力快速地衰减。

相反，图2的系统显示出两个峰值喷嘴压力。第一峰值出现在罐体开始其最初的惰性气体释放时(惰性气体被引导仅通过第一流路22)，而第二峰值发生在大约20秒后，当惰性气体流经第二流路24而不流经第一管路22时。各峰值具有近似相同的值。图2的峰值喷嘴压力大约为已知的图1中系统的峰值喷嘴压力的一半。这样，节流器26、28可操作成产生一系列基本相等的峰值压力。

在本实施例中，第一节流器26的直径为7毫米而第二节流器28的直径为14毫米。根据应用可选择不同的值。尽管在本实施例中第一节流器26的直径为第二节流器28的一半，但是该尺寸比对本发明来说并不是必要的。

前文已经描述了在一第一预定时间间隔后，第二阀32是如何开启以及第一阀30是如何关闭的。视需要地，在一第二预定时间间隔后，第一阀30和第二阀32都可开启以便来自罐体10A、10B、10C的惰性气体能够同时且并行地流经第一流路22和第二流路24，从而进一步减小管路18和管路34之间的压降。阀30可视情况而省去，使流路22始终开放。通过开启和关闭阀32来改变流量。

可替换地，阀30和32可用设置在流路22、24与总管排气管18的T形接头处的一个单独的三通阀代替。上述阀可以选择流体流经的流路(或两条流路)22、24。根据应用情况，也可采用其他的阀布置方式。

电动气动阀30、32的运行可通过辅助电源以及适当编程的微处理器或从电子元件供应商处获得的标准定时装置遥控。

尽管图2的实施例中是在一预定的时刻运行阀30、32，但是阀32还可改为在当管路18和/或34中的压力达到一个预定值时运行。

必要时，在管路18和34之间可有两条以上的流路，各流路均具有阀和节流器。

图4显示了本发明的第二实施例，其中三个惰性气体罐体10A、10B、和10C(与第一实施例中的那些一致)按与图1所示的公知的配置类似的方式通过一单独的流量控制孔35与一个常规的管网14A、14B、14C、16、18、34连接。尽管如此，相应罐体10A、10B、10C的止回阀12A、12B、12C是受控的以便它们能够在不同的时刻开启。举例来说，各止回阀12A、12B、12C开启的时间可以是错开的。

图5的图表显示了图1中已知惰化系统的峰值喷嘴压力(线A)以及图4中惰化系统的峰值喷嘴压力(线B)。

开启罐体10A的止回阀12A以开始灭火(T＝0)，而止回阀12B和12C保持关闭。这导致图5的图表中所示的第一峰值。经过3.95秒延迟后(T＝3.95s)，止回阀12B开启(止回阀12A保持开启而止回阀12C关闭)。这导致图5的图表中所示的第二峰值。从灭火开始经过17.1秒延迟后(T＝17.1s)，第三个罐体10C的止回阀12C开启(止回阀12A和12B也保持开启)。这导致图5的图表中所示的第三峰值。图4所示的第二实施例的系统中峰值喷嘴压力为12.6巴(克)，与图1的已知系统相比减小了40％。

尽管在图4的实施例中仅示出了三个罐体10A、10B、10C，应了解的是，根据应用情况，可以使用更多或更少的罐体。在需要大量罐体，假定为六个罐体的场合中，相应罐体的止回阀可以操纵成使得多个罐体的止回阀同时(或基本同时)开启。举例来说，在T＝0的时刻，开启六个罐体中三个的止回阀。在T＝Xs的时刻，开启六个罐体中另外两个的止回阀，而在T＝(X+Ys)时刻，开启其余罐体的止回阀。

止回阀12A、12B、12C可以通过辅助电源以及微处理器或从电子元件供应商处获得的标准定时装置而电动气动地进行操作。

在图4的实施例中，相应的止回阀12A、12B和12C不是在预定时刻开启，而是在管路18和/或34中探测到预定压力时开启止回阀12B和12C。

在图6所示的第三实施例中，图1的惰性气体灭火系统可修改为使得各罐体10A、10B、10C的进气管14A、14B、14C都具有相应的节流器40A、40B、40C。节流器40A、40B、40C可设置在各罐体上止回阀12A、12B、12C的下游。

各节流器40A、40B、40C的尺寸可通过计算一个面积来确定，该面积等于用于三气瓶的已知标准系统的节流器面积的三分之一(也就是说，在图1所示的系统中使用的12毫米节流器折合成图6实施例中三个6.39毫米节流器，而一个7毫米的节流器是足够的)。同样的推论可用于具有一个10毫米节流器的两瓶系统，单个节流器的直径为7.07毫米(7毫米是足够的)。相同的节流器尺寸可用于灭火系统的各气罐10A、10B、10C，或用于灭火系统的至少多个气罐。

图6的第三实施例的一个优点在于总管16并不需要能经受如此的高峰值释放压力。举例来说，在图1的已知系统中，总管16必须能够经受流体在罐体10A、10B、10C中储存时的压力(一般在200至300巴之间)。通过给各罐体10A、10B、10C设置节流器40A、40B、40C，可降低总管16所需经受的峰值压力(例如可被平分)。

所述的三个实施例中，各实施例均允许位于加压惰性气体储气罐和目标区域20之间的管网的至少一部分形成为仅需经受比图1所示的已知系统中更低的压力。这是因为降低了在管网中的峰值压力。该降低的峰值压力同样允许前文中所述的与现有技术相关的通风面积在面积上减小或消除。

第一和第二实施例在管网中形成了一系列峰值压力。这些峰值在时间上错开。这些峰值压力可能基本相同。

图1：High Pressure Manifold高压总管

Single Flow Control Orifice单个流动控制节流孔

Piping Network管网

Prior ART现有技术

图2：Restrictor节流器

图3：Pressure/bar(a)压力/巴(a)

Time/Sec时间/秒

Standard System标准系统

Dual Orifice双节流孔

图5：Pressure/bar(a)压力/巴(a)

Time/Sec时间/秒

Standard System标准系统

Ripple Fire脉动灭火

图6：High Pressure Manifold高压总管

Single Flow Control Orifice单个流动控制节流孔

Piping Network管网

Claims (14)

1.一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的系统，包括流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)，所述构件设置在加压惰性气体供给源(10A、10B、10C)和目标灭火区域(20)之间的流体流路中，用于降低流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)下游的流体流路(34)中的压力，而与流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)上游的流体流路(18)中的压力无关，其特征在于，

所述系统包括控制构件(30、32)，其根据流体从加压气体供给源(10A、10B、10C)最初释放开始所经过的时间来控制所述流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)，从而当惰性气体供给源(10A、10B、10C)内的压力降低时，控制构件能够在初始释放阶段后，降低由所述流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)施加的压力减小量。

2.根据权利要求1所述的系统，其中流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)包括用于限制流体流路中的气流的构件(26、28、35)。

3.根据权利要求1所述的系统，其中流体释放控制构件包括位于流体流路中的阻塞件。

4.根据权利要求3所述的系统，包括位于流体流路中的多个阻塞件。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述的流体流路包括具有流体可流经的多个孔道(22、24)的部分，其中所述多个阻塞件中相应的一个设置在各所述孔道中。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其中流体释放控制构件控制流体所流经的孔道(22、24)。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其中所述的加压气体供给源(10A、10B、10C)包括多个加压储气罐。

8.根据权利要求7所述的系统，其中流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)设置在全部所述的多个加压储气罐下游。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述的流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)包括多个组件，其中的一个与所述的罐体中的一个相关联，用于控制仅来自于该罐体的流体释放。

10.根据权利要求9所述的系统，包括在选定的时刻触发各相应的流体释放控制构件的构件，使得来自至少两个所述罐体的流体释放在不同的时刻启动。

11.根据权利要求1所述的系统，其中惰性气体包括氩气和氮气。

12.根据权利要求11所述的系统，其中惰性气体包括相等配比的氩气和氮气。

13.根据权利要求12所述的系统，其中惰性气体仅由氩气和氮气构成。

14.一种释放惰性气体来扑灭或压制火灾的方法，包括提供设置在加压惰性气体供应源(10A、10B、10C)和目标灭火区域(20)之间的流体流路(18、34)上的流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)，用于降低流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)下游的流体流路(34)中的压力而与流体释放控制构件上游的流体流路(18)中的压力无关，其特征在于，

根据流体从加压气体供给源(10A、10B、10C)最初释放开始所经过的时间来控制所述流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)，从而当惰性气体供给源(10A、10B、10C)内的压力降低时，能够在初始释放阶段后降低由所述流体释放控制构件(12A、12B、12C、26、28、30、32)施加的压力减小量。

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