具有防凝固功能的火災撲滅系統的製作方法

2023-07-08 15:39:01

專利名稱：具有防凝固功能的火災撲滅系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及火災撲滅系統。更特別地，本發明涉及火災撲滅系統的防凝固功 能，所述火災撲滅系統使用水作為液體滅火劑，該液體滅火劑被攜帶在加壓惰性氣體中。
背景技術：
火災撲滅系統被普遍地用在商業建築中以便滅火。在一種類型的火災撲滅系統 中，液體滅火劑的射流_所述液體滅火劑通常為來自水供應罐的水_隨著來自惰性氣體貯 存罐的高速加壓惰性氣體物質流通過與分配管道網絡連通的輸送管道，而被注入所述惰性 氣體物質流內。在該高速惰性氣體物質流與水射流產生相互作用時，水射流中的水滴被霧 化成極小或極微細液滴的噴霧，所述液滴的液滴尺寸中值處在5微米與60微米之間的範圍 內，由此形成了被攜帶在惰性氣體物質流中且由所述惰性氣體物質流承載的水霧液滴的兩 相混合物。該兩相混合物經由分配管道的網絡被分配至多個噴射噴嘴，所述多個噴射噴嘴 被安裝到相應分配管道的遠端上。噴射噴嘴將水霧液滴和惰性氣體散布在所需區域上，從 而實際上用水霧液滴和惰性氣體淹沒該區域，從而在受保護的體積空間內進行滅火。儘管常規的惰性氣體火災撲滅系統中通常使用的惰性氣體是氮，但也可使用氬、 氖、氦或其它不具有化學反應性的氣體，或者這些氣體中的任何兩種或更多種氣體的混合 物。惰性氣體通過提高單位摩爾氧的熱容量並稀釋該受保護區域內的氧含量的方式對該受 保護體積空間內的火災進行撲滅。此外，水霧液滴同樣通過提高受保護體積空間內的大氣 的總熱容量的方式促進火災撲滅。由於存在水滴，因此水霧液滴與惰性氣體的兩相混合物 具有比單獨的惰性氣體更高的總熱容量。因此，水霧液滴和惰性氣體的兩相混合物將更有 效地吸收來自火焰覆蓋層的熱量，吸收的程度使得該火焰覆蓋層附近空間內的氣體溫度下 降至低於閾值溫度的溫度，從而使燃燒無法維持，該溫度例如低於1800攝氏度。公開號為W002/078788的國際專利申請No. PCT/GB02/01495例如披露了一種具有 上述類型的利用水和惰性氣體撲滅火災和爆炸的系統。與這種系統相關聯的潛在問題是當兩相混合物通過分配管道網絡時，水滴會產 生凝固。當惰性氣體從供應缸流向噴射噴嘴時，惰性氣體產生膨脹，壓力從200巴至300巴 的供應壓力下降至大氣壓力。惰性氣體產生的這一絕熱膨脹導致惰性氣體產生冷卻，這種 冷卻可能產生處在-60°C至-100°C範圍內的溫度。這種極端溫度會導致當水滴經過分配管 道網絡時，有大量水滴會產生凝固。由於凝固的水滴附著到管道壁上，因此它們不會參與滅 火，如果水滴凝固達到足夠程度，則系統的火災撲滅有效性將受到損傷。

發明內容
本發明提供了一種用於在受保護空間中滅火的火災撲滅系統和方法，所述系統具 有簡單且廉價的防凝固機構。在本發明的一個方面中，所述用於在受保護空間中滅火的方法包括以下步驟使 惰性氣態流體流到達與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個洩放裝置；在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處將第一量的液體滅火劑引入所述惰性氣態流體流內；將第二量 的二級液體引入所述惰性氣態流體流內以便對所述惰性氣態流體流進行加熱；和在所述至 少一個洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體。 在一個實施例中，所述液體滅火劑包括水，但所述方法可與任何易於因為暴露於惰性氣體 流而產生凝固的液體滅火劑一起使用。在本發明的一個實施例中，所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內 的步驟包括將第二量的水引入所述惰性氣態流體流內。所述第一量的水和所述第二量的水 可作為單一量的水被引入所述惰性氣態流體流內。所述在所述至少一個洩放裝置上遊的位 置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體的步驟包括在所述至少一 個洩放裝置上遊的位置處去除被引入所述惰性氣態流體流內的所述單一量的水中的所需 部分，在一個實施例中，所述所需部分佔到了所述單一量的水的約一半。所述第二量的水可 在約室溫溫度下被引入所述惰性氣態流體流內或可在被引入所述惰性氣態流體流內之前 被加熱至所需溫度。在所述方法的一個實施例中，所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流 內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流 體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的熱慣性至少等於室溫下的水的熱慣性的二級 液體引入所述惰性氣態流體流內。所述二級液體的所述熱慣性表示其電阻熱變化且在下文 中被定義為所述二級液體的比熱容與所述二級液體的貯存溫度與所述二級液體的凝固點 溫度之間的溫差的乘積。在所述方法的一個實施例中，所述將第二量的二級液體引入所述 惰性氣態流體流內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的 所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的比熱容至少大約等於水的比 熱容且凝固點溫度小於o°c的二級液體引入所述惰性氣態流體流內。所述在所述至少一個 洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體的步驟 可包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位 置而言處於上遊且相對於將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰 性氣態流體流位置而言處於下遊的位置處，從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體。在所述方法的一個實施例中，所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流 內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流 體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內，且所 述在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所 述二級液體的步驟包括在相對於將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內所處的 所述惰性氣態流體流位置而言處於下遊且相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流 內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處，從所述惰性氣態流體流中去除 所述二級液體。在一個實施例中，所述二級液體包括乳酸鉀的飽和溶液。在本發明的一個方面中，所述火災撲滅系統包括加壓惰性氣態流體源、被設置而 與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個流體洩放裝置、用於將所述惰性氣態流體流 從所述加壓惰性氣態流體源引導至所述至少一個洩放裝置以便射放(emission)進入所述 受保護空間內的惰性氣體分配網絡、和水源，所述水源與所述惰性氣體分配網絡流體連通 地相連以便將來自所述水源的水引入所述惰性氣態流體流內。此外，所述系統包括二級液
6體源，所述二級液體具有相對較高的熱慣性以便對所述惰性氣態流體流進行加熱，所述二 級液體源與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連以便將所述二級液體引入所述惰性氣 態流體流內；和用於從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體的液體捕獲器皿，所述液 體捕獲器皿在相對於將所述二級液體源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣 態流體流位置而言處於下遊且相對於所述至少一個流體洩放裝置所處的所述惰性氣態流 體流位置而言處於上遊的位置處，與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連。在所述系統的一個實施例中，所述二級液體包括水。所述水源和所述二級液體源 可以是單一來源。在水作為所述二級液體的情況下，所述液體捕獲罐在相對於所述至少一 個流體洩放裝置所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處，從攜帶有水的所 述惰性氣態流體流中去除被引入所述惰性氣態流體流內的所述水中的所需部分。在一個實 施例中，分流器在相對於將所述單一水源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣 態流體流位置而言處於下遊且相對於所述液體捕獲器皿所處的所述惰性氣態流體流位置 而言處於上遊的位置處被設置在所述惰性氣體分配網絡中，所述分流器將攜帶有水的所述 惰性氣態流體流分成第一部分和第二部分，且將攜帶有水的所述惰性氣態流體流的所述第 一部分引入所述液體捕獲器皿內，並對攜帶有水的所述惰性氣態流體流的所述第二部分進 行引導而使其繞過所述液體捕獲器皿。合流器可在相對於所述液體捕獲器皿所處的所述惰 性氣態流體流位置而言處於下遊的位置處被設置在所述惰性氣體分配網絡中，所述合流器 具有與所述液體捕獲罐流體連通以便接收來自所述液體捕獲罐的惰性氣態流體流的第一 入口和與所述分流器流體連通以便接收攜帶有水的所述惰性氣態流體流的所述第二部分 的第二入口，且具有用於在所述至少一個流體洩放裝置上遊的位置處將從所述液體捕獲器 皿中接收到的所述惰性氣態流體流和攜帶有水的所述惰性氣態流體流的第二半重新引入 所述惰性氣體分配網絡內的出口。在一個實施例中，所述第一部分和所述第二部分中的每 個部分構成了被引入所述惰性氣態流內的所述水的約一半。在所述系統的一個實施例中，所述液體捕獲器皿在相對於將所述水源連接至所述 惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣體流位置而言處於上遊的位置處被連接至所述惰性 氣體分配網絡，且所述二級液體源在相對於將所述液體捕獲器皿連接至所述惰性氣體分配 網絡所處的所述惰性氣體流位置而言處於上遊的位置處被連接至所述惰性氣體分配網絡。 惰性氣體入口管線可被設置以便在所述惰性氣體分配網絡與所述二級液體源之間建立流 體連通，從而用加壓惰性氣體對所述二級液體源進行加壓。限流裝置可在相對於將所述二 級液體源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣體流位置而言處於上遊且相對 於將所述惰性氣體入口管線連接至所述二級液體源以及所述惰性氣體分配網絡所處的所 述惰性氣體流位置而言處於下遊的位置處，被設置在所述惰性氣體分配網絡中。


下面將結合附圖對本發明進行詳細描述，其中圖1是根據本發明的火災撲滅系統的第一典型實施例的示圖，其中部分為示意 圖，部分為透視圖；和圖2是根據本發明的火災撲滅系統的第二典型實施例的示圖，其中部分為示意 圖，部分為透視圖。
具體實施例方式現在參見圖1，圖中示出了根據本發明的火災撲滅系統10的第一典型實施例。系 統10包括用於貯存惰性氣體的一個或多個器皿20，所述惰性氣體是不具有化學反應性的 氣體，例如氮、氬、氖、氦或這些氣體中的兩種或更多種氣體的混合物；水貯存器皿30 ；和被 設置在將要受到保護的空間內的至少一個噴射噴嘴組件45。然而，如果將要受到保護的空 間較大或包括多個室，則可在該將要受到保護的空間內設置多個噴射噴嘴組件45。儘管圖 1所示的系統10的典型實施例中設置了四個噴射噴嘴組件45，但所屬領域技術人員應該理 解在任何特定應用場合中安裝的噴射噴嘴組件的實際數量將取決於該受保護空間的體積 和平面面積。惰性氣體貯存器皿20被連接成並行布置且經由由供應管道15、中間分配管道17 和多條線路管道19構成的惰性氣體分配網絡與噴射噴嘴組件45流體連通。每條線路管道 19產生了分支且與中間分配管道17流體連通，且具有被設置在將要受到保護的空間內的 端子，噴射噴嘴45中相應的一個噴射噴嘴被安裝到所述端子上。中間分配管道17也與惰性 氣體供應管道15流體連通地相連。每個惰性氣體貯存器皿20的氣體出口經由分支供應管 線13相連，所述分支供應管線與供應管道15流體連通。止回閥14可被設置在每條分支供 應管線13中以使得惰性氣體可從與所述止回閥相關聯相應的惰性氣體貯存器皿20流動通 過分支供應管線13而流入惰性氣體供應管道15內，但無法返回流入惰性氣體貯存器皿內。 每個惰性氣體貯存器皿20可配備有出口閥16以便調節氣體洩放壓力。如果需要，則出口 閥16還可被設計以便控制從與所述出口閥相關聯的貯存器皿流出的惰性氣體流速。正如 下文將要進一步詳細地說明地那樣，當在將要受到保護的空間內檢測到火情時，惰性氣體 器皿20內的處在壓力下的惰性氣體從該器皿流出、流動通過供應管道15、流至且流動通過 中間分配管道17、且因此流至且流動通過每條線路管道19，所述線路管道將惰性氣體供給 至噴射噴嘴組件45中相應的一個噴射噴嘴組件。水貯存器皿30限定出內部體積空間32、氣體入口管線34和水出口管線36，水的 供應物被貯存在所述內部體積空間中。氣體入口管線34在惰性氣體供應管道15與水貯存 器皿30的內部體積空間32的上部區域之間建立起流體連通。水出口管線36在相對於氣體 入口管線34接入惰性氣體供應管線15內所處的惰性氣體流位置而言處於下遊的位置處， 在水貯存器皿30的下部區域與惰性氣體分配網絡之間建立起流體連通。此外，限流裝置38 在相對於氣體入口管線34接入供應管線15內所處位置而言處於上遊的位置與相對於水出 口管線36通往惰性氣體分配網絡內所處位置而言處於下遊的位置之間的位置處，被設置 在惰性氣體分配網絡中。所述限流裝置38可包括例如固定孔口裝置，所述固定孔口裝置被 插置(interdispose)在惰性氣體供應管線15中，所述限流裝置導致當惰性氣體經過該限 流裝置38時，會出現壓力降，由此在氣體入口管線34接入惰性氣體供應管道15內所處的 該上遊位置與水出口管線36通往惰性氣體分配網絡內所處的該下遊位置之間建立起氣體 壓力差。噴射噴嘴37可被安裝到水出口管線36的出口端上以使得，當來自供應罐30的水 在所述限流裝置38下遊的位置處被引入惰性氣體分配網絡的惰性氣體供應管道15內時， 水會產生霧化或者以其它方式產生水滴噴霧。現在參見圖1所示火災撲滅系統10的典型實施例，該火災撲滅系統10包括分流
8器40和液體捕獲器皿50。分流器40具有分流T形件46和合流T形件48以及限定出平 行的流路的一對管線42和44。分流器40在相對於水出口管線36通往惰性氣體供應管道 15內所處的惰性氣體流位置而言處於下遊的位置處被插置在氣體供應管道15中。分流T 形件46具有朝向上遊與惰性氣體供應管道15流體連通的入口開口、朝向下遊與液體捕獲 器皿50流體連通的第一出口支腿開口、和朝向下遊與分流器40的流管線44流體連通的第 二出口支腿開口。合流T形件48具有朝向下遊與惰性氣體供應管道15流體連通的出口開 口、朝向上遊與分流器40的流管線42流體連通的第一入口支腿開口、和朝向上遊與分流器 40的流管線44流體連通的第二入口支腿開口。在操作過程中，水和惰性氣體的兩相流體通 過該惰性氣體供應管道15而進入分流T形件46內並自分成通過第一出口支腿的第一流體 流和通過第二出口支腿的第二流體流。第一流體流和第二流體流的質量流速大體上相等。液體捕獲器皿50限定出內室55且具有入口管線52，所述入口管線在其第一端處 開口而與分流T形件46的第一出口支腿流體連通，且在其第二端處開口進入內室55內以 便在分流器40與液體捕獲器皿50的內室55之間建立流體連通。通過分流T形件46的該 兩相流體的第一流體流進入入口管線52內且通過該入口管線而進入液體捕獲器皿50的內 室55內。當該兩相流體流流出入口管線52的第二端而進入內室55內時，其撞擊在被設置 在內室55內的與入口管線52的出口相對的衝擊板58上，從而導致兩相流體流內的水中的 大多數水都從兩相流中分離出來。分離的水結合在一起並排入液體捕獲器皿50的內室55 的下部部分內且被收集在該下部部分中。液體捕獲器皿50還具有出口管線54，所述出口管線在其第一端處開口進入液體 捕獲器皿50的內室55的上部部分內，且在其出口端處開口而與分流器40的第一流體流管 線42流體連通。進入液體捕獲器皿50的內室55內的第一流體流的惰性氣體部分被收集在 內室55內而處在與該惰性氣體部分分開的水的上方，所述水被收集在內室55的下部部分 中。第一流體流現在構成了惰性氣體流，且其中僅存在原始時與其混合在一起的少量的水， 該第一流體流從內室55流出、通過出口管線54、進入並通過分流器40的第一流管線42、進 入合流T形件48的第一入口支腿內。第二流體流仍構成了包含原始時與其混合在一起的 水的惰性氣體流，該第二流體流通過第二流管線44而進入合流T形件48的第二入口支腿 內。分流T形件46和合流T形件48的相應支腿的流面積被製成一定尺寸，從而使得實現 了正確的水與惰性氣體之比，以便藉助於氣體淹沒的方式實現滅火的優化。第一流體流與 第二流體流重新組合併從合流T形件48流出、進入並通過惰性氣體供應管道15、由此通過 中間分配管線17、且由此通過多條線路管線19，以便經由相應的噴射噴嘴40被射放進入受 保護的空間內。在圖1所示的本發明的該實施例中，過量的水在分流器40上遊被添加到惰性氣體 流中，且隨後在液體捕獲器皿50處從惰性氣體流中被去除，所述液體捕獲器皿被定位在中 間分配管線17的上遊。因此，被射放進入受保護空間內的惰性氣體流僅包含有限量的水， 該有限量的水足以提高惰性氣體流的吸熱容量，但不足以改變惰性氣體流的淹沒特性。如 果過量的水並未從惰性氣體流中被去除，而是隨惰性氣體一起通過噴射噴嘴40被射放進 入受保護空間內，則本發明的火災撲滅系統的淹沒特性將因此受損且系統的運行將更類似 於水霧化系統。如前所述，通過惰性氣體供應管道15的惰性氣體具有極低的溫度，所述溫度通常處在-60°C至-100°C範圍內。然而，混合在惰性氣體流內的水在水貯存罐60內的貯存溫度 則是室溫，為約20°C。如果水貯存罐60位於室外或未加熱空間中，則水可被充分加熱，通常 加熱至處在20°C至80°C的範圍內的溫度下，從而確保水貯存罐60內的水不會凝固。在當 惰性氣體流通過氣體供應管道15時，有過量的水被攜帶在該惰性氣體流中的這段時間內， 攜帶在惰性氣體中的水隨著將熱量損失給攜帶該水的惰性氣體而被冷卻。被引入惰性氣體流內的水具有熱慣性，所述熱慣性使得，由於水將熱量損失給冷 的惰性氣體，因此水的凝固被延遲。正如本文所使用地，流體的熱慣性TI可簡單地被表示 為流體的比熱容Cp與流體貯存溫度Ts與流體的凝固點溫度Tf之間溫差的乘積，即如下公 式TI = Cp(Ts-Tf)如果水的貯存溫度與其凝固點之間的溫差為20°C，則基於水的比熱容計算可得， 水具有約84焦耳/克的熱慣性。過量的水實際上起到了「冷卻散熱器」的效應，這是因為 過量的水提供了附加的熱慣性，這些熱慣性可用來加熱慣性氣體，且這些水隨後從系統中 被去除。由於存在過量的水，因此，如果不是這些與惰性氣體流混合在一起且隨後從系統中 被去除的過量的水提供了附加的熱慣性的話，則會有一些被保持在惰性氣體流中且隨著惰 性氣體一起被射放進入受保護空間內的有限量的水無法冷卻至其應該冷卻達到的低溫。因 此，被保持在惰性氣體中且被射放通過噴射噴嘴40而進入受保護空間內的該有限量的水 不會凝固成冰，而是保持液體狀態。因此，必須在分流器40上遊的位置處使足量的水與惰性氣體流混合以便確保添 加到惰性氣體流中的總的水量的熱容量足以將由此產生的兩相流體的溫度升高至高於o°c 的溫度。例如，水可在分流器40上遊，在水與惰性氣體的質量流比率為約1 2的情況下 與惰性氣體流進行混合，以便加入足夠的熱容量，從而將所產生的兩相流升高至高於0°C的 溫度。約一半的該水隨後可在分流器40處被去除且被收集在水貯存器皿50中，以便在分 流器40的下遊將水與惰性氣體的質量流比降至約1 4，從而確保隨著惰性氣體流被射放 進入受保護空間內的水量是有限的，這樣就不會破壞圖1所示火災撲滅惰化系統10的惰性 氣體流的「淹沒」特性。現在參見圖2，在本文所述的火災撲滅系統10的典型實施例中，用二級液體，而不 是過量的水，與惰性氣體流進行混合，以便作為熱交換介質對惰性氣體流進行加熱。在該 實施例中，除了水貯存罐30以外，火災撲滅系統10還包括二級液體貯存器皿60和二級液 體捕獲器皿70，這兩個器皿都相對於水貯存罐30所處的惰性氣體流位置被設置在上遊位 置處。二級液體貯存器皿60限定出內部體積空間62，二級液體供應物被貯存在所述內部 體積空間中。氣體入口管線64使惰性氣體供應管道15與二級液體貯存器皿60的內室62 流體連通地相連。二級液體出口管線66在相對於通往水貯存器皿30的惰性氣體入口管線 34接入惰性氣體供應管道15內所處的惰性氣體流位置而言處於上遊的位置處，在二級液 體貯存器皿60的內室62的下部區域與惰性氣體分配網絡之間建立起流體連通。此外，限 流裝置68在相對於通往二級液體貯存器皿60的氣體入口管線64接入供應管線15內所處 位置而言處於上遊的位置與相對於來自二級液體貯存器皿60的二級液體出口管線66接入 惰性氣體供應管線15內所處位置而言處於下遊的位置之間的位置處，被設置在惰性氣體 分配網絡中。所述限流裝置68可包括例如固定孔口裝置，所述固定孔口裝置被插置在惰性氣體供應管線15中，所述限流裝置導致當惰性氣體經過該限流裝置68時，會出現壓力降， 由此在氣體入口管線64接入供應管道15內所處的該上遊位置與來自二級液體貯存器皿60 的二級液體出口管線66通往惰性氣體分配網絡內所處的該下遊位置之間建立起氣體壓力差。二級液體捕獲器皿70限定出內室75且具有入口管線72，所述入口管線在相對於 二級液體出口管線66接入惰性氣體供應管道15內所處的流體流(流動通過所述惰性氣體 供應管道的流體流)位置而言處於下遊的位置處，在其入口端處開口而與惰性氣體供應管 道15的上遊部分15a流體連通，且所述入口管線在其出口端處開口進入二級液體捕獲器皿 70的內室75的下部部分內。二級液體捕獲器皿70的內室75的上部部分與惰性氣體供應 管道15的下遊部分15b流體連通。因此，在該實施例中，二級液體捕獲器皿70的內室75 被插置在由惰性氣體分配網絡的惰性氣體供應管道15限定出的流體流路中。在圖2所示實施例中，當在受保護空間中檢測到火情時，惰性氣體從惰性氣體貯 存器皿20被釋放進入惰性氣體供應管道15內、且由此通過中間分配管線17和相應的分支 管線19，以便被射放通過噴射噴嘴45，而進入受保護空間內。當惰性氣體流經過供應管道 15時，惰性氣體的一部分通過入口管線64以便對二級液體貯存器皿60的內室62進行加 壓。二級液體貯存器皿60的內室62的加壓使其中的二級液體受力而在限流裝置68下遊 的位置處通過出口管線66被排出內室62並進入氣體供應管道15內，從而與流動通過惰性 氣體供應管道15的惰性氣體混合併且形成兩相流。當該兩相流繼續向下遊流動通過惰性氣體供應管道15時，二級液體的液滴與惰 性氣體進行混合併將熱量傳遞給更冷的惰性氣體。在相對於水貯存罐30所處的惰性氣體 流位置而言位於上遊的位置處，流動通過惰性氣體供應管道15的二級液體與惰性氣體的 兩相混合物會通過入口管線72進入二級液體捕獲器皿70內。當該兩相流體被排出入口管 線72的出口端而進入內室75內時，其撞擊在被設置在內室75內的與入口管線72的出口 端相對的衝擊板78上，從而導致大多數的二級液體液滴結合在一起。被捕獲的二級液體隨 後被排入液體捕獲器皿70的內室75的下部部分內且被收集在該下部部分中。然而，惰性 氣體被收集在二級液體捕獲器皿70的上部部分中而處在二級液體上方，所述二級液體被 收集在器皿70的下部部分中，且惰性氣體從所述位置進入惰性氣體供應管道15的下遊部 分15b內。在火災撲滅系統10的該實施例中，用於滅火的水在相對於惰性氣體從二級液體 捕獲器皿70重新進入惰性氣體供應管道15內所處的惰性氣體流位置而言處於下遊的位置 處被引入通過惰性氣體供應管道15的惰性氣體流內。仍然參見圖2，氣體入口管線34在惰 性氣體供應管道15與水貯存器皿30的內部體積空間32的上部區域之間建立起流體連通。 水出口管線36在相對於氣體入口管線34接入惰性氣體供應管線15內所處的惰性氣體流 位置而言處於下遊的位置處，在水貯存器皿30的下部區域與惰性氣體分配網絡之間建立 起流體連通。正如圖1所示實施例那樣，限流裝置38在相對於氣體入口管線34接入供應 管線15內所處位置而言處於上遊的位置與相對於水出口管線36通往惰性氣體分配網絡內 所處位置而言處於下遊的位置之間的位置處，被設置在惰性氣體分配網絡中。如前所述，當 水貯存器皿30的內室32在從惰性氣體供應管道15通過惰性氣體入口管線34的惰性氣體 的作用下被加壓時，水受力通過水出口管線36並進入通過惰性氣體供應管線15的惰性氣
11體流內。噴射噴嘴37可被安裝到水出口管線36的出口端上以使得，當來自供應罐30的水 被引入惰性氣體流內時，水會產生霧化或者以其它方式產生水滴噴霧。儘管用作用於加熱惰性氣體的熱慣性源的二級液體可以是水，但預想可使用其它 流體，所述流體具有更大的熱運行範圍(即，凝固點低於0°c)和/或更大的熱容量。此外， 由於在水被添加進入惰性氣體流內之前，基本上所有的二級液體都被捕獲且從系統中被去 除，因此可對於給定應用場合優化被引入惰性氣體內的二級液體的量，而不會出現過量的 水可能對惰性氣體的「淹沒(flooding)」效應產生負面影響的問題，正如上文所述。進一步 地，可根據需要單獨確定為了增強惰性氣體流的滅火性能同時不會對惰性氣體的「淹沒」效 應產生負面影響，所需的添加在惰性氣體流中的有限量的水。此外，由於二級液體在捕獲器 皿70中被去除且並未參與滅火，因此二級液體無需具有任何滅火性能。由二級液體提供的熱慣性TI可簡單地被表示為二級液體的比熱容Cp與二級液體 貯存溫度Ts與二級液體的凝固點溫度Tf之間溫差的乘積，即如下公式TI = Cp(Ts-Tf)例如，具有_55°C的凝固點溫度的乳酸鉀飽和溶液將成為優良的二級液體。如果乳 酸鉀飽和溶液具有與水的比熱容相似的比熱容，則對於貯存在室溫下的乳酸鉀飽和溶液而 言，其每克的熱慣性將為約315焦耳/克，該熱慣性遠大於室溫下每克水的熱慣性。應該理解在本發明的實施方式中，也可使用熱慣性大於水的其它液體作為二級 液體。具有比水更低的凝固點和與水相同的比熱容的任何液體都將提供比水更大的每克熱 慣性。具有比水更高的比熱容和與水相同的凝固點溫度的任何液體也將提供比水更大的每 克熱慣性。使用具有這種更高的熱慣性的液體作為二級液體所帶來的優點在於為了防止 被引入惰性氣體內的有限量的滅火用水產生凝固所需的二級液體要少得多。這會進一步減 少貯存二級液體所需的貯存體積空間，從而進一步降低系統成本。儘管上面已經結合一個或多個典型實施例對本發明進行了描述，但所屬領域技術 人員應該意識到可在不偏離所附權利要求書範圍的情況下對本發明做出多種變型。因此， 本文所提出的實施例旨在並不被解釋為限制了本發明的範圍，本發明的範圍由所附權利要 求書的全部範圍限定，這包括，但不限於，可在適用法條下依據的任何等效方式。
權利要求
一種在受保護空間中滅火的方法，所述方法包括以下步驟使惰性氣態流體流到達與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個洩放裝置；在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內；將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內以便對所述惰性氣態流體流進行加熱；以及在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體 流內的步驟包括將第二量的水引入所述惰性氣態流體流內。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述第二量的水在約室溫溫度下被引入所述惰性 氣態流體流內。
4.根據權利要求2所述的方法，其中所述第一量的水和所述第二量的水作為單一量的 水被引入所述惰性氣態流體流內。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所 述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體的步驟包括在所述至少一個洩放裝 置上遊的位置處去除被引入所述惰性氣態流體流內的所述單一量的水中約一半的水。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體 流內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態 流體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的具有高熱慣性的二級液體引入所述惰性氣 態流體流內。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所 述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體的步驟包括在相對於將第一量的水 引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊且相對於將第 二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於下 遊的位置處，從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體 流內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態 流體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內，所 述二級液體的比熱容至少約等於水的比熱容且具有小於0°C的凝固點溫度。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所 述惰性氣態流體流中去除所述第二量的所述二級液體的步驟包括在相對於將第一量的水 引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊且相對於將第 二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於下 遊的位置處，從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流 體流內的步驟包括在相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣 態流體流位置而言處於上遊的位置處，將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內， 且所述在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量 的所述二級液體的步驟包括在相對於將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於下遊且相對於將第一量的水引入所述惰性氣態流 體流內所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處，從所述惰性氣態流體流中 去除所述二級液體。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述二級液體包括乳酸鉀的飽和溶液。
12.一種在受保護空間中滅火的火災撲滅系統，所述火災撲滅系統包括加壓惰性氣態流體源；被設置而與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個流體洩放裝置；用於將所述惰性氣態流體流從所述加壓惰性氣態流體源引導至所述至少一個洩放裝 置以便射放進入所述受保護空間內的惰性氣體分配網絡；水源，所述水源與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連以便將來自所述水源的水引 入所述惰性氣態流體流內；二級液體源，所述二級液體具有熱慣性以便對所述惰性氣態流體流進行加熱，所述二 級液體源與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連以便將所述二級液體引入所述惰性氣 態流體流內；和用於從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體的液體捕獲器皿，所述液體捕獲器皿 在相對於將所述二級液體源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣態流體流位 置而言處於下遊且相對於所述至少一個流體洩放裝置所處的所述惰性氣態流體流位置而 言處於上遊的位置處，與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連。
13.根據權利要求12所述的火災撲滅系統，其中所述二級液體包括水。
14.根據權利要求13所述的火災撲滅系統，其中所述水源和所述二級液體源是單一來源。
15.根據權利要求14所述的火災撲滅系統，其中所述液體捕獲罐在相對於所述至少一 個流體洩放裝置所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處，從攜帶有水的所 述惰性氣態流體流中去除被引入所述惰性氣態流體流內的所述水中約一半的水。
16.根據權利要求14所述的火災撲滅系統，進一步包括分流器，所述分流器在相對於 將所述單一水源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於 下遊且相對於所述液體捕獲器皿所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於上遊的位置處 被設置在所述惰性氣體分配網絡中，所述分流器將攜帶有水的所述惰性氣態流體流分成第 一半和第二半，且將攜帶有水的所述惰性氣態流體流的所述第一半引入所述液體捕獲器皿 內，並對攜帶有水的所述惰性氣態流體流的所述第二半進行引導而使其繞過所述液體捕獲 器皿。
17.根據權利要求16所述的火災撲滅系統，進一步包括合流器，所述合流器在相對於 所述液體捕獲器皿所處的所述惰性氣態流體流位置而言處於下遊的位置處被設置在所述 惰性氣體分配網絡中，所述合流器具有與所述液體捕獲罐流體連通以便接收來自所述液體 捕獲罐的惰性氣態流體流的第一入口和與所述分流器流體連通以便接收攜帶有水的所述 惰性氣態流體流的所述第二半的第二入口，且具有用於在所述至少一個流體洩放裝置上遊 的位置處將從所述液體捕獲器皿中接收到的所述惰性氣態流體流和攜帶有水的所述惰性 氣態流體流的所述第二半重新引入所述惰性氣體分配網絡內的出口。
18.根據權利要求12所述的火災撲滅系統，其中所述液體捕獲器皿在相對於將所述水源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰 性氣體流位置而言處於上遊的位置處被連接至所述惰性氣體分配網絡；且所述二級液體源在相對於將所述液體捕獲器皿連接至所述惰性氣體分配網絡所處的 所述惰性氣體流位置而言處於上遊的位置處被連接至所述惰性氣體分配網絡。
19.根據權利要求18所述的火災撲滅系統，進一步包括惰性氣體入口管線，所述惰性 氣體入口管線在所述惰性氣體分配網絡與所述二級液體源之間建立流體連通，從而用加壓 惰性氣體對所述二級液體源進行加壓。
20.根據權利要求19所述的火災撲滅系統，進一步包括限流裝置，所述限流裝置在相 對於將所述二級液體源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣體流位置而言處 於上遊且相對於利用所述惰性氣體分配網絡將所述惰性氣體入口管線連接至所述二級液 體源所處的所述惰性氣體流位置而言處於下遊的位置處，被設置在所述惰性氣體分配網絡 中。
21.根據權利要求18所述的火災撲滅系統，其中所述二級液體源包括罐，所述罐包含 乳酸鉀飽和溶液。
22.一種用於在受保護空間中滅火的火災撲滅系統，所述火災撲滅系統包括加壓惰性氣態流體源；被設置而與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個流體洩放裝置；用於將所述惰性氣態流體流從所述加壓惰性氣態流體源引導至所述至少一個洩放裝 置以便射放進入所述受保護空間內的惰性氣體分配網絡；液體滅火劑源，所述液體滅火劑源與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連以便將來 自所述液體滅火劑源的液體滅火劑弓I入所述惰性氣態流體流內；二級液體源，所述二級液體具有熱慣性以便對所述惰性氣態流體流進行加熱，所述二 級液體源與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連以便將所述二級液體引入所述惰性氣 態流體流內；和用於從所述惰性氣態流體流中去除所述二級液體的液體捕獲器皿，所述液體捕獲器皿 在相對於將所述二級液體源連接至所述惰性氣體分配網絡所處的所述惰性氣態流體流位 置而言處於下遊且相對於所述至少一個流體洩放裝置所處的所述惰性氣態流體流位置而 言處於上遊的位置處，與所述惰性氣體分配網絡流體連通地相連。
23.一種在受保護空間中滅火的方法，所述方法包括以下步驟使惰性氣態流體流到達與所述受保護空間操作性地相關聯的至少一個洩放裝置；在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處將第一量的液體滅火劑引入所述惰性氣態流 體流內；將第二量的二級液體引入所述惰性氣態流體流內以便對所述惰性氣態流體流進行加 熱；以及在所述至少一個洩放裝置上遊的位置處從所述惰性氣態流體流中去除所述第二量的 所述二級液體。
24.一種結合任一附圖大體上如上文所述的在受保護空間中滅火的方法。
25.—種結合任一附圖大體上如上文所述的用於在受保護空間中滅火的火災撲滅系統。
全文摘要
本發明披露了一種用於在受保護空間中實施滅火的火災撲滅系統和方法，所述系統和方法利用了水和惰性氣體，且具有簡單且廉價的防凝固機構。為了防止在所述惰性氣體流中攜帶的水或其它液體滅火劑在輸運通過惰性氣體分配網絡(15、15a、15b、17、19)的過程中發生凝固，二級液體被引入所述惰性氣體流內且隨後在相對於所述兩相的水與惰性氣體被排放進入所述受保護空間內的排放位置而言處於上遊的位置處從所述惰性氣體流中被去除。所述惰性氣體在所述二級液體的熱慣性(TI)的作用下受到加熱，所述二級液體可以是過量的水或一定量的另一種液體，所述液體的熱慣性(TI)至少等於水的熱慣性。
文檔編號A62C99/00GK101939060SQ200780102120
公開日2011年1月5日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者R·G·登斯特, R·J·拉德 申請人:基德Ip控股有限公司