具有內部汲取管的自動滅火系統的製作方法
2023-05-24 05:37:46 3
專利名稱：具有內部汲取管的自動滅火系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及滅火系統，且更具體地涉及用於對姿態不敏感的高速率排放滅火器的系統和方法，所述滅火器具有內部汲取管，所述汲取管帶有相對於出口埠定尺寸的汲取管側孔和入口開口。
背景技術：
自動滅火(AFE)系統在檢測到火災或爆炸事件後使用。在一些情況下，AFE系統在事件之後在受限空間(例如，軍用車輛的工作人員艙)內使用。AFE系統通常使用高速紅外(IR)和/或紫外(UV)傳感器以檢測火災/爆炸進展的早期階段。AFE系統通常包括填充有滅火劑的缸體、快速作用閥和噴嘴，所述噴嘴允許滅火劑快速而有效地散開遍及受限空間。常規AFE系統在車輛內直立地安裝以允許例如在軍用車輛經受的傾斜、搖晃和溫度的極端情況下有效地使用全部內容物。為了保持系統效率，噴嘴定位成使得其可以提供滅火劑在車輛內的均勻分布。對於這些類型的系統，該要求可以通過在閥出口處增加軟管來滿足，軟管延伸到車輛內的期望位置。雖然有效，但是該措施增加了額外水平的系統複雜性和因而成本。存在解決需要直立安裝的抑制器(suppressor)的問題的多個方案。例如，管式滅火器設計可以以任何取向安裝在車輛內且仍然提供滅火劑的有效排放以防車輛火災或爆炸挑戰。如果在事故之前或者期間車輛呈現任何取向，滅火器也將工作。已溶解氮(或其它惰性氣體)從滅火劑快速解吸(形成兩相混合物(例如，泡沫或摩絲))基本上填充滅火器內的容積且使得滅火劑從閥組件排放。該兩相混合物的形成允許滅火劑充分排放，而與滅火器取向無關。然而，包括管設計的當前方案並未完全解決經受軍用車輛所經受的傾斜、搖晃和溫度的極端情況的受限空間的對姿態不敏感的要求。
發明內容
示例性實施例包括一種自動滅火系統，包括具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口埠 ；汲取管，所述汲取管具有汲取管側孔和入口開口，圍繞中心軸線設置在所述筒中，與所述筒部分流體連通，且聯接到所述出口埠 ；設置在所述筒中的推進劑氣體混合物；以及設置在所述筒中的氣態滅火劑。附加示例性實施例包括一種自動滅火系統,包括具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口埠 ；汲取管，所述汲取管具有汲取管側孔和入口開口，圍繞中心軸線設置在所述筒中，與所述筒部分流體連通，且聯接到所述出口埠 ；在所述筒中的推進劑氣體混合物，所述推進劑氣體混合物具有第一推進劑氣體和第二推進劑氣體；以及設置在所述筒中的氣態滅火劑。
被認為是本發明的主題在說明書結束時在權利要求中特別指出且明確要求保護。本發明的前述和其它特徵和優點從以下詳細描述結合附圖顯而易見，在附圖中
圖1圖不了根據一個實施例的自動滅火(AFE)系統的第一視 圖2圖不了根據一個實施例的AFE系統的第二視 圖3圖不了根據一個實施例的AFE系統的第三視 圖4圖示了處於打開和完全起用狀態的AFE系統的第四視圖；和 圖5圖示了處於打開和完全起用狀態的AFE系統的第五視圖。
具體實施例方式圖1圖示了根據一個實施例的自動滅火(AFE)系統100。圖2圖示了系統100的一部分的放大透視圖。圖3圖示了系統100的內部視圖。系統100配置成在火災或爆炸事件之後在受限空間(例如，軍用車輛的工作人員艙)內快速地分散滅火劑。系統100包括筒105，所述筒105可以是任何合適材料，例如不鏽鋼。筒105配置成接收氣態滅火劑和推進劑氣體(例如，惰性氣體，如N2)兩者。可以理解的是，可設想許多常規氣態滅火劑，包括但不限於1，I, 1，2，3，3，3-七氟丙烷(即，HFC-227ea (例如FM200 )),三氟一溴甲烷(即，BTM (例如，哈龍(Halon)1301)以及 1，1，1，2，2，4，5，5，5-九氟代-4-(三氟代甲基)-3-戊酮(即，FK-5.1.12 (例如，Novec 1230 ))。此外，筒105可以包括本文進一步所述的其它推進劑氣體(例如，CO2)。筒105中的壓力可以經由開關106從氣體源(即，滅火劑和推進劑氣體)監測。系統100還包括任何合適噴嘴歧管110和噴嘴115，用於將滅火劑和推進劑氣體引導和釋放到受限空間中。系統100還包括設置在筒105中的汲取管120。汲取管120配置成與筒105和噴嘴歧管110流體連通，如本文進一步所述。汲取管120包括聯接到中心杆160的內環125，中心杆160圍繞中心軸線101設置在筒105和汲取管120中。中心杆160包括擋塊161，擋塊161具有的半徑大於中心杆160的半徑。汲取管120包括圍繞汲取管120的周邊設置的多個汲取管側孔130。內環125在系統100處於關閉和未起用狀態時覆蓋汲取管側孔130。汲取管120還包括入口埠 135，所述入口埠 135具有由半滲透膜137覆蓋的多個開口 136。此外，筒105從外部環境氣密密封。此外，汲取管120和中心杆160自由地允許筒105的內容物經由半滲透膜137來回移動。汲取管120還包括唇緣121，所述唇緣121具有的半徑大於內環125的半徑。如本文進一步所述，汲取管120還可以包括滅火劑，例如乾粉滅火劑。可以理解的是，乾粉滅火劑可以包括任何常規乾粉滅火劑，包括但不限於基於碳酸氫鉀(即，KHCO3，例如PurpleK )以及碳酸氫鈉(即，NaHCO3，例如KiddeX )的滅火劑，具有增強流動屬性的附加矽石。可以理解的是，半滲透膜137在筒105和汲取管120之間提供部分流體和氣體連通。由此，乾粉滅火劑保持隔離在汲取管120內。然而，筒105內的推進劑氣體可以穿過半滲透膜137且使得汲取管120被增壓處於與筒105相同或大致相同的壓力。出口埠 111設置在筒105和噴嘴歧管110之間，且聯接到汲取管120。寬切割頭(broad cutting head)165聯接到中心杆160且定位靠近爆破隔膜170,並且在系統100處於關閉和未起用狀態時覆蓋出口埠 111。爆破隔膜170保持筒105 (包括汲取管120)和噴嘴歧管110的內容物之間氣密密封隔離。因而，筒105保持相對於外部環境增壓。系統100還包括聯接到筒105的電致動器150。電致動器150配置成在致動時機械地聯接到設置在筒105和汲取管120內的中心杆160。機械銷151聯接在電致動器150和中心杆160之間。膜片152將筒105從外部環境氣密密封，從而筒105內的壓縮氣體不逸出。在一個實施例中，一旦系統100檢測到本文所述的火災或爆炸事件，電致動器150就被致動，其通過膜片152驅動機械銷151。機械銷151進一步驅動中心杆160。中心杆160的驅動引起內環125的移動，因為內環125聯接到中心杆160。內環125的移動使得內環125從汲取管側孔130揭開。此外，中心杆160的驅動通過爆破隔膜170驅動寬切割頭165。系統100於是變為打開和起用狀態。中心杆160的驅動在擋塊161與入口埠 135接觸時被限制。當系統100處於打開和完全起用狀態時，加壓筒105將加壓氣體釋放到外部環境中。筒105和外部環境之間的壓力差使得半滲透膜137摺疊不擋道，從而暴露入口開口 136。當系統100處於打開和起用狀態時，筒105和汲取管120完全流體連通。乾粉滅火劑在汲取管120中通過推進劑氣體加壓且從筒105隔離，從筒105釋放到外部環境，隨後其餘推進劑氣體和氣態滅火劑從筒105釋放到外部環境。圖4和5示出了處於打開和完全起用狀態的AFE系統100。如本文所述,惰性推進劑氣體可以包括N2。雖然例如62 bar (g) (900 psig)的氮過壓可以在筒105填充有設計濃度的氣態滅火劑和乾粉滅火劑時提供充分的滅火效率，但是在筒105的較低操作溫度和不同姿態(例如，噴嘴115朝向上)時滅火性能和筒105排出的滅火劑的質量可能受影響。在一個實施例中，N2的過壓可以增加高於62 bar (g) (900psig)。此外，附加推進劑氣體(例如，CO2)添加到N2推進劑氣體。通過增加N2的過壓和通過添加CO2,滅火性能和排出的滅火劑的總質量均提高。例如，在用所示FM200 部分填充的容器中需要4.3 g (0.1摩爾)CO2的較小比例實驗以產生10 bar(g)過壓。當實驗重複時，添加僅僅0.7 g (0.025摩爾)的氮實現相同的壓力。該結果表明，CO2比N2明顯更易溶解在FM200 中。因而，通過類比，在抑制器(例如，系統100)排放期間，CO2從FM200 解吸的速率顯著大於N2。然而，高於某些極限，CO2已知是對人類有毒的(B卩，0SHA、N10SH和ACGIH工作暴露標準為40小時工作內平均0.5 vol %的CO2，短期(15分鐘)暴露為平均3 vol%,且被認為立即對生命和健康有危險的最大瞬時極限為4 vol%)0因而，在一個實施例中，系統100包括受限的CO2量，以在保護區域內給予小於2 vol%，這應當在這些類型的事件的短持續時間內對乘員沒有有害影響。可以理解的是，N2推進劑氣體內添加CO2改進加壓氣體從大量氣態滅火劑解吸的速率。在系統100處於打開和起用狀態時，猛烈反應形成兩相混合物(例如，泡沫或摩絲)，其基本上填充筒105的容積且允許滅火劑離開。該特徵是從筒105釋放滅火劑的主要機制且提高排放的滅火劑質量和滅火性能。此外，通過添加一部分CO2，滅火劑的總體滅火性能(B卩，熱容量)少量增加。在一個實施例中，由於CO2比N2更易溶解在氣態滅火劑中，因而氣態滅火劑首先添加到筒105中，隨後是CO2，然後是N2。在一個實施例中，高達20 bar (g) (290 psig)的CO2被添加，隨後是高達62 bar (g) (900 psig)的過壓。雖然描述了在填充有氣態滅火劑和乾粉滅火劑組合物的筒105內添加CO2與N2混合，但是可以理解的是，在其它實施例中，還可以設想其它惰性氣體和揮發性/汽化液體滅火劑(例如，在存儲時含有一部分液體和氣體的滅火劑)。用於加壓高速率排放型滅火器的其它惰性氣體的一些示例包括但不限於氦、氬和Argonite 。可能的是，空氣也可以用作加壓氣體。其它滅火劑可以包括但不限於哈龍1301、哈龍1211、FE36、FE25、FE13和PFC410以及 Novecl230。在一個實施例中，出口埠 111的尺寸可以變化。在本文所述的受限空間中，某些參數被設定以滿足受限空間的要求。例如，如本文所述，添加CO2和增加充氣壓力導致提高的滅火性能和較高的排放滅火劑質量。然而，可能超過受限空間的某些限制(例如，人可承受的峰值聲音水平)。在一個實施例中，出口埠 111的直徑可以被調節，同時保持滅火性能。例如，當筒105用推薦設計量的氣態滅火劑和乾粉滅火劑填充且用CO2部分加壓至15bar (g) (218 psig)並且然後用N2完全加壓至76 bar (g) (1100 psig)時,在出口埠 111尺寸為38-40 mm時滿足充分的滅火性能。如果出口埠比滅火劑質量流率更小，因而滅火性能下降低於可接受極限。如果出口埠尺寸更大，將克服受限空間限制中的一個或多個(即，抑制器變得太吵或者從滅火劑經受太大的衝擊力)。在一個實施例中，出口埠 111尺寸和氣體以及乾粉滅火劑之間的關係可能變化。例如，對於僅僅用N2填充的60 bar(g)(900 psig)，足夠的出口埠 111尺寸是50-55 mm直徑。該關係可以根據所使用的滅火劑和加壓氣體以及使用的過壓變化。在一個實施例中，系統100是高速率排放(HRD)型滅火器，採用惰性推進氣體作為從筒105排放滅火劑的主要機制。如本文所述,在一個實施例中，筒105可以包括氣態滅火劑和推進劑氣體。此外，汲取管120可以包括乾粉滅火劑。由此，汲取管120確保在排放早期階段乾粉滅火劑的輸送，而與系統100的取向無關，從而提供系統100的對姿態不敏感的特徵。如圖1-3所示，汲取管120保持乾粉滅火劑靠近出口埠 11，而與系統100的取向(S卩，姿態)無關。如本文所述，半滲透膜137允許推進劑氣體(例如，CO2和N2)以及氣態滅火劑的混合物在乾粉滅火劑結構的空隙中形成。當系統置於其打開和起用狀態時，乾粉滅火劑在總滅火器排放的早期階段排放。該乾粉滅火劑在早期階段到達擴散火球的事實已經表明不但改進滅火性能而且減少產生的酸性氣體量。如本文所述，乾粉滅火劑可以包括任何常規乾粉滅火劑，只要其與容器內的所有其它劑化學上相容即可，包括但不限於基於碳酸氫鉀(即，KHCO3，例如PurpleK )以及碳酸氫鈉(S卩，NaHCO3，例如KiddeX )的滅火劑，具有增強流動屬性的附加矽石。如本文所述，在一個實施例中，汲取管120可以被定製以提供氣態滅火劑和乾粉滅火劑的充分的對姿態不敏感的輸送，在冷存儲條件下可能是特定問題。如本文所述，汲取管120包括一系列汲取管側孔130以及入口開口 136。汲取管側孔130靠近入口埠 135和入口開口 136。在一個實施例中，通過改變入口埠 135(經由入口開口 136)和汲取管側孔130之間的面積相對於筒105的出口埠 111的比率，可以調節排放特性以提供非常類似的屬性，而與姿態或操作溫度無關。所述調節還保持充分的滅火性能和滿足受限空間要求。汲取管120設計的示例基於40 mm的出口埠 111直徑。例如，入口開口 136的面積是出口埠 111面積的100%，且汲取管側孔130的面積是出口埠 111面積的另外50%。在另一個示例中，入口開口 136的面積是出口埠 111的50%，且汲取管側孔130的面積是出口埠 111面積的100%。在兩個示例中，入口開口 136的面積和汲取管側孔130的面積的總和是出口埠 111面積的150%。可以理解的是，汲取管120可以不包括汲取管側孔130。然而，乾粉滅火劑的初始排放和氣態滅火劑的緩慢(在排放後從液化狀態變為氣態)可導致質量流率和來自於出口埠 111的滅火劑的密度的減小，同時氣態滅火劑仍在筒105內形成兩相溶液。通過將汲取管包括側孔130和控制汲取管120設計內面積的相對比例，減少在兩相劑的情況下劑從筒105排放所花費的時間。因而，在幹化學物從筒120初始排放之後，保持氣態滅火劑的提高質量流率，同時氣態滅火劑仍在筒105內形成兩相溶液。該限制較少的流動路徑使得在排放期間每單位壓力衰減的排出滅火劑的質量最大化。因而，系統100展示高的對姿態不敏感程度，甚至在較低操作溫度下也是如此。雖然本發明僅僅結合有限數量的實施例詳細描述，但是應當容易理解的是，本發明並不限於這樣公開的實施例。相反，本發明可以修改以包含迄今未描述但與本發明的精神和範圍匹配的任何數量的變型、變化、替代或等價設置。此外，雖然已經描述本發明的各個實施例，但是要理解的是，本發明的各方面可包括所述實施例中的僅僅一些。因此，本發明並不由前述描述限制，而僅僅由所附權利要求的範圍限制。
權利要求
1.一種自動滅火系統，包括: 具有中心軸線的筒； 設置在所述筒上的出口埠； 汲取管，所述汲取管具有汲取管側孔和入口開口，圍繞中心軸線設置在所述筒中，與所述筒部分流體連通，且聯接到所述出口埠 ； 設置在所述筒中的推進劑氣體混合物；以及 設置在所述筒中的氣態滅火劑。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，汲取管側孔的面積和入口開口的面積的總和相對於出口埠的面積定尺寸。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，汲取管側孔的面積和入口開口的面積的總和是出口埠的面積的150%。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，汲取管側孔的面積是出口埠的面積的100%，入口開口的面積是出口埠的面積的50%。
5.根據權利要求1所述的系統，其中，汲取管側孔的面積是出口埠的面積的50%，入口開口的面積是出口埠的面積的100%。
6.根據權利要求1所述的系統，還包括設置在所述筒和汲取管中的中心杆。
7.根據權利要求6所述的系統，還包括電致動器，在致動之後，所述電致動器機械地聯接到所述中心杆。
8.根據權利要求7所述的系統，還包括: 設置在中心杆上的寬頭切割器；以及 設置在出口埠中且靠近所述寬頭切割器的爆破隔膜。
9.一種自動滅火系統，包括: 具有中心軸線的筒； 設置在所述筒上的出口埠； 汲取管，所述汲取管具有汲取管側孔和入口開口，圍繞中心軸線設置在所述筒中，與所述筒部分流體連通，且聯接到所述出口埠 ； 在所述筒中的推進劑氣體混合物，所述推進劑氣體混合物具有第一推進劑氣體和第二推進劑氣體；以及 設置在所述筒中的氣態滅火劑。
10.根據權利要求9所述的系統，其中，汲取管側孔的面積和入口開口的面積的總和相對於出口埠的面積定尺寸。
11.根據權利要求9所述的系統，其中，汲取管側孔的面積和入口開口的面積的總和是出口埠的面積的150%。
12.根據權利要求9所述的系統，其中，汲取管側孔的面積是出口埠的面積的100 %，入口開口的面積是出口埠的面積的50 %。
13.根據權利要求9所述的系統，其中，汲取管側孔的面積是出口埠的面積的50%，入口開口的面積是出口埠的面積的100%。
14.根據權利要求9所述的系統，還包括設置在所述筒和汲取管中的中心杆。
15.根據權利要求14所述的系統，還包括電致動器，在致動之後，所述電致動器機械地聯接到所述中心杆。
16.根據權利要求15所述的系統，還包括: 設置在中心杆上的寬頭切割器；以及 設置在出口埠中且靠近所述寬頭切割器的爆破隔膜。
全文摘要
一種自動滅火系統，包括具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口埠；汲取管，所述汲取管具有汲取管側孔和入口開口，圍繞中心軸線設置在所述筒中，與所述筒部分流體連通，且聯接到所述出口埠；設置在所述筒中的推進劑氣體混合物；以及設置在所述筒中的氣態滅火劑。
文檔編號A62C37/00GK103071256SQ20121040904
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月24日 優先權日2011年10月25日
發明者R.G.鄧斯特, P.W.韋勒, R.帕蘭特, F.T.克拉倫斯, J.W.小波特菲爾德, D.R.麥克拉克蘭 申請人:基德科技公司