專利名稱：防火惰化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
1本發(fā)明涉及通過降低相對于防護(hù)區(qū)域內(nèi)周圍空氣的防護(hù)區(qū)域 內(nèi)氧含量，來防止封閉的防護(hù)區(qū)域內(nèi)失火或爆炸的惰化方法
(inertization method )。
背景技術(shù)：
2在封閉的空間內(nèi)用來防火和滅火的惰化方法在消防技術(shù)中是 公知的。這些方法所產(chǎn)生的滅火效果是以氧氣置換原理為依據(jù)的。如 通常公知的那樣，正常的周圍空氣由按體積計21%的氧氣、按體積計 78%的氮?dú)庖约鞍大w積計1 %的其它氣體組成。為了滅火或防火，例如， 引入純氮?dú)饣?0%氮?dú)獾亩栊詺怏w，以便進(jìn)一步提高所討論的防護(hù)區(qū) 域中的氮濃度，并因此降低氧百分比。已知的是，當(dāng)氧百分比下降到 按體積計約15%以下時就會產(chǎn)生滅火效果。根據(jù)各個防護(hù)區(qū)域內(nèi)所含 的易燃材料，進(jìn)一步將氧百分比降低到，例如按體積計12%，可能另 外是必需的。在這種氧氣濃度下，大部分易燃材料不再能燃燒。
3這種"惰性氣體滅火方法"中所采用的氧氣置換氣體通常被 壓縮儲存在特定附近區(qū)域內(nèi)的鋼罐中，或使用某種裝置來產(chǎn)生氧氣置 換氣體。因此，惰性氣體混合物，例如卯％、 95%或99%的氮?dú)?或 另一種惰性氣體)也是可以使用的。鋼罐或用來產(chǎn)生氧氣置換氣體的 裝置構(gòu)成所謂的惰性氣體滅火系統(tǒng)的第一來源。如有需要，氣體隨后 經(jīng)過管道系統(tǒng)和相應(yīng)的出口噴嘴從此來源被引導(dǎo)至各個防護(hù)區(qū)域中。 如果這個來源發(fā)生故障，為了同樣將失火風(fēng)險保持在盡可能低的水平， 有時也利用惰性氣體的第二來源。
4基于利用惰性氣體來惰化防護(hù)區(qū)域這一原理、目前已知的增 強(qiáng)這些防火系統(tǒng)安全性的所有方法都集中于防止維持惰化濃度所必需 的氣體的流動。結(jié)合于此，描述了許多機(jī)構(gòu)，其為第一惰性氣體來源，以及任何可能提供的并增強(qiáng)安全性的第二惰性氣體來源指定了不同的 惰性氣體來源。當(dāng)?shù)谝欢栊詺怏w來源發(fā)生故障時，第二惰性氣體來源 接著開始工作。然而，所有這些機(jī)構(gòu)和方法的共同之處是如果惰性氣 體不受控制地持續(xù)流入，它們都沒有安全機(jī)構(gòu)，即使在惰化水平后來 已經(jīng)達(dá)到一個能夠萬無一失地防火的值時。然而，當(dāng)由于惰化水平不 同的相鄰區(qū)域之間的泄漏使得惰化氣體濃度水平發(fā)生不經(jīng)意的均衡化 時，可能出現(xiàn)惰性氣體濃度過高的狀態(tài)?？梢韵氲降牧硗獾娜秉c是管 理惰性氣體供應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)發(fā)生故障或用來產(chǎn)生惰性氣體的發(fā)生器不 關(guān)閉或供應(yīng)閥不再具有嚴(yán)實的密封并繼續(xù)允許惰性氣流進(jìn)入防護(hù)區(qū) 域。
5高惰化水平仍具有同樣相對高的氧含量的原因可能在于人在 防護(hù)區(qū)域內(nèi)，或者在于即使當(dāng)利用增加的惰化氣體濃度來防火時，人 仍然有可能進(jìn)入防護(hù)區(qū)域。因此，惰化氣體繼續(xù)流入防護(hù)區(qū)域，不僅 導(dǎo)致用于持續(xù)產(chǎn)生惰性氣體或惰性氣體從第一和/或第二來源釋放的成 本升高，還會特別影響與防護(hù)區(qū)域內(nèi)人員安全相關(guān)的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
6基于上述有關(guān)在惰化濃度過高時安全地操縱惰性氣體滅火系 統(tǒng)方面的問題，本發(fā)明致力于進(jìn)一步開發(fā)本文開始時所述類型的惰化 方法的任務(wù)，以便使該方法能夠可靠地降低過高的惰化濃度或?qū)τ诰?體要求而言過高的惰化濃度，例如人員進(jìn)入防護(hù)區(qū)域。
7利用一開始所描述的惰化方法，根據(jù)本發(fā)明解決這一任務(wù)，
其中不連續(xù)地測量防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧含量，將其與閾值(最高惰化水平) 相比較，而且，如果氧含量不經(jīng)意地降到閾值之下(最高惰化水平)， 則將新鮮空氣引入防護(hù)區(qū)中。
8在本情況下，術(shù)語"新鮮空氣"也指氧氣減少的空氣，但是 其氧含量高于防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧含量。
9本發(fā)明的特別優(yōu)點在于其實現(xiàn)了易于實現(xiàn)，并因此成為用于 在封閉區(qū)域內(nèi)防火的非常有效的惰化方法，即使在由于惰性氣體產(chǎn)生 或惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)的技術(shù)故障造成惰性氣體的流動不受控制的情況 下。在任何情況下，防護(hù)區(qū)域周圍都有足夠量的新鮮空氣。這無疑避
免了現(xiàn)有已知機(jī)構(gòu)和方法的缺點，這些缺點可能包括危及防護(hù)區(qū)域內(nèi) 的人。
10本發(fā)明進(jìn)一步的實施方式在附加權(quán)利要求中闡明。
11在有利的方式中，新鮮空氣被引入防護(hù)區(qū)域內(nèi)時氧含量的 閾值低于基準(zhǔn)惰化水平時的氧含量。氧含量之間這一區(qū)別是有利的， 因為所挑選的基準(zhǔn)惰化水平的氧含量能夠防火，但仍然允許人進(jìn)入防 護(hù)區(qū)域。如果由于故障，惰性氣體的過量供應(yīng)造成氧含量進(jìn)一步降低， 盡管將繼續(xù)防火，然而人留在房間內(nèi)將越來越危險。因此，將選擇防 護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧含量閾值，使其低于基準(zhǔn)惰化水平的氧含量，但是不會 下降到將對人造成危險的值之下。
12測量防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧含量的可選方案是，也可以測量防護(hù) 區(qū)域內(nèi)的惰性氣體含量。在這種情況下，惰性氣體含量隨后可以與閾 值相比較，當(dāng)其超過閾值時，將新鮮空氣引入防護(hù)區(qū)域。這種方法采 用了自然大氣中氮含量和惰性氣體含量之間的直接關(guān)系。在典型的防 火情況下，這種依賴性是已知的。
13分別用一個或多個傳感器在若干個位置有利地測量防護(hù)區(qū) 域內(nèi)的氧含量。在多個位置測量氧含量的優(yōu)點是即使在氧濃度不均勻 的情況下，在一個位置處降到閾值之下的值也會被立刻檢測到。使用
多個傳感器的另一優(yōu)點是備用性(redundancy)。如果一個傳感器有故 障或連接傳感器的線路被中斷，另一個傳感器可以接替測量任務(wù)。
14如果難以將電纜連到各個傳感器上，傳感器也可以向控制 單元無線地發(fā)送信號。
15測量一個或多個位置處的氧含量的可選方案是，也可以在 一個或多個位置分別用一個或多個惰性氣體傳感器測量防護(hù)區(qū)域內(nèi)的 惰性氣體含量。在多個位置進(jìn)行測量的優(yōu)點與在多個位置測量氧濃度 的優(yōu)點相對應(yīng)?？梢悦鞔_地指出，同時測量氧含量以及惰性氣體含量 顯著地增加了防護(hù)區(qū)域內(nèi)人員的安全。
16在本發(fā)明一個進(jìn)一步有利的實施方式中，來自氧和/或惰性 氣體傳感器的信號被傳送給控制單元。以有利的方式，評價傳感器信 號所需的電子元件都集中在該控制單元內(nèi)。也可以在控制單元內(nèi)提供 不同的運(yùn)算法則，以便對不同的氣體混合物濃度作出響應(yīng)。17在另一個有利的實施方式中，控制單元還可以接通和切斷
新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)。將新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的控制邏輯合并在控制單元 內(nèi)還反映了緊湊型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了將所有測量信號和控制信號合并 在一個電子單元內(nèi)。
18有利地調(diào)節(jié)新鮮空氣供應(yīng)，以便不超過最高惰化水平。也 不使基準(zhǔn)惰化水平受到消弱(undercut)。這意味著即使在供應(yīng)新鮮空 氣時，防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧濃度也可以被調(diào)控的，從而在基準(zhǔn)惰化水平下 可靠地防火。在此重要的是，新鮮空氣供應(yīng)最遲在達(dá)到最高基準(zhǔn)惰化 水平時接通，最高基準(zhǔn)惰化水平會對防護(hù)區(qū)域內(nèi)的人造成危險。
19在本發(fā)明進(jìn)一步有利的實施方式中，控制單元監(jiān)控第二防 護(hù)區(qū)域。該第二防護(hù)區(qū)域也分配有新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)、至少一個氧傳 感器和/或至少一個惰性氣體傳感器以及控制惰性氣體供應(yīng)的區(qū)域閥門 (zone valve)。同樣要確保在該第二防護(hù)區(qū)域中不超過最高惰化水平， 相反地也不使基準(zhǔn)惰化水平被消弱。區(qū)分不同防護(hù)區(qū)域之間的不同惰 化水平的優(yōu)勢包括使人具有進(jìn)入這些區(qū)域的不同可能性。
20雖然存在不同的防護(hù)區(qū)域，但是所有的測量線路和控制線 路都集中在一個控制單元內(nèi)。此處的優(yōu)勢是用于不同防護(hù)區(qū)域的整個 信號電子器件和分析電子器件維護(hù)更加簡單而且設(shè)計緊湊。
21可以進(jìn)一步有利地為控制單元提供這樣的功能為每個防 護(hù)區(qū)域設(shè)置不同的水平下的基準(zhǔn)惰化水平和最高惰化水平。例如，防 護(hù)區(qū)域la中的基準(zhǔn)惰化水平處的氧含量可以低于防護(hù)區(qū)域lb中的相 應(yīng)值。此種分化的優(yōu)勢在于當(dāng)一個防護(hù)區(qū)域內(nèi)所選擇的氧含量太低， 以致于人不可能留在該區(qū)域時，允許人留在另一個防護(hù)區(qū)域。當(dāng)非常 易燃材料存放在一個防護(hù)區(qū)域，而易燃性一般的材料存放在人經(jīng)常來 往的另一防護(hù)區(qū)域時，這一隔離是可能的。


22以下將參考附圖對本發(fā)明的方法進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。 示出了
圖l:防護(hù)區(qū)域的示意圖，防護(hù)區(qū)域具有相關(guān)的惰性氣體來源以及
閥門、測量機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)、新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)以及用于新鮮空氣供 應(yīng)系統(tǒng)的入口噴嘴，
圖2:防護(hù)區(qū)域內(nèi)氧濃度的示例性順序，
圖3: —種包含兩個區(qū)域和區(qū)域?qū)Ｓ枚杌考亩杌到y(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
23圖1的示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明方法的基本機(jī)能的例子， 其包括相關(guān)的控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)。由此，管道描繪為粗線，測量/控 制線路描繪為一般的細(xì)線。惰性氣體可以從惰性氣體來源2中釋放出
來，經(jīng)過閥門3a以及一個或多個出口噴嘴6a進(jìn)入防護(hù)區(qū)域la。惰性 氣體來源因此可以有不同的設(shè)計。典型的實現(xiàn)方法是從一個或多個容 器中提供惰性氣體，例如鋼瓶(steel cylinder)?？蛇x地，可以用發(fā)生器 來產(chǎn)生惰性氣體(例如，氮?dú)?或惰性氣體/空氣混合物。對于第一氣 體來源也可以考慮實施備用配置，以便增強(qiáng)安全性；即按照需要使用 第二惰性氣體來源，其因此或者由鋼瓶內(nèi)的壓縮惰性氣體組成，或者 來自產(chǎn)生惰性氣體的發(fā)生器。防護(hù)區(qū)域la內(nèi)的惰性氣體濃度由控制單 元4調(diào)節(jié)，控制單元4又作用于闊門3a。設(shè)置控制單元4，以便在防 護(hù)區(qū)域la內(nèi)達(dá)到基準(zhǔn)惰化水平。該基準(zhǔn)惰化水平降低了防護(hù)區(qū)域la 內(nèi)的失火或爆炸的風(fēng)險，并且通過將來自惰性氣體來源2的惰性氣體 經(jīng)過閥門3a和惰性氣體入口噴嘴6a引入防護(hù)區(qū)域中，來維持該基準(zhǔn) 惰化水平。如果該系統(tǒng)布置發(fā)生故障，從而，例如，如果閥門3a不關(guān) 閉，或者產(chǎn)生惰性氣體或惰性氣體/空氣混合物的發(fā)生器不切斷，從而 繼續(xù)允許惰性氣體經(jīng)過惰性氣體入口 6a進(jìn)入防護(hù)區(qū)域，因此惰性氣體 濃度在防護(hù)區(qū)域內(nèi)繼續(xù)升高，使得氧含量下降到遠(yuǎn)低于期望的基準(zhǔn)惰 化水平，本發(fā)明的以下機(jī)構(gòu)就開始運(yùn)轉(zhuǎn)。控制單元4通過氧傳感器5a 測量到氧濃度太低時，其因此發(fā)出關(guān)閉閥門3a的信號，或者發(fā)出信號 關(guān)閉產(chǎn)生惰性氣體或惰性氣體/空氣混合物的發(fā)生器。 一旦滿足這兩個 條件并且防護(hù)區(qū)域內(nèi)la內(nèi)的氧濃度甚至進(jìn)一步下降時——這可以通過 惰性氣體傳感器12a發(fā)出信號給控制單元4，新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)8a被 激活，其通過一個或多個新鮮空氣供應(yīng)入口 7a向防護(hù)區(qū)域la內(nèi)釋放 另外的新鮮空氣。因此，可設(shè)定新鮮空氣流入量，使得即使惰性氣體
產(chǎn)生系統(tǒng)(配置為氣瓶(gas cylinders)或發(fā)生器)最大限度運(yùn)行時， 防護(hù)區(qū)域la中的惰性氣體濃度也不能繼續(xù)上升。因此，這確保了防護(hù) 區(qū)域la內(nèi)期望的氧濃度，即使在如果控制惰性氣體流入防護(hù)區(qū)域la 中的控制單元發(fā)生故障的情況下。
24因此，火可以被可靠地防止，而人仍然可以按照需要留在 防護(hù)區(qū)域la內(nèi)，而不必?fù)?dān)心任何不利影響。
25圖2描繪了防護(hù)區(qū)域la內(nèi)氧濃度的可行順序的例子。氧濃 度調(diào)節(jié)到基準(zhǔn)惰化水平(目標(biāo)值)，實際上介于上限目標(biāo)值和下限目標(biāo) 值之間。在時間點t。激活惰性氣體來源，并將惰性氣體引入防護(hù)區(qū)域 la。作為惰性氣體引入防護(hù)區(qū)域la中的結(jié)果，氧濃度在時間點t。和t, 之間發(fā)生下降。在時間點t,惰性氣體來源再次被鈍化。氧濃度繼續(xù)再 次緩慢地上升，直到時間點t2，原因在于例如由于相對于周圍空氣的泄 漏造成一些新鮮空氣進(jìn)入防護(hù)區(qū)域。在時間點t2，惰性氣體來源被再次 激活。然而，如果一些故障阻止惰性氣體來源被鈍化，則防護(hù)區(qū)域內(nèi) 的氧濃度繼續(xù)下降。防護(hù)區(qū)域1所允許的最高惰化濃度并且其對人來 說仍然是安全的在時間點t3達(dá)到。如果惰性氣體系統(tǒng)發(fā)生故障，即惰 性氣體不受阻礙地持續(xù)流入防護(hù)區(qū)域，則在時間點t3之后氧濃度會繼 續(xù)下降，這會使防護(hù)區(qū)域?qū)θ送Ａ舳允遣话踩?。利用本發(fā)明的受 控新鮮空氣流入，從時間點t3開始，不會下降到最高惰化水平之下， 即防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧濃度維持在最高惰化水平之上。還可以提供警報裝 置(未在圖中示出)，在時間點13觸發(fā)。在時間點U，重新達(dá)到能夠可 靠地防火的基準(zhǔn)惰化水平。為了繼續(xù)防火，在時間點t4再次切斷新鮮 空氣供應(yīng)。
26圖3示出了惰化系統(tǒng)的另一可選方案，其在這種情況下包 括兩個防護(hù)區(qū)域la和lb，以及區(qū)域?qū)Ｓ枚杌考捅O(jiān)控部件。在這種 情況下，根據(jù)如給出的與圖1和圖2的描述相關(guān)的細(xì)節(jié)對防護(hù)區(qū)域la 進(jìn)行監(jiān)控。也另外描繪了具有相關(guān)惰化部件和監(jiān)控部件的進(jìn)一步的防 護(hù)區(qū)域lb。所述部件包括閥門3b、惰化氣體入口 6b、氧傳感器5b、 新鮮空氣供應(yīng)入口 7b和新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)8b。可選地，圖3中所描繪 的控制單元4還可以由兩個獨(dú)立的控制單元組成。兩個防護(hù)區(qū)域la、 lb通過壁9彼此分開?？蛇x地，圖3中所描繪的控制單元4還可以由
兩個獨(dú)立的控制單元組成。在這種情況下，人不進(jìn)入的防護(hù)區(qū)域la具
有的惰化水平不同于(高于)防護(hù)區(qū)域lb，防護(hù)區(qū)域lb雖然受到惰化，
但是仍有人定期來往。例如，防護(hù)區(qū)域la可以具有氧濃度按體積計為 13%的惰化水平。與此相反，控制單元4確保防護(hù)區(qū)域lb具有不同的 惰化水平，例如具有按體積計為17%的氧。由于壁9的可穿透性，惰 性氣體可以不受控制地從防護(hù)區(qū)域la流向防護(hù)區(qū)域lb。這在圖3中用 方向箭頭IO描繪出來?？刂茊卧?的功能是確保防護(hù)區(qū)域la和lb內(nèi) 的不同惰化水平，這是通過經(jīng)過陶門3a和3b供應(yīng)惰性氣體，以及按 照需要經(jīng)過新鮮空氣系統(tǒng)8a和8b及新鮮空氣供應(yīng)入口 7a和7b供應(yīng) 新鮮空氣實施的，如圖1相關(guān)描述中所詳細(xì)描述的。在這種情況下， 閥門3a和3b也被稱為區(qū)域閥門，因為不同的防護(hù)區(qū)域la和lb構(gòu)成 不同的受監(jiān)控區(qū)域。
附圖標(biāo)記列表 la第一防護(hù)區(qū)域 lb第二防護(hù)區(qū)域 2惰性氣體來源 3a區(qū)域閥門 3b區(qū)域闊門 4控制單元 5a氧傳感器 5b氧傳感器 6a惰性氣體入口 6b惰性氣體入口
7a新鮮空氣供應(yīng)入口 7b新鮮空氣供應(yīng)入口 8b新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng) 9隔離壁
10惰性氣流的方向箭頭 11防護(hù)區(qū)域內(nèi)的人 12a惰性氣體傳感器 12b惰性氣體傳感器
權(quán)利要求
1.一種用于防止第一封閉防護(hù)區(qū)域(1a)和/或第二封閉防護(hù)區(qū)域(1b)內(nèi)失火或爆炸的惰化方法，其是通過將所述防護(hù)區(qū)域(1a、1b)內(nèi)的氧含量降低到相對于周圍空氣的基準(zhǔn)惰化水平來實施的，其特征在于測量所述防護(hù)區(qū)域內(nèi)(1a、1b)的氧含量，將其與閾值(最高惰化水平)相比較，如果所述氧含量降低到所述閾值(最高惰化水平)之下，則將新鮮空氣引入所述防護(hù)區(qū)域(1a、1b)中。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于氧濃度的閾值低于基準(zhǔn)惰化水平下的所述氧含量值。
3. 如權(quán)利要求1的前序部分所述的方法，其中所述防護(hù)區(qū)域(la、 lb)內(nèi) 的所述氧含量通過引入置換氧氣的惰性氣體或惰性氣體/空氣混合物被降低，其特征在于測量所述防護(hù)區(qū)域(la、 lb)內(nèi)的惰性氣體含量，將其與閾值相比較，并 且在超過所述閾值時，將新鮮空氣引入所述防護(hù)區(qū)域(la、 lb)中。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于分別用一個或多個氧傳感器(5a、 5b)，在一個或多個位置測量所述防護(hù)區(qū) 域(la、 lb)內(nèi)的所述氧含量。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于分別用一個或多個惰性氣體傳感器(12a、 12b)在一個或多個位置測量所 述防護(hù)區(qū)域(la、 lb)內(nèi)的所述惰性氣體含量。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于所測量的氧含量值和惰性氣體含量值分別被饋送給控制單元(4)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法， 其特征在于所述控制單元(4)可以接通和切斷新鮮空氣供應(yīng)系統(tǒng)(8a、 8b)。
8. 如以上權(quán)利要求中的任一項所述的方法， 其特征在于所述新鮮空氣供應(yīng)被調(diào)節(jié)，使得不低于預(yù)先可控的最高惰化水平，并且不 超過所述基準(zhǔn)惰化水平。
9. 如權(quán)利要求6到8中的任一項所述的方法， 其特征在于所述控制單元(4)利用新鮮空氣系統(tǒng)(8b)、至少一個氧傳感器(5b)、至 少一個惰性氣體傳感器(12b)、區(qū)域閥門(3b)、惰性氣體入口 (6b)和新鮮氣 體入口 (7b)針對氧濃度監(jiān)控第二防護(hù)區(qū)域(lb)，使得不低于最高惰化水平， 并且不超過基準(zhǔn)惰化水平。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法， 其特征在于所述控制單元(4)調(diào)節(jié)防護(hù)區(qū)域(la、 lb)內(nèi)的所述氧濃度，使得在所述 最高惰化水平時，所述第二防護(hù)區(qū)域(lb)內(nèi)的所述氧濃度高于所述第一防護(hù) 區(qū)域(la)內(nèi)的所述氧濃度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種惰化方法，其目的是防止第一封閉防護(hù)區(qū)域(1a)內(nèi)失火或爆炸，其中該防護(hù)區(qū)域內(nèi)的氧含量被降低到相對于周圍空氣的基本惰化水平。本發(fā)明的目的是避免危及防護(hù)區(qū)域內(nèi)的人或行動，根據(jù)本發(fā)明的方法，測量防護(hù)區(qū)域(1a)中的氧含量，將其與閾值(最高惰化)相比較，而且如果該水平降低到所述閾值之下，則將新鮮空氣引入該防護(hù)區(qū)域(1a)內(nèi)。
文檔編號A62C99/00GK101102820SQ200580046725
公開日2008年1月9日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者E·W·瓦格納 申請人:艾摩羅那股份公司