專利名稱：具有氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑的自動滅火系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滅火系統(tǒng)，且更具體地涉及用于對姿態(tài)不敏感的高速率排放滅火器的系統(tǒng)和方法，所述滅火器具有氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑。
背景技術：
自動滅火(AFE)系統(tǒng)在檢測到火災或爆炸事件后使用。在一些情況下，AFE系統(tǒng)在事件之后在受限空間(例如，軍用車輛的工作人員艙)內(nèi)使用。AFE系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)AFE系統(tǒng)在車輛內(nèi)直立地安裝以允許例如在軍用車輛經(jīng)受的傾斜、搖晃和溫度的極端情況下有效地使用全部內(nèi)容物。為了保持系統(tǒng)效率，噴嘴定位成使得其可以提供滅火劑在車輛內(nèi)的均勻分布。對于這些類型的系統(tǒng)，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(nèi)的期望位置。雖然有效，但是該措施增加了額外水平的系統(tǒng)復雜性并且因而增加了成本。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(nèi)且仍然提供滅火劑的有效排放對抗車輛火災或爆炸挑戰(zhàn)。要是在事故之前或者期間車輛呈現(xiàn)任何取向，滅火器也會工作。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(nèi)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并未完全解決經(jīng)受軍用車輛內(nèi)所經(jīng)受的傾斜、搖晃和溫度的極端情況的受限空間的對姿態(tài)不敏感的要求。

發(fā)明內(nèi)容
示例性實施例包括一種自動滅火系統(tǒng)，包括:具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口端口 ；汲取管，圍繞中心軸線設置在所述筒中，并與所述筒部分地流體連通，且聯(lián)接到所述出口端口 ；設置在所述筒中的推進劑氣體混合物；設置在所述筒中的氣態(tài)滅火劑以及設置在所述筒中的干粉滅火劑。附加示例性實施例包括一種自動滅火系統(tǒng),包括:具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口端口 ；汲取管，圍繞中心軸線設置在所述筒中，并與所述筒部分地流體連通，且聯(lián)接到所述出口端口 ；在所述筒中的推進劑氣體混合物，所述推進劑氣體混合物包括第一推進劑氣體和第二推進劑氣體；設置在所述筒中的氣態(tài)滅火劑以及設置在所述筒中的干粉滅火劑。


被認為是本發(fā)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(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)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(jù)一個實施例的自動滅火(AFE)系統(tǒng)的第一視圖；圖2圖示了根據(jù)一個實施例的AFE系統(tǒng)的第二視圖；圖3圖示了根據(jù)一個實施例的AFE系統(tǒng)的第三視圖；圖4圖示了處于打開和完全起用狀態(tài)的AFE系統(tǒng)的第四視圖；和圖5圖示了處于打開和完全起用狀態(tài)的AFE系統(tǒng)的第五視圖。
具體實施例方式圖1圖示了根據(jù)一個實施例的自動滅火(AFE)系統(tǒng)100。圖2圖示了系統(tǒng)100的一部分的放大透視圖。圖3圖示了系統(tǒng)100的內(nèi)部視圖。系統(tǒng)100配置成在火災或爆炸事件之后在受限空間(例如，軍用車輛的工作人員艙)內(nèi)快速地分散滅火劑。系統(tǒng)100包括筒105，所述筒105可以是任何合適材料，例如不銹鋼。筒105配置成接收氣態(tài)滅火劑和推進劑氣體(例如，惰性氣體，如N2)兩者?？梢岳斫獾氖?，可設想許多常規(guī)氣態(tài)滅火劑，包括但不限于I，I，I，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，F(xiàn)K-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(jīng)由開關106從氣體源(即，滅火劑和推進劑氣體)監(jiān)測。系統(tǒng)100還包括任何合適噴嘴歧管110和噴嘴115，用于將滅火劑和推進劑氣體引導和釋放到受限空間中。系統(tǒng)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(lián)接到中心桿160的內(nèi)環(huán)125，中心桿160圍繞中心軸線101設置在筒105和汲取管120中。中心桿160包括擋塊161，擋塊161具有的半徑大于中心桿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(cè)孔130。內(nèi)環(huán)125在系統(tǒng)100處于關閉和未起用狀態(tài)時覆蓋汲取管側(cè)孔130。汲取管120還包括入口端口 135，所述入口端口 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(huán)境氣密密封。此外，汲取管120和中心桿160自由地允許筒105的內(nèi)容物經(jīng)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具有的半徑大于內(nèi)環(huán)125的半徑。如本文進一步所述，汲取管120還可以包括滅火劑，例如干粉滅火劑?？梢岳斫獾氖?，干粉滅火劑可以包括任何常規(guī)干粉滅火劑，包括但不限于基于碳酸氫鉀(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硅石?？梢岳斫獾氖?，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，干粉滅火劑在汲取管120內(nèi)保持隔離。然而，筒105內(nèi)的推進劑氣體可以穿過半滲透膜137且使得汲取管120被增壓處于與筒105相同或大致相同的壓力。出口端口 111設置在筒105和噴嘴歧管110之間，且聯(lián)接到汲取管120。寬切割頭(broad cutting head) 165聯(lián)接到中心桿160且鄰接爆破隔膜170定位并且在系統(tǒng)100處于關閉和未起用狀態(tài)時覆蓋出口端口 111。爆破隔膜170保持筒105(包括汲取管120)和噴嘴歧管110的內(nèi)容物之間氣密密封隔離。因而，筒105保持相對于外部環(huán)境增壓。系統(tǒng)100還包括聯(lián)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(lián)接到設置在筒105和汲取管120內(nèi)的中心桿160。機械銷151聯(lián)接在電致動器150和中心桿160之間。膜片152將筒105從外部環(huán)境氣密密封，以使筒105內(nèi)的壓縮氣體不逸出。
在一個實施例中，一旦系統(tǒng)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，其驅(qū)動機械銷151通過膜片152。機械銷151進一步驅(qū)動中心桿160。中心桿160的推進引起內(nèi)環(huán)125的移動，原因在于內(nèi)環(huán)125聯(lián)接到中心桿160。內(nèi)環(huán)125的移動使得內(nèi)環(huán)125從汲取管側(cè)孔130揭開。此外，中心桿160的推進驅(qū)動寬切割頭165通過爆破隔膜170。系統(tǒng)100于是變?yōu)榇蜷_和起用狀態(tài)。中心桿160的驅(qū)動在擋塊161與入口端口135接觸時被限制。當系統(tǒng)100處于打開和完全起用狀態(tài)時，加壓筒105將加壓氣體釋放到外部環(huán)境中。筒105和外部環(huán)境之間的壓力差使得半滲透膜137折疊不擋道，從而暴露入口開口 136。當系統(tǒng)100處于打開和起用狀態(tài)時，筒105和汲取管120處于完全流體連通狀態(tài)。汲取管120中通過推進劑氣體加壓且從筒105隔離干粉滅火劑，從筒105釋放到外部環(huán)境，隨后跟隨的是其余推進劑氣體和氣態(tài)滅火劑。圖4和5示出了處于打開和完全起用狀態(tài)的AFE系統(tǒng)100。如本文所述,惰性推進劑氣體可以包括N2。雖然例如62bar(g) (900psig)的氮過壓可以在筒105填充有設計濃度的氣態(tài)滅火劑和干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(tài)(例如，噴嘴115朝向上)時滅火性能和筒105排出的滅火劑的質(zhì)量可能受影響。在一個實施例中，N2的過壓可以被增加高于62bar(g) (900psig)。此外，附加推進劑氣體(例如，CO2)被添加到N2推進劑氣體。通過增加N2的過壓和通過添加C02，滅火性能和排出的滅火劑的總質(zhì)量均得到提高。例如，在用所示FM200 部分填充的容器中需要4.3g(0.1摩爾)C02的較小比例實驗以產(chǎn)生IObar (g)過壓。當實驗重復時，添加僅僅0.7g(0.025摩爾)的氮以實現(xiàn)相同的壓力。該結果表明，CO2KN2明顯更易溶解在FM200⑧中。因而，通過類比，在抑制器(例如，系統(tǒng)100)排放期間，co2WFM200 解吸的速率顯著大于N2。然而，高于某些極限，CO2已知是對人類有毒的(即，OSHA、NIOSH和ACGIH職業(yè)暴露標準為周40小時期間平均0.5vol %的CO2,短期(15分鐘)暴露為平均3vol%,且被認為立即對生命和健康有危險的最大瞬時極限為4vol% )。因而,在一個實施例中，系統(tǒng)100包括受限的CO2量，以在保護區(qū)域內(nèi)給予小于2Vol%，這應當在這些類型的事件的短持續(xù)時間內(nèi)對乘員沒有有害影響?？梢岳斫獾氖?，N2推進劑氣體內(nèi)添加CO2改進加壓氣體從大量氣態(tài)滅火劑解吸的速率。在系統(tǒng)100處于打開和起用狀態(tài)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排出。該特征是從筒105釋放滅火劑的主要機制且提高排放的滅火劑質(zhì)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(即，熱容量)少量增加。在一個實施例中，由于CO2比N2更易溶解在氣態(tài)滅火劑中，因而氣態(tài)滅火劑首先添加到筒105中，隨后是CO2，然后是N2。在一個實施例中，高達20bar (g) (290psig)的CO2被添加，隨后是高達62bar (g) (900psig)的過壓。雖然描述了在填充有氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑組合物的筒105內(nèi)添加與N2混合的CO2，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(fā)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)。用于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于氦、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于哈龍1301、哈龍1211、FE36、FE25、FE13和PFC410以及 Novecl230。在一個實施例中，出口端口 111的尺寸可以變化。在本文所述的受限空間中，某些參數(shù)被設定以滿足受限空間的要求。例如，如本文所述，添加CO2和增加填充壓力導致提高的滅火性能和較高的排放滅火劑質(zhì)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，出口端口 111的直徑可以被調(diào)節(jié)，同時保持滅火性能。例如，當筒105用推薦設計量的氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑填充且用CO2部分加壓至15bar (g) (218psig)并且然后用N2完全加壓至76bar (g) (IlOOpsig)時,在出口端口 111尺寸為38-40mm時滿足充分的滅火性能。如果出口端口比滅火劑質(zhì)量流率更小，并因而滅火性能就會下降低于可接受極限。如果出口端口尺寸更大，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(jīng)受太大的沖擊力)。在一個實施例中，出口端口111尺寸和氣態(tài)滅火劑以及干粉滅火劑之間的關系可能變化。例如，對于僅僅用N2填充的60bar(g) (900psig)，足夠的出口端口 111尺寸是直徑為50_55_。該關系可以根據(jù)所使用的滅火劑和加壓氣體以及使用的過壓改變。在一個實施例中，系統(tǒng)100是高速率排放(HRD)型滅火器，其采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(tài)滅火劑和推進劑氣體。此外，汲取管120可以包括干粉滅火劑。由此，汲取管120確保在排放早期階段干粉滅火劑的輸送，而與系統(tǒng)100的取向無關，從而提供系統(tǒng)100的對姿態(tài)不敏感的特征。如圖1-3所示，汲取管120保持干粉滅火劑靠近出口端口 11，而與系統(tǒng)100的取向(即，姿態(tài))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(tài)滅火劑的混合物在干粉滅火劑結構的空隙中形成。當系統(tǒng)置于其打開和起用狀態(tài)時，干粉滅火劑在總滅火器排放的早期階段排放。該干粉滅火劑在早期階段到達擴散火球的事實已經(jīng)表明不但改進滅火性能而且減少產(chǎn)生的酸性氣體量。如本文所述，干粉滅火劑可以包括任何常規(guī)干粉滅火劑，只要其與容器內(nèi)的所有其它劑化學上相容即可，包括但不限于基于碳酸氫鉀(即，KHCO3，例如Purple K )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硅石。如本文所述，在一個實施例中，汲取管120可以被定制以提供氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑的充分的對姿態(tài)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(cè)孔130以及入口開口 136。汲取管側(cè)孔130靠近入口端口 135和入口開口 136。在一個實施例中，通過改變?nèi)肟诙丝?135 (經(jīng)由入口開口 136)和汲取管側(cè)孔130之間的面積相對于筒105的出口端口 111的比率，可以調(diào)節(jié)排放特性以提供非常類似的屬性，而與姿態(tài)或操作溫度無關。所述調(diào)節(jié)還保持充分的滅火性能和滿足受限空間要求。汲取管120設計的示例基于40mm的出口端口 111直徑。例如，入口開口 136的面積是出口端口 111面積的100%，且汲取管側(cè)孔130的面積是出口端口 111面積的另外50%。在另一個示例中，入口開口 136的面積是出口端口 111的50%，且汲取管側(cè)孔130的面積是出口端口 111面積的100%。在兩個示例中，入口開口 136的面積和汲取管側(cè)孔130的面積的總和是出口端口 111面積的150%?？梢岳斫獾氖?，汲取管120可以不包括汲取管側(cè)孔130。然而，干粉滅火劑的初始排放和氣態(tài)滅火劑的緩動(在排放后從液化狀態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài))可導致質(zhì)量流率和來自于出口端口 111的滅火劑的密度的減小，同時氣態(tài)滅火劑仍在筒105內(nèi)形成兩相溶液。通過包括具有側(cè)孔130的汲取管和控制汲取管120設計內(nèi)面積的相對比例，減少了在兩相滅火劑的情況下從筒105排放所花費的時間。因而，在干化學物從筒120初始排放之后，保持氣態(tài)滅火劑的提高的質(zhì)量流率，同時氣態(tài)滅火劑仍在筒105內(nèi)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(zhì)量最大化。因而，系統(tǒng)100展示高度的對姿態(tài)不敏感，甚至在較低操作溫度下也是如此。雖然本發(fā)明僅僅結合有限數(shù)量的實施例詳細描述，但是應當容易理解的是，本發(fā)明并不限于這樣公開的實施例。相反，本發(fā)明可以修改以包含迄今未描述但與本發(fā)明的精神和范圍匹配的任何數(shù)量的變型、變化、替代或等價設置。此外，雖然已經(jīng)描述本發(fā)明的各個實施例，但是要理解的是，本發(fā)明的各方面可包括所述實施例中的僅僅一些。因此，本發(fā)明并不由前述描述限制，而僅僅由所附權利要求的范圍限制。
權利要求
1.一種自動滅火系統(tǒng)，包括: 具有中心軸線的筒； 設置在所述筒上的出口端口； 汲取管，圍繞中心軸線設置在所述筒中，并與所述筒部分地流體連通且聯(lián)接到出口端Π ； 設置在所述筒中的推進劑氣體混合物； 設置在所述筒中的氣態(tài)滅火劑；以及 設置在所述筒中的干粉滅火劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述干粉滅火劑通過推進劑氣體混合物加壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在汲取管中的半滲透膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中干粉滅火劑通過半滲透膜與所述筒隔離。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)構造為在排放氣態(tài)滅火劑之前先排放干粉滅火劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在所述筒和汲取管中的中心桿。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，進一步包括電致動器，所述電致動器在致動時機械地聯(lián)接到中心桿。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，進一步包括: 設置在中心桿上的寬切割頭；和 設置在出口端口內(nèi)并鄰接寬切割頭的爆破隔膜。
9.一種自動滅火系統(tǒng)，包括: 具有中心軸線的筒； 設置在所述筒上的出口端口； 汲取管，圍繞中心軸線設置在所述筒中，并與所述筒部分地流體連通且聯(lián)接到出口端Π ； 在所述筒中包括第一推進劑氣體和第二推進劑氣體的推進劑氣體混合物； 設置在所述筒中的氣態(tài)滅火劑；以及 設置在所述筒中的干粉滅火劑。
10.根據(jù)權利要求9所述的自動滅火系統(tǒng)，其中所述干粉滅火劑通過推進劑氣體混合物加壓。
11.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在汲取管中的半滲透膜。
12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，其中干粉滅火劑通過半滲透膜與所述筒隔離。
13.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)構造為在排放氣態(tài)滅火劑之前先排放干粉滅火劑。
14.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在所述筒和汲取管中的中心桿。
15.根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，進一步包括電致動器，所述電致動器在致動時機械地聯(lián)接到中心桿。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，進一步包括: 設置在中心桿上的寬切割頭；和 設置在出口端口內(nèi)并鄰接寬切割頭的爆破隔膜。
全文摘要
一種具有氣態(tài)滅火劑和干粉滅火劑的自動滅火系統(tǒng)，包括具有中心軸線的筒；設置在所述筒上的出口端口；汲取管，圍繞中心軸線設置在所述筒中，并與所述筒部分地流體連通且聯(lián)接到出口端口；設置在所述筒中的推進劑氣體混合物；設置在所述筒中的氣態(tài)滅火劑；以及設置在所述筒中的干粉滅火劑。
文檔編號A62C3/07GK103182155SQ20121058576
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月25日
發(fā)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