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1、(10)授权公告号 CN 101970058 B (45)授权公告日 2012.08.29 CN 101970058 B *CN101970058B* (21)申请号 200980103958.0 (22)申请日 2009.01.05 61/009,864 2008.01.03 US A62C 35/00(2006.01) (73)专利权人 海普洛有限责任公司 地址 美国明尼苏达 (72)发明人 RL霍斯菲尔德 RS霍雷克 LC阿维德森 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 王会卿 US 3636708 A,1972.01.25, 全文 . US 5。
2、979564 A,1999.11.09, 说明书第 2 栏 62 63 行， 第 4 栏 59 61 行， 第 5 栏第 33 36 行， 41 46 行， 51 54 行， 57 62 行， 附图 1. CN 2699941 Y,2005.05.18, 全文 . CN 1085330 A,1994.04.13, 全文 . US 5979564 A,1999.11.09, 说明书第 2 栏 62 63 行， 第 4 栏 59 61 行， 第 5 栏第 33 36 行， 41 46 行， 51 54 行， 57 62 行， 附图 1. US 20050045345 A1,2005.03.03, 。
3、说明书第 16 段、 25 段、 27 段、 36 段， 附图 1 和 4. (54) 发明名称 具有低端控制器的泡沫配量系统 (57) 摘要 本发明的实施例提供一种泡沫配量系统。该 泡沫配量系统包括 ： 泡沫泵 ； 至少一条泡沫管线 ； 分流器 ； 和至少一个控制器。分流器可引导泡沫 泵下游的液体泡沫浓缩物流的一部分返回而流过 泡沫泵。 控制器可以与泡沫泵和分流器通信， 该控 制器可被构造成自动地保持流过泡沫泵的液体泡 沫浓缩物的最小流量。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2010.08.03 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2009/030156 2009.。
4、01.05 (87)PCT申请的公布数据 WO2009/108395 EN 2009.09.03 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 冯璐 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种泡沫配量系统， 所述泡沫配量系统包括 ： 泡沫泵 ； 至少一条泡沫管线， 所述至少一条泡沫管线与液体泡沫浓缩物源、 至少一条排放管线 和泡沫泵流体连通 ； 具有再循环管线和低端控制阀的分流器， 所述再循环管线具有位于泡沫泵下游的第一 端部和位于泡沫泵上游的第二端部。
5、， 所述分流器能操作以引导液体泡沫浓缩物流的一部分 流过再循环管线 ； 和 至少一个控制器， 所述至少一个控制器与所述泡沫泵和分流器通信， 所述至少一个控 制器被构造成自动地操作泡沫泵和分流器， 以保持流过所述泡沫泵的所述液体泡沫浓缩物 的最小流量 ； 所述低端控制阀与所述至少一个控制器通信， 所述低端控制阀响应于来自所述至少一 个控制器的信号而操作 ； 所述低端控制阀在泡沫需求量小于流过所述泡沫泵的所述液体泡 沫浓缩物的最小流量时自动地打开。 2. 如权利要求 1 所述的系统， 其中所述低端控制阀是球阀。 3. 如权利要求 1 所述的系统， 其中所述至少一个控制器自动地保持所述至少一条排放 。
6、管线中的水的流量与进入水流中的液体泡沫浓缩物的流量之间的配量比。 4. 如权利要求 3 所述的系统， 其中所述控制器响应于所述配量比来操作所述分流器。 5. 如权利要求 1 所述的系统， 其中所述分流器包括与所述至少一个控制器通信的低端 流量计， 所述低端流量计能操作以监测流过所述分流器的所述液体泡沫浓缩物的流量。 6. 如权利要求 1 所述的系统， 所述系统还包括在所述至少一条泡沫管线中的压力传感 器， 所述压力传感器与所述至少一个控制器通信。 7. 如权利要求 6 所述的系统， 其中所述至少一个控制器在来自所述压力传感器的信号 指示出所述至少一条泡沫管线中是过压时， 使所述泡沫泵停机。 8。
7、. 如权利要求 1 所述的系统， 所述系统还包括将所述至少一条泡沫管线连接至多条水 管线的集管。 9. 如权利要求 1 所述的系统， 其中每条泡沫管线与相应的排放管线流体连通。 10. 如权利要求 9 所述的系统， 其中每条泡沫管线提供与相应的排放管线之间的各自 配量比。 权 利 要 求 书 CN 101970058 B 2 1/5 页 3 具有低端控制器的泡沫配量系统 0001 相关申请 0002 本申请根据美国法典第 35 条第 119 款要求于 2008 年 1 月 3 日提交的美国临时专 利申请 61/009,864 的优先权， 其全部内容结合于本文以作参考。 背景技术 0003 消防。
8、车、 消防艇、 军事设备和固定的火灾扑灭系统用于扑灭大型工业火灾， 并且典 型地具有联接至大排量泵的水排放管线， 排放管线的尺寸从供给能够输送1000加仑/分钟 以上的水的水炮的排放管线变化到用于擦洗操作的可输送20加仑/分钟水的手持式管线。 0004 灭火领域中最显著的改进之一是使用特别地调配成用于增强水的灭火能力的化 学泡沫剂来实现。 泡沫喷射系统已被设计成将液体化学泡沫剂浓缩物引入喷向火焰的水流 中。使用这种泡沫的主要优点在于， 灭火所需的时间显著减少。已经证明， A 级泡沫作为灭 火剂的灭火效果是仅仅用水的灭火效果的 5 到 10 倍。使用泡沫， 火灾被灭得更快而且水损 失明显较少。 。
9、泡沫被证明是阻止火蔓延而且保护相邻建筑的有效的阻隔物。 正如Arvidson 等人的美国再颁专利 35， 362(“Arvidson 的再颁专利” ) 中所述的， 其教导结合于本文以作 参考， 希望有一种能够将泡沫添加剂自动配量成用于具体灭火问题所需的浓度的泡沫喷射 系统。 Arvidson的再颁专利描述了一种系统， 该系统适用于住宅火灾、 汽车火灾以及那些水 的流量趋于 1000 加仑 / 分钟以下的应用。 发明内容 0005 本发明的一些实施例提供了一种泡沫配量系统， 该泡沫配量系统可将液体泡沫浓 缩物喷射到至少一条排放管线中。泡沫配量系统可包括 ： 泡沫泵 ； 至少一条泡沫管线 ； 分流。
10、 器 ； 和至少一个控制器。 泡沫泵可通过泡沫管线供给液体泡沫浓缩物流， 该泡沫管线可以与 排放管线和泡沫泵流体连通。分流器可包括再循环管线， 该再循环管线具有位于泡沫泵下 游的第一端部和位于泡沫泵上游的第二端部。 分流器可引导泡沫泵下游的液体泡沫浓缩物 流的一部分返回而流过泡沫泵。控制器可以与泡沫泵和分流器通信， 该控制器被构造成自 动保持流过泡沫泵的液体泡沫浓缩物的最小流量。 附图说明 0006 图1A是根据本发明的一个实施例的包括分流器(divert)的泡沫配量系统的示意 图。 0007 图 1B 是图 1A 的泡沫配量系统的示意图， 该泡沫配量系统根据本发明的另一个实 施例包括多条水排。
11、放管线。 0008 图 2A 是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统所需的液体泡沫浓缩物的需求 量 (demand) 的图表。 0009 图 2B 是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统的泡沫泵的液体泡沫浓缩物流 量的图表。 说 明 书 CN 101970058 B 3 2/5 页 4 0010 图2C是为了实现根据本发明的一个实施例的图2A的需求量而流经泡沫配量系统 的分流器的流量的图表。 0011 图 3A 是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统所需的液体泡沫浓缩物的变化 的需求量的图表。 0012 图 3B 是根据图 3A 的需求量所得到的泡沫泵的流量的图表。 0013 图3C是为了实现。
12、根据本发明的一个实施例的图3A的需求量而流经泡沫配量系统 的分流器的流量的图表。 0014 图 4 是根据本发明的一个实施例操作分流器的方法的流程图。 具体实施方式 0015 在详细描述本发明的任何实施例之前， 应理解的是， 本发明在其应用方面并不限 于下面说明中提到的或在附图中示出的部件的结构和布置的细节。 本发明能够具有其它的 实施例并且可以以各种方式进行实施或实现。 再者， 应理解的是， 在此所使用的措辞和术语 是为了描述的目的， 而不应看作是限制性的。在此使用的 “包含” 、“包括” 或 “具有” 或它们 的变型是表示包括列在其后的零件、 其等同物以及其它零件。除非另外指定或限制， 术。
13、语 “安装” 、“连接” 、“支承” 和 “联接” 以及它们的变型可被广义地使用， 并且包括直接和间接的 安装、 连接、 支承和联接。此外，“连接” 和 “联接” 并不局限于物理或机械的连接或联接。 0016 图 1 示出了根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统 100。泡沫配量系统可以与 消防车、 消防艇、 军事设备或安装在建筑物中的固定火灾扑灭系统一起使用。 泡沫配量系统 100 可包括 ： 泡沫罐 102、 分流器 103、 主驱动器 104、 主 / 局部总线电缆 106、 显示器 108、 系 统总线电缆 110、 一个或多个动力源 112 和低端管线驱动器 114。在一些实施例中， 。
14、低端管 线驱动器 114 可以与主驱动器 104 并联连接。在一些实施例中， 冗余的通信管线可被包括 在低端管线驱动器 114 和显示器 108 之间。泡沫配量系统 100 还可包括液压泵 116、 过滤器 117、 泡沫泵 118、 主泡沫流量计 120、 泡沫安全阀 122( 如图 1B 所示 )、 泡沫管线压力传感器 124 和低端校准 / 喷射阀 130。 0017 泡沫配量系统 100 可包括一条或多条泡沫管线 132 和一再循环管线 134。压力传 感器 124 可以与主驱动器 104 和 / 或低端管线驱动器 114 通信， 以使得泡沫泵 118 可在泡 沫管线 132 中的压力。
15、高于某一值时关闭。再循环管线 134 可包括位于泡沫泵 118 下游的第 一端部 136 和位于泡沫泵 118 上游的第二端部 138。在一些实施例中， 分流器 103 可包括低 端泡沫流量计 126 和低端控制阀 128。 0018 泡沫配量系统 100 可用于将计量量的液体泡沫浓缩物 ( 例如 A 或 B 类泡沫浓缩 物 ) 喷射到一条或多条用于输送水流的排放管线 133 中， 以提供水流中的液体泡沫浓缩物 的预定浓度。泡沫泵 118 可被构造成供给液体泡沫浓缩物流。泡沫管线 132 可以与排放管 线 133 和泡沫泵 118 流体连通。泡沫管线 132 可被构造成传送液体泡沫浓缩物流。在。
16、一些 实施例中， 泡沫管线 132 可连接至集管 139， 在该集管中， 进入的泡沫浓缩物可以被分开以 供应给两条或更多条排放管线 133。 0019 分流器103可以被操作以引导泡沫泵118下游的液体泡沫浓缩物流的一部分返回 而流过泡沫泵 118。控制器 ( 例如呈主驱动器 104 和 / 或低端管线驱动器 114 形式的控制 器 ) 可以与泡沫泵 118 和分流器 103 通信。控制器 104、 114 可被构造成操作泡沫泵 118 和 说 明 书 CN 101970058 B 4 3/5 页 5 分流器 103， 以自动地保持流过泡沫泵 118 的液体泡沫浓缩物 (Qmin) 的最小流量。
17、。流过泡沫 泵 118 的最小流量 Qmin可被保持， 以便阻止泡沫泵 118 停机。最小流量 Qmin可依赖于泡沫浓 缩物的粘性并且可因而由于不同的泡沫浓缩物而改变。控制器 104、 114 还可自动地保持在 水的流量与流入水流中的泡沫浓缩物的流量之间的配量比， 以便形成一浓度的水 - 泡沫溶 液。控制器 104、 114 可响应于配量比和水 - 泡沫溶液的浓度来操作分流器 103。 0020 在一些实施例中， 分流器 103 的低端流量计 126 可以与控制器 104、 114 通信。低 端流量计 126 可监控流过分流器 103 的液体泡沫浓缩物的流量。在一些实施例中， 低端控 制阀 1。
18、28 还可以与控制器 104、 114 通信。低端控制阀 128 可响应于来自控制器 104、 114 的 信号而被致动。在泡沫需求量大于最小流量 Qmin时， 低端控制阀 128 可被关闭。在泡沫需 求量小于最小流量 Qmin时， 低端控制阀 128 可被打开， 并且低端控制阀 128 还可包括介于全 开位置和全关位置之间的一个或多个位置。在一个实施例中， 最小流量 Qmin是大约 5 加仑 / 分钟。在另一个实施例中， 最小流量 Qmin是大约 2 加仑 / 分钟。 0021 在一些实施例中， 如图 1B 所示， 泡沫配量系统 100 可包括两条或更多条单独的排 放管线 140、 142，。
19、 所述排放管线 140、 142 将原水从水源 144 经由水泵 146 传输至相应的排 出孔口 ( 未示出 )。泡沫配量系统 100 还可包括两条或更条泡沫管线 148、 150( 具有相应 的喷射止回阀 151)， 所述两条或更条泡沫管线 148、 150 联接用于将液体泡沫浓缩物从泡沫 泵 118 传输至单独的排放管线 140、 142 中的至少一条。在一个实施例中， 不同配量比的泡 沫浓缩物可被注射到单独的水管线 140、 142 中。泡沫配量系统 100 可包括用于水排放管线 140、 142 的管线控制显示器 109 和至少一个控制器 104、 114。控制器 104、 114 可。
20、以与泡沫 泵 118 和分流器 103 通信。控制器 104、 114 可被联接用于接收来自排放管线 140、 142 和泡 沫管线 148、 150 的流量信息。控制器 104、 114 可被构造成操作泡沫泵 118 和分流器 103， 以 自动地保持流过泡沫泵 118 的液体泡沫浓缩物的最小流量 Qmin。 0022 控制器 104、 114 还可自动地操作泡沫泵 118 和分流器 103， 以将适当量的液体泡 沫浓缩物供给至泡沫管线 148、 150， 从而保持排放管线 140142 中的至少一条中的预定浓度 的水 - 泡沫溶液。控制器 104、 114 可自动地保持水的流量和液体泡沫浓。
21、缩物的流量的配量 比。控制器 104、 114 可响应于配量比和预定浓度而操作分流器 103。 0023 图2A示出了所需的液体泡沫浓缩物的流量随着时间线性增加。 在时间t1处， 超越 泡沫泵 118 的最小流量 Qmin。如图 2B 所示， 泡沫泵 118 可在时间 t1之前以最小流量 Qmin操 作。在时间 t1之后， 泡沫泵 118 可被操作以实现泡沫浓缩物的期望流量。过多的泡沫浓缩 物可损害其效果并且导致较高的操作成本。结果， 流过泡沫泵 118 的超过所需流量 ( 时间 t1) 的流量可通过分流器 103 被传送。图 2C 示出了流过分流器 103 的泡沫浓缩物的流 量。流过分流器 。
22、103 的泡沫浓缩物的流量可基本上等于流过泡沫泵 118 的流量与所需的液 体泡沫浓缩物的流量之差。 0024 本发明的一些实施例包括一种操作泡沫配量系统 100 的方法。该方法包括检测流 过排放管线 140、 142 的水流量， 例如使用位于排放管线止回阀 154( 如图 1B 所示 ) 下游的 一个或多个排放管线流量计 152 进行检测。控制器 104、 114 可确定到流至排放管线 140、 142 的适当的泡沫流量， 以自动地保持水流中的液体泡沫浓缩物的预定浓度。控制器 104、 114 还可以自动地操作泡沫泵 118 以供给液体泡沫浓缩物流。泡沫泵 118 可在低至最小流 量 Qmi。
23、n的流量下操作， 此时泡沫泵 118 到达其停转点。在泡沫配量系统 100 开始接近泡沫 说 明 书 CN 101970058 B 5 4/5 页 6 泵118的停机点时(例如通过泡沫流量计120进行监控)， 控制器104、 114可以使低端控制 阀 128 自动地打开， 以将流过泡沫泵 118 的流量保持在安全水平。以这种方式， 低端控制阀 128 的打开和流过分流器 103 的液体泡沫浓缩物的流量对于泡沫配量系统 100 的操作者或 用户来说可以是基本上连续的， 同时保持期望的精度。在一些实施例中， 低端控制阀 128 可 以是可变的球阀。当低端控制阀 128 开放时， 分流器 103 可。
24、在适当的泡沫流量小于泡沫泵 118 的最小流量时将液体泡沫浓缩物流的一部分传送返回而流过泡沫泵 118 的入口。 0025 在一些实施例中， 该方法包括检测流过泡沫泵 118 的流量， 例如使用泡沫流量计 120 进行检测。该方法可包括检测被分流返回到泡沫泵 118 的入口的那部分液体泡沫流 的分流流量， 例如使用低端泡沫流量计 126 进行检测。该方法还可包括检测流入排放管线 140、 142中的至少一条中的泡沫管线的流量， 例如使用排放管线水流量计152进行检测。 控 制器 104、 114 可调整泡沫泵 118 的操作和液体泡沫浓缩物的分流， 以保持流过泡沫泵的最 小流量 Qmin和流至。
25、水排放管线 140、 142 的适当的泡沫流量。分流器 103 只有在适当的泡沫 流量小于最小流量 Qmin时可将液体泡沫浓缩物流的一部分传送回到泡沫泵 118 的入口。控 制器104、 114可基于所检测到的水流量和用户所选择的水-泡沫溶液的浓度来计算适当的 泡沫流量。控制器 104、 114 可响应于所计算的泡沫流量的减小而增加液体泡沫浓缩物流的 被分流部分。控制器 104、 114 还可响应于所计算的泡沫流量的增加而减少液体泡沫浓缩物 流的被分流部分。在一个实施例中， 为了增加喷射到水流中的泡沫的流量， 控制器 104、 114 可在泡沫泵 118 可以以高速操作之前首先减少被引导流过分。
26、流器 103 的部分。结果， 泡沫 泵 118 可在某些情况下以较低速度运转， 这可减少对泡沫泵 118 的磨损。 0026 低端管线驱动器 114 可向主驱动器 104 提供信息， 以使得主驱动器 104 可存储来 自多条水排放管线 140、 142 的总泡沫需求量， 并且可因而控制泡沫泵 118 和低端控制阀 128。当分流器 103 开放时， 低端管线驱动器 114 可将信号传送至主驱动器 104。 0027 图3A-3C示出了泡沫流量的需求量、 流过泡沫泵118的相应流量和流过分流器103 的流量。直到时间 t1， 流量 Q1可实现所期望的救火操作。因为流量 Q1低于泡沫泵 118 的。
27、最 小流量 Qmin， 泡沫泵 118 可以以最小流量 Qmin运转。最小流量 Qmin和流量 Q1之差可被引导 流过分流器 103。在时间 t1和时间 t2之间， 泡沫流量的需求量可增加到流量 Q3。流量的增 大可能是由用户所选择的较高泡沫浓度、 水的流量变化和附加的排放管线的致动等等导起 的。由于流量 Q3大于最小流量 Qmin。泡沫泵 118 以实现流量 Q3的速度运转， 并且分流器 103 可被完全关闭。在时间 t2之后， 需求量可下降到流量 Q2。该下降是由用户所选择的较低的 泡沫浓度、 水的流量变化、 排放管线的关闭等等引起的。因为流量 Q2小于最小流量 Qmin， 泡 沫泵 11。
28、8 可以以最小流量 Qmin被操作， 而最小流量 Qmin和流量 Q2之差可通过分流器 103 传 送。尽管在图 3A 到 3C 中显示了突变， 然而流量的变化可以是较为逐渐变化的。独立于流 量的突变或较为逐渐变化的是， 分流器 103 可平滑地操作， 以使得用户可基本上不会意识 到液体泡沫浓缩物是否被传送流过分流器 103。 0028 图 4 示出了泡沫配量系统 100 的操作方法 400。可检测流过排放管线 140、 142 的 水的流量 ( 在步骤 410)。可基于所选择的浓度比计算相应的泡沫流量 ( 在步骤 420)。所 计算的泡沫流量可与泡沫泵 118 的最小流量 Qmin相比较并且。
29、可对结果进行评估 ( 在步骤 430)。 在步骤440， 如果泡沫流量大于最小流量Qmin， 控制器104、 114可决定液体泡沫浓缩物 是否被引导流过分流器 103。如果液体泡沫浓缩物被引导流过分流器 103， 则可以停止液体 说 明 书 CN 101970058 B 6 5/5 页 7 泡沫浓缩物流 ( 在步骤 450)。此后或如果检测到没有流过分流器 103 的流， 泡沫泵 118 可 以以所需的速度操作 ( 在步骤 460)。如果所计算的流量小于最小流量 Qmin( 在步骤 430)， 泡沫泵 118 可以以与最小流量 Qmin相关的速度操作 ( 在步骤 470)， 并且分流器 103。
30、 可被操 作以允许相应的流量被传送到泡沫泵 118 上游的第二端部 138( 在步骤 480)。 0029 本领域技术人员应理解的是， 虽然本发明已经如上所述根据具体的实施例和实例 进行描述， 但是本发明不必须如此限定， 并且许多的其它实施例、 实例、 应用、 修改以及源于 这些实施例、 实例和应用的改变旨在由所附的权利要求书所包含。在此所引用的每份专利 和出版物的整体公开内容与每份这样的专利或出版物单独结合于本文以作参考一样结合 于本文以作参考。本发明的各个特征和优点在下述权利要求书中进行阐述。 说 明 书 CN 101970058 B 7 1/6 页 8 图 1A 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 8 2/6 页 9 图 1B 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 9 3/6 页 10 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 10 4/6 页 11 图 2C 图 3A 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 11 5/6 页 12 图 3B 图 3C 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 12 6/6 页 13 图 4 说 明 书 附 图 CN 101970058 B 13 。