本发明涉及一种灭火的方法和装置。
在室内借助最好是自动释放的灭火方式的一个问题在于,主 火源,副火源以及较小的火情不可能完全扑灭而可能继续阴燃。
特别难于扑灭的暗火是房间上部墙与天花板相接处的火,例 如电线着火。
本发明的目的在于提供一种灭火包括难于扑灭的暗火的新方 法和新装置。
按照本发明的在房间中灭火的方法包括以下步骤:形成具有 相对较大液滴和良好穿透力的喷液,以便至少抑制火势;以及形 成包括液体和不可燃气体混合物的分散喷液,以便扑灭暗火源, 其特征在于:在所述的第一个步骤中,采用高达300巴的高压以 形成喷液,液滴被喷成集中的雾状喷液,这是由多个喷嘴生成的, 这些喷嘴具有相互分开的喷射方向和出口结构,它们连同高压而 产生一种抽吸作用,使喷嘴的雾状喷液一起形成集中的雾状喷 液,在所述的第二个步骤中,通过降低所述高压,并使不可燃气 体与液体相互混合,从喷嘴喷出,从而使集中的雾状喷液停止, 形成紊流液雾形式的分散喷液。
所谓雾状喷液是指具有一般为30至50微米直径的,最好调 节成强旋流的小液滴。前述“高压”是与产生雨状喷液的普通喷 淋装置的一般为2至10巴的工作压力相比较而言的,一般为大约 30巴至大约300巴。然而应注意的是,上述值并不是绝对的,很 难对其值做出一定的限制。
所产生的蒸汽的作用使大火被扑灭或至少被抑制;蒸汽使氧 气与火隔绝,生成蒸汽会吸收大量热。对于较小的火及暗火来说, 吸入火源的空气具有足以冷却的液量,这是很关键的。
最好混入比空气轻的气体,最好是氮气使最初使用的雾状喷 液分散开,混合气体最好驱使来自至少一个液体高压蓄压器的气 体上升使液滴带至房间的天花板,以便依靠气体本身以及气体携 带的液滴的综合作用保证将房间上部区域的火源扑灭。
当氮气积聚在天花板下,与由于紊流而长时间停留在空中的 小液滴在一起时,例如在天花板高度上的阴燃的电线的火会有效 地被熄灭。
逐步地增加相对于液体的混入的气体量,因而可得到较小的 液滴,尽管紊流逐渐减小,也会延长停留在空中的时间。
如果有原因假设在房间较低的区域内在灭火过程的最后阶段 有较大些的浓度是有利的话,可以使用例如氩气作为混入气体。
按照本发明的一种在房间中灭火的装置包括一个用于产生喷 液的喷头和一个驱动装置,该驱动装置包括至少一个液压蓄压 器,所述蓄压器具有连接于喷头的出口,所述至少一个蓄压器包 括一个液体空间、一个气体空间和一根管,该管从液体空间通过 气体空间伸至所述出口,所述管在其壁上具有离开管的出口端预 定距离并具有预定直径的至少一个孔,因而当所述至少一个蓄压 器中的液面落至所述至少一个孔的高度时使驱动气体可通过所述 至少一个孔流入管中,从而与液体相互混合并产生分散的喷液; 其特征在于:所述喷头具有多个喷嘴,每个喷嘴适于在高压下产 生雾状喷液,喷嘴具有相互分开的喷射方向和出口结构的组合, 它们在高达300巴的高压下产生一种抽吸作用,使喷嘴的雾状喷 液一起形成具有良好穿透力的集中雾状喷液。
所述管的管壁上最好具有在不同高度上的许多孔,因此,当 液压蓄压器的气体压力减少时,混入灭火液体的驱动气体量增 加。
对于较小的空间来说,具有一个包括一个液压蓄压器的驱动 装置就足够了。在要求较大容量的装置中,最好使用许多液压蓄 压器,它们并联设置,具有一个公共的高压气源,例如,注满氮 气的高压气瓶。
现对照以下附图详述要发明的推荐实施例:
图1,2和3表示在房间中灭火过程的不同阶段。
图4,5和6表示在用作驱动装置的液压蓄压器中的相应情 况。
图7,8和9表示具有较大容量的驱动装置的三个实施例。
图10表示本发明在较大空间如一餐厅中的应用。
在图1,2和3中,在房间1的天花板上装有带着例如4个倾 斜向外向下指向的喷嘴3的喷头2。
在驱动压力(例如大约200巴至大约400巴)下只喷水时,得 到集中的雾状喷液4,能够穿过上升的烟气向下打在房间的地板 上,以便扑灭或至少抑制地面上的烈火。
借助以下四种因素的一定组合可获得集中的雾状喷液4,这四 种因素是喷头2的喷嘴间的相互距离,喷嘴3的方向,决定液滴大 小的喷嘴3的出口和液体的驱动压力。由于缺乏可靠的理论和模 式,上述因素如何正确结合,故需通过实验来决定,从而产生将雾 状喷液保持在一起的吸力,如图1中箭头5和6所示。因此,空气 可沿房间的天花板在喷头的喷嘴之后吸入喷头2,这一点是很关键 的,这意味着喷头3不应太靠近天花板;通常大约5厘米的距离就 足够了。烟气和一氮化碳随空气吸入,如箭头5和6所示,当其与 雾状喷液一起运动时参与灭火。
在图1所示情况中,从房间地板向上至天花板再向下有着相 当强的液雾和烟气循环,但是靠近天花板,特别是在壁与天花板 会合的角部区域7的效果却是有限的;较小的火,例如电线着火则 倾向于保持阴燃。
按照本发明,在预定时间之后,打破为获得集中喷液4所必须 的上述结合,向液体中混入高压气体,最好是氮气驱动气体,将集 中的雾状喷液4驱散,所述驱动气体是来自构成喷头2的驱动装 置的一个或多个高压液压蓄压器。由于因此而减小的液滴,加之 喷嘴3至少是暂时增加的流出速度,由箭头5和6所示的吸力减 弱,使喷液不再聚拢,而是获得更为铺开的液雾形状,如图2中箭 头8所示。高的流速和房间墙壁的反射形成图2所示的强紊流4a, 以及细密分布的液雾9,如图2中灰色所示。
只要送入灭火液体中的气量较小,如图2所示,细密分布的液 雾9到达房间上部的角部区域7就有一定的难度,不过液雾9最 后扑灭较小的火,特别是暗火还是有效的。
在第三步中,问题是靠着向灭火液体中送入较大量的气体而 解决的,所述第三步如图3所示。当液压蓄压器被用作喷头2的驱 动装置时,当驱动压力降至大约70巴时即所开始第一步。此时雾 状喷液进一步散开,紊流4b更弱,细密分布的液雾9甚至可充满 房间上部的角部区域7,尤其是当使用了轻于空气的混入气体(如 氮气)时,然后氮气逐渐积聚在天花板处,如图3中箭头10所示, 并携带着小液滴。氮气本身有熄火的效果,由于水滴有冷却效果, 因而使熄火效果得以改善。
如图4-6所示,液压蓄压器11具有一耐压容器12,其上有 压缩气体例如氮气的进口13以及连接外出管线或软管的出口14。
容器12中设有一条管15,管15具有靠近容器底部的进口 16,其相对端连接于出口14。管15的壁上带有孔17和18,这两个 孔位于不同的高度,孔17离管的进口16较远,而孔18离进口相 当近。标号19代表气体空间,20代表水,21代表水面,22代表压 力计。
在准备就序状态中,容器12在很大程度上注满液体,最好是 水,也就是说,气体空间小而气压高。设在外管线上的出口阀(未 画)闭合。
当灭火装置启动时,高压驱动气体开始将水通过管15排至出 口14,又排至至少一个喷头以产生具有一般为50至150微米的水 滴并能穿透火产生的热烟气的雾状喷液,以便至少抑制住火势。
容器12中水面逐渐下降,而气体空间19相应变大,气压下 降。如图4所示,水面已达不到管5壁上的孔17,液压蓄压器只供 应水。如果液压蓄压器的初始注入压力为200巴,孔17的位置最 好使蓄压器的气体压力当水面达到孔17时减至例如大约120巴。
在图5中,水面已超过管15的孔17,气体通过孔17流入水 流之内,如图5中气泡23所示。由于混入气体,在雾状喷液中的液 滴尺寸减小,喷液失去其穿透力达到这样一种程度,即它呈现为 紊乱的水/气雾的形式,以更均匀得多的方式充满着火的房间。
在图6中,水面也已超过第二个孔18,更多的驱动气体流入 管15,如图6中气泡24所示。当然,也可在管壁的多于两个的高 度上设孔,以及在每个高度上设置多个孔。一般来说,几个直径为 例如1至2mm的小孔可得到理想的效果。孔18的定位可使液压 蓄压器的气压当水而达到孔18的高度时减至大约70巴。
随着混入液体的气量相对于液量的比例的增加,进一步减小 了液滴尺寸,也减弱了液雾的紊流,但紊流足以使液雾基本均匀 地充满失火的房间,特别是用氮气作为液压蓄压器的驱动气体时, 由于氮气稍轻于空气,将逐渐升至天花板并携带着液滴。
通过以上述方式将驱动气体混入灭火液体流,就可以维护有 效的喷液,直至容器12实际上完全空了为止,此时驱动气体的压 力已大大下降,驱动气体的压力降在图4-6中以压力计22指针 的不同位置来表示。
在图7,8和9的示实施例中,灭火装置的驱动装置由标号30 代表。三个液压蓄压器的标号为31,与图4-6中的蓄压器11相 应,因而,每个蓄压器31具有:与图4-6中的管15相同的管32, 管壁上也有孔。图7-9中的驱动装置30处于准备就序状态,即蓄 压器31注满液体,在图7中的标号为33。
液压蓄压器31驱动气体的公共气源,在图7-9中为装有氮 气的,注入压力为大约200巴的容器34。气体进入蓄压器,以及液 体和液气混合物分别从蓄压器引出的连接装置的标号为35,蓄压 器公用出口管线的标号为36,其上的先导阀的标号为37。用于连 接气体容器34的自动的,例如电动的先导阀的标号为38,同一用 途的手动阀的标号为39,用于注入和可能用于放空蓄压器的阀的 标号为40。
图7所示的驱动装置与参阅图4-6所描述的相同方式工作。
图8所示的驱动装置具有一附加液压蓄压器41,与蓄压器31 并列,同样一带孔的管32,与蓄压器31一样,蓄压器41最好以氮 气为驱动气体,但注入压力较低,大约为(例如)25巴。附加蓄压器 41分别用于通过在灭火过程开始时启动的喷头喷出液体和液气 混合物,以便冷却这些喷头并保证在开始高压喷液前,通住喷头 的管线注满液体。
在图9所示的驱动装置中,一液泵43负责冷却喷头并在高压 喷液前向通往喷头的管线注液。泵43还可用于当蓄压器放空时再 注液体,同时最好对火源进行冷却喷液。
在图7至9所示各实施例中可具有制成图4-6中蓄压器11 那样的蓄压器31,以替代蓄压器31公用的一分离的气体容器34。
图10表示本发明在较大的空间如餐厅中的应用。图10中的餐 厅50是从上方看去的,餐厅由许多成组的喷头监控,图10中灰色 区域为上述的一组喷头的作用范围。一组喷头具有许多主喷头51 以及数目最好多一些的副喷头52。由于作用范围内发生火情而启 动一主喷头51时,那一组的所有喷头都借助一调节阀,例如以国 际专利申请PCT/FI92/00316号中所述的方式被驱动。这一组喷 头沿该组作用区域的周边分布,通过产生液雾幕使该区域与餐厅 其余部分隔开。这样在限定的区域内所产生的灭火作用与前述的作 用相同。