專利名稱：滅火劑的氣壓輸送法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滅火組合物領域，并涉及將滅火組合物送至或送入受保護的危險區(qū)域的方法。
現(xiàn)有技術的描述自從十九世紀初以來，一直使用某些鹵代烴作為滅火劑。1945年以前，三種最廣泛使用的鹵代滅火劑是四氯化碳、甲基溴和溴氯甲烷。然而，由于毒理方面的原因，這些試劑已被停止使用。直到最近才普遍使用的三種鹵代滅火劑都是含溴化合物，即Halon 1301(CF3Br)、Halon1211(CF2BrCl)和Halon 2402(BrCF2CF2Br)。這些鹵代滅火劑相對其它滅火劑如水或二氧化碳的主要優(yōu)點之一是它們滅火的清潔性。從而鹵代試劑一直被用于保護計算機房、電子數(shù)據(jù)處理設備、博物館和圖書館，因為在這些地方使用例如水往往會對被保護的財產(chǎn)引起比火本身所引起的更大的二次危害。
雖然上面指出的含溴和含氯的化合物是有效的滅火劑，但是含溴或含氯的這些試劑被認定能破壞地球的臭氧保護層。例如，Halon 1301的臭氧消耗潛力(ODP)評價值(rating)為10，Halon 1211的ODP為3。由于擔心臭氧的消耗，國際上和美國的政策都禁止在1994年1月1日以后生產(chǎn)和銷售這些試劑。
Halon試劑Halon 1301和Halon 1211都以整個浸沒施用方式使用，在檢測到火災后用該試劑充滿被保護的整個設備，還以噴流(還稱為“便攜式”)施用方式使用，即使試劑流朝向火源，一般來自一種手持式或帶輪子的滅火器(稱為“便攜式”)。
使用Halon 1301或Halon 1211的常規(guī)滅火系統(tǒng)使用安有一個汲取管輸送試劑的試劑貯存筒。在較低的試劑筒貯存溫度下，試劑的蒸氣壓降低，從而試劑從汲取管排出的驅動力也減小，導致為輸送試劑所需的排放時間較長。已知的是較長的排放時間導致較長的滅火時間，從而增加火的危害和燃燒產(chǎn)物的生成，所以較長的排放時間是不希望的。為了提供更快的排放并允許在寬的溫度范圍內(nèi)進行一致的系統(tǒng)操作，用惰性氣體，一般是氮氣使Halon系統(tǒng)超壓。對于整個浸沒施加方式來說，用氮氣使Halon 1301超壓到在70°F 360psig的總壓。設計成噴流施用的Halon 1211系統(tǒng)用氮氣超壓到在70°F 150-195psig。
只是在最近才提出了使用氫氟化碳如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF3CHFCF3)作為滅火劑，例如在US 5,124,053中所述的。由于氫氟化碳不含溴和氯，這類化合物不影響平流的臭氧層，故而它們的ODP為零。結果，氫氟化碳如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷目前被用作滅火領域的Halons的對環(huán)境無害的替代品。本發(fā)明涉及這樣的Halon替代品的應用。
上述用于Halons超壓的氮氣還可以與Halon替代試劑如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷一起使用。然而，與新試劑一起使用氮氣超壓產(chǎn)生了在Halon試劑的情況中所未遇到的一些問題。例如，氮氣溶入1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷的速度比氮氣溶于Halon 1301中的速度慢得多，從而1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷/氮氣系統(tǒng)達到平衡所需的時間比Halon 1301/氮氣系統(tǒng)長得多。由于裝量不足或裝量過量的系統(tǒng)將不能正常工作，故而重要的是知悉系統(tǒng)已平衡以確保正常操作。氮氣溶解慢導致在填充1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷系統(tǒng)的筒和使之超壓時時間和成本增加，因為必須允許該系統(tǒng)在逐漸添加的氮氣和1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷之間的平衡時間更長?？梢酝ㄟ^劇烈攪拌該筒來縮短平衡時間，但是這也導致筒填充成本增加。
從而，本發(fā)明的一個目的是提供一種避免長的平衡時間的方法，如果Halon替代品與現(xiàn)有的系統(tǒng)筒填充方法一起使用會存在所述時間長的問題，其中用試劑填充筒并隨后用氮氣超壓。
另外，氮氣在Halon替代試劑如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷中的溶解度遠大于它在Halon 1301中的溶解度。結果，為達到相同量的超壓，如對于整個浸沒施用方式在70°F 360psig，需要更大量的氮氣。另外，當替代試劑/氮氣系統(tǒng)被迅速加熱時，與Halon 1301/氮氣系統(tǒng)的情況相比，平衡壓力出現(xiàn)更大的偏離。當?shù)獨獬瑝旱囊后w被迅速加熱時，氮氣跑出溶液，其量使得蒸氣相中的氮氣量大于在平衡狀態(tài)下蒸氣相中存在的量，并且建立一種高壓非平衡狀態(tài)。隨著溫度穩(wěn)定，系統(tǒng)慢慢地平衡，并且壓力減至相應于該溫度的平衡壓力。對于如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷/氮氣的系統(tǒng)來說，由迅速加熱筒產(chǎn)生的暫時的非平衡壓力可達到高水平，可能超過設備的額定壓力并產(chǎn)生潛在的危險。
從而本發(fā)明的進一步的目的是提供避免與Halon替代滅火劑的超壓有關的高非平衡壓力的潛在問題的方法。
Halon替代試劑的實際使用所遇到的另一個問題是現(xiàn)存系統(tǒng)的改裝問題。例如，由于它們的不同的傳送性質和氮氣溶解度，在給定的管道輸送系統(tǒng)中超壓的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷的流速比超壓的Halon1301的流速慢。從而，在設計用于提供排放Halon 1301 30秒的系統(tǒng)中，當用1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷系統(tǒng)筒代替Halon 1301系統(tǒng)筒時，排放時間大于30秒。正如前面所指出的，為了提供更快的滅火和減少生成的燃燒產(chǎn)物的量，希望有較短的排放時間。為了達到在現(xiàn)有的Halon 1301系統(tǒng)中的30秒或更少的排放時間，可能需要更換全部現(xiàn)有的管道輸送網(wǎng)絡，這大大地增加系統(tǒng)改裝成本。
從而本發(fā)明的再一個目的是提供用Halon替代品改裝現(xiàn)有系統(tǒng)而無需更換現(xiàn)有管道輸送網(wǎng)絡的方法。
與超壓的Halon替代試劑有關的另一個問題涉及模擬它們在管道輸送網(wǎng)絡中的流動的容易性。已知氮氣超壓的Halon 1301的流動是一種兩相流，并且過去進行了許多嘗試來模擬氮氣超壓的Halon 1301的流動以能夠設計工程系統(tǒng)。超壓的Halon替代品的流動也是兩相的，為了恰當?shù)乇碚骱湍M它們的流動，將需要做大量的工作。
從而本發(fā)明的又一個目的是提供避免超壓的Halon替代品的兩相流動以能簡化在管道輸送網(wǎng)絡中的試劑流動模擬的方法。
本發(fā)明的其它目的會從下面的描述清楚地看出。
發(fā)明概述簡要地描述本發(fā)明的一個方面，就是提供一種輸送滅火劑到火中的方法。該方法包括提供一個滅火劑容器和一個高壓氣源。在輸送試劑到火中之前的即刻，將高壓氣源與滅火劑容器連接，由此提供用于輸送到火中的超壓試劑。相似地提供一種用于輸送滅火劑到火中的系統(tǒng)。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的滅火劑輸送系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實施方案為了有助于理解本發(fā)明的原理，參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，并在描述時使用具體的語言。然而，不能理解成以此限定本發(fā)明的范圍，對這里所述的本發(fā)明的原理的替換、進一步改進和應用都是本領域技術人員可以預見的。
按照本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)啟動之前的即刻，滅火劑的超壓避免了上述問題。這里所用的術語“超壓”是指通過引入單獨的加壓氣體使滅火劑升到比它在其貯存容器的溫度的平衡壓力大的壓力。
按照本發(fā)明的一個實施方案，提供一種滅火方法，它包括一個由貯存在適當?shù)耐仓械臏缁饎┙M成的系統(tǒng)和一個與貯存筒相連的加壓系統(tǒng)。滅火劑以純的液化的壓縮氣體形式在環(huán)境溫度下在其本身的平衡蒸汽壓下貯存在貯存筒中。一旦檢測到火災，用適當?shù)难b置使滅火劑筒超壓，并且一旦超壓到所需的水平，開始輸送滅火劑。
滅火劑以純試劑形式貯存避免了與超壓有關的問題。系統(tǒng)筒可被快速填充并無需攪拌，因為在環(huán)境溫度下筒壓總是等于試劑的蒸氣壓。在對于筒暴露在典型的應用場合所預期的最高溫度下，純試劑的蒸氣壓比典型的貯存筒壓力額定值低，從而無需考慮在超壓化的試劑的情況出現(xiàn)的過大的筒壓的問題。
本發(fā)明的另一個所希望的方面是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)啟動之前即刻將滅火劑快速超壓能提供比可由常規(guī)的、超壓的系統(tǒng)達到的大幾倍的質量流速。從而使用本發(fā)明的方法與使用超壓試劑的現(xiàn)有技術方法相比能有短得多的排放時間。這使得可用新試劑替代現(xiàn)有Halon系統(tǒng)而無需更換現(xiàn)有的管道輸送網(wǎng)絡。本發(fā)明的另一個所希望的方面是通過在排放前即刻使試劑過壓，出現(xiàn)試劑的基本上單相流，大大地簡化了試劑流的模擬和滅火系統(tǒng)的設計。
可按本發(fā)明使用的具體的滅火劑包括選自氫氟化碳、全氟化碳、氫氯氟化碳和碘氟化碳類化合物的化合物。
可按本發(fā)明使用的具體的氫氟化碳包括三氟甲烷(CF3H)、五氟乙烷(CF3CF2H)、1，1，1，2-四氟乙烷(CF3CH2F)、1，1，2，2-四氟乙烷(HCF2CF2H)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF3CHFCF3)、1，1，1，2，2，3，3-七氟丙烷(CF3CF2CF2H)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(CF3CH2CF3)、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(CF3CHFCF2H)、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷(HCF2CF2CF2H)和1，1，1，2，2，3-六氟丙烷(CF3CF2CH2F)。
可按本發(fā)明使用的具體的全氟化碳包括八氟丙烷(C3F8)和十氟丁烷(C4F10)。
可按本發(fā)明使用的具體的氫氯氟化碳包括氯二氟甲烷(CF2HCl)、2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷(CF3CHCl2)和2-氯-1，1，1，2-四氟乙烷(CF3CHFCl)。
可按本發(fā)明使用的具體的碘氟化碳包括碘三氟甲烷(CF3I)。
本發(fā)明的另一方面是可以使用上述試劑的組合物來提供具有功效、毒性和/或環(huán)境安全性方面的改進的特性的一種混合物。
本發(fā)明的方法可用于輸送多種方法中的滅火劑，例如這些方法用于Halons，包括用在浸沒系統(tǒng)中、便攜系統(tǒng)中或專用的系統(tǒng)中。適合的試劑貯存筒包括用于Halons或專用系統(tǒng)的那些，而且一般安有汲取管以促進試劑的輸送。
可按本發(fā)明使用的試劑超壓的具體手段包括通過用裝在外部的筒罐中的惰性氣體加壓，或本領域技術人員公知的其它適合的加壓手段，例如使用如汽車氣囊系統(tǒng)中所用的基于疊氮化物的技術?？砂幢景l(fā)明使用的具體的惰性氣體包括氮氣、氬氣和二氧化碳。
在開始試劑超壓和釋放加壓后的試劑之間的延遲時間可以從幾分之一秒到幾分鐘。在開始試劑加壓和加壓后的試劑釋放之間的優(yōu)選的延遲時間在1和60秒之間。更長的延遲時間導致較高的試劑加壓水平和較短的排放時間。
參照圖1，該圖表示一種本發(fā)明的試劑輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)10包括一個裝有滅火劑12的貯存筒11。汲取管13從該筒延伸并與閥14相連。管道15從該閥導向一個或多個輸送噴嘴16。
一個加壓氣源17與貯存筒11連接。在一個實施方案中，氣源17包括多個裝有加壓氮氣的筒18。每個筒18通過管道19和20與貯存筒11連接。在該管道系統(tǒng)中包含有閥21和22以控制氣體流動，并用壓力計23-25幫助監(jiān)視該系統(tǒng)。
操作時，使用一個控制裝置來操作閥21和22以響應著火災的感應。這樣的感應和控制在滅火領域中是常規(guī)的，并用于檢測火的存在，然后起動滅火系統(tǒng)的操作。在該系統(tǒng)中，利用火的感應作用開啟閥21和22并輸送加壓氣體到貯存筒。而閥14同樣也被打開并且滅火劑經(jīng)噴嘴16送到火中。
下面將參照具體的實施例進一步描述本發(fā)明。然而，應理解這些實施例是說明性的，并不具有限制性。實施例1構造一個試驗腔室，其內(nèi)部尺寸為11.25×19.25×11.83英尺，提供一個2562立方英尺的可浸沒體積。它是用兩層0.5英寸石膏壁板在2×4英寸的木框上構成的，并安有5個2×3英尺的聚碳酸酯窗戶和一個鋼門，帶磁密封。試劑貯存在額定值為100磅的Fike Halon 1301中，它配有一個四通球閥。筒的出口與一個管道網(wǎng)絡相連，該網(wǎng)絡是由0.5英寸NPT 40管構成，所述管在位于該腔室的頂板的中心處的懸置的噴嘴處截止。管道和噴嘴的尺寸可使?jié)舛葹?.0％v/v的Halon 1301用30秒流光液體。
經(jīng)過第二個四通球閥連接到筒的液面上空間的是一個有三個高壓氮氣筒的貯罐。設置壓力傳感器以監(jiān)測氮氣貯罐的壓力(“活塞”(pistoning)壓力)和試劑筒壓力。在噴嘴處設置另一個壓力傳感器以能由壓力-時間關系圖確定排放時間。
使試劑筒裝有87.5磅1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷，然后用氮氣超壓到在70°F 360psig的總壓。然后使該筒與管道網(wǎng)絡相連，儀器動作并經(jīng)管道網(wǎng)絡釋放試劑。由壓力傳感器輸出值可知液體流光時間為36秒，這相當于質量流速為2.43磅/秒。其它詳情示于表1中。實施例2按實施例1所述的步驟進行，不同的是1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷不用氮氣超壓。氮氣罐的壓力(初始“活塞壓力”)設至360psig，并且在0時間時，連接氮氣罐和試劑筒的閥被打開以使試劑加壓。一秒鐘后，將筒連至管道網(wǎng)絡的閥被打開，輸送試劑。測定全部液體流光需20秒，這相當于4.36磅/秒的質量流速。
本實施例表明在試劑釋放前即刻加壓可使質量流速增加。其它詳情示于表1中。實施例3重復實施例2的步驟，不同的是氮氣貯罐壓力(活塞壓力)設定至600psig的初始壓力。所得到的質量流速為5.15磅/秒。實施例4重復實施例2的步驟，不同的是在加壓和釋放試劑之間的延遲時間增至10秒。所得質量流速為6.26磅/秒。實施例5重復實施例4的步驟，不同的是調(diào)節(jié)氮氣貯罐的初始壓力為775psig。所得質量流速為7.96磅/秒。
上述實施例表明通過在系統(tǒng)排放前即刻加壓滅火劑可增加質量流速。
表1氮氣貯罐加壓時最大噴嘴平均噴嘴液體流光 質量流速壓力(psig) 間(秒)壓力(psig) 壓力(psig) 時間(秒) (磅/秒)0*- 150 12536 2.43360 1 220 85 20 4.38600 1 300 12017 5.15600 10300 16014 6.26775 5 500 25011 7.96*FM-200TM超壓到360psig(70°F)(常規(guī)系統(tǒng))。實施例6在本發(fā)明的范圍內(nèi)改變所指出的參數(shù)重復前面的實施例，也獲得了所希望的結果。使用替代的加壓氣體如氬氣和二氧化碳也獲得了相似結果。改變初始氣壓產(chǎn)生了可接受的滅火劑輸送效果，這樣的改變使得可控制輸送時間和速度。前述各種其它Halon和Halon替代滅火劑也適合于按前述實施例輸送。
雖然已用附圖和前面的說明對本發(fā)明進行了詳細闡述和描述，但這些描述應被認為是說明性和非限定性的，應當理解僅僅是表示和描述了優(yōu)選的實施方案，而且本發(fā)明精神范圍之內(nèi)的所有改變和改進都希望得到保護。
權利要求
1.一種用于將滅火劑輸送到火中的方法，該方法包括下述步驟a.在貯存容器中提供滅火劑；b.提供加壓氣體源；c.在需要將滅火劑輸送到火中之前的約60秒以下，使加壓氣體源連通貯存容器以使加壓氣體進入貯存容器，并由此使滅火劑在貯存容器內(nèi)超壓；和d.使超壓的滅火劑由貯存容器排到火中。
2.按權利要求1的方法，其中步驟c包括在步驟d排放之前的約1和約60秒之間使加壓氣體源連通至貯存容器。
3.按權利要求2的方法，其中步驟c的所述連通在步驟d排放之前的約5和約10秒之間。
4.按權利要求1的方法，其中滅火劑選自氫氟化碳、全氟化碳、氫氯氟化碳和碘氟化碳。
5.按權利要求4的方法，其中滅火劑選自三氟甲烷(CF3H)、五氟乙烷(CF3CF2H)、1，1，1，2-四氟乙烷(CF3CH2F)、1，1，2，2四氟乙烷(HCF2CF2H)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(CF3CHFCF3)、1，1，1，2，2，3，3-七氟丙烷(CF3CF2CF2H)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(CF3CH2CF3)、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(CF3CHFCF2H)、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷(HCF2CF2CF2H)、1，1，1，2，2，3-六氟丙烷(CF3CF2CH2F)、八氟丙烷(C3F8)、十氟丁烷(C4F10)、氯二氟甲烷(CF2HCl)、2，2-二氯-1，1，1-三氟乙烷(CF3CHCl2)、2-氯-1，1，1，2-四氟乙烷(CF3CHFCl)和碘三氟甲烷(CF3I)。
6.按權利要求1的方法，其中步驟a包括在貯存容器中提供一種主要由滅火劑組成的組合物。
7.按權利要求1的方法，其中步驟b包括提供一種選自氬氣、氮氣和二氧化碳的加壓氣體源。
8.一種用于將滅火劑輸送到火中的方法，該方法包括下列步驟a.提供一種裝有主要由滅火劑組成的組合物的貯存容器；b.檢測待由滅火劑撲滅的火；c.步驟b后，用一種加壓氣體在約1和約60秒之間的時間使在貯存容器內(nèi)的滅火劑加壓；和d.步驟c后，使超壓的滅火劑由貯存容器排入火中。
9.按權利要求8的方法，其中步驟c的所述加壓在步驟d排放之前約5和約10秒之間。
10.按權利要求8的方法，其中滅火劑選自氫氟化碳、全氟化碳、氫氯氟化碳和碘氟化碳。
全文摘要
一種用于滅火的滅火劑(12)在其自身的蒸汽壓下貯存在貯存容器(11)中,并且一個用于使滅火劑(12)超壓的加壓氣源(18)單獨貯存在筒(18)中。一旦檢測到著火,就使貯存容器(11)連通到加壓氣源(18)以使滅火劑(12)在貯存容器(11)內(nèi)超壓。在約60秒內(nèi),通過開啟出口閥(14)將超壓的滅火劑(12)從貯存容器(11)中排出,并經(jīng)管道(15)和噴嘴(16)送至著火區(qū)。該方法和相應的系統(tǒng)可用于各種滅火劑(12),包括Halons,減少了平衡時間而對于新滅火劑也無需高代價地改裝現(xiàn)有的設備。
文檔編號A63B53/04GK1179728SQ96192913
公開日1998年4月22日 申請日期1996年2月1日 優(yōu)先權日1995年2月3日
發(fā)明者M·L·羅賓, W·D·雷古斯特爾, 飯久保祐一, M·A·斯維瓦爾 申請人:大湖化學公司