專利名稱：使用高速低壓發(fā)射器的滅火系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滅火系統(tǒng)，該滅火系統(tǒng)使用噴射霧化液體的裝置，該 裝置將液體注入氣流中，液體在該氣流中霧化，并從該裝置發(fā)射至火 上。
背景技術(shù)：
防火和滅火灑水器系統(tǒng)通常包括多個單獨的噴灑頭，該噴灑頭通 常安裝在天花板上并在要保護的區(qū)域的上面。噴灑頭通常安裝成關(guān)閉 狀態(tài)，并包括熱響應(yīng)檢測部件，以l更測定什么時候出現(xiàn)火情。當(dāng)該熱 響應(yīng)部件驅(qū)動時，該噴灑頭打開，從而允許各噴灑頭的增壓水自由流 過，以便使火熄滅。各噴灑頭相互間隔開的距離由它們將提供保護的 類型(例如輕度或普通危險情況)和各灑水器的額定值(由行業(yè)額定 機構(gòu)來確定，例如Underwri ters Laboratories, Inc. 、 Factory Mutual Research Corp.和/或National Fire Protenction Association)來 確定。
為了將熱驅(qū)動與由噴灑頭合適分配水之間的延遲最小化，在很多 情況下，將噴灑頭與水源相連接的管一直充滿水。這稱為濕系統(tǒng)，當(dāng) 發(fā)生熱驅(qū)動時，水可立即用于噴灑頭。不過，在很多情況下，灑水器 系統(tǒng)安裝在不熱的區(qū)域中，例如倉庫中。在這些情況下，當(dāng)使用濕系 統(tǒng)時，特別是因為水在管路系統(tǒng)中長時間不流動，因此有水在管內(nèi)冰 凍的危險。這不僅在噴灑頭熱驅(qū)動時將對灑水器系統(tǒng)的工作產(chǎn)生不利 影響，而且可能在管內(nèi)凍住，而且，該水凍在膨脹時可能導(dǎo)致管破裂， 從而破壞灑水器系統(tǒng)。因此，在這些情況下，實際上通常使管路在它 的不活動的情況下沒有任何水。這稱為千防火系統(tǒng)。
8當(dāng)被驅(qū)動時，普通的噴灑頭將滅火液體(例如水)射流釋放至起 火區(qū)域。水射流盡管有些效果，但是有多個缺點。構(gòu)成射流的水滴相 對較大，并將會使得水損壞燃燒區(qū)域內(nèi)的設(shè)備或貨物。該水射流具有 有限模式的滅火。例如，由相對較大液滴(提供較小的總表面面積) 組成的射流不能高效吸收熱量，因此不能高效地工作，以便通過降低 火周圍的環(huán)境空氣的溫度來防止火的蔓延。大液滴還不能有效阻擋輻 射傳熱，從而使火能夠通過該模式來傳播。而且，該射流不能高效地 從火周圍的環(huán)境空氣排走氧，通常也沒有足夠的向下液滴動量來克服 煙羽并攻擊火的基部。
考慮到這些缺點，霧化滅火液體的裝置(例如共振管)被認為將 代替普通的噴灑頭。共振管使用由氣體射流與空腔之間的振蕩壓力波 的相互作用所產(chǎn)生的聲能，來霧化注入共振管附近區(qū)域(在該區(qū)域中 有聲能)中的液體。
不幸的是，具有已知設(shè)計和工作模式的共振管通常不具有在防火 應(yīng)用中所需要的有效的流體流特征。來自共振管的流體流的量并不足 夠，由霧化處理產(chǎn)生的水微粒具有相對較低的速度。因此，這些水微
粒在噴灑頭的大約8至16英寸范圍內(nèi)明顯減速，且不能克服由火產(chǎn)生的 升高的燃燒氣體羽流。因此，水微粒不能到達火源以有效滅火。而且， 通過霧化產(chǎn)生的水微粒的尺寸不能夠降低氧含量，以在環(huán)境溫度低于 55。C時滅火。另外，已知的共振管需要在高壓下供給相對較大氣體量。 這產(chǎn)生不穩(wěn)定的氣流，該氣流產(chǎn)生顯著的聲能，并與偏轉(zhuǎn)器表面(該 氣體橫過偏轉(zhuǎn)器表面運行)分離，從而導(dǎo)致水不能高效霧化。
因此顯然需要具有這樣一種霧化發(fā)射器的滅火系統(tǒng)，該霧化發(fā)射 器比已知的共振管更高效地工作。該發(fā)射器將理想地使用更低壓力和 更少量的氣體，以便產(chǎn)生足夠量的霧化水微粒，該水微粒有更小的尺 寸分布，同時在排出時保持足夠動量，這樣，水微?？梢钥朔鸬臒?羽，并在滅火時更有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括增壓氣體源、增壓液體源 以及至少一個發(fā)射器，該發(fā)射器用于將夾帶在氣體中的液體霧化和排 出至火上。氣體導(dǎo)管提供增壓氣體源與發(fā)射器之間的流體連通，管路網(wǎng)絡(luò)提供增壓液體源與發(fā)射器之間的流體連通。在氣體導(dǎo)管中的第一 閥控制通向發(fā)射器的氣體壓力和流量，在管路網(wǎng)絡(luò)中的第二閥控制通 向發(fā)射器的液體壓力和流量。壓力傳感器測量氣體導(dǎo)管內(nèi)的壓力?；?檢測裝置鄰近于發(fā)射器?？刂葡到y(tǒng)與第一和第二閥、壓力傳感器和火 檢測裝置通信。該控制系統(tǒng)接收來自壓力傳感器和火檢測裝置的信號， 并響應(yīng)來自火檢測裝置的、表示有火的信號而打開閥。該控制系統(tǒng)驅(qū) 動笫一閥，以在氣體導(dǎo)管內(nèi)保持預(yù)定壓力，以便發(fā)射器的工作。
該系統(tǒng)還可以包括多個壓縮氣體氣罐，這些壓縮氣體氣罐構(gòu)成 該增壓氣體源；以及高壓歧管，該高壓歧管提供壓縮氣體氣罐與第一 閥之間的流體連通。在該系統(tǒng)中，優(yōu)選是有多個控制閥，每個閥與一 個壓縮氣體氣罐相連。與控制系統(tǒng)和控制閥通信的監(jiān)控回路監(jiān)測控制 閥的打開和關(guān)閉狀態(tài)。
本發(fā)明還涉及一種操作滅火系統(tǒng)的方法。該系統(tǒng)有發(fā)射器，該發(fā) 射器包括噴嘴，該噴嘴具有進口和出口，該進口與增壓氣體源流體連 通地連接。導(dǎo)管與增壓液體源流體連通地連接。該導(dǎo)管具有出口孔， 該出口孔定位成鄰近該出口 。偏轉(zhuǎn)器表面定位成面對該出口并與該出 口間隔開。該方法包4舌
從該孔4非出該液體；
從該出口朝一出該氣體；
在該出口與該偏轉(zhuǎn)器表面之間形成第一激波陣面；
在該偏轉(zhuǎn)器表面附近形成第二激波陣面； 將該液體夾帶在該氣體中，以便形成液體-氣體流；以及 將該液體-氣體流從發(fā)射器發(fā)射。
該方法還包括使用多個壓縮氣體氣罐作為該增壓氣體源。多個控 制閥用于與監(jiān)控回路連接，每個控制閥與一個壓縮氣體氣罐相連，該 監(jiān)控回路與控制閥通信，用于監(jiān)測該控制閥的打開和關(guān)閉狀態(tài)。該方 法還包括監(jiān)測控制閥的狀態(tài)，并在該系統(tǒng)工作過程中將控制閥保持在 打開結(jié)構(gòu)。


圖l是表示本發(fā)明的示例滅火系統(tǒng)的示意圖2是用于圖l所示的滅火系統(tǒng)中的高速低壓發(fā)射器的縱剖10圖3是表示圖2中所示的發(fā)射器的部件的縱剖圖； 圖4是表示圖2中所示的發(fā)射器的部件的縱剖圖； 圖5是表示圖2中所示的發(fā)射器的部件的縱剖圖； 圖6是表示圖2中所示的發(fā)射器的部件的縱剖圖； 圖7是表示從發(fā)射器發(fā)出的流體流的視圖，它基于圖2中所示的發(fā) 射器在工作時的紋影照相；以及
圖8是表示發(fā)射器的另 一 實施例的預(yù)測流體流的視圖。
具體實施例方式
圖l以示意形式表示了按照本發(fā)明的示例滅火系統(tǒng)ll。該系統(tǒng)ll包 括多個高速低壓發(fā)射器IO，下面將詳細介紹。發(fā)射器10布置于潛在的 火險區(qū)域13中，該系統(tǒng)包括一個或多個這樣的區(qū)域，各區(qū)域有它自己 的一排發(fā)射器。為了清楚起見，這里只介紹一個區(qū)域，應(yīng)當(dāng)知道，本 說明也可適用于所示的其它火險區(qū)域。
該發(fā)射器10經(jīng)由管路網(wǎng)絡(luò)15而與增壓水源17連接。水控制閥19控 制從源17流向發(fā)射器10的水流。該發(fā)射器還經(jīng)由氣體導(dǎo)管網(wǎng)絡(luò)23而與 增壓氣體源21流體連通。優(yōu)選是，該增壓氣體是惰性氣體例如氮，并 保持在多排高壓氣罐25中。氣罐"可以被增壓至高達2500 psig。對于 需要大量氣體的大型系統(tǒng)來說，可以使用大約30000加侖容積的一個或 多個低壓氣罐(大約350 psig)。
優(yōu)選是，氣罐25的閥27保持在打開狀態(tài)，并與高壓歧管29連通。 從該歧管流向氣體導(dǎo)管23的氣體流量和壓力可以用高壓氣體控制閥31 來控制。處于高壓控制閥31下游的導(dǎo)管23中的壓力可以用壓力傳感器 33來監(jiān)測。氣體向各火險區(qū)域13中的發(fā)射器10的流動可進一步由處于 該壓力傳感器下游的低壓閥3 5來控制。
各火險區(qū)域l 3由 一個或多個火檢測裝置37來監(jiān)測。這些檢測裝置 以用于火檢測的任意已知模式來工作，諸如檢測火焰、熱量、溫度升 高速率、煙檢測或它們的組合。
這里所述的系統(tǒng)部件由控制系統(tǒng)39來協(xié)調(diào)和控制，該控制系統(tǒng)39 包括微處理器41和可編程邏輯控制器43,該微處理器41有控制面板顯 示器(未示出)和常駐軟件。該控制系統(tǒng)與這些系統(tǒng)部件通信，以便 以如下方式接收信息并發(fā)出控制指令。各氣罐閥27由監(jiān)控回路45來監(jiān)測其狀態(tài)(打開或關(guān)閉)，該監(jiān)控 回路45與微處理器41通信，該微處理器41提供了該氣罐閥狀態(tài)的視覺 指示。水控制閥19也通過通信線路47與微處理器41通信，這允許由該 控制系統(tǒng)來監(jiān)測和控制(打開和關(guān)閉)該閥19。類似地，氣體控制閥 35通過通信線路49與該控制系統(tǒng)通信，且火檢測裝置37也通過通信線 路51與該控制系統(tǒng)通信。壓力傳感器35通過通信線路53向可編程邏輯 控制器43提供其信號。該可編程邏輯控制器也通過通信線路55與高壓 氣體閥31通信，并通過通信線路57與微處理器41通信。
工作時，火檢測器37檢測火情，并通過通信線路51向微處理器41 提供信號。該微處理器驅(qū)動該邏輯控制器43。應(yīng)當(dāng)知道，控制器43可 以是獨立的控制器，或者是高壓控制閥31的組成部分。該邏輯控制器 43通過通信線路53接收來自壓力傳感器33的信號，該信號表示氣體導(dǎo) 管23中的壓力。邏輯控制器43打開高壓氣體閥31,同時微處理器41分 別利用通信線路49和47來打開氣體控制閥35和水控制閥19。因此，來 自氣罐25的氮氣和來自源17的水能夠分別流過氣體導(dǎo)管23和水管路網(wǎng) 絡(luò)15。對于發(fā)射器10的合適工作來說，優(yōu)選的水壓是在大約lpsig和大 約50psig之間，如下面所述。邏輯控制器43操作該閥31，以便保持正 確的氣壓(在大約29psig和大約60psig之間)和流量，以-便在如下文 所述的參數(shù)范圍內(nèi)操作該發(fā)射器IO。當(dāng)檢測到火熄滅時，微處理器41 關(guān)閉氣體閥35和水閥19,邏輯控制器43關(guān)閉高壓控制閥31。該控制系 統(tǒng)39繼續(xù)監(jiān)測所有火險區(qū)域13,且當(dāng)有其它的火或者最初的火又重新
燃燒時，重復(fù)上述順序。
圖2表示了本發(fā)明的高速低壓發(fā)射器l O的縱剖圖。發(fā)射器l O包括具 有進口 14和出口 16的收斂噴嘴12。對于;f艮多應(yīng)用來說，出口16的直徑 可以在大約1/8英寸至大約1英寸的范圍內(nèi)。進口 H與增壓氣體供給源 18成流體連通，該增壓氣體供給源18以預(yù)定壓力和流量向該噴嘴供給 氣體。優(yōu)選是，該噴嘴12有彎曲收斂的內(nèi)表面20,但是其它形狀(例 如線性漸縮表面)也是可行的。
偏轉(zhuǎn)器表面22定位成與噴嘴12間隔開，從而在該偏轉(zhuǎn)器表面與噴 嘴出口之間形成間隙24。該間隙的尺寸范圍可以在大約1/10英寸至大 約3/4英寸之間。該偏轉(zhuǎn)器表面22通過一個或多個支腳26而保持與噴嘴 間隔開。優(yōu)選是，該偏轉(zhuǎn)器表面22包括平表面部分28，該平表面部分28 與噴嘴出口16基本對準(zhǔn)；以及傾斜表面部分30,該傾斜表面部分30與 平表面部分鄰接并環(huán)繞該平表面部分。平部分28基本垂直于來自噴嘴 12的氣流，并且其最小直徑大約等于該出口16的直徑。傾斜部分30定 向成與扁平部分成后掠角32。該后掠角的范圍可以在大約15°至大約45° 之間，并且它與間隙24的尺寸 一起確定了來自發(fā)射器的流體流的分散 型式。
偏轉(zhuǎn)器表面22可以有其它形狀，例如圖3中所示的彎曲上邊緣34和 圖4中所示的彎曲邊緣36。如圖5和6中所示，偏轉(zhuǎn)器表面22還可以包括 由平部分40和后掠傾斜部分42 (圖5)或彎曲部分44 (圖6)包圍的封 閉端共振管38。該共振腔的直徑和深度可以大約等于出口16的直徑。
再參考圖2，環(huán)形腔室46包圍噴嘴12。腔室46與增壓液體供給源48 流體連通，該增壓液體供給源48以預(yù)定壓力和流量向該腔室提供液體。 多個導(dǎo)管50從腔室46伸出。各導(dǎo)管有出口孔52,該出口孔52定位成靠 近該噴嘴出口16。該出口孔的直徑為大約l/32英寸至大約l/8英寸。優(yōu) 選是，當(dāng)沿著徑向線從噴嘴出口16的邊緣至出口孔的最靠近邊緣測量 時，噴嘴出口 16與出口孔52之間的距離范圍在大約l/64英寸至大約1/8 英寸之間。液體(例如用于滅火的水)從增壓供給源48流入腔室46， 并流過導(dǎo)管50,從各孔52離開，在該孔52處，由來自增壓氣體供給源 的氣流將該液體霧化，該氣流流過噴嘴12并通過噴嘴出口16離開，如 下面if細f斤述。
當(dāng)發(fā)射器10構(gòu)造成用在滅火系統(tǒng)中時，發(fā)射器10設(shè)計成在這樣的 條件下進行工作，即，噴嘴進口14處的優(yōu)選氣體壓力在大約"psia至 大約60psia之間，以及腔室46中的優(yōu)選水壓力在大約lpsia與大約 50psia之間。適合的氣體包括氮氣、其它惰性氣體、惰性氣體的混合 物以及惰性氣體與化學(xué)活性氣體(例如空氣)的混合物。
下面參考圖7介紹發(fā)射器10的工作，圖7是基于工作中的發(fā)射器的 紋影照相(schlieren photography)的視圖。
氣體85以大約馬赫數(shù)1. 5離開噴嘴出口 16,并撞上該偏轉(zhuǎn)器表面 22。同時，水87從出口孔524非出。
氣體85與偏轉(zhuǎn)器表面22之間的相互作用在噴嘴出口16與偏轉(zhuǎn)器表 面22之間形成第一激波陣面(shock front) 54。激波陣面是從超音速
13向亞音速的流動轉(zhuǎn)變區(qū)域。離開孔52的水87并不進入該第一激波陣面 54的區(qū)域。
第二激波陣面56形成于平表面部分28與傾斜表面部分30之間的邊 界處的偏轉(zhuǎn)器表面附近。從孔52排出的水87由第二激波陣面56附近的 氣體射流85夾帶，從而形成液體-氣體流60。 一種夾帶方法是利用該氣 體射流中的壓力與周圍環(huán)境之間的壓力差。菱形激波(shock d i amond ) 58形成于沿傾斜部分30的區(qū)域中，該菱形激波被限制在該液體-氣體流 60內(nèi)，該液體-氣體流60從發(fā)射器向外且向下發(fā)射。該菱形激波也是超 音速流速與亞音速流速之間的轉(zhuǎn)變區(qū)域，并是由于氣流在離開噴嘴時 過度膨脹而產(chǎn)生。過度膨脹流描述了這樣一種流域，在該流域中，外 部壓力(即，本例中的周圍大氣壓力)高于在該噴嘴處的氣體離開壓 力。這產(chǎn)生斜激波，該斜激波從自由射流邊界89反射，該自由射流邊 界89表示了該液體-氣體流60與周圍大氣之間的界線。該斜激波彼此相 向反射，以形成該菱形激波。
在該液體-氣體流60中形成有顯著的剪切力，理想的是，該液體-氣體流60并不與偏轉(zhuǎn)器表面分離，但是，當(dāng)出現(xiàn)分離時(如圖所示在 60a處)，該發(fā)射器仍然是有效的。在第二激波陣面56附近所夾帶的水 受到這些剪切力，該剪切力是霧化的主要機理。水也遇到該菱形激波 58,這是水霧化的次級源。
這樣，該發(fā)射器10以多種霧化機理而工作，這些霧化機理產(chǎn)生直 徑小于20nm的水微粒62,大部分微粒測量為小于5拜。這些較小的液滴
將浮在空氣中。該特征允許它們保持接近火源，用于產(chǎn)生更大的滅火 -丈果。而且，該耀:粒<呆持相當(dāng)大的向下動量，從而允i午該液體-氣體流 60克服由于火而產(chǎn)生的上升燃燒氣體羽流(plume)。測量結(jié)果顯示， 該液體-氣體流在離發(fā)射器18英寸處具有1200英尺/分鐘的速度，在離 發(fā)射器8英尺處具有700英尺/分鐘的速度。觀測到，來自發(fā)射器的流體 流撞上其工作所在房間的地板。偏轉(zhuǎn)器表面22的傾斜部分30的后掠角 32提供了對液體-氣體流60的夾角64的明顯控制。可獲得的夾角為大約 120。。通過調(diào)節(jié)噴嘴出口16與偏轉(zhuǎn)器表面之間的間隙24，可以對該流體 流的分散型式進行附加的控制。
在發(fā)射器工作過程中，還觀察到，在起火過程中積累在房間天花 板處的煙層被吸入到從噴嘴出來的氣流85中，并被帶入流體流6 0中。這被加入到了如下面所述的該發(fā)射器的多重模式滅火特征中。
由于將水霧化成上述的極小微粒尺寸，該發(fā)射器使得溫度降低。
這吸收熱量，并有助于減小燃燒的蔓延。氮氣流和夾帶在該氣流中的 水用不能支持燃燒的氣體代替了房間中的氧。此外，成煙層形式的貧
氧(oxygen depleted )氣體^皮夾帶在該流體流中，這有助于切斷火的 氧源。不過，還觀察到，在部署有發(fā)射器的房間中的氧氣水平并不降 低成低于大約16%。水微粒和所夾帶的煙產(chǎn)生霧，該霧阻擋了火的輻射 傳熱，因此減小了通過該傳熱模式的燃燒蔓延。由于極小的水微粒尺 寸導(dǎo)致非常大的表面面積，因此水很容易吸收能量，并形成水汽，該 水汽進一步替代氧，從火中吸收熱量，并幫助保持一個穩(wěn)定溫度(該 穩(wěn)定溫度通常與相變相關(guān))。由發(fā)射器形成的混合和湍流也幫助降低 火周圍區(qū)域中的溫度。
該發(fā)射器與共振管的區(qū)別在于它并不產(chǎn)生明顯的聲能。射流噪音 (由在物體上運動的空氣所產(chǎn)生的聲音)就是發(fā)射器僅有的聲音輸出。 該發(fā)射器的射流噪音沒有顯著的高于大約6 kHz (已知類型共振管的工 作頻率的一半)的頻率分量，且發(fā)射器的射流噪音并不對水的霧化起 顯著作用。
而且，該發(fā)射器發(fā)出的流體流是穩(wěn)定的，且并不與偏轉(zhuǎn)器表面分 離(或者如在60a處所示那樣的延遲分離)，這與共振管的流體流不同， 共振管的流體流不穩(wěn)定，且與偏轉(zhuǎn)器表面分離，從而使得霧化效率低， 或者甚至不能霧化。
圖8中表示了另一發(fā)射器實施例101。發(fā)射器101有導(dǎo)管50,該導(dǎo)管
50朝著噴嘴12傾斜定向。該導(dǎo)管傾斜定向成將水或其它液體87引向氣 體85，以便在第一激波陣面54附近將液體夾帶于氣體中。可以認為， 在產(chǎn)生從發(fā)射器ll發(fā)射的液體-氣體流60的過程中，該結(jié)構(gòu)又增加另一 霧化區(qū)域。
使用這里所述的發(fā)射器的本發(fā)明滅火系統(tǒng)實現(xiàn)了多重滅火模式， 它們非常適合控制火的蔓延，同時與已知系統(tǒng)相比使用更少的氣體和 水。
權(quán)利要求
1. 一種滅火系統(tǒng)，包括增壓氣體源；增壓液體源；至少一個發(fā)射器，用于將夾帶在所述氣體中的所述液體霧化并排出至火上；氣體導(dǎo)管，該氣體導(dǎo)管提供所述增壓氣體源與所述發(fā)射器之間的流體連通；管路網(wǎng)絡(luò)，該管路網(wǎng)絡(luò)提供所述增壓液體源與所述發(fā)射器之間的流體連通；在所述氣體導(dǎo)管中的第一閥，該第一閥控制通向所述發(fā)射器的所述氣體的壓力和流量；在所述管路網(wǎng)絡(luò)中的第二閥，該第二閥控制通向所述發(fā)射器的所述液體的壓力和流量；壓力傳感器，該壓力傳感器測量所述氣體導(dǎo)管內(nèi)的壓力；火檢測裝置，該火檢測裝置定位成鄰近所述發(fā)射器；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與所述第一和第二閥、所述壓力傳感器和所述火檢測裝置通信，所述控制系統(tǒng)接收來自所述壓力傳感器和所述火檢測裝置的信號，并響應(yīng)來自所述火檢測裝置的表示有火的信號而打開所述閥，所述控制系統(tǒng)驅(qū)動所述第一閥，以在所述氣體導(dǎo)管內(nèi)保持預(yù)定壓力，以便所述發(fā)射器的工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括.-多個壓縮氣體氣罐，這些壓縮氣體氣罐構(gòu)成所述增壓氣體源；以及高壓歧管，該高壓歧管提供所述壓縮氣體氣罐與所述第一閥之間 的流體連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括多個控制閥，每個控制閥與一個所述壓縮氣體氣罐相連；以及 監(jiān)控回路，該監(jiān)控回路與所述控制系統(tǒng)和所述控制閥通信，用于 監(jiān)測所述控制閥的狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器包括噴嘴，該噴嘴具有進口和出口，該進口可連接成與所述第一閥流體連通；導(dǎo)管，該導(dǎo)管可連接成與所述第二閥流體連通，所述導(dǎo)管具有出 口孑L,所述出口孑L定位成鄰近所述出口 ；和偏轉(zhuǎn)器表面，該偏轉(zhuǎn)器表面定位成面向所迷出口并與所述出口間 隔開，所述偏轉(zhuǎn)器表面具有第一表面部分和第二表面部分，該第一表 面部分定向成基本垂直于所述噴嘴，該第二表面部分定位成鄰近所述 第一表面部分，并定向成并不垂直于所述噴嘴，所述液體可從所述孔 排出，且所述氣體可從所述噴嘴出口排出，所述液體由所述氣體夾帶， 并霧化形成液體-氣體流，該液體-氣體流撞上所述偏轉(zhuǎn)器表面，并從 該偏轉(zhuǎn)器表面流動至所述火上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述噴嘴是收斂噴嘴。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述出口的直徑在大約1/8英寸和大約l英寸之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述孔的直徑在大約1/32 英寸和大約l/8英寸之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述偏轉(zhuǎn)器表面與所述出 口間隔開的距離在大約l/10英寸和大約3/4英寸之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表面部分包括平 表面，所述第二表面部分包括環(huán)繞所述平表面的傾斜表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述平表面的直徑近似等于所述出口的直徑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，從所述平表面測量時，所 述傾斜表面的后掠角在大約15°和大約45°之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表面部分包括平 表面，所述第二表面包括環(huán)繞所述平表面的彎曲表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述偏轉(zhuǎn)器表面包括封閉 端共振腔，該封閉端共振腔具有定位成面對所述出口的開口端。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述第一表面部分環(huán)繞 所述共振腔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述第二表面部分環(huán)繞 所述第一表面部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述出口孔與所述出口間隔開，該間隔開的距離在大約l/64英寸和l/8英寸之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述噴嘴適合于在大約 29psia和大約60psia之間的氣體壓力范圍內(nèi)工作。
18. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)管適合于在大約 lpsia和大約50psia之間的液體壓力范圍內(nèi)工作。
19. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器包括噴嘴，該噴嘴具有進口和出口，該進口可連接成與所述增壓氣體 源流體連通；導(dǎo)管，該導(dǎo)管可連接成與所述增壓液體源流體連通，所述導(dǎo)管具 有出口孔，所述出口孔定位成鄰近所述出口；以及偏轉(zhuǎn)器表面，該偏轉(zhuǎn)器表面定位成面對所述出口并與所述出口間 隔開，所述偏轉(zhuǎn)器表面定位成這樣，即，對于供給至所述發(fā)射器并從 所述噴嘴出口排出的、具有預(yù)定壓力的所述氣體，在所述出口與所述 偏轉(zhuǎn)器表面之間形成第一激波陣面，并且鄰近所述偏轉(zhuǎn)器表面形成第 二激波陣面。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)管定位且定向成 使得從所述孔排出的所述液體在所述激波陣面之一附近由所述氣體夾帶。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述偏轉(zhuǎn)器表面定位成 使得在所述液體-氣體流中形成菱形激波。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述孔相對于所述出口 定位成使得所述液體在所述第二激波陣面附近由所述氣體夾帶。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所迷孔相對于所述出口 定位成使得所述液體在所述第一激波陣面附近由所述氣體夾帶。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括所述噴嘴的尺寸設(shè)置 成這樣，即，對于預(yù)定氣體壓力，產(chǎn)生從所述噴嘴出來的過度膨脹氣 流射流。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括所述噴嘴的尺寸設(shè)置 成使得所述氣流射流不產(chǎn)生除氣體射流噪音之外的顯著噪音。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述偏轉(zhuǎn)器表面包括平 表面部分和傾4牛表面部分，該平表面部分定向成基本垂直于所述出口 ， 該傾斜表面部分環(huán)繞所述平表面部分，所述傾斜表面部分確定來自所述發(fā)射器的流體流型式的夾角。
27. —種操作滅火系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)具有發(fā)射器，該發(fā)射器 包括噴嘴，該噴嘴具有進口和出口，該進口與增壓氣體源流體連通地 連接；導(dǎo)管，該導(dǎo)管與增壓液體源流體連通地連接，所述導(dǎo)管具有出口 孔，所述出口孔定位成鄰近所述出口 ；偏轉(zhuǎn)器表面，該偏轉(zhuǎn)器表面定位成面對所述出口并與該出口間隔開；所述方法包4舌 從所述孔排出所述液體； 從所述出口排出所述氣體；在所述出口與所述偏轉(zhuǎn)器表面之間形成第一激波陣面； 在所述偏轉(zhuǎn)器表面附近形成第二激波陣面； 將所述液體夾帶在所述氣體中，以便形成液體-氣體流；以及 將所述液體-氣體流從所述發(fā)射器發(fā)射。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所迷系統(tǒng)包括 多個壓縮氣體氣罐，這些壓縮氣體氣罐形成所述增壓氣體源； 多個控制閥，每個控制閥與一個所述壓縮氣體氣罐相連； 監(jiān)控回路，該監(jiān)控回路與所述控制閥通信，用于監(jiān)測所述控制閥的打開和關(guān)閉狀態(tài)；以及所述方法包括監(jiān)測所述控制閥的狀態(tài)，并在所述系統(tǒng)工作過程中 將所述控制閥保持在打開結(jié)構(gòu)。
29. #4居權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述液體-氣體流中形成多個菱形激波。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括形成從所述噴嘴出來的過度膨脹的氣流射流。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在大約29psia和大約 60psia之間的壓力下將氣體供給至所述進口 。
32. 才艮據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在大約lpsia和大約 SOpsia之間的壓力下將液體供給卑所述導(dǎo)管。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述第二激波陣面附近由所述氣體夾帶所述液體。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述第一激波陣面 附近由所述氣體夾帶所述液體。
35. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述流體流并不與所述 偏轉(zhuǎn)器表面分離。
36. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括除了氣體射流噪音外，所述發(fā)射器不形成顯著噪音。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述氣體射流噪音的頻 率分量不大于大約6kHz。
38. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在所述氣流射流中產(chǎn) 生動量。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，在離所述發(fā)射器大約18 英寸距離處，所述液體-氣體流的速度為大約1200英尺/分鐘。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，在離所述發(fā)射器大約8英 尺距離處，所述液體-氣體流的速度為大約700英尺/分鐘。
41. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括通過提供所述偏轉(zhuǎn)器 表面的傾斜部分而形成來自所述發(fā)射器的、具有預(yù)定夾角的流體流型 式。
42. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括利用所述氣流射流中 的壓力與周圍環(huán)境之間的壓力差來將液體吸入所述氣流射流中。
43. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括將所述液體夾帶至所述 氣流射流中，并將所述液體霧化成直徑小于20^的液滴。
44. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括將貧氧煙層吸入所述氣 流射流中，并用所述發(fā)射器的所述流體流來夾帶所述煙層。
45. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括從所述出口排出惰性氣體。
46. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括從所述出口排出惰性氣 體與化學(xué)活性氣體的混合物。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述氣體混合物包括空氣。
48. —種操作滅火系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)具有發(fā)射器，該發(fā)射器 包括噴嘴，該噴嘴具有進口和出口，該進口可連接成與增壓氣體源流體連通；導(dǎo)管，該導(dǎo)管可連接成與增壓液體源流體連通，所述導(dǎo)管具有出 口孑L，所述出口孔定位成鄰近所述出口 ；偏轉(zhuǎn)器表面，該偏轉(zhuǎn)器表面定位成面對所述出口并與該出口間隔開；所述方法包括 從所述孔排出所述液體；從所述出口排出所述氣體，從而形成出自所述噴嘴的過度膨脹氣 流射流；將所述液體夾帶在所述氣體中，以便形成液體-氣體流；以及 將所述液體-氣體流從所述發(fā)射器發(fā)射。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，還包括 在所述出口與所述偏轉(zhuǎn)器表面之間形成第一激波陣面； 在所述偏轉(zhuǎn)器表面附近形成第二激波陣面；在所述第一和第二激波陣面中的一個附近將所述液體夾帶在所述 氣體中。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，還包括在來自所述發(fā)射器的 所述液體-氣體流中形成多個菱形激波。
全文摘要
這里公開了一種滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括增壓氣體源和增壓液體源。至少一個發(fā)射器與液體和氣體源流體連通。發(fā)射器用于形成氣流，使液體霧化和夾帶在氣流中，并使形成的液體-氣體流排出至火上。還公開了一種操作該系統(tǒng)的方法。該方法包括利用發(fā)射器形成具有第一和第二激波陣面的氣流；在兩個激波陣面中的一個處使得液體霧化并由氣體夾帶，以便形成液體-氣體流，并將該流排出至火上。該方法還包括在從發(fā)射器排出的液體-氣體流中產(chǎn)生多個菱形激波。
文檔編號A62C35/00GK101511433SQ200680028775
公開日2009年8月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者K·J·布利斯, R·J·巴拉德, S·R·伊德, W·J·雷利 申請人:維克托里克公司