專利名稱：疊氮化鈉基滅火設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在正常占用區(qū)域滅火的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)了許多用于在建筑物內(nèi)滅火的系統(tǒng)和方法。在歷史上， 最常見的滅火方法是使用灑水系統(tǒng)將水噴到建筑物內(nèi)，以使火冷卻， 并弄濕火需要蔓延的其它燃料。該方法的一個問題是水對占用空間的 內(nèi)容物引起的破壞。
"全淹沒式"清潔劑防火系統(tǒng)工業(yè)為空間們?nèi)缬嬎銠C機房、電信 設(shè)施、博物館、記錄存儲區(qū)以及那些住宅發(fā)電設(shè)備提供高值資產(chǎn)保護。 在這種應(yīng)用中，"全淹沒式"保護通過完全以統(tǒng)一濃度自動填充受保 護的隔間來提供，上述濃度保證火被撲滅，而不管其可能位于何處。 希望用于這種系統(tǒng)的滅火介質(zhì)是"潔凈的" 一即，在排放之后沒有留 下或很少留下需要清掃的殘余物。
已知的全淹沒式防火系統(tǒng)一般包括一組若干個(通常數(shù)十或更多) 厚壁金屬瓶，用于在高壓下保存滅火劑(或者液態(tài)或者氣態(tài))，以允 許高密度儲存。滅火劑通過手動或自動啟動瓶上的高強度專用閥而被 釋放。為了在滿足滅火和吸入毒性要求所需要的房間濃度的一個較窄 容許帶內(nèi)輸送滿足精確的滅火濃度所需要質(zhì)量的滅火劑，需要設(shè)計用 于該空間的復(fù)雜的管道網(wǎng)絡(luò)。而且，必須考慮在使用相同分配網(wǎng)絡(luò)的典型多房間保護方案(例如工廠或高層建筑物)中的單個房間所需要 的獨立能力。這樣的設(shè)計和相應(yīng)的安裝工作，包括對于復(fù)雜流考慮的 流計算方法的開發(fā)，需要大量的先期努力和費用。
需要頻繁檢査高壓瓶，因為其有泄漏傾向。 一旦識別出泄漏，泄 漏的瓶可能需要被送到中心再填充裝置，從而導(dǎo)致消費場所的保護中 斷。這樣的中斷也可能在人為或自然災(zāi)害情況中經(jīng)歷到，例如氣體泄 漏爆炸、龍巻風(fēng)或地震，這也可能破壞管道網(wǎng)絡(luò)本身。
稱為Halon 1301的碳氟化合物已經(jīng)用于"全淹沒式"系統(tǒng)，因為其 是潔凈的、毒性較低的且高效率的。但是，由于其使用消耗臭氧的溫 室氣體，所以使用Halon 1301的系統(tǒng)正在被更環(huán)境友好的可選系統(tǒng)取 代，如1987蒙特利爾和1977京都國際議定書所規(guī)定的。Halon 1301的 可選系統(tǒng)的一個例子使用氫氟碳HFC-227ea (例如滅火系統(tǒng)中市售為 "FM-200"或"FE-227"的，如由KiddeFire Systems公司系統(tǒng)制造的 滅火系統(tǒng))。
這樣的"第一代"Halon替代物，包括"潔凈的"氫氟碳，其表現(xiàn) 方式與Halon 1301相似，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相比之下其有效性較差，因為其通 常不具有Halon 1301的火焰化學(xué)抑制性。結(jié)果，使用Halon替代物的滅 火系統(tǒng)要求兩到十倍的滅火劑量和存儲空間，并且因此成本更高。而 且，滅火劑瓶數(shù)量的巨大增加需要增加的存儲空間，這為設(shè)施工程師 提出了難以放置的問題，且對于那些希望對現(xiàn)有Halon裝置進行改進的 人來說是一個巨大障礙，因為他們需要在有限存儲空間內(nèi)放置比其 Halon前身大許多倍的瓶"堆"。
這些替代Halon的氫氟碳大部分具有非常接近其所需滅火設(shè)計濃 度的人類暴露毒性極限。因此，就占用者風(fēng)險而言，它們對房間存儲 填充容量的改變更敏感。這樣的暴露時間一般限于五分鐘或更少，從 而為占用者提供降低的疏散能力。受傷的、年老的、傷殘的以及也可能是內(nèi)科病人的占用者可能發(fā)現(xiàn)該疏散時間具有挑戰(zhàn)性，而且許多這
些Halon替代物滅火劑的增加的心臟毒性風(fēng)險使得有限的暴露情況甚
至更關(guān)鍵。
一旦排放到房間內(nèi)，在暴露于明火之后，已知的這種類型的Halon 替代物是具有分解成大量氟化氫的傾向的氫氟碳。當(dāng)暴露到濕氣時，
氟化氫可產(chǎn)生腐蝕性酸，這可對占用者和營救人員造成明顯的健康危 害，還可能損害設(shè)備。為此，在機艙火災(zāi)中，除了使隔間冷卻下來外， 至少美國海軍在氫氟碳("HFC")排放后使用水霧清洗氫氟酸，以保 護消防人員。另外，HFC化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)被確定為具有較長的大氣壽命， 從而使它們在接下來的若干年內(nèi)受到符合京都議定書的隨后的全球變 暖法案的限制。同樣，加利福尼亞環(huán)境保護局的議會法案32， 2006全 球變暖對策法禁止在火災(zāi)系統(tǒng)中最終使用HFC。
氫氟碳的"環(huán)境友好的"替代物已經(jīng)被提出，并且甚至得到有限 程度的應(yīng)用，但許多也受到它們自己的設(shè)計和操作局限性的限制。水 霧系統(tǒng)被設(shè)計為比灑水系統(tǒng)使用更少的水，并且因此造成較小的有關(guān) 水的破壞，雖然這種破壞僅僅是被減小而非消除。甚至通過國際性應(yīng) 用的大量研究和工程技能，已經(jīng)證明非常難以設(shè)計像氣體一樣有效的 用于滅火的霧輸送系統(tǒng)。滅火效能極大地受到火的大小和類型的影響。 惰性氣體系統(tǒng)，例如那些使用氮或氬的系統(tǒng)，需要高達十倍的Halon前 身的瓶數(shù)量(由于其低效且不能以實用方式在壓力下液化)。這不僅 需要大量額外的存儲空間，而且常常需要較大直徑的管裝置來替換適 合Halon的管道。用于惰性氣體系統(tǒng)的非常高壓力的瓶如果被損壞或以 其它方式損害的話也可能會造成另外的安全危害，包括厚壁分配管也 是如此，其在任何接頭連接處可能受到損壞。
滅火的另一方法涉及散布氣體，例如氮，以便取代封閉空間內(nèi)的 氧，并由此終止火災(zāi)，同時仍使該封閉空間對于人類居住一段時間來 說是安全的。例如，授予The Secretary of the Navy(海軍部長)的美國專利第4，601,344號公開了一種使用縮水甘油基疊氮聚合物組合物和高氮 固體添加劑產(chǎn)生供滅火用的氮氣的方法。該專利預(yù)想通過若干管子和 管道將生成的氣體輸送到火，而且沒有公開充填固體添加劑的任何特 殊裝置。此外，該專利沒有考慮將生成的適當(dāng)量的氮氣分配到居住空 間內(nèi)的挑戰(zhàn)，而且也沒有考慮可靠地滅火同時仍允許人類安全居住和 暴露一定時間的濃度。
根據(jù)在由美國國家消防協(xié)會(NFPA)如NFPA標(biāo)準(zhǔn)2001、美國環(huán) 保局(EPA)如SNAP清單、以及UL/FM/ULC列表和認證所設(shè)定的正常 占用空間內(nèi)惰性氣體發(fā)生器滅火系統(tǒng)的要求，空間必須能夠被占用高 達五(5)分鐘。此外，在發(fā)生器的排放口處，惰性氣體必須被降低到 最高攝氏75度或華氏167度的溫度。
美國專利第6，016，874號和第6，257，341號(Bennett)公開了其中自 備有惰性氣體組合物的可排放容器的使用。排出閥控制氣體組合物從 封閉容器流入管道。固體推進劑通過電火花塞點燃，并燃燒，因此生 成氮氣。該專利預(yù)想通過管道將生成的氣體輸送到空間內(nèi)。
美國專利No.7,028,782 ( Richardson )和美國專利申請公布 No.2005/0189123 (Richardson等人)公開了在獨立系統(tǒng)中利用借助于非
疊氮化物推進劑的氣體發(fā)生器技術(shù)的裝置，其特征在于在給定容器 內(nèi)有多個單獨的氣體發(fā)生器筒。但是， 一些非疊氮化物材料產(chǎn)生水蒸
汽，水蒸汽可能會凝結(jié)到墻上和所要保護的隔間的其它表面。 一些最 終用戶更喜歡造成較小或沒有可能產(chǎn)生任何這樣的水凝結(jié)的保護方 案，這樣的水凝結(jié)可能對紙張記錄物或其它濕度敏感物有害。而且， 非疊氮化材料制成的滅火劑通常極端得熱，并且因此必須被極大冷卻 以供正常占用空間使用。利用儲存在多筒容器附近的大量冷床材料實 現(xiàn)冷卻。大量冷床材料占據(jù)可能填充額外發(fā)生器的空間，從而減少給 定的筒容器的總的有效保護空間。
8盡管存在用于全淹沒式滅火應(yīng)用的系統(tǒng)，但是當(dāng)然希望改進。本 發(fā)明的目的是提供用于將滅火氣體輸送到空間內(nèi)的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一方面，提供了一種用于將滅火氣體輸送到空間內(nèi)的裝置，
包括
殼體，其設(shè)置在空間內(nèi)；
至少一個發(fā)生器，其設(shè)置在殼體內(nèi)，并包含預(yù)充填疊氮化鈉推進
劑；
點燃裝置，其用于點燃所述疊氮化鈉推進劑，并由此產(chǎn)生低濕滅 火氣體；以及
開口，其位于殼體內(nèi)，用于將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
根據(jù)另一方面，提供了一種用于在空間內(nèi)滅火的設(shè)備，包括 傳感器，其用于檢測火；
至少一個固體疊氮化鈉基惰性氣體發(fā)生器，其用于在從傳感器接 收到信號時產(chǎn)生滅火的、基本上干燥的氮氣混合物并將該氮氣混合物 輸送至空間；以及
惰性氣體排放擴散器，其將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
根據(jù)另一方面，提供了一種在空間內(nèi)滅火的方法，包括
從至少一種疊氮化鈉基推進劑化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生第一滅火氣體混合 物，第一滅火氣體混合物主要包括氮，
從第一滅火氣體混合物中過濾濕氣、額外的氣體和固體顆粒中的 至少一種，以生成第二滅火氣體混合物；以及
將第二滅火氣體混合物輸送到空間內(nèi)。
根據(jù)另一方面，提供了一種用于在正常占用和/或未占用空間內(nèi)滅 火的設(shè)備，包括
傳感器，其用于檢測火；至少一個固體疊氮化鈉基惰性氣體發(fā)生器，其用于在從傳感器接 收到信號時產(chǎn)生包含氮的滅火的、基本上干燥的氣體混合物并將該氣 體混合物輸送到空間；以及
惰性氣體排放擴散器，其將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
根據(jù)另一方面，提供了一種用于生成大致干燥的滅火氣體混合物 并將該氣體混合物輸送到空間的氣體發(fā)生器，包括 殼體；
至少一種預(yù)充填疊氮化鈉推進劑，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)； 煙火裝置，其用于點燃所述疊氮化鈉推進劑，并由此產(chǎn)生所述滅
火氣體混合物；以及
排放擴散器，其用于將所述滅火氣體混合物引導(dǎo)到封閉的所述空間內(nèi)。
先前，疊氮化鈉基推進劑通常被認為不適合于正常占用空間。進 一歩的研究揭示，現(xiàn)在可以提供確實適合于正常占用空間的疊氮化鈉 基推進劑。
疊氮化鈉基推進劑由于其隨時可用性及可購性，以及其產(chǎn)生幾乎 純氮氣作為其氣態(tài)燃燒后的副產(chǎn)品的特性而更適合許多應(yīng)用。疊氮化 鈉可與用作推進劑粘合劑或者提供其它操作性能提高的其它微量組分 混合起來，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。
有利地，通過疊氮化鈉基材料產(chǎn)生的推進劑的溫度一般為那些通 過非疊氮化物基推進劑產(chǎn)生的溫度的10%到15%。例如，疊氮化鈉推進 劑一般在約華氏400度的溫度下燃燒，而非疊氮化物推進劑在約華氏 3，000度的溫度下燃燒。因此，疊氮化鈉基推進劑需要的整體散熱僅為 非疊氮化物基推進劑所需要的約10%到15%。因此，疊氮化鈉基材料的 使用允許顯著減小尺寸，或者在給定體積內(nèi)包含更多的推進劑發(fā)生器。在一種實施方式中，多個大小一致的固體推進劑氣體發(fā)生器筒被 結(jié)合到安裝在所要保護空間內(nèi)的單個"塔"設(shè)計中，而不用管道或管 子。該設(shè)計不需要遠程的瓶安裝和在不采用該構(gòu)造的情況下需要的分 配管道網(wǎng)絡(luò)。
每個塔可被設(shè)置成保護給定立方英尺數(shù)量的自由隔間空間。例如， 具有若干個筒的多個塔可用于較大的區(qū)域，而少量的體積覆蓋范圍可 通過簡單地減少給定塔中筒的數(shù)量來實現(xiàn)。
這些正常未加壓的塔當(dāng)被手動啟動或使用常規(guī)火警板啟動時，又 通過塔中的多個發(fā)生器筒觸發(fā)推進劑產(chǎn)生，在每個筒已經(jīng)完成其單個 排放后，使它們中的每一個按順序排好。
即使筒具有許多年的保存期限(可能高達二十年)，但是僅通過 簡單移除并重新插入"新"筒對其進行替換，這可通過現(xiàn)場人員進行，
而不需要運送單元進行重新裝備，也不需要具有專門訓(xùn)練技能的人員 和用于高壓裝備的工具。這極大地降低所有者的成本。
安裝和維護方法的簡單性給分銷商提供機會，使得當(dāng)前沒有加壓 裝備試驗領(lǐng)域人員團隊的分銷商可以使用目前人員支持設(shè)施為顧客提 供產(chǎn)品。
固體氣體推進劑被裝在位于所要保護空間內(nèi)的塔系統(tǒng)內(nèi)，因此不
需要管道。這表示成本的極大降低，并且也導(dǎo)致在現(xiàn)有Halon 1301系統(tǒng) 的取代過程中最小的資產(chǎn)保護"中斷"。
本發(fā)明的塔沒必要為進行再裝填而將其從正保護的位置去除。而 是，可通過使用預(yù)充填疊氮化鈉基推進劑發(fā)生器對本發(fā)明的系統(tǒng)現(xiàn)場 進行再裝填。該系統(tǒng)優(yōu)選地被操作以允許人的生命維持一段時間(例 如，通過維持建筑物內(nèi)足夠的氣體混合物，以允許人類停留一段時間，同時仍用于滅火)。
根據(jù)可選的實施方式，氣體發(fā)生器單元被懸掛于天花板，或?qū)嶋H 安裝在天花板上或懸掛在吊頂上和/或在全世界使用的一般用作計算 機、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)、可編程控制器房間等等內(nèi)的電源"電纜管道"的凸 起地板空間內(nèi)。這樣的安裝位置可被選擇成不妨礙房間內(nèi)人員操作或 不可用空間的占用。保護單元可以是尺寸制定成所要保護的隔間體積 的單個單元，或安裝在固定裝置內(nèi)的較小的單個筒的組合，其中添加
足夠的筒以保護給定的保護體積。如果需要的話，這些安裝在未占用 空間內(nèi)的單個和/或多個氣體發(fā)生器可具有添加到每個發(fā)生器的外部散 熱模塊。
在一種實施方式中，有托架被安裝在例如計算機房的底層地板內(nèi)， 并支撐多個發(fā)生器。
滅火氣體混合物允許空間適于人類居住預(yù)定時間。優(yōu)選地，按照
美國全國防火協(xié)會的Halon 1301清潔劑替代物2001標(biāo)準(zhǔn)和US EPA SN AP列表對占用空間內(nèi)滅火使用的要求，預(yù)定時間從約1分鐘到約5分
鐘變化。
在一種實施方式中，設(shè)備進一步包括至少一個過濾器和篩網(wǎng)，用 于在將滅火氣體輸送到正常占用空間和/或未占用空間之前過濾出任何 固體顆粒并減少生成的氣體的熱。
這些以及其他方面和優(yōu)點存在于下文更充分描述和要求保護的結(jié) 構(gòu)和操作的細節(jié)中，隨后將明白這些方面和優(yōu)點，下面將參考形成說 明書的一部分的附圖，其中相同的參考數(shù)字指相同的零件。


現(xiàn)參考附圖更充分地描述實施方式，其中圖1A顯示了根據(jù)優(yōu)選實施方式的組裝好的氣體發(fā)生器滅火塔； 圖1B是圖1A滅火塔的分解圖2A顯示了圖1A和圖1B塔的擴散器帽的電連接； 圖2B-2D顯示了用于圖1A和圖1B氣體發(fā)生器滅火塔的擴散器帽的 可選實施方式；
圖3是使用了本發(fā)明的氣體發(fā)生器滅火塔保護的封閉空間的示意
圖4是根據(jù)本發(fā)明的可選實施方式安裝在所要保護的房間角落的
單個氣體發(fā)生器單元的局部剖視圖5是圖4單個氣體發(fā)生器單元的變化形式的圖示，包括多個氣體
發(fā)生器筒；
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一可選實施方式安裝在天花板上的固定裝置 的圖示，保持了多個氣體發(fā)生器筒；
圖7是根據(jù)本發(fā)明又一可選實施方式安裝在天花板上的固定裝置 的圖示，由多個凹入的氣體發(fā)生器單元組成；
圖8是塔的可選實施方式；
圖9是塔的另一可選實施方式，其中托架用于將多個推進劑筒固定 在其內(nèi)；
圖10顯示了在電力線束連接到圖9托架之前電力線束在筒上的安
裝；
圖ll顯示了用于將單個或多個筒固定到空間內(nèi)的可選托架，其中 沒有塔；以及
圖12顯示了裝有四個疊氮化鈉基氮生成發(fā)生器的塔設(shè)計。
具體實施例方式
提供了一種用于從適合于滅火的疊氮化鈉基化學(xué)物質(zhì)生成氣體混 合物的預(yù)充填固體氣體發(fā)生器。
根據(jù)優(yōu)選實施方式，提供了主要為疊氮化鈉(按重量計約80.3%)和 硫(按重量計19.7%)的固體化學(xué)混合物，如在美國專利3,741，585中公開的。這樣的混合物可每立方英尺固體推進劑混合物產(chǎn)生約60磅氮氣。應(yīng)理 解，在本領(lǐng)域中存在滿足該要求的其它疊氮化基混合物。
如圖1A和圖1B所示，提供了氣體發(fā)生器滅火塔l，其包括預(yù)充填疊氮 化鈉基固體推進劑筒3和用于排放所生成氣體的排放擴散器5。塔l通過穿 過安裝法蘭10的地面安裝螺栓7而被固定在適當(dāng)位置，或者通過任何其它 合適的方式固定。擴散器5同樣使用具有螺母6的法蘭螺栓而固定到塔1。
煙火裝置9 (即點火器)通過連接器ll而連接到預(yù)充填疊氮化鈉推進 劑筒3，并連接到火災(zāi)探測和釋放控制板，將參考圖2A和圖3對其更詳細地 論述。點火器用于響應(yīng)于電激勵而啟動惰性氣體發(fā)。
推進劑保持器12與各種可選的過濾器和/或散熱濾網(wǎng)13—起設(shè)置，這 將在下面更詳細地論述。
轉(zhuǎn)到圖2A并結(jié)合圖3，排放擴散器5顯示為具有帶孔的帽15。設(shè)置有 管路吊裝底座17，用于將管道/布線管路19 (例如鋼管)固定在火災(zāi)探測和 釋放板21 (圖3)與托架25上的管道連接件23之間。管道繼續(xù)向下到點火 器9，如以27示出的。
圖2B-2D顯示了用于不同的塔1安裝的排放擴散器5的可選實施方式，
其或者可用作帶孔帽擴散器的替代，或者可設(shè)置在帶孔帽擴散器上。更具 體地說，圖2B描述了可用于安裝的180。方向的擴散器帽5A，其中塔沿墻設(shè) 置。圖2C描述了可用于安裝的360。方向的擴散器帽5B，其中塔設(shè)置在中心。 圖2D描述了可用于安裝的90。方向的擴散器帽5C，其中塔設(shè)置在角落。
參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，其使用圖1和圖2闡述的多個塔1 在空間內(nèi)滅火。在操作中， 一旦檢測到火，傳感器31就向控制板21發(fā)出信 號，作為響應(yīng)，控制板21啟動報警信號裝置33 (例如聲音報警器和/或視覺 報警器)。可選地，可通過啟動手動報警按鈕35發(fā)起警報。作為響應(yīng)，控制板21通過點燃煙火裝置9啟動固體氣體發(fā)生器，煙火裝置9轉(zhuǎn)而點燃產(chǎn)生
滅火氣體的預(yù)充填筒3內(nèi)的疊氮化鈉化學(xué)物質(zhì)。滅火氣體混合物主要包括氮。
滅火氣體混合物可包含微量二氧化碳和水蒸氣，可選地，使用過濾器
13 (圖l)過濾二氧化碳和水蒸氣，從而導(dǎo)致產(chǎn)生過濾的、干燥的滅火氣
體混合物，而沒有導(dǎo)致保護區(qū)域內(nèi)任何水凝結(jié)。更具體地說，滅火氣體混
合物可被過濾成使得引入到房間(圖3)內(nèi)的氣體包含從約零到約5wty。的 二氧化碳，且優(yōu)選地包含從約零到約3wtM的二氧化碳。更優(yōu)選地，混合物 中基本上所有二氧化碳都被從混合物中過濾出來。
散熱篩網(wǎng)可用于降低由于點燃預(yù)充填疊氮化鈉基推進劑筒3而生成的 滅火氣體的溫度。盡管過濾器和篩網(wǎng)13示出與預(yù)充填筒3分離，但是設(shè)想 到了至少篩網(wǎng)可結(jié)合為筒結(jié)構(gòu)的一部分。由于使用疊氮化鈉基推進劑生 成，這是尤其可能的，因為如上面陳述的，需要的散熱量一般遠遠少于非 疊氮化基生成所需要的量。
因為不需要使用壓縮氣筒、排放管道和排放噴嘴來供應(yīng)或輸送滅火氣 體混合物，所以圖3的系統(tǒng)相對于已知己有技術(shù)具有幾個優(yōu)點。第一，固 體氣體發(fā)生器的使用允許以較低的存儲要求生成大量氣體。這降低系統(tǒng)成 本，使得用環(huán)境上可接受的替代物(即，惰性氣體或近惰性氣體以零臭氧 消耗為特征，并具有零或接近零的全球變暖可能)改進現(xiàn)有Halon 1301系 統(tǒng)，使其更有吸引力。
第二，系統(tǒng)受益于簡化安裝和控制，因為不需要將所有的固體氣 體發(fā)生器設(shè)置在一個中心位置。而是， 一個或多個固體氣體發(fā)生器或 塔1優(yōu)選地設(shè)置在必須滅火的位置。這樣，滅火氣體在危險區(qū)域內(nèi)的 生成大大簡化了氣體的輸送，而不需要延伸通過整個建筑物或可能穿 過一個或兩個墻的管道系統(tǒng)。第三，提供獨立設(shè)置的塔1導(dǎo)致氣體生成且在其被釋放時幾乎立 即輸送到危險區(qū)域。這縮短滅火系統(tǒng)的響應(yīng)時間和使危險區(qū)域惰性化 并撲滅正常占用空間和/或未占用空間內(nèi)的火災(zāi)的能力。如果有需要的 話，每個固體氣體發(fā)生器1優(yōu)選地設(shè)計成生成撲滅特定體積內(nèi)的火災(zāi) 所需要的氣體量除以由任一疊氮化鈉基預(yù)充填推進劑發(fā)生器滅火系統(tǒng) 保護的空間的實際總體積。
可能過濾的滅火氣體混合物被輸送到包含火的房間(圖3)內(nèi)。 輸送到房間內(nèi)的過濾的滅火氣體的體積取決于房間大小。優(yōu)選地，足 夠的過濾的滅火氣體混合物被輸送到房間內(nèi)，以撲滅房間內(nèi)的任何火 災(zāi)，而仍允許房間可由人類生命居住預(yù)定時間。更優(yōu)選地，按照美國
全國防火協(xié)會的Halon 1301清潔劑替代物2001標(biāo)準(zhǔn)和US EPA SNAP
列表對滅火系統(tǒng)在正常占用空間和/或未占用空間內(nèi)使用的要求， 一定 體積的過濾的滅火氣體混合物被輸送到房間內(nèi)，并允許房間可由人類 生命居住約1分鐘到5分鐘，且更優(yōu)選為從3分鐘到5分鐘。
現(xiàn)參考圖4的可選實施方式，該圖提供了安裝在所要保護的房間 角落的單個氣體發(fā)生器單元的局部剖視圖。在該實施方式中，防火單 元110為在所要防火的房間120內(nèi)安裝在地板上的單元。單元110位 于房間內(nèi)不妨礙房間由占用者正常使用或期望設(shè)置其它設(shè)備的空間 內(nèi)。在該實施方式中，整體式煙霧或熱探測器130安裝在單元110上， 但是該探測器也可用線連接到一般安裝在天花板上的煙霧探測器。在 探測器130探測到火或煙霧時，其向推進劑點火器140發(fā)送電信號， 推進劑點火器140開始點燃氣體發(fā)生器推進劑150，氣體發(fā)生器推進劑 150生成足夠量的惰性氣體160以撲滅占用空間內(nèi)的火，惰性氣體160 通過單元110外部的孔或擴散器170排放。直接安裝在所要保護的房 間內(nèi)的這樣的系統(tǒng)消除了從遠程的存儲地點分配管道的費用和其安裝 費用。在該可選實施方式的變化形式中，單元110可從天花板上懸掛 下來，或者直接安裝在墻上，包括使用與那些用于在醫(yī)院房間放置電 視的墻托架類似的墻托架。圖5是單個氣體發(fā)生器單元的圖示，包括多個氣體發(fā)生器筒。在 圖4公開的系統(tǒng)的這一變化形式中，單元210容納多個單個的氣體發(fā)
生器單元220，每個氣體發(fā)生器單元220的尺寸都被制定成為給定體積 的占用空間提供足夠量的惰性氣體的特定容量。內(nèi)部架230為選擇性 地安裝可變數(shù)量的單元220的裝置，每一個具有其自己的點火器240 并用線連接到探測器250，以提供保護給定體積的所要保護的占用空間 所必要的精確量的惰性氣體。盡管單元210的尺寸可制定成足以添加 大量這樣的單元來保護非常大的空間，但是對于非常大的隔間，在該 隔間內(nèi)間隔開的多個單元210可保證在房間內(nèi)提供較好的混合作用和 惰性氣體覆蓋。
圖6是安裝在天花板上的固定裝置的圖示，其保持了多個氣體發(fā) 生器筒。天花板固定裝置310安裝在天花板上，在天花板高度以下延 伸較短距離。多個氣體發(fā)生器單元320可在各個托架位置330處安裝 到固定裝置內(nèi)，非常類似用于單個熒光燈泡的安裝托架。與圖5系統(tǒng) 相似，變化數(shù)量的單元320可添加到固定裝置310，以改變生成的惰性 氣體量，并針對所要保護的房間容量進行調(diào)節(jié)。固定裝置310的尺寸 可制定成保持一定最大數(shù)量的單元320，對應(yīng)于可用一個固定裝置來保 護的最大房間體積，或給定天花板高度的地板空間；超過該房間體積， 添加額外的固定裝置，在整個房間內(nèi)均勻間隔開。作為另外的選擇， 傳統(tǒng)的房間煙霧探測器340可安裝到固定裝置310內(nèi)，例如在其中心， 以啟動直接位于固定裝置310內(nèi)的單元320。以這樣的方式，應(yīng)用到探 測器的電源線也可用于點燃單元的點火器，而不用給電源線和探測器 線進行遠距離布線，也不需要在天花板之上為額外的電源線布線的花 費。固定裝置310覆蓋有裝飾性防塵罩350，防塵罩350用與天花板色 彩融為一體的吸引人的罩隱藏單元和固定裝置，并且以圍繞其周邊的 排氣孔360為特征，排氣孔360起到擴散器的作用，以將單元排放的 惰性氣體370引導(dǎo)到房間內(nèi)。系統(tǒng)的這種排放位置和方式促進與房間 空氣的有效混合，并為熱惰性氣體在與下面的占用者接觸之前冷卻提供最大距離。由于設(shè)置在天花板上，故允許系統(tǒng)不需要用于安裝的地 板空間或房間位置，從而不妨礙任何活動或房間地板空間的使用。
圖7是安裝在天花板上的固定裝置的圖示，包括多個凹入的氣體 發(fā)生器單元。該單元實際上與圖6所公開的系統(tǒng)相同，只是該變化形 式利用了許多商業(yè)和計算機房常用的吊頂?shù)拇嬖?，或允許將氣體發(fā)生
器單元410安裝在天花板平面之上的許多其它天花板構(gòu)造。單元410 安裝到天花板蓋420，與天花板平齊，且排氣孔430存在于蓋420內(nèi)， 以允許從氣體發(fā)生器單元410擴散和排放惰性氣體440。該構(gòu)造具有與 天花板平齊安裝的單元的優(yōu)勢，而在甚至更慎重的設(shè)計中，在天花板 下沒有任何延伸。
這樣的"房間內(nèi)"氣體發(fā)生器防火系統(tǒng)，其局部探測、電力(如 果配備有來自電容器或小型電池的備用電力)和排放能力全部存在于 隔間內(nèi)，提供穩(wěn)定耐用的保護系統(tǒng)，在由于地震或其它自然災(zāi)害，例 如由于泄露的煤氣總管引起的爆炸，或者甚至恐怖事件造成的所述設(shè) 施的災(zāi)變性事件的情況下，該系統(tǒng)不受電力損耗或水壓力損失、或者 建筑物或結(jié)構(gòu)的物理破壞、或者總水管(其也致使噴灑器不可用)的 物理破壞的妨礙，從而甚至在設(shè)施的其余部分嚴重損害時繼續(xù)對關(guān)鍵 的隔間提供保護。
特定尺寸的例子的舉例說明將表明在圖4-7的可選實施方式中闡 述的構(gòu)型的特征。
在有效滅火過程中，12%的氧濃度是保證占據(jù)空間達5分鐘的期 望的目標(biāo)水平。使用體積約20加侖的單元，產(chǎn)生0.535kg-摩爾的惰性 氮氣，排放到1300立方英尺的房間內(nèi)，該房間與通過傳統(tǒng)壓縮儲存的 惰性氣體的一個標(biāo)準(zhǔn)筒保護的體積相等，之前的原型氣體發(fā)生器單元 的測試已經(jīng)顯示成功的滅火。這樣的單元尺寸在任何方面不能達到最 優(yōu)，其中大量的和非優(yōu)化量的冷床材料用于冷卻排放的氮氣。如果這樣的非優(yōu)化單元的尺寸按比例分配，包括過大的冷床容量， 在考慮目前領(lǐng)域的氣體發(fā)生器技術(shù)和性能時，其對于單個單元和所需
筒的尺寸可提供極其保守的估計。0.535 kg-摩爾的氣體可增加到0.6884 kg-摩爾，以增加所需要的20%的安全因子，導(dǎo)致正常占用空間具有可 接受的氧濃度。如果為保護僅僅100立方英尺的房間空間而進行尺寸 測定，需要總共1.483 kg的氮，四舍五入達到1.5kg。使用測試單元的 有效密度，甚至具有非優(yōu)化的冷床，直徑24英寸和厚1.5英寸的盤形 單元，或者厚4英寸、寬9英寸、長18英寸的矩形單元可產(chǎn)生這樣的 量。如果縮放先前測試的240磅單元，任一單元變形被估計為重23.4 磅。許多盤形單元可被堆積成安裝在地板上或安裝在墻上的模型，為 保護與標(biāo)準(zhǔn)的壓縮惰性氣體筒相關(guān)的1300立方英尺的空間，直徑24 英寸和高19.5英寸的單元是必要的(占房間的極小空間)。如果需要 的話，通過使單元更寬或更高(理論上高達天花板的高度)，可以在 房間容量內(nèi)增加這樣的單元，但可選地，優(yōu)選在大房間內(nèi)增加額外的 地板單元。對于安裝在天花板上的單元，可利用前述矩形氣體發(fā)生器 單元。這將導(dǎo)致固定裝置在單元的天花板下的距離延長剛好超過4英 寸。凹入天花板內(nèi)的單元直徑約IO英寸，且高8英寸。這些單個單元 可被看作具有對于單個安裝技術(shù)人員抬高并安裝到頭頂上的天花板固 定裝置內(nèi)來說實際可行的重量。
如果這樣的固定裝置被設(shè)計成每個固定裝置保持多達8個氣體發(fā) 生器筒，以保護10X10的地板空間，如果存在8英尺的天花板的話， 那么對于安裝到天花板托梁(以及低于某些裝飾華麗的照明器材)來 說，甚至187磅的總最大固定裝置重量是切實可行的。單個氣體發(fā)生 器單元將被設(shè)計成使其氣體沿其長度沿著相對側(cè)排放通過多個孔，且 這樣的構(gòu)型取消了在不采用該構(gòu)型的情況下任何可能的推力負荷。這 樣的8單元固定裝置僅占去約3英尺X3英尺的天花板空間，包括在氣 體發(fā)生器單元之間的用于氣體排放和流動的空間，該面積粗略等于兩
個普通吊頂板材的面積。當(dāng)調(diào)節(jié)并增加每個額外的分離的氣體發(fā)生器單元以針對額外的房間容量進行調(diào)節(jié)時，氧濃度在800立方英尺空間 內(nèi)的波動僅僅少于1%，這無疑是可接受的容許度。另外，可在普通計 算機房的底層地板下使用一個或兩個額外的單個氣體發(fā)生器單元，以 便也在那些空間提供需要的防火能力。通過使一個尺寸的許多單元， 具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的筒有利于降低氣體發(fā)生器的生產(chǎn)成本。如果將來繼續(xù)
優(yōu)化氣體發(fā)生器推進劑和單元，4英寸X2. 5英寸X5英寸小且3. 3磅 重的單個單元是可能的，且全部8單元天花板固定裝置可裝配在12平 方英寸內(nèi)，且厚度為4英寸和滿載重為26.5磅，如果單元效能達到近 100%的話。
圖8顯示了代表性的生產(chǎn)塔設(shè)計的圖示，而圖9顯示了具有發(fā)生 器的初步塔模型的照片。圖IO是在塔內(nèi)部安裝一個筒并連接其電力線 束的技術(shù)操作的照片。圖ll是設(shè)計成在計算機房的底層地板下安裝一 個或多個發(fā)生器筒的特定組件的照片。該構(gòu)型沒有用塔殼。
圖12顯示了裝有四個疊氮化基氮生成發(fā)生器的塔設(shè)計。
因此，描述了改進利用疊氮化鈉基推進劑氣體發(fā)生器的用于占用 空間的滅火系統(tǒng)的性能的新穎技術(shù)和特征，該氣體發(fā)生器滿足在此闡 述的所有目的，并且克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
從詳細說明可以了解本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點，因此，所附權(quán)利 要求用來涵蓋落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有的這些 特征和優(yōu)點。進一步，因為對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說易于進行許多更改 和變化，所以不希望將本發(fā)明限制到所示出和描述的確切的結(jié)構(gòu)和操 作，并且因此可采取落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有合適的更改和等價物。
盡管已經(jīng)描述了實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可進行 各種變化和更改，而不偏離由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范 圍。
權(quán)利要求
1.一種用于將滅火氣體輸送到空間的裝置，包括殼體，其設(shè)置在所述空間內(nèi)；至少一個發(fā)生器，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)，并包含預(yù)充填疊氮化鈉基推進劑；點燃裝置，其用于點燃所述疊氮化鈉基推進劑，并因此產(chǎn)生低濕的滅火氣體；以及開口，其位于所述殼體內(nèi)，用于將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，進一步包括設(shè)置在所述至少一個發(fā) 生器和所述開口之間的至少一個散熱器。
3. —種用于在空間內(nèi)滅火的設(shè)備，包括a. 傳感器，其用于探測火；b. 至少一個固體疊氮化鈉基惰性氣體發(fā)生器，其用于在從所述傳 感器接收到信號時產(chǎn)生滅火的、基本上干燥的氮氣混合物并將所述混 合物輸送到所述空間；以及c. 惰性氣體排放擴散器，其用以將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
4. 一種用于在空間內(nèi)滅火的方法，包括以下步驟a. 從至少一種疊氮化鈉基推進劑化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生第一滅火氣體混合 物，所述第一滅火氣體混合物主要包括氮；b. 從所述第一滅火氣體混合物中過濾濕氣、額外的氣體和固體顆 粒中的至少一種，以產(chǎn)生第二滅火氣體混合物；以及c. 將所述第二滅火氣體混合物輸送到所述空間內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括在將所產(chǎn)生的氣體混合物排放到所要保護的空間內(nèi)之前，使第二惰性氣體混合物通過散熱材料。5. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在將一定濃度的氧輸送到空間 內(nèi)的過程中允許占用者在所述空間內(nèi)停留高達5分鐘。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括在將所述第二滅火氣體混合物輸送到所述空間內(nèi)之前，通過使所述第二滅火氣體混合物通過 散熱材料來降低所述第二滅火氣體混合物的溫度的步驟。
7. —種用于在正常占用和/或未被占用的空間內(nèi)滅火的設(shè)備，包括..a. 傳感器，其用于探測火；b. 至少一個固體疊氮化鈉基惰性氣體發(fā)生器，其用于在從所述傳 感器接收到信號時產(chǎn)生包括氮的滅火的、基本上干燥的氣體混合物并 將所述氣體混合物輸送到空間；以及c. 惰性氣體排放擴散器，其將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述滅火氣體混合物主要為氮。
9. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述滅火氣體混合物包括至少 兩種氣體，且所述設(shè)備進一步包括至少一個過濾器，所述過濾器用于 在滅火氣體混合物被輸送到占用和/或未被占用的空間內(nèi)之前從所述滅 火氣體混合物中過濾所述氣體中的至少一種和/或副產(chǎn)物顆粒的至少一 部分。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述過濾器適合于從第一滅 火氣體混合物中基本過濾所述氣體中的至少一種和/或顆粒的全部。
11. 一種用于產(chǎn)生基本干燥的滅火氣體混合物并將滅火氣體混合 物輸送到空間的氣體發(fā)生器，包括a. 殼體；b. 至少一種預(yù)充填疊氮化鈉基推進劑，其設(shè)置在所述殼體內(nèi)；C.煙火裝置，其用于點燃所述疊氮化鈉基推進劑，并因此產(chǎn)生所 述滅火氣體混合物；以及d.排放擴散器，其用于將滅火氣體混合物引導(dǎo)到封閉的所述空間內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，進一步包括至少一個過濾 器，所述過濾器用于從所述滅火氣體混合物中過濾一種氣體和/或顆粒 的至少一部分。
13. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，進一步包括至少一個散熱 篩網(wǎng)，所述散熱篩網(wǎng)用于降低所述滅火氣體混合物的溫度。
14. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，其中所述排放擴散器包括 180。方向的帽。
15. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，其中所述排放擴散器包括 360。方向的帽。
16. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，其中所述排放擴散器包括 帶孔的帽。
17. 如權(quán)利要求ll所述的氣體發(fā)生器，其中所述排放擴散器包括 90。方向的帽。
18. 如權(quán)利要求11所述的氣體發(fā)生器，其中所述氣體混合物基本為氮。
全文摘要
提供了一種用于將滅火氣體輸送到空間的裝置和方法。該裝置包括設(shè)置在所述空間內(nèi)的殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)并包含預(yù)充填疊氮化鈉基推進劑的至少一個發(fā)生器；用于點燃所述疊氮化鈉基推進劑并由此產(chǎn)生低濕滅火氣體的點燃裝置；以及位于殼體內(nèi)的用于將滅火氣體混合物引導(dǎo)到所述空間內(nèi)的開口。
文檔編號A62C5/00GK101610816SQ200780045903
公開日2009年12月23日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者亞當(dāng)·T·理查德森, 約瑟夫·邁克·貝內(nèi)特 申請人:N2托爾斯有限公司