專利名稱：具有低端控制器的泡沫配量系統(tǒng)的制作方法
具有低端控制器的泡沬配量系統(tǒng)相關申請本申請根據(jù)美國法典第35條第119款要求于2008年1月3日提交的美國臨時專利申請61/009，864的優(yōu)先權，其全部內容結合于本文以作參考。
背景技術：
消防車、消防艇、軍事設備和固定的火災撲滅系統(tǒng)用于撲滅大型工業(yè)火災，并且典 型地具有聯(lián)接至大排量泵的水排放管線，排放管線的尺寸從供給能夠輸送1000加侖/分鐘 以上的水的水炮的排放管線變化到用于擦洗操作的可輸送20加侖/分鐘水的手持式管線。滅火領域中最顯著的改進之一是使用特別地調配成用于增強水的滅火能力的化 學泡沫劑來實現(xiàn)。泡沫噴射系統(tǒng)已被設計成將液體化學泡沫劑濃縮物引入噴向火焰的水流 中。使用這種泡沫的主要優(yōu)點在于，滅火所需的時間顯著減少。已經證明，A級泡沫作為滅 火劑的滅火效果是僅僅用水的滅火效果的5到10倍。使用泡沫，火災被滅得更快而且水損 失明顯較少。泡沫被證明是阻止火蔓延而且保護相鄰建筑的有效的阻隔物。正如Arvidson 等人的美國再頒專利35，362 ( “Arvidson的再頒專利”)中所述的，其教導結合于本文以作 參考，希望有一種能夠將泡沫添加劑自動配量成用于具體滅火問題所需的濃度的泡沫噴射 系統(tǒng)。Arvidson的再頒專利描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于住宅火災、汽車火災以及那些水 的流量趨于1000加侖/分鐘以下的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一些實施例提供了一種泡沫配量系統(tǒng)，該泡沫配量系統(tǒng)可將液體泡沫濃 縮物噴射到至少一條排放管線中。泡沫配量系統(tǒng)可包括泡沫泵；至少一條泡沫管線；分流 器；和至少一個控制器。泡沫泵可通過泡沫管線供給液體泡沫濃縮物流，該泡沫管線可以與 排放管線和泡沫泵流體連通。分流器可包括再循環(huán)管線，該再循環(huán)管線具有位于泡沫泵下 游的第一端部和位于泡沫泵上游的第二端部。分流器可引導泡沫泵下游的液體泡沫濃縮物 流的一部分返回而流過泡沫泵?？刂破骺梢耘c泡沫泵和分流器通信，該控制器被構造成自 動保持流過泡沫泵的液體泡沫濃縮物的最小流量。


圖IA是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括分流器(divert)的泡沫配量系統(tǒng)的示意 圖。圖IB是圖IA的泡沫配量系統(tǒng)的示意圖，該泡沫配量系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的另一個實 施例包括多條水排放管線。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泡沫配量系統(tǒng)所需的液體泡沫濃縮物的需求 量(demand)的圖表。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泡沫配量系統(tǒng)的泡沫泵的液體泡沫濃縮物流 量的圖表。
圖2C是為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2A的需求量而流經泡沫配量系統(tǒng) 的分流器的流量的圖表。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泡沫配量系統(tǒng)所需的液體泡沫濃縮物的變化 的需求量的圖表。
圖3B是根據(jù)圖3A的需求量所得到的泡沫泵的流量的圖表。圖3C是為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖3A的需求量而流經泡沫配量系統(tǒng) 的分流器的流量的圖表。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例操作分流器的方法的流程圖。
具體實施例方式在詳細描述本發(fā)明的任何實施例之前，應理解的是，本發(fā)明在其應用方面并不限 于下面說明中提到的或在附圖中示出的部件的結構和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它的 實施例并且可以以各種方式進行實施或實現(xiàn)。再者，應理解的是，在此所使用的措辭和術語 是為了描述的目的，而不應看作是限制性的。在此使用的“包含”、“包括”或“具有”或它們 的變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，術語 “安裝”、“連接”、“支承”和“聯(lián)接”以及它們的變型可被廣義地使用，并且包括直接和間接的 安裝、連接、支承和聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”并不局限于物理或機械的連接或聯(lián)接。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的泡沫配量系統(tǒng)100。泡沫配量系統(tǒng)可以與 消防車、消防艇、軍事設備或安裝在建筑物中的固定火災撲滅系統(tǒng)一起使用。泡沫配量系統(tǒng) 100可包括泡沫罐102、分流器103、主驅動器104、主/局部總線電纜106、顯示器108、系 統(tǒng)總線電纜110、一個或多個動力源112和低端管線驅動器114。在一些實施例中，低端管 線驅動器114可以與主驅動器104并聯(lián)連接。在一些實施例中，冗余的通信管線可被包括 在低端管線驅動器114和顯示器108之間。泡沫配量系統(tǒng)100還可包括液壓泵116、過濾器 117、泡沫泵118、主泡沫流量計120、泡沫安全閥122 (如圖IB所示)、泡沫管線壓力傳感器 124和低端校準/噴射閥130。泡沫配量系統(tǒng)100可包括一條或多條泡沫管線132和一再循環(huán)管線134。壓力傳 感器124可以與主驅動器104和/或低端管線驅動器114通信，以使得泡沫泵118可在泡 沫管線132中的壓力高于某一值時關閉。再循環(huán)管線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。在一些實施例中，分流器103可包括低 端泡沫流量計126和低端控制閥128。泡沫配量系統(tǒng)100可用于將計量量的液體泡沫濃縮物(例如A或B類泡沫濃縮 物)噴射到一條或多條用于輸送水流的排放管線133中，以提供水流中的液體泡沫濃縮物 的預定濃度。泡沫泵118可被構造成供給液體泡沫濃縮物流。泡沫管線132可以與排放管 線133和泡沫泵118流體連通。泡沫管線132可被構造成傳送液體泡沫濃縮物流。在一些 實施例中，泡沫管線132可連接至集管139，在該集管中，進入的泡沫濃縮物可以被分開以 供應給兩條或更多條排放管線133。分流器103可以被操作以引導泡沫泵118下游的液體泡沫濃縮物流的一部分返回 而流過泡沫泵118?？刂破?例如呈主驅動器104和/或低端管線驅動器114形式的控制 器)可以與泡沫泵118和分流器103通信?？刂破?04、114可被構造成操作泡沫泵118和分流器103，以自動地保持流過泡沫泵118的液體泡沫濃縮物(Qmin)的最小流量。流過泡沫 泵118的最小流量Qmin可被保持，以便阻止泡沫泵118停機。最小流量Qmin可依賴于泡沫濃 縮物的粘性并且可因而由于不同的泡沫濃縮物而改變?？刂破?04、114還可自動地保持在 水的流量與流入水流中的泡沫濃縮物的流量之間的配量比，以便形成一濃度的水_泡沫溶 液?？刂破?04、114可響應于配量比和水-泡沫溶液的濃度來操作分流器103。在一些實施例中，分流器103的低端流量計126可以與控制器104、114通信。低 端流量計126可監(jiān)控流過分流器103的液體泡沫濃縮物的流量。在一些實施例中，低端控 制閥128還可以與控制器104、114通信。低端控制閥128可響應于來自控制器104、114的 信號而被致動。在泡沫需求量大于最小流量Qmin時，低端控制閥128可被關閉。在泡沫需 求量小于最小流量Qmin時，低 端控制閥128可被打開，并且低端控制閥128還可包括介于全 開位置和全關位置之間的一個或多個位置。在一個實施例中，最小流量Qmin是大約5加侖/ 分鐘。在另一個實施例中，最小流量Qmin是大約2加侖/分鐘。在一些實施例中，如圖IB所示，泡沫配量系統(tǒng)100可包括兩條或更多條單獨的排 放管線140、142，所述排放管線140、142將原水從水源144經由水泵146傳輸至相應的排 出孔口(未示出)。泡沫配量系統(tǒng)100還可包括兩條或更條泡沫管線148、150(具有相應 的噴射止回閥151)，所述兩條或更條泡沫管線148、150聯(lián)接用于將液體泡沫濃縮物從泡沫 泵118傳輸至單獨的排放管線140、142中的至少一條。在一個實施例中，不同配量比的泡 沫濃縮物可被注射到單獨的水管線140、142中。泡沫配量系統(tǒng)100可包括用于水排放管線 140、142的管線控制顯示器109和至少一個控制器104、114?？刂破?04、114可以與泡沫 泵118和分流器103通信?？刂破?04、114可被聯(lián)接用于接收來自排放管線140、142和泡 沫管線148、150的流量信息?？刂破?04、114可被構造成操作泡沫泵118和分流器103，以 自動地保持流過泡沫泵118的液體泡沫濃縮物的最小流量0_。控制器104、114還可自動地操作泡沫泵118和分流器103，以將適當量的液體泡 沫濃縮物供給至泡沫管線148、150，從而保持排放管線140142中的至少一條中的預定濃度 的水-泡沫溶液?？刂破?04、114可自動地保持水的流量和液體泡沫濃縮物的流量的配量 比?？刂破?04、114可響應于配量比和預定濃度而操作分流器103。圖2A示出了所需的液體泡沫濃縮物的流量隨著時間線性增加。在時間、處，超越 泡沫泵118的最小流量Qmin。如圖2B所示，泡沫泵118可在時間、之前以最小流量Qmin操 作。在時間、之后，泡沫泵118可被操作以實現(xiàn)泡沫濃縮物的期望流量。過多的泡沫濃縮 物可損害其效果并且導致較高的操作成本。結果，流過泡沫泵118的超過所需流量(時間 <、)的流量可通過分流器103被傳送。圖2C示出了流過分流器103的泡沫濃縮物的流 量。流過分流器103的泡沫濃縮物的流量可基本上等于流過泡沫泵118的流量與所需的液 體泡沫濃縮物的流量之差。本發(fā)明的一些實施例包括一種操作泡沫配量系統(tǒng)100的方法。該方法包括檢測流 過排放管線140、142的水流量，例如使用位于排放管線止回閥154(如圖IB所示)下游的 一個或多個排放管線流量計152進行檢測?？刂破?04、114可確定到流至排放管線140、 142的適當?shù)呐菽髁?，以自動地保持水流中的液體泡沫濃縮物的預定濃度?？刂破?04、 114還可以自動地操作泡沫泵118以供給液體泡沫濃縮物流。泡沫泵118可在低至最小流 量Qmin的流量下操作，此時泡沫泵118到達其停轉點。在泡沫配量系統(tǒng)100開始接近泡沫泵118的停機點時(例如通過泡沫流量計120進行監(jiān)控)，控制器104、114可以使低端控制閥128自動地打開，以將流過泡沫泵118的流量保持在安全水平。以這種方式，低端控制閥 128的打開和流過分流器103的液體泡沫濃縮物的流量對于泡沫配量系統(tǒng)100的操作者或 用戶來說可以是基本上連續(xù)的，同時保持期望的精度。在一些實施例中，低端控制閥128可 以是可變的球閥。當?shù)投丝刂崎y128開放時，分流器103可在適當?shù)呐菽髁啃∮谂菽?118的最小流量時將液體泡沫濃縮物流的一部分傳送返回而流過泡沫泵118的入口。在一些實施例中，該方法包括檢測流過泡沫泵118的流量，例如使用泡沫流量計 120進行檢測。該方法可包括檢測被分流返回到泡沫泵118的入口的那部分液體泡沫流 的分流流量，例如使用低端泡沫流量計126進行檢測。該方法還可包括檢測流入排放管線 140、142中的至少一條中的泡沫管線的流量，例如使用排放管線水流量計152進行檢測。控 制器104、114可調整泡沫泵118的操作和液體泡沫濃縮物的分流，以保持流過泡沫泵的最 小流量Qmin和流至水排放管線140、142的適當?shù)呐菽髁?。分流?03只有在適當?shù)呐菽?流量小于最小流量Qmin時可將液體泡沫濃縮物流的一部分傳送回到泡沫泵118的入口?？?制器104、114可基于所檢測到的水流量和用戶所選擇的水-泡沫溶液的濃度來計算適當?shù)?泡沫流量。控制器104、114可響應于所計算的泡沫流量的減小而增加液體泡沫濃縮物流的 被分流部分?？刂破?04、114還可響應于所計算的泡沫流量的增加而減少液體泡沫濃縮物 流的被分流部分。在一個實施例中，為了增加噴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減少被引導流過分流器103的部分。結果，泡沫 泵118可在某些情況下以較低速度運轉，這可減少對泡沫泵118的磨損。低端管線驅動器114可向主驅動器104提供信息，以使得主驅動器104可存儲來 自多條水排放管線140、142的總泡沫需求量，并且可因而控制泡沫泵118和低端控制閥 128。當分流器103開放時，低端管線驅動器114可將信號傳送至主驅動器104。圖3A-3C示出了泡沫流量的需求量、流過泡沫泵118的相應流量和流過分流器103 的流量。直到時間、，流量Q1可實現(xiàn)所期望的救火操作。因為流量Q1低于泡沫泵118的最 小流量Qmin，泡沫泵118可以以最小流量Qmin運轉。最小流量Qmin和流量Q1之差可被引導 流過分流器103。在時間、和時間t2之間，泡沫流量的需求量可增加到流量Q3。流量的增 大可能是由用戶所選擇的較高泡沫濃度、水的流量變化和附加的排放管線的致動等等導起 的。由于流量93大于最小流量Qmin。泡沫泵118以實現(xiàn)流量Q3的速度運轉，并且分流器103 可被完全關閉。在時間t2之后，需求量可下降到流量Q2。該下降是由用戶所選擇的較低的 泡沫濃度、水的流量變化、排放管線的關閉等等引起的。因為流量Q2小于最小流量Qmin，泡 沫泵118可以以最小流量Qmin被操作，而最小流量Qmin和流量Q2之差可通過分流器103傳 送。盡管在圖3A到3C中顯示了突變，然而流量的變化可以是較為逐漸變化的。獨立于流 量的突變或較為逐漸變化的是，分流器103可平滑地操作，以使得用戶可基本上不會意識 到液體泡沫濃縮物是否被傳送流過分流器103。圖4示出了泡沫配量系統(tǒng)100的操作方法400。可檢測流過排放管線140、142的 水的流量(在步驟410)。可基于所選擇的濃度比計算相應的泡沫流量(在步驟420)。所 計算的泡沫流量可與泡沫泵118的最小流量Qmin相比較并且可對結果進行評估(在步驟 430)。在步驟440，如果泡沫流量大于最小流量Qmin，控制器104、114可決定液體泡沫濃縮物 是否被引導流過分流器103。如果液體泡沫濃縮物被引導流過分流器103，則可以停止液體泡沫濃縮物流(在步驟450)。此后或如果檢測到沒有流過分流器103的流，泡沫泵118可 以以所需的速度操作(在步驟460)。如果所計算的流量小于最小流量Qmin(在步驟430)， 泡沫泵118可以以與最小流量Qmin相關的速度操作(在步驟470)，并且分流器103可被操 作以允許相應的流量被傳送到泡沫泵118上游的第二端部138 (在步驟480)。
本領域技術人員應理解的是，雖然本發(fā)明已經如上所述根據(jù)具體的實施例和實例 進行描述，但是本發(fā)明不必須如此限定，并且許多的其它實施例、實例、應用、修改以及源于 這些實施例、實例和應用的改變旨在由所附的權利要求書所包含。在此所引用的每份專利 和出版物的整體公開內容與每份這樣的專利或出版物單獨結合于本文以作參考一樣結合 于本文以作參考。本發(fā)明的各個特征和優(yōu)點在下述權利要求書中進行闡述。
權利要求
一種泡沫配量系統(tǒng)，所述泡沫配量系統(tǒng)包括泡沫泵；至少一條泡沫管線，所述至少一條泡沫管線與至少一條排放管線和泡沫泵流體連通；具有再循環(huán)管線的分流器，所述再循環(huán)管線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，所述分流器能操作以引導液體泡沫濃縮物流的一部分流過再循環(huán)管線；和至少一個控制器，所述至少一個控制器與所述泡沫泵和分流器通信，所述至少一個控制器被構造成自動地操作泡沫泵和分流器，以保持流過所述泡沫泵的所述液體泡沫濃縮物的最小流量。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述分流器包括與所述至少一個控制器通信的低端 控制閥，所述低端控制閥響應于來自所述至少一個控制器的信號而操作。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述低端控制閥在泡沫需求量小于最小流量時自動 地打開。
4.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述低端控制閥是球閥。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個控制器自動地保持所述至少一條排放 管線中的水的流量與進入水流中的液體泡沫濃縮物的流量之間的配量比。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述控制器響應于所述配量比來操作所述分流器。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述分流器包括與所述至少一個控制器通信的低端 流量計，所述低端流量計能操作以監(jiān)測流過所述分流器的所述液體泡沫濃縮物的流量。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括在所述至少一條泡沫管線中的壓力傳感 器，所述壓力傳感器與所述至少一個控制器通信。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個控制器在來自所述壓力傳感器的信號 指示出所述至少一條泡沫管線中是過壓時，使所述泡沫泵停機。
10.如權利要求1所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括將所述至少一條泡沫管線連接至多條 水管線的集管。
11.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中每條泡沫管線與相應的排放管線流體連通。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中每條泡沫管線提供與相應的排放管線之間的各自 配量比。
13.一種操作泡沫配量系統(tǒng)的方法，所述方法包括 檢測流過至少一條排放管線的水的流量；確定流至所述至少一條排放管線的適當?shù)呐菽髁?，以便保持水流中液體泡沫濃縮物 的預定濃度；操作泡沫泵以提供液體泡沫濃縮物流，所述泡沫泵能在低至最小流量的流量下操作；和在所述適當?shù)呐菽髁啃∮谂菽玫乃鲎钚×髁繒r，自動地將液體泡沫濃縮物流的 一部分分流返回而流過泡沫泵的入口。
14.如權利要求13所述的方法，所述方法還包括檢測流經泡沫泵的泡沫流量。
15.如權利要求13所述的方法，所述方法還包括檢測用于傳輸液體泡沫濃縮物的至少 一條泡沫管線中的泡沫流量。
16.如權利要求15所述的方法，所述方法還包括自動地調整泡沫泵的操作和液體泡沫 濃縮物的分流，以保持流過泡沫泵的最小流量和流過所述至少一條泡沫管線的適當流量。
17.如權利要求13所述的方法，所述方法還包括檢測液體泡沫濃縮物流的被分流的部 分的流量。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供一種泡沫配量系統(tǒng)。該泡沫配量系統(tǒng)包括泡沫泵；至少一條泡沫管線；分流器；和至少一個控制器。分流器可引導泡沫泵下游的液體泡沫濃縮物流的一部分返回而流過泡沫泵。控制器可以與泡沫泵和分流器通信，該控制器可被構造成自動地保持流過泡沫泵的液體泡沫濃縮物的最小流量。
文檔編號A62C35/00GK101970058SQ200980103958
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月5日 優(yōu)先權日2008年1月3日
發(fā)明者L·C·阿維德森, R·L·霍斯菲爾德, R·S·霍雷克 申請人:海普洛有限責任公司