專利名稱：：氣體滅火系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及滅火設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種可適用于不平衡空間的采用惰性氣體混合物為滅火劑的氣體滅火系統(tǒng)，還涉及這種氣體滅火系統(tǒng)的制造方法。許多年來哈龍1301被用作氣體滅火劑，使用在有人存在的環(huán)境中。二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)用于一般情況下無人存在的環(huán)境中。由于蒙特利爾協(xié)議的簽署，從1989年開始，哈龍1301在世界范圍內(nèi)被逐漸淘汰。人們需要尋求一種新的環(huán)境能接受且對(duì)人體安全的氣體滅火劑。美國(guó)專利4,807,706公布了一種可以有效地滅火而人們又可以呼吸的惰性氣體混合物。但是，這個(gè)專利沒有討論以下的項(xiàng)目貯存惰性氣體的方法，設(shè)計(jì)流動(dòng)和分配輸送網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)系統(tǒng)的方法，壓力監(jiān)測(cè)的方法，以及把惰性氣體滅火劑分送到受保護(hù)空間的方法。目前的氣體滅火系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖1所示。滅火劑(比如二氧化碳、哈龍、Inergen等)貯存在高壓的貯氣瓶21內(nèi)，貯氣瓶21具有瓶頭閥8。為了保護(hù)較大的火災(zāi)區(qū)域，貯氣瓶21可以不止一個(gè)。當(dāng)貯氣瓶21的瓶頭閥8開啟后，貯氣瓶21內(nèi)的滅火劑可通過主管路7流出，并經(jīng)過分支管路12及噴嘴N1、N2分送到發(fā)生火災(zāi)的空間R1、R2內(nèi)去撲滅火焰。啟動(dòng)裝置2用來啟動(dòng)貯氣瓶21的瓶頭閥8，其啟動(dòng)方式可以是手動(dòng)操縱桿啟動(dòng)、拉線啟動(dòng)、氣動(dòng)啟動(dòng)、電啟動(dòng)等。啟動(dòng)裝置2可以響應(yīng)于來自一火災(zāi)探測(cè)器的信號(hào)而自動(dòng)地開始工作，啟動(dòng)瓶頭閥8。要撲滅某空間內(nèi)的火災(zāi)，就要使該空間內(nèi)的滅火劑達(dá)到一定的濃度，因此要求相應(yīng)的噴嘴具有一定的流量。噴嘴內(nèi)設(shè)有節(jié)流孔，通過對(duì)噴嘴及節(jié)流孔的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)所需的流量和噴出滅火劑的分布方式。然而，節(jié)流孔對(duì)噴嘴上游管路乃至整個(gè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生背壓而影響噴嘴上游的壓力，這給設(shè)計(jì)帶來了困難。所以，實(shí)際上，傳統(tǒng)的氣體滅火系統(tǒng)中采用了對(duì)稱分布的噴嘴。這種具有對(duì)稱分布的噴嘴的滅火系統(tǒng)稱為“平衡滅火系統(tǒng)”，它只能應(yīng)用于滅火空間也是對(duì)稱分布的情形。比如，應(yīng)用于如圖2a、2b所示的對(duì)稱分布空間。而對(duì)于如圖3a、3b所示的不對(duì)稱分布的空間，傳統(tǒng)的平衡氣體滅火劑系統(tǒng)則不適用。此外，如圖3c所示，當(dāng)同一空間不同部位需要不同的噴嘴流量(比如，因?yàn)樵摽臻g的形狀不規(guī)則而產(chǎn)生了這種要求)時(shí)，傳統(tǒng)的平衡滅火系統(tǒng)也不適用。雖然似乎可以設(shè)想針對(duì)不對(duì)稱分布的空間先采用試驗(yàn)的方法，估計(jì)一個(gè)設(shè)計(jì)方案，安裝以后再改變噴嘴或管道，來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的噴嘴流量，但這種方法的成本太高，即使用普通空氣代替實(shí)際滅火劑去試驗(yàn)，也大量耗費(fèi)人力、物力和時(shí)間，實(shí)際上沒有人采用這種方法。因此，對(duì)于不對(duì)稱分布的空間，只能同時(shí)采用幾個(gè)傳統(tǒng)的平衡滅火系統(tǒng)來分別對(duì)付。比如，針對(duì)圖2a所示的不對(duì)稱空間，可以采用兩個(gè)滅火系統(tǒng)。顯然，這樣的成本是非常高的。在傳統(tǒng)的某些使用液化氣體的滅火系統(tǒng)中，當(dāng)采用不同規(guī)格的噴嘴時(shí)，也能使不同的噴嘴具有不同的流量，從而使該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)某種程序上的“不平衡”。然而，在設(shè)計(jì)時(shí)同樣很困難，因而其所能實(shí)現(xiàn)的不平衡程序很小，而且不適用于純氣體的滅火系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不平衡氣體滅火系統(tǒng)，其各分支管路中所分配的流量可以有很大差別。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造氣體滅火系統(tǒng)的方法，可以根據(jù)滅火空間的要求，預(yù)先選定滅火系統(tǒng)中的各部件的參數(shù)。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于探測(cè)、控制和撲滅在限定空間內(nèi)的火災(zāi)而對(duì)環(huán)境、對(duì)人體無害的滅火系統(tǒng)。并且提供一種滅火劑，它是面向客戶設(shè)計(jì)的，它非均衡、全淹沒、無毒、不導(dǎo)電而且干凈。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種不平衡氣體滅火系統(tǒng)，它包括用來貯存滅火劑的具有瓶頭閥的貯氣瓶，用來啟動(dòng)瓶頭閥的啟動(dòng)裝置，從瓶頭閥延伸出的主管路，從主管路分出的分支管路，安裝在各分支管路終端的具有節(jié)流孔的噴嘴，其特點(diǎn)是，在主管路下游處安裝有獨(dú)立的節(jié)流裝置。表33</tables>從表33中記載的結(jié)果可知，含有抑制誘發(fā)牙周疾病的1L-1β和前列腺素的生成及過氧化物、可抑制分解牙周組織的膠原酶酯素活性的牛膝提取物，和或含有促進(jìn)膠原合成、抑制膠原酶活性的榆白皮提取物的本發(fā)明軟膏(實(shí)施例2-1～2-12)的牙周疾病治療效果，從1周到1個(gè)月，比不含有牛膝或榆白皮的比較例(2-11～2-18)，顯示出優(yōu)良的效能，比較例的齒齦炎指數(shù)，1個(gè)月以后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷上升，反之，使用根據(jù)本發(fā)明研制的軟膏時(shí)，抑制牙周疾病發(fā)生的TSTOR貯氣瓶?jī)?nèi)的絕對(duì)溫度(蘭金溫標(biāo))ρo管段起始處的滅火劑的密度(磅/立方英尺)ρ管道內(nèi)的滅火劑密度P管子內(nèi)的絕對(duì)壓力TEMP在管道內(nèi)的藥劑在壓力P下的溫度(蘭金溫標(biāo))Q流率(磅/秒)L管段的等效長(zhǎng)度(英尺)f管子的摩第(Moody)摩擦系數(shù)ρf管段終端處的滅火劑密度Po管段起始處的壓力Pr管段終端處的壓力ii)根據(jù)以下公式通過迭代法計(jì)算集合管的節(jié)流孔板的直徑C＝1.05(0.5453239+0.44214314β-1.247392β2+1.332811766β3)(方程3.1)上述公式中的符合代表如下參數(shù)d為節(jié)流孔板的節(jié)流孔直徑(英寸)C為流動(dòng)系數(shù)β為節(jié)流孔直徑與人流管子直徑之比Y為膨脹系數(shù)Pi為入端壓力ΔP為節(jié)流孔兩端壓力差iii)上面計(jì)算中以如下速度頭守恒定律為原則a)如果在新的管段中有管子尺寸的改變，1/2的人流速度頭守恒。b)如果新的管段在一個(gè)有側(cè)向出口的T形管內(nèi)開始，則1/2的人流速度頭守恒。c)如果管段在集合管孔板的出口處開始，則1/2的為孔板的孔計(jì)算的速度頭守恒。d)如果上述條件(1，2，3)均不存在，則整個(gè)人流速度頭守恒。e)上述速度頭的減少并不累加，也就是說，在任何管子連接部，只有“半個(gè)”人流速度頭損失。6)根據(jù)以下公式迭代計(jì)算噴嘴的節(jié)流孔直徑C＝0.5453239+0.44214314β-1.247392β2+1.332811766β3(方程3.3)rc＝0.519217+0.06789β-0.3174639β2+0.4230079β3(方程3.4)上述公式中的符號(hào)代表如下參數(shù)β為噴嘴節(jié)流孔直徑與人流管子的直徑之比C為流動(dòng)系數(shù)rc為噴嘴的臨界壓力比7)根據(jù)使用要求，將滅火系統(tǒng)的各個(gè)部件安裝到位。由于在主管路下游增加了新的部件-獨(dú)立的節(jié)流裝置，改變了滅火系統(tǒng)的管路中的流動(dòng)關(guān)系，改變了噴嘴背壓對(duì)主管路和分支管路上游的影響方式，使得各部件參數(shù)可以根據(jù)各噴嘴不同流量要求進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種以惰性氣體混合物為滅火劑的氣體滅火劑系統(tǒng)，包括一種獨(dú)特的惰性氣體混合物。作為這個(gè)系統(tǒng)的一部分的一個(gè)獨(dú)特的瓶頭閥。本系統(tǒng)的一主氣瓶被啟動(dòng)后在排放集合管中產(chǎn)生的壓力可以啟動(dòng)此瓶頭閥。這個(gè)閥門以獨(dú)特的方法利用氣瓶壓力和/或集合管背壓而把力施加到閥門中的主活塞上，從而幫助開啟閥門。這個(gè)系統(tǒng)包括獨(dú)特的選擇閥(方向控制閥)，這些閥可以利用一組氣瓶去保護(hù)幾個(gè)火災(zāi)區(qū)域中的任何一個(gè)。這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)獨(dú)特設(shè)計(jì)的軟管連接件把每個(gè)氣瓶連接到集合管上，如果這個(gè)軟管沒有正確地連接到瓶頭閥上，這個(gè)軟管中的單向閥就會(huì)防止氣瓶中的氣體被意外地釋放出去。這個(gè)系統(tǒng)也包括帶節(jié)流孔板的聯(lián)管節(jié)和帶節(jié)流孔的螺紋連接管來控制排出壓力。這種聯(lián)管節(jié)帶有獨(dú)特的外部金屬片來標(biāo)明其節(jié)流孔的尺寸。這個(gè)系統(tǒng)具有獨(dú)特的流動(dòng)計(jì)算程序，計(jì)算出預(yù)計(jì)的噴嘴壓力、每個(gè)噴嘴滅火劑排放量以及排放時(shí)間。這個(gè)軟件能足以預(yù)算出具有各種各樣尺寸和長(zhǎng)度的分配管道的滅火系統(tǒng)，能使用三通管聯(lián)接把多達(dá)95％的惰性氣體送到一個(gè)分支而把5％的惰性氣體送到相反的分支中去。本防火系統(tǒng)由為客戶設(shè)計(jì)的、用管路輸送的、非均衡的、全淹沒的、無毒的、不導(dǎo)電的、干凈的滅火劑防火系統(tǒng)組成，用于需要這些優(yōu)點(diǎn)的火災(zāi)區(qū)域，特別是通常有人的區(qū)域。這些火災(zāi)區(qū)域一般包括計(jì)算機(jī)房、地板下面的空間、磁帶貯藏處、電信/交換設(shè)備、金庫(kù)、處理設(shè)備、或者通常有人或無人的電子設(shè)備區(qū)，在這此區(qū)域的設(shè)備不是很脆弱易損就是無法替換。當(dāng)正確設(shè)計(jì)時(shí)，本防火系統(tǒng)在37.5％的滅火劑濃度下就可把氧氣含量降到可支持燃燒的程度之下而撲滅表面燃燒的A類火災(zāi)，B類可燃液體火災(zāi)和C類電氣火災(zāi)。另外還測(cè)試了本防火系統(tǒng)的情化能力。這些測(cè)試表明，在40％到50％之間的設(shè)計(jì)濃度下，本系統(tǒng)將會(huì)成功地使丙烷/空氣以及甲烷/空氣的混合物惰化，從而消除這些環(huán)境內(nèi)潛在的火災(zāi)危害。此系統(tǒng)包含有滅火劑和設(shè)施部分，以及支持這些部分的軟件部分。這些設(shè)施可分成機(jī)械部件和電氣部件。機(jī)械部件包括啟動(dòng)、滅火劑貯存和釋放、壓力控制、分配、排放及輔助裝置。電氣部分包括探測(cè)、控制、啟動(dòng)及輔助裝置。每一個(gè)部件都包含有能以各種組合方式使用并安裝的組件，而組合方式又取決于系統(tǒng)的需要和配置。因此本系統(tǒng)適用面廣，探測(cè)、控制和撲滅在限定空間內(nèi)的火災(zāi)效果很好。另外，本發(fā)明的獨(dú)特的惰性氣體混合物比作為其組分的氬氣具有更有效的滅火效果。本發(fā)明的獨(dú)特的惰性氣體混合物比作為其組分的氮?dú)饽茉诜块g內(nèi)維持低氧氣濃度的時(shí)間更長(zhǎng)。本發(fā)明的獨(dú)特的惰性氣體混合物在吸入人體時(shí)，比組成這個(gè)混合物的任何一種氣體都更安全。本發(fā)明的獨(dú)特的惰性氣體混合物不產(chǎn)生任何鹵化烷滅火劑分解出的有毒的或腐蝕性的產(chǎn)物。本發(fā)明的獨(dú)特的惰性氣體混合物把諸如一氧化碳之類的有毒燃燒產(chǎn)物的形成降至最低。此混合物除了具有上述較低的滅火劑濃度，持久的保持時(shí)間及支持生命的能力等優(yōu)點(diǎn)外，還擁有其它的優(yōu)點(diǎn)。在滅火劑的排放及滅火之后，這種混合物不會(huì)分解，不會(huì)產(chǎn)生任何象哈龍1301排放后出現(xiàn)的那種分解產(chǎn)物。它能相當(dāng)快地?fù)錅缁馂?zāi)，從而足以減少一氧化碳的生成。為了更好地表述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。其中圖1是傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)的示意圖；圖2a、2b表示空間的對(duì)稱分布情形；圖3a、3b表示空間的不地稱分布情形；圖3c表示同一空間的部位不同的情形；圖4為本發(fā)明不平衡滅火系統(tǒng)的示意圖；圖5為本發(fā)明不平衡滅火系統(tǒng)的一個(gè)詳細(xì)的實(shí)施例，它為表述本發(fā)明防火系統(tǒng)構(gòu)思的一種自動(dòng)化防火設(shè)備系統(tǒng)安裝示意圖。圖6為圖1的自動(dòng)化防火設(shè)備中的手動(dòng)操縱桿釋放啟動(dòng)器。圖7為圖1的自動(dòng)化防火設(shè)備中的手動(dòng)拉線盒。圖8為用于上面的拉線盒與操縱桿啟動(dòng)器聯(lián)接的帶有模鍛接頭的纜繩。圖9為用于上述纜繩改變方向的轉(zhuǎn)角部滑輪。圖10為用于多處手動(dòng)啟動(dòng)瓶頭閥的雙/三線控制盒。圖11為氣動(dòng)啟動(dòng)器。圖12為氣瓶運(yùn)輸總部件。圖13a與圖13b為瓶頭閥，其中圖13b特別表示閥的部分。圖14為釋放軟彎管。圖15為孔板聯(lián)管節(jié)。圖16為節(jié)流孔螺紋連接管。圖17為釋放噴嘴立體圖。圖18為噴嘴導(dǎo)流護(hù)罩。圖19為單向閥剖視圖。圖20為選擇閥。圖21為壓力關(guān)閉機(jī)構(gòu)。圖22為壓力開關(guān)。圖23為頂部通風(fēng)孔塞。圖24為控制系統(tǒng)。圖25為檢測(cè)裝置。圖26為電磁閥啟動(dòng)器。圖27為通告設(shè)備。圖28為選擇開關(guān)。圖29為設(shè)計(jì)以Inergen為滅火劑的滅火系統(tǒng)的計(jì)算程序框圖。圖30為Inergen實(shí)際排出時(shí)貯氣瓶中的壓力衰減曲線與理論衰減曲線的比較。圖31為對(duì)第一個(gè)10％Inergen離開貯氣瓶時(shí)計(jì)算出的密度作為管路壓力函數(shù)的曲線圖。參看圖4，它為平發(fā)明不平衡氣體滅火系統(tǒng)的一個(gè)示意圖。與圖1中的傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)的關(guān)鍵區(qū)別在于，在主管路7的下游部分，安裝了一個(gè)節(jié)流裝置11。節(jié)流裝置11減少了主管路7送往分支管路12上的壓力，使分支管路12中需要減少的壓力降(起點(diǎn)到噴嘴)降低，從而使分支管路12中的流量控制得更精確。噴嘴N1、N2和N3可以是不同的規(guī)格，以滿足不同空間R1和R2各自的需要。圖5顯示了一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)化防火系統(tǒng)設(shè)備。探測(cè)器1通過燃燒產(chǎn)物或熱量來測(cè)定火災(zāi)，并向24VDC控制板2傳遞信號(hào)。同時(shí)，控制板啟動(dòng)一報(bào)警器3和包含有電磁閥啟動(dòng)器4的釋放電路。啟動(dòng)器打開后，就使先導(dǎo)氣瓶的壓力打開該先導(dǎo)氣瓶的瓶頭閥5。然后滅火劑就從該氣瓶中釋放出，并流過閥喉部、防反沖單向閥、排放軟彎管的單向閥和排放軟彎管6。排放軟彎管連接在集合管7上。滅火劑流入集合管使壓力升高，這又使得滅火劑通過每個(gè)隨從氣瓶各自的排放軟彎管流回到隨從氣瓶的瓶頭閥8，并使壓力升高。然后，這個(gè)背壓?jiǎn)?dòng)每個(gè)隨從氣瓶的瓶頭閥并打開系統(tǒng)中所有的瓶頭閥。集合管允許滅火劑流動(dòng)并把壓力施加到氣動(dòng)壓力開關(guān)9上，這個(gè)開關(guān)操縱并關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)。集合管還使管路增壓這個(gè)壓力傳送到壓力關(guān)閉裝置10上，從而將這個(gè)保護(hù)區(qū)域的自動(dòng)門關(guān)閉。集合管還連接到減壓孔板聯(lián)管節(jié)11上，該聯(lián)管節(jié)包含有一個(gè)控制著下游滅火劑的流量及壓力的孔板。分配管路12把滅火劑引向排放噴嘴13，這些排放噴嘴13與孔板聯(lián)管節(jié)一起控制著排放到室內(nèi)的滅火劑的壓力和數(shù)量。噴嘴的構(gòu)造能使滅火劑擴(kuò)散并均勻分布到整個(gè)火災(zāi)區(qū)域。滅火劑氣體混合物是一種大量存在的無腐蝕性氣體，它既不支持燃燒也不會(huì)與大多數(shù)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。它僅包含天然存在的氣體，這些氣體一般對(duì)臭氧或環(huán)境無任何影響。滅火劑是三種稀釋氧氣的氣體的混合物，包括氮?dú)?、氬氣和二氧化碳。?dāng)把滅火劑引入保護(hù)空間內(nèi)時(shí)，它把氧氣含量降到能支持燃燒的程度以下。對(duì)于大多數(shù)典型火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的普通可燃物，當(dāng)氧氣的含量降低到15％的時(shí)候，燃燒就會(huì)停止。典型的本發(fā)明的系統(tǒng)將把氧含量降到12.5％，為滅火提供了安全因素。特性比重0.085磅/立方英尺(1.36公斤/立方米)蒸汽壓力1925Psi在32°F(132.7巴在0℃)2175Psi在70°F(150巴在21℃)2575Psi在130°F(177.5巴在54℃)蒸氣密度1.1(空氣＝1)近似分子34組成三種比較普通的天然存在的組成氣體按以下比例在高壓氣瓶中混合氮?dú)?2％氬氣40％二氧化碳8％這樣產(chǎn)生的混合物保留了那三種獨(dú)立氣體的特性，例如無毒、無腐蝕性、不可燃、不起反應(yīng)、無色、并且無味。相對(duì)于其它的滅火劑，這種混合物還具有獨(dú)特的性質(zhì)，即它不會(huì)消耗臭氧，不會(huì)促使全球變暖，而且也不會(huì)產(chǎn)生在大氣中具有較長(zhǎng)壽命的化學(xué)物質(zhì)。另外，這種混合物不會(huì)產(chǎn)生其它滅火劑存在的毒性問題。這種混合物還顯示出一些優(yōu)于單獨(dú)使用一種它的組成氣體的其他特性。與氬氣比較杯狀燃燒器試驗(yàn)從滅火的角度出發(fā)，確定滅火濃度的方法之一就是利用杯狀燃燒器。在這種設(shè)備中能點(diǎn)燃一種燃料，通常是N-庚烷，而空氣中的滅火劑濃度可變化并且能從這個(gè)已點(diǎn)燃的燃料杯周圍流過。撲滅燃燒著的燃料所需的滅火劑濃度值稱作杯狀燃燒器值，而且是理論上實(shí)驗(yàn)室最小滅火劑濃度。使用N-庚烷作為燃料并用氬氣作為滅火劑進(jìn)行的這種試驗(yàn)，得出的最小滅火劑濃度為40-40.2％。使用本發(fā)明混合物進(jìn)行的同樣試驗(yàn)得出的最小滅火劑濃度為29.5-31％，優(yōu)于單獨(dú)使用氬氣至少22％。與氮?dú)獗容^保持時(shí)間全淹沒式的滅火劑的另一個(gè)重要特性是它們有能力將保護(hù)空間內(nèi)滅火劑濃度的能力保持一段規(guī)定長(zhǎng)的時(shí)間。保持時(shí)間是在一特定保護(hù)空間內(nèi)或火災(zāi)內(nèi)滅火劑濃度被保持時(shí)間長(zhǎng)短的度量，它取決于一些參數(shù)，包括消防部門的反應(yīng)時(shí)間、所涉及的燃料類型、火災(zāi)區(qū)域的類型、當(dāng)?shù)厝藛T的可用情況或當(dāng)?shù)叵拦芾聿块T的規(guī)定，但不僅限于這些參數(shù)。如果該室被密封得特別好，哈龍1301系統(tǒng)一般能保持滅火劑濃度10分鐘。通常任何一種特定滅火劑的保持時(shí)間正比于滅火劑密度與空氣密度之比。較重的氣體由于它們自身密度所產(chǎn)生的壓頭的作用，往往會(huì)通過火災(zāi)區(qū)域的下部開口排出。較輕的氣體將會(huì)浮起來，并且往往會(huì)從火災(zāi)區(qū)域上部的開口排出。大多數(shù)氣體滅火劑都比空氣重得多，而且滅火劑濃度將會(huì)迅速下降，除非特別注意提供一個(gè)非常密閉的房間或建筑物。這在大多數(shù)一般的建筑結(jié)構(gòu)中需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間和大量資金。作為一種滅火劑，氮?dú)馀c二氧化碳結(jié)合在一起會(huì)提供與本專利申請(qǐng)要求保護(hù)的混合物相同的滅火特性。但是，那種混合物對(duì)空氣的密度差別較大而使保持時(shí)間有可能小于所需值。本發(fā)明混合物的組成已被調(diào)整而使密度非常接近在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的空氣密度。為了達(dá)到這種效果，專門確定了組成氣體的組合及比例。試驗(yàn)已證明，這樣產(chǎn)生的混合物在以設(shè)計(jì)濃度和空氣混合以后會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持這個(gè)濃度，甚至不必仔細(xì)檢查和密封在一般建筑結(jié)構(gòu)中所需的窗、門、通風(fēng)或加熱管道、電纜通道或其它開口。系統(tǒng)排放滅火劑的試驗(yàn)表明，即使房間沒有特別注意采取任何密封措施，系統(tǒng)也能在20分鐘后還保持高于滅火所需的滅火劑濃度。與二氧化碳比較安全性這種混合物滅火的方法就是把氧氣含量降到能支持燃燒的程度之下。系統(tǒng)將使保護(hù)區(qū)域內(nèi)氧濃度達(dá)12-14％。長(zhǎng)久處于缺氧環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致人大腦中氧含量降低，持久后會(huì)對(duì)人有害。把2％到5％的二氧化碳加到火災(zāi)區(qū)域的大氣中可對(duì)呼吸系統(tǒng)提供刺激作用，增加呼吸速度并增強(qiáng)人體吸收氧的能力。在人身上進(jìn)行的測(cè)試已經(jīng)表明，當(dāng)人處在此混合物中時(shí)大腦內(nèi)的氧含量會(huì)增加，并且高于人處于一般含氧21％的大氣中時(shí)所具有的腦含氧量。優(yōu)點(diǎn)-此混合物除了具有上述較低的滅火劑濃度、持久的保持時(shí)間及支持生命的能力等優(yōu)點(diǎn)外，還擁有其它的優(yōu)點(diǎn)。在滅火劑的排放及滅火之后，這種混合物不會(huì)分解，不會(huì)產(chǎn)生任何象哈龍1301排放后出現(xiàn)的那種分解產(chǎn)物。它還能相當(dāng)快地?fù)錅缁馂?zāi)，從而足以減少一氧化碳的生成。硬件-本防火系統(tǒng)所有的設(shè)備和部件都已進(jìn)行了廣泛的測(cè)試。這些測(cè)試包括A類和B類火災(zāi)試驗(yàn)、密封部件的密封性能測(cè)試、操作部件的500次循環(huán)測(cè)試，抗腐蝕性的鹽霧噴射試驗(yàn)、諸如儀表之類的指示儀的精度測(cè)試、高壓/高溫排放測(cè)試、30天高溫和30天低溫暴露試驗(yàn)、6600磅/平方英寸的靜壓測(cè)試、氣瓶裝置的一年泄漏測(cè)試、噴嘴的覆蓋范圍及最高火焰的測(cè)試、閥和接頭的等效長(zhǎng)度、軟管的低溫柔性、手動(dòng)致動(dòng)器和手動(dòng)拉線啟動(dòng)裝置的操縱試驗(yàn)、氣動(dòng)操縱測(cè)試、瓶頭閥上安全閥試驗(yàn)、墊圈和密封圈測(cè)試、銘牌暴露測(cè)試、氣瓶支承測(cè)試、探測(cè)器靈敏性測(cè)試、控制板兼容性測(cè)試、以及系統(tǒng)排放測(cè)試。所有在本系統(tǒng)中使用的設(shè)施都能在30°F～130°F的溫度范圍內(nèi)存放和使用。被保護(hù)的受災(zāi)環(huán)境可不同于以上那些溫度，不過必須對(duì)所能實(shí)現(xiàn)的最大和最小濃度加以注意，主要是在有人的火災(zāi)區(qū)域。機(jī)械部分-啟動(dòng)包括電磁閥控制的機(jī)械/氣動(dòng)啟動(dòng)，有四種不同的機(jī)械方法啟動(dòng)先導(dǎo)氣瓶的瓶頭閥。這些方法包括手動(dòng)操縱桿啟動(dòng)器、拉線啟動(dòng)、氣動(dòng)啟動(dòng)和先導(dǎo)口啟動(dòng)。手動(dòng)操縱桿-圖6中示出了手動(dòng)操縱桿啟動(dòng)器。手動(dòng)操縱桿釋放啟動(dòng)器通過用手直接推動(dòng)手柄來啟動(dòng)滅火劑氣瓶。通過推動(dòng)啟動(dòng)器手柄就可以完成手動(dòng)啟動(dòng)。操縱桿設(shè)計(jì)含有一個(gè)鍛制的機(jī)械播銷，用于在啟動(dòng)時(shí)把操縱桿固定在打開的位置。拉線啟動(dòng)-如圖7所示，通過把遠(yuǎn)處的手動(dòng)拉線盒連接到當(dāng)?shù)氐牟倏v桿啟動(dòng)器上，來完成拉線啟動(dòng)。拉線盒提供了從一個(gè)遠(yuǎn)距離手動(dòng)操縱點(diǎn)機(jī)械釋放啟動(dòng)器的方法。如圖8所示，拉線盒與操縱桿啟動(dòng)器的聯(lián)接采用了一條纜繩。這條直徑為1/16英寸的纜繩組件包含有一個(gè)黃銅模鍛的端接頭，在遠(yuǎn)處的拉線盒之中。這纜繩被裝在導(dǎo)線管內(nèi)。當(dāng)需要改變方向時(shí)，如圖9所示，采用滑輪彎管。轉(zhuǎn)彎滑輪被安裝在纜繩外殼(管子或?qū)Ч?之中，纜繩在90度轉(zhuǎn)彎時(shí)力的損失最小，不會(huì)產(chǎn)生紋結(jié)。為了使用拉繩啟動(dòng)，需要一個(gè)另外的部件。如圖10所示，雙或三控制盒能從二個(gè)或三個(gè)遠(yuǎn)端拉線點(diǎn)處手動(dòng)啟動(dòng)瓶頭閥。氣動(dòng)啟動(dòng)-當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求氣動(dòng)啟動(dòng)先導(dǎo)氣瓶時(shí)，就使用在圖11中顯示的氣動(dòng)啟動(dòng)器。氣動(dòng)啟動(dòng)器能直接安裝在先導(dǎo)閥的釋放連接口處。通過把一個(gè)最小250磅每平方英寸的力施加到入口處，來完成啟動(dòng)操作。為了管路的定向，以及為了能不破壞氣動(dòng)連接就可進(jìn)行拆卸，使用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)活接頭。氣動(dòng)啟動(dòng)器由黃銅制成。氣動(dòng)啟動(dòng)的另一種方法就是把壓力施加于背壓?jiǎn)蜗蜷y口部，如圖13b所示的閥的部分。當(dāng)圖26所示的電磁閥啟動(dòng)器被電動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，這是承受壓力的端口。也能通過從遠(yuǎn)處的其它來源提供300磅每平方英寸的壓力來單獨(dú)使用這個(gè)端口。釋放貯氣瓶-滅火劑被存貯在四種尺寸的裝有瓶頭閥的高壓鋼制氣瓶中，如圖12所示。這四種尺寸氣瓶的公稱容積為200、250、350和435立方英尺。為了保護(hù)較大的火災(zāi)區(qū)域，能在同一集合管上安裝多個(gè)氣瓶。所有氣瓶都被涂成紅色，并裝有詳述其容量及其它重要信息的銘牌。瓶頭閥-如圖13a和13b所示，瓶頭閥由黃銅制成，它包括1英寸NPT進(jìn)氣口螺紋、抗反沖出氣口限制器、獨(dú)立的充氣口、安全閥、壓力表、整體式儀表防護(hù)裝置、氣動(dòng)先導(dǎo)口和一個(gè)裝在頂部的啟動(dòng)柱塞。這個(gè)閥當(dāng)用作先導(dǎo)閥時(shí)，能用四種不同的啟動(dòng)方法啟動(dòng)(參見啟動(dòng)一節(jié)的論述)。當(dāng)用作從動(dòng)閥時(shí)，能借助進(jìn)入該閥出口的集合管的背壓來啟動(dòng)它。一個(gè)擁有多個(gè)氣瓶和瓶頭閥的系統(tǒng)只需操縱一個(gè)閥(先導(dǎo)閥)就能啟動(dòng)，此閥釋放時(shí)產(chǎn)生的壓力將啟動(dòng)集合管上所有其他的閥(從動(dòng)閥)。排放軟彎管-如圖14所示，排放軟彎管是一條包有雙線編織多孔橡膠覆蓋的軟管，兩端裝有黃銅接頭。這條軟管的進(jìn)氣端里邊裝有一個(gè)單向閥，用于當(dāng)一個(gè)氣瓶與管道分開時(shí)在排放的情況下防止氣體運(yùn)動(dòng)或泄出。這個(gè)閥與抗反沖閥結(jié)合在一起工作。當(dāng)這兩個(gè)閥接合在一起時(shí)，任一個(gè)都會(huì)保證另一個(gè)處于打開且無阻礙狀態(tài)。這個(gè)軟管和閥必須一起使用。壓力控制由于氣體混合物具有很高的貯存壓力，因此就可能需用高質(zhì)量的管路并對(duì)管子的標(biāo)號(hào)有一定的要求。為了減少高成本管路的使用，本系統(tǒng)采取了減壓措施。使用能限制滅火劑流動(dòng)的節(jié)流孔把下游管路的壓力降到較低的水平，就可達(dá)到減壓的目的?？刹捎脙煞N不同的部件進(jìn)行減壓?？装迓?lián)管節(jié)-如圖15所示，孔板聯(lián)管節(jié)是一個(gè)3000磅每平方英寸鍛鋼NSCWP聯(lián)管節(jié)，包含有一個(gè)不銹鋼板。這塊板上鉆有流動(dòng)計(jì)算所需的特定尺寸的節(jié)流孔，而且還連有外部金屬片，該金屬片上被沖壓上節(jié)流孔的尺寸以便于識(shí)別。這種連接器有6種尺寸，從0.5英寸管到2英寸管。節(jié)流孔螺紋連接管-如圖16所示，節(jié)流孔螺紋連接管是一個(gè)一體式黃銅管螺紋連接器，上面鉆有類似于孔板聯(lián)管節(jié)的孔。這種螺紋連接管的尺寸為2.5英寸及以上。為了方便識(shí)別，節(jié)流孔的尺寸被沖壓在螺紋連接器的六角螺母上。分配系統(tǒng)的分配管路能分成集合管部分和下游管路部分，根據(jù)孔板聯(lián)管節(jié)或螺紋連接管前后的壓力不同來區(qū)分。這種管路需要承受系統(tǒng)排放期間所遇到的壓力。集合管-集合管部分由管路和管接頭組成，它們必須承受得了最大到3000磅每平方英寸的壓力，這個(gè)壓力是滅火劑在130°F時(shí)的最大壓力。通常要求接頭以此為額定壓力，根據(jù)計(jì)算機(jī)流動(dòng)計(jì)算程序計(jì)算出的尺寸，管路采用80號(hào)或160號(hào)管。下游管路-系統(tǒng)的下游分配管路通常由40號(hào)或80號(hào)管子組成，這個(gè)號(hào)數(shù)由管子的尺寸來決定。而管路中的接頭則要求它們的工作壓力等于或大于計(jì)算機(jī)流動(dòng)程序計(jì)算出的最大下游壓力。排放滅火劑排放硬件包括噴嘴及導(dǎo)流護(hù)罩。這兩者的尺寸范圍都是從0.5英寸到1.5英寸。根據(jù)所要保護(hù)的火災(zāi)，可單獨(dú)只使用噴嘴也可把它與導(dǎo)流護(hù)罩結(jié)合起來使用。噴嘴-如圖17所示，排放噴嘴由黃銅制成，它被設(shè)計(jì)成能360度排放滅火劑到火災(zāi)區(qū)域。噴嘴在進(jìn)氣口處包含有一個(gè)孔板，其上鉆有根據(jù)計(jì)算機(jī)流動(dòng)計(jì)算程序計(jì)算出的特殊節(jié)流孔。噴嘴設(shè)計(jì)成在根據(jù)最小壓力、最大高度和最大覆蓋面積等所需參數(shù)而安裝時(shí)，具有正確合理的滅火劑的分布和組成氣體的混合。導(dǎo)流護(hù)罩-如圖18所示，當(dāng)噴嘴安裝在有假天花板片和易損壞燈具的火災(zāi)區(qū)域時(shí)，導(dǎo)流護(hù)罩用于控制噴嘴的排放分布形式。導(dǎo)流護(hù)罩被設(shè)計(jì)成能降低火災(zāi)區(qū)域的最頂部處的排放速度，同時(shí)還能保持無導(dǎo)流器時(shí)噴嘴的最大噴嘴高度及復(fù)蓋面積。輔助部件-本系統(tǒng)使用了一些輔助部件。這些輔助部件根據(jù)系統(tǒng)的類型、外部功能和每個(gè)系統(tǒng)的要求按需要來使用。輔助部件包括單向閥、選擇閥、壓力關(guān)閉機(jī)構(gòu)、壓力開關(guān)和頂蓋通風(fēng)孔塞。單向閥-如圖19所示，單向閥用于主/備用系統(tǒng)及用于選擇閥系統(tǒng)。在主/備用系統(tǒng)中所用的單向閥用于防止備用系統(tǒng)集合管壓力增大，以及防止備用系統(tǒng)中瓶頭閥被啟動(dòng)。如果單向閥被啟動(dòng)，它將允許氣體從備用系統(tǒng)流入分配管路。當(dāng)選擇閥系統(tǒng)中使用不同數(shù)目的氣瓶保護(hù)不同的火災(zāi)區(qū)域時(shí)，也可在選擇閥系統(tǒng)中使用單向閥來分離及隔開先導(dǎo)氣瓶及從動(dòng)氣瓶。單向閥用青銅鑄件制成，具有0.5英寸到2.0英寸的NPT螺紋接頭。選擇閥-如圖20所示，選擇閥用于把滅火劑導(dǎo)入多個(gè)火災(zāi)系統(tǒng)中的一個(gè)火災(zāi)區(qū)域。該閥裝有一個(gè)電磁啟動(dòng)器。使用與控制系統(tǒng)連接的電磁閥來完成選擇閥的電啟動(dòng)。選擇閥能手動(dòng)啟動(dòng)，它既可用連在閥頂部的壓力啟動(dòng)器上的手柄啟動(dòng)也可用從遠(yuǎn)處操縱手柄的手動(dòng)拉線盒來啟動(dòng)。壓力關(guān)閉機(jī)構(gòu)-如圖21所示，壓力關(guān)閉機(jī)構(gòu)被連到系統(tǒng)的啟動(dòng)管路或分配管路上。或借助氣動(dòng)或借助手動(dòng)啟動(dòng)，壓力關(guān)閉機(jī)構(gòu)能松開彈簧或重力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以關(guān)閉門、窗，打開燃料泵閥門，關(guān)閉防火調(diào)節(jié)風(fēng)門或關(guān)閉燃料供給閥。壓力開關(guān)-如圖22所示，壓力開關(guān)由系統(tǒng)釋放時(shí)的滅火劑壓力來操縱。壓力開關(guān)能用于打開或閉上電路，從而切斷設(shè)備電力或打開燈或報(bào)警器。頂部通風(fēng)孔塞-如圖23所示，頂部通風(fēng)孔塞用于釋放在一個(gè)使用了單向閥，選擇閥或時(shí)間延遲裝置的封閉系統(tǒng)中可能累積形成的低壓。頂部通風(fēng)孔塞應(yīng)安裝在主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)上單向閥的與氣瓶聯(lián)接的一側(cè)，以便在主系統(tǒng)正排放滅火劑時(shí)能降低任何有可能通過單向閥泄漏而能夠意外啟動(dòng)備用系統(tǒng)的壓力。電氣部分-控制控制系統(tǒng)處理從所連接的火災(zāi)監(jiān)控觸發(fā)裝置收到的信號(hào)，以自動(dòng)控制滅火劑的釋放，啟動(dòng)通告設(shè)備并執(zhí)行輔助功能。圖24所示的控制設(shè)備可供選擇以提供各種功能，但是，某些特征是所有設(shè)備所共有的。對(duì)于輸入/輸出功能，每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)或多個(gè)輸入電路與諸如熱探測(cè)器、煙霧探測(cè)器和手動(dòng)啟動(dòng)裝置等觸發(fā)裝置相連。每個(gè)設(shè)備還有一個(gè)或多個(gè)通告設(shè)備輸出電路用于操縱系統(tǒng)報(bào)警裝置，以及一個(gè)或多個(gè)釋放電路用于啟動(dòng)釋放電磁閥，該釋放線路具有釋放電路取消和延遲選擇能力。所有輸入和輸出電路都受到連續(xù)不斷地監(jiān)控。另外，在所有控制系統(tǒng)中都可以連接繼電器去執(zhí)行輔功能。在控制裝置的前部顯示器上裝有報(bào)警、故障和電源狀態(tài)顯示。當(dāng)已經(jīng)人為地把控制板的警告聲消除以后如果報(bào)警和故障依然存在，那么警告聲會(huì)重新發(fā)出。所有控制系統(tǒng)都配有備用電池。觸發(fā)如圖25所示，觸發(fā)裝置對(duì)外部激勵(lì)作出反應(yīng)，以提供輸入信號(hào)紿控制系統(tǒng)。外部激勵(lì)或者是與火災(zāi)有關(guān)的物理現(xiàn)象，或者是響應(yīng)于火災(zāi)發(fā)生而在手動(dòng)啟動(dòng)點(diǎn)處采取的操縱動(dòng)作。觸發(fā)裝置或者通過發(fā)送一個(gè)獨(dú)特的信號(hào)或者通過改變線路的阻抗，使其連接在控制系統(tǒng)觸發(fā)電路的電特性發(fā)生變化。來自觸發(fā)裝置的輸入信號(hào)不是警報(bào)就是故障問題，控制系統(tǒng)據(jù)此作出反應(yīng)。觸發(fā)裝置的種類包括電離探測(cè)器、光電探測(cè)器、熱探測(cè)器、火焰探測(cè)器及手動(dòng)啟動(dòng)裝置。啟動(dòng)如圖26所示，與控制系統(tǒng)相連接的電磁閥電啟動(dòng)器用于電啟動(dòng)滅火劑系統(tǒng)的先導(dǎo)瓶頭閥。電磁閥電啟動(dòng)器組件包括一個(gè)電磁閥組件、公螺紋彎管接頭、配接件和的不銹鋼編織軟管。當(dāng)它以待命(未啟動(dòng))方式連到控制板上時(shí)，有一個(gè)小電流通過電磁線圈以監(jiān)測(cè)電路完整性。監(jiān)測(cè)電流消失將會(huì)使控制系統(tǒng)作出故障反應(yīng)。通告如圖27所示，使用鈴、喇叭和頻閃放電管等被稱作通告設(shè)備的裝置，使系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)能聽見并且看見。系統(tǒng)中所用的所有通告裝置都是由一條24VDC控制系統(tǒng)輸出線路提供電力。讓一小的監(jiān)測(cè)電流通過連到控制系統(tǒng)輸出電路上的一個(gè)線路終端電阻來對(duì)該電路的電路完整性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)電流消失將會(huì)使控制系統(tǒng)作出故障反應(yīng)。輔助部件如圖28所示，選擇開關(guān)用于選擇釋放電路的信號(hào)是去啟動(dòng)主系統(tǒng)釋放還是去啟動(dòng)備用系統(tǒng)釋放。選擇開關(guān)組件包括一個(gè)鍵控開關(guān)、常開的觸點(diǎn)裝置、常閉的觸點(diǎn)裝置、和帶有絲網(wǎng)印刷標(biāo)牌的單動(dòng)開關(guān)板。裝在表面上的組件包括一個(gè)單聯(lián)鈴盒和襯墊。軟件-已經(jīng)從設(shè)計(jì)、安裝、充罐及維護(hù)的角度出發(fā)建立軟件，作為對(duì)硬件和滅火劑的支持與完善。軟件還包括確定滅火劑數(shù)量要求的計(jì)算機(jī)程序，以及根據(jù)流動(dòng)要求設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序-計(jì)算機(jī)程序已被開發(fā)用于輔助不均衡管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)于任何已完成的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，這個(gè)程序使用戶能選擇設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)部分，從工程的序號(hào)和工程名稱一直到設(shè)計(jì)完成以后的材料清單。所有部分都與用戶相互配合而且它們相互之間也相互配合，這樣在一個(gè)部分中得出的信息被送到所有其它的部分，用于交叉檢驗(yàn)及最終設(shè)計(jì)。下面詳細(xì)介紹本申請(qǐng)人開發(fā)的設(shè)計(jì)以Inergen為滅火劑的滅火系統(tǒng)的程序。這個(gè)程序的框圖示于圖29中。該程序所依賴的液力理論不是新的。該理論以在系統(tǒng)排放期間的能量守恒為基礎(chǔ)。假定壓縮氣體“ENERGEN”為絕熱膨脹過程。實(shí)際上，我們知道，當(dāng)ENERGEN從儲(chǔ)氣瓶中流出，流過管路以及從噴嘴排放出來時(shí)，會(huì)有一些熱量從周圍物體傳遞至INERGEN。由于排放速度很高，因此沒有熱量進(jìn)入或離開INERGEN這個(gè)假定應(yīng)當(dāng)是合理的。安素“INERGEN”系統(tǒng)在儲(chǔ)氣瓶集合管的出口處利用一節(jié)流孔板來使INERGEN進(jìn)入主要的分支管路網(wǎng)絡(luò)前有很大的壓降。這個(gè)孔板的設(shè)置引入了一些很難預(yù)計(jì)的因素-當(dāng)然在孔板本身內(nèi)有一些“阻塞”流動(dòng)和節(jié)流過程，而當(dāng)孔板下游的流動(dòng)試圖達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)很可能有一些未知因素。緊挨在孔板后面的狀態(tài)的預(yù)測(cè)既基于經(jīng)典理論，也基于安素公司采用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。下面總結(jié)了流動(dòng)計(jì)算程序的工作。它也給出了在計(jì)算中使用的主要公式。限定條件下面的限定條件用于程序化的流動(dòng)計(jì)算管段最大為200噴嘴最多為128設(shè)定管路溫度70°F固定噴嘴系統(tǒng)的異常最大迭代次數(shù)2000次最小噴嘴壓力＝325磅/平方英寸計(jì)算機(jī)程序用于Inergen的計(jì)算機(jī)流動(dòng)計(jì)算中的計(jì)算順序及特別的方程如下1.輸入系統(tǒng)的滅火劑貯存、管子、流率(或噴嘴)等方面的數(shù)據(jù)。2.檢查輸入的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。3.輸入儲(chǔ)氣瓶條件數(shù)據(jù)-在儲(chǔ)氣瓶中的INERGEN的壓力、密度和溫度，它們是在儲(chǔ)氣瓶中藥劑剩余量的函數(shù)。INERGEN儲(chǔ)氣瓶條件在儲(chǔ)氣瓶中溫度壓力密度剩余比例(磅/平方英寸)1.0519217513.050.9494.61865.311.750.8468.6157110.440.7440.81293.19.140.6410.81032.97.830.5377.9791.86.530.4341.2571.95.220.3299.13763.920.2248.4208.22.610.1180.975.81.31管路壓力與剩余量之間的曲線關(guān)系如圖30所示，圖中分別示出了理論曲線和實(shí)際曲線。4.每個(gè)管段的等效長(zhǎng)度的計(jì)算5.管段流率的計(jì)算6.估計(jì)管段的管子尺寸7.壓力降計(jì)算對(duì)離開貯氣瓶的第一個(gè)10％的Inergen進(jìn)行壓力降的計(jì)算，計(jì)算是以滿載的貯氣壓力、溫度和初始密度為基礎(chǔ)的。這個(gè)步驟計(jì)算出在集氣管孔板下游處的預(yù)期最大壓力。圖31示出了計(jì)算得出的密度作為管道壓力函數(shù)的曲線圖。密度ρ是管道內(nèi)壓力P的函數(shù)，由下式計(jì)算其中PSTOR是貯氣瓶中的絕對(duì)壓力TSTOR是貯氣瓶中的絕對(duì)溫度(蘭金溫度)ρo為離開貯氣瓶的藥劑的密度(磅/立方英尺)P為管子內(nèi)的絕對(duì)壓力TEMP＝TSTOR*TFACTOR(方程1.2)其中TEMP是在管道內(nèi)的在壓力P下的藥劑的溫度(蘭金溫度)。ρ＝DFACT*P/TEMP(方程1.3)上述密度的計(jì)算對(duì)直到集合管降壓孔板并包括孔板的每個(gè)管段進(jìn)行。這樣計(jì)算所得的密度值用于壓力平衡方程、速度頭方程和高度水頭方程，以計(jì)算管段的整個(gè)壓力降。對(duì)于在集合管孔板下游的管段，上述計(jì)算中帶有一個(gè)附加的檢查，該檢查不允許密度大于在集合管降壓孔板出口處計(jì)算所得的密度。管內(nèi)壓力變化是由以下幾個(gè)原因造成的1.當(dāng)藥劑沿著管子流下時(shí)克服摩擦力；2.當(dāng)流速由于藥劑流動(dòng)時(shí)的密度變化而改變時(shí)所獲得或損失的能量；3.當(dāng)流速由于管子尺寸改變或流動(dòng)密度改變(流動(dòng)分開)而改變時(shí)獲得或損失的能量；4.在沿高度向下或向上運(yùn)動(dòng)改變時(shí)獲得的或消耗的能量。由于第1和第2原因造成的壓力變化采用下面的本努里方程的修正式進(jìn)行計(jì)算其中Q為流率(磅/秒)L為管段的等效長(zhǎng)度(英尺)f為管子的摩第(Moody)摩擦系數(shù)(見方程2.01)ρ為藥劑密度(磅/立方英尺)ρo為在管段起始處的密度ρf為在管段終端處的密度P為絕對(duì)壓力Po為在管段起始處的壓力Pf為在管段終端處的壓力摩第摩擦系數(shù)是一個(gè)通過實(shí)驗(yàn)獲得的無量綱數(shù)值。以下的方程是對(duì)相對(duì)粗糙度等于15×105的鍛鐵或黑鋼管的公布的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合的結(jié)果f＝0.0227/D0.25(方程2.01)管內(nèi)藥劑密度變化引起的速度變化所產(chǎn)生的壓力變化發(fā)生在管道內(nèi)流動(dòng)密度變化的地方。這種流動(dòng)密度的改變可能發(fā)生在流動(dòng)從單根管子分成兩根管子的時(shí)候，比如在-T形管處。流動(dòng)密度在藥劑流率不變而管子尺寸的改變時(shí)會(huì)發(fā)生變化-比如，在一根1英寸管子由一個(gè)縮小管徑的接頭來連接～3/4英寸管子的地方。速度頭壓力就在流動(dòng)密度改變的管子部位之前及之后進(jìn)行計(jì)算。速度頭壓力的差值給出了由于速度變化而產(chǎn)生的壓力增加或損失的近似值。下面這個(gè)公式給出了以磅/平方英寸計(jì)量的速度頭速度頭(磅/平方英寸)＝3.63Q2/(ρ·D4)(方程2.1)在每個(gè)管段起始處，供給管段內(nèi)的速度頭用方程2.1進(jìn)行計(jì)算。在新的管段中的速度頭也進(jìn)行計(jì)算。涉及流體靜力學(xué)的實(shí)驗(yàn)顯示，在管路系統(tǒng)內(nèi)的所有連接處速度頭能量不是完全守恒的。當(dāng)在連接處發(fā)生流動(dòng)方向改變時(shí)(比如存在T形管或Y形管時(shí))，一些速度能量在形成渦流和其他不規(guī)則流動(dòng)情形時(shí)消耗了。在程序中采用了以下規(guī)定1.如果在新的管段中有管子尺寸的改變，1/2的人流速度頭守恒。2.如果新的管段在一個(gè)T形管的側(cè)向出口開始，則1/2的人流速度頭守恒。3.如果管段在集合管孔板的出口處開始，則1/2的為孔板的孔計(jì)算的速度頭守恒。4.如果上述條件(1，2，3)均不存在，則整個(gè)人流速度頭守恒。5.上述速度頭的減少并不累加，也就是說，在任何管子連接部，只有“半個(gè)”人流速度頭損失。因管子高度的變化而產(chǎn)生的壓力變化ΔP用下式計(jì)算ΔP＝-ρ·ΔH/144(方程2.2)其中，ΔH是高度的變化(英尺)(+用于上升，-用于下降)。注意，Inergen系統(tǒng)的升水頭較小，因此在大多數(shù)系統(tǒng)中都可不計(jì)。應(yīng)當(dāng)注意在最差情況下，每英尺的升高產(chǎn)生的壓力變化只有0.095磅/平方英寸/英尺。一個(gè)精確的計(jì)算升水頭變化的方法包含一個(gè)迭代過程來決定沿著高度變化的路徑的ρ值。由于升水頭在大多數(shù)系統(tǒng)中很少考慮，計(jì)算模型采用了在含有高度變化的管段的起始處的密度值。當(dāng)程序碰到管子網(wǎng)絡(luò)中的集合管孔板段時(shí)，集合管孔板的直徑用一迭代法進(jìn)行計(jì)算。孔板直徑采用用于通過孔板的壓縮流動(dòng)的方程計(jì)算其中Q為流率(磅/秒)d為節(jié)流孔直徑(英寸)ρ為密度(磅/立方英尺)ΔP為孔板處的進(jìn)口壓力(P1)減去在孔板下游處的壓力。噴嘴的流動(dòng)系數(shù)采用下式計(jì)算C＝1.05(0.5453239+0.44214314β-1.247392β2+1.332811766β3)(方程3.1)其中，β為孔板直徑與供給管子直徑的比。膨脹系數(shù)Y以下式估算Y≈1-0.285PRATIO(方程3.2)其中PRATIO為ΔP/Pi。通過迭代，找到實(shí)際孔板直徑d。流動(dòng)系數(shù)的收斂標(biāo)準(zhǔn)為0.12％。壓力降孔板內(nèi)的速度不允許超過聲速。通過計(jì)算孔板內(nèi)的速度及將速度與藥劑內(nèi)的聲速進(jìn)行比較，從而進(jìn)行檢查。8.在對(duì)所有管段的壓力降進(jìn)行計(jì)算后，計(jì)算排放節(jié)流孔的尺寸。采用方程3和方程3.2。流動(dòng)系數(shù)C采用稍稍修改的方程3.1進(jìn)行計(jì)算C＝0.5453239+0.44214314β-1.247392β2+1.332811766β3(方程3.3)在這個(gè)步驟中的基本假設(shè)是，聲速會(huì)限制穿過節(jié)流孔的流動(dòng)。噴嘴的臨界壓力比rc采用對(duì)公布的臨界壓力比數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合而進(jìn)行計(jì)算，采用了下面的等式rc＝0.519217+0.06789β-0.3174639β2+0.4230079β3(方程3.4)其中，β為節(jié)流孔直徑與供給管子直徑的比。ΔP被rc乘以節(jié)流孔處的進(jìn)口壓力Pi所限制。進(jìn)行流動(dòng)系統(tǒng)和膨脹系數(shù)的迭代。流動(dòng)系數(shù)C和膨脹系數(shù)Y的收斂分別在0.12％內(nèi)。對(duì)于具有固定噴嘴和管子尺寸的系統(tǒng)，計(jì)算過程采用了上述同樣的方程。通過對(duì)每個(gè)噴嘴的流率進(jìn)行迭代進(jìn)行計(jì)算，直至在流率、壓力和密度之間實(shí)現(xiàn)平衡。每個(gè)噴嘴的流率必須收斂在2.5％內(nèi)。9.在規(guī)定了噴嘴流率并進(jìn)行噴嘴節(jié)流孔尺寸計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算中，管子和噴嘴的尺寸基于上述公式進(jìn)行確定。然后，該程序?qū)τ诿?0％的藥劑離開貯氣瓶的狀況進(jìn)行流率和壓力的計(jì)算。由于對(duì)于這些計(jì)算的噴嘴和管子尺寸是固定的，通過迭代進(jìn)行流率和壓力降的計(jì)算對(duì)每個(gè)噴嘴估計(jì)-流率QE采用估計(jì)的流率計(jì)算噴嘴壓力基于計(jì)算出的噴嘴壓力計(jì)算每個(gè)噴嘴的噴嘴流率ΦC當(dāng)對(duì)所有噴嘴流率QE在流率QC的2.5％內(nèi)時(shí)，認(rèn)為該計(jì)算已完成，再計(jì)算下一個(gè)10％流出后的狀況。對(duì)每個(gè)10％的離開貯氣瓶的藥劑進(jìn)行計(jì)算，直到或者所有增量都算好，或者某個(gè)增量的計(jì)算不能收斂。如果在50％增量計(jì)算之前該計(jì)算就不能收斂，則會(huì)打取出結(jié)果，顯示“噴嘴壓力降低于最小值”的提醒。10.在對(duì)每10％的離開貯氣瓶的藥劑計(jì)算流率及壓力降之后，該程序總計(jì)在每個(gè)噴嘴排放的藥劑數(shù)量，檢查低于最小規(guī)定流率的流率，以及檢查平衡系統(tǒng)狀態(tài)。最小流率Qmin作為管子直徑的函數(shù)是基于理論上的在黑鋼管中產(chǎn)生紊流的最小流率的。摩擦系數(shù)方程2.01也是基于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的)。下面的公式用來計(jì)算這些最小流率Qmin＝2.07-10.388D+32.82D2+1.696D3(方程4.0)其中，D為管子的內(nèi)徑(英寸)，Qmin用磅/分表達(dá)。另一個(gè)檢查是保證管道網(wǎng)絡(luò)的容積不超過藥劑貯氣瓶的整個(gè)空出的容積的67％。這個(gè)限制是在登記和批準(zhǔn)測(cè)試期間確定的。11.在完成檢查以保證所計(jì)算出的系統(tǒng)落在由UnderwritersLaboratories和FactoryMutual在登記和批準(zhǔn)測(cè)試期間建立的限制內(nèi)之后，打印結(jié)果。總結(jié)輸入數(shù)據(jù)。然后打印藥劑貯存參數(shù)。貯氣瓶數(shù)目和尺寸。對(duì)每個(gè)管段計(jì)算的壓力降和流率也打印出來。壓力降和流率是基于每40％的藥劑離開貯氣瓶(在貯氣瓶?jī)?nèi)的壓力為1033磅/平方英寸)。以第一個(gè)10％的離開貯氣瓶的藥劑為基礎(chǔ)的在集合管孔板下游的最大壓力被打印出來。噴嘴計(jì)算結(jié)果被打印出來，顯示了以英寸表示的節(jié)流孔直徑和由每個(gè)噴嘴排放的藥劑數(shù)量。最后，打印出將90％的INERGEN從噴嘴排放出所需的時(shí)間。權(quán)利要求1.一種氣體滅火系統(tǒng)，包括用來貯存滅火劑的具有瓶頭閥的貯氣瓶，用來啟動(dòng)瓶頭閥的啟動(dòng)裝置，從瓶頭閥延伸出的主管路，從主管路分支的分支管路，安裝在各分支管路終端的具有節(jié)流孔的噴嘴，其特征在于，在主管路下游安裝有獨(dú)立的節(jié)流裝置。2.如權(quán)利要求1所述的氣體滅火系統(tǒng)，其特征在于，所述的節(jié)流裝置為一孔板聯(lián)管節(jié)。3.如權(quán)利要求1所述的氣體滅火系統(tǒng)，其特征在于，所述的節(jié)流裝置為一節(jié)流孔螺紋連接管。4.如權(quán)利要求1所述的氣體滅火系統(tǒng)，其特征在于，所述的各分支管路的噴嘴具有不同的規(guī)格。5.一個(gè)控制和撲滅限定空間內(nèi)的火災(zāi)的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)使用獨(dú)特的惰性氣體混合物來降低氧氣的含量到支持燃燒的程度以下，其特征在于，其中的惰性氣體滅火劑貯存在壓力氣瓶?jī)?nèi)并通過瓶頭閥、選擇閥、軟接管和噴嘴分配輸送到限定的空間內(nèi)，這個(gè)系統(tǒng)帶有為系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的用來計(jì)算流動(dòng)和分配的軟件。6.如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，惰性氣體混合物由氮?dú)?、氬氣和二氧化碳組成。7.如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，惰性氣體混合物由50％±10％的氮?dú)狻?2％±10％的氬氣和8％±2％的二氧化碳組成。8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于將壓力下的惰性氣體保持在氣瓶?jī)?nèi)的閥可以用手動(dòng)、電動(dòng)或氣動(dòng)的方式啟動(dòng)。9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，用來將壓力下的惰性氣體保持在氣瓶?jī)?nèi)的閥可以利用在閥出口處施加的壓力來開啟。10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，選擇閥(方向控制閥)可用來引導(dǎo)惰性氣體從貯存氣瓶流入兩個(gè)或更多的不同火災(zāi)區(qū)域中的任何一個(gè)。11.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，將氣瓶瓶頭閥連接至集合管的軟管內(nèi)部包含有單向閥，以防止當(dāng)不正確連接時(shí)發(fā)生意外泄漏。12.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，氣瓶集合管的管路下游的壓力通過一孔板聯(lián)管節(jié)或節(jié)流螺紋連接管的節(jié)流孔而控制在一適當(dāng)值之下。13如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，孔板聯(lián)管節(jié)包括有一個(gè)外部金屬片，金屬片上帶有表明節(jié)流孔直徑的標(biāo)簽。14.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，噴嘴壓力、每個(gè)噴嘴的滅火劑數(shù)量以及排放時(shí)間由一流體流動(dòng)及分配計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算。15.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，流動(dòng)及分配計(jì)算機(jī)程序使三通管滅火劑有95％分配到一個(gè)分支，5％到相反的分支。16.一種制造不平衡滅火系統(tǒng)的方法，包括以下步驟1)根據(jù)滅火空間的要求，給出噴嘴流率、管子參數(shù)、滅火劑貯存量；2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)，確定貯氣瓶的壓力、密度、溫度與貯氣瓶?jī)?nèi)滅火劑剩余量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3)計(jì)算每個(gè)管段的等效長(zhǎng)度；4)計(jì)算管段的流率5)計(jì)算集合管節(jié)流裝置的節(jié)流孔直徑，i)用如下公式計(jì)算管段的壓力降TEMP＝TSTOR*TFACTOR(方程1.2)ρ＝DFACT*P/TEMP(方程1.3)f＝0.0227/D0.25(方程2.01)速度頭(PSI)＝3.63·Q2/(ρ·D4)(方程2.1)ΔP＝-ρΔH/144上述計(jì)算中各符號(hào)代表如下參數(shù)PSTOR貯氣瓶?jī)?nèi)的絕對(duì)壓力TSTOR貯氣瓶?jī)?nèi)的絕對(duì)溫度(蘭金溫標(biāo))ρo管段起始處的滅火劑的密度(磅/立方英尺)ρ管道內(nèi)的滅火劑密度P管子內(nèi)的絕對(duì)壓力TEMP在管道內(nèi)的藥劑在壓力P下的溫度(蘭金溫標(biāo))Q流率(磅/秒)L管段的等效長(zhǎng)度(英尺)f管子的摩第(Moody)摩擦系數(shù)ρf管段終端處的滅火劑密度Po管段起始處的壓力Pf管段終端處的壓力ii)根據(jù)以下公式通過迭代法計(jì)算集合管的節(jié)流孔板的直徑C＝1.05(0.5453239+0.44214314β-1247392β2+1.332811766β3)(方程3.1)上述公式中的符合代表如下參數(shù)d為節(jié)流孔板的節(jié)流孔直徑(英寸)C為流動(dòng)系數(shù)β為節(jié)流孔直徑與人流管子直徑之比Y為膨脹系數(shù)Pi為入端壓力ΔP為節(jié)流孔兩端壓力差iii)上面計(jì)算中以如下速度頭守恒定律為原則a)如果在新的管段中有管子尺寸的改變，1/2的人流速度頭守恒。b)如果新的管段在一個(gè)T形管的側(cè)向出口開始，則1/2的人流速度頭守恒。c)如果管段在集合管孔板的出口處開始，則1/2的為孔板的孔計(jì)算的速度頭守恒。d)如果上述條件(1，2，3)均不存在，則整個(gè)人流速度頭守恒。e)上述速度頭的減少并不累加，也就是說，在任何管子連接部，只有“半個(gè)”人流速度頭損失。6)根據(jù)以下公式迭代計(jì)算噴嘴的節(jié)流孔直徑C＝0.5453239+0.44214314β-1.247392β2+1.332811766β3(方程3.3)rc＝0.519217+0.06789β-0.3174639β2+0.4230079β3(方程3.4)上述公式中的符號(hào)代表如下參數(shù)β為噴嘴節(jié)流孔直徑與人流管子的直徑之比C為流動(dòng)系數(shù)rc為噴嘴的臨界壓力比7)根據(jù)使用要求，將滅火系統(tǒng)的各個(gè)部件安裝到位。全文摘要一種不平衡氣體滅火系統(tǒng),可以用于相互之間不平衡的不同空間或者同一空間中噴嘴排量要求不同的部位。本發(fā)明的氣體滅火系統(tǒng)在主管路下游處增設(shè)了一個(gè)獨(dú)立的節(jié)流裝置,降低了進(jìn)入分支管路的氣體壓力,從而改變了管路中的流動(dòng)關(guān)系,使滅火系統(tǒng)的主動(dòng)精確設(shè)計(jì)成為可能。本發(fā)明同時(shí)也提供這種不平衡滅火系統(tǒng)的制造方法。文檔編號(hào)A62C13/00GK1186704SQ9710420公開日1998年7月8日申請(qǐng)日期1997年4月21日優(yōu)先權(quán)日1997年4月21日發(fā)明者克里斯坦森·C·布魯斯申請(qǐng)人:安素公司