具有经过改进的两相流分布的火灾扑救系统的制作方法

xiaoxiao2020-6-27  91

专利名称:具有经过改进的两相流分布的火灾扑救系统的制作方法
技术领域
本发明主要涉及火灾扑救系统。更特别地,本发明涉及惰化火灾扑救系统中的两 相流分布网络内经过改进的液体分布。
背景技术
火灾扑救系统被普遍用于商用建筑中以便扑灭火灾。在一种类型的火灾扑救系统 中,液体灭火剂的射流-最常见的液体灭火剂是来自水供应罐的水-随着来自惰性气体贮 存罐的加压惰性气体的高速物质流经过供应管道而被注入该加压惰性气体的高速物质流 内,所述供应管道形成了与被安装到相应分布管道的远端上的排放喷嘴网络连通的分布管 道网络的一部分。在惰性气体的高速物质流与水射流相互作用时,水射流中的水滴被雾化 成极小的或微细的液滴的雾,由此形成了被携带在惰性气体物质流中且由所述惰性气体物 质流承载的水雾滴的两相混合物。该两相混合物经由分布管道网络被分布至排放喷嘴,所 述排放喷嘴与要被保护的区域操作性地相关联。所述排放喷嘴将水雾滴和惰性气体分布在 所需区域上以使该区域被水雾滴和惰性气体溢满,从而扑灭受保护区域中的火灾。常规的惰化火灾扑救系统中普遍使用的惰性气体是氮,但也可使用氩、氖、氦、二 氧化碳或其它无化学反应性的气体、或者这些气体中任何两种或更多种的混合物。惰性气 体通过稀释受保护区域内的氧含量并同时提高受保护区域内的每摩尔氧的热容量,从而由 此提高受保护体积空间内大气的整体热容量,的方式来扑救受保护区域内的火灾。由于存 在水滴,因此水雾滴和惰性气体的两相混合物具有比仅使用惰性气体更高的总局部热容 量。因此,水雾滴和惰性气体的两相混合物将更有效地吸收火焰中的热量,从而使得火焰覆 盖层附近区域内的气体温度将会降至低于阈值温度,从而使得燃烧无法继续下去。例如,公 开号为W002/078788的国际专利申请No. PCT/GB02/01495披露了一种前文所述类型的火灾 扑救系统和爆炸遏制系统。在这种两相火灾扑救系统中,水雾滴在流动通过流体分布网络的水雾滴与惰性气 体的两相混合物内可能出现不均勻的分布。在处于流体分布网络内的管道的较长的水平延 伸的伸展部分中,水雾滴可能不会被均勻地分布在气体流中。例如,水雾滴可能倾向于集 中在通过其中的两相流的下半部分中。当到达使得两相流体出现分叉的管道接头处时,所 需要的是在惰性气体流从入口管道流向接头而进入来自接头的两条出口管道内时,使水雾 滴与惰性气体流的分支以一定比例分开,由此将液体与气体的质量流比率保持在恒定比率 下。然而,如果水雾滴在进入接头的流中的分布相对不那么均勻,则水将不会按比例地分布 在被排放通过该接头的相应惰性流之间。水在相应的下游物质流之间出现的这种不成比例 的分布会导致一些喷嘴被供应了过量的水,而其它喷嘴则供应不足。

发明内容
本发明披露了一种用于扑灭受保护空间中的火灾的火灾扑救系统,所述火灾扑救 系统包括被设置而与所述受保护空间操作性地相关联的多个流体排放装置,和用于将惰性气态流体和液体灭火剂如水或其它灭火液体的流引导至所述多个流体排放装置的流分布 网络。所述流分布网络包括第一管道,所述第一管道在分流T形件处与第二管道流体连通 地互连,所述分流T形件具有用于接收来自所述第一管道的流体流的入口支腿、用于将所 述接收到的流体流的第一部分排放至所述第二管道的第一部段的第一出口支腿、和用于将 所述接收到的流体流的第二部分排放至所述第二管道的第二部段的第二出口支腿。液体流 体流再分布装置在相对于所述分流T形件的流体流而言位于上游的位置处被设置在所述 第一管道中。在一个实施例中,所述液体流体流再分布装置包括用于将旋转施加到通过所述第 一管道的所述液体流体流上的旋流器装置。在一个实施例中,所述液体流体流再分布装置包括环形环构件,所述环形环构件 具有圆周底部和圆柱形凸缘,所述圆周底部具有延伸穿过其中的多个流开口,所述圆柱形 凸缘从所述环形环构件的径向向内的部分沿轴向向外延伸。所述环形环被共轴地设置在所 述第一管道中,且所述底部的外周缘边与所述第一管道的内壁接触,所述内部圆柱形凸缘 相对于通过所述第一管道的流体流而言在上游沿轴向延伸。在一个实施例中,所述液体流体流再分布装置包括围绕所述第一管道的内壁的圆 周且从所述内壁向外进行延伸的斜坡,且所述斜坡沿相对于通过所述第一管道的流体流而 言位于下游的方向而以向内的倾斜度进行延伸。在一个实施例中,所述液体流体流再分布 装置包括在所述第一供应管道的内壁中形成的且围绕所述内壁的圆周延伸的凹进腔体。在一个实施例中,所述液体流体流再分布装置包括文丘里勺管(venturi scoop) 装置,所述文丘里勺管装置被共轴地设置在所述第一管道内且包括穿过其中的中心通路, 所述中心通路具有喉部部分且被共轴地设置在所述第一管道内而与所述第一管道的内壁 形成隔开关系,从而在所述内壁与所述通道构件之间形成腔体。多个流体流开口被设置在 所述文丘里装置的所述喉部中,所述喉部穿过所述通道构件以便在所述腔体与穿过所述通 道构件的所述中心通路之间建立起流体流连通。所述文丘里勺管装置可包括限定出喉部的 纵向细长的壳体、沿相对于所述喉部而言位于上游的方向进行轴向延伸的会聚部分、和沿 相对于所述喉部而言位于下游的方向进行轴向延伸的发散部分。在一个实施例中,所述液体流体流再分布装置包括第一穿孔圆形盘,所述第一穿 孔圆形盘在相对于所述入口的流向所述分流T形件的流体流而言紧接着位于上游的位置 处被设置在所述第一管道中。在一个实施例中,第二穿孔盘在相对于所述分流T形件的所 述第一出口紧接着位于下游的位置处被设置在所述第二管道中,且第三穿孔盘在紧接着位 于所述分流T形件的所述第二出口下游的位置处被设置在所述第二管道中。在一个实施例中,湍流产生装置可在相对于所述分流T形件的流体流而言位于下 游的位置处被设置在所述第二管道中的每条第二管道中。在一个实施例中,所述湍流产生 装置可以是至少一个涡流产生装置。在一个实施例中,所述湍流产生装置可以是被插入管 道中的文丘里装置。在一个实施例中,管状衬里可在相对于位于所述分流T形件的入口处的所述第一 穿孔板的流体流而言位于上游的位置处被设置在所述第一管道内。所述管状衬里具有比所 述第一管道的内径更小的外径,由此在所述管状衬里与所述第一管道之间限定出第一环形 流通路并且在所述管状衬里内限定出沿轴向延伸穿过该管状衬里的第二内部通路。所述惰性气体流动通过所述第一环形流通路和第二内部流通路,同时水或其它液体灭火剂仅被允 许进入流动通过所述内部通路的所述惰性气体内。多个开口被设置在所述管状衬里中以便 限定出多条流通路,惰性气体可从所述第一环形流通路穿过所述流通路进入所述内部流通 路内,以便透入通过所述内部流通路的水和惰性气体的两相流内。所述管状衬里中的所述 开口可根据需要而沿所述管状衬里被布置而具有轴向隔开的间隔且可围绕所述管状衬里 被布置而具有周向隔开的间隔。所述开口还可根据需要被布置成不连续的开口组。


下面结合附图对本发明进行的详细描述,在所述附图中图1是根据本发明的惰化火灾扑救系统的第一典型实施例的部分示意且部分透 视的示图;图2A是图1所示惰性气体分布网络的分流T形件的第一实施例的透视图;图2B是图1所示惰性气体分布网络的分流T形件的第二实施例的透视图;图3是液体流再分布装置的第一典型实施例的透视图;图4是液体流再分布装置的第二典型实施例的透视图;图5是液体流再分布装置的第三典型实施例的透视图;图6是液体流再分布装置的第四典型实施例的透视图;图7是液体流再分布装置的第五典型实施例的透视图;图8是根据本发明的惰化火灾扑救系统的第二典型实施例的部分示意且部分透 视的示图;图9是处在分流T形件上游和下游的图8所示惰性气体分布网络的一部分的第一 典型实施例的部分剖视图;图10是液体流再分布装置的第六典型实施例的透视图;和图11是处在分流T形件上游和下游的图8所示惰性气体分布网络的一部分的第 二典型实施例的部分剖视图。
具体实施例方式现在特别地参见图1和图8,图中分别示出了两相惰化火灾扑救系统10的第一典 型实施例和第二典型实施例。火灾扑救系统10的这两个典型实施例都包括用于贮存惰性 气体的一个或多个容器20、水贮存容器30和被设置在要被保护的区域内的至少一个排放 装置40,所述惰性气体是无化学反应性的气体,如氮、氩、氖、氦或这些气体中的两种气体或 更多种气体的混合物。然而,除非要被保护的区域是单个相对较小的房间,否则通常会有多 个排放装置被设置在要被保护的区域内,且在被保护区域内限定出的每个房间设置一个或 多个排放装置。惰性气体贮存容器20经由惰性气体分布网络而被连接成平行的布置而与喷嘴组 件40流体连通,所述惰性气体分布网络由供应管道15、中间分布管道17和多条线路管道 19构成。惰性气体供应管道15在其末端处与中间分布管道17形成流体流连通。每条线路 管道19从中间分布管道17分叉出来且与所述中间分布管道流体连通,且具有被设置在要 被保护的空间内的末端,喷嘴中相应的一个喷嘴被安装在所述末端上。正如下文将要进一步详细描述地那样,当在要被保护的空间内检测到火灾时,处于惰性气体容器20内的压力 下的惰性气体从所述容器流动通过供应管道15而到达并通过中间分布管道17且因此到达 并通过每条线路管道19,所述线路管道将惰性气体供应至相应的其中一个喷嘴组件40。每个惰性气体贮存容器20的气体出口经由分支供应管线13与供应管道流体连通 地相连。止回阀14可被设置在每个分支供应管线13中以便允许惰性气体从与其相关联的 相应的惰性气体贮存容器20流动通过分支供应管线13进入惰性气体供应管道15内,但不 会回流进入惰性气体贮存容器内。每个惰性气体贮存容器20可配备有出口阀16以便调节 气体排放压力,如果需要,则出口阀16还可被设计以便控制惰性气体从与其相关联的贮存 容器流出的流速。在所示实施例中,供应管道15与中间分布管道17以T形布置相交,且供应管道15 被连接至公牛型T形件(bull tee) 50的入口支腿(leg) 52,而中间分布管道17的部段17A 和17B被连接至公牛型T形件50的相应的两条出口支腿M、56,如图2A所示。在如图所示 的实施例中,线路管道19A以T形布置与中间分布管道17相交,且中间分布管道17的上游 部段17A被连接至T形件60的入口支腿62,而中间分布管道17的下游部段17C被连接至 侧部T形件60的一条出口支腿64,且线路管道19A被连接至侧部T形件60的其它出口支 腿66,如图2B所示。从入口气体供应管道15被接收穿过公牛型T形件50的入口支腿52的两相流体 分成两个部分,一个部分被排放通过公牛型T形件50的第一出口支腿M而进入中间分布 管道17的部段17A内,且另一部分被排放通过公牛型T形件50的第二出口支腿56而进入 中间分布管道17的部段17B内。从中间分布管道17的上游部段17A被接收穿过侧部T形 件60的入口支腿62的两相流体分成两个部分,一个部分被排放通过侧部T形件60的第一 出口支腿64而进入线路管道19A内且另一部分被排放通过侧部T形件60的第二出口支腿 66内而进入中间分布管道17的下游部段17C内。水贮存容器30限定出内部体积空间32,其中贮存了供应水。气体入口管线34在 入口气体供应管道15与水贮存容器30的内部体积空间32的上部区域之间建立起流体连 通。水出口管线36在水贮存容器30的内部体积空间的下部区域与惰性气体分布网络之间 建立起流体连通,所述建立起流体连通的位置相对于气体入口管线34接入惰性气体供应 管线15内所处的惰性气体流位置而言位于下游。此外,限流装置38可在气体入口管线34 接入供应管线15内所处的其上游位置与水出口管线36通往惰性气体分布网络内所处的其 下游位置之间的位置处被设置在惰性气体分布网络中。限流装置38例如可包括被插置在 惰性气体供应管线15中的固定孔口装置,所述限流装置导致当惰性气体穿过限流装置38 时产生了压力降,由此在气体入口管线34接入惰性气体供应管道15内所处的上游位置与 水出口管线36通往惰性气体分布网络内所处的下游位置之间建立起气体压力差。喷嘴37可被安装到水出口管线36的出口端上,从而在来自供应罐30的水被引入 惰性气体流内时使水滴雾化或以其它方式产生水滴雾。在如图1所示的火灾扑救系统10 的实施例中,水出口管线36通往混合室35内,所述混合室在相对于限流装置38的气体流 而言位于下游的位置处被设置在惰性气体分布网络的惰性气体供应管道16中。然而,应该 理解所限定的混合室35并非是实施本发明所必需的。而是,正如在图8所示的火灾扑救 系统10的实施例中那样,水出口管线36可直接排放进入由惰性气体供应管道15限定的内部体积空间内,且来自水罐30的水从水出口管线36穿过喷嘴37而直接进入通过供应管道 的惰性气体流内。喷嘴37将水转换成液滴雾并将该液滴喷射进入通过混合室35或惰性气 体供应管道15的惰性气态流体流内,由此形成两相流体流,所述两相流体流继续通过供应 管道15和流分布网络的剩余部分而到达多个喷嘴40。控流装置33可被设置在水出口管线 36中以便调节流动通过其中的水量。两相流体从水被注入惰性气体内的注射点行进穿过惰性气体供应管道15的部段 15C而到达其进入中间分布管道17内的进入点从而经由相应的线路管道19而在各个喷嘴 40之间进行分布这一过程的行进长度可达几米,例如达20米或更多米,这取决于系统设 计。在行进穿过惰性气体供应管道15的部段15C的该行进路径过程中,水滴和惰性气体可 在不同程度上被分离。在一些情况下,水滴会聚结并集中,而作为液体膜沿限定出气体供应 管道15的部段15C的流通路的内壁进行流动,从而围绕惰性气体的芯流形成隧道。在其它 情况下,特别是在管道的水平延伸部段中,水滴可首先沿壁部的下部弧形部分集中,且惰性 气体在其上流动。在其它情况下,水滴可沿供应管道的轴线集中成柱塞流,且惰性气体围绕 水滴流进行周向流动。在每条管道与流体分布网络相交的位置处,进入的两相流体流被分成两条前进的 流。例如,被接收穿过公牛型T形件50的入口支腿52的两相流体分成两个部分,一个部分 被排放通过公牛型T形件50的第一出口支腿M而进入中间分布管道17的部段17A内,且 另一部分被排放通过公牛型T形件50的第二出口支腿56而进入中间分布管道17的部段 17B内。在常规的两相流惰性系统中,由于当流体进入分流T形件时,液体膜在管道内壁上 的分布通常并不是均勻的,因此使得液相在从分流T形件排放出的两相流体之间可能出现 不等同分布。申请人已经确定,可通过影响分流T形件上游的两相流的液相的再分布的方 式来消除液相在两条流出的流体之间的这种不等同分布。为了降低-即使无法消除的话-液相在系统10的流体分布网络中的管道相交处 离开分流T形件的流出的两相流体中出现不等同分布的可能性,液体流体流再分布装置70 被设置在特定管道中,所述特定管道在该相交处上游的位置处将两相流体供给至分流T形 件的入口支腿。例如,液体流体流再分布装置70可在相对于液体流体流被引入穿过供应管 道15的惰性气态流体流的流体流而言位于下游且相对于公牛型T形件50位于上游的位置 处被设置在供应管道15中,以便减轻水在公牛型T形件50处在流出的两相流体流之间的 不等同分布。在一个实施例中,如图1所示,液体流再分布装置70可被设置在与供应管道 15与中间分布管道17的相交处相距几个管道直径的位置处或设置在与所述相交处相距几 个管道直径的距离范围内。液体流体流再分布装置70的作用在于使水在该装置下游通过 供应管道15的流体流中具有更均勻的分布。相似地,为了降低-即使无法消除的话-液相在处于火灾扑救系统10的流体分布 网络中的中间分布管道17与一条或多条线路管道19的相交处的流出的两相流体流之间出 现不等同分布的可能性,液体流体流再分布装置70可被设置在中间分布管道17中。在一 个实施例中,如图1所示,液体流再分布装置70可被设置在相对于限定出线路管道19与中 间分布管道17的相交处的侧部T形件60而言位于上游几个管道直径的位置处或几个管道 直径的距离范围内。在该位置处,液体流体流再分布装置70的作用在于使水在流入线路管 道19A的流体与进入装置下游的中间分布管道17C内的流体之间实现更均勻的分布。
在本发明的一个方面中,液体流体流再分布装置可以是任何装置,所述装置当被 设置在通过惰性气体分布网络的两相流中时,会使得当该两相流进入分流T形件时,将沿 管道内壁流动的水再分布成围绕管道内壁的圆周被均勻分布的膜。例如,现在参见图3,液 体流体流再分布装置可包括旋流器装置170,所述旋流器装置具有被安装到轴向轴174上 的多个弯曲轮叶172。在应用中,旋流器装置170被设置在两相流的流路径中,且轴174沿 管道的轴线和弯曲轮叶172的与管道15、17的内壁邻接的外侧边缘176对齐。当流体通过 旋流器装置170时,轮叶172将旋流施加到两相流上且同时施加到沿管道内壁流动的任何 水上,由此使得由于当流体经过旋流器装置170时被施加的旋流进入了被均勻分布在管道 内壁的圆周周围的膜内,而影响了水的沟流现象。位于由分流T形件50、60限定的管道相 交处上游的安放位置将通常在该相交处上游且与该相交处相隔几个管道直径。旋流器装置 的确切安放位置,以及旋流器轮叶尺寸和轮叶172的旋流角度,可根据需要产生变化以便 优化任何特定应用中的旋流效应。在另一实施例中,如图4所示,液体流体流再分布装置可包括环形环构件270,所 述环形环构件具有圆周垫圈状底部272和从底部272的面沿底部272的内部圆周沿轴向向 外延伸的凸缘274。环形环构件270被定位在管道15、17内,且底部272的外部圆周缘边 与管道15、17的内壁邻接,而凸缘274沿相对于流动通过管道的流体流而言位于上游的方 向延伸且与管道的内壁存在隔开关系,由此在凸缘与管道内壁之间形成圆周通道。多个开 口 275被设置在凸缘274外侧的底部272中且延伸通过所述底部以便提供穿过其中的多个 流开口。在操作过程中,沿管道内壁从上游方向流动的水收集在该圆周通道中且通过开口 275,从而在通过环形环构件270的中心开口 277的水滴与惰性气体的两相流体的芯流周围 形成被均勻地分布在管道内壁周部周围的水膜。尽管如图所示的开口为围绕底部272而沿 周向具有均勻间隔的多个圆形孔眼,但应该理解开口 275可以是狭槽或具有其它形状,且 开口 275的数量、尺寸和间隔可根据需要变化以便优化任何特定应用中的环形环构件270 的效应。在本发明的另一方面中,液体流体流再分布装置可以是任何装置,所述装置在被 设置在通过惰性气体分布网络的两相流体中时对沿管道内壁流动的水进行重新引导而使 其流入所述流动通过管道的水滴和惰性气体的芯体两相流体内。例如,现在参见图5和图 6,液体流体流再分布装置70可包括处在管道内壁中的不连续部,这种不连续性导致当沿 内壁流动的液体经过该不连续部时,所述液体会出现湍流漩涡或不稳定泄涡。由于产生了 湍流,因此当水经过该不连续部时,水会与内壁分开且被重新携带在通过管道的芯体两相 流中。例如,液体流体流再分布装置可包括以带状形式围绕管道15、17内壁的圆周周围 延伸的环形凹进腔体370,如图5所示。当沿管道内壁流动的水遇到凹进腔体370的上游唇 缘372时,水流入腔体370内且随后在离开腔体时遇到凹进腔体的下游唇缘374。水流动离 开腔体370的下游唇缘374,且代替被重新附着到管道内壁上的是,由于环形凹进腔体370 在内壁表面中形成的不连续部所产生的不稳定涡流旋涡的湍流,因此使得该水被重新携带 在芯体两相流中。在另一实施例中,液体流体流再分布装置可包括以带状形式围绕管道15、17的内 壁的圆周周围延伸的斜坡470,如图6所示。当沿管道内壁流动的水遇到斜坡470时,水沿斜坡的向内倾斜的表面流动。当水离开斜坡的下游唇缘472时,代替被重新附接到管道内 壁上的是,由于斜坡470在内壁表面中形成的不连续性所产生的不稳定涡流旋涡的湍流, 因此使得水被重新携带在芯体两相流中。此外,斜坡470向内的倾斜度用来将水流重新引 导远离该壁部并进入通过管道15、17的两相流体的芯流内。在又一实施例中,液体流体流再分布装置可包括文丘里勺管装置570,如图7所 示。文丘里勺管装置570包括沿纵向延伸的本体572,所述本体限定出喉部部分571且沿轴 向被设置在管道15、17内且与管道内壁存在隔开关系,由此在管道内壁与本体572的外壁 之间形成腔体573。腔体573的下游端被与本体572的下游端邻接的环形环574封闭。多 个支承构件576,其数量通常为2个、3个或4个,在本体572的外壁与管道内壁之间沿径向 延伸,以便由其支承本体572。多个开口 575在沿周向隔开一定间隔的情况下被设置在喉部 部分572周围且延伸穿过该喉部部分,所述喉部部分提供了将腔体573与穿过该喉部部分 571的流通路流体连通地相联的流通路。当沿管道内壁延伸的水遇到文丘里勺管570时,水收集在腔体573中。当两相流 体的芯流通过该喉部部分571时,在文丘里部分的喉部处形成了低压区域。由于腔体573 与喉部部分571内的低压区域之间存在压力差,因此导致收集在腔体573中的水从腔体被 排放通过多个开口 575且被重新携带在芯体两相流中。尽管开口在图中被示作围绕喉部部 分571的喉部具有均勻隔开的周向间隔的多个圆形孔眼,但应该理解开口 575可以是狭槽 或具有其它形状,且开口 575的数量、尺寸和间隔可根据需要产生变化以便优化任何特定 应用情况中的文丘里勺管装置570的效应。在火灾扑救系统的实施例中,穿孔的盘80A、80B和80C被设置在进入和离开分流 T形件50的两相流物质流中,以便促进离开分流T形件50的两相流7产生更均勻的分布。 现在参见图9,穿孔的圆形盘80A在相对于通往分布管道17A的分流T形件的出口的流体 流而言位于紧接下游的位置处被设置在分布管道17A中,穿孔的圆形盘80B在相对于通往 分布管道17B的分流T形件的出口的流体流而言位于紧接下游的位置处被设置在分布管道 17B中,且穿孔的圆形盘80C在相对于通往供应管道15C的分流T形件的入口的流体流而言 位于紧接上游的位置处被设置在供应管道15C中。现在参见图10,每个圆形盘80都穿有 多个开口 85,例如,但不限于多个圆形孔眼,所述孔眼提供了多个不连续的流路径。每个开 口 85都提供了使得两相流必须通过的限流装置。当两相流经过开口 85时,每个单独的流 体物质流都会经历压力降并随后在离开开口时在湍流漩涡中膨胀。湍流的作用在于促进两 相流中水与惰性气体的混合。穿孔的盘80相组合地提供了一系列压力降,从而使得流体必 须行进极短的距离,从而使进入分流T形件的流体在从该分流T形件50离开的两条物质流 之间产生更均勻的分布。被设置在分流T形件50上游的穿孔盘80A促进了两相流体更均勻的分布且将任 何相对更大的水滴破碎成相对较小的液滴。在通过了上游的穿孔盘80A且进入了分流T形 件50之后,两相流撞击在T形件的相对壁部上且分裂成沿相对方向流出T形件50的两条 流体。被设置在分流T形件50下游的穿孔板80B和80C中的每个穿孔板促进了撞击之后 的两相流体和在T形件50内分裂的流体实现更均勻的分布且将任何相对较大的水滴打碎, 所述相对较大的水滴可能是由于更小的水滴由于该更小水滴在分流T形件50内的非弹性 碰撞产生聚结而形成的。
此外,涡流产生装置可在位于通往分流T形件50的入口上游的位置处被设置在通 过供应管道15的两相流的流路中。例如,在如图9所示的典型实施例中,一系列涡流产生装 置92从位于水或其它液体灭火剂被引入惰性气体流内所处引入点下游的位置和穿孔圆形 盘80C上游的位置而沿供应管道15的部段15C的长度被设置而具有轴向隔开的间隔。当 两相流经过涡流产生装置92时,在该两相流中产生了不稳定的流涡系,这促进了液相与气 相的混合从而确保了液体雾滴更均勻地分布在进入分流T形件50内的整个惰性气体范围 内。在如图11所示的火灾扑救系统的典型实施例中,内部管状衬里60被共轴地设置 在惰性气体供应管道15的部段15C内。内部管状衬里60限定出轴向细长的内部流体流通 路65,所述通路的边界由所述衬里的内径限定。该内部管状衬里60的外径小于惰性气体 供应管道15的部段15C的内径。因此,在惰性气体供应管道15内且在惰性气体供应管道 15的内壁与内部管状衬里60的外壁之间限定出环形流通路55。内部管状衬里60在惰性 气体供应管道15的部段15C内共轴地从相对于水或其它液体灭火剂被注入惰性气体流内 的注射点的流体流而言位于下游的位置延伸至相对于通往分流T形件的入口的流体流而 言略微处于上游的位置,所述分流T形件位于主供应管道15与中间分布管道17的相交处。 例如,管状衬里60的延伸长度可达惰性气体供应管道15的部段15C的5至10个内径。因此,在惰性气体供应管道的内径部段15C与管状衬里60的外径之间限定出的环 形流通路55与在内部管状衬里60内限定出的内部通路65都通往惰性气体供应管道15的 上游部分并从惰性气体供应管道的上游部分接收惰性气体流。通过惰性气体供应管道15 的惰性气体流的第一部分进入并流经穿过惰性气体供应管道15的部段15C的内部流通路 65,且通过惰性气体供应管道15的惰性气体的第二部分进入并流经在惰性气体供应管道 的部段15C内限定出的环形流通路55。然而,水出口管线36的排放出口,或者-如果安装 有雾化喷嘴37的话-雾化喷嘴,在略微位于惰性气体供应管道15的内部管状衬里60的嘴 部61下游的位置处通往内部流通路65内。因此,被引入通过内部流通路65的惰性气体流 的部分内的以水或其它液体灭火剂的雾的形式存在的液滴5会与惰性气体3混合从而形成 被携带在流动通过内部流通路65的惰性气体中的液雾液滴的两相流7。因此,惰性气体3 仅流动通过由惰性气体供应管道15的部段15C的内壁和内部管状衬里60的外径限定边界 的环形流通路55,同时被携带在惰性气体中的液雾液滴的两相流7流动通过在内部管状衬 里60内沿轴向延伸的流体流通路65。此外,多个开口 67被设置在内部管状衬里60的壁部中。开口 67在环形流通路55 与在内部管状衬里60内限定出的内部流通路65之间提供了流体流连通。开口 50沿管状 衬里60的长度被布置而具有轴向隔开的间隔且围绕管状衬里60的圆周被布置而具有周向 隔开的间隔。在火灾扑救系统10的操作过程中。流动通过环形流通路55的惰性气体3的 一部分通过每个开口 67且流入内部流通路65内,从而排放进入流动通过内部流通路65的 液体和惰性气体的两相流7并与所述两相流混合。因此,一系列惰性气体射流沿内部管状 衬里60的长度且围绕所述衬里的圆周在隔开的间隔处被排放进入两相流内。这些惰性气 体射流用于打碎可能沿内部管状衬里60的内壁流动的任何水膜。此外,当惰性气体射流透 入两相流内时,导致在两相流中产生的湍流用来进一步诱发液雾液滴与惰性气体的相互混 合,从而提高了液滴在惰性气体流中的分布均勻性。
单个开口 67或成组的开口 61可根据需要被布置成任何构型。在如图11所示的 典型实施例中,开口 67被对齐排列成两个轴向延伸的排,所述两排开口彼此相对地沿直径 方向被设置且被分别布置成三个或四个开口 67的子组61,且子组61以所需的间隔沿轴向 被隔开。然而,应该理解单个开口 67或开口的子组61的特定布置-这包括,但不限于,成 排开口的数量、相应开口排的圆周布置、每排内子组的数量(如果存在的话)、和子组中开 口的数量、子组之间与单个开口之间的间隔、或布置的任何其它方面-可根据特定应用的 需要产生变化。进一步地,应该理解开口 18可以是圆形孔、细长狭槽或具有其它形状,且 开口 18的尺寸可根据需要产生变化以便优化任何特定应用中的性能。为了降低-即使不能消除的话-液相在两相流体流中出现不等同分布的可能性, 所述两相流体流是处在相对于位于惰性气体供应管道15与分布管道17的相交处的分流T 形件50的相应出口而言处于下游的分布管道17A和17B中的,可在从分流件中接收两相流 的每条特定管道中设置附加的湍流产生装置,例如文丘里装置90或涡流产生装置92。例 如,在如图9所示的典型实施例中,涡流产生装置92A被设置在分布管道17A内且位于与分 流T形件50的出口支腿M相距达通往分布管道17A的两相流入口的几个管道直径的距离 范围内。相似地,涡流产生装置92B被设置与分流T形件50的出口支腿56相距达通往分 布管道17B的两相流入口的几个管道直径的距离范围内。在如图11所示的典型实施例中, 文丘里装置90A被设置在分布管道17A内且位于与分流T形件50的出口支腿M相距达通 往分布管道17A的两相流入口的几个管道直径的距离范围内。相似地,文丘里装置90B被 设置在分布管道17B内且位于与分流T形件50的出口支腿56相距达通往分布管道17B的 两相流入口的几个管道直径的距离范围内。当从分流T形件50流出的两相流经过文丘里装置90或涡流产生装置92时,在两 相流中产生了不稳定的流体涡系,这促进了液相与气相的混合从而确保了液雾液滴在到达 喷嘴40的惰性气体的整个范围内实现了更均勻的分布。如前所述,由于更微细雾滴的非弹 性碰撞而可能形成的水或其它灭火流体的聚结液滴由于通过穿孔圆盘80A和80B中开口的 两相流的原因而被打碎。在被定位在略微位于在这些穿孔圆盘下游的位置处的情况下,湍 流产生装置90、92有利于由于聚结液滴被打碎而产生的更精细液滴在惰性气体流内实现 混合和再分布。上文已经结合水作为液体灭火剂的情况对本发明的惰化火灾扑救系统进行了描 述。但应该理解也可使用其它液体灭火剂来代替本发明的惰化火灾扑救系统中的水。正 如所属领域技术人员应该认识到地那样,本发明的教导可应用于任何可能出现液体灭火剂 被不当地分布在系统的各条分支或线路之间的那些两相流体惰化火灾扑救系统中。尽管上文已经结合附图所示的典型实施例对本发明进行了特定的图示和说明,但 所属领域技术人员应该理解在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情 况下,可对本发明的细节作出各种改变。
权利要求
1.一种用于扑灭受保护空间中的火灾的火灾扑救系统,所述火灾扑救系统包括被设置而与所述受保护空间操作性地相关联的多个流体排放装置;用于将惰性气态流体和液体灭火剂的流引导至所述多个流体排放装置的流分布网络, 所述流分布网络包括第一管道,所述第一管道限定出第一流通路,所述第一流通路在分流T 形件处与第二管道流体连通地互连,所述第二通道限定出第二流通路和第三流通路,所述 分流T形件具有用于接收来自所述第一流通路的流体流的入口、用于将所述接收到的流体 流的第一部分排放至所述第二流通路的第一出口、和用于将所述接收到的流体流的第二部 分排放至所述第二流通路的第二出口 ;和液体流体流再分布装置,所述液体流体流再分布装置在相对于所述分流T形件的流体 流而言位于上游的位置处被设置在所述第一管道中。
2.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体包括水。
3.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括用于将 旋转施加到通过所述第一管道的所述液体流体流上的旋流器装置。
4.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括环形环 构件,所述环形环构件具有圆周底部和圆柱形凸缘,所述圆柱形凸缘从所述环形环构件的 径向向内的部分沿轴向向外延伸,所述环形环被共轴地设置在所述第一管道中,且所述底 部的外周缘边与所述第一管道的内壁接触,所述圆柱形凸缘相对于通过所述第一管道的流 体流而言在上游沿轴向延伸。
5.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括围绕所 述第一管道的内壁的圆周且从所述内壁向外进行延伸的斜坡,且所述斜坡沿相对于通过所 述第一管道的流体流而言位于下游的方向而以向内的倾斜度进行延伸。
6.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括在所述 第一供应管道的内壁中形成的且围绕所述内壁的圆周延伸的凹进腔体。
7.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括文丘里 勺管装置,所述文丘里勺管装置被共轴地设置在所述第一管道内,所述文丘里勺管装置具 有本体,所述本体限定出穿过其中的中心通路,所述中心通路具有喉部部分且被共轴地设 置在所述第一管道内而与所述第一管道的内壁形成隔开关系,从而在所述内壁与所述本体 之间形成腔体,所述本体具有穿过其中的多个流体流开口以便在所述腔体与所述中心通路 之间建立起流体流连通。
8.根据权利要求7所述的火灾扑救系统,其中所述文丘里勺管装置被共轴地设置在所 述第一管道内,所述文丘里勺管装置的所述本体包括具有喉部的纵向细长的壳体、沿相对 于所述喉部而言位于上游的方向进行轴向延伸的会聚部分、和沿相对于所述喉部而言位于 下游的方向进行轴向延伸的发散部分。
9.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括用于将 湍流施加到通过所述第一管道的所述惰性气态流体和所述液体流体的流上的涡流产生器。
10.根据权利要求1所述的火灾扑救系统,其中所述液体流体流再分布装置包括第一 穿孔板,所述第一穿孔板在相对于所述分流T形件的所述入口的流体流而言位于上游的位 置处被横向地设置在所述第一流通路上。
11.根据权利要求10所述的火灾扑救系统,进一步包括第二穿孔板,所述第二穿孔板在相对于所述分流T形件的所述第一出口的流体流而言 位于下游的位置处被横向地设置在所述第二流通路上;和第三穿孔板,所述第三穿孔板在相对于所述分流T形件的所述第二出口的流体流而言 位于下游的位置处被横向地设置在所述第三流通路上。
12.根据权利要求11所述的火灾扑救系统,进一步包括第一湍流产生装置和第二湍流 产生装置,所述第一湍流产生装置在相对于所述分流T形件的所述第一出口的流体流而言 位于下游的位置处被设置在所述第二流通路中,所述第二湍流产生装置在相对于所述分流 T形件的所述第二出口的流体流而言位于下游的位置处被设置在所述第三流通路中。
13.根据权利要求12所述的火灾扑救系统,其中所述第一湍流产生装置和所述第二湍 流产生装置分别包括文丘里装置。
14.根据权利要求12所述的火灾扑救系统,其中所述第一湍流产生装置和所述第二湍 流产生装置分别包括涡流产生装置。
15.根据权利要求10所述的火灾扑救系统,进一步包括在相对于所述分流T形件的所 述入口的流体流而言位于上游的位置处被设置在所述第一流通路中的涡流产生装置。
16.根据权利要求10所述的火灾扑救系统,进一步包括内部管状衬里,所述内部管状 衬里具有被共轴地设置在所述第一管道内的内部通路且在所述管状衬里与所述第一管道 的内壁之间限定出沿轴向延伸的环形空间,所述环形空间限定出环形流通路且所述管状衬 里的所述内部通路限定出所述第一流通路,所述管状衬里具有位于其中的多个开口,所述 开口在所述环形流通路与所述第一流通路之间建立起流体流连通。
17.根据权利要求16所述的火灾扑救系统,其中所述环形流通路包括仅用于传输惰性 气体的流通路且所述第一流通路包括用于传输液体灭火剂和惰性气体的两相混合物的流 通路。
全文摘要
本发明提供了一种两相液体/惰性气体流惰化火灾扑救系统,所述系统改进了所述惰性气体流内液体火灾扑救分布。所述系统包括流分布网络,所述流分布网络具有在分流T形件处与第二管道互连的第一管道。液体流再分布装置在相对于所述分流T形件的流体流而言位于上游的位置处被设置在所述第一管道中。
文档编号A62C35/02GK102089040SQ200880129774
公开日2011年6月8日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者G·阿曼蒂尼, M·A·勒利克, M·C·索特里欧, M·L·科恩, R·G·邓斯特, R·J·莱德, R·K·马达布什, Y·F·哈利尔 申请人:Utc消防及保安公司

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