專利名稱：改進(jìn)的壓縮空氣泡沫技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于持續(xù)產(chǎn)生壓縮氣體泡沫的方法、壓縮氣體泡沫系統(tǒng)和具體適用于
該方法的發(fā)泡室，壓縮氣體泡沫具體為壓縮空氣泡沫，壓縮氣體泡沫系統(tǒng)具體為特別用于 滅火的壓縮空氣泡沫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知通過壓縮空氣泡沫(CAF)進(jìn)行滅火。通常，持續(xù)地將發(fā)泡劑添 加在水流中，并向發(fā)泡管路或發(fā)泡室供應(yīng)所得到的發(fā)泡劑與水流的混合物，還為發(fā)泡管路 或發(fā)泡室提供氣壓以生成氣泡。離開發(fā)泡管路或發(fā)泡室的泡沫穿過剛性或撓性管到達(dá)用于 將泡沫噴射到火上的噴嘴。發(fā)泡管路或發(fā)泡室也被稱為混合器或混合室， 一般是靜止型的， 或者稱為靜態(tài)型的，即不包含運(yùn)動部件的發(fā)泡管路或發(fā)泡室。 壓縮空氣泡沫系統(tǒng)(CAFS)當(dāng)安裝在救火車上時(shí)可以是移動的。這種系統(tǒng)當(dāng)用于
轎車和貨車通行隧道中的固定防火系統(tǒng)中時(shí)還可以是固定的。 存在通常彼此極不相同的用于產(chǎn)生CAF的技術(shù)。 產(chǎn)生CAF的主要問題是以適當(dāng)?shù)姆绞娇刂葡蚧旌鲜夜?yīng)的水流和空氣流以持續(xù) 地提供具有恰當(dāng)滅火特性并隨時(shí)間保持穩(wěn)定的泡沫。由于向混合室供應(yīng)的水和空氣以及用 于輸送和噴射泡沫的管和噴嘴中的物理?xiàng)l件可能會變化，因此會出現(xiàn)問題。具體地，可為 CAFS系統(tǒng)供應(yīng)水流，而例如當(dāng)使用水泵時(shí)該水流的壓力和流速可能會隨時(shí)間而變化。移動 的系統(tǒng)可以與如在干預(yù)地點(diǎn)可獲得的消防栓的水源一起使用，從而這種系統(tǒng)可能會具有不 同的壓力和流速特性。另外，連接至混合室的出口的管的長度和直徑、連接在管的端部處的 噴嘴的類型、連接至混合室的出口的管的數(shù)量等可能會變化并且影響混合室的工作條件并 因此影響泡沫的質(zhì)量。 因此，使用復(fù)雜的系統(tǒng)和過程以平衡向混合室供應(yīng)的水的壓力和空氣的壓力或者 當(dāng)水的壓力變化時(shí)調(diào)整空氣的壓力。 US-A-2004/0177975公開了一種包括系統(tǒng)控制器的CAFS系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制器用于 依據(jù)由水流量計(jì)和空氣流量計(jì)提供的信號、以保持基于用戶可調(diào)的比率輸入的空氣流與泡 沫流的比率為目標(biāo)來控制空氣流量控制閥。 W0 2006/000177公開了一種CAFS，在這種CAFS中，壓縮空氣通過壓力控制器和空 氣體積流速控制閥被導(dǎo)入發(fā)泡管路中。另外，所產(chǎn)生的CAF經(jīng)過泡沫壓力傳感器和電控氣 動閥流動到泡沫噴射裝置，泡沫壓力傳感器和電控氣動閥形成閉環(huán)控制回路以調(diào)整泡沫的 濃度并從而調(diào)整泡沫的品質(zhì)。水經(jīng)過水壓力控制器被供給到系統(tǒng)中并與發(fā)泡劑和添加劑相 互混合。發(fā)泡劑_添加劑_水的混合物經(jīng)過水體積流速控制閥和發(fā)泡管路流動，壓縮空氣 以預(yù)設(shè)的壓力和體積流速參數(shù)經(jīng)過空氣體積流速控制閥進(jìn)入發(fā)泡管路中。該文獻(xiàn)提到了使 用泡沫噴射裝置噴灑的CAF的泡沫品質(zhì)取決于流速并因此取決于泡沫在發(fā)泡管路中的停 留時(shí)間，該文獻(xiàn)還教導(dǎo)了使用電控氣動閥通過由泡沫壓力傳感器確定的泡沫壓力對流速進(jìn) 行控制(泡沫壓力控制)。
然而，該文獻(xiàn)并未給出關(guān)于控制不同參數(shù)的方式的任何細(xì)節(jié)，具體而言，沒有給出
關(guān)于控制空氣、水和泡沫的壓力、體積流速和速度/停留時(shí)間以確?；旌鲜页掷m(xù)提供具有
良好品質(zhì)的泡沫以進(jìn)行滅火的細(xì)節(jié)。另外，實(shí)施閉環(huán)控制可能是復(fù)雜的。EP-A-1 632 272公開了用于轎車和貨車通行隧道的CAFS。該文獻(xiàn)并未涉及優(yōu)化
混合室條件的課題，但是涉及了盡管在長管路中輸送泡沫而仍允許噴射具有良好品質(zhì)的泡
沫的課題。因此，該文獻(xiàn)教導(dǎo)了以防止泡沫壓力低于泡沫噴射裝置處的確定值以及因而提
供仍具有高滅火特性的均勻泡沫為目標(biāo)，將泡沫壓力自動設(shè)定至混合室后方的給定壓力。
通過關(guān)于壓力傳感器對閥進(jìn)行控制可以調(diào)整管的橫截面限制，通過管的可調(diào)整橫截面限制
獲得混合室后方的泡沫壓力。 然而，該文獻(xiàn)根本沒有涉及控制不同參數(shù)的問題，具體而言，沒有涉及控制空氣、 水和泡沫的壓力、體積流速和速度/停留時(shí)間以確?；旌鲜页掷m(xù)提供具有良好品質(zhì)的泡沫 以進(jìn)行滅火的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于持續(xù)產(chǎn)生品質(zhì)高且品質(zhì)恒定的CAF、或更一般地壓縮氣體
泡沫的改進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)易于實(shí)施，并特別地用于滅火或物體凈化的目的。 該目標(biāo)通過以下方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法是一種用于通過向發(fā)泡室供應(yīng)優(yōu)選為壓縮
空氣的壓縮氣體和優(yōu)選為水的流體與至少一種發(fā)泡劑的混合物以持續(xù)產(chǎn)生優(yōu)選為壓縮空
氣泡沫的壓縮氣體泡沫的改進(jìn)技術(shù)，特別用于滅火或用于凈化，所述發(fā)泡室具有出口以輸
出泡沫，所述方法包括以下步驟-以第一恒定壓力和第一恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)發(fā)泡劑與流體的混 合物；-以第二恒定壓力和第二恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體；以 及-調(diào)節(jié)所述發(fā)泡室的所述出口處的泡沫壓力以保持所述發(fā)泡室中的泡沫混合壓力 恒定。 該方法的優(yōu)選實(shí)施方式包括一個(gè)或多個(gè)以下特征-調(diào)節(jié)所述發(fā)泡室的所述出口處的泡沫壓力以將所述發(fā)泡室中的泡沫混合壓力保 持在確定的數(shù)值；-提供選擇性地調(diào)整所述確定的數(shù)值的可能性；-使用連接至所述發(fā)泡室的所述出口的自立式閥(優(yōu)選為壓管閥)以用于調(diào)節(jié)所 述泡沫壓力的步驟；-所述自立式閥適于相對于應(yīng)用至所述自立式閥的目標(biāo)壓力而在所述發(fā)泡室的所 述出口處調(diào)節(jié)所述泡沫壓力；-使用壓力調(diào)節(jié)器和體積流速調(diào)節(jié)器，從而以第一恒定壓力和第一恒定體積流速 向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)發(fā)泡劑與流體的混合物；-使用壓力調(diào)節(jié)器和體積流速調(diào)節(jié)器，從而以第二恒定壓力和第二恒定體積流速 向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體；-設(shè)定所述第一體積流速以使所述發(fā)泡室中的發(fā)泡劑與流體的混合物的表觀速度為至少0. 3m/s，更優(yōu)選地為至少2m/s ;-設(shè)定所述第一體積流速以使混合室中的發(fā)泡劑與流體的混合物的表觀速度不大 于3m/s ;-設(shè)定所述第二體積流速以使所述混合室中的所述壓縮氣體的表觀速度為至少 0. 3m/s，更優(yōu)選地為至少2m/s ;-設(shè)定所述第二體積流速以使所述混合室中的所述壓縮氣體的表觀速度不大于 3m/ s ;-設(shè)定所述第一體積流速和所述第二體積流速以在所述混合室中提供大于0. 3的 相對氣體流速比，更優(yōu)選地大于或等于0. 4，再優(yōu)選地大于或等于0. 5但不大于0. 95，更優(yōu) 選地不大于0. 8，更有利地不大于0. 75 ;-將管的一端連接至所述發(fā)泡室的所述出口，所述管的另一端連接至所述泡沫噴 射裝置，其中，所述管的液壓橫截面至少等于或大于所述發(fā)泡室的液壓橫截面。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提出了一種優(yōu)選為壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的壓縮氣體泡沫系 統(tǒng)，包括


物，以及



調(diào)節(jié)器；
-發(fā)泡室，具有
第一進(jìn)入口 ，用于向所述發(fā)泡室供應(yīng)優(yōu)選為壓縮空氣的壓縮氣體， 第二進(jìn)入口，用于向所述發(fā)泡室供應(yīng)優(yōu)選為水的液體和至少一種發(fā)泡劑的混合
排出口，用于輸出泡沫；以及
_壓力調(diào)節(jié)裝置，連接至所述排出口以保持所述發(fā)泡室的出口處的泡沫壓力恒定。 該系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式包括一個(gè)或多個(gè)以下特征
-用于以第一恒定壓力向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述發(fā)泡劑與液體的混合物的壓力 -用于以第一恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述發(fā)泡劑與液體的混合物的
體積流速調(diào)節(jié)器；-用于以第二恒定壓力向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體的壓力調(diào)節(jié)器；
-用于以第二恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體的體積流速調(diào)節(jié)-所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括優(yōu)選為壓管閥的自立式閥；-連接至所述發(fā)泡室的所述出口的管，所述管的另一端連接至泡沫噴射裝置，其
中，所述管的液壓橫截面積至少等于或大于所述發(fā)泡室的液壓橫截面積；-被設(shè)計(jì)為實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)。 根據(jù)另一方面，本發(fā)明提出了一種發(fā)泡室，適于產(chǎn)生可有利地用于CAFS中的壓縮 氣體泡沫，所述發(fā)泡室包括
-管道，具有 用于壓縮氣體的入口，所述壓縮氣體優(yōu)選為空氣； 用于流體的入口 ，所述流體優(yōu)選為水，且包含至少一種發(fā)泡劑；以及 用于輸出泡沫的出口；以及-至少一個(gè)過濾網(wǎng)，被設(shè)置成穿過所述管道的橫截面。
所述發(fā)泡室的優(yōu)選實(shí)施方式包括一個(gè)或多個(gè)以下特征-所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸選自0. 13到0. 5mm的范圍；-所述發(fā)泡室包括兩個(gè)過濾網(wǎng)，所述兩個(gè)過濾網(wǎng)均被設(shè)置成穿過所述管道的橫截
面并彼此分開一縱向距離；所述兩個(gè)過濾網(wǎng)優(yōu)選地具有相同的網(wǎng)孔尺寸，并且所述兩個(gè)過
濾網(wǎng)之間的距離選自所述入口側(cè)的過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸的10到30倍的范圍，更優(yōu)選地選自
15到25倍的范圍，且更有利地等于20倍；-所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔的壓力等效網(wǎng)孔直徑小于待產(chǎn)生的膨脹的泡沫中的 氣泡的平均當(dāng)量直徑；-所述用于壓縮空氣的入口連接至在所述管道中延伸的噴嘴，所述噴嘴具有徑向 孔，所述徑向孔用于垂直于所述管道中的發(fā)泡劑與液體流的混合物將氣體噴射到所述管道 中；-所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的自由橫截面積等于或大于所述管道的自由橫截面積。
有利地，使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡室以持續(xù)產(chǎn)生具體為壓縮空氣泡沫的壓縮氣體泡 沫，特別用于滅火或凈化。因此，本發(fā)明還提出了一種尤其是CAFS的壓縮空氣系統(tǒng)，其包括 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡室。 在之前限定的本發(fā)明中，所述壓縮氣體可包括單一的氣體，但是也可以像空氣那 樣是幾種不同氣體的混合物。類似地，在本發(fā)明中，所述液體可包括單一的液體，但是也可 以是幾種不同液體的混合物。 以下參照下面所列示的附圖，對以非限制性示例的方式給出的本發(fā)明的實(shí)施方式 進(jìn)行描述，從而本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)會得以顯現(xiàn)。


圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的CAFS。
圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡室。
發(fā)明的具體描述 根據(jù)本發(fā)明，通過向具有用于輸出的出口的發(fā)泡室提供至少包含發(fā)泡劑的水和壓 縮空氣來持續(xù)地產(chǎn)生CAF。以第一恒定壓力和第一恒定體積流速向發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)發(fā)泡劑 與水的混合物。類似地，以第二恒定壓力和第二恒定體積流速向發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)壓縮空氣。 另外，調(diào)節(jié)發(fā)泡室中的壓力(以下稱之為泡沫混合壓力)以保持所述泡沫的壓力恒定，而無 論在發(fā)泡室的出口處連接的泡沫輸送管路中可能存在的較低壓力。所述泡沫的持續(xù)產(chǎn)生和 壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的持續(xù)供應(yīng)涉及CFAS在使用的情況，即，具體是當(dāng)布置在 連接至發(fā)泡室的出口的管的端部處的噴射裝置如噴嘴打開時(shí)?？梢岳斫猓鲇糜谠诎l(fā)泡 室中保持泡沫混合壓力恒定的壓力調(diào)節(jié)不一定涉及在整個(gè)發(fā)泡室的任何位置壓力相等。當(dāng) 然，不同的發(fā)泡室部件可能會引起一些壓力損失，因此在發(fā)泡室中各位置之間的壓力可能 會些許不同。但是應(yīng)當(dāng)理解，由于所述的壓力調(diào)節(jié)的作用，當(dāng)考慮發(fā)泡室中的給定位置時(shí)， 壓力基本不會隨時(shí)間變化。 因此，壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物流過混合室，并且壓縮空氣和發(fā)泡劑與水 的混合物均具有恒定的體積流速和恒定的流速，且特別與在用于將泡沫從發(fā)泡室運(yùn)送至泡 沫噴射裝置的管中可能出現(xiàn)的后續(xù)的壓力變化無關(guān)。從而，泡沫通過發(fā)泡室以恒定的品質(zhì)持續(xù)輸出。另外，無需平衡壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的壓力和體積流速。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的CAFS。 CAFS包括發(fā)泡室5，通過壓力調(diào) 節(jié)器2和體積流速調(diào)節(jié)器4向發(fā)泡室5持續(xù)供應(yīng)水與至少一種發(fā)泡劑的混合物。發(fā)泡劑可 以是適于滅火的任何類型的發(fā)泡劑。還通過壓力調(diào)節(jié)器1和體積流速調(diào)節(jié)器3向發(fā)泡室5 持續(xù)供應(yīng)壓縮空氣。設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器1、2和體積流速調(diào)節(jié)器3、4的目的是向發(fā)泡室5供應(yīng) 空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的恒定壓力和恒定體積流速，盡管空氣源和/或水源中可能出 現(xiàn)變化。發(fā)泡室5將輸入的壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物進(jìn)行混合以產(chǎn)生泡沫。發(fā)泡室 5可以是任何已知的類型。優(yōu)選地，發(fā)泡室5是靜態(tài)混合室。 可以從任何合適的水源(未表示出)如消防泵、消防栓或建筑物或隧道內(nèi)的固定 供水網(wǎng)來供應(yīng)水?？梢砸怨爬系姆绞酵ㄟ^壓縮機(jī)來供應(yīng)壓縮空氣。將發(fā)泡劑以適當(dāng)?shù)牧客?過例如在W0 2006/000177中描述的適當(dāng)技術(shù)持續(xù)且均勻地添加到水中。添加到水的發(fā)泡 劑的量通常小于水與發(fā)泡劑的混合物的總體積的1%。 發(fā)泡室5的出口連接至用于輸送泡沫的管8。例如噴嘴的泡沫噴射裝置9連接在 管8的端部。管8根據(jù)預(yù)期用途可以是剛性或撓性的。壓力調(diào)節(jié)裝置6、7在發(fā)泡室5的出 口處設(shè)置在管8中。壓力調(diào)節(jié)裝置6、7適于保持發(fā)泡室5出口處的恒定壓力，因此還保持 發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力恒定。因此，發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力并不因管8和泡沫噴 射裝置9的后續(xù)條件而變化。 發(fā)泡室5中的泡沫壓力保持在這樣的壓力，該壓力被設(shè)置成低于壓力調(diào)節(jié)器1和 2的出口處的發(fā)泡劑與水的混合物和壓縮空氣的壓力。 保持發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力恒定使得可以精確控制的發(fā)泡室中的工作參數(shù) 持續(xù)產(chǎn)生泡沫成為可能，并且這種泡沫隨著時(shí)間穩(wěn)定。因此，可以以恒定的品質(zhì)持續(xù)產(chǎn)生 泡沫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)果已由以下事實(shí)而產(chǎn)生，即由設(shè)定至給定數(shù)值的體積流速調(diào)節(jié)器3、 4所確定的空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的流速實(shí)際上受到體積流速調(diào)節(jié)器3、4的入口與出 口之間的壓力差異影響。結(jié)合壓力調(diào)節(jié)器1、2保持發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力恒定使體積 流速調(diào)節(jié)器3、4處的壓力差異保持恒定。從而，向發(fā)泡室5供應(yīng)的空氣和發(fā)泡劑與水的混 合物的實(shí)際流速也是恒定的。 壓力調(diào)節(jié)器1、2可以是壓力限制閥，特別是市場上可以買到的類型。體積流速調(diào) 節(jié)器3、4可以是體積流速調(diào)節(jié)閥，特別是市場上可以買到的類型。 另外，壓力調(diào)節(jié)裝置6、7優(yōu)選地包括特別是如市場上可以獲得的自力式閥6。在這 種情況下，穿過閥6的流動路徑的開口程度由管8和泡沫噴射裝置9中的泡沫的背壓與閥 6的目標(biāo)壓力共同確定。 因此，無需壓力傳感器和例如PLC或具有微處理器的電子電路的控制裝置來獲得 恒定的泡沫壓力。換言之，自力式閥提供了非常簡單和經(jīng)濟(jì)的實(shí)施方式。
自力式閥6優(yōu)選是可調(diào)的。換言之，可以根據(jù)希望的水_空氣比將閥6選擇性地 設(shè)定至某目標(biāo)壓力。因此，自力式閥6調(diào)節(jié)發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力以使其等于目標(biāo)壓 力。因此，可以改變發(fā)泡室5中的泡沫混合壓力，從而調(diào)整流速。 在圖l所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，以氣動方式將目標(biāo)壓力提供給自力式閥6?？梢?通過連接至用于向發(fā)泡室5供應(yīng)的壓縮氣源的壓力控制閥7提供目標(biāo)壓力?；蛘撸梢砸?動、電控液動、電控氣動方式將目標(biāo)壓力應(yīng)用至自力式閥6。自力式閥6還可以被設(shè)計(jì)成用于以機(jī)械方式設(shè)定目標(biāo)壓力。 自力式閥6有利地是壓管閥(也被稱為內(nèi)部管閥)。壓管閥在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所 周知的。通常，壓管閥是直通閥，閥件在該直通閥上包括撓性套管，該撓性套管被扭曲以控 制流體的流動。在操作中，甚至當(dāng)閥的開口程度例如由于管8和泡沫噴射裝置9中的條件 發(fā)生變化而發(fā)生變化時(shí)，壓管閥也不會對由發(fā)泡室5產(chǎn)生的氣泡產(chǎn)生負(fù)面的影響。當(dāng)然，壓 管閥提供了穿過閥的橫截面的平滑的變化，即平順的變化。另外，壓管閥中的流體路徑由平 滑表面限定。因此，氣泡可以平順地穿過閥，而不會可能像在流動路徑中具有尖銳邊緣的閥 那樣而受到負(fù)面的影響或被破壞。 在氣源和/或水源均提供具有所需壓力和體積流速的對應(yīng)流的情況下，可以分別 省去壓力調(diào)節(jié)器1、2和體積流速調(diào)節(jié)器3、4。 為了提供具有良好品質(zhì)且被均勻制成具有例如在0. 5至lmm范圍內(nèi)的平均當(dāng)量直 徑(average equivalent diameter)的細(xì)小氣泡的泡沫，發(fā)泡室5中的發(fā)泡劑與水的混合 物流的速度優(yōu)選為至少O. 3m/s，但更優(yōu)選為至少2m/s。然而，該速度優(yōu)選不超過3m/s。類 似地，發(fā)泡室5中的壓縮空氣流的速度優(yōu)選為至少0. 3m/s，但更優(yōu)選為至少2m/s。然而，該 速度也優(yōu)選不超過3m/s。 上述速度不應(yīng)被理解為實(shí)際的速度而是對應(yīng)于按照以下所計(jì)算的所謂表觀速度 其中 Vs，發(fā)泡室5中的壓縮氣體的速度，也稱為發(fā)泡室5中的表觀速度；
VFR空氣發(fā)泡室5的入口處的壓縮空氣的體積流速； V* :發(fā)泡室5中的發(fā)泡劑和水的混合物的速度，也稱為發(fā)泡室5中的該混合物的 表觀速度； VFR* :發(fā)泡室5的入口處的發(fā)泡劑和水的混合物的體積流速；
S :混合室5的液壓橫截面積。 可以理解，為一個(gè)輸入流計(jì)算這些表觀速度時(shí)，假設(shè)未向發(fā)泡室5供應(yīng)其它輸入 流。 而且，發(fā)泡室5的入口處的相對空氣速度比優(yōu)選大于0. 3，更優(yōu)選大于或等于0. 4。 然而，相對空氣速度比優(yōu)選不超過0. 95，更優(yōu)選不超過0. 8，且進(jìn)一步優(yōu)選不超過0. 75。相 對空氣速度比的最優(yōu)選值是0. 5。 該相對空氣速度比'R'是壓縮空氣的表征速度與壓縮空氣的表征速度和發(fā)泡劑與 水的混合物的表征速度的和之間的比率，這些表征速度是以上通過公式(1)和(2)計(jì)算出 的表征速度，即，按照以下計(jì)算出R:
R = V宇氣/(V宇氣+V水) (3) 其中，V空氣和V水分別是通過上述公式獲得的。 盡管不希望受到任何理論的束縛，但是可以將以上解釋為，如果相對空氣速度比 的數(shù)值超過以上界限，那么在壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物之間會出現(xiàn)滑流效應(yīng)(slip effects)，使得壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物不會在發(fā)泡室5中進(jìn)行正確的混合，從而產(chǎn)生低劣品質(zhì)的泡沫或者甚至根本不產(chǎn)生任何泡沫。 通過在壓力調(diào)節(jié)器1、2和壓力調(diào)節(jié)裝置6、7的給定設(shè)置下的體積流速調(diào)節(jié)器3、4 對發(fā)泡室5的液壓橫截面以及發(fā)泡室5的入口處的壓縮空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的體積 流速進(jìn)行適當(dāng)限定，可以使上述條件得到滿足。 對于相同的發(fā)泡室5的液壓橫截面以及相同的發(fā)泡室5的入口處供應(yīng)的壓縮空氣 的體積流速，可以通過減小向發(fā)泡室5供應(yīng)的體積水流速以產(chǎn)生不同于相對空氣速度比的 優(yōu)選值的泡沫，并且空氣速度和發(fā)泡劑與水的混合物的速度不會超出所限定的界限。但是， 優(yōu)選地不將體積水流速減小以使發(fā)泡室5中的水與發(fā)泡劑的混合物的表觀流速低于已述 及的0.3m/s。因此根據(jù)設(shè)置，所產(chǎn)生的泡沫會或多或少的濕潤或干燥。發(fā)泡劑與水的混合
物的體積流速(在l(TC下考慮)相對于在大氣壓力下考慮的空氣的體積流速(在ot:下考
慮)的合適比率(以下稱為水空氣比率)對于滅火而言是l : 7。但是可以特別通過對設(shè) 置進(jìn)行上述改變并優(yōu)選在從1 : 5到1 : 21的范圍內(nèi)改變該比率。CAFS系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì) 成為使用者提供選擇性地通過控制裝置改變該比率的可能性，從而CAFS通過改變體積流 速調(diào)節(jié)器4和壓力調(diào)節(jié)裝置6、7的設(shè)置改變泡沫壓力和發(fā)泡劑與水流的混合物的流速。
可以理解，發(fā)泡室5的出口處的泡沫壓力大于泡沫噴射裝置9的入口處的泡沫壓 力。這種壓力差允許通過管8輸送泡沫。這種壓力差引起管8中的泡沫的膨脹。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)泡沫速度過高時(shí)，泡沫的氣泡會因?yàn)橥獠亢蛢?nèi)部摩擦力以及剪切力而被破壞。為了防止 不利影響，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以在考慮管8的端部處(在泡沫噴射裝置9處)的體積流速和壓力 的情況下對管8的最佳橫截面積進(jìn)行選擇。具體地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選地將管8的橫截面積選 擇為等于或大于發(fā)泡室5的液壓橫截面積。 圖2圖示了發(fā)泡室5的有利結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)異的發(fā)泡性能。發(fā)泡室具有 帶進(jìn)入口 10、11和排出口 12的管道形式。像在管中一樣，發(fā)泡室的橫截面可以是具有給定 直徑d-MK的圓形?；蛘?，該橫截面可以具有不同的形狀，如三角形或任何多邊形。發(fā)泡室5 被設(shè)計(jì)為具有這樣的橫截面，即使得空氣和發(fā)泡劑與水的混合物的表觀流速保持在上述界 面內(nèi)；參見以上公式(1)和(2)。 進(jìn)入口 10被設(shè)計(jì)成用于連接至為發(fā)泡室5供應(yīng)發(fā)泡劑與水的混合物或發(fā)泡劑與 另一種液體的混合物的管。如果用于圖1的實(shí)施方式中，進(jìn)入口 io連接至水體積流速調(diào)節(jié) 器4。進(jìn)入口 10的橫截面優(yōu)選地與發(fā)泡室5的橫截面相同。 進(jìn)入口 11被設(shè)計(jì)成用于連接至根據(jù)泡沫的預(yù)期用途為發(fā)泡室5供應(yīng)壓縮空氣或 另一種合適氣體的管。如果用于圖1的實(shí)施方式中，進(jìn)入口 ll連接至空氣體積流速調(diào)節(jié)器 3。進(jìn)入口 11延伸到具有噴嘴13的發(fā)泡室5中。噴嘴13優(yōu)選位于發(fā)泡室5的橫截面的中 心。 排出口 12被設(shè)計(jì)用于連接至向泡沫噴射裝置輸送泡沫的管。如果用于圖1的實(shí) 施方式中，排出口 12恰在壓力調(diào)節(jié)器6、7之前連接至管8。排除口 12的橫截面優(yōu)選與發(fā)泡 室5的橫截面相同。 發(fā)泡室5包括第一過濾網(wǎng)14，第一過濾網(wǎng)14以在噴嘴13的排出孔下游a_D_S的 距離延伸穿過發(fā)泡室5的整個(gè)橫截面。發(fā)泡室5優(yōu)選包括第二過濾網(wǎng)15，第二過濾網(wǎng)15以 在第一過濾網(wǎng)14的下游a-S-S的距離延伸穿過發(fā)泡室5的整個(gè)橫截面。過濾網(wǎng)14與15之 間的距離a-S-S優(yōu)選地選自過濾網(wǎng)14、15的網(wǎng)孔尺寸的10到30倍的范圍，更優(yōu)選地選自15到25倍的范圍，并且更加有利地等于過濾網(wǎng)14、15的網(wǎng)孔尺寸的20倍，這里，網(wǎng)孔尺寸 是液壓等效(當(dāng)量)網(wǎng)孔直徑。在過濾網(wǎng)15的網(wǎng)孔尺寸不同于過濾網(wǎng)14的網(wǎng)孔尺寸的情 況下，計(jì)算出之前的相對于在流體流動方向上的第一過濾網(wǎng)，即在圖1中位于進(jìn)入口 10、11 一側(cè)的作為過濾網(wǎng)14的過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸的10到30倍和15到25倍范圍以及20倍的有 利數(shù)值。另外，在過濾網(wǎng)的所有網(wǎng)孔具有不同尺寸的情況下，待考慮的網(wǎng)孔尺寸是平均網(wǎng)孔 尺寸。無論過濾網(wǎng)14、15的縱向截面的形狀或長度如何，在第一過濾網(wǎng)的過濾部分的邊界 與第二過濾網(wǎng)的過濾部分的邊界之間測量距離a-S-S(如圖2所示)。
距離a-D-S優(yōu)選處于零到管道5的(當(dāng)量)液壓直徑d-MK —半的范圍內(nèi)。
過濾網(wǎng)13、14可具有不同的網(wǎng)孔或孔尺寸。但是過濾網(wǎng)13、14具有相同的網(wǎng)孔或 孔尺寸是有利的。當(dāng)然，試驗(yàn)已經(jīng)表明，當(dāng)使用具有相同網(wǎng)孔或孔尺寸的過濾網(wǎng)時(shí)從噴口 9 噴灑的所產(chǎn)生的泡沫氣泡相比使用具有不同網(wǎng)孔或孔尺寸的過濾網(wǎng)時(shí)更加均勻而且膨脹 的泡沫的氣泡尺寸范圍更小。 在考慮待產(chǎn)生的泡沫氣泡的尺寸的情況下對過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔或孔進(jìn)行限定。具體 地，優(yōu)選地將液壓等效(當(dāng)量)網(wǎng)孔直徑選擇為小于待產(chǎn)生的膨脹的泡沫中的氣泡的平均 當(dāng)量直徑。通過膨脹的泡沫，可以理解在泡沫噴射裝置9處噴射的泡沫。如果過濾網(wǎng)的網(wǎng) 孔尺寸彼此不同，那么所述優(yōu)選的液壓等效(等量)網(wǎng)孔直徑優(yōu)選應(yīng)用于根據(jù)流動方向的 最后的過濾網(wǎng)，即，應(yīng)用于所述實(shí)施方式中的過濾網(wǎng)15。通常，有利地限定過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺 寸以使膨脹的泡沫中的氣泡尤其當(dāng)用于滅火應(yīng)用中時(shí)具有處于從0. 5到lmm的范圍內(nèi)的平 均當(dāng)量直徑。已經(jīng)確定，可以按照以下公式確定優(yōu)選的網(wǎng)孔尺寸
"網(wǎng)孔—)t 其中 D網(wǎng)孔是網(wǎng)孔尺寸； d是膨脹的氣泡的液壓等效直徑；以及 k是處于從2到11的范圍內(nèi)并取決于過程參數(shù)的因數(shù)，過程參數(shù)尤其是水-空氣 比和發(fā)泡室5中的混合壓力。 因此，過濾網(wǎng)14、15優(yōu)選地被選擇為處于0. 13到0. 5mm以提供處于0. 5到lmm范 圍內(nèi)的膨脹的泡沫中的氣泡。 過濾網(wǎng)13、14可具有不同的橫截面形狀，如"帽子"形、棱錐形、球臺形、圓錐形或 截頭圓錐形。然而，每個(gè)過濾網(wǎng)13、 14的自由橫截面優(yōu)選至少等于形成發(fā)泡室5的環(huán)繞壁 的所述通道的液壓橫截面。這是由于根據(jù)壓縮空氣和水及發(fā)泡劑的混合物的表觀速度的優(yōu) 選范圍對流速進(jìn)行調(diào)整。類似地，還希望將"空氣速度比"設(shè)定在一定范圍內(nèi)。到目前為止， 過濾網(wǎng)的自由橫截面不小于通道的橫截面，這樣不會導(dǎo)致這些參數(shù)的變化。而且，穿過過濾 網(wǎng)的流的壓力損失保持非常小。 不同類型的噴嘴可用于噴嘴13。有利地，噴嘴13被設(shè)置為具有一系列徑向孔16， 一系列徑向孔16用于將空氣垂直于發(fā)泡劑與水流的混合物噴射到發(fā)泡室5中，以提供發(fā)泡 室5中空氣的規(guī)則分布。 已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行很多變型?？梢岳斫?，根據(jù)本發(fā)明的CAFS可用于除滅火的其它目的。例如，根據(jù)本發(fā)明的 CAFS可用于物體的凈化。當(dāng)然，要根據(jù)希望的用途對發(fā)泡劑進(jìn)行選擇。盡管所述實(shí)施方式 中的提到的流體是空氣和水，但是本發(fā)明不限于這些流體。依據(jù)所產(chǎn)生的泡沫的希望用途， 空氣可由另一種氣體或氣體的混合物代替，或者空氣可與一種或幾種其它流體混合。在這 種情況下，有關(guān)空氣和水所進(jìn)行的描述在進(jìn)行必要修正的情況下適用。具體地，關(guān)于表觀速 度Vg^和VA和相對空氣速度比'R'所述條件在進(jìn)行必要修正的情況下適用。
權(quán)利要求
一種用于通過向發(fā)泡室(5)供應(yīng)優(yōu)選為壓縮空氣的壓縮氣體和優(yōu)選為水的流體與至少一種發(fā)泡劑的混合物以持續(xù)產(chǎn)生優(yōu)選為壓縮空氣泡沫的壓縮氣體泡沫的方法，特別用于滅火或用于凈化，所述發(fā)泡室(5)具有出口以輸出泡沫，所述方法包括以下步驟-以第一恒定壓力和第一恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)發(fā)泡劑與流體的混合物；-以第二恒定壓力和第二恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體；以及-調(diào)節(jié)所述發(fā)泡室的所述出口處的泡沫壓力以保持所述發(fā)泡室中的泡沫混合壓力恒定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括-調(diào)節(jié)所述發(fā)泡室的所述出口處的泡沫壓力以將所述發(fā)泡室中的泡沫混合壓力保持在 確定的數(shù)值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括_提供選擇性地調(diào)整所述確定的數(shù)值的可能性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，使用連接至所述發(fā)泡室的所述出口的自立 式閥(6)以用于調(diào)節(jié)所述泡沫壓力的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述自立式閥是壓管閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，所述自立式閥適于相對于應(yīng)用至所述自立式 閥的目標(biāo)壓力而在所述發(fā)泡室的所述出口處調(diào)節(jié)所述泡沫壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，使用壓力調(diào)節(jié)器(2)和體積流速調(diào)節(jié)器 (4)，從而以第一恒定壓力和第一恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)發(fā)泡劑與流體的混 合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，使用壓力調(diào)節(jié)器(1)和體積流速調(diào)節(jié)器 (3)，從而以第二恒定壓力和第二恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟-設(shè)定所述第一體積流速以使所述發(fā)泡室中的發(fā)泡劑與流體的混合物的表觀速度為至 少0. 3m/s，更優(yōu)選地為至少2m/s。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟-設(shè)定所述第一體積流速以使混合室中的發(fā)泡劑與流體的混合物的表觀速度不大于 3m/s。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟-設(shè)定所述第二體積流速以使所述混合室中的所述壓縮氣體的表觀速度為至少0. 3m/ s，更優(yōu)選地為至少2m/s。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟_設(shè)定所述第二體積流速以使所述混合室中的所述壓縮氣體的表觀速度不大于3m/s。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟_設(shè)定所述第一體積流速和所述第二體積流速以在所述混合室中提供大于0. 3的相對 氣體流速比，更優(yōu)選地大于或等于0. 4，再優(yōu)選地大于或等于0. 5但不大于0. 95，進(jìn)一步優(yōu) 選地不大于0. 8，更有利地不大于0. 75。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟-將管(8)的一端連接至所述發(fā)泡室的所述出口，所述管的另一端連接至所述泡沫噴 射裝置(9)，其中，所述管的液壓橫截面至少等于或大于所述發(fā)泡室的液壓橫截面。
15. —種壓縮氣體泡沫系統(tǒng)，優(yōu)選為壓縮空氣泡沫系統(tǒng)，包括 -發(fā)泡室(5)，具有:第一進(jìn)入口 (ll)，用于向所述發(fā)泡室供應(yīng)優(yōu)選為壓縮空氣的壓縮氣體，第二進(jìn)入口 (io)，用于向所述發(fā)泡室供應(yīng)優(yōu)選為水的液體和至少一種發(fā)泡劑的混合物，以及排出口 (12)，用于輸出泡沫；以及-壓力調(diào)節(jié)裝置(6，7)，連接至所述排出口 (12)以保持所述發(fā)泡室的出口處的泡沫壓 力恒定。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括壓力調(diào)節(jié)器(2)和體積流速調(diào)節(jié)器(4)， 以便以第一恒定壓力和第一恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述發(fā)泡劑與液體的混 合物。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括壓力調(diào)節(jié)器(1)和體積流速調(diào)節(jié)器 (3)，以便以第二恒定壓力和第二恒定體積流速向所述發(fā)泡室持續(xù)供應(yīng)所述壓縮氣體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括自立式 閥(6)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述自立式閥是壓管閥。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接至所述發(fā)泡室的出口 的管(8)，所述管的另一端連接至泡沫噴射裝置(9)，其中，所述管的液壓橫截面至少等于 或大于所述發(fā)泡室的液壓橫截面。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求 1至14中任一項(xiàng)所述的方法。
22. —種發(fā)泡室，適于產(chǎn)生壓縮氣體泡沫，所述發(fā)泡室包括 -管道，具有用于壓縮氣體的入口 (ll)，所述壓縮氣體優(yōu)選為空氣； 用于流體的入口 (IO)，所述流體優(yōu)選為水且包含至少一種發(fā)泡劑；以及 用于輸出泡沫的出口；以及-至少一個(gè)過濾網(wǎng)(14 ;15)，被設(shè)置成穿過所述管道的橫截面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的發(fā)泡室，其中，所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸選自0. 13 到0. 5mm的范圍。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的發(fā)泡室，包括兩個(gè)過濾網(wǎng)(14，15)，所述兩個(gè)過濾網(wǎng) 均被設(shè)置成穿過所述管道的橫截面并彼此分開一縱向距離。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)泡室，其中，所述兩個(gè)過濾網(wǎng)具有相同的網(wǎng)孔尺寸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的發(fā)泡室，其中，所述兩個(gè)過濾網(wǎng)之間的距離選自所述 入口 (lO，ll)側(cè)的過濾網(wǎng)(14)的網(wǎng)孔尺寸的10到30倍的范圍，更優(yōu)選地選自15到25倍 的范圍，且更有利地等于20倍。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項(xiàng)所述的發(fā)泡室，其中，所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔的壓力等效網(wǎng)孔直徑小于待產(chǎn)生的膨脹的泡沫中的氣泡的平均當(dāng)量直徑。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項(xiàng)所述的發(fā)泡室，其中，所述用于壓縮空氣的入口連 接至在所述管道中延伸的噴嘴(13)，所述噴嘴具有徑向孔(6)，所述徑向孔用于垂直于所 述管道中的發(fā)泡劑與液體流的混合物將氣體噴射到所述管道中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22至28中任一項(xiàng)所述的發(fā)泡室，其中，所述至少一個(gè)過濾網(wǎng)的自由 橫截面等于或大于所述管道的自由橫截面。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22至29中任一項(xiàng)所述的發(fā)泡室的用途，用于持續(xù)產(chǎn)生壓縮氣體泡 沫，尤其是壓縮空氣泡沫，特別用于滅火或凈化。
31. —種壓縮氣體泡沫系統(tǒng)，尤其是壓縮空氣泡沫系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求22至30中 任一項(xiàng)所述的發(fā)泡室。
全文摘要
該方法用于通過向發(fā)泡室(5)供應(yīng)壓縮空氣和水與至少一種發(fā)泡劑的混合物而持續(xù)產(chǎn)生壓縮空氣泡沫，特別用于滅火或凈化，所述發(fā)泡室(5)通過管(8)向噴嘴(9)輸出泡沫。例如通過壓力調(diào)節(jié)器(1，2)和流速調(diào)節(jié)器(3，4)以恒定的壓力并以恒定的體積流速向發(fā)泡室(5)均勻供應(yīng)發(fā)泡劑與水的混合物和壓縮空氣。在發(fā)泡室(5)的出口處調(diào)節(jié)泡沫壓力，以優(yōu)選通過自立式閥(6)保持發(fā)泡室中的泡沫混合壓力恒定。發(fā)泡室可以有利地是包括過濾網(wǎng)的靜態(tài)型。
文檔編號A62C5/00GK101754785SQ200880013041
公開日2010年6月23日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
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