叠氮化钠基灭火设备的制作方法

专利名称：叠氮化钠基灭火设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在正常占用区域灭火的系统和方法。
背景技术：
已经开发了许多用于在建筑物内灭火的系统和方法。在历史上， 最常见的灭火方法是使用洒水系统将水喷到建筑物内，以使火冷却， 并弄湿火需要蔓延的其它燃料。该方法的一个问题是水对占用空间的 内容物引起的破坏。
"全淹没式"清洁剂防火系统工业为空间们如计算机机房、电信 设施、博物馆、记录存储区以及那些住宅发电设备提供高值资产保护。 在这种应用中，"全淹没式"保护通过完全以统一浓度自动填充受保 护的隔间来提供，上述浓度保证火被扑灭，而不管其可能位于何处。 希望用于这种系统的灭火介质是"洁净的" 一即，在排放之后没有留 下或很少留下需要清扫的残余物。
已知的全淹没式防火系统一般包括一组若干个(通常数十或更多) 厚壁金属瓶，用于在高压下保存灭火剂(或者液态或者气态)，以允 许高密度储存。灭火剂通过手动或自动启动瓶上的高强度专用阀而被 释放。为了在满足灭火和吸入毒性要求所需要的房间浓度的一个较窄 容许带内输送满足精确的灭火浓度所需要质量的灭火剂，需要设计用 于该空间的复杂的管道网络。而且，必须考虑在使用相同分配网络的典型多房间保护方案(例如工厂或高层建筑物)中的单个房间所需要 的独立能力。这样的设计和相应的安装工作，包括对于复杂流考虑的 流计算方法的开发，需要大量的先期努力和费用。
需要频繁检査高压瓶，因为其有泄漏倾向。 一旦识别出泄漏，泄 漏的瓶可能需要被送到中心再填充装置，从而导致消费场所的保护中 断。这样的中断也可能在人为或自然灾害情况中经历到，例如气体泄 漏爆炸、龙巻风或地震，这也可能破坏管道网络本身。
称为Halon 1301的碳氟化合物已经用于"全淹没式"系统，因为其 是洁净的、毒性较低的且高效率的。但是，由于其使用消耗臭氧的温 室气体，所以使用Halon 1301的系统正在被更环境友好的可选系统取 代，如1987蒙特利尔和1977京都国际议定书所规定的。Halon 1301的 可选系统的一个例子使用氢氟碳HFC-227ea (例如灭火系统中市售为 "FM-200"或"FE-227"的，如由KiddeFire Systems公司系统制造的 灭火系统)。
这样的"第一代"Halon替代物，包括"洁净的"氢氟碳，其表现 方式与Halon 1301相似，但已经发现相比之下其有效性较差，因为其通 常不具有Halon 1301的火焰化学抑制性。结果，使用Halon替代物的灭 火系统要求两到十倍的灭火剂量和存储空间，并且因此成本更高。而 且，灭火剂瓶数量的巨大增加需要增加的存储空间，这为设施工程师 提出了难以放置的问题，且对于那些希望对现有Halon装置进行改进的 人来说是一个巨大障碍，因为他们需要在有限存储空间内放置比其 Halon前身大许多倍的瓶"堆"。
这些替代Halon的氢氟碳大部分具有非常接近其所需灭火设计浓 度的人类暴露毒性极限。因此，就占用者风险而言，它们对房间存储 填充容量的改变更敏感。这样的暴露时间一般限于五分钟或更少，从 而为占用者提供降低的疏散能力。受伤的、年老的、伤残的以及也可能是内科病人的占用者可能发现该疏散时间具有挑战性，而且许多这
些Halon替代物灭火剂的增加的心脏毒性风险使得有限的暴露情况甚
至更关键。
一旦排放到房间内，在暴露于明火之后，已知的这种类型的Halon 替代物是具有分解成大量氟化氢的倾向的氢氟碳。当暴露到湿气时，
氟化氢可产生腐蚀性酸，这可对占用者和营救人员造成明显的健康危 害，还可能损害设备。为此，在机舱火灾中，除了使隔间冷却下来外， 至少美国海军在氢氟碳("HFC")排放后使用水雾清洗氢氟酸，以保 护消防人员。另外，HFC化学物质已经被确定为具有较长的大气寿命， 从而使它们在接下来的若干年内受到符合京都议定书的随后的全球变 暖法案的限制。同样，加利福尼亚环境保护局的议会法案32， 2006全 球变暖对策法禁止在火灾系统中最终使用HFC。
氢氟碳的"环境友好的"替代物已经被提出，并且甚至得到有限 程度的应用，但许多也受到它们自己的设计和操作局限性的限制。水 雾系统被设计为比洒水系统使用更少的水，并且因此造成较小的有关 水的破坏，虽然这种破坏仅仅是被减小而非消除。甚至通过国际性应 用的大量研究和工程技能，已经证明非常难以设计像气体一样有效的 用于灭火的雾输送系统。灭火效能极大地受到火的大小和类型的影响。 惰性气体系统，例如那些使用氮或氩的系统，需要高达十倍的Halon前 身的瓶数量(由于其低效且不能以实用方式在压力下液化)。这不仅 需要大量额外的存储空间，而且常常需要较大直径的管装置来替换适 合Halon的管道。用于惰性气体系统的非常高压力的瓶如果被损坏或以 其它方式损害的话也可能会造成另外的安全危害，包括厚壁分配管也 是如此，其在任何接头连接处可能受到损坏。
灭火的另一方法涉及散布气体，例如氮，以便取代封闭空间内的 氧，并由此终止火灾，同时仍使该封闭空间对于人类居住一段时间来 说是安全的。例如，授予The Secretary of the Navy(海军部长)的美国专利第4，601,344号公开了一种使用縮水甘油基叠氮聚合物组合物和高氮 固体添加剂产生供灭火用的氮气的方法。该专利预想通过若干管子和 管道将生成的气体输送到火，而且没有公开充填固体添加剂的任何特 殊装置。此外，该专利没有考虑将生成的适当量的氮气分配到居住空 间内的挑战，而且也没有考虑可靠地灭火同时仍允许人类安全居住和 暴露一定时间的浓度。
根据在由美国国家消防协会(NFPA)如NFPA标准2001、美国环 保局(EPA)如SNAP清单、以及UL/FM/ULC列表和认证所设定的正常 占用空间内惰性气体发生器灭火系统的要求，空间必须能够被占用高 达五(5)分钟。此外，在发生器的排放口处，惰性气体必须被降低到 最高摄氏75度或华氏167度的温度。
美国专利第6，016，874号和第6，257，341号(Bennett)公开了其中自 备有惰性气体组合物的可排放容器的使用。排出阀控制气体组合物从 封闭容器流入管道。固体推进剂通过电火花塞点燃，并燃烧，因此生 成氮气。该专利预想通过管道将生成的气体输送到空间内。
美国专利No.7,028,782 ( Richardson )和美国专利申请公布 No.2005/0189123 (Richardson等人)公开了在独立系统中利用借助于非
叠氮化物推进剂的气体发生器技术的装置，其特征在于在给定容器 内有多个单独的气体发生器筒。但是， 一些非叠氮化物材料产生水蒸
汽，水蒸汽可能会凝结到墙上和所要保护的隔间的其它表面。 一些最 终用户更喜欢造成较小或没有可能产生任何这样的水凝结的保护方 案，这样的水凝结可能对纸张记录物或其它湿度敏感物有害。而且， 非叠氮化材料制成的灭火剂通常极端得热，并且因此必须被极大冷却 以供正常占用空间使用。利用储存在多筒容器附近的大量冷床材料实 现冷却。大量冷床材料占据可能填充额外发生器的空间，从而减少给 定的筒容器的总的有效保护空间。
8尽管存在用于全淹没式灭火应用的系统，但是当然希望改进。本 发明的目的是提供用于将灭火气体输送到空间内的装置和方法。

发明内容
根据一方面，提供了一种用于将灭火气体输送到空间内的装置，
包括
壳体，其设置在空间内；
至少一个发生器，其设置在壳体内，并包含预充填叠氮化钠推进
剂；
点燃装置，其用于点燃所述叠氮化钠推进剂，并由此产生低湿灭 火气体；以及
开口，其位于壳体内，用于将灭火气体混合物引导到所述空间内。
根据另一方面，提供了一种用于在空间内灭火的设备，包括 传感器，其用于检测火；
至少一个固体叠氮化钠基惰性气体发生器，其用于在从传感器接 收到信号时产生灭火的、基本上干燥的氮气混合物并将该氮气混合物 输送至空间；以及
惰性气体排放扩散器，其将灭火气体混合物引导到所述空间内。
根据另一方面，提供了一种在空间内灭火的方法，包括
从至少一种叠氮化钠基推进剂化学物质产生第一灭火气体混合 物，第一灭火气体混合物主要包括氮，
从第一灭火气体混合物中过滤湿气、额外的气体和固体颗粒中的 至少一种，以生成第二灭火气体混合物；以及
将第二灭火气体混合物输送到空间内。
根据另一方面，提供了一种用于在正常占用和/或未占用空间内灭 火的设备，包括
传感器，其用于检测火；至少一个固体叠氮化钠基惰性气体发生器，其用于在从传感器接 收到信号时产生包含氮的灭火的、基本上干燥的气体混合物并将该气 体混合物输送到空间；以及
惰性气体排放扩散器，其将灭火气体混合物引导到所述空间内。
根据另一方面，提供了一种用于生成大致干燥的灭火气体混合物 并将该气体混合物输送到空间的气体发生器，包括 壳体；
至少一种预充填叠氮化钠推进剂，其设置在所述壳体内； 烟火装置，其用于点燃所述叠氮化钠推进剂，并由此产生所述灭
火气体混合物；以及
排放扩散器，其用于将所述灭火气体混合物引导到封闭的所述空间内。
先前，叠氮化钠基推进剂通常被认为不适合于正常占用空间。进 一歩的研究揭示，现在可以提供确实适合于正常占用空间的叠氮化钠 基推进剂。
叠氮化钠基推进剂由于其随时可用性及可购性，以及其产生几乎 纯氮气作为其气态燃烧后的副产品的特性而更适合许多应用。叠氮化 钠可与用作推进剂粘合剂或者提供其它操作性能提高的其它微量组分 混合起来，这对本领域技术人员来说是公知的。
有利地，通过叠氮化钠基材料产生的推进剂的温度一般为那些通 过非叠氮化物基推进剂产生的温度的10%到15%。例如，叠氮化钠推进 剂一般在约华氏400度的温度下燃烧，而非叠氮化物推进剂在约华氏 3，000度的温度下燃烧。因此，叠氮化钠基推进剂需要的整体散热仅为 非叠氮化物基推进剂所需要的约10%到15%。因此，叠氮化钠基材料的 使用允许显著减小尺寸，或者在给定体积内包含更多的推进剂发生器。在一种实施方式中，多个大小一致的固体推进剂气体发生器筒被 结合到安装在所要保护空间内的单个"塔"设计中，而不用管道或管 子。该设计不需要远程的瓶安装和在不采用该构造的情况下需要的分 配管道网络。
每个塔可被设置成保护给定立方英尺数量的自由隔间空间。例如， 具有若干个筒的多个塔可用于较大的区域，而少量的体积覆盖范围可 通过简单地减少给定塔中筒的数量来实现。
这些正常未加压的塔当被手动启动或使用常规火警板启动时，又 通过塔中的多个发生器筒触发推进剂产生，在每个筒已经完成其单个 排放后，使它们中的每一个按顺序排好。
即使筒具有许多年的保存期限(可能高达二十年)，但是仅通过 简单移除并重新插入"新"筒对其进行替换，这可通过现场人员进行，
而不需要运送单元进行重新装备，也不需要具有专门训练技能的人员 和用于高压装备的工具。这极大地降低所有者的成本。
安装和维护方法的简单性给分销商提供机会，使得当前没有加压 装备试验领域人员团队的分销商可以使用目前人员支持设施为顾客提 供产品。
固体气体推进剂被装在位于所要保护空间内的塔系统内，因此不
需要管道。这表示成本的极大降低，并且也导致在现有Halon 1301系统 的取代过程中最小的资产保护"中断"。
本发明的塔没必要为进行再装填而将其从正保护的位置去除。而 是，可通过使用预充填叠氮化钠基推进剂发生器对本发明的系统现场 进行再装填。该系统优选地被操作以允许人的生命维持一段时间(例 如，通过维持建筑物内足够的气体混合物，以允许人类停留一段时间，同时仍用于灭火)。
根据可选的实施方式，气体发生器单元被悬挂于天花板，或实际 安装在天花板上或悬挂在吊顶上和/或在全世界使用的一般用作计算 机、服务器网络、可编程控制器房间等等内的电源"电缆管道"的凸 起地板空间内。这样的安装位置可被选择成不妨碍房间内人员操作或 不可用空间的占用。保护单元可以是尺寸制定成所要保护的隔间体积 的单个单元，或安装在固定装置内的较小的单个筒的组合，其中添加
足够的筒以保护给定的保护体积。如果需要的话，这些安装在未占用 空间内的单个和/或多个气体发生器可具有添加到每个发生器的外部散 热模块。
在一种实施方式中，有托架被安装在例如计算机房的底层地板内， 并支撑多个发生器。
灭火气体混合物允许空间适于人类居住预定时间。优选地，按照
美国全国防火协会的Halon 1301清洁剂替代物2001标准和US EPA SN AP列表对占用空间内灭火使用的要求，预定时间从约1分钟到约5分
钟变化。
在一种实施方式中，设备进一步包括至少一个过滤器和筛网，用 于在将灭火气体输送到正常占用空间和/或未占用空间之前过滤出任何 固体颗粒并减少生成的气体的热。
这些以及其他方面和优点存在于下文更充分描述和要求保护的结 构和操作的细节中，随后将明白这些方面和优点，下面将参考形成说 明书的一部分的附图，其中相同的参考数字指相同的零件。


现参考附图更充分地描述实施方式，其中图1A显示了根据优选实施方式的组装好的气体发生器灭火塔； 图1B是图1A灭火塔的分解图2A显示了图1A和图1B塔的扩散器帽的电连接； 图2B-2D显示了用于图1A和图1B气体发生器灭火塔的扩散器帽的 可选实施方式；
图3是使用了本发明的气体发生器灭火塔保护的封闭空间的示意
图4是根据本发明的可选实施方式安装在所要保护的房间角落的
单个气体发生器单元的局部剖视图5是图4单个气体发生器单元的变化形式的图示，包括多个气体
发生器筒；
图6是根据本发明另一可选实施方式安装在天花板上的固定装置 的图示，保持了多个气体发生器筒；
图7是根据本发明又一可选实施方式安装在天花板上的固定装置 的图示，由多个凹入的气体发生器单元组成；
图8是塔的可选实施方式；
图9是塔的另一可选实施方式，其中托架用于将多个推进剂筒固定 在其内；
图10显示了在电力线束连接到图9托架之前电力线束在筒上的安
装；
图ll显示了用于将单个或多个筒固定到空间内的可选托架，其中 没有塔；以及
图12显示了装有四个叠氮化钠基氮生成发生器的塔设计。
具体实施例方式
提供了一种用于从适合于灭火的叠氮化钠基化学物质生成气体混 合物的预充填固体气体发生器。
根据优选实施方式，提供了主要为叠氮化钠(按重量计约80.3%)和 硫(按重量计19.7%)的固体化学混合物，如在美国专利3,741，585中公开的。这样的混合物可每立方英尺固体推进剂混合物产生约60磅氮气。应理 解，在本领域中存在满足该要求的其它叠氮化基混合物。
如图1A和图1B所示，提供了气体发生器灭火塔l，其包括预充填叠氮 化钠基固体推进剂筒3和用于排放所生成气体的排放扩散器5。塔l通过穿 过安装法兰10的地面安装螺栓7而被固定在适当位置，或者通过任何其它 合适的方式固定。扩散器5同样使用具有螺母6的法兰螺栓而固定到塔1。
烟火装置9 (即点火器)通过连接器ll而连接到预充填叠氮化钠推进 剂筒3，并连接到火灾探测和释放控制板，将参考图2A和图3对其更详细地 论述。点火器用于响应于电激励而启动惰性气体发。
推进剂保持器12与各种可选的过滤器和/或散热滤网13—起设置，这 将在下面更详细地论述。
转到图2A并结合图3，排放扩散器5显示为具有带孔的帽15。设置有 管路吊装底座17，用于将管道/布线管路19 (例如钢管)固定在火灾探测和 释放板21 (图3)与托架25上的管道连接件23之间。管道继续向下到点火 器9，如以27示出的。
图2B-2D显示了用于不同的塔1安装的排放扩散器5的可选实施方式，
其或者可用作带孔帽扩散器的替代，或者可设置在带孔帽扩散器上。更具 体地说，图2B描述了可用于安装的180。方向的扩散器帽5A，其中塔沿墙设 置。图2C描述了可用于安装的360。方向的扩散器帽5B，其中塔设置在中心。 图2D描述了可用于安装的90。方向的扩散器帽5C，其中塔设置在角落。
参考图3，示出了根据本发明的系统，其使用图1和图2阐述的多个塔1 在空间内灭火。在操作中， 一旦检测到火，传感器31就向控制板21发出信 号，作为响应，控制板21启动报警信号装置33 (例如声音报警器和/或视觉 报警器)。可选地，可通过启动手动报警按钮35发起警报。作为响应，控制板21通过点燃烟火装置9启动固体气体发生器，烟火装置9转而点燃产生
灭火气体的预充填筒3内的叠氮化钠化学物质。灭火气体混合物主要包括氮。
灭火气体混合物可包含微量二氧化碳和水蒸气，可选地，使用过滤器
13 (图l)过滤二氧化碳和水蒸气，从而导致产生过滤的、干燥的灭火气
体混合物，而没有导致保护区域内任何水凝结。更具体地说，灭火气体混
合物可被过滤成使得引入到房间(图3)内的气体包含从约零到约5wty。的 二氧化碳，且优选地包含从约零到约3wtM的二氧化碳。更优选地，混合物 中基本上所有二氧化碳都被从混合物中过滤出来。
散热筛网可用于降低由于点燃预充填叠氮化钠基推进剂筒3而生成的 灭火气体的温度。尽管过滤器和筛网13示出与预充填筒3分离，但是设想 到了至少筛网可结合为筒结构的一部分。由于使用叠氮化钠基推进剂生 成，这是尤其可能的，因为如上面陈述的，需要的散热量一般远远少于非 叠氮化基生成所需要的量。
因为不需要使用压縮气筒、排放管道和排放喷嘴来供应或输送灭火气 体混合物，所以图3的系统相对于已知己有技术具有几个优点。第一，固 体气体发生器的使用允许以较低的存储要求生成大量气体。这降低系统成 本，使得用环境上可接受的替代物(即，惰性气体或近惰性气体以零臭氧 消耗为特征，并具有零或接近零的全球变暖可能)改进现有Halon 1301系 统，使其更有吸引力。
第二，系统受益于简化安装和控制，因为不需要将所有的固体气 体发生器设置在一个中心位置。而是， 一个或多个固体气体发生器或 塔1优选地设置在必须灭火的位置。这样，灭火气体在危险区域内的 生成大大简化了气体的输送，而不需要延伸通过整个建筑物或可能穿 过一个或两个墙的管道系统。第三，提供独立设置的塔1导致气体生成且在其被释放时几乎立 即输送到危险区域。这缩短灭火系统的响应时间和使危险区域惰性化 并扑灭正常占用空间和/或未占用空间内的火灾的能力。如果有需要的 话，每个固体气体发生器1优选地设计成生成扑灭特定体积内的火灾 所需要的气体量除以由任一叠氮化钠基预充填推进剂发生器灭火系统 保护的空间的实际总体积。
可能过滤的灭火气体混合物被输送到包含火的房间(图3)内。 输送到房间内的过滤的灭火气体的体积取决于房间大小。优选地，足 够的过滤的灭火气体混合物被输送到房间内，以扑灭房间内的任何火 灾，而仍允许房间可由人类生命居住预定时间。更优选地，按照美国
全国防火协会的Halon 1301清洁剂替代物2001标准和US EPA SNAP
列表对灭火系统在正常占用空间和/或未占用空间内使用的要求， 一定 体积的过滤的灭火气体混合物被输送到房间内，并允许房间可由人类 生命居住约1分钟到5分钟，且更优选为从3分钟到5分钟。
现参考图4的可选实施方式，该图提供了安装在所要保护的房间 角落的单个气体发生器单元的局部剖视图。在该实施方式中，防火单 元110为在所要防火的房间120内安装在地板上的单元。单元110位 于房间内不妨碍房间由占用者正常使用或期望设置其它设备的空间 内。在该实施方式中，整体式烟雾或热探测器130安装在单元110上， 但是该探测器也可用线连接到一般安装在天花板上的烟雾探测器。在 探测器130探测到火或烟雾时，其向推进剂点火器140发送电信号， 推进剂点火器140开始点燃气体发生器推进剂150，气体发生器推进剂 150生成足够量的惰性气体160以扑灭占用空间内的火，惰性气体160 通过单元110外部的孔或扩散器170排放。直接安装在所要保护的房 间内的这样的系统消除了从远程的存储地点分配管道的费用和其安装 费用。在该可选实施方式的变化形式中，单元110可从天花板上悬挂 下来，或者直接安装在墙上，包括使用与那些用于在医院房间放置电 视的墙托架类似的墙托架。图5是单个气体发生器单元的图示，包括多个气体发生器筒。在 图4公开的系统的这一变化形式中，单元210容纳多个单个的气体发
生器单元220，每个气体发生器单元220的尺寸都被制定成为给定体积 的占用空间提供足够量的惰性气体的特定容量。内部架230为选择性 地安装可变数量的单元220的装置，每一个具有其自己的点火器240 并用线连接到探测器250，以提供保护给定体积的所要保护的占用空间 所必要的精确量的惰性气体。尽管单元210的尺寸可制定成足以添加 大量这样的单元来保护非常大的空间，但是对于非常大的隔间，在该 隔间内间隔开的多个单元210可保证在房间内提供较好的混合作用和 惰性气体覆盖。
图6是安装在天花板上的固定装置的图示，其保持了多个气体发 生器筒。天花板固定装置310安装在天花板上，在天花板高度以下延 伸较短距离。多个气体发生器单元320可在各个托架位置330处安装 到固定装置内，非常类似用于单个荧光灯泡的安装托架。与图5系统 相似，变化数量的单元320可添加到固定装置310，以改变生成的惰性 气体量，并针对所要保护的房间容量进行调节。固定装置310的尺寸 可制定成保持一定最大数量的单元320，对应于可用一个固定装置来保 护的最大房间体积，或给定天花板高度的地板空间；超过该房间体积， 添加额外的固定装置，在整个房间内均匀间隔开。作为另外的选择， 传统的房间烟雾探测器340可安装到固定装置310内，例如在其中心， 以启动直接位于固定装置310内的单元320。以这样的方式，应用到探 测器的电源线也可用于点燃单元的点火器，而不用给电源线和探测器 线进行远距离布线，也不需要在天花板之上为额外的电源线布线的花 费。固定装置310覆盖有装饰性防尘罩350，防尘罩350用与天花板色 彩融为一体的吸引人的罩隐藏单元和固定装置，并且以围绕其周边的 排气孔360为特征，排气孔360起到扩散器的作用，以将单元排放的 惰性气体370引导到房间内。系统的这种排放位置和方式促进与房间 空气的有效混合，并为热惰性气体在与下面的占用者接触之前冷却提供最大距离。由于设置在天花板上，故允许系统不需要用于安装的地 板空间或房间位置，从而不妨碍任何活动或房间地板空间的使用。
图7是安装在天花板上的固定装置的图示，包括多个凹入的气体 发生器单元。该单元实际上与图6所公开的系统相同，只是该变化形 式利用了许多商业和计算机房常用的吊顶的存在，或允许将气体发生
器单元410安装在天花板平面之上的许多其它天花板构造。单元410 安装到天花板盖420，与天花板平齐，且排气孔430存在于盖420内， 以允许从气体发生器单元410扩散和排放惰性气体440。该构造具有与 天花板平齐安装的单元的优势，而在甚至更慎重的设计中，在天花板 下没有任何延伸。
这样的"房间内"气体发生器防火系统，其局部探测、电力(如 果配备有来自电容器或小型电池的备用电力)和排放能力全部存在于 隔间内，提供稳定耐用的保护系统，在由于地震或其它自然灾害，例 如由于泄露的煤气总管引起的爆炸，或者甚至恐怖事件造成的所述设 施的灾变性事件的情况下，该系统不受电力损耗或水压力损失、或者 建筑物或结构的物理破坏、或者总水管(其也致使喷洒器不可用)的 物理破坏的妨碍，从而甚至在设施的其余部分严重损害时继续对关键 的隔间提供保护。
特定尺寸的例子的举例说明将表明在图4-7的可选实施方式中阐 述的构型的特征。
在有效灭火过程中，12%的氧浓度是保证占据空间达5分钟的期 望的目标水平。使用体积约20加仑的单元，产生0.535kg-摩尔的惰性 氮气，排放到1300立方英尺的房间内，该房间与通过传统压縮储存的 惰性气体的一个标准筒保护的体积相等，之前的原型气体发生器单元 的测试已经显示成功的灭火。这样的单元尺寸在任何方面不能达到最 优，其中大量的和非优化量的冷床材料用于冷却排放的氮气。如果这样的非优化单元的尺寸按比例分配，包括过大的冷床容量， 在考虑目前领域的气体发生器技术和性能时，其对于单个单元和所需
筒的尺寸可提供极其保守的估计。0.535 kg-摩尔的气体可增加到0.6884 kg-摩尔，以增加所需要的20%的安全因子，导致正常占用空间具有可 接受的氧浓度。如果为保护仅仅100立方英尺的房间空间而进行尺寸 测定，需要总共1.483 kg的氮，四舍五入达到1.5kg。使用测试单元的 有效密度，甚至具有非优化的冷床，直径24英寸和厚1.5英寸的盘形 单元，或者厚4英寸、宽9英寸、长18英寸的矩形单元可产生这样的 量。如果縮放先前测试的240磅单元，任一单元变形被估计为重23.4 磅。许多盘形单元可被堆积成安装在地板上或安装在墙上的模型，为 保护与标准的压縮惰性气体筒相关的1300立方英尺的空间，直径24 英寸和高19.5英寸的单元是必要的(占房间的极小空间)。如果需要 的话，通过使单元更宽或更高(理论上高达天花板的高度)，可以在 房间容量内增加这样的单元，但可选地，优选在大房间内增加额外的 地板单元。对于安装在天花板上的单元，可利用前述矩形气体发生器 单元。这将导致固定装置在单元的天花板下的距离延长刚好超过4英 寸。凹入天花板内的单元直径约IO英寸，且高8英寸。这些单个单元 可被看作具有对于单个安装技术人员抬高并安装到头顶上的天花板固 定装置内来说实际可行的重量。
如果这样的固定装置被设计成每个固定装置保持多达8个气体发 生器筒，以保护10X10的地板空间，如果存在8英尺的天花板的话， 那么对于安装到天花板托梁(以及低于某些装饰华丽的照明器材)来 说，甚至187磅的总最大固定装置重量是切实可行的。单个气体发生 器单元将被设计成使其气体沿其长度沿着相对侧排放通过多个孔，且 这样的构型取消了在不采用该构型的情况下任何可能的推力负荷。这 样的8单元固定装置仅占去约3英尺X3英尺的天花板空间，包括在气 体发生器单元之间的用于气体排放和流动的空间，该面积粗略等于两
个普通吊顶板材的面积。当调节并增加每个额外的分离的气体发生器单元以针对额外的房间容量进行调节时，氧浓度在800立方英尺空间 内的波动仅仅少于1%，这无疑是可接受的容许度。另外，可在普通计 算机房的底层地板下使用一个或两个额外的单个气体发生器单元，以 便也在那些空间提供需要的防火能力。通过使一个尺寸的许多单元， 具有标准尺寸的筒有利于降低气体发生器的生产成本。如果将来继续
优化气体发生器推进剂和单元，4英寸X2. 5英寸X5英寸小且3. 3磅 重的单个单元是可能的，且全部8单元天花板固定装置可装配在12平 方英寸内，且厚度为4英寸和满载重为26.5磅，如果单元效能达到近 100%的话。
图8显示了代表性的生产塔设计的图示，而图9显示了具有发生 器的初步塔模型的照片。图IO是在塔内部安装一个筒并连接其电力线 束的技术操作的照片。图ll是设计成在计算机房的底层地板下安装一 个或多个发生器筒的特定组件的照片。该构型没有用塔壳。
图12显示了装有四个叠氮化基氮生成发生器的塔设计。
因此，描述了改进利用叠氮化钠基推进剂气体发生器的用于占用 空间的灭火系统的性能的新颖技术和特征，该气体发生器满足在此阐 述的所有目的，并且克服了现有技术的不足。
从详细说明可以了解本发明的许多特征和优点，因此，所附权利 要求用来涵盖落在本发明的真实精神和范围内的本发明的所有的这些 特征和优点。进一步，因为对本领域技术人员来说易于进行许多更改 和变化，所以不希望将本发明限制到所示出和描述的确切的结构和操 作，并且因此可采取落在本发明的范围内的所有合适的更改和等价物。
尽管已经描述了实施方式，但是本领域技术人员应理解，可进行 各种变化和更改，而不偏离由所附权利要求界定的本发明的精神和范 围。
权利要求
1.一种用于将灭火气体输送到空间的装置，包括壳体，其设置在所述空间内；至少一个发生器，其设置在所述壳体内，并包含预充填叠氮化钠基推进剂；点燃装置，其用于点燃所述叠氮化钠基推进剂，并因此产生低湿的灭火气体；以及开口，其位于所述壳体内，用于将灭火气体混合物引导到所述空间内。
2. 如权利要求l所述的装置，进一步包括设置在所述至少一个发 生器和所述开口之间的至少一个散热器。
3. —种用于在空间内灭火的设备，包括a. 传感器，其用于探测火；b. 至少一个固体叠氮化钠基惰性气体发生器，其用于在从所述传 感器接收到信号时产生灭火的、基本上干燥的氮气混合物并将所述混 合物输送到所述空间；以及c. 惰性气体排放扩散器，其用以将灭火气体混合物引导到所述空间内。
4. 一种用于在空间内灭火的方法，包括以下步骤a. 从至少一种叠氮化钠基推进剂化学物质产生第一灭火气体混合 物，所述第一灭火气体混合物主要包括氮；b. 从所述第一灭火气体混合物中过滤湿气、额外的气体和固体颗 粒中的至少一种，以产生第二灭火气体混合物；以及c. 将所述第二灭火气体混合物输送到所述空间内。
5. 如权利要求4所述的方法，包括在将所产生的气体混合物排放到所要保护的空间内之前，使第二惰性气体混合物通过散热材料。5. 如权利要求6所述的方法，其中在将一定浓度的氧输送到空间 内的过程中允许占用者在所述空间内停留高达5分钟。
6. 如权利要求4所述的方法，进一步包括在将所述第二灭火气体混合物输送到所述空间内之前，通过使所述第二灭火气体混合物通过 散热材料来降低所述第二灭火气体混合物的温度的步骤。
7. —种用于在正常占用和/或未被占用的空间内灭火的设备，包括..a. 传感器，其用于探测火；b. 至少一个固体叠氮化钠基惰性气体发生器，其用于在从所述传 感器接收到信号时产生包括氮的灭火的、基本上干燥的气体混合物并 将所述气体混合物输送到空间；以及c. 惰性气体排放扩散器，其将灭火气体混合物引导到所述空间内。
8. 如权利要求7所述的设备，其中所述灭火气体混合物主要为氮。
9. 如权利要求7所述的设备，其中所述灭火气体混合物包括至少 两种气体，且所述设备进一步包括至少一个过滤器，所述过滤器用于 在灭火气体混合物被输送到占用和/或未被占用的空间内之前从所述灭 火气体混合物中过滤所述气体中的至少一种和/或副产物颗粒的至少一 部分。
10. 如权利要求9所述的设备，其中所述过滤器适合于从第一灭 火气体混合物中基本过滤所述气体中的至少一种和/或颗粒的全部。
11. 一种用于产生基本干燥的灭火气体混合物并将灭火气体混合 物输送到空间的气体发生器，包括a. 壳体；b. 至少一种预充填叠氮化钠基推进剂，其设置在所述壳体内；C.烟火装置，其用于点燃所述叠氮化钠基推进剂，并因此产生所 述灭火气体混合物；以及d.排放扩散器，其用于将灭火气体混合物引导到封闭的所述空间内。
12. 如权利要求ll所述的气体发生器，进一步包括至少一个过滤 器，所述过滤器用于从所述灭火气体混合物中过滤一种气体和/或颗粒 的至少一部分。
13. 如权利要求ll所述的气体发生器，进一步包括至少一个散热 筛网，所述散热筛网用于降低所述灭火气体混合物的温度。
14. 如权利要求ll所述的气体发生器，其中所述排放扩散器包括 180。方向的帽。
15. 如权利要求ll所述的气体发生器，其中所述排放扩散器包括 360。方向的帽。
16. 如权利要求ll所述的气体发生器，其中所述排放扩散器包括 带孔的帽。
17. 如权利要求ll所述的气体发生器，其中所述排放扩散器包括 90。方向的帽。
18. 如权利要求11所述的气体发生器，其中所述气体混合物基本为氮。
全文摘要
提供了一种用于将灭火气体输送到空间的装置和方法。该装置包括设置在所述空间内的壳体；设置在壳体内并包含预充填叠氮化钠基推进剂的至少一个发生器；用于点燃所述叠氮化钠基推进剂并由此产生低湿灭火气体的点燃装置；以及位于壳体内的用于将灭火气体混合物引导到所述空间内的开口。
文档编号A62C5/00GK101610816SQ200780045903
公开日2009年12月23日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者亚当·T·理查德森, 约瑟夫·迈克·贝内特 申请人:N2托尔斯有限公司