具有低端控制器的泡沫配量系统的制作方法

专利名称：具有低端控制器的泡沫配量系统的制作方法
具有低端控制器的泡沬配量系统相关申请本申请根据美国法典第35条第119款要求于2008年1月3日提交的美国临时专利申请61/009，864的优先权，其全部内容结合于本文以作参考。
背景技术：
消防车、消防艇、军事设备和固定的火灾扑灭系统用于扑灭大型工业火灾，并且典 型地具有联接至大排量泵的水排放管线，排放管线的尺寸从供给能够输送1000加仑/分钟 以上的水的水炮的排放管线变化到用于擦洗操作的可输送20加仑/分钟水的手持式管线。灭火领域中最显著的改进之一是使用特别地调配成用于增强水的灭火能力的化 学泡沫剂来实现。泡沫喷射系统已被设计成将液体化学泡沫剂浓缩物引入喷向火焰的水流 中。使用这种泡沫的主要优点在于，灭火所需的时间显著减少。已经证明，A级泡沫作为灭 火剂的灭火效果是仅仅用水的灭火效果的5到10倍。使用泡沫，火灾被灭得更快而且水损 失明显较少。泡沫被证明是阻止火蔓延而且保护相邻建筑的有效的阻隔物。正如Arvidson 等人的美国再颁专利35，362 ( “Arvidson的再颁专利”)中所述的，其教导结合于本文以作 参考，希望有一种能够将泡沫添加剂自动配量成用于具体灭火问题所需的浓度的泡沫喷射 系统。Arvidson的再颁专利描述了一种系统，该系统适用于住宅火灾、汽车火灾以及那些水 的流量趋于1000加仑/分钟以下的应用。

发明内容
本发明的一些实施例提供了一种泡沫配量系统，该泡沫配量系统可将液体泡沫浓 缩物喷射到至少一条排放管线中。泡沫配量系统可包括泡沫泵；至少一条泡沫管线；分流 器；和至少一个控制器。泡沫泵可通过泡沫管线供给液体泡沫浓缩物流，该泡沫管线可以与 排放管线和泡沫泵流体连通。分流器可包括再循环管线，该再循环管线具有位于泡沫泵下 游的第一端部和位于泡沫泵上游的第二端部。分流器可引导泡沫泵下游的液体泡沫浓缩物 流的一部分返回而流过泡沫泵。控制器可以与泡沫泵和分流器通信，该控制器被构造成自 动保持流过泡沫泵的液体泡沫浓缩物的最小流量。


图IA是根据本发明的一个实施例的包括分流器(divert)的泡沫配量系统的示意 图。图IB是图IA的泡沫配量系统的示意图，该泡沫配量系统根据本发明的另一个实 施例包括多条水排放管线。图2A是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统所需的液体泡沫浓缩物的需求 量(demand)的图表。图2B是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统的泡沫泵的液体泡沫浓缩物流 量的图表。
图2C是为了实现根据本发明的一个实施例的图2A的需求量而流经泡沫配量系统 的分流器的流量的图表。图3A是根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统所需的液体泡沫浓缩物的变化 的需求量的图表。
图3B是根据图3A的需求量所得到的泡沫泵的流量的图表。图3C是为了实现根据本发明的一个实施例的图3A的需求量而流经泡沫配量系统 的分流器的流量的图表。图4是根据本发明的一个实施例操作分流器的方法的流程图。
具体实施例方式在详细描述本发明的任何实施例之前，应理解的是，本发明在其应用方面并不限 于下面说明中提到的或在附图中示出的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其它的 实施例并且可以以各种方式进行实施或实现。再者，应理解的是，在此所使用的措辞和术语 是为了描述的目的，而不应看作是限制性的。在此使用的“包含”、“包括”或“具有”或它们 的变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，术语 “安装”、“连接”、“支承”和“联接”以及它们的变型可被广义地使用，并且包括直接和间接的 安装、连接、支承和联接。此外，“连接”和“联接”并不局限于物理或机械的连接或联接。图1示出了根据本发明的一个实施例的泡沫配量系统100。泡沫配量系统可以与 消防车、消防艇、军事设备或安装在建筑物中的固定火灾扑灭系统一起使用。泡沫配量系统 100可包括泡沫罐102、分流器103、主驱动器104、主/局部总线电缆106、显示器108、系 统总线电缆110、一个或多个动力源112和低端管线驱动器114。在一些实施例中，低端管 线驱动器114可以与主驱动器104并联连接。在一些实施例中，冗余的通信管线可被包括 在低端管线驱动器114和显示器108之间。泡沫配量系统100还可包括液压泵116、过滤器 117、泡沫泵118、主泡沫流量计120、泡沫安全阀122 (如图IB所示)、泡沫管线压力传感器 124和低端校准/喷射阀130。泡沫配量系统100可包括一条或多条泡沫管线132和一再循环管线134。压力传 感器124可以与主驱动器104和/或低端管线驱动器114通信，以使得泡沫泵118可在泡 沫管线132中的压力高于某一值时关闭。再循环管线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。在一些实施例中，分流器103可包括低 端泡沫流量计126和低端控制阀128。泡沫配量系统100可用于将计量量的液体泡沫浓缩物(例如A或B类泡沫浓缩 物)喷射到一条或多条用于输送水流的排放管线133中，以提供水流中的液体泡沫浓缩物 的预定浓度。泡沫泵118可被构造成供给液体泡沫浓缩物流。泡沫管线132可以与排放管 线133和泡沫泵118流体连通。泡沫管线132可被构造成传送液体泡沫浓缩物流。在一些 实施例中，泡沫管线132可连接至集管139，在该集管中，进入的泡沫浓缩物可以被分开以 供应给两条或更多条排放管线133。分流器103可以被操作以引导泡沫泵118下游的液体泡沫浓缩物流的一部分返回 而流过泡沫泵118。控制器(例如呈主驱动器104和/或低端管线驱动器114形式的控制 器)可以与泡沫泵118和分流器103通信。控制器104、114可被构造成操作泡沫泵118和分流器103，以自动地保持流过泡沫泵118的液体泡沫浓缩物(Qmin)的最小流量。流过泡沫 泵118的最小流量Qmin可被保持，以便阻止泡沫泵118停机。最小流量Qmin可依赖于泡沫浓 缩物的粘性并且可因而由于不同的泡沫浓缩物而改变。控制器104、114还可自动地保持在 水的流量与流入水流中的泡沫浓缩物的流量之间的配量比，以便形成一浓度的水_泡沫溶 液。控制器104、114可响应于配量比和水-泡沫溶液的浓度来操作分流器103。在一些实施例中，分流器103的低端流量计126可以与控制器104、114通信。低 端流量计126可监控流过分流器103的液体泡沫浓缩物的流量。在一些实施例中，低端控 制阀128还可以与控制器104、114通信。低端控制阀128可响应于来自控制器104、114的 信号而被致动。在泡沫需求量大于最小流量Qmin时，低端控制阀128可被关闭。在泡沫需 求量小于最小流量Qmin时，低 端控制阀128可被打开，并且低端控制阀128还可包括介于全 开位置和全关位置之间的一个或多个位置。在一个实施例中，最小流量Qmin是大约5加仑/ 分钟。在另一个实施例中，最小流量Qmin是大约2加仑/分钟。在一些实施例中，如图IB所示，泡沫配量系统100可包括两条或更多条单独的排 放管线140、142，所述排放管线140、142将原水从水源144经由水泵146传输至相应的排 出孔口(未示出)。泡沫配量系统100还可包括两条或更条泡沫管线148、150(具有相应 的喷射止回阀151)，所述两条或更条泡沫管线148、150联接用于将液体泡沫浓缩物从泡沫 泵118传输至单独的排放管线140、142中的至少一条。在一个实施例中，不同配量比的泡 沫浓缩物可被注射到单独的水管线140、142中。泡沫配量系统100可包括用于水排放管线 140、142的管线控制显示器109和至少一个控制器104、114。控制器104、114可以与泡沫 泵118和分流器103通信。控制器104、114可被联接用于接收来自排放管线140、142和泡 沫管线148、150的流量信息。控制器104、114可被构造成操作泡沫泵118和分流器103，以 自动地保持流过泡沫泵118的液体泡沫浓缩物的最小流量0_。控制器104、114还可自动地操作泡沫泵118和分流器103，以将适当量的液体泡 沫浓缩物供给至泡沫管线148、150，从而保持排放管线140142中的至少一条中的预定浓度 的水-泡沫溶液。控制器104、114可自动地保持水的流量和液体泡沫浓缩物的流量的配量 比。控制器104、114可响应于配量比和预定浓度而操作分流器103。图2A示出了所需的液体泡沫浓缩物的流量随着时间线性增加。在时间、处，超越 泡沫泵118的最小流量Qmin。如图2B所示，泡沫泵118可在时间、之前以最小流量Qmin操 作。在时间、之后，泡沫泵118可被操作以实现泡沫浓缩物的期望流量。过多的泡沫浓缩 物可损害其效果并且导致较高的操作成本。结果，流过泡沫泵118的超过所需流量(时间 <、)的流量可通过分流器103被传送。图2C示出了流过分流器103的泡沫浓缩物的流 量。流过分流器103的泡沫浓缩物的流量可基本上等于流过泡沫泵118的流量与所需的液 体泡沫浓缩物的流量之差。本发明的一些实施例包括一种操作泡沫配量系统100的方法。该方法包括检测流 过排放管线140、142的水流量，例如使用位于排放管线止回阀154(如图IB所示)下游的 一个或多个排放管线流量计152进行检测。控制器104、114可确定到流至排放管线140、 142的适当的泡沫流量，以自动地保持水流中的液体泡沫浓缩物的预定浓度。控制器104、 114还可以自动地操作泡沫泵118以供给液体泡沫浓缩物流。泡沫泵118可在低至最小流 量Qmin的流量下操作，此时泡沫泵118到达其停转点。在泡沫配量系统100开始接近泡沫泵118的停机点时(例如通过泡沫流量计120进行监控)，控制器104、114可以使低端控制阀128自动地打开，以将流过泡沫泵118的流量保持在安全水平。以这种方式，低端控制阀 128的打开和流过分流器103的液体泡沫浓缩物的流量对于泡沫配量系统100的操作者或 用户来说可以是基本上连续的，同时保持期望的精度。在一些实施例中，低端控制阀128可 以是可变的球阀。当低端控制阀128开放时，分流器103可在适当的泡沫流量小于泡沫泵 118的最小流量时将液体泡沫浓缩物流的一部分传送返回而流过泡沫泵118的入口。在一些实施例中，该方法包括检测流过泡沫泵118的流量，例如使用泡沫流量计 120进行检测。该方法可包括检测被分流返回到泡沫泵118的入口的那部分液体泡沫流 的分流流量，例如使用低端泡沫流量计126进行检测。该方法还可包括检测流入排放管线 140、142中的至少一条中的泡沫管线的流量，例如使用排放管线水流量计152进行检测。控 制器104、114可调整泡沫泵118的操作和液体泡沫浓缩物的分流，以保持流过泡沫泵的最 小流量Qmin和流至水排放管线140、142的适当的泡沫流量。分流器103只有在适当的泡沫 流量小于最小流量Qmin时可将液体泡沫浓缩物流的一部分传送回到泡沫泵118的入口。控 制器104、114可基于所检测到的水流量和用户所选择的水-泡沫溶液的浓度来计算适当的 泡沫流量。控制器104、114可响应于所计算的泡沫流量的减小而增加液体泡沫浓缩物流的 被分流部分。控制器104、114还可响应于所计算的泡沫流量的增加而减少液体泡沫浓缩物 流的被分流部分。在一个实施例中，为了增加喷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减少被引导流过分流器103的部分。结果，泡沫 泵118可在某些情况下以较低速度运转，这可减少对泡沫泵118的磨损。低端管线驱动器114可向主驱动器104提供信息，以使得主驱动器104可存储来 自多条水排放管线140、142的总泡沫需求量，并且可因而控制泡沫泵118和低端控制阀 128。当分流器103开放时，低端管线驱动器114可将信号传送至主驱动器104。图3A-3C示出了泡沫流量的需求量、流过泡沫泵118的相应流量和流过分流器103 的流量。直到时间、，流量Q1可实现所期望的救火操作。因为流量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运转。最小流量Qmin和流量Q1之差可被引导 流过分流器103。在时间、和时间t2之间，泡沫流量的需求量可增加到流量Q3。流量的增 大可能是由用户所选择的较高泡沫浓度、水的流量变化和附加的排放管线的致动等等导起 的。由于流量93大于最小流量Qmin。泡沫泵118以实现流量Q3的速度运转，并且分流器103 可被完全关闭。在时间t2之后，需求量可下降到流量Q2。该下降是由用户所选择的较低的 泡沫浓度、水的流量变化、排放管线的关闭等等引起的。因为流量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之差可通过分流器103传 送。尽管在图3A到3C中显示了突变，然而流量的变化可以是较为逐渐变化的。独立于流 量的突变或较为逐渐变化的是，分流器103可平滑地操作，以使得用户可基本上不会意识 到液体泡沫浓缩物是否被传送流过分流器103。图4示出了泡沫配量系统100的操作方法400。可检测流过排放管线140、142的 水的流量(在步骤410)。可基于所选择的浓度比计算相应的泡沫流量(在步骤420)。所 计算的泡沫流量可与泡沫泵118的最小流量Qmin相比较并且可对结果进行评估(在步骤 430)。在步骤440，如果泡沫流量大于最小流量Qmin，控制器104、114可决定液体泡沫浓缩物 是否被引导流过分流器103。如果液体泡沫浓缩物被引导流过分流器103，则可以停止液体泡沫浓缩物流(在步骤450)。此后或如果检测到没有流过分流器103的流，泡沫泵118可 以以所需的速度操作(在步骤460)。如果所计算的流量小于最小流量Qmin(在步骤430)， 泡沫泵118可以以与最小流量Qmin相关的速度操作(在步骤470)，并且分流器103可被操 作以允许相应的流量被传送到泡沫泵118上游的第二端部138 (在步骤480)。
本领域技术人员应理解的是，虽然本发明已经如上所述根据具体的实施例和实例 进行描述，但是本发明不必须如此限定，并且许多的其它实施例、实例、应用、修改以及源于 这些实施例、实例和应用的改变旨在由所附的权利要求书所包含。在此所引用的每份专利 和出版物的整体公开内容与每份这样的专利或出版物单独结合于本文以作参考一样结合 于本文以作参考。本发明的各个特征和优点在下述权利要求书中进行阐述。
权利要求
一种泡沫配量系统，所述泡沫配量系统包括泡沫泵；至少一条泡沫管线，所述至少一条泡沫管线与至少一条排放管线和泡沫泵流体连通；具有再循环管线的分流器，所述再循环管线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导液体泡沫浓缩物流的一部分流过再循环管线；和至少一个控制器，所述至少一个控制器与所述泡沫泵和分流器通信，所述至少一个控制器被构造成自动地操作泡沫泵和分流器，以保持流过所述泡沫泵的所述液体泡沫浓缩物的最小流量。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述分流器包括与所述至少一个控制器通信的低端 控制阀，所述低端控制阀响应于来自所述至少一个控制器的信号而操作。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述低端控制阀在泡沫需求量小于最小流量时自动 地打开。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述低端控制阀是球阀。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个控制器自动地保持所述至少一条排放 管线中的水的流量与进入水流中的液体泡沫浓缩物的流量之间的配量比。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述控制器响应于所述配量比来操作所述分流器。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述分流器包括与所述至少一个控制器通信的低端 流量计，所述低端流量计能操作以监测流过所述分流器的所述液体泡沫浓缩物的流量。
8.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括在所述至少一条泡沫管线中的压力传感 器，所述压力传感器与所述至少一个控制器通信。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述至少一个控制器在来自所述压力传感器的信号 指示出所述至少一条泡沫管线中是过压时，使所述泡沫泵停机。
10.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括将所述至少一条泡沫管线连接至多条 水管线的集管。
11.如权利要求1所述的系统，其中每条泡沫管线与相应的排放管线流体连通。
12.如权利要求11所述的系统，其中每条泡沫管线提供与相应的排放管线之间的各自 配量比。
13.一种操作泡沫配量系统的方法，所述方法包括 检测流过至少一条排放管线的水的流量；确定流至所述至少一条排放管线的适当的泡沫流量，以便保持水流中液体泡沫浓缩物 的预定浓度；操作泡沫泵以提供液体泡沫浓缩物流，所述泡沫泵能在低至最小流量的流量下操作；和在所述适当的泡沫流量小于泡沫泵的所述最小流量时，自动地将液体泡沫浓缩物流的 一部分分流返回而流过泡沫泵的入口。
14.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括检测流经泡沫泵的泡沫流量。
15.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括检测用于传输液体泡沫浓缩物的至少 一条泡沫管线中的泡沫流量。
16.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括自动地调整泡沫泵的操作和液体泡沫 浓缩物的分流，以保持流过泡沫泵的最小流量和流过所述至少一条泡沫管线的适当流量。
17.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括检测液体泡沫浓缩物流的被分流的部 分的流量。
全文摘要
本发明的实施例提供一种泡沫配量系统。该泡沫配量系统包括泡沫泵；至少一条泡沫管线；分流器；和至少一个控制器。分流器可引导泡沫泵下游的液体泡沫浓缩物流的一部分返回而流过泡沫泵。控制器可以与泡沫泵和分流器通信，该控制器可被构造成自动地保持流过泡沫泵的液体泡沫浓缩物的最小流量。
文档编号A62C35/00GK101970058SQ200980103958
公开日2011年2月9日 申请日期2009年1月5日 优先权日2008年1月3日
发明者L·C·阿维德森, R·L·霍斯菲尔德, R·S·霍雷克 申请人:海普洛有限责任公司