压缩空气泡沫生成的制作方法

压缩空气泡沫(CAF)是消防和净化中的有用工具。CAF的生成涉及将药剂和水混合以及最后将压缩气体引入到所得到的混合物中。用于生成泡沫的当前设计提供了提供至消防车的一个或多个排放件(discharge)的有限最大流速。在需要高的最大流量的实例中，使用旁通线路环绕连接的流量生成器引导流量。除了这些缺陷，当前泡沫生成系统的进一步方面包括具有高生产和维护成本的复杂配置。

概述

公开了一种泡沫生成系统，其包括液体源，液体源提供包括水、添加剂和发泡剂中的至少一个的液体。系统进一步包括压缩气体源以及与液体源耦合以接收来自液体源的液体的歧管。歧管流体耦合到彼此间隔开且彼此流体隔离的多个导管。压力控制阀控制从液体源流到歧管的液体的压力，并且多台泡沫生成器与歧管流体耦合。多台泡沫生成器可在有效状态和无效状态之间转换且包括发泡室、第一阀组件、第二阀组件以及输出。控制系统电耦合到压力控制阀和每台泡沫生成器。控制系统使每台泡沫生成器在有效状态和无效状态之间转换。控制系统进一步操作第一阀组件和第二阀组件中的每一个以提供用于第一类型泡沫输出的第一流量控制状态、用于第二类型泡沫输出的第二流量控制状态以及用于液体的水流量控制状态。

附图的简要说明

图1为具有与泡沫生成组件耦合的控制系统的泡沫生成系统的原理方框图。

图2为泡沫生成组件的等轴侧视图。

图3为图2的泡沫生成组件的泡沫生成器的剖视图。

图4为用于图3的泡沫生成器的第一阀组件的分解图。

图5为与用于图3的泡沫生成器的发泡室耦合的第二阀组件的分解图。

图6为用于图3的泡沫生成器的输出组件的分解图。

图7为用于操作泡沫生成组件的方法的流程图。

详细说明

图1为具有与泡沫生成组件102有效耦合的控制系统100的泡沫生成系统的原理方框图。控制系统100包括与泡沫生成组件102的压力控制阀106和多台泡沫生成器108电耦合的控制单元104。一般来说，控制系统100操作以控制泡沫生成组件102，以便来自液体源110的液体和来自气体源112的气体为一个或多个排放件114提供期望输出。如下文更详细地讨论的，控制系统100操作泡沫生成组件102的一个或多个液体阀和气体阀以提供期望输出。在一种实施方式中，系统100与用户界面116耦合，用户界面为用户提供操作控制系统100的能力。在一种实例实施中，用户可从自用户界面116选择由多台泡沫生成器108生成的输出的类型和有效泡沫生成器的数量。

一个或多个阀的控制设置可基于为特定的期望输出建立的一组一个或多个校准设置。或者，一个或多个阀可利用一个或多个建立的反馈环动态控制。在美国专利申请公开No.2010/0126738和No.2013/0118763中描述了用于控制系统100的实例实施方式，将该美国专利申请公开的内容整体通过引证结合于此。

在一种实施方式中，液体源110提供水与泡沫剂以及添加剂以期望比例的混合物，以生成特定类型的泡沫。泡沫的类型可取决于要消灭的火的类型。在一种实施方式中，混合物以如在美国专利申请公开No.2007/0209807中描述的方式提供给泡沫生成组件102，将该美国专利申请公开的内容通过引证结合于此。在另一个实施方式中，液体源110只提供水。在一种实施方式中，气体源112提供压缩气体(例如，空气)，压缩气体供给到来自液体源110的液体以形成泡沫。

控制单元104被配置为操作压力控制阀106以控制从液体源110供给到多台泡沫生成器108的液体的压力。多台泡沫生成器108内的泡沫生成器的数量可以是两台以上(例如，两台、三台、四台或以上)。控制单元104进一步操作多台泡沫生成器108的每一台在有效状态或无效状态操作。通过控制压力控制阀106和多台泡沫生成器108的操作，控制系统100可操作以高效且有效地依照要求生成对于要消灭的火的类型所期望的泡沫或到达一个或多个排放件114的期望输出。尤其是，控制系统100操作泡沫生成组件102以提供一个或多个流量控制状态。在一种实施方式中，这些流量控制状态包括用于不同类型的泡沫输出的多个流量控制状态。这些流量控制状态的每一个状态定义用于一个或多个有效生成器内的每一个阀的设置。除了这些流量控制状态，为液体提供了水流量控制状态，在一种实施方式中，液体只由水组成。在水流量控制状态下，用于泡沫生成器108的气体控制阀关闭以阻止气体到达对应的泡沫生成器，使得只有液体供给到一个或多个排放件114。

图2为由图1的控制系统100有效控制的泡沫生成组件102的等轴侧视图。液体(例如，水、发泡剂和添加剂的混合物)通过压力控制阀106输送到歧管132。在所示的实施方式中，歧管132包括压力传感器134，该压力传感器向控制系统100提供反馈回路以确定控制阀106的正常操作。歧管132与多个导管136A-136C流体耦合，该导管将液体运输到多台泡沫生成器，该泡沫生成器在此示出为泡沫生成器108A-108C。尽管描述了三台泡沫生成器108A-108C，但其他实时方式中的泡沫生成组件可具有任何数量的泡沫生成器，比如，两台、四台、五台或更多。多个导管136A-136C彼此流体隔离且彼此间隔开。在多个导管136A-136C之间提供间隔容许相应泡沫生成器108A-108C的各个部件的维修。

泡沫生成器108A-108C中的每一台结构上相似，并且在下文参考图3-5描述泡沫生成器108A的细节。通常，控制系统100操作泡沫生成器108A-108C中的每一台建立流到发泡室的液体的流速和气体的流速，以提供期望输出。依据期望输出和有效泡沫生成器的数量，控制系统100操作压力控制阀106和多台泡沫生成器108以将期望输出输送到多个排放件114。在一个实例实施方式中，控制系统100提供第一流量控制状态，该第一流量控制状态在处于有效状态的多台泡沫生成器108的数量内生成第一类型的泡沫输出。依据有效泡沫生成器的数量，为压力控制阀选择压力控制设置。对于每台有效泡沫生成器，第一设置应用于液体阀，从而以第一恒定体积流率连续地将液体供应到发泡室。此外，第二设置应用于每一个气体阀，从而以第二恒定体积流率连续地将气体供应到发泡室。在一个实施方式中，第一设置根据流量控制状态和有效泡沫生成器的数量而改变，而第二设置要么是开放状态，要么是关闭状态。

图3为泡沫生成器108A的示意性截面图。泡沫生成器108A包括第一阀组件162(图4中的分解图)、第二阀组件164(图5中的分解图)以及出口组件166(图6中的分解图)。第一阀组件162和第二阀组件164与发泡室168流体耦合。阀组件162控制流到发泡室168的液体从阀体174的进口170到出口172的流速。阀组件162包括电动致动器176，该电动致动器能与控制系统100(图1)耦合以控制致动器176的操作。致动器176与阀杆178和阀构件180耦合以控制通过阀体174的流速。在所示的实施方式中，阀构件180为球，但是可以使用阀构件180的其他实现方式。通过阀构件180的流速可以控制为一个或多个预定的校准设置或根据需要动态地控制。

第二阀组件164起到气流控制组件的作用且包括流量控制阀182、电连接器184和电磁阀186。流量控制阀182与气体源112耦合以接收压缩气体，例如，来自空气压缩机的压缩空气。在一个实施方式中，流量控制阀182可机械地调节到期望设置且控制流到电磁阀186的流速。电连接器184耦合到控制系统100并操作以基于从控制系统100提供到电连接器184的信号改变电磁阀186的设置。在一个实施方式中，电磁阀186是开/关阀，它控制流过阀182的气体是否提供到设置在发泡室168内的喷嘴188。当表现为开/关阀时，根据系统100的流量控制状态，电磁阀186在打开配置和关闭配置之间转换。在所示的实施方式中，还提供止回阀组件192以防止气体从喷嘴188流到阀186。通过组件164的流速可以是预定设置(例如，当电磁阀186是开/关阀时，如由流量控制阀182确定的)，该预定设置被控制为一个或多个预定的校准设置或根据需要动态地控制。如图5所示，气体阀组件164可包括通过连接器196耦合到发泡室168的压力传感器194。压力传感器194可以向控制系统100提供关于发泡室168中的压力水平的反馈。

从发泡室168，流体然后提供到输出组件166，该输出组件包括O形环200、连接管202和输出阀204。连接管202包括设置在其中的混合元件205。混合元件205可由用于混合来自室168和来自喷嘴188的液体以形成运送到输出阀204的压缩空气泡沫的各种结构形成。在一个实施方式中，混合元件205由如美国专利申请公开No.2010/0126738中另外公开的多个滤网组成。在所示的实施方式中，输出阀204是开环夹管阀，但是其他阀可以实施。输出阀204的尺寸和特性可以根据需要修改。例如，如图2所示，用于泡沫生成器108A和108B的相应的输出阀具有相似的尺寸和形状，而用于泡沫生成器108C的相应的输出阀具有相对较大的尺寸和形状。输出阀可基于来自泡沫产生组件102的期望输出来选择。例如，泡沫生成组件102可被配置为每分钟生成300加仑的组合输出。在这种情况下，用于泡沫生成器108A和108B的输出阀可装备成每一个每分钟生成150加仑的输出流量。根据需要，可以选择输出阀108C以提供更大的输出流量。

鉴于以上对控制系统100的描述和泡沫生成组件102的细节，图7为用于操作泡沫生成组件102以建立流量生成组件102的一个或多个流量控制状态的方法250的流程图。在步骤252，选择输出类型。例如，用户界面116可以包括用于将输送到排放件114的不同输出类型的多个选择。这些选择可包括两个以上不同类型的泡沫、仅输出水而没有压缩气体和根据需要的其它选择。一旦选择了输出类型，在步骤254选择有效泡沫生成器的数量。有效泡沫生成器的数量也可以使用用户界面116选择。鉴于输出类型和有效泡沫生成器的数量，在步骤256调节压力控制阀106。例如，对于仅输出水，压力控制阀可定位为最大设定，该最大设定大于将为泡沫输出提供的设定。在步骤258，根据输出类型来调节用于有效泡沫生成器的液体阀组件。同样，在步骤260，根据输出类型来调节用于有效泡沫生成器的气体阀组件。例如，对于仅输出水，有效泡沫生成器的气体阀组件将处于关闭位置。

虽然在此已说明和描述了具体实施方式，但本领域的普通技术人员将明白，在不偏离本发明的范围的情况下，各种各样的交替和/或等同实施方式可替代所示出和描述的具体实施方式。该申请旨在涵盖在此讨论的具体实施方式的任何改变或变更。因此，意在使本发明仅受权利要求和其等同物限制。