专利名称：阻燃剂输送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于灭火方法和系统的相变容器(canister)材料输送系统的实施方式，通过封闭一相变容器内的灭火剂而形成输送封壳，该容器包含呈固体形式的灭火剂的壳体。输送该容器且允许输送到极接近燃烧物质之处，这样，从破裂的容器和容器本身释放灭火剂，以熄灭火或者抑制火。
背景技术：
本发明提供一种灭火和阻燃剂输送方法和系统，以抑制火势和灭火，特别是燎原大火。包括森林和牧场火灾的燎原大火完全是自己持续的，并具有一种规模或者在某一位置，这种火灾用传统的方法难以控制。目前扑灭燎原大火的技术是燃料不足和/或扑灭剂(例如水和阻燃悬浮液)的排放和气体输送。燎原大火的自持续的特性意味着它们会产生很大的引入气流、垂直上升气流和涡流，这些气流提供了燃料/空气源和混合力。由这些火产生的气流型式使得阻燃悬浮液和/或水难于输送到火中心。向火中心输送这种材料就可以冷却、阻挡红外线传输且使火得不到燃料。本发明提供一种向火中输送置于热敏和/或压敏容器内的阻燃或灭火材料的方法和装置。
本申请中具体容器的另一个直接应用是用作非致命的武器。容器破裂产生的令人震惊的效果与投入人群的材料的费用相关。
发明内容
本发明提供的抑制火或者灭火的方法包括的步骤有在包含这种呈固体形式的作用剂的壳体的相变容器内封闭呈悬浮液、液体或者气体形态的灭火剂或者抑制剂。最佳系统使用固体形式的作用剂，该作用剂在大气压下、温度大约高于-150℃时可升华。容器被传送到极接近燃烧物质之处，这样，容器破裂，将作用剂释放到燃烧物质上。
形成该容器，从而使壳体包含固体形式的作用剂，内芯部充满悬浮液、液体或者气体形态的作用剂。
该容器可以在包含一成形模腔的装置上制成，该模腔用于容纳用于形成壳体的液体作用剂；一个特点是用于冷却表面而使液体固化形成壳体，一个特点是用于用液体作用剂填充壳体并密封壳体而形成容器；以及另一个特点是用于从模具表面上松开容器。用于形成容器的另一个装置包含一个成型模腔，用于容纳形成壳体的液体作用剂；利用压力控制相变，使液体固化形成壳体，并且从模具表面松开该容器。
图1是本发明中传送到火中的容器的局部切掉的视图；图2是用于制备图1所示的容器的装置的剖视图。
具体实施例方式
通常用于本发明的灭火剂或阻燃剂是能够完全被吸收和/或被分散到目标环境中的材料，而且该材料对相关的目标环境是良性的。容器的硬壳的较佳材料是固体二氧化碳、冰或者其它固体阻燃剂或者灭火剂。二氧化碳和冰是用作非致命武器壳体的较佳材料。正如下面更详细说明的，容器可以在加压或者不加压的情况下密封。对壳体材料进行选择，以使壳体材料本身也可用作灭火剂或者阻燃剂，因而增强了材料从容器扩散的效果。对壳体结构和厚度进行设定，这样，利用壳体材料的相变例如熔化或升华，和/或利用壳体碰撞而爆裂，都会削弱或不能释放所封闭的材料。
容器的壳体厚度可以由本领域技术人员在要分散的材料的类型、扩散的理想半径、容器方位和扩散时间之间的延迟时间(如果有的话)以及所装的材料的扩散的目标环境条件的基础上很容易地确定。容器壁的一个特性是在目标环境中，该容器壁将经受一个与由目标环境吸收的或容易扩散的相变相一致的相变过程。通常，壳体将根据在目标或环境处系统状态的变化而改变其物理状态。也就是说，在目标位置的温度或者其它环境条件下，壳体材料将熔化和/或升华。
通过容器爆裂，材料会在目标位置扩散。例如，固体二氧化碳壳体可以包含一个由液体二氧化物、水或者其它灭火剂或者阻燃剂形成的芯部。壳体还可以由例如冰制成，该壳体可包含由液体二氧化碳、水或者其它灭火剂或者阻燃剂形成的芯部。而且，壳体可以由固体阻燃剂和/或灭火剂制成，该芯部可包含液体二氧化碳、水或者其它灭火剂和/或阻燃剂。内容物可以被加压或者不加压，这取决于爆裂的时间、理想的分散半径或者理想的扩散方法。通常，芯部材料可在大约-150℃以上到100℃的温度时升华。由于环境条件变化或者在目标位置碰撞致使容器爆裂这一方案比使用爆炸性物质更理想。爆炸性物质爆炸一次的炸药量是环境所不能接收的，爆炸过程会在环境中增加不想要的碎片并且产生可引起燃烧的材料。
释放材料的另一种方法是采用扩散混合。容器内的材料(即细菌性作用剂或者化学性作用剂)可被扩散性驱动，以便进行分裂，因此需要一个释放机构，这牵涉到容器壁冲蚀。
最后，释放可以由环境作用例如热或者压力激活来触发，这样壳体和内容物的热动力和机械特性用作容器内的爆裂引发物。
可以用弹射器、气压枪和类似物将该容器从飞机或者抛入或者射入目标区域。
图1表示本发明中一个容器实施例的局部切掉的视图。容器包含一壳体10和一中空内部，该中空内部容纳悬浮液、液体或者灭火或阻燃材料气体11。壳体10也由灭火或者阻燃材料制成。凹部10a用于使容器便于从制造容器的模具中松开。较佳的是，该容器有相对较大的尺寸，根据扑灭火的要求而确定内部容积。该容器可以装载足够量的例如二氧化碳的物质，该物质会在室温下转化为较大体积的气态二氧化碳和一些液态二氧化碳。液态二氧化碳的蒸汽压力随着温度升高，在温度大约为160℃时可以达到大约1,000个大气压。因此，在用二氧化碳作为内部组分时，应将本发明的容器构造成这样，即，将容器运入火中时可抗爆裂，直到壳体壁内的最大内部应力超过所建立的内部压力和外力之一或者超过它们两个。实际上，所填充的容器通过掉入、抛入或者射入火焰中而被送入火中。火的热量首先减小壳体厚度，并且使其总强度达到一个点，在该点处，内部压力引起壳体爆裂并分配所容纳的材料。这种情况是假设壳体在遇碰撞时不爆裂。火的热量使容器内的温度略有上升。容器爆炸，使内容物扩散到周围环境中。随着液体材料相变为气体，液体和气体内容物迅速膨胀，因此，冷却周围区域，同时转移热气体并用二氧化碳替换热气体。容器的内容物以及分裂的容器颗粒迅速地蒸发，从而在目标区域内提供覆盖层，用于熄火和灭火。
本发明的工作过程可以采用变尺寸容器可以从尺寸很小到很大，在容器很小时，可以手动地投入或者扔入火中，在容器很大时，必须将容器机械地弹射到火中，或者从飞机或悬挂于火上方的气球上掉到火中。
图2表示通过控制温度时间相变而形成图1所示的容器的装置。为方便起见，图中只表示出该装置的一半，必须有另一半(未示出)的镜像才能制成一个完整的容器。活塞12有一个呈理想的容器形状的表面13，它带有隆起部(未示出)，用于在壳体外表面内形成凹部如10a，该凹部促使壳体从模具上松开。该活塞可以用流过管道14的例如液态氮的冷却剂进行冷却。挤压活塞12而开始由流过管路15的流体(液体、悬浮液或者气体)形成壳体。然后，用液体、悬浮液或者气体材料通过管路15充满该壳体，用于构成芯部。密封活塞16用于密封该壳体内的内容物。然后，分别从所形成的容器的每一半撤回成形和密封活塞12和16，同时容器从表面13上松开。另一种方法是，可以用带有足以承受一控制压力时间相变所需压力的壁的类似装置形成固体壳体。
如图所示，液态氮冷却剂从加压箱17供应，聚积在减压收集器18内。过量的氮气通过排气口19排出。
二氧化碳从箱体20供应，由此通过过滤器21过滤并在收集器22内减压。将凝结而形成容器壳体的二氧化碳通过管路23被引到表面13。将构成容器的液体/气体/固体内容物的二氧化碳通过管线而引到管道15。
用于操作活塞12和16的液压系统由液压流体储存箱24和泵25提供。液压流体的流量由阀控制器26控制，以利用压力腔26或者27而分别压迫活塞16或者12。活塞16或者12通过压力腔29或者28而分别缩回。
除二氧化碳外的材料也可以用在箱体20中，例如水或者水性悬浮液或者阻燃剂溶液。
可以理解，对上述容器和装置所做的某些变化和改进都不超出本发明的范围，上述说明书中所包含的情形意在说明本发明，而不是限制本发明。
权利要求
1.一种灭火和阻燃的方法，包含下列步骤限制呈液体、悬浮液或者气体形式的灭火剂和阻燃剂，其中，所说作用剂在大约-150℃到100℃的温度范围内在容器内可从固态升华，所说容器包含一壳体，该壳体包含固体形态的灭火剂和阻燃剂；以及将所说容器输送到极接近所说火的燃烧物质中，从而使所说容器爆裂，将所说液体、固体或者气体形态的作用剂释放到所说燃烧物质上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的呈液体、悬浮液或者气体形态和固体形态的作用剂包括二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的呈液体形态的作用剂包括水，所述的呈固体形态的作用剂包括冰。
4.一种形成包含一壳体和一芯部的抛射体的方法，其中，该壳体包含固体灭火剂和阻燃剂，所说固体作用剂可在大约-150℃到100℃的温度范围内升华；该芯部包含呈液体、悬浮液或者气体形态的灭火剂和阻燃剂，该方法的步骤有形成一包含所说固态作用剂的具有预定形状和大小的壳体；用呈液体、悬浮液或者气体形态的所说作用剂充满所说壳体；以及密封所述壳体。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所说固体作用剂和呈液体、悬浮液或者气体形态的作用剂包括二氧化碳。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是所说的呈液体、悬浮液或者气体形态的作用剂包括水，所说固体作用剂包含冰。
7.一种驱散人群的方法，包含的步骤有限制呈液体、悬浮液或者气体形态的非致命的作用剂，所说作用剂在容器内在大约-150℃到100℃的温度范围内可从固态升华，所说容器包含装有固体形态的非致命作用剂的壳体；并且将所说容器输送到极接近拥挤的人群中，从而所说容器爆裂，释放出呈液体、固体和气体形态的所说作用剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是所说液体、悬浮液或者气体形态和固体形态的作用剂包含二氧化碳。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征是所述液体、悬浮液或者气体形态的作用剂包含水，固体形态的作用剂包含冰。
10.一种形成包含一壳体和一芯部的抛射体的方法，其中，该壳体包含固态非致命作用剂，所说固体作用剂可在大约-150℃到100℃的温度范围内升华；所说芯部包含呈液体、悬浮液或气体形态的非致命作用剂；该方法包含的步骤有形成包含所述固体作用剂的具有预定形状和大小的壳体；用液体、悬浮液或者气体形态的作用剂充满所述壳体；以及密封所述壳体。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征是所说固体作用剂和液体作用剂包含二氧化碳。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征是所述的呈液体、悬浮液或者气体形态的作用剂包含水，所说固体作用剂包含冰。
13.一种形成抛射体的装置，包含一成形模腔，用于容纳流体而在所说模腔的形状内形成一壳体；一第一管路，用于引导冷却剂冷却所说模腔，从而使所说液体固化，从而形成所说壳体，所说壳体可在大约-150℃到100℃的温度范围内升华；一第二管路，用于用液体、悬浮液或者气体物质充满所说壳体；以及一挤压活塞，用于挤压所说壳体，以将所说液体、悬浮液或者气体密封在所述壳体内而形成所说抛射体。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征是所说模腔在一活塞上，该活塞被冷却而形成所说壳体。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征是所述模腔在一活塞上，该活塞足以承受形成所述壳体所需的压力。
16.根据权利要求13到15任何一项所述的装置，其特征是所说表面包含隆起部，用于在所说壳体上形成凹部。
全文摘要
一种灭火和阻燃的方法，包含的步骤有将呈悬浮液、液体或者气体形态的灭火剂和阻燃剂封闭在壳体内，其中，该壳体包含这样的固体形态的作用剂。当将壳体用作“非致命”装置时，例如冰水或者液态二氧化碳作用剂是很有用的。固体壳体在目标位置可升华且会在碰撞或者暴露在环境条件下时爆裂，从而在目标位置释放壳体内容物以及壳体碎片。
文档编号A62C19/00GK1434734SQ01809694
公开日2003年8月6日 申请日期2001年5月18日 优先权日2000年5月18日
发明者保罗·C·爱德华兹, 格雷戈里·P·吕布施 申请人:保罗·C·爱德华兹, 格雷戈里·P·吕布施