专利名称：用于雾化流体的喷嘴装置和方法
技术领域：
本发明涉及用来雾化诸如灭火剂流体之类的各种流体的装置和方法。具体来说，本发明涉及一种装置和方法，其在充有空气或其它气体的一体积中通过一喷嘴有效地分配一雾化的流体，以便赋予该流体一横向速度分量以及一径向速度分量。
背景技术：
如今市场上出售各种各样灭火系统。有一种灭火系统的形式称之为固定的“清洁灭火剂”的气体灭火系统。清洁灭火剂的消防系统通过在被保护的空间内形成一灭火的气压来实施灭火，该气压由灭火剂蒸气或混和有空气的气体组成。清洁灭火剂系统用于大楼和其它如此的结构内实施灭火而没有水、粉末或泡沫，这样不会毁坏或损坏结构的表面和/或结构内的设备。清洁剂灭火在蒸发之后不留任何残余物。清洁灭火剂的一种普通形式是一化学品，在正常储存条件下它呈液化的形式，但它可蒸发而形成一种与空气的气体混和物，其不支持燃烧从而熄灭火焰。当如此的液化气体灭火剂装在一密闭容器内时，它以液态形式存在，但在环境温度下和不容纳在容器内时它以气体形式存在。
清洁灭火剂通常必须取代氧气和/或火焰附近的燃料，或者与火焰附近的空气混和，直到浓度达到不再支持火焰的程度为止。如果灭火剂既不到达一特定点也不在该点处形成足够的水平，则该点处的火焰会持续不灭。因此，在给定喷嘴或系统所要保护的全部区域内通常要求彻底、迅速和均匀地分散灭火剂。
在传统上，这样的灭火剂只在径向运动中进行分布。即，灭火剂从一喷嘴或类似结构中排出并从喷嘴中向外沿径向膨胀。大体上这至少导致从喷嘴发射的灭火气体形成一膨胀的球体。
然而，该传统结构不十分令人满意。
例如，灭火剂的径向分布会容易受保护区域内物体的干扰，诸如生产设备、储存单位等。这样的物体可对灭火剂的径向流动构成，干扰灭火剂充分地分散。例如，如果一设备设置在一传统径向喷嘴和一火焰之间，则灭火剂原本会循路到达火焰的径向路径受到阻挡。在这样的情形中，灭火剂不会如不存在障碍情形那样快速地到达和/或结集在火焰的区域内。如果被保护区域的形状不均匀，则会发生类似的结果。
此外，传统的径向分布通常呈一个或多个从喷嘴向外延伸的离散的灭火剂柱。其结果，诸灭火剂柱之间的空间具有的灭火剂少于柱本身区域内的灭火剂。因此，灭火剂最初的分布可能甚至少于所要求的灭火剂。
传统上，改进灭火剂分布的各种努力都依赖于增加压力、增加灭火剂的体积，和/或增加喷嘴的数量。然而，这可导致使用更多的灭火剂、强大的分布系统，和/或比给定大小的保护区域所可能需要的喷嘴多的喷嘴。
发明内容
本发明的目的是克服上述这些难点，由此，提供一用来分配流体尤其是灭火剂的改进的装置和方法。
一根据本发明的原理的雾化喷嘴的示范实施例包括以固定的关系固定在一起的一喷嘴体和一折流体。喷嘴体包括一通过喷嘴体的入口端口，该入口端口适于与一出口端口连接，以便从中接受流体；喷嘴还具有一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道。该流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸。
流动通道形成一轴线。
喷嘴还包括设置在流动通道内的叶轮。诸叶轮布置成对流动通过流动通道的流体赋予一相对于轴线的切向速度分量。
诸叶轮可布置成切向速度分量足以赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比可以至少为1∶10；即，切向速度分量可以至少是径向速度分量的十分之一。或者，该比值可以是至少1∶5。该比值可以至少为1∶3。该比值可以至少为1∶2。
雾化喷嘴的流动通道可以围绕轴线延伸360°。或者，流动通道可以围绕轴线延伸小于360°。尤其是，流动通道可以围绕轴线延伸180°。
诸叶轮可以被移去。诸叶轮可以形成为单一的一体单元。
根据本发明原理的一灭火系统的示范实施例包括一挥发的液化气体的灭火剂的供应源，其具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，其不支持燃烧从而熄灭火焰。该系统还包括一连接到供应源的管道网络，该管道网络包括至少一个出口端口。
至少一个雾化喷嘴与出口端口连通。该雾化喷嘴包括一喷嘴体和一折流体，它们以固定关系固定在一起，喷嘴体具有一与管道网络的出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口。
一流动通道形成在折流体和喷嘴体之间，流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽。该周向的出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸。
流动通道形成一轴线。
诸叶轮设置在流动通道内，它们布置成赋予灭火剂一相对于轴线的切向速度分量。
诸叶轮可布置成切向速度分量足以赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂的切向速度分量对于灭火剂的径向速度分量之比可以至少为1∶10；即，切向速度分量可以至少是径向速度分量的十分之一。
雾化喷嘴的流动通道可以围绕轴线延伸360°。或者，流动通道可以围绕轴线延伸小于360°。尤其是，流动通道可以围绕轴线延伸180°。
一成套器具用来根据本发明原理更新雾化喷嘴的示范实施例适于一具有一喷嘴体和一折流体的喷嘴，它们以固定关系固定在一起，喷嘴体具有一适于与出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体。喷嘴还适于具有一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道，该流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该周向的出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸，该流动通道形成一轴线。
该成套器具包括适于设置在流动通道内的诸叶轮，所述诸叶轮布置成赋予流过流动通道的流体一相对于轴线的切向速度分量。
诸叶轮可适于布置成切向速度分量足以赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
诸叶轮可适于布置成灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
诸叶轮可以形成为单一的一体单元。
成套器具可包括更新喷嘴的使用说明书。
一组用来根据本发明原理更新灭火系统的示范实施例适于一具有挥发的液化气体灭火剂供应源的系统，灭火剂具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，其不支持燃烧从而熄灭火焰。一管道网络适于连接到供应源，该管道网络具有至少一个出口端口。
该成套器具包括至少一个雾化喷嘴。喷嘴包括一喷嘴体和一折流体，它们以固定关系固定在一起，喷嘴体具有一适于与出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体。喷嘴还包括一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道，流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该周向的出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸。流动通道形成一轴线。
成套器具包括设置在流动通道内的叶轮，它们布置成赋予流过流动通道的流体一相对于轴线的切向速度分量。
成套器具的诸叶轮可布置成切向速度分量足以赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
诸叶轮可布置成灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
流动通道可以围绕轴线延伸360°。或者，流动通道可以围绕轴线延伸小于360°。尤其是，流动通道可以围绕轴线延伸180°。
成套器具可包括更新系统的使用说明书。
根据本发明原理的灭火示范方法包括将一挥发的液化气体的灭火剂连通到至少一个喷嘴，喷嘴形成一轴线，用喷嘴雾化灭火剂以将灭火剂蒸发到一气体状态，并赋予灭火剂一相对于轴线的切向速度分量。
切向速度分量可足够赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比可以至少为1∶10；即，切向速度分量可以至少是径向速度分量的十分之一。或者，该比值可以是至少1∶5。该比值可以至少为1∶3。该比值可以至少为1∶2。
灭火剂可围绕轴线的一360°延伸的弧内退出喷嘴。或者，灭火剂可以围绕轴线小于360°的弧内退出喷嘴。尤其是，灭火剂可以围绕轴线延伸180°的弧内退出喷嘴。
灭火剂可在一液体状态中喷射成一足够薄的扇形，这样，灭火剂蒸发，没有大量液体接触喷嘴所设置的结构。
根据本发明原理的灭火示范方法包括将一挥发的液化气体的灭火剂连通到至少一个喷嘴，喷嘴形成一轴线，用喷嘴雾化灭火剂以将灭火剂蒸发到一气体状态，并赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂可在一液体状态中喷射成一足够薄的扇形，这样，灭火剂蒸发，没有大量液体接触喷嘴所设置的结构。
一根据本发明原理更新一雾化喷嘴的示范方法适用于一喷嘴，该喷嘴包括一喷嘴体和一折流体，它们以固定关系固定在一起，喷嘴体具有一适于与出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体。喷嘴还适于具有一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道，流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该周向的出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸，流动通道形成一轴线。
该方法包括在流动通道内设置诸叶轮，诸叶轮布置成赋予流过流动通道的流体一相对于轴线的切向速度分量。
切向速度分量可足够赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比可以至少为1∶10。
根据本发明原理更新一灭火系统的示范方法适于一具有一挥发的液化气体的灭火剂的供应源的系统，其具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，其不支持燃烧从而熄灭火焰，以及一连接到供应源的管道网络，该管道网络包括至少一个出口端口。
该方法包括将至少一个雾化喷嘴连接到出口端口。该喷嘴包括一喷嘴体和一折流体，它们以固定关系固定在一起，喷嘴体具有一适于与出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体。喷嘴还包括一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道，流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该周向的出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸，流动通道形成一轴线。诸叶轮设置在流动通道内，诸叶轮布置成赋予流过流动通道的流体一相对于轴线的切向速度分量。
切向速度分量可足够赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。
灭火剂的切向速度分量值对于灭火剂的径向速度分量值之比可以至少为1∶10。
相同的标号通常表示图中对应的元件。
图1是一局部示意图，示出根据本发明原理的一灭火系统的示范实施例。
图2示出图1的系统，其中，灭火系统处于一工作的灭火模式中。
图3是示出根据本发明原理的一喷嘴的示范实施例的外部俯视图。
图4示出一类似于图3的根据本发明原理的360°喷嘴的示范实施例沿线A-A截取的截面图。
图5示出沿线B-B截取的图4中喷嘴的截面图。
图6示出根据本发明原理的360°喷嘴的另一示范实施例的截面图。
图7示出根据本发明原理的180°喷嘴的一示范实施例的截面图。
图8示出一类似于图3的根据本发明原理的360°喷嘴的另一示范实施例沿线A-A截取的截面图。
具体实施例方式
为了图示的目的，一根据本发明原理的灭火系统的示范实施例示于图1中。这里，示出一固定式的清洁灭火剂的灭火系统110，其中包括多个用于一大楼116或其它类似结构(例如，大型容器等)区域114的雾化喷嘴112。为了便于定向和参照，大楼116包括一楼板118、一天花板120，以及在楼板和天花板之间垂直延伸的多个墙122。
该系统110一般包括多个互连管道125的管道网络124，以便连通朝向区域114的挥发的液化气体的灭火剂。该管道网络124可以是先前使用的现有的网络，例如，哈龙(Halon)1301系统的部分，这样，所揭示的灭火系统是一更新的系统。或者，对于一新安装的系统，管道网络124可以是一组新的管道。不管是那种情形，管道网络124通常具有一接受清洁灭火剂的入口端126和多个用来将清洁灭火剂排放到区域114内的出口端128。在一典型的系统中，管道网络124通常延伸大楼116的全部天花板120和/或墙122。在任一情形中，出口端128通常由垂直向下延伸的支管130提供。
在入口端126处，管道网络通过一阀136连接到一液化气体的灭火剂134的储罐或圆筒132。阀可以是一双向阀，或其它具有打开和关闭状态的合适的阀，以便有选择地准许或阻止流动。根据给定实施例的特殊性，阀136可以由使用者控制器137进行致动或由一自动控制器响应于灭火探头进行致动，以允许液化气体的灭火剂134流过管道网络124。
气体的灭火剂134以液化状态储存在圆筒132内。通常地，液化气体的灭火剂将在室温25℃下在0.4psig和100psig之间的低压下进行储存。在这里所述的示范实施例中，气体的灭火剂134包括以下液化气体中的至少一种1，1，1，2，3，3，3-庚氟代丙烷(HFC-227ea)和1，1，1，3，3，3-己氟代丙烷(HFC-236fa)。更为常用的HFC-227具有约-16.4℃(2.5)的沸点，这样，在室温(25℃)下它通常呈气体状态。尽管揭示了两种灭火剂，但其它灭火剂同样可适用。例如，将会认识到该系统通常适用于包括选自以下分级的至少一种液化气体的灭火剂含氢碳氟化合物(hydrofluorocarbon)、全碳氟化合物(perfuorocarbon)，以及含氢氯碳氟化合物(hydroclorofluorocarbon)，分子结构内包括诸如氧之类的其它原子的化合物的化学变体，或能用作灭火剂的其它合适的液化气体(包括但不局限于以下物质的某种形式卤化酮、乙醛、乙醇、乙醚和酯)。
本发明的一个方面是，可使用一活塞运动的流动系统来推动气体的灭火剂134通过管道网络124。具体来说，一具有气体推进剂142的储罐或圆筒140可布置在带有清洁灭火剂圆筒132的流体系列中。推进剂142可以是诸如氮气或氩气之类的不可压缩的气体，或是诸如二氧化碳之类的液化压缩气体，其具有远低于灭火剂134的沸点，这样，它提供一大的压力和推力来推动灭火剂134通过管道网络124。选择的气体推进剂142应考虑防火安全性，并还具有低的沸点以提供合适的推进力。用于系统110的合适的推进剂包括但不限于以下气体中任何一个二氧化碳、氮气和氩气。
压缩气体或液化的压缩气体推进剂142与液化的灭火剂134分开储存。一连接软管146连接位于圆筒132、140内液体上方的蒸发区域或气体区域148、150。较佳地，在圆筒140、132之间设置有一开/关推进剂阀159将推进剂和清洁灭火剂分开，由此防止蒸发区域、气体区域148、150混和。推进剂阀159可以是推进剂圆筒140的出口阀。在一替代的实施例中，也可允许某些气体推进剂142进入清洁灭火剂圆筒132的灭火剂气体区域148，以对处于压缩液体状态中的气体灭火剂134保持一高压的载荷。一止回阀152(其也可以是一卸压阀)也可布置在圆筒132、140之间。止回阀152在打开状态中用来允许推进剂142进入清洁灭火剂圆筒132，而在关闭状态中阻止回流。活塞流动系统也可这样布置当推进剂阀159打开时，只有处于气体状态中的推进剂进入清洁灭火剂圆筒132。通过仅允许气体推进剂142进入圆筒132，只有非常少的推进剂混和或熔入所装的灭火剂液体中。
一旦在区域114内发生火灾，由手动控制器137或由自动控制器响应于探头而打开开/关推进剂阀159和开/关系统阀136。这两个阀136、159可连接成一阀打开可导致另一阀也打开。根据一实施例，推进剂阀159被致动到一释放高压推进剂的打开位置。该开/关系统阀136连接到推进剂阀159的压力下游处并被该压力致动。
一旦阀136、159打开，推进剂142推动处于液体状态中的灭火剂134通过一虹吸管154流出灭火剂圆筒132，该虹吸管154在靠近圆筒132的底部处具有一流体入口156。本技术领域内的技术人员将会认识到，虹吸管154的一替代方案可以在圆筒的垂直底部处或其附近处放置灭火剂圆筒的出口端口，其目的还是为了抽取呈液体形式的灭火剂。在任一情形中，提供灭火剂134并在压缩液体状态下将其推出灭火剂圆筒132进入到管道网络124内。当灭火剂圆筒132内液体体积下落时，更高压力的推进剂142抽取出推进剂圆筒140的液体供应并通过止回阀152和连接软管146以气体形式进入到灭火剂圆筒132内。推进剂142保持灭火剂134上的压力以在压缩液体的状态下通过虹吸管154将其推出，直到灭火剂圆筒132出空为止。通过一有选择地确定尺寸的位于止回阀152入口处的流动限制器157，可限制推进剂进入灭火剂容器的传送速率。限制器157有选择地确定其尺寸以提供一通向清洁灭火剂的预定压力和清洁灭火剂通过管道网络的预定流量。限制器157的尺寸可以是选择的变量并可随系统不同而改变以满足特定系统的需要。
为了防止推进剂142熔入到液化气体的灭火剂134内，当推动灭火剂134通过管道网络124时，灭火剂134有利地保持一种液相状态。推进剂142对灭火剂134保持足够高的压力，尽管进入管道网络124后有一小的压降，但总保持一种液相状态。实质上，由于通过管道网络124提供，所以没有推进剂142熔入到液化气体的灭火剂134内。这样，管道网络124内的推进剂142的蒸发不成问题。这保持通过管道网络的压缩液化的气体灭火剂134有一高的质量流量，因为管道网络124的体积由一种液相的高密度液体所占据，而不是两相的低密度液体和气体的组合。
当所揭示的实施例达到了高的质量流量时，液化气体的灭火剂134没有溶入的推进剂来断续排出的灭火剂134成为小的液滴以便更快地蒸发。所揭示的实施例通过本发明的另一方面，解决了该问题，即，多个安装在管道网络124的出口端128上的雾化喷嘴112。
然而，应该强调的是该种结构布置(即，一活塞运动的流动系统，其中，采用气体推进剂142的一分离的储罐或圆筒140以便从一清洁的灭火剂圆筒驱动灭火剂134)只是示范而已。本发明对于灭火剂134供应到雾化喷嘴112的方式并无特别的限制。
例如，对于某些实施例，一过压的灭火剂圆筒可以是合适的。即，推进剂和灭火剂134可以设置在一单一圆筒或储罐内。
其它的结构同样可以是合适的。
如图1所示，雾化喷嘴112在全部区域114内以间隔开的关系布置。雾化喷嘴112工作，喷射仍呈液体形式排出的灭火剂134，向外排出成一薄的液体扇形160。以薄的扇形160喷射出液体，由于随着其向外喷射而逐渐稀疏可产生大的表面面积的液体，而薄的液体扇形160在其向外散布时稀疏成小的液滴。
参照图3和4，各雾化喷嘴112具有一喷嘴体162和一折流体164。
参照图4，喷嘴体162包括一螺纹的入口端口166，其可安装到分支出口管130的螺纹端168上。入口端口166的螺纹可以构造成对应于用于现有的哈龙1301系统的可移去的单一圆孔射流喷嘴(未示出)的螺纹的入口端口，这样，喷嘴112可替代哈龙喷嘴而提供一更新的系统。入口端口166沿着喷嘴轴线170(也称之为垂直轴线)延伸，直到它与喷嘴体162的流动表面172相交为止。
流动表面172沿径向向外地从喷嘴轴线170延伸而形成一圆周形出口槽176的顶环形边缘174。折流体164包括一折流表面178，其与喷嘴体162的流动表面172保持间隔开的关系。折流表面178沿径向向外从由轴线170和折流表面178相交形成的中心点180延伸到一底部环形边缘182，以与顶部环形边缘174组合而形成圆周形的出口槽176。
因此，喷嘴体和折流体表面172、178形成一通过其间的流动通道184，该通道沿径向向外地延伸到圆周形出口槽176。流动通道184朝向圆周形出口槽176沿径向向外地会聚，出口槽围绕轴线170路径的至少一部分延伸。喷嘴体162和折流体164可以用螺钉186或任何其它紧固件或其它合适的固定装置固定在一起。在所示的实施例中，螺钉186延伸通过喷嘴体162内的埋头孔188并紧固到突出到孔188内的沿轴向突出的螺纹的凸台190上。凸台190和孔188围绕轴线170以间隔的角度位置布置，但最好沿径向在出口槽176的内面。
喷嘴112通过将喷射灭火剂134喷射出圆周形出口槽176外，形成薄的液体扇形160，由此雾化灭火剂。沿轴向进入入口端口166的灭火剂134通过流动通道184沿径向向外地重新定向，灭火剂在通道184处排出并沿径向向外地呈薄的液体扇形160的形状喷射以便进行蒸发。
此外，参照图5，叶轮192设置在通道184内(为清楚起见，诸叶轮在图4中未示出)。诸叶轮布置成对通过通道184的灭火剂134赋予一相对于轴线170的切向速度分量。
图5包括一矢量图，示出上述类型一种示范的结构。
通过通道184的灭火剂134以U的速度矢量194退出。该速度矢量194可以分解为两个分量，一个为相对于轴线170呈径向的径向速度分量196，另一个为与轴线170相切的切向速度分量198。如图所示，径向分量198为UR，而切向分量196为UT。
换言之，当灭火剂134退出通道184，并因此退出喷嘴112时，它不仅有离轴线170沿径向向外的直线运动，而且有围绕轴线170的角向或转动的运动。
当灭火剂134开始与围绕喷嘴112的体积内的空气(或其它流体)互相作用时，它使灭火剂134和空气两者产生一转动运动。因此，不仅灭火剂134本身，而且保护体积内的空气的至少一部分经受一转动的或漩涡的运动。通常地，该转动运动至少大体上对中在轴线170上。
保护体积内的灭火剂134的分布可以认为略类似于这样一种布置，其中，一种液体添加到另一液体，然后搅动。然后，代替简单地“注入”到空气内，或其它方式以纯线性方式添加，利用根据本发明原理的喷嘴112，灭火剂134以切向速度分量198添加，这样，灭火剂134和周围的空气两者都被“搅动”。
如此一结构图示在图2中。其中，喷嘴112附近的形成的空气/灭火剂混和物显示为具有一转动运动200。尽管为了简化起见图中示出仅几个表示转动运动200的箭头，它们图示为相当靠近喷嘴112，以转动方式使其运动的空气/灭火剂的实际体积可以是大量的。
此外，尽管在图2中所有喷嘴112产生沿相同方向的转动运动200，但这只是实例而已。在一具有多个喷嘴112的系统中，所有喷嘴112必须产生相同方向的转动运动200。
尽管这里所述的转动运动是指一“搅动”动作，但应该强调的是，不必由外部的“搅动”源来添加转动运动。相反，正是灭火剂134本身的切向速度分量198诱发了灭火剂134和空气的转动运动。
如此一结构可导出许多优于纯径向分布的传统结构的优点。
例如，从对搅动的液体的比较中可以理解到，如果灭火剂134和空气通过将切向速度赋予到灭火剂134而“搅动”到一起，则利用保护区域内的周围空气或其它环境流体可更加快速地混和一流体的灭火剂134。
同样地，将切向速度分量198赋予到灭火剂134，可使灭火剂134在被保护的体积内得到更加均匀的分布。例如，即使一特定的喷嘴结构初始地产生灭火剂134柱，或另外地产生不均匀的初始分布，灭火剂134和空气的转动运动通常也趋于促进这些流体均匀混和。
此外，将切向速度分量198赋予到灭火剂134可导致更加有效地使用灭火剂134。例如，如上所述，较之灭火剂134的纯径向分散，则利用根据本发明原理的喷嘴112所提供的转动运动，可使灭火剂134得到更加快速和/或均匀的分布。
从功能上来说，为了在一给定时间内开始灭火，可要求在所保护的全部体积内在该时间内产生一最小的灭火剂134浓度。
然而，如果分布的速度较低，则被保护体积的某些部分可能“饱和”，即，它们可能不接受足够的灭火剂134来在允许的时间内达到最小的浓度。可通过排出比为达到全部保护体积内所要求的最小浓度绝对需要的量大的灭火剂134，来对此进行补偿。然而，如此一结构通常可能效率低下，因为采用了更大量的灭火剂134来偏离一低的分布速度。再者，为了促进增加的灭火剂134的分布有必要添加附加的喷嘴、导管等。
实际上，这样一结构牺牲了速度的效率。然而，由于分布速度在增加，即，通过将切向速度分量198赋予到灭火剂134，所以可减小或消除对分布速度的商业效率的要求。
同样地，如果灭火剂134的分布均匀性较差，则可作出一类似的平衡。可分配附加的灭火剂134，这导致在被保护体积的某些部分内形成不必要的高水平的灭火剂134，以便在保护体积的其它部分内达到最低浓度的灭火剂134。如上所述的速度平衡，由于分布均匀性增加，即，将切向速度分量198赋予到灭火剂134，所以可减小或消除对分布均匀性的商业效率的要求。
此外，将切向速度分量198赋予到灭火剂134可导致更有效地分配灭火剂134。如上所述，空气和灭火剂134的转动运动可改进这些流体的混和。其结果，当呈现一根据本发明的转动运动时，用简单的径向分布的灭火剂134难于达到的保护体积的某些部分(例如，在设备或其它障碍物后面)可由灭火剂134更加容易地达到。
灭火剂134和周围流体的给定的混和物的特定动态特性(即，分布速度改进的精确值等)将取决于各种因素，其包括但不局限于个别灭火剂134和周围流体的特定特性；然而，如从对于液体的经验中可知，转动运动通常提供混和速度的提高、混和更加均匀等。
叶轮192的精确的结构和布置可随实施例而变化。在图6所示的布置中，图中示出六个直线的叶轮192，它们围绕喷嘴112的全周均匀地分布。然而，这只是在若干个方面的示范而已。
首先，叶轮192的数量可以变化。同样地，叶轮192的相对分布可以变化；例如，叶轮不必要均匀地间隔。
此外，叶轮的形状可随实施例而变化。例如，图5示出另一示范的实施例，其中，叶轮192可以是弧形。其它结构也可以是同样合适的。
典型地是，给定喷嘴112内的叶轮192将具有至少大致相同的形状，并将围绕轴线170至少大致均匀地间隔开。这从图5和6中可见，其中，所有叶轮192分别类似地直线和类似地弧形，其中，叶轮192均匀地间隔开。叶轮192由此在流动通道184内的叶轮之间形成多个类似的部分。
然而，围绕轴线170以相等间距间隔的相同叶轮192的布置只是示范而已。尤其是，由诸叶轮192形成的流动通道184的诸部分形状微小变化可以是合适的。例如，在图5和6中，凸台190略微地突出到流动通道184的各个部分内，因此，诸部分不是相同的。然而，在这里所示的示范实施例中，诸部分在形状上相似，尤其是，各部分在其外边缘处的宽度基本上相等。
尽管图5和6示出了流动通道184围绕轴线170延伸一全360°的结构，但这只是示范而已。叶轮192或流动通道184围绕喷嘴112的轴线170不必要延伸一全360°，或诸叶轮192不必要围绕喷嘴112的全圆周分布。例如，图7示出一示范喷嘴112的横截面，其中，叶轮192和流动通道184围绕轴线170延伸小于360°，具体来说，延伸180°。
就图5和6所示的360°布置来说，图7中的示范实施例也具有大致相同形状的叶轮192，并围绕轴线170大致均匀地间隔开。因此，尽管如图7所示的一180°喷嘴112的流动通道184总体形状不同于如图5和6所示一360°喷嘴112的形状，但图7的180°喷嘴112内的流动通道184的若干个部分可以彼此相同。具体来说，如图7所示，各部分外边缘处的宽度可以基本上相同。
诸如图5中所示一360°喷嘴112喷射一全围绕喷嘴或基本上全围绕喷嘴的薄的液体扇形，即360°扇形160，然后，快速地分散到气体的灭火剂134中。相比之下，一如图7所示的180°喷嘴112围绕喷嘴半圈的方式喷射一薄的液体扇形160。如此一布置可以是有利的，例如，可防止薄的液体扇形160与墙122之间的液体干扰，然而，快速地分散灭火剂134。
除了360°和180°之外，其它的结构同样是合适的。此外，对于具有一个以上喷嘴112的系统，可在该系统内合适地组合具有不同角度范围的流动通道184的喷嘴(因此，形成具有不同角度范围的灭火剂134的分布)。
此外，喷嘴112可相对于轴线170倾斜地垂直向上或向下的轨迹喷射。例如，相对于垂直的喷嘴轴线170为约45°和约90°之间的向下角度可以是合适的，但其它角度也同样可以是合适的。
例如，图4示出一实施例，其中，流动通道184形成为锥形形状。如图所示，它可具有略微向下的角度，离水平线为10°至15°的范围内，或相对于垂直的喷嘴轴线170约为75°至80°。
然而，如此一结构只是示范而已。不同于以上所述的相对于垂直的喷嘴轴线170约为45°和90°之间的角度也可以是合适的。尤其是，相对于垂直的喷嘴轴线170为90°角度，即，相对于水平线为0°的角度同样可以是合适的。如此一结构示于图8中。
在诸如图8所示的结构中，灭火剂134可分布在一薄的液体扇形160中，即，至少初始地离开喷嘴112时，基本上呈水平。
回转到叶轮192的结构，叶轮192也可定向成形成各种矢量值之比。例如，灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为1∶10。
然而，灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比不是特别地限制，只要由此形成这里所述的圆周运动就可。例如，灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为1∶5。
灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为1∶3。
灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为1∶2。
灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为1∶1。
灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为2∶1。
灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以至少为3∶1。
通过变化该比值，诸如灭火剂134和空气的转动运动速度、其中使空气转动的空间的总体积等的特性同样可以变化。
对于某些实施例，叶轮192可以调整，以使灭火剂134的切向速度分量UT值对于灭火剂134的径向速度分量UR值之比可以变化。此外，对于某些实施例，叶轮192可远处地和/或自动地进行调整。或者，喷嘴112的某些实施例可适于接受任意几个构造的叶轮192，以便形成不同的如此比值。
对于喷嘴112的某些实施例，叶轮192可以移去和/或更换。
叶轮192可以是分离的、个别部件，或它们可以是一体的单个单元的部分。例如，这样一个一体单元可以便于给定喷嘴112内的叶轮192的更换和/或更新。
同样地，喷嘴112本身可更新在一现有的灭火系统中。
叶轮192和/或喷嘴112可以设置成成套器具的形式，以便分别地更新到现有喷嘴和/或灭火系统。
上述说明书、实例和数据提供了制造和使用本发明组成的全部描述。由于不脱离本发明精神和范围可作出许多本发明的实施例，所以，本发明立足于附后的权利要求书内。
权利要求
1.一雾化喷嘴，包括以固定的关系固定在一起的一喷嘴体和一折流体，所述喷嘴体包括一通过喷嘴体的入口端口，该入口端口适于与一出口端口连接，以便从中接受流体；一形成在所述折流体和所述喷嘴体之间的流动通道，所述流动通道从所述入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，所述周向的出口槽形成在所述喷嘴体和所述折流体之间并至少局部地围绕所述喷嘴延伸，所述流动通道形成一轴线；以及设置在所述流动通道内的多个叶轮，所述诸叶轮布置成对流动通过所述流动通道的流体赋予一相对于所述轴线的切向速度分量；其中所述喷嘴设置成使通过其中的灭火剂进入一区域；并且所述诸叶轮布置成所述切向速度分量足以赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
2.如权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述灭火剂的所述切向速度分量值对于所述灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
3.如权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述流动通道围绕所述轴线延伸360°。
4.如权利要求1所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述流动通道围绕所述轴线延伸小于360°。
5.如权利要求4所述的雾化喷嘴，其特征在于，所述流动通道围绕所述轴线延伸180°。
6.一灭火系统，包括一挥发的液化气体的灭火剂的供应源，该灭火剂具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，该气体混和物不支持燃烧从而熄灭火焰；一连接到所述供应源的管道网络，所述管道网络包括至少一个出口端口；至少一个与所述出口端口连通的、如权利要求1所述的雾化喷嘴。
7.一用来更新雾化喷嘴的成套器具，所述喷嘴包括以固定关系固定在一起的一喷嘴体和一折流体，所述喷嘴体包括一适于与出口端口连接的、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体；以及一形成在所述折流体和所述喷嘴体之间的流动通道，所述流动通道从所述入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，所述周向的出口槽形成在所述喷嘴体和所述折流体之间并至少局部地围绕所述喷嘴延伸，所述流动通道形成一轴线；所述成套器具包括多个适于设置在所述流动通道内的叶轮，所述诸叶轮布置成赋予流过所述流动通道的流体一相对于所述轴线的切向速度分量；其中所述喷嘴设置成使通过其中的灭火剂进入到一区域内；所述诸叶轮适于布置成所述切向速度分量足以赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
8.如权利要求7所述的成套器具，其特征在于，所述诸叶轮适于布置成所述灭火剂的所述切向速度分量值对于所述灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
9.如权利要求7所述的成套器具，其特征在于，所述叶轮包括单一的一体单元。
10.如权利要求7所述的成套器具，其特征在于，还包括更新所述喷嘴的使用说明书。
11.一用来更新灭火系统的成套器具，所述系统包括一挥发的液化气体灭火剂的供应源，该灭火剂具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，该气体混和物不支持燃烧从而熄灭火焰；以及一连接到所述供应源的管道网络，所述管道网络包括至少一个出口端口；所述成套器具包括至少一个如权利要求1所述的雾化喷嘴。
12.如权利要求11所述的成套器具，其特征在于，还包括更新所述系统的使用说明书。
13.一灭火方法，包括将一挥发的液化气体的灭火剂连通到至少一个喷嘴，所述喷嘴形成一轴线；用所述喷嘴雾化所述灭火剂以将所述灭火剂蒸发到一气体状态；以及赋予所述灭火剂一相对于所述轴线的切向速度分量；其中所述喷嘴设置成使通过其中的灭火剂进入到一区域内；以及所述切向速度分量足以赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述灭火剂的所述切向速度分量值对于所述灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述灭火剂在围绕所述轴线的一360°延伸的弧内退出所述喷嘴。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述灭火剂在围绕所述轴线小于360°延伸的弧内退出所述喷嘴。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述灭火剂在围绕所述轴线延伸180°的弧内退出所述喷嘴。
18.一在一区域内灭火的方法，包括将一挥发的液化气体的灭火剂连通到至少一个喷嘴，所述喷嘴形成一轴线；用所述喷嘴雾化所述灭火剂以将所述灭火剂蒸发到一气体状态；以及赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
19.一更新一雾化喷嘴的方法，所述喷嘴包括以固定关系固定在一起的一喷嘴体和一折流体，所述喷嘴体包括一适于与出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体；以及一形成在所述折流体和所述喷嘴体之间的流动通道，所述流动通道从所述入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，所述周向的出口槽形成在所述喷嘴体和所述折流体之间并至少局部地围绕所述喷嘴延伸，所述流动通道形成一轴线；所述方法包括在所述流动通道内设置多个叶轮，所述诸叶轮布置成赋予流过所述流动通道的流体一相对于所述轴线的切向速度分量；其中所述喷嘴设置成使通过其中的灭火剂进入到一区域内；以及所述切向速度分量足够赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述灭火剂的所述切向速度分量值对于所述灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
21.一更新一灭火系统的方法，所述系统包括一挥发的液化气体灭火剂的供应源，具有足够的蒸气压力来形成一带有空气的气体混和物，该气体混和物不支持燃烧从而熄灭火焰；以及一连接到所述供应源的管道网络，所述管道网络包括至少一个出口端口；所述方法包括将至少一个雾化喷嘴连接到所述至少一个出口端口，所述喷嘴包括以固定关系固定在一起的一喷嘴体和一折流体，所述喷嘴体包括一适于与所述出口端口连接、通过喷嘴体的入口端口，以便从中接受流体；一形成在所述折流体和所述喷嘴体之间的流动通道，所述流动通道从所述入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，所述周向的出口槽形成在所述喷嘴体和所述折流体之间并至少局部地围绕所述喷嘴延伸，所述流动通道形成一轴线；以及多个叶轮设置在所述流动通道内，所述诸叶轮布置成赋予流过所述流动通道的流体一相对于所述轴线的切向速度分量；其中所述喷嘴设置成使通过其中的灭火剂进入到一区域内；以及所述切向速度分量足够赋予所述区域内的气体一围绕所述轴线的转动运动。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述灭火剂的所述切向速度分量值对于所述灭火剂的径向速度分量值之比至少为1∶10。
全文摘要
一用于灭火系统的雾化喷嘴具有固定在一起的一喷嘴体和一折流体。一形成在折流体和喷嘴体之间的流动通道从入口端口沿径向向外地延伸到一周向的出口槽，该出口槽形成在喷嘴体和折流体之间并至少局部地围绕喷嘴延伸。诸叶轮设置在流动通道内，并布置成对流动通过所述流动通道的流体赋予一相对于流动通道的轴线的切向速度分量。诸叶轮可布置成切向速度分量足以赋予区域内的气体一围绕轴线的转动运动。诸叶轮可以移去，并可更新到现有的喷嘴。诸喷嘴也可移去并可更新到现有的灭火系统。
文档编号A62C35/02GK1964793SQ200580018979
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年6月9日
发明者J·A·赛内科 申请人:基德-泛沃股份有限公司