压缩空气泡沫和高压液体散布系统的制作方法

专利名称：压缩空气泡沫和高压液体散布系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及散布泡沫和高压液体的领域，尤其涉及用于净化、普通 清洗、蒸汽抑制、燃料溢出和灭火应用的压缩空气泡沫和高压小容量液体的散 布系统。
背景技术：
在通常于远程位置进行净化操作的领域内，其问题是在净化被污染的单元 之前，要清理掉该单元表面上的灰尘和污泥或其它材料。这些被污染的单元可 为机动车辆(例如，货车等)或非机动物品(例如，设备、建筑或库棚)。在
已被污染媒介(例如，化学的、生物的、放射性的和核子(CBRN)的媒介)的 有意或无意应用而污染的单元表面上，可能覆有灰尘和污泥或其它材料。通常， 将机动车辆驱动到布置在远程位置的净化线上，在这里，具有高压动力净化系
统的净化线第 一级来清洗机动车辆，其中该动力清洗系统输出热水或漂白剂与 水的混合物。然后，再将机动车辆进一步向下驱动到净化线第二级，在这里， 单独的净化系统在机动车辆上喷洒净化剂。因此，该净化线需要在净化操作中 配置至少两个分离且独立的系统。
通常，高压动力清洗系统用于/人单元上动力地清洗灰尘和污泥。当前使用 的高压动力清洗系统包括使用加热的和非加热的液体作为净化液的加热式和非 加热式高压喷射系统。这些液体可为用于操作领域的水或净化剂溶液。为了在 远程位置上加热水或净化液，现有净化系统中需要传送到远程位置的额外的设 备，例如大型锅炉。另外，设计为使用水的典型高压系统通常不与其它液体(例 如，净化液)一起使用。此外，它们通常设计成加热水和其它液体(例如，净 化液)，这些液体通常加热比未加热时更有效。热水是比冷水更加有效的净化 剂，热净化液通常加热比未加热时更加有效。
这些远程位置通常未配备清洗和净化系统，例如高压动力清洗喷射器和净 化液应用喷射器，需要这些系统来有效地实现净化线。因此，为了在远程位置
适当地清洗和净化各单元，例如军用机动车辆或灭火设备，必须消耗大量的时 间和能量来将这些单独的高压清洗和净化液应用系统输送至远程位置，以便在 配置的净化线内使用。
另外，净化系统中使用的许多净化配方为具有几年保存期限的两种或多种 组分或溶液的合成物，但是当各组分在混合物中彼此接触时，混合物的保存期 限显著缩短，某些混合物会降低至几小时的使用期限。.一旦这些混合物超过其 使用期限，那么它们无法用于其预期目的，必须进行适当地处理。并且， 一些 有利的净化配方是需要特定膨胀比以提供最大净化效果的泡沫。例如， 一些优 选净化配方对于最优效果需要8: 1的膨胀比。这意味着净化液应用系统必须将
净化配方与压缩空气以特定的混合来送出，以提供8: l的膨胀比。如果应用参 数未恰当地设定或者在开端处无法获得，那么输送至被污染单元的特定净化配 方为水溶液或液体，而不是理想的泡沫。在远程位置难以符合这些参数。
另外，在使用这些动力清洗和净化单元的远离基本操作的远程位置，由于 需要的所有系统都可能不可用、可用的系统可能大小不适于当前的任务、可能 缺少必要的液体(例如用来动力清洗被污染单元的水)以及对净化线操作产生 不利影响的其它因素，所以通常无法进行有效的清洗和净化操作。
另外，由于机动车辆的电池用完或轮胎漏气，会停止这些清洗和净化操作。 然后，必须将给用完的电池充电和给漏气轮胎充气的另 一件设备传送到净化线， 该额外设备本身会由于与污染的机动车辆接触而被污染。
因此，需要一种整体式压缩空气泡沫与高压液体散布系统，该系统提供清 洗、净化、灭火和抵制蒸汽的有效方法，同时提供可输送性和可测量性。

发明内容
本领域内上述问题的解决和技术的进步通过本压缩空气泡沫和高压液体散 布系统来实现，这里称为"CAF/HPLD系统"。所述CAF/HPLD系统包括多燃料 发动机、空气压缩机、高压子系统、加热器和压缩空气泡沫子系统。所述 CAF/HPLD系统为整体式系统，其可方便地输送，并且可在运程位置使用，以 进行净化、一^:清洗、蒸汽抑制、Hazmat补正、燃料溢出和灭火。在一方面， 所述CAF/HPLD系统为耐用设备、车辆、地形、工具和飞行器提供了净化支持。 所述CAF/HPLD系统可与标准CBRN净化配方以及标准的来火剂和Hazmat泡 沫一起使用。所述CAF/HPLD系统还散布液体，例如热的和冷的肥皂水及乙二
醇防冻液。
所述CAF/HPLD系统将双组分(二元)或多组分配方直接吸入压缩空气泡 沫(CAF)子系统，以通过手持式软管进行散布。通用喷嘴允许径直流喷射、 广角度快速泡沫覆盖、有效液体应用和机动车辆底部的方便清洗。所述 CAF/HPLD系统还同时驱动双高压软管，以提高热/冷清洗能力。化学引入系统 允许用户向高压流内引入肥皂和其它化学物质。
所述CAF/HPLD系统包括通过将液体加热至超过液体环境温度的温度来起 作用的高压小容量子系统，所述CAF/HPLD系统设计成将液体加热到高至足以 进一步提高所述CAF/HPLD系统的有利应用的温度。
另外，所述压缩空气泡沫子系统提供了有效的泡沫输送系统。水/泡沫混合 物使用可获得的泡沫剂，其通过应用增压气体和泡沫膨胀元件的可选使用来膨 胀，以产生灭火泡沫，还可使用或不使用另外的增压水作为推进剂。这具有多 种好处，包括降低灭火泡沫、蒸汽抑制泡沫或净化泡沫的含水量，并且避免了 对产生增压水流的复杂水泵设备的需求。无需将水用作输送剂，从而使该设备 可独立于对于灭火或净化目的通常所需的大型水源。另外，由于水为不可压缩 的介质，所以无法通过增压来提高其存储和运输，而由于气体可增压到极高的 程度，所以使用气体(例如，压缩空气)给存储功效提供很大机会，从而可在 很小的物理空间内产生和存储大量推进剂。同样，使用增压气体动力提高输送 的水/泡沫混合物的压力，由于对于目的，可使用重量和尺寸低的泵，所以不会 使该设备不恰当地变复杂。因此，产生的设备重量轻、大小紧凑，并且使用成 本低。增压气体和水/泡沫混合物的流动通过简单的阀和压力调节器实现，从而 消除了当前使用的复杂设备。
另外，压缩空气泡沫子系统使用两个泵或多个泵来在喷射之前保持溶液是 分离的。这防止了不必要的过期混合物处理，不需要额外的时间和能量来处理 这些混合物。第一泵用于泵送水和肥皂溶液(组分1)，第二泵用于泵送第二 净化溶液组分，例如过氧化物溶液。然后，这两个泵将其各自的溶液泵送至出 口管，例如喷射器，然后将适当混合的溶液应用到当时要净化的单元。这些泵 还提供了不同溶液的精确混合比，以获得最佳的清洗和净化操作。另外，由于 净化组分单独存储，按需混合，所以可获得精确的混合比，并且可在后期实地 随时修改或变化。
另外，由于其可输送能力，所以CAF/HPLD系统为远程位置的有效清洗和
净化功能同时提供了高压于系统和压缩空气泡沫子系统。这两个子系统可同时 使用，因此可使用高压子系统清洗弄脏的机动车辆的一部分，同时使用CAF子 系统净化机动车辆的 一部分。
另外，由于该CAF/HPLD系统运行于24伏(或者，可选为12伏)直流电 (VDC ),所以其能够阶跃式起动(jump starting )净化线上出现的停止车辆上 用完的电池。由于不必传送另一设备(即充电器)到净化线上，所以这节省了 大量的时间和能量。另外，由于该CAF/HPLD系统包括空气压縮机，在紧急情 况时，例如轮胎漏气时，无需再将其它设备传送至净化线就可快速解决。另外， 还可分离出空气压缩机的气动工具，例如抽气工具。
该新颖的CAF/HPLD系统组合了压缩空气泡沫子系统与高压动力清洗系统 的益处，包括用于加热水或期间其它所需液体的锅炉，以提供有效并且可方便 传输、清洗及净化的系统。
本发明提供了压缩空气泡沫和高压液体散布系统，包括压缩空气泡沫子 系统，该系统包括用于将水与泡沫的浓缩混合物从第 一容器输送至混合装置的 组件、用于将产品添加剂从第二容器输送至所述混合装置的组件、用于所述水 与泡沫浓缩混合物跟所述产品添加剂混合以产生泡沫液体混合物的组件；用于 将压缩空气喷入所述混合装置以产生压缩空气泡沫的组件；用于输送所述压缩 空气泡沫的组件；以及高压子系统，包括用于将液体从液体容器输送至所述高 压子系统的组件、用于产生高压液体的组件、用于输送所述高压液体的流动的 组件、驱动所述压縮空气泡沫子系统和高压子系统的组件。
优选地，用于将水与泡沫浓缩混合物从第一容器输送至所述混合装置的组 件和用于除水之外还将产品添加剂从第二容器输送至所述混合装置的组件包 括由所述动力装置驱动的第一泵装置，以便除水以外，还以可控制的比率和 压力吸取所述水与泡沫浓缩混合物以及所述产品添加剂。优选地，第一和第二 泵由增压气体供给来驱动；并且从所述增压气体供给操作的增压气体操作泵除 水之外，还以可控制的比率和压力吸取所述水与泡沫浓缩混合物和所述产品添 加剂。优选地，所述增压气体供给包括由所迷动力装置驱动以供给所述增压气 体供给的空气压缩机。优选地，用于从液体容器向所述高压子系统输送液体的 组件包括由所述动力装置驱动的第三泵，以便以可控制的比例和高压吸取所述 液体。优选地，所述高压子系统包括第三泵。优选地，用于输送所述高压液体 的组件还包括将所述高压液体加热至超过环境温度的温度的加热元件。优选地，
所述加热元件包括高压液体锅炉。优选地，所述高压液体锅炉还包括供给用来 操作所述高压液体锅炉装置以加热所述高压液体的燃料。优选地，所述动力装 置包括内燃机。优选地，所述内燃机还包括供给用于操作所述内燃机的燃料。
参考下面的描述、权利要求和附图，能够更好地理解本发明的这些以及其 它特征、方面和优点。


图1示出了本发明的压缩空气泡沫与高压液体散布系统的实施例的立体正
视图2示出了本发明的图1中压缩空气泡沫与高压液体散布系统的实施例的 另一立体后视图3示出了本发明的图1中压缩空气泡沫与高压液体散布系统的实施例的 分解立体正视图4示出了形成本发明压缩空气与高压液体散布系统的高压清洗子系统的 一个实施例的方框图5示出了形成本发明压缩空气与高压液体散布系统的压缩空气泡沫子系 统的一个实施例的方框图6示出了形成本发明压缩空气与高压液体散布系统的压缩空气泡沫子系 统的 一个实施例的方框图7示出了形成本发明压缩空气与高压液体散布系统的燃料子系统的一个 实施例的方框图。
具体实施例方式
根据本压缩空气泡沫与高压液体分配系统("CAF/HPLD系统")，CAF/HPLD 系统100可易于输送，并且可用在用于净化、 一般清洗、蒸汽抑制、Hazmat补 正、燃料溢出和灭火的远程位置。在一方面，CAF/HPLD系统100对耐用设备、 车辆、地形、工具和飞行器提供了净化支撑。CAF/HPLD系统同样可与标准CBRN 净化配方和标准灭火设备以及Hazmat泡沫一起使用。当用作净化系统时， CAF/HPLD系统100允许用户对内部和外部建筑应用以及被污染的地面、公路、 设备和车辆有效地应用净化剂。可使用对多个人员提供淋浴点的可选淋浴系统。
CAF/HPLD系统还分配液体，例如热的和冷的肥皂水及乙二醇防冻剂
(glycol-based de-icing fluid)。除了其它组件以外，包括结构的、初4成的和电 子的组件，CAF/HPLD系统100优选的还包括四个子系统高压子系统、压縮 空气泡沫子系统、压缩空气子系统和燃料子系统。
另外，压缩空气泡沫(CAF)意味着，通过在可泡沫化溶液离开泵送设备 时向该溶液内喷射压缩空气，并通过输送软管流出膨胀泡沫而制成的一类泡沫， 例如，DF200的两种(或三种)组分，或者Reformulated Decon Green的三种组 分或者其它净化配方。膨胀比意味着膨胀成泡沫之前的液体体积与膨胀之后产 生的泡沫体积的比。1: 1的比值表示液体未膨胀。15: 1的比值表示比其原始 体积膨胀了 15倍。同样，加仑每分钟(GPM)为通过系统的泵送量的计量单位， 磅每平方英寸(PSI)为压力计量单位。立方尺每分钟为空气或液体流量的计量 单位。液压管路设计成运送增压流体，气动管路设计成运送增压空气。
图1示出了 CAF/HPLD系统100的实施例，其包括机架102、提升杆110、 提升吊环口 114、包括用于铲车铲口的铲车槽118的基座120、以及用于封闭 CAF/HPLD系统100的许多组件和子系统的前面4反122和侧面才反126。另外， CAF/HPLD系统100还包括控制面板104、燃料箱106、燃料输送管路108、高 压紧急截止装置112、锅炉116以及管道连接歧管124。图2示出了后面板150、 用于散热器组件的冷却板152,其中散热器组件包含在冷却板后面。动力装置 156为许多CAF/HPLD系统100的子系统提供动力和泵。动力装置156包括发 动机157、空气压缩机和高压泵。图3还示出了压缩空气泡沫子系统200。动力 装置156优选的还包括交流发动机。
各才是升杆110适于优选的适合两到三个人。由于在CAF/HPLD系统100的 各端具有一个提升杆110,所以该系统设计成由总共六个人抬起，每个提升杆 110上三个人。4产车槽118优选的带有四^4产口 。 子系统
图4以方框的形式示出了高压子系统的实施例200。在该实施例中，高压 子系统200优选地为清洗严重弄脏的表面(例如，粘结在车辆或建筑上的灰尘 和污泥)提供了达到1000 psi的5.5 gpm流。高压子系统200同样也可使用其它 gpm和psi设定。可向清洗液中添加肥皂或其它溶液，可加热清洗液以-提供更高 水平的清洗效率。水通过管道连接歧管124处的高压入
配器或者从开放水源(例如，打开的水箱、池塘或河流)连接的适配器。包含 有用于从开放水源获取水的带有滤网的浮式脚踏阀206。
如果水源位于高压子系统200的下方，那么设置用于发动高压泵210的手 压泵208。在一方面，当在抽水软管入口使用脚踏阀206时，手压泵208优选地 允许抽水至20英尺的垂直高度，或者没有脚踏阀时可抽至12英寸的垂直高度。
高压泵210能够泵送淡海水和泥浆，因此该高压泵210为低质量水源的理 想泵。在该实施例中，高压泵210通过在泵出口处设置压力安全阀212而设定 为高排出压力，例如1000psi。只要不使用满流量，那么压力就会满至1000psi， 安全阀212将通过溢出软管214将一部分流量返回至水源204。在该实施例中， 该溢出连接可以是一种接头，例如直接位于管道连接歧管124上高压入口 202 下方的3/4，，凸轮杆接头，在通过锅炉116内的加热线圈216之后^人高压泵210 中排出。如果需要，水可加热至高于环境水的温度，例如超过环境107°F。在另 一实施例中，高压泵210可具有或大或小的动力输出等级，或者可与另外的高 压泵210—起使用，以提供所需的水输出。
锅炉燃烧器218为高压子系统200提供热量。在该实施例中，锅炉116能 够提供足以将5.5 gpm的水加热至107。F温度差的热量。为了提高或降低锅炉 116的热容量，可更换更大或更小的锅炉116以获得所需的热容量。另外，还可 使用连续和多级锅炉以获得所需的热容量。
锅炉116优选为具有隔热外护层的单道平行流锅炉116。水在底部进入锅 炉116，流过加热线圈216内的管子，例如3/8英寸管。锅炉116底部的燃烧器 218引导火焰向上穿过加热线圈216，以加热水。排出的热空气在锅炉顶部离开 锅炉，引向CAF/HPLD系统100的后侧。典型的燃烧器218为可燃烧JP8、 JP5 和商用柴油(DF-1和DF-2 )的Beckett Model ADC 24 VDC油燃烧泵。在该实 施例中，燃烧器218使用以3450 rpm运行的1/6 hp、 10 amp送风机，当全速运 行时，在F16燃烧器头内以1.65 gph的速率燃烧燃料。通过位于燃烧器头组件 内的机械泵将燃料泵送到燃烧器头。
作为一个例子，假设典型的地下水温度为45°F，排出的热水大致为150°F, 32°F的入口水将加热大约140°F。用户通过在控制面板104上将温度控制器调 整到所需的温度来设定水温。水温由位于控制面板104上的温度控制器上方的 温度计显示。燃烧器218优选的具有当需要加热时会点燃燃料空气混合物的自 动火花点火器(未示出)。加热需求还会打开风扇，打开对燃烧器的燃料阀。
燃烧器持续地循环打开和关闭以保持所需的温度设定。优选地，如果未^r测到 流量，那么流量开关220会关闭加热器。该安装装置防止锅炉218过热和可能 的爆裂。优选地，在系统中安装爆破盘222，以便在压力超过预定压力设定(例 如，1500psi)时爆裂。燃烧器218从与动力装置156相同的燃料源中获取燃料， 并且燃烧器218优选的能够燃烧JP8、 JP5和商用柴油(DF-1和DF-2 )。在较 低的流量时，可产生蒸汽。
然后，脱离锅炉的水通往位于管道连接歧管124上的高压子系统200的高 压出口 224。接头226 (例如，1/2英寸快速接头)用于连接到高压软管228和 喷枪(wand) 230、 232。喷射器234允许将肥皂和其它液体吸入到高压子系统 200中。可向高压子系统200中添加溶液，例如12%的溶液。两个高压软管228 从"Y，，形安装件连接到喷枪(spray wand) 230、 232。如果只使用 一个喷4仓230, 那么可使用插式安装件。高压喷枪230、 232具有触发手柄，要喷射液体必须挤 压该触发手柄。优选地，在触发手柄上不设置锁止机构作为预防性安全措施。 并且，优选地，高压喷枪230、 232具有防溅后挡板和可从0度连续调整到45 度扇形喷面的喷嘴。高压喷枪232具有带45度扇形喷面喷嘴的底架附件，以便 于车辆下侧的快速清洗。高压紧急截止阀112位于前面板122的正右侧。在前 面板122的后面凹下去一块。起动时，用户简单地伸入设置的孔中，抬起以断 开高压流。优选地，高压截止阀停止锅炉水回if各中的流动，并且由于流量开关 将切断燃烧器单元的电源，所以还会自动地关闭燃烧器。
图5以方框图的形式示出了压缩空气泡沫子系统("CAF子系统")的实施 例300。 CAF子系统300含有可在于1997年4月29日公告授予Smagac的美国 专利No. 5,623,995、于2001年7月31日公告授予Smagac的美国专利No. 6,267,183和于2000年12月5日公告授予Breedlove等人的美国专利No. 6,155,351中找到的按需混合技术，这些文献通过参考并入本文。由于按需混合 技术是根据需要混合各组分；而不是在散装容器内预先混合并随之在等候使用 时降解，所以允许净化具有最大的有效时间或保存期限。
该按需混合技术在CAF子系统300中预先设置精确比例的双组分或多组分 溶液并机械混合。优选地，CAF子系统300以100 psi提供10 gpm或更大的液 体流，并且供给可调的膨胀比，例如1: 1 (液体)8: 1 (泡沫)、15: 1 (泡沫) 和25: 1 (泡沫)。该散布是通过软管，例如，带有由管路302供给的喷枪304 和喷嘴306的75英尺软管。通用喷枪304和喷嘴306对于泡沫输送允许多种喷
射形式。
动力装置156的空气压缩才几314给CAF/HPLD系统100的流体或泡沫净化 剂输送提供动力。动力装置156提供与基于液体的表面活性剂(肥皂)混合 以产生泡沫的压缩空气；从喷嘴306推进产生的泡沫或未膨胀液体的压力；操 作CAF子系统300的隔膜泵的空气；可用于气胎或运行由空气提供动力的工具 (例如，气动工具)的压缩空气。
在该实施例中，CAF泵308和309及混合歧管位于CAF/HPLD系统100的 锅炉端和后角侧，如图3中所示。优选地，CAF泵308和309各为从便携源A (source A tote ) 316和便携源B 318吸取等量的净化剂液体。那些溶液的混合 比不同于50/50,通过调节流向泵308和309的空气或调节吸入液体或输出液体， 可控制各泵308、 309的流率，可选地，通过调节流向泵311的空气或调节吸入 液体或输出液体，可控制泵311的流率。因此，可精确和准确地获得如30/40/50 的比率。在另一实施例中，使用附加的CAF泵311来从可选的便携源C 319泵 送。CAF泵311也优选为隔膜泵。可选才奪地，CAF泵308、 309和311可为能够 从便携源316、 317和319泵送液体的其它形式泵。在再一实施例中，可使用另 外的便携源和CAF泵，例如4个或5个便携源及相应的泵，以向CAF/HPLD系 统100提供更多的多组分配方灵活性。
CAF泵308、 309和可选CAF泵311开始^更携源A316、 B318和可选4更携 源C 319的混合过程，并且将产生的流体分别通过管^各324、 326和可选管^各327 推入混合歧管312,然后推到静止混合系统310,在这里进行进一步混合。这确 保了便携源A 316、便携源B 318和便携源C 319的液体净化剂不会混合在一起， 直到实地需要它们为止，因此给净化剂提供了最大的保存期限或有效时间。便 携源A 316、〗更携源B 318和^更携源C 319的净化剂液体分别通过抽吸软管322 和320提供给CAF泵308。
空气压缩机314提供的空气喷入混合物中，以产生泡沫并膨胀该混合物。 优选地，CAF子系统300包括位于控制面板104上用于控制泡沫膨胀水平的泡 沫膨胀/散布阀。其水平表示为空气与液体的比。CAF子系统300空液比可使用 如l: 1、 8: 1、 15: 1和25: l等等的空液比。
除了这些空液比，现有CAF/HPLD系统100还可使用任意其它的精确比值。 在一个实施例中，通过单独地调整或计量通过泵308、 309和可选泵311的液体 流，可获得精确的空液比。在一方面，通过在泵308、 309和可选泵311的下游
使用针阀(未示出)可实现这一点。在另一实施例中，通过限制供给到泵308、
309和可选泵311的空气量，可获得这些精确的空液比。
在另 一实施例中， 一个CAF泵308开始便携源A 316和B 318混合过程， 并且将产生的流体分别通过管路324和326推入混合歧管312，然后推到静止混 合系统310，在这里进行进一步混合。这确保了便携源A 316和便携源B 318液 体净化剂不会混合在一起，直到实地需要它们为止，因此给净化剂提供了最大 的保存期限或有效时间。在该实施例中，两种组分、便携源A 316和便携源B 318 通过抽吸软管322以彼此相等的比率提供给CAF泵308。
CAF子系统300的另 一方面是，可将依比例混合的液体加热至一定温度， 以在应用时提供最有优的压缩空气泡沫。在一个实施例中，管路302可在通过 喷枪304和喷嘴306分散之前与锅炉116相接触。在另一实施例中，管路302 可跟与发动机157的排气歧管(未示出)相接触的散热器接触。
动力装置156的空气压缩机314产生操作CAF泵308、增压液体净化剂和 将净化剂膨胀为要从CAF/HPLD系统100散布的泡沫的气动动力。空气压缩机 314由动力装置156的多燃料发动机157驱动。在一方面，该发动机157为多燃 料27马力内燃机157。可增大、减小或改变发动机157的额定功率和大小以符 合所需应用。典型的泵210为由Wanner Engineering of Minneapois制造的 Hydra-Cell D-10系列的高压隔膜泵MN。空气压缩才几314可通过离合器装置接 合，例如电动离合器、机械离合器、气动离合器或离心式离合器。在一个实施 例中，空气压缩机314由在发动机157与空气压缩机314之间直接驱动的驱动 半轴驱动，并不包括任何的离合器装置。在该实施例中，空气压缩机314为以 100 psi的压力输送28 CFM的螺杆式压缩机。空气压缩机314是密封的，其中 分油器、过滤器、压力调节器、温度和压力安全阀及放气阀独立地包含在压缩 机单元中。密封降低了压缩空气系统的泄漏可能、重量和大小。
空气压缩机314可使用自动变速器流体作为冷却液和润滑剂。通常，只要 空气压縮机314接合，冷却液就会循环至CAF/HPLD系统的冷却板152上的风 冷式冷却盘管。当模式选择开关处于CAF模式时，将压缩空气供给到CAF泵。 膨胀空气由位于控制面板104上的调节阔控制。
图6以方框图的形式示出了压缩空气子系统的实施例400 ("压縮空气子系 统")。该压缩空气系统400包括空气压缩机314,例如Boss Industries的35/175 螺杆式压縮机，其优选为正压移动(positive displacement)油膜系统，该系统使
用具有互相啮合的螺旋槽转子的两个螺杆，以提供无脉沖压縮空气。空气压缩 机314为密封式设计,这意味着分油器、过滤器、放气阀、压力调节阀和安全阀 集成在压缩机封装中。这降低了成本、大小、重量，并且减少了外部连接的数 量，从而降低了系统的泄漏可能。油从位于压缩机壳体内的油泵中的压縮空气 分离出来，剩余的油滴通过聚结剂滤器(coalescer filter )从空气分离出来。当 压縮才凡运4f时，油循环通过位于冷却面泽反上的冷却盘管。压缩才几优选的以5200 rpm运行，优选的在100psi处产生了优选的28cfm,需要动力装置156的发动机 157提供7.0的轴马力。当对不需要没有要求的压缩机时，空气压缩机控制系统 设计成符合空气供给需求，并且防止过量的排出压力。空气输出的控制通过进 气阀(未示出)的调整来实现。空气压缩机314具有用于保持80 psi的最小排 出压力的最小压力阀(未示出)，以确保适当的压缩机润滑。i殳置安全阀，以 便当由于机械故障使压力超过200 psi时释放系统压力。
压缩空气通过管路402供给到CAF子系统300。管路402供给辅助气动卡 盘404以驱动气动工具，并通过膨胀空气阀406供给CAF子系统300的混合歧 管312。另外，设置有控制阀408,例如电子的或电^兹的，以控制通过管路410 通向CAF子系统300的CAF泵308的压缩空气量。
图7以方框图的形式示出了燃料子系统的实施例500 ("燃料子系统")。 CAF/HPLD系统IOO设计成保持燃料箱106,例如5加伦NATO Jerry Can。发 动机157可使用下列燃料JP5、 JP8、民用柴油1 (DF-1 )和民用柴油2(DF-2)。 燃料箱106中插有燃料采集单元504。采集单元504中含有的油位传感器506指 示油位什么时候低(剩余大约1/2加仑)。燃料通过发动机157和/或燃烧器218 的机械式燃料泵从容器吸出。在使用之前，燃料由512过滤，而水通过排口 510 从燃料分离。
优选地，多燃料发动机157为火花点燃汽化式双循环柴油发动机157。多 燃料发动机157还可为燃料喷射式的。发动机157在气缸盖内使用小型活塞， 以在将燃料喷射进燃烧室之前将燃料压缩至非常高的压力。活塞和喷射器正时 由发动机157的曲轴通过正时带来驱动。因为发动机157为双循环设计，所以 油必须喷射成燃料流。燃料与油的比值通常为50: 1。油容纳在从CAF/HPLD 系统100顶部存取的2夸脱容器内。油通常通过重力供给到发动机油泵。油容 器优选具有两个油位开关。较高的油位开关警告低油位，而如杲不添加喷射器 油，那么较低的油位开关关闭发动机157。若没有自动关闭特征，缺乏喷射器油
时会使发动机157发生故障。发动机157具有电起动器，并且具有手动反沖起
动器作为备用。按下起动按钮会将电起动机接合到发动机157。发动机157具有 其自己的起动机和内部交流发动机。设有电热塞以用于冷起动情形。
典型的发动机157为由Two Stroke International ( 2si)提供的才莫型215 MFLC——双循环单缸液冷式多燃料发动机。2si发动机157为使用火花塞点燃 而不是高压缩点燃的低压缩轻质工业能效(industrial-duty)发动机157。发动机 157为下列CAF/HPLD系统100的组件提供动力交流发动机，24 VDC, 50 amp; 空气压缩机314,28 cfm, 100psi;高压泵210，其输出通常为5.5 gpm和1000 psi。 高压泵210优选通过电动离合器驱动，该电动离合器在起动期间分离，只有在 对于所选的净化操作需要高压泵210时接合。空气压缩机314通过联接到发动 机157的副轴来驱动。另外，它还可包括离心式离合器。
发动机157的速度通过位于控制面板104右侧的节流缆(throttle cable )控 制。还设置有扼流缆(choke cable )以辅助发动机157起动。节流线缆的特征在 于具有将发动机速度设定为优选4000 rpm的最佳运行速度的制动系统(detent system)。发动机157为液冷式，使用50%的基于乙二醇防冻液。冷却液持续地 循环通过冷却面板上的风冷式散热器。
前面板122内侧设有两个不需维护的干电池(未示出)。这些使用期限长 的电池提供了通过电起动器起动发动才几157的动力。CAF/HPLD系统100另外 的特征是连接到这些电池上的24 VDC NATO连接器，其可用于跃变地起动系统 或者净化线上机动车辆内发现的用完的电池、给电池充气、或者对于其它目的 释》丈出40 amps的动力。
优选地，CAF/HPLD系统100的控制面板104包含下列量表和控制紧急 停止控制、空气压力计、系统动力控制、发动机起动和冷起动控制、模式选择 器(起动压力洗涤CAF沐浴/空气)、锅炉温度计、面板灯(包括调光器)、发 动机转速计、警报静音开关、CAF膨胀空气调整控制、以及附属设备(用于辅 助空气和24 VDC动力应用)。
面板上的量表允许用户监测空气压力、电池电压、水压和水温以及使用的 小时。优选地，在低光度操作条件下照亮面板上的量表。面板上的警告灯表示 压缩机和发动机157温度过高、油位低或者喷射器油低。任一面板灯的照明还 可为声讯警报。警报静音开关可使声讯警报静音。
优选地，紧急停止会断开系统动力，不给空气压缩机和高压水泵离合器提
供动力，并接合放气阀。还表明发动机157失去功能。按下开关将使系统断开， 使得紧急关闭。空气压縮计指示系统空气压力。电池电压计指示电池的电压水 平，其优选应当在24-28伏之间。警报灯的压缩机过热指示器提供空气压缩机 314油过热的可视提示(黄警报灯)。发动机过热指示器提供发动机157冷却液 温度过热的可视提示。该指示器优选以230F显示警报。该警报将自动关闭发动 机157使其停火。当燃料子系统500的燃料低，需要重新添加燃料时，低燃料 指示器提供可视提示。低喷射器油指示器指示何时需要补充喷射油。第二油位 开关自动停止点火以保护发动机157。水压计指示高压子系统200的压力。通常， 正常压力为1000 psi。水温计指示离开锅炉的水的温度。锅炉温度控制停止加热， 并允许调整离开锅炉的水的温度。CAF膨胀阀控制从1: l的膨胀比(未膨胀的 液体)至25: 1 (高膨胀)泡沫来调整泡沫的膨胀水平。调整该控制以获得所需 的泡沫浓度。
起动/怠速控制将发动机157速度设定为怠速，并分离高压泵离合器。压力 清洗控制接合高压泵210，并且如果需要热水时，使燃料器218能够运行。CAF 控制接合空气压缩机，并致动CAF泵308。优选地，多模式控制组合高压子系 统200和CAF子系统，以便同时运行。
发动机157还包括位于控制面板104右手侧的其它控制。例如，用于提供 辅助冷起动的手动4厄流的才厄流控制，和用于控制发动冲几速度的节流器。 CAF/HPLD系统100还包括用于保护电子系统的断路器和防止发动机转速过快 的管理器。
优选地，为安全起见，所有软管连接点都清楚地做好标记，以避免混淆。 作为安全防范，各连接器大小不一致，从而预防了将软管连接到错误连接点的 可能性。
典型的消毒剂为 Sandia National Laboratories开发的DF200 Liquid Multi-Part Blend净化溶液，其中和了化学与生物制剂，使其变得无害。另外， 当与增强剂(Fortifier )〉'昆合在一起时，Penetrator Decontaminant Solution Part A 为液体，构成活性DF200溶液。另外，当与穿透剂(Penetrator)混合在一起时， Fortifier Decontaminant Solution Part B为液体，构成了活性DF200溶液。同才羊， Booster Decontaminant Solution Part C也为液体，其;敫发了增强剂，4吏其在更短 的时间周期内具有更加显著的活性。另一典型的净化剂为Reformulated Decon Green,其为三组分配方(three part formulation ),根据CAF子系统300的需求
以精确的比率混合来提供。
术语"二元(binary)，，通常表示二 (2)，尽管该"二元，，系统实际上具有3 个组件，而不是正好只有2个，由于等量地使用组件A与组件B/C,所以仍称 为"二元组合(binary blend )，，。助力器(部分C)用于量非常小的情况。
DF200净化配方由Sandia National Laboratories开发，并许可给Huntsville， Alabama的EFT， EnviroFoam Technologies这两家公司专门商业生产，其商标为 EasyDECON 。 DF200配方的3个组分依赖于制造商标记为Part 1、 Part 2和 Part 3或Part A、 Part B和Part C。除了 EFT,还有Denver, Colorado的Modec 公司，其商标为MDF200TM。 DF200配方的3个组分标记为Part A、 Part B和Part C。优选地，只一起混合和使用标记的A、 B和C的组分或标记的1、 2和3的 组分。
除了上述方面和本CAF/HPLD系统100实施例，本发明还包括用于清洗和 净化机动车辆等的方法。
在一个实施例中，CAF/HPLD系统100能够混合双组分或多组分的净化剂 溶液，例如存储在250加仑的便携源316和318内的DF-200。连接有两个40 英尺l/2-英寸的抽吸软管320和322，这两个软管一端具有塑料CAF快速连接 器，另 一端具有2"阴凸轮杆(female cam lever connector)，以从250加仑的便 携源316和318汲取。从<更携源316和318移除防尘塞，将2"阴连接器连接到 便携源316和318。在另一方面，可使用50加伦的圆筒或桶，或者在压力清洗 出口喷射肥皂液。如果需要热水，那么打开锅炉温度调整。当水流动时，燃烧 器218将打开。另外，如果需要CAF子系统300，那么空气压缩机314将接合 CAF泵308，并且它们将会循环(泵空气排出的脉冲声)。如果需要液体净化 剂(1: 1),那么调节空气控制。进一步调节空气控制以产生泡沫。越多的空 气会产生越大的膨胀比。优选地，最大膨胀比为(1: 25) 。 CAF/HPLD系统100 提供了明显优于其它已知抽吸泡沫方法的优点，包括用于涂覆区域的可视参考 和粘附到表面以保持所需湿润接触时间的能力。另外，CAF/HPLD系统100保 持精确的所需膨胀比。
可使用热水或冷水来进行压力清洗。可通过内置于高压子系统200内的虹 吸喷射器向压力清洗添加肥皂液、清洁液和液体净化剂。为了将这些液体的任 意一种添加到压力清洗中，将喷射器塑料管简单地放置在所需的液体容器内。 为了加热压力清洗溶液，将控制面板上的温度控制阀从"OFF"旋转到所需的温
度。只有当水以高压力流动时，锅炉116才工作。然后使用热高压水或冷高压 水对机动车辆、建筑或飞行器进行动力清洗。
其后，通过按下CAF手柄上的触发器而简单地应用CAF系统，从而输送 净化剂。操作员应当根据任务选择适当的喷嘴。由于部分打开的阀会破坏泡沫 泡的结构，减小液体与泡沫的射程距离，所以当应用泡沫时，优选完全打开喷 嘴阀。完整的泡沫泡结构对于良好的泡沫附着性以及总的净化效率很关键。底 架喷嘴(undercarriage nozzle )用于在难以达到的位置施加净化剂，例如车辆下 方。
尽管已经表述了当前被认为是该压缩空气泡沫和高压液体散布系统的最优 实施例，但是应当理解，在不脱离其宗旨或实质特征的情况下，该系统还可表 现为其它具体的形式。例如，除了本文描迷的那些，还可使用用于清洗和净化 的其它溶液。并且，在不脱离本文所述发明新颖性的情况下，除了本文所述的 那些，还可使用组件与子系统的其它布局。另外，在不脱离本压缩空气泡沫和 高压液体散布系统的宗旨或实质特征的情况下，可增大、减小或改变其压力、 温度、体积、溶液组分。另外，在不脱离本压缩空气泡沫和高压液体散布系统 的宗旨或实质特征的情况下，还可提高、降低或改变本文所述的设备和组件的 容量和等级。因此，在所有方面，该实施例都是示意性的，而非限制性的。本 发明的范围由所附权利要求表示，而不是前面的描述。
权利要求
1. 一种压缩空气泡沫和高压液体散布系统(100)，包括:压缩空气泡沫装置(300)，包括:用于将水与泡沫的浓缩混合物从第一容器(316)输送至混合装置(312)的装置(309)；用于除水之外，还将产品添加剂从第二容器(318)输送至所述混合装置的装置(308)；用于将所述水与泡沫浓缩混合物跟所述产品添加剂混合以产生泡沫液体混合物的装置(310)；用于将压缩空气喷射进所述混合装置以产生所述压缩空气泡沫的装置(314)；用于输送所述压缩空气泡沫的装置(304，306)；高压装置，包括:用于将液体从液体容器(204)输送至所述高压装置的装置(200)；用于产生高压液体的装置(210)；用于输送所述高压液体的流动的装置(232)；以及用于驱动所述压缩空气泡沫装置和所述高压装置的动力装置(157)。
2. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于将所 述水与泡沫浓缩混合物从第一容器输送至所述混合装置的所述装置和用于除水 之外还将产品添加剂从第二容器输送至所述混合装置的所述装置包括由所述动力装置驱动的第一泵装置，以便除水以外，还以可控制的比率和 压力吸耳又所述水与泡沫浓缩混合物以及所述产品添加剂。
3. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于输送 的所述装置还包括由所述动力装置驱动的第一泵装置，以便以控制的比率和压力将所述水与 泡沫浓缩混合物从第 一容器吸到所述混合装置；以及由所述动力装置驱动的第二泵装置，以便除水之外，还以可控制的比率和 压力将所述产品添加剂从第二容器吸到所述混合装置。
4. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于输送 的所述装置还包括由所述动力装置驱动的附加泵装置(311),以便除水之外，还以可控制的 比率和压力将附加的产品添加剂从附加的容器(319)吸到所述混合装置。
5. 如权利要求2所迷的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述第一 泵装置包括从增压气体供给源操作的增压气体操作泵装置，以便除水之外，还以可控 制的比率和压力吸取所述水与泡沫浓縮混合物和所述产品添加剂。
6. 如权利要求5所述的压縮空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述增压 气体供给源包括用于使用由所述动力装置驱动的空气压缩机来增压所述增压气体供给源的 发生装置。
7. 如权利要求3所述的压縮空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述第一泵装置和所述第二泵装置包括从增压气体供给源操作的增压气体操作泵装置，以便除水之外，还以可控制的比率和压力吸取所述水与泡沫浓缩混合物和所述产品添加剂。
8. 如权利要求7所迷的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述增压 气体供给源包括用于使用由所述动力装置驱动的空气压缩机来增压所述增压气体供给源的 发生装置。
9. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于将所 述液体从液体容器输送至所述高压装置的所述装置包括由所述动力装置驱动的高压泵装置，以便以可控制的比率和高压吸取所述液体。
10.如权利要求9所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述高 压装置包括所述高压泵装置。
11. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于输 送所述高压液体的所述装置还包括用于将所述高压液体加热至超过环境温度的温度的装置(116)。
12. 如权利要求11所述的压縮空气泡沫和高压液体散布系统，其中用于将 所述高压液体加热至超过环境温度的温度的所述装置包括高压液体锅炉装置。
13. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述压 缩空气泡沫装置包括用于将所述泡沫液体混合物加热至超过环境温度的温度的装置。
14. 如权利要求13所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述高 压液体锅炉装置包括用于供给用来操作所述高压液体锅炉装置以加热所述高压液体的燃料的装 置(500)。
15. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述动 力装置包括内燃机。
16. 如权利要求15所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述操 作的所述内燃机包括用于供给用来操作所述内燃机的燃料的装置(500 )。
17. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，还包括 用于在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置和所述高压装置的框架装置(102)。
18. 如权利要求1所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，还包括 用于在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置、所述高压装置和所述动 力装置的框架装置(102)。
19. 一种用于产生压缩空气泡沫和高压液体的方法，包括 使用压缩空气泡沫装置产生压缩空气泡沫，包括 将水与泡沫的浓缩混合物从第一容器输送至混合装置； 除水之外，还将产品添加剂从第二容器输送至所述混合装置；使用所述混合装置，将来自所述第 一容器的所述水与泡沫浓缩混合物跟来 自所述第二容器的所述产品添加剂混合，以产生泡沫液体混合物； 将压缩空气喷射进所述混合装置以产生所述压缩空气泡沫； 输送所述压缩空气泡沫； 使用高压装置产生高压液体，包括 将所述液体从液体容器输送至所述高压装置； 产生高压液体；输送所述高压液体的流动；以及使用动力源驱动所述压缩空气泡沫装置和所述高压装置。
20. 如权利要求19所述的方法，其中所述将水与泡沫浓缩混合物从第一容 器输送至所述混合装置和除水之外还将产品添加剂从第二容器输送至所述混合 装置包括使用所述动力装置操作第一泵，以便除水以外，还以可控制的比率和压力 吸取所述水与泡沫浓缩混合物以及所述产品添加剂。
21. 如权利要求19所述的方法，其中所述将水与泡沫浓缩混合物从第一容 器输送至所述混合装置和除水之外还将产品添加剂从第二容器输送至所述混合 装置包括使用所述动力装置操作第 一泵，以便以可控制的比率和压力吸取所述水与 泡沫浓縮混合物；以及使用所述动力装置操作第二泵，以便除水之外，还以可控制的比率吸取所 述产品添加剂。
22. 如权利要求19所迷的方法，其中所述使用压缩空气泡沫装置产生压缩空气泡沫还包括除水之外，从附加的容器输送附加的产品添加剂至所述混合装置。
23. 如权利要求19所述的方法，其中所述操作所述第一泵包括 提供增压气体的供给；从所述增压气体供给操作增压气体操作泵装置，以便除水之外，还以可控 制的比率和压力吸取所述水与泡沫浓缩混合物和所述产品添加剂。
24. 如权利要求21所迷的方法，其中所述操作所述第一泵和所述第二泵包括提供增压气体的供给；以及从所述增压气体供给操作增压气体操作泵装置，以便除水之外，还以可控 制的比率和压力吸取所述水与泡沫浓缩混合物和所述产品添加剂。
25. 如权利要求23所述的方法，其中所述提供所述增压气体供给包括 使用由所述动力装置驱动的空气压缩机产生所述增压气体供给。
26. 如权利要求24所述的方法，其中所述提供所述增压气体供给包括 使用由所述动力装置驱动的空气压縮机产生所述增压气体供给。
27. 如权利要求19所迷的方法，其中所述将所述液体从液体容器输送至所 述高压装置包括使用所述动力装置操作第二泵，以便以可控制的比率和高压吸取所述液体。
28. 如权利要求27所述的方法，其中所述高压装置包括所述第二泵。
29. 如权利要求19所述的方法，其中所述输送所述高压液体还包括 将所述高压液体加热至超过环境温度的温度。
30. 如权利要求29所述的方法，其中所述将所述高压液体加热至超过环境 温度的温度包括在锅炉装置内加热所述高压液体。
31. 如权利要求30所述的方法，其中所述在锅炉装置中加热所述高压液体包括供给用于操作所述锅炉装置以加热所述高压液体的燃料。
32. 如权利要求19所述的方法，其中所述动力装置包括 操作内燃机。
33. 如权利要求32所述的方法，其中所述操作所述内燃机包括 供给用来操作所述内燃机的燃料。
34. 如权利要求19所述的方法，其中所述使用压缩空气泡沫装置产生压縮 空气泡沫还包括将所述泡沫液体混合物加热至超过环境温度的温度。
35. 如权利要求19所述的方法，还包括 在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置和所述高压装置。
36. 如权利要求19所述的方法，还包括在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置、所述高压装置和所述动力源。
37. —种压缩空气泡沫和高压液体散布系统(100),包括 压缩空气泡沫子系统(300)，包括第一泵(309 ),用于将水与泡沫的浓缩混合物从第一容器(316)输送至 混合歧管(312);第二泵(308 ),用于将产品添加剂从第二容器(318)输送至所述混合歧管；空气压缩机(314)，用于向所述混合歧管提供压缩空气，以产生所述压缩 空气泡沫，所述空气压缩机还驱动所述第 一 泵和所述第二泵； 高压子系统(200),用于提供高压液体，包括第三泵(210)，用于将液体从液体容器(204)输送至所述高压，所述第 三泵产生所述高压液体；加热器(116),与所述第三泵连通，用于加热所述高压液体； 至少一个软管(228 )，连接到所述加热器，用于输送所述高压液体；以及 动力装置，包括动力装置(157),用于驱动所述空气压缩机和所述第三泵；以及 燃料输送装置(500)，用于向所述动力装置和所述锅炉输送燃料。
38. 如权利要求37所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，其中所述动 力装置为内燃机。
39. 如权利要求37所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，还包括连接 到所述空气压缩机的气动卡盘(404),用于向至少一个气动工具提供动力。
40. 如权利要求37所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，还包括 用于在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置和所述高压装置的框架装置(102)。
41. 如权利要求37所述的压缩空气泡沫和高压液体散布系统，还包括 用于在整体式壳体内安装所述压缩空气泡沫装置、所述高压装置和所述动力装置的框架装置(102)。
全文摘要
除了同时在压力下产生用于耐用设备、车辆、地形、工具和飞行器的净化、一般清洗、蒸汽抑制、Hazmat补正、燃料溢出和灭火支撑的液体之外，压缩空气泡沫和高压液体散布系统(100)还提供了压缩空气泡沫。该系统包括用于驱动系统的压缩空气泡沫子系统(300)和高压液体子系统(200)的动力装置(157)。高压子系统还包括用于加热液体的锅炉(116)。动力装置驱动用于向压缩空气泡沫子系统提供压缩空气的空气压缩机(314)、以及用于驱动气动工具和给轮胎充气的气动卡盘(404)。动力装置还包括用于为高压子系统增压水的高压水泵(210)。该系统包括用于给操作期间停车的车辆充电的24VCD电子系统。
文档编号A62C35/00GK101384306SQ200680020949
公开日2009年3月11日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年4月13日
发明者丹尼斯·爱德华·斯马格克, 托马斯·安东尼·利希特, 约翰·戴维·布里德洛夫, 詹姆斯·西奥多·威尔金森, 赛思·罗伯特·迈耶 申请人:因特拉加德有限公司