用于消防系统的放泄阀、消防系统和相关致动方法与流程

本发明涉及用于消防系统的放泄阀、消防系统和相关致动方法。更确切地说，本发明涉及一种压力致动的灭火气体放泄阀，用于释放气体消防系统的灭火气体。本发明还涉及一种包括所述阀门的消防系统。

背景技术：

1、众所周知，气体系统，也称为“清洁剂”系统，是主动消防系统之一。这些系统使用惰性气体或气体灭火化学物质，使其释放到的环境饱和从而灭火。惰性气体通过降低环境中的氧气的浓度来灭火，气体灭火化学物质通过更复杂的机制来灭火，包括发生吸热反应。在本说明书，惰性气体和气体灭火化学物质也作为整体被称为灭火气体。

2、一个多世纪前，当发明第一个四氯化碳消防系统时，首次使用了灭火气体消防系统。然而，最大的发展只发生在第二次世界大战后的几年，当时引入了“halon”气体(例如溴氯二氟甲烷)，并且在20世纪90年代初引入了对环境影响较低的替代品，部分仍然存在于市场上。

3、目前在气体防火系统中最常用的惰性气体是单独使用或混合使用的氩气(ar)、氮气(n2)，它们通常存在于大气中，对环境的影响很小。另一方面，消防系统中最常用的气体灭火化学物质是hfc-227ea或1,1,1,2,3,3-七氟丙烷、hfc-125或五氟乙烷和fk5-1-12或全氟(2-甲基-3-戊酮)。

4、与使用水、泡沫、粉末的系统不同，气体系统可以优选地用于不同类型的物体和/或机械，包括电子设备和带电设备，而不会对其造成不可挽回的损坏，也可以用于通常有人员操作的区域。

5、此外，气体系统保证了这些气体释放到的环境可以完全饱和，也称为“全淹没”，允许在很短的时间内，通常在释放后10秒内，在感兴趣的空间内形成均匀浓度的灭火剂。

6、该特征使其能够快速扑灭存在于该环境中最隐蔽和最不易接近的区域中的火灾。

7、气体消防系统的特点和优势有利于其广泛扩散，特别是在受保护资本价值巨大、有必要保证人员安全的地区，尤其是在火灾期间被指派监督受保护环境的人员的情况下。

8、气体消防系统还必须遵守特定的安全法规，如美国国家消防协会(nfpa)制定的技术标准“清洁剂灭火系统标准-nfpa 2001”，意大利的标准uni en 15004“固定式消防系统-气体灭火系统”，以及基于关于iso 14520“气体灭火系统”，其定义了参考标准，的其他国家标准。

9、在现有技术的消防系统中，通常使用在压差下操作的阀门来释放灭火剂，灭火剂又连接到含有灭火气体的气瓶的颈部。这些阀门通常被称为“截止阀”或“放泄阀”。

10、这些阀的致动涉及它们的一个活塞的位移，并因此涉及灭火剂(以压缩液体的形式)通过阀本身的排放出口的流动。致动通常是手动或自动的，并且可以通过电磁阀以机械、气动或电气方式进行。在欧洲专利ep 1302710 b1中描述了这样的系统的一个例子。

11、在根据背景技术的阀门中，通常还存在小的安全膜，其执行安全装置的功能，以防止消防系统由于气瓶和外部环境之间的压差增加而爆炸或损坏，特别是如果发生在相对短的时间内的话。安全装置将灭火剂释放到外部环境中。

12、众所周知，无论是气相、液相还是混合相(双相条件下的流体)，阀门的效率与流体在穿过阀门时所经历的“水头损失”直接相关。水头损失，通常也被错误地称为“压力损失”，相当于流体穿过设备时的能量的总损失。

13、给定流体在给定相中的水头损失取决于自由通道(流体行进的路径)的曲折度方面的阀门特性，以及阀门本身与流体接触的部分的形状。换言之，最有效的阀门，也就是说，那些在流体交叉时引起较少能量损失的阀门，是那些允许流体有足够规则的路径、方向和狭窄的突变有限以及内部形状圆润的阀门。

14、在消防系统中，放泄阀的低水头损失转化为一系列优点，这些优点直接或间接反映了整个系统的效率和成本效益。放泄阀的直径、气瓶容量、操作压力和灭火剂的类型相等，这是由于阀下游的流体具有更大的能量，配备有具有减小或有限水头损失的放泄阀的系统确实可以改善从气瓶到喷嘴因此到要保护的环境的流体的传输，具有覆盖更大距离并因此将气瓶放置在比要保护的地方更偏远的点的可能性，或者每单位时间输送更大量的流体。特别是在不必要的情况下，在危险和/或无法进入的地方和/或在可用于将气瓶定位在待保护环境附近的小空间中，将气瓶放置在与待保护风险相关的偏远地方的可能性可能是有用的，并且在任何情况下都有利于提高系统安装的灵活性。

15、此外，出于同样的能量考虑，具有降低的水头损失的放泄阀可以降低系统正确运行所需的增压气体(推进剂，通常是氮气)的数量和压力。事实上，增压气体由势能的积累组成，势能在放电过程中移动灭火气体。减少推进剂的数量具有释放气瓶中用于灭火剂的空间的双重优势，这转化为可以使用更小且因此更便宜的气瓶(更大的灭火量/推进剂质量比)的可能性，即，由于较低的操作压力减少了气瓶本身的厚度，从而进一步降低了成本。

16、此外，根据现有技术的阀门通常具有更复杂的构造，使用较多的机械部件并具有更大的重量；构造复杂性通常不允许将具有足够标称直径的装置安装在尺寸大于350升容量的气瓶上。例如，目前市场上最大容量为343升的气瓶与公称直径为3"(88.9mm)的阀门相连。这些3"阀门的重量为18.82kg(不考虑致动装置)，长度为241mm，直径为129mm。这一限制有时会强制要求系统配置由多个并联气瓶组成。

17、根据现有技术，提供直径等于或大于5"的阀门将涉及难以克服的技术困难，并且在任何情况下，都会涉及令人望而却步的重量和尺寸。

18、在现有技术中，在ep 3 460 300 a1、us4 046 156a1、us 7 281 544 b2、wo8 803824a1中描述了用于消防系统的阀门的其他实例。

19、特别地，ep 3 460 300 a1描述了一种用于释放加压流体的阀门；该阀门通过打开安全膜而被致动，该安全膜又由机械装置操作，该机械装置调节安全膜的打开而不刺穿安全膜。

20、另一方面，us 4 046 156 a1描述了一种用于释放灭火气体的阀门，该阀门包括安全膜，该安全膜在布置在系统内部的炸药爆炸后打开，并且适于产生能够引起该安全膜破裂的冲击波。

21、us 7 281 544 b2描述了一种用于释放灭火气体的阀门，该阀门包括由电气控制致动的陶瓷材料制成的安全膜。

22、wo 8 803 824 a1描述了一种用于释放灭火剂的阀门，该阀门连接到加压容器，待释放的灭火剂存在于该加压容器中，并且包括在同一容器的壁的有限区域中获得的隔膜，该隔膜在由压力产生器产生的压差发生时破裂。特别地，该压力产生器包括气体发生器，用于提供使隔膜破裂所需的过压。

23、然而，在现有技术中提出的每个解决方案都具有显著的操作局限性。

24、ep 3 460 300 a1中描述的阀由反作用类型的安全膜形成，该安全膜的打开由用于使圆顶不稳定的外部装置引起。特别是，该不稳定是通过支柱(可选择使用电动、气动或引爆装置)引起的，支柱在需要时撞击圆顶顶部，使圆顶不稳定，导致安全膜破裂。尽管该解决方案的有效性毋庸置疑，但它相当复杂、昂贵且容易出现故障。此外，在ep 3 460 300 a1中描述的阀没有集成止回阀，但是该领域的技术标准要求该止回阀必须存在。因此，在专利ep 3 460 300 a1中描述的阀需要连接到止回阀，止回阀作为附加元件，导致装置成本增加，并向液压回路添加附加元件，该附加元件阻碍了流体通过的自由表面，从而影响总水头损失。

25、us 4 046 156 a1中描述的阀由于在安全膜附近提供爆炸的爆炸而存在致动系统的可靠性、有效性和可重复性的问题。炸药引起的超压不会发生在密闭环境中，因为装置的上部是完全打开的，处于大气压下，因此不能保证安全膜的打开。事实上，众所周知，安全膜是由于超压而打开的，反向作用的安全膜也是由于圆顶的不稳定而打开，但绝不是由于冲击波，除非它们产生的冲击波强度很大，这与普通消防系统所能抵抗的冲击波不兼容。此外，us 4 046 156中描述的装置需要设置上部保护格栅，该上部保护格栅的放置是为了防止保护膜碎片堵塞下游管道。该格栅是灭火流体自由通过的障碍，从而产生显著的水头损失。

26、us 7 281 544 b2中描述的阀还存在致动系统的可靠性、有效性和可重复性的问题，该致动系统使用放电来破坏陶瓷隔膜。此外，陶瓷隔膜将无法与使用现代气体防火系统的工作压力(最高70巴标称压力)兼容，除非它包括非常厚的隔膜，这将需要显著的电脉冲来防止其可能的破裂。此外，陶瓷隔膜的碎片会堵塞下游的管道，使系统完全失效。最后，为了直接在隔膜上进行放电操作，隔膜必须与阀/缸系统的其余部分隔离，采用us 7 281 544b2中未提及的解决方案，以避免在系统意外启动的情况下，在维护操作期间的操作人员的触电风险。

27、在wo 8 803 824 a1中描述的装置是与其中容纳灭火剂的容器集成的打开机构。在任何情况下，该解决方案都可以用于几立方米数量级的防火，但它不适合于诸如通常在实践中要保护的体积高达数百立方米的尺寸的环境。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是克服现有技术的缺点。

2、此外，本发明的目的是提供一种用于消防系统的气体放泄阀，该气体放泄阀比根据背景技术的阀更有效，并且将穿过它的灭火流体的水头损失最小化。

3、本发明的另一个目的是，该阀门比现有技术的阀门更经济。

4、此外，本发明的目的是提供一种在生产和操作方面都简单、安全和可靠的气体放泄阀。

5、同样，本发明的目的是，与具有相同直径的根据背景技术的阀相比，在由技术标准规定的10秒的排放时间内，该阀保证释放更大量的灭火气体。

6、最后，本发明的目的是，这些放泄阀还能够保护系统不受灭火气体可能回流的影响。

7、因此，本发明的第一个目的是提供一种用于消防系统的放泄阀，包括具有第一端和第二端的管状本体，所述管状本体包括：耦合装置，在第一压力下耦合到灭火气源，设置在所述第一端；出口，设置在所述第二端；增压入口，设置在所述耦合装置和所述出口之间的位置，并且能够在大于所述第一压力的第二压力下连接到增压装置；安全膜，设置在所述增压入口和所述出口之间的位置，并且被配置为在所述第二压力下打开；止回装置，设置在所述耦合装置和所述增压入口之间的位置，所述止回装置被配置为允许流体在从所述耦合装置朝向所述增压入口的方向上通过，并且防止流体在从所述增压入口朝向所述耦合装置的方向上通过。

8、优选地，根据本发明，所述管状本体包括填充入口，设置在所述耦合装置和所述止回装置之间的位置，以允许对气瓶进行填充，在气瓶上已经连接了用于消防系统的放泄阀。

9、更优选地，再根据本发明，所述管状本体包括容纳部，设置在所述耦合装置和所述止回装置之间的位置，用于容纳安全片，在比所述第二压力低且比所述第一压力大的爆炸压力下校准，以在灭火气源中可能发生意外超压的情况下保护用于消防系统的放泄阀。

10、进一步地，再根据本发明，所述管状本体包括压力计，设置在所述耦合装置和所述止回装置之间的位置。

11、优选地，根据本发明，所述安全膜为不可破碎的类型、和/或预刻的、和/或向前作用的类型。

12、本发明的一个目的是提供一种消防系统，包括通过用于消防系统的放泄阀的所述耦合装置连接到根据如上所述的用于消防系统的放泄阀的灭火气源，以及通过用于消防系统的放泄阀的增压入口连接到用于消防系统的放泄阀的增压装置，所述增压装置被配置为将大于或等于所述安全膜的打开压力的压力传递到用于消防系统的所述放泄阀。

13、优选地，根据本发明，该消防系统包括用于消防系统的电路，通过用于消防系统的放泄阀的所述出口连接到如上所述的用于消防系统的放泄阀。

14、特别地，再根据本发明，如果所述灭火气源是气瓶，该用于消防系统的放泄阀包括填充入口，设置在耦合装置和止回装置之间的位置以实现该气瓶的填充。

15、最后，本发明的第三个目的是提供一种用于致动如上所述的消防系统的方法，致动所述增压装置以将大于或等于所述安全膜的打开压力的压力传递到用于消防系统的放泄阀，使得所述安全膜破裂，并使得灭火气体从所述灭火气体源朝向用于消防系统的放泄阀的所述出口的方向通过用于消防系统的放泄阀。