用于空气净化系统的防火系统的制作方法

用于空气净化系统的防火系统的制作方法
【专利摘要】公开了一种空气净化系统（10），所述空气净化系统（10）包括防火系统。所述防火系统包括（i）火花捕获器（21）；（ii）颗粒进料器（31）；（iii）火警探测系统；以及（iv）熄火系统中的至少一个。优选的火花捕获器包括颗粒预分离器（22）。优选的颗粒预分离器具有芯部件和叶片组件，所述芯部件和叶片组件防止空气以直线方式行进穿过所述颗粒预分离器。
【专利说明】用于空气净化系统的防火系统
[0001]发明背景
1.发明领域
[0002]本发明大体上涉及一种用于空气净化系统中的防火系统，并且更特别地，涉及一种多部件的防火系统。
[0003]2.相关技术的说明
[0004]空气净化系统具有出现严重的火灾隐患的可能性。火灾发生在三个必需要素:氧、燃料以及热量存在时。空气净化系统通常包括鼓风机，所述鼓风机强制空气流穿过一个或更多个过滤器部件(filter element)。所述空气流包括供应充裕的氧,这意味着火灾隐患的该要素在任何空气净化系统中一直存在。
[0005]燃料也是经常存在的。所述过滤器部件本身经常包括可燃材料，例如纤维素、合成物或棉质滤布。从所述空气流中移除的灰尘颗粒时常是可燃的，尤其在工业环境(industrial settings)中。例子包括焊接烟尘、锯屑、棉尘(cotton dust)、面粉等。这些材料的小的粒径进一步加剧了上述问题。在很多情况下，所述空气流包括易燃液体或蒸气。举例来说，为了润滑或为了工件的保护或抗氧化，油类被用于金属部件的焊接和机加工。油以蒸气和小液滴的形式进入所述空气流。油被截留在覆盖所述过滤器部件的灰尘中，并且被滤布材料的纤维吸收。此外，在空气净化系统的导管内部表面上可以形成油膜，尤其是在过滤器部件的上游。
[0006]因此，氧，火灾所需的第一要素，存在于几乎每个空气净化系统中。燃料，第二要素，存在于很多空气净化系统中。热量本不应存在，但是可以进入所述系统，经常是以火花的形式。
[0007]正如普遍发生在用于焊接和机加工操作的空气净化系统中的那样，进入空气净化系统的火花的主要来源包括从所述系统外进入所述空气净化系统的火花。这些火花由干燥的金属制造工艺(例如，焊接、磨削、激光和等离子切割等)形成。
[0008]已经提出了用于在空气净化系统中使用以移除焊接烟尘的各种火花捕获器。
[0009]授予Schlapman等的美国专利号4，358，300公开了一种火花讲(spark trap),所述火花阱包括用于降低通过所述阱的空气流速度的内部挡板。颗粒由空气流沉降出来进入容纳于所述设备底部的水室中的水中。
[0010]授予Mellen的美国专利号5，145, 496公开了一种置于过滤器壳体的空气进入开口处的多挡板火焰捕获器。
[0011]授予Taylor的美国专利号6，626，984公开了一种圆柱形过滤器部件,所述圆柱形过滤器部件安装在圆柱形收集桶之内，以便在所述过滤器部件和收集桶两者间限定环状流动空间。叶片组件被安装于所述收集桶的顶部，用来导引进入的空气流沿着大体上气旋的路径穿过所述流动空间，以致火花和重的颗粒被向外地强制离开所述过滤器部件的表面，从而增加过滤器寿命并且减少火灾的机会。
[0012]授予Reid等的美国专利号6，758，875公开了一种具有火花捕获器的机器人焊接工位。所述火花捕获器包括挡板，所述挡板以可移动的方式配置于壳体上以从空气室移除颗粒。
[0013]Barkdoll的美国专利申请公开2010/0229727公开了一种用于减少织物过滤器集尘系统的火灾发生的系统。所述系统包括火花捕获器，所述火花捕获器具有多个隔开的楔形构件，所述构件在邻近的构件之间具有间隙，所述间隙足以打断可燃颗粒从来源至所述集尘系统的流动。
[0014]Schlebes等的美国专利申请公开2006/0260286公开了一种用于从气态流移除火花或其他热颗粒的设备。所述设备包括散装陶瓷或矿物材料。整个气态流被强制地引导穿过所述散装材料，以致所述气态流在离开所述散装材料后基本上没有火花。
[0015]除Schlebes等的参考文献以外，通常的方法似乎是利用惯性来从所述气体流分离火花，或通过将所述气体流冲击于一个或更多个挡板上，或通过强制所述气体流成为气旋模式。尽管从原则上来说合理，该方法不可避免地容许较小火花的通过，所述较小火花可能仍然包括在所述空气净化系统中导致火灾的足够的热量。并且，这些火花捕获器的部件是暴露于所述空气流的污染物(例如，油)的，这使得定期清洁成为必要。现有技术的火花捕获器的设计使得清洁困难，或者甚至不可能。
[0016]Schlebel等的火花移除设备被设计来捕捉可能存在于气体流中的全部火花。显然，所述设备在捕捉油方面也同样有效，使得所述火花捕获器本身是火灾隐患。
[0017]因此，存在对于一种对改进的火花捕获器的需要，所述火花捕获器有效地将火花从进入的空气流分离，还易于清洁。
[0018]存在对于能够使颗粒材料(例如石灰)定量给料(dosing)进入空气净化系统中的装置的进一步的需要。
[0019]存在对于能够防止或平息(dousing)由不完全的火花去除导致的火灾的防火系统的进一步的需要。

【发明内容】

[0020]本发明通过提供用于空气净化系统的一种防火系统解决这些问题；所述防火系统解决(i)防火；(ii)燃料可燃性的降低；(iii)火警探测；以及(iv)火焰熄灭或火焰抑制中的一种或更多种。所述防火系统至少包括本发明的所述改进的火花捕获器。
[0021]本发明的另一方面包括改进的火花捕获器。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]当参考下列说明书附图时，本发明的特点和优势将被领会。在所述说明书附图中:
[0023]图1是本发明的一个实施方案的表示，示出了具有防火系统的空气净化系统，所述空气净化系统包括若干部件；
[0024]图2示出了用于在本发明的防火系统中使用的火花捕获器的透视图；
[0025]图3示出了图2的火花捕获器的芯部件和叶片(core-and-vane)部分的透视图；
[0026]图4示出了图2的火花捕获器的芯部件和叶片部分的侧视图；
[0027]图5以图示方式示出了所述空气流穿过所述火花捕获器的所述芯部件和叶片部分；
[0028]图6示出了用于图1的防火系统的颗粒进料器的实施方案。
[0029]本发明的具体描述
[0030]本发明的防火系统包括下列部件中的一个或更多个:
[0031](i)火花捕获器，所述火花捕获器用于防止火花进入所述空气净化系统；
[0032]( ii )颗粒进料器，所述颗粒进料器用于将颗粒送入所述空气净化系统。优选地，所述颗粒属于具有阻燃性和/或熄火性质的材料；
[0033](iii)火警探测系统；
[0034](iv)用于熄灭所述空气净化器内的任何火的系统。
[0035]火花捕获器的功能是防止在所述空气净化系统外形成的火花进入所述空气净化系统。对于用于可能或一定产生火花的环境中的空气净化系统，包括火花捕获器的防火系统是期望的。这样的环境包括大多数干燥的金属制造车间，在所述干燥的金属制造车间中完成这样的工艺，例如焊接(MIG、MAG、焊条焊接、机器人焊接)、磨削、人工和自动化的等离子和激光切割、火焰喷涂、焊接台、焊接机器人、车床(machine laths)等。
[0036]本领域已知的火花捕获器具有许多缺点。举例来说，Schlebes等的美国专利申请公开2006/0260286中所公开的类型的火花捕获器存在严重的缺陷。尽管这样的火花捕获器被设计以在所述空气净化系统内创建整体的无火花环境，其达到这样的目的是以显著的压力下降作为代价的，压力下降在多数空气净化系统中是不期望的。并且，Schlebes等的火花捕获器收集可能存在于空气流中的油，这造成所述火花捕获器内的火灾隐患。因此，尽管该类型的火花捕获器可以被用于本发明的防火系统，但是它们并不是优选的。一般而言，优选的火花捕获器是依赖惯性和/或离心力来从所述空气流分离火花的那些捕获器。
[0037]此外,现有技术的火花捕获器通常具有单一结构(unitary structure),使其难以清洁。尤其是负责赋予空气流旋转运动的部件(例如挡板和叶片)倾向于收集灰尘和碎屑，所述灰尘和碎屑可能向不期望的火灾提供燃料。
[0038]本发明的火花捕获器减轻或避免了这些缺陷，这在下文中将更加充分地描述。
[0039]作为在所述火花捕获器内产生的离心力的结果，穿过所述火花捕获器的空气流量(airflow)应当是足够高的，以造成固体颗粒的有意义的分离。另一方面，所述空气流量不应当如此高，以致导致所述火花捕获器内的不可接受地大的压力下降。典型地，空气净化系统的体积空气流量取决于被空气净化需求所决定的设计参数。许多空气净化系统提供在具体的体积空气流量范围内的操作的灵活性。所述火花捕获器可以被确定尺寸，以在确保其具有充足的颗粒分离性能(即使在所述范围的下限)的同时处理所要求的体积空气流量，同时在压力下降方面处于可接受限度之内(即使在所述范围的上限)。
[0040]本发明的防火系统的第二部件可以是颗粒进料器，所述颗粒进料器用于将颗粒材料送入所述空气流。所述颗粒材料是不可燃的。所述颗粒材料可以是惰性材料，例如石灰、沙、粘土或二氧化硅。可替换地，所述颗粒材料可以具有阻燃性和/或熄火性质。
[0041]惰性材料(例如石灰、二氧化娃、粘土或沙)通过用薄薄一层(a dusting of)颗粒将可燃材料(例如油膜)包覆而起作用，由此阻挡可燃材料接触到任何火花。任何类型的颗粒材料都是通过与所述可燃材料结合并防止其粘住所述空气净化系统的部件来帮助可燃材料从所述空气净化系统的移除。通过存在于所述空气净化系统中的过滤器部件将所述颗粒筛出，并且例如通过使用逆向压缩空气脉冲的所述过滤器部件的定期清洁而被移除。所述颗粒材料的颗粒直径优选地是在从I μ m至1000 μ m的范围内，更优选地是在I μ m至ΙΟμπι的范围内。颗粒材料的量是所述系统的尺寸和进入所述系统的油的量的函数。典型地，每小时每平方米过滤器表面I至3克量的颗粒材料是足够的。所述颗粒可以使用本领域已知的任何颗粒进料器(例如授予Kobayashi的美国专利号4，726，940中公开的颗粒进料器的任何一个，其公开的内容通过引用被并入本文)送入所述空气流。在优选的实施方案中，所述颗粒进料器具有改进的设计，所述改进的设计在下文中联系图6论及。
[0042]所述空气净化系统还可以包括火警探测系统。所述火警探测系统可以包括一个或更多个热量传感器；和/或一个或更多个火花探测器；和/或一个或更多个烟雾探测器。热量传感器可以根据这样的原理操作:当其温度上升时，传感器中所包含的气体将变得更加有导电性。其他类型的温度传感器包括双金属开关和热敏电阻，尤其是负温度系数(NTC)热敏电阻。重要地，在所述系统中使用的热量传感器应当具有足够明确的触发点，以允许火灾警报和/或熄火部件的启动。
[0043]热量传感器可以被放置在所述过滤器部件的上游或下游，或者所述过滤器部件的上游和下游两者。在所述过滤器舱(compartment)的高点放置至少一个热量传感器是期望的。在被放置于所述过滤器舱下的收集箱的上方放置热量传感器也是期望的。
[0044]火花探测器对火花或火焰发出的红外线辐射响应。这些探测器也可以被放置于所述过滤器部件的上游或下游，或其两者。将被理解的是，在暴露于火花并且没有配备火花捕获器的过滤器系统中的过滤器部件的上游放置火花探测器是没有用的。
[0045]烟雾探测器响应于所述空气流中的颗粒存在，并因此应当仅被放置于所述过滤器部件的下游。
[0046]如果一个或更多个探测器探测到可以与火灾关联的条件(超过一定的阈值的温度的升高，空气净化系统内的红外线辐射的存在；和或过滤器部件的下游的颗粒的存在)，信号将被发送到系统控制处理器，所述系统控制处理器通过可闻警报或闪光灯等的设置来响应。将被理解的是，所述过滤器部件的故障可以导致灰尘颗粒达到所述烟雾警报，从而将其引发。在这种情况下，将不会探测到温度上升和红外线辐射。所述系统控制处理器可以被编制程序以识别该条件为滤器故障，以区别于火灾。然而，可以被优选的是，给所述系统编制程序，以使所述系统即使在这样的可能故障的条件下发出火灾警报，以便确保在任何条件下都提供能预示火灾存在的适当的响应。
[0047]所述防火系统的第四部件可以是用于熄灭在所述空气净化系统内探测到的任何火的系统。熄灭火通常涉及切断供给所述火的氧和/或从所述火移除热量。举例来说，所述空气净化系统可以包括截止阀，当探测到火灾，所述截止阀通过系统控制单元而被致动。所述截止阀将所述火隔绝在所述系统的密封部分中。因为没有新鲜的氧被允许进入该密封部分，所述火缺乏氧而被熄灭。当所述截止阀关闭，由于没有空气被允许穿过所述系统，所述控制单元还可以关掉鼓风机风扇。
[0048]所述系统还可以包括自动化的熄火器(fire extinguisher),所述熄火器通过所述系统控制单元来启动(activated)，以响应火灾警报。合适的熄火器的例子是洒水器、气溶胶熄火器(aerosol extinguisher)、二氧化碳熄火器以及泡沫熄火器。熄火器的最恰当的类型的选择是针对可能在所述空气净化系统中存在的可燃材料的类型(抽取的烟尘；油；面粉；塑料屑；锯屑；等等)及用于所述空气净化系统的构建的材料(例如，金属或塑料管道是否被用于所述系统中；所述过滤器部件是否由可燃材料制成；等等)作出的。在许多情况下，基于钾的气溶胶熄火器是优选的。
[0049]油本身未必造成主要的火灾隐患。焊接工艺本身导致火花降在油覆盖的工件上，没有导致火灾。然而，油膜覆盖的空气净化系统的部件造成严重的火灾隐患，部分因为这样的膜成为是与灰尘颗粒混合的。这些油-尘混合物被认为是高度可燃的。此外，空气净化系统内的空气流进一步增加了火灾隐患。
[0050]所述防火系统可以包括一个、两个、三个或四个部件。举例来说，用于不产生火花的环境中的空气净化系统在所述防火系统中可能不需要火花捕获器部件。不暴露于大量可燃物质的空气净化系统可能不需要颗粒进料器系统，等等。由此看来，在存在显著火灾隐患的条件下操作的空气净化系统在其防火系统中可能包括三个或全部四个部件。这样的空气净化系统的例子包括用于移除焊接烟尘的那些系统，尤其在汽车工厂，其中金属汽车零件习惯上包覆有冲压油。包括至少一个火花捕获器的防火系统是优选的。
[0051]示例性的(且优选的)火灾响应顺序如下。作为对来自一个或更多个所述系统中的探测器的信号的响应，控制器闭合所述空气净化系统的阀门，并且停止排气风扇。如果所述系统包括压缩空气罐(可能被用于，例如清洁所述过滤器部件)，所述控制器打开阀以允许压缩空气逸出至大气，由此排除该潜在氧源。在这些遏制措施之后，所述控制器立即启动所述系统中的熄火部件。
[0052]说明性实施方式的描述
[0053]下面是本发明某些实施方案的说明，所述说明仅通过举例的方式给出，并且参考说明书附图。参考图1，示出了一种防火系统，所述防火系统具有四个防火部件。
[0054]空气净化系统10包括空气入口 20、过滤器系统30和风扇40。在空气净化系统10操作期间，风扇40在空气入口 20处将空气抽入，强制所述空气穿过过滤器系统30，并且在出口 50处排出清洁空气。离开出口 50的处理过的空气可被排放至户外，或可被循环至在其中发生污染空气操作的建筑中。
[0055]位于紧邻空气入口 20下游的是火花捕获器21，所述火花捕获器21包括预分离器22，可选地包括阀单元23，以及集尘器24。在预分离器22中，火花和其他大颗粒从进入空气净化系统10的空气流被分离。从所述空气流分离的火花和其他大颗粒在重力作用下落入集尘器24。当需要清空或更换集尘器24时，关闭阀单元23以致空气净化系统10在集尘器24临时断开时可以持续操作。
[0056]颗粒进料器31位于火花捕获器21的下游，所述颗粒进料器31包括进料斗32。进料斗32装备有水平面控制(level sensor)(未示出)和振动磁体(未示出)。可以使用敲击磁体替代振动磁体。在控制盒36处控制颗粒进料器31的操作。通过连接于压缩空气系统的阀，压缩空气脉冲被注入所述料斗。这些压缩空气脉冲将颗粒材料注入空气净化系统10。
[0057]某些颗粒材料(例如石灰)是吸湿的，并且在储存过程中变“粘”。已经发现，通过压缩空气脉冲将粘的材料注入所述空气净化系统是不可靠的。正如期望的，所述压缩空气脉冲系统可以替换为螺旋进料器。
[0058]过滤器系统30在过滤器部件34上收集所述空气流夹带的灰尘颗粒。通过加压空气的逆向脉冲(未示出)定期清洁过滤器部件34。由过滤器部件34释放的灰尘被收集于集尘器38中。
[0059]位于过滤器系统30周围区域的是各种火警探测传感器，所述火警探测传感器形成集成的火警探测系统，所述火警探测系统由火警探测控制板44来调控。
[0060]过滤器系统30的上游是两个热量传感器46，所述热量传感器与火警探测控制板44具有数据连接。自过滤器系统30下游是两个火花探测器42，以及烟雾探测器43。位于过滤器系统30附近并且在集尘器38上方的是气溶胶熄火器(未示出)，所述气溶胶熄火器被连接于火警探测控制板44。
[0061]如果探测到火灾，火警探测控制板44触发计时器，所述计时器被设定以允许所述过滤器系统控制器采取遏制措施。然后，火警探测控制板44向系统控制单元41发送信号，所述系统控制单元通过关闭气动滑动阀45并且关掉排气风扇40来响应。响应于作为排气风扇40失活的结果的在所述空气净化系统中的减压损失，颗粒进料器31通过压敏开关而
被关掉。
[0062]上述遏制措施是在5秒之内完成的，时间延迟被编程在火警探测控制板44的计时器中。在该定时的延迟之后，火警探测控制板44启动熄火器(未示出)。
[0063]图2示出火花捕获器21的透视图。火花捕获器21包括圆柱形进气口 20、圆锥形的壳体部分52和圆柱形的壳体部分51。圆锥形壳体部分52通过带环夹55以可释放的方式连接于圆柱形壳体部分51。
[0064]位于空气入口 20内的是支架58，所述支架58支承芯部件53。安装于芯部件53上的是叶片54。芯部件53和叶片54被这样确定形状和尺寸，以致在入口 20处进入火花捕获器21的颗粒绝不会具有至出口 59的直的飞行路线。
[0065]凭借带环夹55，火花捕获器21的壳体的前部(包括空气入口 20和圆锥形部分52)可以从圆柱形壳体部分51分开，并被移除。为了所述圆锥形的移除，在58处的螺栓也可以被松开。这样的移除暴露了芯部件53和叶片54，以方便清洁和维护。将被理解的是，除了带环夹55，任何其他种类的快速释放连接可以被使用。
[0066]集尘器24是通过带环夹57以可释放的方式连接于火花捕获器21。当集尘器24需要被清空或更换时，通过释放带环夹57，所述集尘器可以被容易地分开。将被理解的是，除了带环夹57，任意其他种类的快速释放连接可以被使用。
[0067]图3示出芯部件53的透视前视图；图4示出芯部件53的透视侧视图。在图4中可以看出，芯部件53具有阶梯式的圆锥形形状。所述芯部件的前部以25°的角度喇叭状地展开。一般而言，在从17°至30°范围内的角度是合适的。每个叶片54的前缘在圆圈61处被连接于芯部件53。每个叶片54的后缘在圆圈62处被附接于芯部件53。
[0068]如图3所示，每个叶片54描述了沿着圆锥形54的表面的60°的弧，所述弧从所述叶片的前缘61至后缘64。该特征有助于确保通过入口 20进入火花捕获器21的颗粒不能以直线行进至出口 59。因此，火花捕获器21有效地从空气流分离较大的颗粒，而不造成过大的背压。
[0069]图5重复了图4中所示的火花捕获器的芯部件和叶片部分的透视侧视图。芯部件53具有面向火花捕获器21的气体进入开口 20 (参见图1)的第一端63。芯部件53的第二端64与第一端63相对。空气通过假想平面65进入所述火花捕获器，并且通过假想平面66离开所述火花捕获器。叶片54强制在箭头65处进入所述火花捕获器的空气颗粒以曲线67行进，在箭头68处离开所述火花捕获器。此外，芯部件53的表面与其中心轴形成25°的角度69。叶片54和所述芯部件的的喇叭状展开部分(flare)有效地从穿过所述火花捕获器的空气流分离任何有意义大小的固体颗粒。重要地，火花也从所述空气流被分离，所述火花是灼热的固体颗粒。
[0070]图6示出了用于本发明的防火系统的优选的颗粒进料器。
[0071]颗粒进料器31包括料斗71，所述料斗71被盖子72覆盖。料斗71包括颗粒材料，所述颗粒材料进入在料斗71底部的立式管道78，如箭头76所示。第一管路79延伸通过料斗71的侧壁。第一管路79通过挠性软管73连接于空气净化系统(未示出)。在料斗71内，第一管路79连接于T形管74，所述T形管74在81处开放。在第一管路79的另一端，通过壳体85上的开口 84，第二管路80连接T形管74至外部空气。
[0072]所述空气净化系统(未示出)中的风扇在所述空气净化系统内产生负压(negativepressure)ο由此,空气通过壳体85中的开口 84被抽入第二管路80,并且如箭头75所示，并且通过第二管路80、T形管74、第一管路79和软管73创建空气流。
[0073]压缩空气脉冲以预定间隔通过喷嘴82被注入立式管道78。气压为至少3bar。每个压缩空气脉冲夹带一些颗粒材料进入T形管74，在所述T形管中，所述颗粒材料被空气流75接收并通过挠性软管73被注入所述空气净化系统。通过压缩空气脉冲的频率以及各个脉冲的持续时间来调控被引入所述空气净化系统的颗粒材料的量。通过在所述颗粒进料线(feed line)中放置文丘里限制管(venturi restriction)可以放大压缩空气流的效力。
[0074]通过在所述颗粒进料线中放置辅助风扇，可以以气动的方式输送所述颗粒。作为替代选择，为了避免所述风扇的机构与所述颗粒材料的接触，所述风扇可以被放置于所述颗粒进料线的分路线，以致颗粒材料通过文丘里效应被抽入颗粒进料线。在使用辅助风扇的实施方案中，所述辅助风扇的速度可被制成针对将被输送的颗粒材料的量可调节的。
[0075]可替换地，排气风扇的操作可以被用于颗粒材料向所述空气净化系统中的输送。在一个实施方案中，支线从排气风扇下游的所述空气净化系统的一点连接至所述颗粒进料线上游的一点，以致颗粒材料被所述排气风扇引起的超压吹入所述空气净化系统。在另一个实施方案中，支线从过滤器(其中存在欠压(under-pressure))上游的所述空气净化系统的一点连接至所述颗粒进料线的出口附近的一点，以致颗粒材料被吸入所述空气净化系统。在上述两个实施方案中，通过在颗粒进料线放置文丘里限制管可以提高空气流的效力。
[0076]在特定的实施方案中，所述线包括可调节的文丘里限制管。文丘里管的调节可以是自动化的，举例来说，以抵消所述空气净化系统的内的空气流中的波动。
[0077]除了气动进料，所述颗粒材料可以通过其他装置被送入所述空气净化系统，例如重力进料器；或通过机械推进装置，例如定量给料螺旋钻；振动导管；浆轮等等。
[0078]料斗71装备有振动磁体77，以确保颗粒材料进入立式管道78的不中断流动。控制板83允许压缩空气脉冲的频率和持续时间，以及所述颗粒进料器的其他功能的调节。
[0079]优选地，所述颗粒进料器包括(i )用于监控颗粒供给存在的装置；(i i )用于监控所述颗粒进料器的操作的装置；以及(iii)用于防止进入所述空气净化器的颗粒输送中断的装置中的至少一个。
[0080]一般而言，为了保证颗粒被送入所述空气净化系统并且在所述颗粒进料器本身或在所述空气净化系统中没有发生堵塞，监控所述颗粒进料器的操作是重要的。[0081]颗粒进料器故障的主要原因是(i)在所述进料料斗中缺乏颗粒材料；(ii)所述进料料斗中的颗粒材料的挂料(bridging)；以及(iii)所述颗粒进料线的堵塞。
[0082]可以用水平面传感器(level sensor)来监控所述料斗中颗粒材料的存在。用于颗粒材料的许多种类的水平面传感器在本领域是已知的。在一个实施方案中，水平面传感器被放置于料斗中对应针对预定小时数(例如24小时)的颗粒材料供给的水平面处。当所述水平面下降到低于所述水平面传感器的水平面时，所述系统产生警告信号，例如(黄色)警告灯。如果所述料斗没有在预定时间内被再填满，所述系统将提供故障信号，例如红色警告灯和/或可闻信号。
[0083]除了使用水平面传感器，所述料斗可以被放置于磅秤上以确认所述料斗中的颗粒材料的存在。该方法还提供所述料斗中存在的颗粒材料的量的可靠读数，所述读数可能比由水平面传感器所获得的二元信息更优选。来自所述磅秤的所述信号可以被用于监控颗粒材料随时间的定量给料，并且可以提供针对所述定量给料系统的故障(例如由于所述料斗中挂料或所述进料线的堵塞)的警告系统。
[0084]通过搅动所述料斗中的颗粒材料可以防止颗粒材料的挂料。已经提及磁性振动器的使用。也可以使用其他类型的振动器。除了振动器，其他机械搅动器可以被使用，例如桨状螺杆(paddle screws)、敲击设备、旋转臂等等。旋转臂可以装备有刮刀(例如橡胶挡板)，所述刮刀从所述料斗壁刮掉颗粒材料。
[0085]为了再填满所述料斗，临时停止机械设备(如搅动器和进料螺杆)的操作可能是期望的。这可以，例如通过给所述料斗装备盖子来完成。盖子的存在是，例如通过接触开关来监控的。当所述盖子被移除或打开，所述接触开关被中断，向控制器发出信号。所述控制器起作用以停止所述搅动器和/或所述进料螺杆的操作。
[0086]所述盖子的复位导致所述搅动器和/或所述进料螺杆的重启。如果操作者忘记将所述盖子复位，或不当地关闭所述盖子以致所述接触开关未被启动，所述系统在所述接触开关第一次被失活后预定量的时间(例如I小时)已经过去后创建警告信号。
[0087]当所述盖子开着，从所述料斗中的高处空间吸取空气以使所述再填满操作期间的灰尘最小化是期望的。这可以通过向所述空气净化系统提供支线来完成。当所述盖子被移除或打开，所述盖子的接触开关导致所述支线中的阀被打开。当所述盖子复位，所述阀被关闭。
[0088]当没有空气流或不足的空气流存在于所述空气净化系统中时，通过中断颗粒材料向所述空气净化系统的进料可以使所述进料线的堵塞事故最小化。这可以，例如通过在所述空气净化系统中所述颗粒进料线出口附近的一点处放置流量传感器或压力传感器来完成。如果所述流量传感器指示没有空气流或空气流不足，或所述压力传感器指示没有或者是不够用的欠压，用于将颗粒材料送入所述空气净化系统的系统被停止。同样地，当收到指示所述空气净化系统的排气风扇未操作的信号，颗粒材料的定量给料可以被停止。相反地，当确认的信号显示排气风扇确实在操作，颗粒材料的定量给料可以被调节。
[0089]通过将压缩空气周期性地脉冲到所述进料线中，或者简单地通过提供用于移动刷子穿过所述进料线的作业用门(service door),可以防止在所述进料线中的颗粒材料的积累。
[0090]举例来说，通过在所述颗粒进料线中放置第一压力传感器(优选地，所述第一压力传感器靠近其进入点)；并在所述空气清洁系统中放置第二压力传感器(所述第二压力传感器靠近所述颗粒进料线的出口)，可以探测堵塞的发生。如果所述第二压力传感器探测到欠压，而所述第一压力传感器没有探测到，则堵塞存在于所述进料线中某处。
[0091]可替换地，颗粒传感器(例如光学传感器)可以被放置于所述空气净化系统中的所述进料线的出口的恰好下游。这样的传感器探测所述定量给料系统的任意种类的故障，包括堵塞。
[0092]可以根据所述空气净化系统的具体参数定制颗粒进料系统的操作。举例来说，可以根据所述空气净化系统中过滤器的表面积定制随时间定量给料进入所述空气净化系统的颗粒材料的量。可替换地或附加地，其可以根据可燃材料(例如油，所述油被所述空气净化系统所接收，可能被用作机加工助剂或用于金属配件的防腐)的量来定制。在给定时间点，连接至所述空气净化系统的焊接工位(stations)的数量可以被用作被系统消耗的空气中可燃材料的量的表征(proxy)。可替换地，在所述系统中的所述空气流量可以被用作在使用中的焊接工位的数量的表征，其又提供被系统消耗的空气中可燃材料的量的表征。在另一个实施方案中，存在于过滤器上的颗粒材料的颜色被监测，以提供存在于在过滤器上的所述颗粒材料中的油的量的测量。
[0093]被定量给料进入所述系统的颗粒材料的量可以被临时地增加或减少，以响应具体情况。举例来说，颗粒材料可以被用做所述过滤器上的预覆层(pre-coat)。在所述过滤器更换后，大剂量的颗粒材料被用于快速覆盖所述过滤器。在一些实施方案中，颗粒材料仅在所述过滤器被更换或清洁后立即被定量给料。[0094]除了连续地操作，所述颗粒进料器可以在预定的时间以预定的时间间隔操作，例如在每隔15分钟的半分钟期间等等。所述时间间隔可以以钟点来测量或者，优选地，以所述空气清洁系统的操作时间来测量。
[0095]火花捕获器的污染可能降低其效力，并且增加所述空气净化系统的总体火灾隐患。举例来说，在所述火花捕获器的叶片和其他暴露以接触火花的配件上，一层油和/或灰尘的积累可以产生火灾隐患。可以采取若干措施以(i)最小化污染物积累；(ii)监控火花捕获器的总体运行；(iii)监控所述火花捕获器的具体表面上的污染物积累；以及(iv)便利的清洁。
[0096]通过向暴露的火花捕获器表面喷淋水，以致沉积在这样的表面上的任何污染物被洗掉，可以减少或防止污染物的积累。通过将水与去污剂混合，尤其是具有所谓去油脂(grease-cutting)作用的去污剂，可以提高水膜的效力。如果期望，水可以被收集并重复利用。通过使所述水在重复利用之前经历清洁步骤，可以避免水中的污染物的积累。这样的清洁步骤可以包括过滤(用于移除固体污染物)以及撇去或离心(用于移除液体污染物，例如油)。
[0097]通过给所述火花捕获器的暴露表面提供污物防护剂或不粘覆层也可以减少或防止污染物的积累。来自纳米技术的污物防护剂覆层是已知的，并且已经在沿高速公路的声障、汽车挡风玻璃、建筑外部表面等方面获得应用。不粘覆层被用于某些化学反应器中，以及炊事用具中。实例包括聚四氟乙烯(以商品名Teflon?出售)、陶瓷、搪瓷等。将被理解的是，即使这样的覆层未能充分防止所述污染物的积累，它们的存在也显著便于所述清洁工艺。
[0098]通过放置于紧靠所述火花捕获器下游的火花传感器，可以监控所述火花捕获器的总体运行。该火花传感器可以被连接于适当的电路以触发光信号，例如警告信号，或可闻警报。如果期望，所述火花传感器可以是这样连线的，以便导致控制器关掉所述空气净化系统的排气风扇。
[0099]可以用各种方法监控所述火花捕获器的暴露表面上的污染的逐渐积累。举例来说，所述火花捕获器可以装备一个或更多个检查窗，以允许对暴露表面的目视检查。可以在所述火花捕获器内安装光源以帮助目视检查。
[0100]其他监控装置依赖于用于监控污染物积累的所述暴露表面的表面性质的改变。举例来说，可以将一个或更多个小的光源(例如LED)嵌入所述火花捕获器的暴露表面。放置在所述火花捕获器内的一个或更多个光传感器接收LED发出的光。当污染积累于所述暴露表面上，包括所述LED上，所述传感器接收的光的量减少。污染物的程度可以显示在控制板上，例如污染的百分比。当达到预定的阈值时，所述控制板显示“100%污染物”并指示清洁是必要的。
[0101]用于监控污染的另一个方法依赖于放置于所述火花捕获器的一个区域的测杆(dipstick)，所述测杆接收表征性量的污染物。时常，所述空气净化系统的操作者移出所述测杆以目测检查其污染物水平。所述测杆可以被赋予颜色(优选地，白色)以帮助所述目测检查。当污染积累在所述测杆上，其外观颜色由白色改变至黄色，至褐色，至深褐色。可以提供参考比色图表来帮助识别色调，所述色调与清洁所述火花捕获器的需求相关联。
[0102]白色表面的颜色改变也可以用于自动化监控系统。一小片白色材料被附接于所述火花捕获器的暴露表面。光束对准所述白色小片，并且针对光强度和颜色分析反射光。当污染积累，所述反色光强度降低，并且颜色由白色转变至黄色，至褐色。
[0103]在再另一个实施方案中，通过在所述火花捕获器的暴露表面上靠近彼此放置的两个电极监控污染层的导电性。当所述表面清洁，所述电极测得的导电性为空气的导电性，所述空气的导电性几乎等于零。当污染积累，所述导电性提高至可测值。
[0104]在再另一个实施方案中，所述火花捕获器的暴露表面被提供有振动叉式电平开关，或压电式开关。用专用的电路监控由表面污染造成的振动的阻尼或频率漂移，来提供过度污染的早期警告。
[0105]在再另一个实施方案中，用摄像机或电荷耦合设备(CXD )监控暴露表面的外观。通过所述暴露表面的反射率、颜色等的改变可以检测污染。
[0106]在再另一个实施方案中，测量操作的小时数作为污染的表征。连接于排气风扇的控制器的计时器监控所述风扇的操作时间。当操作的小时数达到预定值时，所述控制器启动警告灯，所述警告灯充当到期清洁的指示。清洁后，所述计时器重置为零。使所述火花捕获器装备有RFID芯片可以是期望的，所述RFID芯片有助于监控从最后一次清洁操作的运行时间，并且帮助保证每次清洁操作的零位重置。
[0107]正如上文所描述的，通过使所述暴露表面装备有不粘覆层，可以促进清洁操作本身。所述火花捕获器可以装备铰接或可旋转维修口，来提供到暴露表面的方便通路。芯部件可以制成可旋转的，以便从单一的维修口可以通向所有的叶片。所述火花捕获器可以由各个部件制成，所述各个部件通过本领域已知的快速连接机构彼此相连。具体地，除了螺栓或螺母，通过快速释放耦合器可以将所述芯部件连接于所述火花捕获器壳体。期望地，所述火花捕获器由在所述空气流的纵向方向上的两个或更多个部件构成。所述各个部件可以通过快速释放耦合器彼此相连；或者用螺纹或卡口式耦合器；或者用铰接结构结合插销来将所述部件锁定于适当的位置。具体地，为了方便清洁，所述火花捕获器的后壁可以被制成为可移除的。重型火花捕获器可以装备有吊耳，这样，当从所述空气导管分开时，所述火花捕获器可以被方便地支撑。
[0108]使所述集尘器装备有水平面探测器以在所述集尘器需要被清空或更换时提供警告信号可以是期望的。可以使用适用于固体的任何水平面探测器。实例包括振动水平面开关；超声水平面开关；电容水平面开关；微波和雷达水平面传感器；伽马射线水平面传感器等等。所述集尘器可以是可重复利用的，例如鼓；或者其可以是一次性的，例如袋。所述火花捕获器的出口可以装备有旋转锁定装置，以防止更换期间的逸出。
[0109]因此，通过引用上文所讨论的某些实施方案，已经描述了本发明。将被认识到的是，这些实施方案易受本领域技术人员公知的各种变型和替代形式的影响。举例来说，通过使用挡板替代叶片，可以改变所述火花捕获器。可以使用更简单的颗粒进料器，举例来说，如在Kobayashi参考文献中所描述的颗粒进料器。
[0110]除了上文所描述的那些，可以按照本文所描述的结构和技术制造许多变型，而不背离本发明的精神和范围。相应地，尽管已经描述了具体的实施方案，这些仅是例子，而不限定本发明的发范围。
【权利要求】
1.一种空气净化系统，所述空气净化系统包括防火系统，所述防火系统包括一个或更多个下列组件: (i)火花捕获器，所述火花捕获器用于防止火花进入所述空气净化系统； (ii)颗粒进料器，所述颗粒进料器用于将颗粒送入所述空气净化系统； (iii)火警探测系统； (iv)用于熄灭所述空气净化器内的任何火的系统。
2.如权利要求1所述的空气净化系统，其中所述防火系统包括至少一个火花捕获器。
3.如权利要求2所述的空气净化系统，其中所述火花捕获器包括(i)用于最小化污染物积累的装置；(ii)用于监控所述火花捕获器总体操作的装置；(iii)用于监控污染物积累的装置；以及(iv)用于促进净化的装置中的至少一个。
4.如权利要求1所述的空气净化系统，其中所述火花捕获器包括颗粒预分离器。
5.如权利要求1所述的空气净化系统，其中所述防火系统包括至少一个颗粒进料器，所述颗粒进料器用于将颗粒送入所述空气净化系统。
6.如权利要求5所述的空气净化系统，其中所述颗粒进料器包括(i)用于监控颗粒供给存在的装置；(ii)用于监控所述颗粒进料器的操作的装置；以及(iii)用于防止向所述空气净化器的颗粒送入中断的装置中的至少一个。
7.一种颗粒预分离器，所述颗粒预分离器用于将颗粒从气体混合物流移除，所述颗粒预分离器包括: a.壳体,所述壳体包括气体进入开口和气体排出开口； b.芯部件，所述芯部件具有面对气体进入开口的第一端，以及与所述第一端相对的第~.丄山一觸； c.多个叶片，所述叶片沿着螺旋线段附接于所述芯部件； 其中所述芯部件、所述壳体和每对相邻的叶片限定用于气体混合物通过的路径，以致没有被气体夹带的颗粒被允许从通过所述芯部件的所述第一端的平面以直线行进至通过所述芯部件的所述第二端的平面。
8.如权利要求7所述的颗粒预分离器，其中所述芯部件具有基本上圆锥的形状，所述芯部件在从所述第一端至所述第二端的方向上具有逐渐增加的直径。
9.如权利要求8所述的颗粒预分离器，其中所述壳体具有围住所述芯部件的第一壳体部分，以及在所述第一壳体部分和所述排出开口之间的第二壳体部分，所述第一壳体部分具有基本上圆锥的形状，所述圆锥的形状在从所述气体进入开口至所述第二壳体部分的方向上具有逐渐增加的直径；并且所述第二壳体部分具有基本上圆柱的形状。
10.如权利要求9所述的颗粒预分离器，其中所述第二部分被提供为具有开口，所述开口用于预分离的颗粒的移除。
11.如权利要求9或10所述的颗粒预分离器，其中所述第一壳体部分通过快速释放附接机制附接于所述第二壳体部分。
12.如权利要求10所述的颗粒预分离器，其中导管在所述开口处被附接于所述第二壳体部分，并且预分离的颗粒通过所述导管从所述颗粒预分离器被移除。
13.如权利要求12所述的颗粒预分离器，所述预分离器具有收集箱，所述收集箱以可释放的方式附接于所述导管，以便预分离的颗粒被收集于所述收集箱中。
14.如权利要求13所述的颗粒预分离器，其中所述收集箱用快速释放附接机制附接于所述导管。
15.一种气体处理系统，所述气体处理系统包括权利要求7至14中任一项所述的预分离器。
16.如权利要求15所述的气体处理系统，还包括在所述颗粒预分离器下游的过滤器组件，以及位于颗粒预分离器和所述过滤器组件之间的颗粒进料器。
17.如权利要求15或16所述的气体处理系统，还包括火警探测系统。
18.如权利要求15至17中任一项所述的气体处理系统，还包括灭火系统。
19.如权利要求15至18中任一项所述的气体处理系统，其中所述颗粒预分离器起作用来将火花从流过所述气体处理系统的气体移除。
20.如权利要求16至19中任一项所述的气体处理系统，其中流过所述气体处理系统的气体包括油，并且所述颗粒进料器将吸油颗粒注入所述气体处理系统。
21.如权利要求17所 述的气体 处理系统，其中所述吸油颗粒包括石灰。
【文档编号】B23K9/32GK103732344SQ201280039892
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年6月14日 优先权日:2011年6月16日
【发明者】S·伯格勒哲思, J·克瑞泽, C·奈恩 申请人:林肯环球股份有限公司