专利名称：用于消防和清除污染的压缩空气泡沫的制备方法及其装置的制作方法
说明书本发明涉及一种制备用于消防和清除污染的压缩空气泡沫(CAF)的方法以及用于实施该方法的装置，其中主水流混合有起泡剂流，并且该水与起泡剂的混合物通过压缩空气流沿着起泡管道产生泡沫，。
通过上述方法生成CAF是公知的。当本文件中提及具有压缩空气的CAF产品时，该术语“压缩空气”的含义当然包括适于灭火的压缩气体。具有CAF的物体的消防和清除污染已在许多应用场合证明了其价值。提供起泡剂和特定添加剂的合成的特定应用的混合物可以在对环境影响尽可能小的情况下对各自类型的火或污染尽可能最优和高效地使用CAF。这些混合物的生成和供应因为以下原因受到限制即具有针对各自类型的火或污染调整过的特定添加剂的起泡剂通常难于或者完全不溶于储备溶液，导致了高粘性的混合物或趋向于凝结，这使得它们难于在压缩的水流中均匀地传递或分布，并妨碍了它们完全发挥效果。除了具有最多样添加剂的混合物的生成或供应及处理中的困难以外，而且还不能在各现场可用的并且用于各种应用情况的不同组分中保留多种混合物或者甚至相同组分的混合物，例如使用可变部分的添加剂优化救火。
所以本发明的目的是公开一种制备压缩空气泡沫(CAF)的方法以及使用尽可能少的硬件的情况下实施该方法的设备，其能够根据火的类型或清除污染在不同应用和使用条件下在效果、所使用制剂的数量以及环境影响等方面确保高效。
根据本发明通过根据权利要求1和9的特征的方法和装置解决该问题。从属权利要求进一步公开了本发明的特征和有益的改进。
本发明的发明点，换言之，是在生成CAF的过程中，也即直接在应用现场，至少一种针对各类型的火或各清除污染目的调整过的特定添加剂混合进加入主水流的起泡剂流，或直接混合进该主水流中，并确保快速和安全消防或清除污染的CAF的最优效果。已经发现仅添加一种特别的添加剂就足够了并且特别地通过精确定量单独地补给该添加剂进入起泡剂流可使得其在起泡剂中充分混合，并且在灭火或清除污染泡沫中特别均匀和精细的分布，从而在考虑低消耗量和减少环境污染的情况下产生该添加剂的最大效果。特别地，可以有效地应对或者清除各种类型的火及各种不同的被污染物。
在按照本发明的方法的优选改进中，首先通过基于水喷射泵原理抽取各添加剂，同时通过使用从起泡剂槽中抽取起泡剂的同一的混合泵抽取主水流产生用于灭火或清除污染制剂的辅助和驱动水流，从而将添加剂注入辅助和驱动水流中。该添加剂和起泡剂引入水流也提供了良好的预混合并最终确保在主水流中均匀分布。
本发明的另一个实施方式，根据辅助和驱动水流的压力和水控制系统结合可调节的混合泵的速度以不同的混合比例混合起泡剂和添加剂。当然也可以在主水流中仅引入该起泡剂或各添加剂或两者均不引入。
本发明的一个实施方式中，该辅助或驱动水流可用于在系统中引入防冻剂或清洗剂，而不是添加剂。
在另一个实施方式中，通过使用阀装置调节起泡周期可以影响泡沫压力从而影响使用添加剂和起泡剂产生的CAF的质量。
按照本发明的用于实施该方法的装置，在添加剂混合进起泡剂的情况下，包括混合器，集成在混合有添加剂——水——起泡剂的混合物的主水流中。提供有与混合泵功能连接的添加剂容器，用于混合由混合泵抽取的起泡剂和各添加剂。该混合泵与主水流连接以通过支路管道提供辅助和驱动水流，该支路管道在流向上首先与文丘里混合器(Venturi admixer)连接并随后与起泡剂槽连接。该混合器优选地由气动马达驱动，该气动马达从用于压缩空气起泡的主空气流中提取所需的驱动空气并且使用空气压力和空气量控制器控制该气动马达。可以使用调速直流马达代替气动马达，该调速的直流马达中应用如下所述的非防失速(Non-stall-resistant)马达的零点偏移。压力传感器与所述文丘里混合器相关联，并且上游的水压控制器和下游的水流量控制单元与该文丘里混合器连接。起泡剂和添加剂的所需数量可由利用各压力条件和流量的控制器设置。混合器提供有两个具有不同K值(K value)的喷嘴，以向主水流中引入不同量的起泡剂——添加剂混合物。
按照本发明的装置可用于使用上述方法提供压缩空气泡沫，其包含根据各应用场合，也即火的类型或清除污染，以不同的量现场混和并均匀分布在泡沫中的添加剂，从而这些泡沫能进行有效的消防和清除污染。由于使用了用于产生CAF无论如何都需要的压缩空气和水作为运行混和系统的动力源，该系统具有非常简单的设计。起泡剂通常是相同的，所有需要保持存储的是不同的添加剂，其精确和均匀地混和以及分布在起泡剂中而没有分层或凝结，并且在灭火或清除污染泡沫中保持同样均匀的分布，从而它们能充分发挥全部效果。
参照唯一的附图
详细说明本发明的一实施方式，该附图示出了用于在具有不同起泡能力的两个起泡管道中产生两种组分泡沫的系统的示意图。
具有数字和模拟电子输入和输出并且与系统专用的传感器和控制阀协同工作的可编程逻辑控制器1分配给该系统用于监控。
水从灭火泵或加压水箱(未图示)中流入系统中，并通过滤水器2、水压控制器3、水流量控制单元4及水压传感器5流入混合器6。具有不同K值的两喷嘴7通向混合器6，根据当前消防或清除污染需要，商业起泡剂(SB)和特定应用的第二组分(添加)的混合物通过喷嘴7流入水流中。混合有两种组分(起泡剂和添加剂)的该水流分别流经第一和第二水流量控制阀8或9，流入第一或第二起泡管道10和11，在第一或第二起泡管道10和11中利用压缩空气各水混合物产生泡沫。用这种方式分别产生的第一或第二压缩空气泡沫分别流经泡沫压力传感器12或13以及电动——气动操作阀14，15或16，17，这些传感器和阀构成了用于设置泡沫浓度以及最终对于各自泡沫喷射装置(未图示)的泡沫质量的闭环控制回路。压缩空气通过空气过滤器18、气压控制器19、气压传感器20及分别位于起泡管道10，11上游的第一和第二空气流量控制阀21，从压缩空气源或压缩机(未示出)中导入起泡管道10，11中。
如上所提及地，起泡剂和对于各自应用场合可调整的添加剂使用混合器6注入水流中，使用其可以以受控的方式并且比以前更加有效地灭火。物质是从起泡剂槽23和添加剂容器24中混合的，该添加剂容器24在使用前填充有针对火的类型或要清除污染的物质调整过的并且虽然高效但是不能与起泡剂持久、均匀混合的添加剂。起泡剂槽23和添加剂容器24与支路管道25连接，该支路管道25从滤水器2的总体水流的下游分支出来，并且其另一端到达混合器6的喷嘴7。混合泵26与上游的水压控制器27、文丘里混合器28和水流量控制单元29一起插在支路管道25中。添加剂容器24通过阀30与文丘里混合器28连接，而来自起泡剂槽23的传送管道直接到达支路管道25中混合泵26的上游。用于泄放混合泵26的阀31和流量计32集成在位于支路管道25中混合器6和混合泵26之间的部分。混合泵26由气动马达33驱动，该马达33通过用于设置运行压力的空气压力控制器34和用于控制马达速度的空气流量控制阀35，连接至空气过滤器18之后的压缩空气进气管道。
通过支路管道25送入的带有添加剂的起泡剂注入进由混合器6输送的水流中。起泡剂——添加剂——水的混合物流经水流量控制阀8和/或9，以及其中通过空气流量控制阀21和/或22以预定压力和容量参数注入压缩空气的压缩空气泡沫生成器10和/或11。使用泡沫喷射装置(未图示)扩散的压缩空气泡沫的泡沫品质根据流速以及泡沫在起泡管道10、11中的驻留时间并借助由分别使用阀14、15或16、17的泡沫压力传感器12，13确定的泡沫压力来控制(泡沫压力控制)。
混合泵26的气动马达33的速度是由空气流量控制阀35控制的。控制器1结合泵的特性由针对起泡剂——添加剂的混合率预设的定值以及由水流量传感器4确定的实际值确定马达速度的定值控制信号。在此处示出的实施例，没有对起泡剂使用流量计，使用水压传感器5和压力传感器32测量混合泵26的最初压力与混合器6入口的水的流动压力之间的压力差。起泡剂——添加剂的混合物通过喷嘴7注入水流中。流过各喷嘴7的流量是压力差的函数，其作为参数表存储在控制器1中。起泡剂和添加剂的混合物是根据利用比较由水流量控制器4确定的水流量预设的定值的压力、混合泵26的速度控制、上述的差压测量以及存储在控制器1中的参数表1来控制的。为了确保压力——流量曲线尽可能小，可以使用具有较小K值的喷嘴7混合相对较小的容积流或由特定限制限定的容积流，同时为了相对较大的容积流，具有较大K值的第二喷嘴7通过阀36连接，从而确保了用于混合起泡剂——添加剂混合物的最大容积流。
根据此处讨论的实施方式，用于水——起泡剂——添加剂的混合物的流量控制阀8，9和空气流量控制阀21，22分别设置在各CAF生成器10，11的上游中，使得可以提供甚至非常小的容积流，特别是当清除污染时。
使用混合泵26混合起泡剂和根据火的各类型或清除污染任务的其他特定组分，该混合泵26由使用空气流量控制阀35可调速地调节容量的气动马达33驱动。水是使用混合泵26通过连接到主水流的支路管道经由水压控制器27、文丘里混合器以及水流量控制单元29抽取的。
由于气动马达，大多数设计为压缩空气旋转活塞型马达，在特定速度时不是防失速的，也即在低速和高扭矩时是失速的，这意味着在出现故障时可以防止主要的机械损耗，但是混合泵就不能从停止到最大速度连续地被驱动，在气动马达33处于失速扭矩或失速速度时由混合泵26输送的已限定的水流的大小通过水压控制器27和水流量控制单元29注入混合泵26入口一侧的支路管道。为了使注入的水流流动，混合泵26必须以失速速度旋转。当速度增加时，由于注入的有限的水流量，从起泡剂槽23中抽取与所述速度成比例的所需数量(在零到最大值之间)起泡剂。所述注入的水流量防止了混合泵干运转并在抽取起泡剂时支持抽取过程。如果没有抽取针对火或清除污染的特定组分的添加剂，则可以通过关闭水流量控制单元29切断辅助水流，并且混合泵26的整个容量可以用于输送起泡剂。非防失速气动马达33的如上所述的结构所引起的零点偏移可类似地用于替代气动马达的可调速直流马达。
在阀30打开时，经过如上提及的以水压控制器27设置的压力流经文丘里混合器28的辅助水流从添加剂容器24中抽取与压差成比例的如果需要将要混合到起泡剂的第二组分，并同时使用水流量控制单元29减小压差，如果同时使用空气流量控制单元增加混合泵26的速度，则第二组分强烈地混合进该辅助水流中。以已增加的泵速和同时恒定的压差，混合泵26通过文丘里混合器28和辅助水流从起泡剂槽23中抽取起泡剂，并抽取添加剂，同时两部分流强烈混合。
因此，在混合器6中适于特定应用场合的添加剂可以与起泡剂一同添加进主水流，确保了高度受控及有效的消防或清除污染。起泡剂和添加剂可以按照所需数量以不同比例混合。起泡剂和添加剂也可以是单独混合的物质起泡剂以从数量0到混合泵26传送量的最大值的量单独混合，添加剂至多可到流过文丘里混合器28的辅助和驱动水流的1.6倍。
附图标记列表1控制器2滤水器3水压控制器
4水流量传感器5水压传感器6混合器7喷嘴8第一流量控制阀(水)9第二流量控制阀(水)10 第一起泡管道11 第二起泡管道12 第一泡沫压力传感器13 第二泡沫压力传感器14 阀15 阀16 阀17 阀18 空气过滤器19 空气压力控制器20 空气压力传感器21 第一空气流量控制阀22 第二空气流量控制阀23 起泡剂槽24 添加剂容器25 支路管道26 混合泵27 水压控制器28 文丘里混合器29 水流量控制单元30 阀31 阀32 压力传感器33 气动马达
34 空气压力控制器35 空气流量控制阀36 阀37 压力传感器箭头A 主水流箭头B 主空气流箭头C 辅助和驱动水流箭头D 驱动空气流
权利要求
1.一种制备用于消防和清除污染的压缩空气泡沫(CAF)的方法，其中主水流与起泡剂流混合并且水——起泡剂混合物用压缩空气流载入起泡管道中，其特征在于，针对应用场合以及特定于火或清除污染的类型可调整的至少一添加剂注入进所述起泡剂流和/或所述主水流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述添加剂混合进该起泡剂流时，所述流是由气动或电动混合泵产生的，该泵与起泡剂储存器连接并也从主水流中抽取辅助和驱动水流并将其注入该混合泵中用于进行自身的零点偏移，使用该辅助和驱动水流该添加剂首先从单独的储存器中抽出，随后与该流混合，然后吸入该起泡剂的添加剂——水混合物中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该起泡剂和该添加剂以可变的混合比例并且从零到最大值的部分与该辅助和驱动水流一起注入该主水流中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该辅助和驱动水流是利用所述混合泵的泵速通过压力和水流量控制系统设置的，以便利用文丘里混合器和混合泵的速度根据针对该添加剂测量得到的压差，以可变的组分混合在辅助和驱动水流中的起泡剂和添加剂。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，只有从零到相对于混合泵的传送容量的最大值的数量的起泡剂或者只有该添加剂与辅助和驱动水流一起混合进主水流中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供防冻剂或清洗剂替代用于防冻或清洗目的的添加剂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用阀调节泡沫压力使用其通过/在由泡沫生成器的起泡管道中的流速/停留时间附加地调节由起泡剂和添加剂构成的压缩空气泡沫的泡沫质量。
8.一种实施根据权利要求1所述的方法的装置，包括用于将起泡剂与所述主水流结合在一起的混合器；和起泡管道，水——起泡剂混合物流过该起泡管道流动并且用于对该水——起泡剂产生泡沫的主压缩空气流注入该起泡管道；以及由气动马达或调速直流马达驱动的混合泵，用于从起泡剂槽中抽取起泡剂并将起泡剂注入所述的混合器中，其特征在于添加剂容器(24)，填充有针对特定火的类型或清除污染目标的添加剂，该添加剂容器(24)也连接至所述混合泵(26)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当该添加剂混合进起泡剂流时，该混合泵(26)通过支路管道(25)连接至主水流(A)，并且辅助和驱动水流(C)流过该混合泵(26)；以及起泡剂槽(23)和经过文丘里混合器(28)的添加剂容器(24)与该支路管道(25)连接；压力传感器(37)与该文丘里混合器配合，水压控制器(27)设置在文丘里混合器的上流处并且水流量控制单元(29)设置在文丘里混合器的下游处；驱动混合泵(26)的气动马达(33)与主空气流(B)连接，用于提供驱动空气流(D)；以及空气压力控制器(34)和空气流量控制单元(35)，集成在用于驱动空气流(D)的进气管道中。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，用于切断连接管道的阀(30)，集成在文丘里混合器(28)和添加剂容器(24)之间的连接管道中。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，压力传感器(32)和与收集池连接的阀(31)设置在混合泵(26)和混合器(6)之间的连接管道中。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，至少两喷嘴(7)，具有不同K值并且与连接有混合泵(26)的连接管道连接，并且所述至少两喷嘴(7)与混合器(6)相关联，以及阀(36)，设置在具有较大K值的喷嘴(7)的上游处。
13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，泡沫压力传感器(12，13)和阀装置(14，15，16，17)，用于泡沫压力调节并且设置在压缩空气泡沫生成器(10，11)的下游处。
全文摘要
本发明涉及一种压缩空气泡沫生成器，其中特定于火或清除污染的添加剂直接注入提供给主水流的泡沫形成流和/或主水流。用于起泡剂的混合泵排出辅助和驱动水流，其中最初是注入添加剂，随后是注入起泡剂。现场直接产生的起泡剂—添加剂—水的混合物与主水流一起充分混合，从而确保在压缩空气泡沫中添加剂的精细、均匀的分布。因此，产生的压缩空气泡沫确保了最优、经济和对环境友好的消防和清除污染。
文档编号A62C5/02GK1972731SQ200580013589
公开日2007年5月30日 申请日期2005年5月19日 优先权日2004年6月28日
发明者蒂诺·克吕格尔, 亨特·多劳 申请人:吉麦克斯－施密茨消防求援有限公司