本发明涉及一种压缩空气泡沫生成器，其中防火或清除污染的特定添加剂被直接注入被提供给主水流的泡沫形成流中和/或主水流中。混合泵排出其中最初是被注入添加剂、随后是被注入起泡剂的辅助和驱动水流从而形成起泡剂流。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，从而确保添加剂在压缩空气泡沫中的细微、均匀的分布。因此，产生的压缩空气泡沫确保了最佳的、经济性的、和环保的消防和清除污染需求。
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，其中将主水流与起泡剂流混合，并且水—起泡剂混合物被压缩空气流载入起泡管道中，其特征在于，可随应用场合及特定防火或清除污染类型而调整的至少一种添加剂被注入进所述起泡剂流和/或所述主水流中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述添加剂被混合进该起泡剂流中时，所述该起泡剂流是由气动或电动混合泵产生的，该混合泵与起泡剂槽连接、并从主水流中抽取辅助和驱动水流并将其注入该混合泵中，经该辅助和驱动水流，该添加剂首先从单独的储存器中被抽出，随后与该辅助和驱动水流混合，然后该起泡剂被吸入到添加剂—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与该辅助和驱动水流一起被注入到该主水流中。
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，和所述混合泵的速度、根据对该添加剂测量的压差，将辅助和驱动水流中的起泡剂和添加剂混合成可变的的混合物。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，或者只是数量为零到混合泵最大传送量的起泡剂、或者只是该添加剂与辅助和驱动水流一起被混合进主水流中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，出于防冻或清洗目的，提供一种防冻剂或清洗剂以代替上述添加剂。
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从而控制泡沫通过泡沫生成器的起泡管道的流速来额外调节由所述起泡剂和添加剂形成的压缩空气泡沫的质量。
8.一种实施根据权利要求1所述方法的装置，包括：混合器，用于将起泡剂与所述主水流混合在一起；和起泡管道，水—起泡剂混合物流过该起泡管道，并且用于使该水—起泡剂混合物产生泡沫的主压缩空气流被注入到该起泡管道中；以及混合泵，由气动马达或调速直流马达驱动，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，其特征在于还包括：添加剂容器(24)，被填充有针对防火类型或清除污染目标的特定添加剂，该添加剂容器(24)也被连接至所述混合泵(26)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当该添加剂被混合进起泡剂流时，该混合泵(26)通过支路管道(25)被连接至主水流(A)，并且辅助和驱动水流(C)流过该混合泵(26)；而添加剂容器(24)经文丘里混合器(28)和起泡剂槽(23)一起与该支路管道(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)设置在该文丘里混合器的上游、而水流量控制单元(29)设置在文丘里混合器的下游；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)和空气流量控制阀(35)被集成在所述驱动空气流(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)被集成在所述文丘里混合器(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，另一压力传感器(32)和与收集池连接的阀(31)被设置在混合泵(26)和用于将起泡剂与所述主水流混合的混合器(6)之间的连接管道中。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于还包括：至少两个喷嘴(7)，其具有不同K值、并与混合泵(26)一起被连接到连接管道上，而所述至少两个喷嘴(7)又与用于将起泡剂与所述主水流混合的混合器(6)相关联；和阀(36)，被设置在具有较大K值的喷嘴(7)的上游。
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)和用于泡沫压力调节的阀装置(14，15，16，17)被设置在上述起泡管道(10，11)的下游。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述混合泵的入口处，水以恒定的流速被注入其中，从所述起泡剂槽中被抽出而进入所述混合泵中的所述起泡剂数量由所述混合泵的速度确定。
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
[0001] 说明书
[0002] 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，其中将主水流与起泡剂流混合，并且该水与起泡剂流的混合物流通过压缩空气流沿着起泡管道产生泡沫，。
[0003] 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。用CAF对物体进行灭火和清除污染的做法已在许多应用场合下证明了其价值。提供按配方制造的特定用途的起泡剂和特定添加剂的的混合物以便在对环境影响尽可能小的情况下将CAF尽可能最优化地和高效地用于各自类型的防火或清除污染的目的。这些混合物的生成和供应因为以下原因受到限制：即具有随各自防火或清除污染类型而调整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，从而导致高粘性的混合物或趋向于凝结，这使得它们难于在受压水流中均匀地传递或分布，并妨碍了它们发挥完全的效果。除了具有最能变化的添加剂的混合物的生产或供应和处理的困难以外，而且保留在各现场和各种情况下可用的的大量混合物或者甚至是不同组合物中的相同组分的混合物、以便例如通过调整添加剂的比例使救火效果最好也是不可行的。
[0004] 所以本发明目的是公开一种制备压缩空气泡沫(CAF)的方法以及在使用尽可能少的硬件的情况下实施该方法的设备，其能够根据防火或清除污染的类型在不同用途和使用条件下应用，并在效果、所用制剂量以及环境影响等方面能确保高效。
[0005] 根据本发明的由权利要求1和8的技术特征定义的方法和装置解决了该问题。从属权利要求进一步公开了本发明的其他特征和有益的改进。
[0006] 本发明的发明点，换言之，是CAF在生成的过程中，即被直接应用到现场，至少一种随各类型的防火或清除污染目的而调整的特定添加剂被混合进被加入主水流中的起泡剂流中，或直接被混合进该主水流中，并确保CAF快速和安全地消防或清除污染的最优效果。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该添加剂、单独地将该添加剂补充给和进入起泡剂流中可使得其在起泡剂中充分混合，并且在灭火或清除污染时泡沫能达到特别均匀和细微的分布，从而在顾及低消耗量和减少环境污染的情况下使该添加剂产生最大效果。特别地，可以有效地应对各种类型的灾火情况或者清除各种不同的被污染物。
[0007] 在按照本发明方法的优选改进方案中，首先基于水喷射泵原理抽取添加剂，同时使用同一个从起泡剂槽中抽取起泡剂的混合泵抽取来自主水流、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。该添加剂和起泡剂被引入辅助和驱动水流中也提供了良好的预混合并最终确保其在主水流中均匀分布。
[0008] 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添加剂或两者均不引入。
[0009] 本发明一个实施方式中，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。
[0010] 在另一个实施方式中，通过使用阀装置调节起泡周期以影响泡沫压力从而影响经使用添加剂和起泡剂而产生的CAF的质量。
[0011] 按照本发明的用于实施该方法的装置，在添加剂被混合进起泡剂中的情况下，包括：混合器，被集成在混合有添加剂—水—起泡剂的混合物流的主水流中；添加剂容器，与混合泵连接；混合泵，用于混合由混合泵抽取的起泡剂和添加剂，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；支路，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。该混合泵优选地由气动马达驱动，该气动马达从用于使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控制器和空气流量控制器控制该气动马达。也可以使用调速直流马达代替气动马达，在该调速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，而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。起泡剂和添加剂所需数量可由各压力条件和流量控制器设置。向混合器提供两个具有不同K值(K value)的喷嘴，以向主水流中引入不同量的起泡剂——添加剂混合物流。
[0012] 按照本发明的装置经使用上述方法可用于提供压缩空气泡沫，该泡沫包含根据各应用场合、即防火或清除污染的类型、以不同的量现场混和并均匀分布在泡沫中的添加剂，从而使得这些泡沫能进行有效的消防和清除污染的作业。由于使用了产生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。起泡剂通常是不变的，所有需要存储的物质仅是各种添加剂，其精确和均匀地被混和以及分布在起泡剂中而没有分层或凝结，并且添加剂和起泡剂在灭火或清除污染时仍保持同样均匀的分布，从而使得它们能充分发挥其全部效果。
[0013] 参照唯一的附图详细说明本发明的实施方式，该附图是示出了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。
[0014] 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被分配给该系统用于监控。
[0015] 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值的两个喷嘴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(添加剂)的混合物流通过喷嘴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中利用压缩空气使各含水混合物产生泡沫。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调节最终流经各自泡沫喷射装置(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和分别位于起泡管道10，11上游的第一和第二空气流量控制阀21、22，从压缩空气源或压缩机(未示出)中导入到起泡管道10，11中。
[0016] 如上所述，起泡剂和随各应用场合可调整的添加剂经混合器6被注入上述主水流中，以可控和比以前更有效的方式将其用于灭火。上述来自起泡剂槽23和添加剂容器24中的物质被混合，该添加剂容器24在使用前填充有随防火或被清除的污染物的类型而调整的、和虽然高效但不能与起泡剂持久、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从经过滤水器2的主水流的下游分支出来，并且其另一端到达通向另一混合器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中的物质的阀31和流量计32被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通过设置运行压力的空气压力控制器34和控制马达速度的空气流量控制阀35、而被连接至空气过滤器18之后的压缩空气进气管道。
[0017] 通过支路管道25被送入的携带添加剂的起泡剂经混合器6而被注入到主水流中。起泡剂—添加剂—水的混合物流经水流量控制阀8和/或9和起泡管道10和/或11，压缩空气通过空气流量控制阀21和/或22以预定压力和容量参数被引入其中的压缩空气泡沫生成器的起泡管道10和/或11中。被泡沫喷射装置(未图示)扩散的压缩空气泡沫的质量取决于泡沫在起泡管道10、11中的流速和驻留时间、并由泡沫压力来控制，而上述泡沫的压力分别经阀14、15或16、17(用于泡沫压力控制)由泡沫压力传感器12，13确定。
[0018] 混合泵26的气动马达33的速度由空气流量控制阀35控制。控制器1经考虑泵的特性确定马达速度的定点控制信号，而泵的特性又取决于预定起泡剂—添加剂混合率的预定点、和由水流量传感器4确定的水流量实际值。在此处示出的实施例中，没有使用起泡剂流量计，而使用水压传感器5和另一压力传感器32测量混合泵26的初始压力与另一混合器6入口处的水流动压差。起泡剂—添加剂的混合物流通过喷嘴7被注入主水流中。流过各喷嘴7的流量是上述压力差的函数，其作为参数表被存储在控制器1中。通过比较由水流传感器4确定的水流量、混合泵26的速度控制值、上述差压的测量值、以及被存储在控制器1中的参数表以确定选定点从而实现对起泡剂和添加剂的混合物的控制，这又取决于压力。为了确保压力—流量波动尽可能小，可以使用具有较小K值的喷嘴7混合流量相对较小的物流或流量由特定限制物限定的物流，同时为了流量相对较大的物流，具有较大K值的第二喷嘴7与阀36连接，从而确保混合起泡剂—添加剂混合物所需的最大流量。
[0019] 根据此处讨论的实施方式，水—起泡剂—添加剂的混合物流的流量控制阀8，9和空气流量控制阀21，22分别被设置在各CAF生成器起泡管道10，11的上游，这使得可以提供流量甚至非常小的物流，特别是当清除污染物时。
[0020] 使用混合泵26混合起泡剂和随防火或清除污染物的类型而定的其他特定组分，该混合泵26被速度可控的、以便经空气流量控制阀35调节容量的气动马达33所驱动。通过被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28、和水流量控制单元29用混合泵26抽取水。
[0021] 由于气动马达，大多数被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时到最大速度时连续地被驱动，在气动马达33处于失速扭矩时或失速速度时，由水压控制器27和水流量控制单元29限定的水流以混合泵26输送的数量被注入到混合泵26入口一侧的支路管道中。为了使被注入的水流流动，混合泵26必须以失速速度旋转。当速度增加时，由于所注入的水流量有限，从起泡剂槽23中抽取所需数量与所述速度成比例的(在零到最大值之间)起泡剂。所述被注入的水流防止了混合泵26干转并在抽取起泡剂时支持抽取过程。如果没有抽取用作防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的整个容量此时可以用于输送起泡剂。由非防失速气动马达33的上述结构引起的零点偏移可类似地被用在可调速直流马达中以替代气动马达。
[0022] 在阀30被打开时，如果需要、将被混合到起泡剂中的第二组分经上述辅助水流从添加剂容器24中与压差成比例地被抽出，，而压力被上述水压控制器27设置的辅助水流流过文丘里混合器28，同时使用水流量控制单元29减小压差，如果同时再利用空气流量控制阀35来增加混合泵26的速度，则第二组分被强烈地混合进该辅助水流中。在增加泵速和同时恒定文丘里混合器上方压差的条件下，混合泵26也同时抽取辅助水流和添加剂，以及来自起泡剂槽23中起泡剂，其中两部分流体在混合泵26中被强烈地相互混合。
[0023] 因此，经混合器6适于特定应用场合的添加剂可以与起泡剂一同被添加进主水流中，以确保高度受控的和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可变的比例混合。起泡剂和添加剂也可以各自单独地被混合：被单独混合的起泡剂数量可是0到混合泵26最大的传送量，被混合的添加剂数量最多可达到流过文丘里混合器28的辅助和驱动水流量的1.6倍。
[0024] 附图标记列表
[0025] 1 控制器
[0026] 2 滤水器
[0027] 3 水压控制器
[0028] 4 水流量传感器
[0029] 5 水压传感器
[0030] 6 混合器
[0031] 7 喷嘴
[0032] 8 第一流量控制阀(水)
[0033] 9 第二流量控制阀(水)
[0034] 10 第一起泡管道
[0035] 11 第二起泡管道
[0036] 12 第一泡沫压力传感器
[0037] 13 第二泡沫压力传感器
[0038] 14 阀
[0039] 15 阀
[0040] 16 阀
[0041] 17 阀
[0042] 18 空气过滤器
[0043] 19 空气压力控制器
[0044] 20 空气压力传感器
[0045] 21 第一空气流量控制阀
[0046] 22 第二空气流量控制阀
[0047] 23 起泡剂槽
[0048] 24 添加剂容器
[0049] 25 支路管道
[0050] 26 混合泵
[0051] 27 水压控制器
[0052] 28 文丘里混合器
[0053] 29 水流量控制单元
[0054] 30 阀
[0055] 31 阀
[0056] 32 压力传感器
[0057] 33 气动马达
[0058] 34 空气压力控制器
[0059] 35 空气流量控制阀
[0060] 36 阀
[0061] 37 压力传感器
[0062] 箭头A 主水流
[0063] 箭头B 主空气流
[0064] 箭头C 辅助和驱动水流
[0065] 箭头D 驱动空气流
