[发明专利]产生并维持比例预先确定的流体混合物的系统及方法

说明书

本发明涉及产生并维持比例预先确定的流体混合物，更具体地，涉及产生并维持由水和浓泡沫组成的比例恒定的混合物(尤其是用于消防设备中的)的系统及方法。

直接注射式泡沫与水的配比系统比起目前使用的平衡压力式系统、在线(in-line)注射系统和围绕泵(around-the-pump)式的系统，具有多种优点。平衡压力系统需要比例控制器，此控制器在流量范围方面有限制并且通常会产生不期望的压力流失。在线注射系统在流量方面也有限制，有背压容差，并且通常会引起压力损失达入口压力的30-40％。因为如果背压超过入口压力的65-70％的话，注射装置将不能工作，因此，这类系统必须妥善地匹配于下游系统，以免产生过大的背压。如果实际的入口压力显著偏离其设计值时，其配比准确度便很差。围绕泵式的系统，则每当系统流量变化时都要对配比进行调节，而且如果泵的入口压力超过在该系统中使用的高容量喷射泵的许可背压的话，它将不能工作。对于在系统的某些排放点需要泡沫溶液而在另一些排放点需要水的系统，围绕泵式配比器不能使用。但是，它们仍有相当大的用途，尤其用于飞机事故拖救车和市政消防车。

传统的直接注射系统使用浆轮型流量计测量水和浓泡沫的流速。接着，手动或自动调节浓泡沫的流量，与所期望的水流量百分数相配合。桨轮流量计受被测液体的粘度的影响，因此对于不同粘度的浓泡沫必须重新校准，并且不能用于具有非牛顿流变性的浓泡沫。这种类型的示范性系统在美国专利No.4,324,294和4,246,969中有所描述，这两个专利都是授予McLoughlin等人的，都是关于化学注射系统的。

本发明的一个目的是提供一种不依赖于流量或压力测量的配比系统，以产生比例恒定的流体混合物。

本发明的另一目的是提供一种系统，它能根据被混合的流体的电化学性能而产生比例恒定的两种流体的混合物。

本发明的又一目的是提供一种直接注射配比系统，它能基于水和浓泡沫的导电性质自动地将浓泡沫注入水流以达到预定的溶液百分比。

根据这些目的及其他目的，本发明还提供了一种用于维持比例预先确定的第一流体和第二流体组成的混合物的系统，所述的系统包括：

第一混合装置，它用于混合第一和第二流体以连续产生排放混合物；

第二混合装置，它用于混合第一和第二流体，从而产生比例对应于该比例预先确定混合物的样品混合物；

测量和比较装置，用于测量排放混合物的导电率和样品混合物的导电率并作比较，从而产生代表其间任何差异的控制信号；

对应于所述的控制信号，调节该第一混合装置，从而降低测得的样品混合物和排放混合物导电率之间差异的装置。

本发明还提供了一种产生比例恒定的两种流体混合物的系统和方法。该系统包括有一种流体的供给源和另一种流体的供给源。预先确定的两种流体的一个混合比被先选定，测定此混合物的导电性能，作为使用时的设定点(值)。还可测量两种流体的导电性能。接着根据它们测得的导电性能将两种流体混合，与设定点(值)比较，以产生所期望的比例恒定的混合物。接着，将此比例恒定的两种流体的混合物排放。

这个导电率配比方法不象传统的比例控制器所必然的那样依赖于流速或压力。导电率可以解决在很大范围流量内精确进行配比的问题。目前可得到的设备其操作调节范围约为8∶1，即设备的最大流量约为最小流量的八倍。例如，通过一个3英寸的比例控制器的代表性流量范围为150GPM至1200GPM。而许多系统需要在更大范围中进行操作，如30GPM至1200GPM或更高。已有的技术不得不在配比的精确度上进行折衷。某些系统在低流量时(低于标准流量范围)其配比会低于所期望的百分数(较贫)，而另一些系统则在高流量时，其配比会高于所期望的百分数(较富)。

图1是本发明的比例恒定混合物配比系统的方块示意图。

图2是本发明的比例恒定混合物配比系统的另一可供选择的例子的方块示意图。

参见图1，该图显示了本发明的配比系统10。此系统包括一种流体的供给源12和另一种流体的供给源14。为说明起见，这两种流体可以分别为浓泡沫和水。浓泡沫和水可用常规设备例如泵(图中未示)进行驱动，分别沿着流径13和15。可以调节控制阀26令一预先确定量的浓泡沫注入水流中，以得到所需的溶液。阀26用接收由微处理机发出的信号的阀控制单元28进行自动调节。阀26的控制可以用电机械的、电气动的或者电液压的方式进行。来自供给源12的所期望量的浓泡沫与来自供给源14的水流，通过液流混合单元30进行混合。此后，浓泡沫和水的混合溶液通过排放装置32从系统中排放出去。