灭火器

背景

手持式灭火器只是一个压力容器，从中排出一种材料（或药剂）来灭火。灭火剂通过去除维持火势所必需的三个元素中的一个或多个——通常称为 火三角形来作用于火的化学性质。 火三角形的三边是燃料、热量和氧气。该试剂的作用是通过冷却燃料来去除热量或在燃料和周围空气中的氧气供应之间产生屏障。一旦火三角被打破，火就会熄灭。大多数药剂对燃料具有持久作用，以减少重新点燃的可能性。通常，应用的试剂是水、化学泡沫、干粉、哈龙或二氧化碳（CO 2 ）。不幸的是，没有一种药剂能有效扑灭所有类型（类别）的火灾。可燃材料的种类和环境决定了附近要放置的灭火器的种类。

历史

灭火器，以一种或另一种形式，可能只在很短的时间内推迟火灾。现在司空见惯的更实用和组合式灭火器开始是一种喷水的加压容器，后来是液体元素的组合。较旧的灭火器由装有 小苏打 溶液的钢瓶组成 （碳酸氢钠）和水。在里面，一个硫酸容器被放置在身体的顶部。这种设计必须颠倒过来才能被激活，这样酸就会溢出到碳酸氢钠溶液中并发生化学反应，形成足够的二氧化碳来对身体气缸加压，并通过输送管将水排出。这种挥发性装置通过将酸放入玻璃瓶中得到改进，该玻璃瓶设计为通过设置在圆柱体顶部的柱塞或锤子敲击侧面的环形装置以释放酸来打破。繁琐且有时无效，这种设计还需要改进。

设计

除了使用不同的灭火剂外，灭火器制造商通常使用某种类型的加压容器来储存和排放灭火剂。释放每种药剂的方式各不相同。水灭火器用空气加压至每平方英寸约 150 磅 (psi)——是汽车 轮胎 的五倍 压力——来自压缩机。一个挤压手柄操作一个弹簧加载的阀门，该阀门拧入压力缸中。在里面，一根管子或“浸管”延伸到水箱的底部，这样在直立位置，管子的开口被淹没。水作为稳定的水流通过软管或喷嘴释放，由其上方存储的压力推出。

“气筒”型水灭火器的工作方式大致相同，但压力源是一个小型的 2,000 psi 二氧化碳气体 (CO 2 ) 筒，而不是空气。为了操作储气筒装置，灭火器的末端撞击地板，导致尖头刺穿储气筒，将气体释放到压力容器中。释放的 CO 2 会膨胀数百倍于其原始体积，充满水面上方的气体空间。这会对气缸加压，并迫使水通过汲取管向上并通过软管或喷嘴流出以直接喷射到火上。事实证明，这种设计不太容易发生泄漏 （随着时间的推移压力损失）而不是简单地对整个气缸加压。

在泡沫灭火器中，化学试剂通常保持在储存压力下。在干粉灭火器中，化学品可以置于储存压力下，也可以使用气筒推进器；储压式应用更广泛。在二氧化碳灭火器中，CO 2 在 800 至 900 psi 的压力下以液态形式保留，并且是“自排出”，这意味着不需要其他元素将 CO 2 挤出灭火器。在哈龙装置中，化学品在压力下也以液态形式保留，但通常会向容器中添加气体增压器（通常是氮气）。

原材料

灭火器可分为四类：A 类、B 类、C 类和 D 类。每一类对应于灭火器设计用于的火灾类型，因此对应于使用的灭火剂类型。 A 类灭火器设计用于扑灭木材和纸张火灾； B类单位扑灭可燃液体火灾； C 类灭火器设计用于扑灭带电火灾；和 D 级单位对抗燃烧的金属火灾。

水已被证明可用于扑灭木材或纸张火灾的灭火器（A 级）。然而，水是电导体。自然地，出于这个原因，作为灭火剂来扑灭存在带电电路的电气火灾是不安全的（C 类）。此外，在发生易燃液体火灾（B 类）时，尤其是在罐或容器中，不应使用 A 类灭火器。由于易燃液体漂浮在水面上并继续燃烧，水会引起爆炸。此外，强大的水流可以进一步将燃烧的液体飞溅到其他可燃物上。水灭火器的一个缺点是水经常在较低温度下在灭火器内结冰。由于这些原因，开发了泡沫、干粉、CO 2 和哈龙类型。

泡沫虽然是水基的，但能有效扑灭涉及易燃液体的火灾（B 级）。一个两加仑（7.5 升）的灭火器将产生大约 16 加仑（60 升）的粘稠泡沫，可以冷却和扑灭火焰。该试剂本身是由各个制造商开发的专有化合物，并含有少量丙二醇以防止冻结。它作为混合物包含在类似于水类型的加压气缸中。大多数飞机都携带这种类型的灭火器。泡沫也可用于 A 级火灾。

开发干粉灭火剂是为了降低水的电气危害，因此可有效对抗 C 类火灾。 （它也可用于扑灭 B 级火灾。）粉末是极易流动的细碎碳酸氢钠。这种灭火器也配备有汲取管并包含加压气体，可以是筒式操作的或如上所述的储存压力类型。许多专门的干粉灭火器也适用于燃烧金属火灾或 D 类火灾。

二氧化碳 (CO 2 ) 灭火器可有效扑灭许多易燃液体和电气火灾（B 类和 C 类），使用 CO 2 作为灭火剂和加压气体。液化二氧化碳的压力可能超过 800 psi，具体取决于尺寸和用途，通过喇叭状喇叭排出。激活挤压手柄将 CO 2 释放到空气中，在那里它立即形成白色、蓬松的“雪”。雪和气体一起大大减少了火灾周围小范围内的氧气含量。这会使火窒息，而雪附着在燃料上，将其冷却到燃烧点以下。 CO 2 灭火器的最大优点是没有永久性残留物。这样，起火的电气设备更有可能被修复。与 CO 2 “雪”不同，水、泡沫和干化学品会破坏原本未损坏的组件。

作为灭火剂，哈龙灭火的效率是其他化学品的十倍。大多数哈龙是无毒的，而且非常快速和有效。它们具有化学惰性，对包括计算机电路在内的精密设备无害，并且不会留下任何残留物。哈龙相对于 CO 2 灭火器的优势在于它通常更小更轻。哈龙在压力下是液体，因此它使用汲取管和氮气作为加压气体。

哈龙，至少在灭火器中，可能很快就会成为历史的注脚。 1992 年，全世界 87 个国家同意停止 铝制压力容器采用冲击挤压成型。在这个过程中，铝块被放入模具中，并用金属铸造工具高速冲压。该力使铝液化并使其流入工具周围的空腔中，从而形成端部开口的圆柱体。
然后该圆筒在颈缩和纺丝工艺中完成，形成圆筒的开口端。到 1994 年 1 月 1 日生产哈龙灭火器。这将消除对地球保护性臭氧层的潜在威胁，臭氧层具有极强的抗分解能力，可与臭氧分子相互作用并破坏。

灭火器的大多数其他元件由金属制成。压力容器通常由铝合金制成，而阀门可以是钢或塑料。其他部件，例如致动手柄、安全销和安装支架，通常由钢制成。

制造
过程

罐式或圆筒灭火器的制造需要多次制造操作以形成压力容器、装载化学试剂、加工阀门以及添加硬件、软管或喷嘴。

创建压力容器

• 1 压力容器由特殊铝合金的圆盘形（圆盘）块制成。圆盘首先在大压力下冲击挤压。在冲击挤压中，铝块被放入模具中并用金属工具以非常高的速度冲压。这种巨大的能量使铝液化并使其流入工具周围的空腔中。因此，铝采用开口圆柱体的形式，其体积比原始圆盘大得多。

缩颈和旋转

• 2 缩颈过程通过收缩在圆柱体的开口端放置一个圆顶 在典型的气筒灭火器中，尖刺刺穿气筒。释放的气体迅速膨胀以填充水面上方的空间并对容器加压。然后可以用必要的力将水从灭火器中抽出。另一个操作称为 旋转的开放端。 旋转轻轻地将金属卷在一起，增加壁厚并减小直径。纺纱后，添加线。
• 3 容器经过流体静力学测试、清洁并涂有 粉末涂料。 然后将容器在烤箱中烘烤，在那里油漆固化。

添加灭火剂

• 4 接下来，添加灭火剂。如果容器是“储存压力”类型，则容器相应地加压。如果需要使用气筒来帮助排出灭火剂，则此时也要插入气筒。
• 5 添加灭火元件后，将容器密封并添加阀门。阀门由在车床上由金属棒料制成的机加工主体组成，或由经济型的塑料注射成型部件组成。它必须无泄漏，并且必须有螺纹进入气缸的装置。

总装

• 6 最后的制造工序是驱动手柄、安全销和安装支架的组装。这些零件通常是冷成型的——在低温下成型——钢或钣金成型，由制造商从外部供应商处购买。气瓶上还贴有标识贴花，以标识正确的防火等级以及是否适合充电。许多经济型版本只能使用一次，不能补充。

质量控制

美国的所有灭火器均受美国国家消防协会 (NFPA)、保险商实验室、海岸警卫队和纽约消防局等其他组织的管辖。制造商必须注册他们的设计并提交样品进行评估，然后再销售经批准的灭火器。

制造过程中最关键的检查点之一是在添加灭火剂并密封容器之后。气瓶不泄漏加压气体非常重要，因为这会使灭火器失效。为了检查泄漏，在气缸上放置一个防护罩作为蓄能器。微量气体在内部释放，在两分钟内，任何不可接受的泄漏率都可以通过精密的压力和气体检测设备记录下来。所有灭火器都经过泄漏测试。

未来

随着哈龙的逐步淘汰，在未来几年内，一种新的非破坏性试剂很可能会取代这种危险化学品。此外，正在看到旧设计的新应用；最流行的是自动热量和火灾传感器，无需操作员即可释放灭火器。