CN101006626A - 贯穿部阻火方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于在例如墙壁、地板或天花板等隔离物中产生阻火遮挡物的方法及装置，该装置邻近孔洞安装并且包括带有中央孔的外壳。所述外壳的横截面积大于所述贯穿孔的横截面积，所述外壳布置在所述贯穿孔的外部，并且所述外壳的至少一部分沿着所述隔离物的表面延伸，从而允许邻近所述贯穿孔安装所述外壳。阻火材料布置于所述外壳内。

Description

贯穿部阻火方法及装置

技术领域

本发明总的来说涉及阻火，更具体地说，涉及一种用于对例如墙壁、地板或天花板中的孔洞进行阻火的方法及装置，这种孔洞中穿过诸如电缆或电线等物品。

背景技术

烟和火从建筑物的一部分蔓延到另一部分的一个途径是经过地板、墙壁或天花板等中的通道或孔洞(通常称为贯穿部)。这种孔洞设置在建筑物中用于使电缆、电线、管道等可以从建筑物的一个区域到达另一区域。

目前用于防止火经过这种孔洞蔓延以及烟通过这种孔洞的一种技术是使用膨胀片材，这些膨胀片材切割成符合贯穿电缆的外形。然后沿着片材的周边设置可塑性膨胀油灰的珠子。其它技术则使用膨胀砖或膨胀垫。

虽然这些技术在阻止火势蔓延以及阻止烟从建筑物的一个房间或隔间到达另一房间或隔间方面基本上令人满足，但是其安装耗时而昂贵。另外，当使用膨胀片材、膨胀砖或膨胀垫时，必须采用机械方式将它们安装在孔洞中，或者采用物理方式压缩在孔洞中，或者采用两者方式，从而通过ASTM E814-02中规定的防火测试的消防射流部分。另外，以这种方式制造的阻火装置在不破坏材料或者破坏孔洞周边的情况下不适合于反复的再次装入，在电缆安装过程中不能保留在孔洞中，从而导致在重新封闭之后容易遗漏必要的阻火材料，并且在不拆除所完成装置的至少一部分的情况下不容易进行检查。另外，从代表性的贯穿部中拆除电缆目前还需要拆除、抛弃并且采用新的膨胀材料完全替换或者部分替换现有的膨胀材料。这一过程耗时、昂贵并且浪费。因为贯穿部在孔洞的使用寿命中可能打开和关闭多次，以便在孔洞中添加或移除物品，因此采用这种系统的相关花费很高。

此外，安装在地板孔洞中的这种系统需要盖板，以满足防火和建筑需要。盖板通常由0.25英寸(6.4毫米)的钢板制成，这使得在初始制造和安装之后难以进行改动。通常，必须将这种盖板从贯穿部的区域中移除，或者甚至从建筑物中移除，以便进行必要的改动。另外，调节盖板的外形以匹配新电缆束的外形也是耗时的。

用于贯穿部阻火的技术在现有技术中也为人公知。举例来说，美国专利4,496,790(Spencer)公开一种自固定直通配线装置，其用于使通信线和/或电线经过地板中的通道延伸，其设计为防止火势从地板的一侧蔓延到另一侧。

美国专利4,493,173(Kohaut)公开一种电缆通道封闭和密封装置，其置于诸如地板或墙壁等结构的孔洞中，这些孔洞用于使一根或多根电缆和电缆管道从中穿过或进行连接。在暴露于过度的热量或火之后，该装置自动膨胀并将自身和结构孔洞中的电缆和电缆管道密封起来。

美国专利4,304,079(Thorsten)公开一种电缆贯穿矩阵结构，其包括在建造过程中浇注于建筑物地板中的多个单独的贯穿单元。

然而，这些现有装置和技术都存在一个或多个不利之处、缺陷或不足之处。举例来说，这些现有装置安装在孔洞中，使得安装困难并且占据孔洞内的空间，这些空间本来可以用于使其它物品从建筑物的一个房间到达另一房间。因此，在本领域需要这样一种贯穿部阻火方法及装置，该装置易于安装，允许将孔洞的尽可能最多的部分用于使物品穿过隔离物，并且容易添加或移除穿过孔洞的物品。相对于目前可以获得的系统和技术，这种阻火装置可以为阻火用户提供可观的长期费用节省。

发明内容

本发明提供一种用于对例如墙壁、地板或天花板等隔离物中的孔洞进行阻火的方法及装置，该装置邻近孔洞安装，而非安装在孔洞本身中，从而使得该装置不堵塞或几乎不堵塞孔洞。也就是说，该装置安装在地板表面上，使得整个装置位于孔洞外面。另外，该装置包括与隔离物中的孔洞对应的中央孔。

所述中央孔通常具有至少与贯穿孔的横截面积一样大的横截面积。更具体地，所述中央孔的横截面积通常大至足以容纳任何阻火材料以及任何其它部件，并且仍然具有至少与贯穿孔的横截面积一样大的敞开区域。以这种方式，贯穿孔的整个横截面积可以用于使诸如电缆等物品穿过隔离物。另外，因为该装置邻近孔洞安装，因此可以快速而容易地安装、维修或拆除装置。

该装置还可以调节，从而允许快速而容易地添加或拆除穿过孔洞的物品。一旦安装之后，该装置优选地在孔洞的整个寿命中保持在适当位置。因此，该装置允许快速而容易地安装或拆除穿过孔洞的物品，但是一旦将该装置安装在孔洞中之后，就不需要拆除或改动该装置本身。本发明特别适用于例如电信业，其中墙壁、地板和天花板中用于电缆通过的孔洞非常常见，并且经常会添加电缆或者从孔洞中拆除电缆。

在一方面，本发明提供一种用于对隔离物中的贯穿孔、单膜贯穿部或空洞进行阻火的装置，该装置包括带有中央孔的外壳，其中所述外壳的横截面积大于所述贯穿孔的横截面积，并且所述外壳布置在所述贯穿孔的外部，并且所述外壳的至少一部分沿着所述隔离物的表面延伸，从而允许邻近所述贯穿孔安装所述外壳，并且阻火材料布置于所述外壳内。

在更具体的实施例中，所述外壳包括限定所述中央孔的前壁、后壁以及一对侧壁，所述外壳的中央孔大于所述贯穿孔。

在另一实施例中，本发明提供一种用于对隔离物中的孔洞进行阻火的装置，该装置包括带有中央孔的外壳，其中所述中央孔的尺寸至少与所述隔离物的贯穿孔的尺寸对应，使得所述外壳不堵塞述隔离物的贯穿孔的任何部分，并且阻火材料布置于所述外壳内。

在另一方面，本发明提供一种电缆贯穿结构，该结构包括：隔离物，其具有相对的第一主面和第二主面，并且包括从所述第一主面延伸至所述第二主面的孔洞；以及阻火装置，其远离所述隔离物的孔洞而邻近所述隔离物布置，从而使得所述阻火装置的任何部分都不进入所述隔离物的孔洞。

在另一方面，本发明提供一种对隔离物中的孔洞进行阻火的方法，至少一个贯穿物品从所述孔洞中穿过，所述方法包括如下步骤：

在所述隔离物的孔洞外部布置阻火装置，所述阻火装置包括外壳，所述外壳具有与所述隔离物的孔洞对准的中央孔，所述阻火装置包括阻火材料，所述阻火材料布置为在暴露于火类条件之后膨胀并填充所述中央孔内的任何敞开空间。

附图说明

下面将参照附图进一步说明本发明，其中：

图1是根据本发明的邻近贯穿孔洞安装的阻火装置的透视图；

图2是图1所示阻火装置的分解视图；

图3是邻近地板孔洞安装的图1所示阻火装置的透视图，其中去除装置的前壁以更好地显示装置的内部；以及

图4是沿着图1所示线4-4截取的剖视图。

具体实施方式

本文中为本发明使用了如下术语：

“阻火材料”是指用于阻止火和烟从结构的一个隔间蔓延到另一隔间的膨胀、吸热的烧蚀材料。阻火材料可以包括膨胀化合物、或者吸热化合物或者膨胀化合物与吸热化合物两者。

“膨胀材料”是指在加热至火类(fire-like)条件中通常达到的温度之后膨胀至其初始体积的至少约1.5倍的材料。

“吸热材料”是指通常通过这样的方式吸收热量的材料，即通过释放水合水，通过经历吸热的相变(即，液体变化为气体)，或者通过其中反应需要发生热量净吸收的其它物理或化学变化。

现在参照附图，图1至图4示出邻近诸如地板或天花板等隔离物6中的孔洞或贯穿部4布置的阻火装置2。多个单独的物品8a诸如电缆或电线等形成穿过贯穿部4的物品束8。该装置包括具有前壁10a、后壁10b以及一对侧壁10c、10d的外壳10，这些壁一起限定中央孔12，如图2中最佳显示。用在本文中的“中央孔”是指允许进入贯穿部4的外壳10的内部周边范围。

在所示实施例中，装置2具有基本为矩形的形状。可以认识到，装置2的尺寸和形状可以进行修改以匹配贯穿部4的尺寸和形状。举例来说，装置2可以具有正方形形状。还可以认识到，装置2的形状并非必须匹配贯穿部4的形状。具有例如正方形形状的装置2可以用于圆形贯穿部。外壳10通常由金属例如钢或铝等构成，但是也可以使用能够承受火类条件的其它材料，诸如包括陶瓷或混凝土的砖石建筑材料。

为了使贯穿部4中可以用于使物品8穿过隔离物6的部分最大，装置2通常具有这样的尺寸，即中央孔12至少与贯穿部4一样大。因为中央孔12的某些部分可能被其它硬件或材料诸如阻火材料等占据，因此外壳10优选具有过大的尺寸，使得中央孔12可以容纳这些硬件或材料，并且仍然使贯穿部4的整个横截面积可以用于使物品8穿过隔离物6。

现有的很多贯穿部4包括诸如螺栓等螺纹紧固件13，这些螺纹紧固件设置为固定贯穿部4中的托架或其它物品。在所示实施例中，装置2包括从侧壁10c、10d的下端向外延伸的凸缘16，该凸缘使得可以将装置2固定于现有的螺纹紧固件13中。因此，凸缘16包括与现有螺纹紧固件13对应的通孔17，使得装置2可以置于螺纹紧固件13上并且采用螺母30固定于隔离物6。

下述装置2的某些特征与美国专利公开No.2004/0093815中所显示和描述的装置的特征类似。

一对细长支撑轨14a、14b邻近每个侧壁10c、10d的内表面沿着外壳10的相对侧并且沿着电缆束8的相对侧延伸。可调阻火材料18与支撑轨14a、14b活动连接。另外，可选的固定阻火材料20a、20b可以沿着外壳10的侧壁10c、10d的内表面布置。作为选择，阻火材料可以为布置在外壳中的垫子的形式。

可调阻火材料18为具有基本锯齿形横截面的单件材料，其中具有多个相邻的板18a，每张板由交替的折叠线22隔开，这使得可调阻火材料18可以反复并可逆地伸展和收缩。以这种方式，可调阻火材料18可以在收缩状态(未示出)与伸展状态之间运动，其中在收缩状态中，可调阻火材料18的前缘24与电缆束8隔开，在伸展状态中，可调阻火材料18的前缘24抵靠电缆束8。通过收缩可调阻火材料18，可以在不永久改变可调阻火材料18的情况下将各个物品8a快速而容易地添加到电缆束8，或者从电缆束8移除。一旦已经将各个物品8a添加到电缆束8，或者从电缆束8移除，就可以再次伸展可调阻火材料18，以最大程度地覆盖中央孔12。

在本发明的所示实施例中，沿着电缆束8的两侧延伸的阻火材料的长度等于从邻近前壁10a的边缘到前缘24的阻火材料的长度。

可调阻火材料18和固定阻火材料20a至20b可以包括至少一个阻红外层的外层例如金属薄片层，膨胀材料或吸热材料或膨胀材料与吸热材料两者组合构成的层，玻璃纤维布层以及塑料膜层。可调阻火材料18和固定阻火材料20a至20b的优选构成是包括如下层的多层层压制品：不锈钢薄片的外层、膨胀层、玻璃纤维布以及薄塑料和/或金属薄膜或薄片的相对外层。不锈钢用作膨胀层的载体。玻璃纤维布在起火过程中用作绝热件，从而降低阻火装置的热传导性。玻璃纤维布还用于在必需的ASTM防火测试的消防射流部分中加强整个系统。薄膜或薄片的相对外层封闭系统并且允许在阻火材料上印刷使用说明或标记。

合适的阻红外层包括反射大量红外照射的金属薄片。优选的阻红外层材料为可以从3M Company，St.Paul，Minnesota获得的NEXTEL Flamestopping Dot Paper。该材料以及其它玻璃质材料反射红外光谱中的大部分辐射，因此可以用作红外照射阻挡材料。这种材料具有另外的优势，即其熔点在大多数火的温度之上。此外，其柔性/悬垂性高于很多金属薄片。

膨胀材料通过在暴露于火类条件之后增大材料的总体积并且在贯穿部中物品的周围形成基本气密密封而有助于阻火材料的隔绝能力。膨胀材料使得本发明的阻火材料在暴露于火类条件之后在未受限制的状态下膨胀至材料初始厚度的至少约1.5倍，优选膨胀至材料初始厚度的至少约3倍，更优选膨胀至材料初始厚度的至少约4倍。对于某些应用，优选的是，阻火材料膨胀至材料初始厚度的至少约9倍。优选的膨胀材料为可以从3M Company，St.Paul，Minnesota获得的Interam^TM Ultra GS，这是一种石墨基质的主要为无机物的柔性耐火膨胀垫。

合适的吸热材料包括这样的材料，其通常伴随一种或多种小分子诸如氨、二氧化碳和/或水的发出而热分解，其中吸热材料蒸发或者按照系统提供热能净吸收的方式与存在于阻火材料中的一种或多种其它化合物或者周围环境反应。

合适的吸热材料包括在194至2732(90至1500℃)之间提供不存在放热分解或燃烧的吸热反应或相变的无机化合物。示例性的化合物包括三水合氧化铝(ATH)、Al(OH)₃、水合硼酸锌(ZnB₂O₄·6H₂O)、称为石膏的硫酸钙(CaSO₄·2H₂O)、磷酸铵镁(MgNH₄PO₄·6H₂O)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)以及胶囊化H₂O。优选的吸热剂包括六水合磷酸铵镁、MgO·2B₂O₃·9H₂O、石膏以及MgHPO₄·3H₂O。

如美国专利公开No.2004/0093815中所显示和描述的那样，可以沿着可调阻火材料18的前缘可选地设置分离的活动插入件(未示出)。因为在不切割或以其它方式永久改变可调阻火材料18本身的情况下可以容易地容纳各种尺寸和形状的电缆束，该插入件可以用于增强装置的灵活性。

插入件可以具有与可调阻火材料18的构造匹配的锯齿构造，使得插入件可以按照与可调阻火材料18重叠的关系布置。因此，如果相对较少的物品8a初始安装在贯穿部4中(或者，电缆束8的外形不平坦并且不匹配可调阻火材料18的前缘24的外形，如下所述)，那么插入件可以用于填充贯穿部4的没有被可调阻火材料18占据的部分。

另外，如果后来将物品8a添加到贯穿部4中，那么可以容易地拆除插入件，从而为物品提供另外的空间。可以认识到，这种插入件可以沿着邻近电缆束8的可调阻火材料18的前缘24设置，和/或沿着电缆束8的一侧或两侧设置，以容纳填充得不平坦的电缆。

插入件可以进行定制以适应具有不平坦或特定形状的电缆束8例如图1至图3所示的电缆束，其具有从两物品厚到四物品厚的物品8a层。对于这种安装，简单地切割插入件以匹配电缆束的外形。如果后来添加物品，可以相应地改动插入件，或者可以使用为新的电缆束外形定制的新的插入件。

在所示实施例中，可调阻火材料18经由夹子26(图4)固定于外壳前壁10a的内表面，从而在可调阻火材料18与外壳前壁10a的内表面之间形成紧密密封。另外，可调阻火材料18的前缘24设置有可选的密封垫形表面28，该表面布置为与电缆束8接合并且能够与电缆束8的表面形成气密密封。可以使用油灰使电缆束与阻火材料18密封。可调阻火材料18的端部18b(图2)可以设置有类似的密封垫形表面，该表面能够与外壳10的相关侧壁10c、10d形成气密密封。通过将可调阻火材料18夹到外壳10的前壁10a上并且沿着可调阻火材料18的前缘和侧缘设置密封垫，阻火装置2可以防止烟或其它有害烟雾通过贯穿部。

带有孔的连接件32将可调阻火材料18与支撑轨14a、14b可滑动地连接。多种夹子、夹扣和常规机械装置也可以用于将可调阻火材料18与支撑轨14a、14b可滑动地连接。

固定阻火材料20a至20b通常为阻火材料的片材或垫子，其厚度为约1/8英寸(3.2毫米)至约1/2英寸(12.7毫米)。固定阻火材料20a、20b围绕邻近外壳10的内表面的可调阻火材料18布置。固定阻火材料20a、20b可以使用包括粘接剂或机械紧固件的常规手段固定于外壳10的内表面。

装置2还可以包括可选的绝热挡板(未示出)，该挡板布置在外壳10的内部或围绕外壳10的周边布置，以使传递到周围环境的热量最少。挡板可以由各种绝热材料形成，包括矿绵和泡沫体诸如闭孔泡沫体等。挡板可以利用包括粘接剂或机械紧固件的常规手段固定于外壳10的内表面或外表面。

装置2还可以包括布置在外壳10顶部的盖板(未示出)。出于安全的原因，如果装置2安装在地板中，包括这种盖板将特别有利。盖板可以利用常规紧固手段固定于外壳的顶部，并且优选以这样的方式安装，即，可以容易地拆除盖板以允许进入装置2的内部。

为了利用装置2为贯穿部4提供阻火遮挡件，装置2邻近贯穿部4布置，使得外壳中央孔12的至少一部分与贯穿部对准并且外壳10与隔离物6的一部分重叠。以这种方式布置之后，外壳10由邻近贯穿部4的隔离物6支撑。在某些安装中，外壳10可以简单地放置在邻近贯穿部的地板上，并且在其它一些安装中，外壳10可以固定于设置在贯穿处的现有硬件。

一旦外壳10邻近贯穿部4布置之后，可以使电缆8a或其它物品穿过装置的中央孔12。然后布置可调阻火材料18以填充中央孔中没有被电缆束8占据的区域。这一点通过简单地沿着支撑轨14a、14b滑动可调阻火材料18直到前缘24抵靠电缆束8而实现。可选的绝热挡板(未示出)可以布置在外壳10中或外壳10附近，以使传递到周围环境的热量最少。另外，可选的盖板(未示出)可以在可调阻火材料18之上设置于外壳10的顶部。

本领域的普通技术人员可以认识到，在不脱离本发明的上述创造性概念的情况下可以进行各种变化和修改。因此，本发明的范围不限于本申请中所述的结构，而是只由权利要求书的描述以及这些结构的等同物限定。

Claims (25)

1.一种用于对隔离物中的贯穿孔进行阻火的装置，所述装置包括：

a)带有中央孔的外壳，其中所述外壳的横截面积大于所述贯穿孔的横截面积，所述外壳布置在所述贯穿孔的外部，并且所述外壳的至少一部分沿着所述隔离物的表面延伸，从而允许邻近所述贯穿孔安装所述外壳；以及

b)布置于所述外壳内的阻火材料。

2.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述外壳包括限定所述中央孔的前壁、后壁以及一对侧壁。

3.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述外壳的中央孔大于所述贯穿孔。

4.根据权利要求1所述的阻火装置，还包括用于将所述外壳邻近所述贯穿孔地固定于所述隔离物的安装装置。

5.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述外壳由金属构成。

6.根据权利要求5所述的阻火装置，其中，

所述外壳由钢构成。

7.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述外壳还包括用于将所述阻火材料可活动地支撑于所述外壳内的安装装置。

8.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述阻火材料可以调节并且包括阻火材料的折叠片材，所述折叠片材可以反复并可逆地朝向一个或多个通过所述贯穿孔的物品伸展并且背离所述物品收缩，从而使得可以容易地将另外的物品添加到所述贯穿孔或者从所述贯穿孔移除所述物品。

9.根据权利要求8所述的阻火装置，其中，

所述阻火材料的片材包括固定于所述外壳的第一端和固定于所述外壳的相对一侧的延伸部分，从而可以进入所述外壳的中央孔，所述阻火材料的自由边缘可以抵靠通过所述贯穿部的物品，

所述阻火材料的片材还具有限定所述折叠片材的锯齿形横截面，所述折叠片材具有由折叠线隔开的多个板，每个板垂直于所述阻火材料可以伸展和收缩的方向延伸。

10.根据权利要求1所述的阻火装置，还包括邻近所述中央孔沿着所述侧壁布置的固定阻火材料。

11.根据权利要求2所述的阻火装置，其中，

所述安装装置包括一对细长支撑轨，所述支撑轨沿着通过所述外壳的中央孔的物品的相对侧平行于所述侧壁延伸。

12.根据权利要求1所述的阻火装置，其中，

所述第一阻火材料包括用于可滑动地容纳每个支撑轨的多个对准的孔。

13.一种用于对隔离物中的孔洞进行阻火的装置，所述装置包括：

a)带有中央孔的外壳，所述中央孔的尺寸至少与所述隔离物的孔洞的尺寸对应，使得所述外壳不堵塞述隔离物的孔洞的任何部分；以及

b)布置于所述外壳内的阻火材料。

14.根据权利要求13所述的阻火装置，其中，

所述外壳包括限定所述中央孔的前壁、后壁以及一对侧壁。

15.根据权利要求14所述的阻火装置，其中，

所述外壳邻近所述隔离物的表面布置，所述阻火装置还包括用于将所述阻火装置固定于所述隔离物的表面的装置。

16.根据权利要求15所述的阻火装置，其中，

所述外壳还包括用于将所述阻火材料可活动地支撑于所述外壳内的支撑装置。

17.根据权利要求16所述的阻火装置，其中，

所述第一阻火材料为单件阻火材料，其可以反复并可逆地朝向通过所述孔洞的物品伸展并且背离所述物品收缩，从而使得可以容易地将物品添加到所述孔洞或者从所述孔洞移除所述物品。

18.根据权利要求17所述的阻火装置，其中，

所述第一阻火材料具有锯齿形横截面，所述锯齿形横截面限定由折叠线隔开的多个板，每个板垂直于所述阻火材料可以伸展和收缩的方向延伸。

19.根据权利要求18所述的阻火装置，还包括邻近所述中央孔沿着所述前壁、后壁和侧壁布置的阻火材料。

20.根据权利要求19所述的阻火装置，其中，

所述支撑装置包括一对细长支撑轨，所述支撑轨沿着通过所述外壳的中央孔的物品的相对侧平行于所述侧壁延伸。

21.根据权利要求20所述的阻火装置，还包括与所述阻火材料相连的悬挂件，每个悬挂件包括用于将所述悬挂件可滑动地安装于所述支撑装置的孔。

22.一种电缆贯穿结构，包括：

a)隔离物，其具有相对的第一主面和第二主面，并且包括从所述第一主面延伸至所述第二主面的孔洞；以及

b)阻火装置，其远离所述隔离物的孔洞而邻近所述隔离物布置，从而使得所述阻火装置的任何部分都不进入所述隔离物的孔洞。

23.根据权利要求22所述的电缆贯穿结构，其中，

所述阻火装置包括：外壳，其包括限定中央孔的前壁、后壁和一对侧壁；以及阻火材料，其布置于所述外壳的中央孔内，所述阻火材料包括膨胀材料，并且当所述阻火装置暴露于火类条件并且所述膨胀材料膨胀时，所述外壳容纳膨胀的膨胀材料，从而使所述膨胀材料填充所述孔洞。

24.一种对隔离物中的孔洞进行阻火的方法，至少一个贯穿物品从所述孔洞中穿过，所述方法包括如下步骤：

在所述隔离物的孔洞外部布置阻火装置，所述阻火装置包括外壳，所述外壳具有与所述隔离物的孔洞对准的中央孔，所述阻火装置包括阻火材料，所述阻火材料布置为在暴露于火类条件之后膨胀并填充所述中央孔内的任何敞开空间。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，

所述阻火装置包括外壳，所述外壳具有限定所述中央孔的前壁、后壁和一对侧壁。

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