CN101175538B - 住宅消防喷头 - Google Patents

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Abstract

描述了一种悬挂式住宅消防喷头。消防用喷头具有本体(12)，所述本体(12)具有K因子为至少是6，通道(26)连接到偏流器组件(18)上，所述偏流器组件(18)使流体流过通道(26)分配在覆盖范围上，以便按照保险商实验室标准1626(2003.10)实施，用于保险实验室所包括的清单，因此本体和设置在通道(26)和喷头的偏流器组件(18)之间的热响应触发器可以按照2002年版的美国消防协会标准13，13D和13R安装。描述了住宅消防喷头的不同方面，其中包括保护住宅居住单元的方法。

Description

住宅消防喷头
交叉参考相关申请 
本申请要求2004年12月1日提交的美国专利申请No.11/000128更早提交日期的权益，上述专利申请整体包括在本文中作为参考文献。 
发明背景 
自动喷头系统是用于消防的最广泛使用的装置之一。这些系统具有若干喷头，一旦环境中的周围温度如室温或建筑物温度超过预定值，则喷头就启动。一旦启动，喷头就将灭火液优选的是水分布在室内或建筑物中。喷头系统视其规定的构造而定，如果它控制或灭火，则可认为是有效的。当在建筑物重建或废弃不用期间系统变得不工作，或者居住危险增加越过初始系统范围时，可能发生这些系统失效。 
喷头系统可以具有合适的灭火液或供水(比如蓄水池或市政供水)。这种供水可以与消防部门所用的供水分开。与供水类型无关，喷头系统都具有进入建筑物的主管，以便供给竖管。连接在竖管处的是阀、测量仪表、和优选的是当系统内的水流高于或低于预定最小值时报警发声。在垂直竖管的顶部处，水平设置的管子阵列贯穿建筑物中的火灾房间。其它的竖管可以把分配网络供给到相邻火灾房间中的系统上。间隔化可以将大的建筑在整个底层上水平分开，或是底层对底层垂直分开。因此，一些喷头系统可以适用于一个建筑物。 
在管系分配网络中，一些支线安装喷头。喷头可以从支线向上延伸，同时将喷头比较靠近天花板放置，或者喷头可以悬挂在支线的下方。为了和隐藏的管系一起使用，埋头式悬挂的喷头可以只在天花板下方稍微延伸。 
对于防火系统的设计和安装，已有各种标准。尤其是，美国消防协会(“NFPA”)在它的“用于安装喷头系统的标准13(“NFPA 13”)”中与标准13D和13R一起，描述了各种用于消防系统的设计考虑和安装参数。NFPA 13，13D，和13R通过要求根据用于住宅居住的某些标 准将这种喷头安装在住宅消防系统中来认可住宅喷头的使用，上述住宅居住可以包括商品居住单元(比如出租房间、宿舍和有家俱的分间出租房、餐桌和护理设施、医院、汽车旅馆或旅馆)。 
然而，为了使住宅喷头能在NFPA标准下安装得到批准，这种喷头必须通过例如由“保险商实验所”(“UL”)在它的“用于消防业务的保险商实验室住宅消防喷头1626(“UL标准1626”)”中所颁布的各种测试，以便列出供作为住宅喷头使用。具体地说，UL 1626(2003.10)要求喷头如部分6的表6.1中所述对规定的覆盖范围(平方英尺或ft2)输送最小的流速(每分钟加仑数或“GPM”)，以便提供所希望的平均通量为0.05GPM/ft2。在表6.1中列表显示的最小流速可以用来计算根据喷头的额定的K因子使喷头工作所需的预计最小流体压力。喷头的额定的K因子提供喷头流动通道的排放系数，上述K因子定义如下： 
Figure G05847620X20070803D000021
式中：Q是用GPM表示的流速，而P是每平方英寸的磅数 
为了使喷头能通过实际的流体分布测试，如UL 1626的部分26和27中所述，喷头的实际最小压力可能与预测的最小压力不同，所述预测的最小压力可以用UL 1626中表6.1规定的最小流速和喷头的K因子计算。另外，对规定的覆盖范围通过UL标准1626的这些分配测试的实际最小流体流速甚至可能高于在UL标准1626的表6.1中所规定的最小流速。因此，提供用于所列举的喷头(亦即适合于保护居住单元的工作的喷头)的任何尝试都不能对已知的住宅喷头通过应用已知的公式预测。 
测试已知的住宅消防喷头以满足UL 1626所要求的这些性能限制。然而，当把这些已知的喷头设计成安装在按照2002年版的NFPA13，13D和13R(2002)所述的实际系统中用于324平方英尺或更大的大保护区，然而，这些现有的住宅消防喷头要求流体压力根据它的排放系数或K因子把比应用UL 1626表列的最小流速预测的更大的需要放在流体压力源上。 
例如，已知的4.9K因子住宅喷头可以提供最小流速为20GPM， 以便对20英尺×20英尺的覆盖范围通过分配测试，而由另外制造厂家制造的另一商业上可用的4.9K因子住宅喷头则不能通过。对18英尺×18英尺的覆盖范围来说，在用于这些UL 1626测试的实际流速与UL 1626的表6.1中所要求的最小流速相同和在4.9K因子值所预测的压力下的情况下，另一4.9K因子住宅喷头满足UL 1626测试要求。然而，已知5.8K因子的更大K因子喷头在比用于至少324平方英尺的覆盖范围的允许最小流速(17GPM)更高的流速(19GPM)下和在比基于其K因子值和允许的最小流速为17GPM的预测压力(8.6psi)更高的压力(10.8psi)下工作。因此，这些例子表明，在任何可能的喷头设计中有大量的不确定性，除非按照测试或列表的管理机构建造和测试，否则不能确定。 
尽管已知喷头在用于规定覆盖范围的预测压力值和列表的管理机关所要求的最小流速下不能工作，但仍然有益的是对住宅喷头提供，以便达到比现有住宅喷头低的压力需要，而同时满足列举的管理机构的性能要求，如在UL 1626(2003.10)所述的测试，其中包括垂直的和水平的流体分配测试。这种住宅消防喷头的较低压力需要使防火系统设计人员在住宅应用中能有更大的余地，上述住宅应用是按照NFPA 13，13D，和13R(2002)安装，用于在NFPA标准下的设计保护区。另外，这种喷头的较低压力需要将提供最小的设计压力，所述最小的设计压力将使设计人员能让设计保护区所需要的最佳流速适应具有最佳流速和压力的喷头用于按照2002年版的NFPA 13，13D和13R所述安装的系统。 
发明提要 
本发明提供一种住宅消防喷头，所述住宅消防喷头以比现有住宅悬挂式消防用喷头显著低的最小设计压力输送液流，而同时满足对某些覆盖范围的性能测试。喷头满足UL 1626(或其它列举的标准)的测试要求的这种能力使喷头能如此列出，以便喷头适宜于做住宅喷头用于按照2002年版NFPA 13，13D，和13R(2002)安装。具体地说，实施本发明的优选实施例的住宅消防喷头能在比用于设计18英尺×18英尺或更大的保护区的已知住宅消防喷头的工作压力低30％下满足UL 1626的性能测试。因此，喷头具有最小压力，在所述最小压力 下，喷头设计成在住户应用于规定的覆盖范围的工作，所述最小压力低于已知喷头的最小压力。而由于喷头具有比已知住宅喷头低的各种最小工作压力，用于相应规定的覆盖范围，所以喷头提供比现有防火技术水平先进的有利特点。 
在本发明的一个方面，提供一种悬挂式住宅消防喷头。住宅消防喷头包括本体、封闭物，热响应触发器、至少一个构架臂、和偏流器。本体限定在入口和出口之间沿着纵向轴线的通道，同时出口比入口更靠近保护区。通道具有K因子为至少是6。封闭物最接近出口开口设置，以便封闭通道。至少一个构架臂连接到本体上，偏流器连接到至少一个构架臂上并与出口开口间隔开，以便当启动触发器时，偏流器提供充足的流体分配用于保护居住单元。偏流器包括：第一表面和第二表面，上述第一表面面向出口，而上述第二表面与第一表面间隔开；多个尖齿，所述多个尖齿延伸远离纵向轴线，多个尖齿基本绕纵向轴线设置；和两个狭槽，所述两个狭槽穿过第一和第二表面形成。每个狭槽都包括两个在第一端和第二端之间基本是平行的壁，以便限定沿着第一轴线延伸的开口，所述第一轴线基本垂直于由纵向轴线和至少一个构架臂所限定的平面。狭槽的两个壁在第一端和第二端处彼此相对会聚，以便限定一具有多角形周边的封闭端部的狭槽。 
在本发明的另一方面，提供一种悬挂式消防用喷头。消防用喷头包括本体、封闭物、热响应触发器、和偏流器组件。本体限定入口和出口之间沿着纵向轴线的通道；同时出口比入口更靠近保护区。通道具有额定的K因子为至少是6。封闭物最接近出口开口设置，以便封闭通路。热响应触发器使封闭物保持封闭通道。偏流器组件沿着纵向轴线设置，并与出口开口间隔开，以便当启动触发器时，偏流器组件提供足够的流体分配用于保护居住单元。偏流器组件包括：多个尖齿，所述多个尖齿绕纵向轴线设置，以便限定外周边；和具有狭槽的构件，上述狭槽的长度至少是它的宽度的一倍。狭槽沿着第二平面延伸，所述第二平面与第一平面相交。狭槽在第一端处形成封闭端的边界和在与外周边间隔开的第二端处形成封闭端的边界。 
在本发明的另一方面，提供一种住宅消防用喷水喷头，所述住宅消防喷头连接到管道系统网络上，以便保护住宅居住单元，所述住宅居住单元具有多个如按照2002年版的美国消防协会标准13，13D和 13R所述的房间。住宅消防用喷水喷头包括本体、封闭物、热响应触发器、和偏流器组件。本体限定入口和出口之间沿着纵向轴线的通道，同时出口比入口更靠近保护区。封闭物最接近出口开口设置，以便封闭通道。热响应触发器使封闭物保持封闭通道。偏流器组件将小于10磅/英寸2供给到入口的流体分配在至少324平方英尺的覆盖范围上，且当启动热响应触发器时通量(density)为至少0.05加仑/分，以便让流体穿过出口。 
在本发明的另一方面，提供一种住宅消防喷头，所述住宅消防喷头连接到管道系统网络上，以便保护住宅居住单元，住宅居住单元有多个如按照2002年版的美国消防协会标准13、13D和13R所述的房间。住宅消防喷头包括本体、封闭物、热响应触发器、和偏流器组件。本体限定入口和出口之间沿着纵向轴线的通道，同时出口比入口更靠近待保持区。封闭物最接近出口开口设置，以便封闭通道。热响应触发器使封闭物保持封闭通道。偏流器组件连接到本体上，以便喷头可以按照2002年版的美国消防协会标准13、13D和13R安装，以便提供合适的通量用于最小设计压力为小于14磅/英寸2，此处设计保护区为约400平方英尺，同时设计保护区的基本是线性侧的最大距离为不大于20英尺。 
在本发明的另一方面，提供了一种住宅灭火消防用喷头，所述住宅消防喷头连接到管道系统网络上，以便保护住宅居住单元，住宅居住单元有多个如2002年版美国消防协会标准13、13D和13R所述的房间。住宅消防喷头包括本体、封闭物、热响应触发器、和用于分配流体的机构，所述机构用于将流体分配在住宅居住单元的覆盖范围上，因此喷头可以按照2002年版的美国消防协会标准13、13D和13R安装，以便提供合适的通量用于最小设计压力为小于14磅/英寸2，此处设计保护区为约400平方英尺，同时设计保护区的基本是线性侧的最大距离为不大于20英尺。本体限定入口和出口之间沿着纵向轴线的通道，同时出口比入口更靠近待保护区。封闭物最接近出口开口设置，以便封闭通道。热响应触发器使封闭物保持封闭通道。 
在另一方面，提供一种在居住单元中用消防用喷头保护覆盖范围的方法。居住单元有多个如2002年版美国消防协会标准13、13D，和13R所述的方法。消防用喷头具有带入口和出口的本体。方法可以 通过下述步骤实现：将流体以小于14磅/英寸2供应到喷头的入口；使流体以约22加仑/分从出口流出；和使流体按照UL 1626标准(2003.10)部分26和27分配在覆盖范围上。 
在另一方面，提供一种住宅消防喷头。住宅消防喷头具有本体，同时K因子为至少是6，通道连接到偏流器组件上，所述偏流器组件使流体按照UL 1626(2003.10)流过通道分配在覆盖范围上，因此在本体上设置3/4英寸NPT螺纹，上述3/4英寸NPT螺纹连接到设置在通道和偏流器之间的热响应触发器上，且本体可以安装在按照2002年版NFPA 13、13D和13R设计的喷头系统中。 
附图简介
各附图包括在本文中并构成本说明书的一部分，所述附图示出本发明的示例性实施例，并与上面给出的一般说明和下面给出的详细说明一起，用来阐明本发明的特点。 
图1是住宅消防喷头当安装到支管上时的优选实施例的透视图。 
图2是图1的喷头的剖视图。 
图3A是图1的喷头的偏流板当观察者直接从喷头的下面看时的平面图。 
图3B是图3A的偏流板90°扇段的平面图。 
图4A是喷头在测定垂直的水分孔的测试室中的平面图。 
图4B是图4A的测试室垂直的水分配的顶部平面图。 
图4C示出在覆盖范围的一个象限内水平的流体分配测试中用于集水盘的布局的平面图。 
优选实施例详细说明 
图1-3示出悬挂式住宅消防喷头100的优选实施例，所述悬挂式住宅消防喷头100具有K因子至少是6，可在住宅应用中使用。参见图1，住宅消防喷头100的优选实施例示出安装到消防管道系统10上，所述管道系统10沿着轴线B-B延伸。住宅喷头100优选的是一般是沿着轴线A-A定向的悬挂式喷头构造，所述悬挂式喷头构造一般沿着轴线A-A定向，喷头一般垂直于待保护区。待保护区 一般可以是住宅居住单元中隔间的占地面积。 
如本文所用的，术语“住宅”是如NFPA(美国消防协会)标准13D，13R(2002)所述的“居住单元”，所述居住单元可以包括商业用居住单元(比如出租房间、公寓和宿舍、餐桌和护理设施、医院、公路旁旅店或旅馆)以便把安排供一些个人居住在一起用的一个或多个房间表示成单独的家庭管理单元，上述家庭管理单元具有烹饪设施、生活设施、和睡觉设施。住宅居住单元通常包括多个如2002年版的NFPA标准13，13D，和13R(2002)中所述的隔间，此处一般每个隔间都是由墙壁和天花板封闭的空间。涉及住宅防火的标准包括例如由美国消防协会公布的2002年标准13，13，13D，和13R(“NFPA标准13(2002)”、“NFPA标准13D(2002)”、“NFPA标准13R(2002)”和用于防火服务的保险商实验室住宅消防喷头1626(2003年10月)(“UL标准1626(2003.10)”，上述标准都包括在本文中作为参考文献。 
如本文所用的，喷头100的流量系数或K因量化或额定为穿过喷头100的本体12的通道26的水流量Q(单位为加仑/分(GPM))除以供入本体12中水的压力P的平方根(单位为磅/平方英寸(psig))，此处 
Figure DEST_PATH_GSB00000404155300011
流量系数或K因子部分地与通道26的形状及喷头100的通道26的其它尺寸有关。 
悬挂式住宅消防喷头100包括本体12，所述本体12带有从本体12的一部分延伸的构架臂14。构架臂14可以与保持环形结构16的轮毂(boss)34成为整体，以便构架臂14和环形结构16二者提供一偏流组件18。环形结构优选的是取板20的形式。板20可以包括一般是围绕纵向轴线A-A的凹形或碟形部分22。板20还具有多个围绕纵向轴线A-A定向的尖齿24A。两个封闭端的狭槽40与构架臂14成约90°定位。两个凸块(nub)42和两个通孔44也与构架臂14成90°定位。 
参见图2的侧剖图，本体12具有外表面和多个平坦部分12B，上述外表面具有螺纹部分2A，而上述多个平坦部分12B通过一过渡部分12C连接。螺纹部分12A优选的是可以包括大于1/2英寸美国标准管螺纹(“NPT”)的螺纹，而优选的是3/4英寸NPT螺纹。平坦部分12B可以包括4边平坦部分，用于与安装工具接合。本体12具 有一通道26，所述通道26在小于1英寸的长度上沿着纵向轴线A-A从入口26A延伸到出口26B。入口26A包括围绕纵向轴线A-A设置的一般是平面的输入表面。同样，出口26B包括围绕纵向轴线A-A设置的一般是平面的输出表面。 
入口26A包括一复合的弯曲部分26C，所述复合弯曲部分26C由一切成圆角的表面限定，所述切成圆角的表面绕纵向轴线A-A旋转，以便限定一般是钟口形的表面。复合的弯曲部分26C邻接到锥形线性表面26D的第一端上，所述锥形线性表面26D绕纵向轴线A-A设置，以便限定第一长度LP1沿着纵向轴线A-A的圆锥形通道部分26D，上述第一长度LP1与纵向轴线A-A有一第一锥角。圆锥形通道部分26D的第一端26D1具有第一直径D1。圆锥形通道部分26D邻接到在锥形通道26的第二端处的圆筒形通道部分26E上。圆锥形通道26的第二端26D2和圆筒形通道部分26E具有一第二直径D2，所述第二直径D2优选的是约为第一直径D1的86％。圆筒形通道26邻接到一扩口的一般是平面表面部分26F上，所述平面表面部分26F邻接通道前锥部分26G。扩口的一般是平面部分具有一第三直径D3，所述第三直径优选的是约为第二直径D2的110％。通道前锥部分26G具有一绕纵向轴线A-A设置的锥体，以便限定圆锥形筒体。通道前锥部分26G的锥体相对于纵向轴线A-A有一第二锥角β。优选的是，钟口形部分包括小于约0.1英寸的曲率半径；圆锥形通道26的第一长度LP1约为0.8英寸；第一直径D1约为0.6英寸；第二直径D2约为0.5英寸；第三直径D3约为0.6英寸；相对于纵向轴线A-A的会聚第一角α约为4°；相对于纵向轴线A-A的会聚第二角β约为45°，及通道26的合适表面光洁度优选的是小于100微英寸(microinch)。可以认为至少这些特点提供用于达到额定的流量系数或额定的K因子至少为6，而更优选的是约为6.9。 
喷头100的出口26B可以具有一插塞28，所述插塞28耦合到一垫片30上，以便垫片30的周边邻接扩口的平面表面。插塞28可以具有沟槽28A，而顶出弹簧(ejection spring)32的两个自由端耦合到在两个构架臂的凸出部分的其中之一上的相应构架臂14上(图2)。 
参见图1和2，至少一个构架臂14从最接近出口26B的多个平 坦部分12B延伸。至少一个构架臂14随着臂14延伸远离出口而具有各种不同的横断面。优选的是，两个构架臂14一般是沿着纵向轴线延伸，并与设置在两个构架之间的凸起34彼此相对会聚。凸起34具有面向出口26B的尖端部分34A。尖端部分34A设置在距通道26的一般是平面扩口部分26F优选的是约小于1英寸处，并位于距本体12的入口端26A小于3英寸处。阶梯部分设置在凸起34的尖端部分34A和尾端部分34B之间，以便环形板20可以安装于其上。凸起34包括埋头孔部分34C和内螺纹通道34D。埋头孔部分34优选的是具有直径为约0.2英寸，并沿着纵向轴线A-A延伸约0.2英寸。内螺纹部分34D优选的是具有10-32UNF(统一标准细牙螺纹)螺纹，所述UNF螺纹沿着纵向轴线A-A延伸约0.4英寸。 
在凸起34和插塞28之间可以设置一热响应触发器36。触发器36具有第一触发器端36A和第二触发器端36B，上述第一触发器端36A位于插塞28的凹槽中，而上述第二触发器端36B紧贴加载螺钉38。加载螺钉38拧到凸起34的内螺纹部分34D上。优选的是，加载螺钉拧向出口26B，以便触发器36和插塞28使垫片30偏转约0.02英寸，上述垫片30优选的是Bellville型带Teflon
Figure G05847620X20070803D000091
涂层的铍镍垫片。在优选实施例中，触发器36是易碎的测温包，所述测温包具有驱动温度为约155或约175℉。 
环形板20可以安装到凸起34的尾端部分34B上，且凸起34的一部分终端部分可以如此扩口或卷曲，以便将环形板20固定到凸起34上。可供选择地，可以用铆钉将环形板20固定到凸起34上。 
参见图3A，环形板20包括22个尖齿24A和22个开口端部的狭槽24B，所述开口端部的狭槽24B绕纵向轴线A-A排列。优选的是，将11个尖齿绕一半圆形扇段以约15°的间隔设置在轴线X-X之间与两个封闭端部的狭槽对准。开口端狭槽24B设置在每两个尖齿24A之间，并可以成形为接近板20的中心部分有一闭合部分，而接近板20的周边有一开口部分。每个开口端狭槽24B有两个壁24A1和24A2，所述两个壁24A1和24A2一般是相互平行延伸，而间隔开的距离“d1”优选的是约0.06英寸。 
如图3B中环形板20的90°扇段“I”所示，开口端槽24B的两个壁24A1和24A2邻接一半圆形壁24A3，所述半圆形壁24A3限定 开口端槽的封闭端部分。每个开口端槽的半圆形壁24A3都包括一中心，所述中心位于距纵向轴线A-A的一般是横向距离L1或L2的其中之一处。若顺时针观察称之为“a-f”的中心，则可以看出，开口端槽“a”位于Y-Y轴线上距X轴线90°处。开口端部的狭槽“b”的第二中心与X-X轴线相距为至少65°；开口端部的狭槽“c”的第三中心距X-X线约60°；开口端部的狭槽“d”的第四中心为约45°；开口端部的狭槽“e”的第五中心为约30°；及开口端槽“I”的第六中心为约15°。对于板20的90°扇段，有两个开口端部的狭槽24B，所述开口端部的狭槽24B的中心如延伸到“a”和“c”的L1所描绘的，比每个90°扇段中其余开口端部的狭槽24B b，c，d，e，和f更靠近纵向轴线A-A。例如，扇段“II”是扇段“I”相对于X-X轴线的镜像，因此开口端部的狭槽24B“j”，和“l”更靠近纵向轴线A-A；扇段“III”是扇段“II”相对于Y轴线的镜像，因此开口端部的狭槽24B“l”和“n”更靠近纵向轴线A-A；及扇段“IV”是扇段“I”相对于Y-Y轴线的镜像，因此开口端部的狭槽24B“U”和“a”更接近纵向轴线A-A。 
尖齿24A、开口端部的狭槽24B、和偏流器组件18的构架臂14的一部分的这些优选设计特点是用于分配流体的机构。另外，这些设计特点使喷头100能满足UL 1626(2003.10)的测试要求，其中包括在图4A和4B中所示的对各种不同的覆盖范围如18英尺×18英尺和20英尺×20英尺的垂直流体分布测试。 
在这种测试下，如UL标准1626(2003.10)部分27所分布的，测试提供一种安排，以便确定任何适合于保护居住单元的喷头的垂直流体分布。在用于住宅悬挂式喷头100的测试安排中，将喷头100放置在覆盖范围的覆盖长度CL或宽度CW一半处的覆盖范围CA的中心上方(图4A和4B)。将合适的消防液如水以规定的流速输送到喷头100，同时喷头100通过1英寸内径的管子进行测试。将若干1平方英尺的集水盆贴着测试区的墙壁放置在地板上，以便在集水盆的顶部在通常是8英尺高度一般是平天花板的下方是6英尺10英寸。测试持续时间是10分钟，在测试点处覆盖范围内的墙壁应在规定的设计流速下润湿到天花板的28英寸内。在覆盖范围是方形的地方，4个墙壁中每个都必须用喷头流量的至少5％润湿。在覆盖范围是矩形的 地方，4个墙壁中每个都必须用成比例的收集的水量润湿，上述成比例的收集的水量一般等于20％乘以在住宅消防喷头额定流速下喷头1.00的总排水量乘以墙壁被覆盖范围CA的周边分开的长度。 
除了利用多个尖齿24A用于流体的垂直分布之外，碟形板20可以任选地装备有3个另外的液流调节器：(1)封闭端部的狭槽40，(2)凸块42，所述凸块42沿着轴线X-X定向，一般垂直于由两个构架臂14和纵向轴线A-A所限定的平面，及(3)在同一轴线X-X上的通孔。这些流量调节器的镜像优选的是还相对于Y-Y轴线设置。 
如图2和3A所示，每个封闭端部的狭槽40的壁贯穿在第一端和第二端之间的碟形板20，上述第一端更靠近纵向轴线，而上述第二端在径向上远离第一端定向，还沿着一由轴线X-X和A-A所限定的平面远离纵向轴线A-A，所述平面与另一个由轴线Y-Y和A-A所限定的平面相交。封闭端部的狭槽40设置在由狭槽的边缘“r”和“s”朝向纵向轴线的延伸部分所限定的扇段S上，以便限定一弧形楔或饼形部分。每个封闭端部的狭槽40的一部分弯曲的壁都成形为具有靠近第二端的封闭端部的狭槽40的倒角40A，所述倒角40A与多个尖齿24A所限定的外周边间隔开。狭槽40沿着(由轴线X-X和A-A所限定的)平面的长度优选的是宽度的两倍。在每个狭槽的第二端附近的是凸块42。凸块42在偏流器16上可以是任何表面不规则性，并且优选的是朝出口26B方向延伸的圆筒形伸出部分。在每个封闭端部的狭槽40的第一端附近的是通孔44。 
如图3A中偏流板20的底表面20B的平面图所示，凸块44的中心沿着轴线X-X与封闭端多角形狭槽和通孔44的中心对准。此外，如图1所示，凸块42、封闭端多角形狭槽40和通孔44约90°相对于构架臂14对准，所述构架臂14沿着消防管道系统10的轴线B-B对准。尽管把封闭端部的狭槽40示出为在偏流器组件18的偏流器16上形成，但各封闭端部的狭槽可以设置在与偏流器16分开的构件上。同样，各凸块42和通孔也可以设置在上述分开的构件上或者另外的分开的构件上。优选的是，封闭端部的狭槽倒角40A形成一锥体，所述锥体从纵向轴线A-A发散约45°，凸块42有一直径，所述直径只要它的长度在其中心位于距纵向轴线A-A小于1英寸处就行，及通孔44一般是圆形通孔44，具有与凸块大致相同的直径， 并位于距纵向轴线A-A小于1/2英寸处。可以认为，各凸块42的特点可用于与UL标准1626(2003.10)的部分22的操作测试一致，此外驱动悬挂式喷头100邻近一未驱动的第二悬挂式喷头100，所述未驱动的第二悬挂式喷头100位于距已驱动的喷头100在8英尺处。尤其是，尽管第一悬挂式喷头以100psig或更大流量排放流体，但当第二喷头暴露于热和火焰之下时，第一悬挂式喷头100不能防止驱动第二悬挂式喷头100，如在UL标准1626(2003.10)的小节22，2中所提供的。在接近100psig或更大流量下，可以认为，在径向上沿着偏流器的表面流动的流体具有足够的速度，以便通过凸块42产生流动分开。因此，尽管各凸块40示出为圆筒形伸出部分，但偏流器16上的任何表面不规则性都足够大，足以在100psig或更大的流体压力下使流动分开，上述凸块40工作以防在由X-X和A-A轴线所限定的平面的方向上润湿位于8英尺或8英尺以上的相邻的喷头，而同时不减小由偏流器组件16所提供的流体分布图的效率。然而，可以认为，各凸块42在流体压力显著低于100psig下，对流体分布图有极小影响。 
参见图1，此处示出的环形板20优选的是由一青铜制的圆形一般是平面工件形成，上述环形板20具有第一板表面20A和第二板表面20B，上述第一板表面20A面向出口26B，而上述第二极表面20B面向远离出口26B。平面工件可以冲压或深拉，以便提供凹面或碟形构造，此处第一和第二表面一般是靠近板20的中心部分以第一锥角θ1平行于第一锥形部分21B。第一锥形部分21B以第二锥角θ2邻接第二锥形部分21C，所述第二锥形部分21C以第三锥角θ3邻接板的第三锥形部分21D。 
再参见图1，环形板20具有第一板表面20A，所述第一板表面20A靠近第二锥形部分21C，第一板表面20A包括一绕第一中心的第一曲率半径，上述第一中线垂直于纵向轴线A-A延伸。环形板20包括靠近第三锥形部分21D绕第二中线的第二曲率半径，上述第二中线一般平行于第一中线。表面20A的两个曲率半径绕纵向轴线设置。 
每个封闭端和开口端部的狭槽都可以从第二锥形部分21C延伸到第三锥形部分21D。各凸块40可以位于第三锥形部分21D上，而通孔44位最接近的中心板部分21A和第一锥形部分21B之间的接合 处。优选的是，第一和第三锥角θ1和θ3各都相对于X-X轴线约为第一角度值，而第二锥角部分θ2相对于X-X轴线约为第一角度值的6倍。 
偏流器组件18的流量调节器(比如凸块42，通孔44，或多角形狭槽40)可以任意地是住宅居住单元中用于分配流体的机构的一部分，以便喷头100能满足UL标准1626的测试要求，其中包括水平流体分布测试。在该测试中，UL标准1626(2003.10)要求把选定的喷头100放在细分成4个象限的保护区上方，同时喷头100放在象限I-IV的中心。一个象限的详细布局在图4C中示出。在这个象限中，将若干集水盘放在保护区的象限(比如象限III)上，以便该象限的每平方英尺都被一平方英尺面积的集水盘覆盖。对于悬挂式喷头来说，集水盘的顶部是在测试区一般是平的天花板下方8英尺，如图4A所示。覆盖范围CA一般是覆盖宽度CW和长度CL的乘积，如18英尺×18英尺或20英尺×20英尺。象限III的长度L一般是覆盖长度CL的一半，而宽度W一般是覆盖宽度CW的一半，此处象限的每平方英尺都被1平方英尺面积的集水盘覆盖，同时每个集水盘的顶部都是在覆盖范围的一般是在平的天花板下方约8英尺，并且除了每个象限有不多于4个集水盘每分钟每平方英尺接收至少0.015加仑流体之外，任何集水盘每分钟每平方英尺收集的流体量都是约0.02加仑。 
水或合适的消防流体以所希望的速率供应到所选定的喷头100上，同时通过带T形管接头的1英寸内径的管子测试喷头100，上述T形管接头具有一出口，该出口内径与所选定的喷头100的入口26A的内径基本上相同。测试的持续时间为20分钟，并在测试完成时测量由集水盘CP(如方形格栅所描绘的)所收集的水，以便确定所设置的集水盘数量是否遵守每个覆盖范围的最小通量要求。 
如该测试中所用的，凸块42可以认为能中断从垂直于构架臂14的出口26B延伸的液流，以便满足在UL标准1626(2003.10)的部分22的操作测试中各喷头之间的8英尺间隔。封闭端部的狭槽40可以认为在垂直于构架臂14的测试覆盖范围上提供足够的流体分布。在每个封闭端部的狭槽的第二端上的封闭端部的狭槽倒角40A也有助于喷头100满足这种测试的覆盖范围分布要求。可以认为，每个封闭端部的狭槽倒角40A都能使集水盘CP垂直于构架臂14并 离构架臂14最远，以便接收足够的流体量来满足这种测试的要求。 
另外，可以认为，上述与偏流器组件18有关的特点使能提供在以每平方英寸小于10磅的压力下加到入口26A上水的流速为每分钟19加仑，以便在UL标准1626(2003.10)的垂直和水平分布测试下提供足够的水通量给18英尺×18英尺的覆盖范围。此外，上述与偏流器组件18有关的特点也能使喷头在UL标准1626(2003.10)的垂直和水平分布二者测试下以小于10磅的压力下加到覆盖范围为20英尺×20英尺的入口上提供流速为22加仑/分。 
除了上述流体分布测试外，对一些优选实施例，实际防火测试也可以按照UL标准1626(2003.10)进行。尤其是，在具有名义上是8英尺一般是水平或平的天花板和模拟的家具的房间内可以利用3种测试安排，以使经过测试的住宅灭火用喷头100可以在4个不同位置处的温度限制到规定的温度。这些测试的细节在UL标准1626中表明和说明。 
除了一些设计特点之外，能使喷头100满足UL 1626的测试要求的环形板20具有碟形和多个锥形部分，所述碟形和多个锥形部分可以认为能将优选的喷头100用于至少3种不同的安装构造中，如悬挂式、凹槽悬挂式、或隐藏悬挂式安装构造。 
在悬挂式构造中，优选实施例可以如此安装，以使暴露于出口26B下的偏流器第一板表面20A距天花板约1.5-4英寸。在凹槽悬挂式构造中，偏流器的第一板表面20A可以距天花板表面约1.4英寸，同时在任一垂直方向上可调节1/4英寸。在隐藏悬挂式构造中，偏流器位于距天花板表面约1/4英寸处。 
可以认为，本文所公开的优选实施例是可在所有三种安装构造中使用的具有K因子大于4.9的第一住宅喷头100。优选实施例的这种多重安装能力可以认为对防火设计人员来说是有利的，因为可以使用一种类型喷头而与系统设计人员的美学和功能要求无关。 
尽管各优选实施例具有各种特点，所述这些特点可供所列举的喷头100用上述3种安装构造中的任一种安装，但本文所述的特点可以在与3/4英寸或更大螺纹体的喷头本体的各种组合中应用，以便提供用于按照申请人在优选实施例方面的说明的住宅喷头。另外，各种特点的组合在这些特点中每个特点也可以具有变动，以便 具有这些待列举的变动的3/4英寸螺纹体在UL标准1626(2003.10)下对至少324平方英寸的覆盖范围最小工作压力为小于10磅/英寸 2，并按照NFPA 13，13D，和13R(2002)安装。这些变动包括：例如随着安装的不同而引起的用于碟形环形板20的锥角θ1，θ2和θ3特殊关系上的变动；尖齿24A的总数随着尖齿24A之间的宽度、每个开口端部的狭槽24B的终端部分的曲率半径和位置的变化而不同；凸块42可以在与圆筒形不同的构造中，而同时它在板表面20A上方的高度可以视设计中安装喷头而定进行改变；封闭端部的狭槽40的长度和宽度可以视偏流器20下方流体喷雾的目标而定较大或较小；封闭端部的狭槽40可以偏置代替沿着第一轴线相互对准；封闭端部的狭槽40的倒角40A可以修改以便提供用于不同的锥角或各种锥角的组合；通孔44可以处于与直立圆锥体不同的构造中，上述直立圆锥体在通孔的横断面上有变化；通孔44的位置在与封闭端部的狭槽40或凸块42对准不同的位置处；各封闭端部的狭槽40、通孔44和凸块42可以设置在与多个尖齿24A分开的构件上；凸块42可以是朝向出口折叠或弯曲的分开的构件的一部分；流体通道26包括锥角α和β的不同分段的直径D1、D2、和D 3之间关系的变化；每个构架臂横断面的变化；凸起34的形状及其相对于出口26B的位置；密封30或插塞28的类型及插塞28可以伸入流体通道26的程度。 
最后，由于喷头100的优选实施例能通过UL标准1626(2003.10)所要求的所有性能测试，所以一些优选实施例能够列清单的管理机关如UL列清单，用于作为住宅消防喷头的设计和安装，如NFPA 13(2002)中部分3.6.2.10中所述。在这些特点情况下，优选实施例可以用3种不同安装构中的任一种，按照NFPA 13，13D和13R(2002)在较低的设计压力下用于设计324平方英尺或更大的防火区，安装在住宅消防系统中。因此，至少环形板20、构架臂、狭槽和尖齿优选的是用于在住宅居住单元覆盖范围上分布流体的机构，因此喷头可以按照2002年版美国消防协会标准13、13D和13R安装，以便提供合适的用于最小设计压力小于14磅/英寸2的通量，此处设计保护区为约400平方英尺，同时设计保护区的一般是线性侧的最大距离为不大于20英尺。而在较低的最小设计压力的情况 下，优选实施例可以在消防系统的设计中在比已知住宅消防喷头设计压力低大约30％下用于324平方英寸或更大的覆盖范围中。 
尽管已参照某些优选实施例公开了本发明，但在不脱离如所附权利要求书所述的领域和范围的情况下，对上述实施例进行修改、变更、和改变是可行的。因此，打算本发明不限于上述实施例，而是有后面权利要求及其等效物所限定的整个范围。 

Claims (21)

1.一种住宅消防喷头，包括：
本体，所述本体限定入口和出口之间沿着纵向轴线的通道，同时出口比入口更靠近待保护区，通道包括额定的K因子最少为6，本体包括一在其上形成的具有3/4英寸或更大的NPT螺纹的部分；
封闭物，所述封闭物接近出口开口设置，以便闭塞通道；
热响应触发器，所述热响应触发器保持封闭物以闭塞通道；连接到本体上的至少一个构架臂；和
偏流器，所述偏流器连接到所述至少一个构架臂上，并与出口开口间隔开，以便当启动触发器时，偏流器提供足够的流体分布，用于居住单元的消防，偏流器包括：
面向出口的第一表面和与第一表面间隔开的第二表面；
多个尖齿，所述多个尖齿延伸远离纵向轴线，所述多个尖齿在其间限定了多个槽，所述多个槽基本上绕纵向轴线设置，每个槽限定了与所述纵向轴线相交并垂直的轴线；和
所述多个槽中的两个狭槽穿过第一和第二表面形成，每个狭槽包括在第一端和第二端之间的两个基本上平行的壁，以限定沿着第一轴线延伸的开口，所述第一轴线基本上垂直于由纵向轴线和所述至少一个构架臂所限定的第一平面，狭槽的所述两个壁在第一端和第二端处彼此相对会聚，以便限定封闭端部的狭槽。
2.如权利要求1所述的住宅消防喷头，其中偏流器还包括：一个凸块，凸块接近封闭端部的一个狭槽的第二端，所述凸块伸向出口方向。
3.如权利要求2所述的住宅消防喷头，其中偏流器包括：
第一表面；
第一锥形部分，所述第一锥形部分相对于第一轴线从第一表面以第一锥角延伸；
第二锥形部分，所述第二锥形部分从第一锥形部分以第二锥角延伸，上述第二锥角为第一锥角的6倍；和
第三锥形部分，所述第三锥形部分从第二锥形部分以第三锥角延伸，上述第三锥角有与第一锥角相同的大小，凸块设置在第三锥形部分上，而所述一个狭槽设置在第二和第三锥形部分上。 
4.如权利要求3所述的住宅消防喷头，其中凸块包括圆筒形伸出部分。
5.如权利要求3所述的住宅消防喷头，其中所述多个尖齿当中每个尖齿包括第一壁，所述第一壁邻近相邻尖齿的第二壁，以便在相邻的尖齿之间限定一开口狭槽，第一和第二壁邻接一终端壁部分，以便将所述开口狭槽限制在接近纵向轴线的位置处并间隔开以便限定远离纵向轴线的不受限制的部分。
6.如权利要求5所述的住宅消防喷头，其中所述封闭端部的一个狭槽的第一端更靠近纵向轴线，而第二端远离纵向轴线，第二端包括一倒角的表面，所述倒角的表面基本上相对于纵向轴线倾斜延伸。
7.如权利要求3所述的住宅消防喷头，其中所述封闭端部的一个狭槽的第一端和第二端各包括一壁表面，所述壁表面绕一轴线弯曲，该轴线基本上平行于贯穿偏流器的纵向轴线延伸。
8.如权利要求7所述的住宅消防喷头，其中每个开口狭槽的终端壁部分包括由一曲率半径限定的弯曲的壁，开口狭槽包括第一类型狭槽和第二类型狭槽，第一类型狭槽的弯曲的壁比第二类型狭槽弯曲的壁位于更靠近纵向轴线处，第一类型狭槽包括设置在第二轴线上的一个狭槽和邻近该一个狭槽的两个狭槽，上述第二轴线垂直于第一轴线和纵向轴线，而上述两个狭槽相对于该一个狭槽成30°。
9.如权利要求8所述的住宅消防喷头，其中所述多个尖齿包括11个尖齿，所述11个尖齿在第一轴线所限制的每个扇段上绕纵向轴线按15°的间隔设置，所述多个尖齿中的每个尖齿从第一锥形部分延伸到偏流器的第三锥形部分。
10.如权利要求9所述的住宅消防喷头，其中第一表面接近第二锥形部分，上述第一表面具有绕第一中线的第一曲率半径和绕第二中线接近第三锥形部分的第二曲率半径，第一中线垂直于接近基本是平面部分的纵向轴线，第二中线基本平行于第一中线，第一表面的第一和第二曲率半径绕纵向轴线设置。
11.如权利要求10所述的住宅消防喷头，其中所述至少一个构架臂还包括一凸起，所述凸起具有一中心，该中心基本与纵向轴线对准，所述构架臂连接到偏流器上，所述偏流器邻接与第一轴线和纵向轴线二者垂直的平面。 
12.如权利要求11所述的住宅消防喷头，其中通道包括圆筒形的通道，所述圆筒形通道具有第一部分，所述第一部分以一会聚角朝纵向轴线方向会聚，通道的入口包括倒角部分和进入部分，所述进入部分邻接第一锥形部分，进入部分具有第一内径和第二部分，该第二部分接近出口，所述出口有一第二直径，第二直径为第一直径的86％，出口有一排出部分，所述排出部分带有绕纵向轴线的倒角部分，排出部分具有第三直径和倒角，上述第三直径为第一直径的109％，而上述倒角相对于纵向轴线有一发散角，所述发散角为会聚角大小的6倍。
13.如权利要求2所述的住宅消防喷头，偏流器的第一表面位于多个位置的其中一个位置处，相对于覆盖范围上方天花板间隔开1/4英寸至5英寸。
14.如权利要求1所述的住宅消防喷头，其中本体连接到管道系统网络上，并位于覆盖范围的中心上方，当启动热响应触发器时，封闭物设置成使在低于10磅/英寸2送到入口的液流能从本体的出口流出待由偏流器和所述至少一个构架臂的一部分分配，用于在至少324平方英尺或更大的覆盖范围上持续时间为20分钟，上述覆盖范围细分成4个象限，覆盖范围定义为覆盖宽度和长度的乘积，此处一个象限的长度为覆盖长度的一半，而一个象限的宽度为覆盖宽度的一半，此处该象限的每平方英尺都被1平方英尺面积的集水盘覆盖，同时集水盘的顶部在覆盖范围的平的天花板的下方8英尺，且每个象限除了不多于4个集水盘每分钟每平方英尺接收至少0.015加仑流体之外，任何一个集水盘每分钟每平方英尺所收集的流体量都为0.02加仑，及液流分配持续时间为10分钟，来喷射在覆盖范围上方8英尺的平的天花板的28英寸内的非多孔壁，同时把1平方英尺面积的集液盘放在覆盖范围上面对着覆盖范围的所述壁，此处集液盘的顶部是在标称为8英尺平的天花板下方6英尺10英寸，集液盘中所收集的流体量是流速为至少17加仑/分的至少5％。
15.如权利要求14所述的住宅消防喷头，其中流体包括水，所述水以低于8磅/英寸2的流量提供给入口，以便使液流按照UL标准1626(2003.10)分布在基本是方形的覆盖范围上。
16.如权利要求1所述的住宅消防喷头，其中喷头本体成形为按 照2002年版的美国消防协会标准13，13D和13R安装，以便提供合适的通量用于最小设计压力为小于14磅/英寸2，此处设计保护区为400平方英尺，同时设计保护区的线性侧的最大距离为不大于20英尺。
17.如权利要求1所述的住宅消防喷头，其中：
一个构架臂，所述构架臂在一端处连接到本体上，而在另一端处连接到凸起上，以便构架臂的一部分邻接第一平面，所述第一平面基本上平行于纵向轴线延伸；和
所述多个尖齿绕纵向轴线设置，以便限定外周边；
每个封闭端部的狭槽的长度至少是其宽度两倍，狭槽沿着与第一平面相交的第二平面延伸，狭槽在第一端处形成封闭端边界，及在第二端处形成封闭端边界，上述第二端与外周边间隔开。
18.如权利要求17所述的住宅喷头，其中偏流器还包括在外周边和狭槽之间设置在第二平面上的凸块。
19.如权利要求1所述的住宅喷头，其中狭槽的第二端包括一相对于纵向轴线成锥形的倒角表面，以便倒角表面面向远离出口。
20.如权利要求19所述的住宅消防喷头，其中喷头本体成形为按照2002年版的美国消防协会标准13，13D和13R安装，以便提供合适的通量用于最小设计压力为小于10磅/英寸2，此处设计保护区为324平方英尺，同时设计保护区的基本是线性侧的最大距离为不大于18英尺。
21.如权利要求17所述的住宅消防喷头，每个封闭端部的狭槽的长度至少是其宽度两倍，狭槽沿着第二平面延伸，所述第二平面与第一平面相交，狭槽在第一端处形成封闭端边界，及在第二端处形成封闭端边界，上述第二端与外周边间隔开。 
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