CN101257950A - 以机械结合器及支架装配cpvc喷洒灭火器系统的系统和方法 - Google Patents

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S·J·内尔德曼
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Abstract

本发明涉及一种喷洒灭火器系统，其包括CPVC管段的管网，其中至少一些管段与具有弹性密封件的机械装置相互连接，所述弹性密封件在化学性质上和CPVC合成物相适合。能够进行修理和系统改装而不需要使用液状粘固剂。串联的接头是由结合装置形成的，该结合装置包括一对具有第一端部、第二端部和内部凹面的拱形结合扇段，该内部凹面在第一端部和第二端部之间延伸。纵向通道沿所述凹面延伸。至少一个机械紧固件用于可拆卸地连接该对结合扇段。弹性密封环位于各段纵向通道的内部。分支装置使用管托状的密封件通过主管上的管口将支管连接到主管上。

Description

以机械结合器及支架装配CPVC喷洒灭火器系统的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及包括氯化聚氯乙烯(CPVC)管的喷洒灭火器系统。一个示例性实施例用于不使用液状粘固剂的管段机械式互连以及在化学性质上与CPVC合成物相适合的弹性密封件。
背景技术
规定许多建筑需要具有灭火器的喷洒灭火器系统。更进一步，居住用建筑物越来越多地装备有灭火器装置。由于CPVC管线系统的抗腐蚀能力强、材质轻、安装容易及其他可取的特性，所以CPVC管线系统理论上适合于喷洒灭火器系统的应用。
在现有标准下，邻接的CPVC管部的串联结合伴随有液状粘固剂技术的使用以在管部间形成固定的连接。上述技术需要足够的时间以使液状粘固剂凝固。此外，有时，需要改装或修补现有的CPVC喷洒灭火器系统。液状粘固剂的使用要求在通常的干燥环境中改装管管网。
在使用中，喷洒灭火器系统经常处于连续的水压下。在现有系统中，为了系统的改装或修理，必须将目标洒水器部从维修处移开并排空。必须通过液状粘固剂将新的CPVC管部连接到所述系统中，所述液状粘固剂需要适当的固化时间。此后，系统回到在线状态并进行测试。在该处理过程期间，其会延续24小时或更长，喷洒灭火器系统的至少一部分发生故障，需要轮流的消防值班。因此，需要提供一种连接CPVC管线的方法用以消除与现有连接加工过程有关的停机时间。
液状粘固剂的使用产生了不可逆的管连接。因此，不可能轻易地校正错位或其他不利状况。更进一步，为了清理，某些管线系统、如用于某些食品制备系统的管线需要频繁地拆卸。因此，在用于CPVC管线系统的技术领域中需要按可拆卸的方式来连接管段。
如使用金属管或塑料(如聚氯乙烯)的其他管线系统可以利用开槽的或轧制的管应用机械式结合器。某些机械式结合器采用环形弹性密封件来接合紧密邻接的管端。通常，密封件是由使用增塑剂或其他试剂的合成橡胶合成物形成的。为了方便安装还通常使用润滑剂。然而，上述的先有技术不能轻易地被转用到CPVC管线的使用上。CPVC管线可能具有的综合问题是增塑剂或润滑剂会在管材料中引起应力裂缝。
在PVC管线中，在接近切割端的管上开槽的方法被称作“轧辊开槽”。在轧辊开槽中，向内挤压材料以在外表面上形成周向的凹陷。在该加工中转移的材料有效地减小了管的内径。减小的内径影响了流体的流动。此外，CPVC的特性和性能本身并不轻易地适用轧辊开槽的加工。
在其它的开槽加工中，利用刀刃或其他的切削工具除去管壁材料。例如，可以利用切削工具来完成金属管道的开槽。然而，关于CPVC管线的一般教导是CPVC不能被开槽。CPVC喷洒灭火器系统必须符合严格的最高极限(UL)及其他标准。因为在切削或开槽的加工期间壁厚减小了，已经阻碍CPVC的管开槽以防止管壁的削弱。因此，先有的管路系统的加工和密封方法不能轻易地适合于CPVC管线系统。需要用于使用开槽的CPVC管线的系统的方法和测试程序，包括密封适应性规程。
更进一步，机械式结合器经常依靠压力来在管和密封件之间形成密封接合。施加到CPVC管上的压力不能超过预定的限度。因此，为使用机械加压方式来安装CPVC系统，需要一压缩限制机构。
CPVC管管网的其他期望的结构或改装可以包括从第一管路到垂直管路的分支连接。在该技术中，对现有的CPVC喷洒灭火器系统进行切割是通过关闭系统并排空来实现的。在具有管座接管、凹槽结合适配器和凸缘的组合中使用适当的管座式T形管件。该管件使用液状粘固剂附着于切割管端上。必须小心操作以跟随用于液状粘固剂的接入凝固进度。类似于串联在线的结合，所述加工需要喷洒系统的大量停机时间以及交替的消防监控法。因此，当仍提供符合严格防火标准的系统时，在先有技术中需要能显著地减少喷洒灭火器系统的停机时间的接入装置和方法。
如果机械式结合器和安装装置被用于CPVC管路系统，则上述方面必须按适应CPVC管线性质的方式来使用。必须满足CPVC材料的加压和支承要求。因此，需要和CPVC管线的性质相适合的机械式夹具。
此外，正如以上的讨论，机械配件具有一主要缺点：合成橡胶的密封件经常由包括增塑剂及其他试剂的合成物制成，而所述合成物可以降低或削弱CPVC管线的性能。因此，需要借助于具有CPVC管线的机械配件来提供兼容性的规程。
更进一步，已经制定了塑料管路系统特有的某些耐火试验标准。将机械配件和结合器结合到上述系统中需要混合系统满足某些技术性能标准。因此，需要根据已承认的灭火器标准进行执行的塑料/机械系统。此外，将弹性部件应用到塑料系统中需要CPVC管符合承受环境应力开裂性相关的新性能标准。
存在用于提供开槽的CPVC管线的方法和设备的需要。更进一步，在技术领域中需要用于提供CPVC管的精确钻孔以用于直接插入的装置。
喷洒灭火器系统经常使用立管以给分配系统的支路进料。经常，金属管用作供给进入喷洒灭火器系统中的竖管。问题是，由于CPVC管线需要足够的支承而不超过材料能承受的压力，故CPVC不能用于竖管的应用中。直到现在，用于喷洒灭火器系统的CPVC管的最大直径仍为大约2英寸。因此，需要具有夹紧装置的更大管径(达到4英寸)以允许使用更大直径的管作为立管。
发明内容
在一示例性实施例中，系统包括处于流体连通的多个流体的管段(pipe length)。该管段由氯化聚氯乙烯(“CPVC”)的合成物形成。在这里使用的术语“CPVC合成物”和“CPVC管”是指具有CPVC聚合物的连续相的CPVC合成物和CPVC管，也就是说，按聚合物部件的体积计算超过50％的是CPVC，优选超过70％或更优选超过80％。其他聚合物可以与CPVC聚合物结合用于改善抗冲击性、流动增强性或其他的性质，但是所述其他聚合物按少量使用，通常大约为重量的5-15百分比。
在该示例性系统中，第一类机械夹具包括不使用液状粘固剂而按端部对端部的封闭关系密封地接合一对管段的结合装置。每一个管段具有在离其端部预定距离处形成在管壁中的一环形凹槽。在各管段上，端部和凹槽之间的管壁起密封面的作用。结合装置包括由化学性质上和CPVC合成物相适合的材料组成的弹性的环形密封件，所述密封件与密封面接合。
第二类示例性的机械夹具包括不使用液状粘固剂而在分支位置处按封闭垂直关系密封地接合主管段和支管段的分支装置。支管通过主管上的管口与主管连通。分支装置包括由化学性质上和CPVC合成物相适合的材料组成的弹性密封件。弹性密封件的密封面在围绕管口近前的密封区域中与主管段接合。
在一示例性实施例中，当装配时，结合装置和至少一对管段包括第一管安装组件，其中第一管安装组件有效地通过第一预定测试规程。当装配时，分支装置、主管段和支管段包括第二管安装组件，其中第二管安装组件有效地通过第二预定测试规程。
在一示例性实施例中，系统包括至少一个由CPVC的合成物形成的立管。系统还包括第三类机械夹具，所述夹具包括用于支承地结合至少一个立管的支承装置。支承装置包括一对基本上相同的箍元件，各箍元件用于在将近180°的范围内包围竖管的器壁。各箍元件包括一拱形部、一凸缘和一伸出臂。当装配时，相向箍元件的凸缘表面和伸出臂表面作为压缩限制机构以防止CPVC竖管的过度压缩。
在一示例性实施例中，提供了一种用于形成流体流动连通的CPVC管系统的方法。所述方法包括使用第一类机械夹具而不使用液状粘固剂来按封闭端部对端部的关系可逆地密封接合至少一对管段；以及，使用第二类机械夹具而不使用液状粘固剂在分支位置处按封闭垂直关系可逆地密封接合至少一个主管段与至少一个支管段。
在一示例性实施例中，提供了一种包括多根流体通道的CPVC管段的系统，其中至少一对CPVC管段是通过第一类机械夹具按端部对端部封闭的关系以可逆方式连接的，并且至少一根CPVC主管段是通过第二类机械夹具按垂直的关系以可逆的方式与CPVC支管段连接的。该示例性系统包括与多根管段流体连通的多个喷洒灭火器喷头。
在一示例性实施例中，提供了一种方法，包括：形成用于喷洒灭火器系统的初始CPVC合成物的管道；形成用于与机械夹具一起使用以连接管道的第一弹性密封件，所述密封件包括在化学性质上和初始的CPVC合成物相适合的第一材料；并限定第一弹性密封件以便能够适用于管道。
该示例性方法还包括：形成包括用在喷洒灭火器系统中的包括改变的CPVC合成物的改装的管道；形成与机械夹具一起使用以连接所述改装的管道的第二弹性密封件，所述第二弹性密封件包括在化学性质上和改变的CPVC合成物相适合的第二材料；以及，限定第二弹性密封件以便适用于改装的管道。
在一示例性实施例中，提供一种方法，包括：取出喷洒灭火器系统的一部分使其离线，其中喷洒灭火器系统包括现有管段的管网，该现有管段包括CPVC；通过使用至少一个机械夹具将至少一根包括CPVC的附加管段以流体连通的方式连接到现有管段的至少一部分上，来改装喷洒灭火器系统；并且，使喷洒灭火器系统的所述部分恢复到在线状态。
在一示例性方法中，通过按直角方式切割现有管段以除去将要被替换的段并形成至少第一管端，来改装喷洒灭火器系统；按距该管端的预定距离在现有管段的管壁中切出一环形凹槽；提供从其管端开始按预定距离在管壁中具有环形凹槽的第二管段；并且，利用至少一个机械夹具按端部对端部封闭的关系将现有管段和第二管段密封地接合，其中该至少一个机械夹具是结合装置。
在另一示例性方法中，通过在位于分支位置处的主管段中切出一管口来改装喷洒灭火器系统；在该分支位置处利用至少一个机械夹具来包住主管段，其中所述机械夹具是起围绕所述管口密封地接合主管段的作用的一分支装置；并且，在机械分支夹具中接收一支管段进入出口开口，其中支管段基本上垂直于主管段来布置。
因此，示例性实施例的目的是提供一种应用CPVC管线的喷洒灭火器系统，其中能够改装和/或修理所述系统而不需要使用液状粘固剂和相应的固化时间。
此外，示例性实施例的目的是提供一种能确保CPVC管段和应用在机械夹具中的弹性密封件之间的兼容性的方法。
此外，示例性实施例的目的是提供能够通过检定测试专家、如保险业者试验所的严格测验规程(UL)的CPVC管和安装组件。
此外，示例性实施例的目的是提供一种使用开槽的管和机械式结合装置来在线连接CPVC管段的方法。
此外，示例性实施例的目的是提供一种应用机械分支装置在现有喷洒灭火器系统中形成分支管线的方法。
如此，当考虑以下详细说明和附图时，示例性实施例的其他目的就显而易见了。
附图说明
当结合附图时，能更好地理解上述发明内容以及以下的具体实施方式。为了图解本发明，在附图中图示了某些示例性实施例。然而，很清楚，本发明并未被限制在所图示的确切的方案和结构中。在附图中：
图1是包括CPVC管段和机械夹具的示例性喷洒灭火器系统的示意图；
图2是通过第一类机械夹具来按端部对端部连接的一对管段的局部剖开的主视图；
图3是使用在第一类机械夹具中的密封部件的立体图；
图4是管段和机械夹具组件的侧视图；
图5是结合装置的结合扇段的仰视图；
图6是通过第二类机械夹具来连接主管段和支管段的局部剖开的侧视图；
图7是分支装置的第一拱形部的仰视图；
图8是用于第二类机械夹具中的密封部件；
图9是通过第三种机械夹具支承的立管的局部剖开的俯视图；
图10是开槽工具的立体图；
图11是图10的开槽工具的局部视图，示出了张力/深度导向装置；
图12是一系列张力/深度导向装置的主视图；和
图13是图10的开槽工具和开槽的管段的局部立体图。
具体实施方式
参见图1，在示例性实施例中喷洒灭火器系统(通常用标记10来表示)的一部分包括由氯化聚氯乙烯(CPVC)形成的塑料管段12a、12b、12c、12d、12e的管网。管网与多个灭火器喷头14流体连通。商标名称为BLAZEMASTER7销售的为优选的CPVC树脂。示例性的CPVC合成物具有如下的物理学和热学特性：
  性质  BLAZEMASTER商标CPVC   ASTM
  比重，“Sp.Gr.”  1.55   D792
  艾佐德(IZOD)冲击强度(ft.lbs./inch notched)  1.5   D256A
  弹性模量，@73EF psi，“E”  4.23×105   D638
  抗压强度，psi，“o”  9,600   D695
  泊松比例，“O”  .35-.38   ---
  工作应力@73EF，psi，“S”  2,000   D1598
  Hazen Williams因子“C”  150   ---
  线膨胀系数，in/(in EF)，“e”  3.4×10-5   D696
  导热性，BTU/hr/ft2/EF/in，“k”  0.95   D177
  闪点温度，EF  900   D1929
  极限氧指数，“LOI”  ％60   D2863
  导电性  非导体   ---
  挤压温度  414-425EF(大约)   N/A
  热变形温度，EF  217   ---
在一示例性实施例中，管段12a、12b可以按端对端封闭对接的关系连接以形成串联连接。在现有系统中，利用在两个管段之间延伸的结合器或管座来形成CPVC管段之间的串联连接，并且所述连接器或管座通过液状粘固剂附着于各管段上。如图所示，在该示例性实施例中，第一类机械夹具或结合装置16按端到端对接封闭的关系密封地接合管段12a、12b。通过利用结合装置16消除了在该连接中对液状粘固剂的需要。用于将金属连接到金属的开槽端管上的机械式结合夹具是已知的。然而，对于管的减小的壁厚、垫圈兼容性和过度压缩的担忧已经妨碍了对具有CPVC管线系统的传统机械式结合器的使用。
用于使用CPVC开槽转接器在金属管和CPVC管之间过渡的机械夹具是已知的。该转接器通过液状粘固剂附着于CPVC管线上。迄今为止，上述的机械夹具还未被用来连接一对CPVC管段。已知的开槽转接器被模铸成其成品形状，加工完全不同于在以下将详细描述的已经成形的管上开槽的方法。
在一示例性实施例中，主管段12c可以在分支位置18处与支管段12d连接在一起以形成T型分支(T-branch)。可以使用附加支管(图1中所示的虚像)来形成交叉分支(X分支)。在T型分支中采用第二类机械夹具或分支装置24，其中接入管口直接进入到主管段12c的管壁中。可以使用改装的第二类机械夹具(在该视图中未图示)来形成X-分支，其中第二管口切出形成在与第一管口径向相向的主管段12c的管壁中，如将在以下进一步详述的。
此外，在该示例性实施例中，CPVC管线被用于立管12e。用于立管的CPVC管线的使用存在不被金属竖管碰撞的难题。在该示例性实施例中，第三类机械夹具或支承装置30被用来支承所述竖管。
如图2所示，管段12a、12b各包括分别从管段12a、12b的端部36、38起沿轴向间隔开的环形外部凹槽32、34。管段12a包括布置在凹槽32和端部36之间的环形密封表面部分40。同样，管段12b包括位于凹槽34和管端38之间的环形密封表面部分42。
最好如图3和4所示，结合装置16包括环形弹性密封件46，位于工作位置的该密封件密封地接合环形密封表面部分40、42。形成密封件46的材料必须适合CPVC合成物，以避免管中的应力裂缝的形成或降解。在一示例性实施例中，密封部件46可以包括分叉的内部密封表面47。
参见图4和5，在该示例性实施例中，结合装置16包括一对结合扇段48、50，所述结合扇段可以具有大致相同的结构。因此，为简单起见，仅详细描述扇段48的结构。结合扇段48包括一拱形的本体54，所述拱形本体具有第一端部56、第二端部58和在第一端部与第二端部之间延伸的内部凹面60。纵向通道62沿凹面60从第一端部56延伸到第二端部58。纵向通道62是设计来接收密封件46的。在该示例性实施例中，凸缘64从各端部56、58上伸出，并且各凸缘都具有贯穿其中的紧固件孔66。
当结合装置16处于已组装好的状态时，一个结合扇段的第一和第二端部出现在另一结合扇段相应的第一和第二端部的面前。密封件46配合在内部环向部位70上，所述内部环向部位包括纵向通道62，并且其由内部凹面60(图2所示)来界定。在该示例性实施例中，使用一对机械紧固件72来连接该对结合扇段。各凸缘64包括适合于紧靠在另一结合扇段的对应表面上的一大致平面65。这些表面的接合形成了限制施加在管段12a、12b上的压力的一装置。在该示例性实施例中，拱形本体54通常是由球墨铸铁制成的，虽然在其他实施例中可以使用其他材料。
当装配时，结合装置和该对管段包括第一管安装组件，所述管安装组件用于有效地通过测试规程，如将在以下要详细描述的。
再参见图1，在该示例性实施例中，第二类机械夹具或分支装置24被用于接入T型(T)连接中。在备选实施例中，使用改装的分支装置来接入交叉(X)连接中。
如图6所示，分支装置24适合与主管段12c一起使用，具有接入管口76，以使流体能够在主管段12c和支管12d之间流动连通。管口76是圆的，即，在管壁上的圆形突起。布置主管段12c和支管段12d以便它们的纵轴处于垂直关系。
分支装置24包括由化学性质上和形成管段12的CPVC合成物相适合的材料组成的一弹性密封件78。弹性密封件78可以由与密封环46相同的材料来形成，或它们可以由不同的材料形成，只要每个都适合于CPVC。
参见图6和7，分支装置24分别包括第一和第二拱形部80、82。第一拱形部80包括大致相当于主管段12c的外圆周的中凹的管托表面84。支管开口86被套管壁88围绕。示例性套管壁88包括大致相当于管口76的曲率的波状外形的成形唇缘90。在管座表面84中延伸的密封凹槽94环绕套管壁88。密封凹槽94大致与主管段12c的外径的曲率相一致。第一个拱形部80包围主管段12c外壁遍布大致180E，并且在管口76的位置处加强了管段。
参见图6，第二拱形部82包括大致与主管段12c的圆周相符的内部凹面98。当装配分支装置24时，密封部件78坐落于密封凹槽94中。在该实施例中，使用一对机械紧固件100来连接第一和第二拱形部80、82。每个拱形部80、82都包括适于紧靠在另一相向拱形部的对应平面部位上的一大致平面部位104。当主管段12c被包在分支装置24中时，所述部位用作压缩限制装置。
参见图8，处于未变形状态的弹性密封件78包括具有一贯穿其中的中心开口的马鞍形本体106。第一表面108成形为大致与密封凹槽94的封闭端的形状一致。相向的密封面110成形为与主管段12c的外管壁的轮廓一致。在该示例性实施例中，弹性密封件78包括两个相对的键突起112。键突起112适合与密封凹槽94的键凹槽114协同工作以便于适当地在密封凹槽94的内部定位弹性密封件。在该组装状态中，弹性密封件接合外管壁并被压缩以按围绕管口76的方式形成不漏液的环形密封。当组装时，分支装置、主管段和支管段包括第二管安装组件，所述第二管安装组件用于有效地通过下述的测试规程。
在备选的示例性实施例中，如图1中所示的虚像，可以使用改装的分支装置来形成交叉分支。使用两个拱形部80和两个弹性密封件78来包住主管段，所述主管段具有形成在其中的径向相向的管口。
再参见图1，示例性系统10包括至少一个由CPVC材料形成的立管12e。特别是，该示例性系统提供一CPVC立管12e，其中所述立管的管径大于2英寸，并优选4英寸或更大。参见图9，支承装置30包括一对基本上相同的箍元件120。各箍元件120包括适合于遍及几乎180E来包围立管12e的壁的拱形部122。各箍元件120还包括凸缘部分124，所述凸缘部分具有按垂直关系从拱形部122的第一端部延伸的一大致平面的凸缘表面126。凸缘表面126具有用于接收机械紧固件128的一开口，该开口贯穿凸缘表面。臂形延伸部132包括按垂直关系从拱形部122的第二端部延伸的一大致平面的表面134。臂形延伸部还包括用于接收机械紧固件128的一开口，该开口贯穿臂形延伸部。臂形延伸部132适合用做与结构部件的连接以稳定立管12e。示例性支承装置30是由示例性实施例中的金属形成的，但是在其他实施例中可以使用其他材料。
作为较大直径的CPVC管段、如立管12e的使用，对管和支承组件存在独特的挑战。例如，必须不过度压缩管壁来支承所述管段。因此，在机械夹具的结构中必须考虑压力差。此外，必须考虑材料的膨胀和收缩。更进一步，示例性系统10打算使用在连续增压的湿焰喷洒灭火器系统中。
当支承装置30被装配好并处于支承立管的工作状态时，一个元件的凸缘表面126适合于紧靠在另一个相对元件的凸缘表面126上。同样，一个元件的臂形延伸部的平表面134适合于紧靠在另一个相对元件的臂形延伸部的平表面134上。该布置起压缩限制机构的作用以防止CPVC立管的压力超过预定的压力极限。
示例性方法包括按流体流动连通的方式形成管段12的系统，其中所述管段是由CPVC合成物形成的。在形成该系统的过程中，使至少一对管段12a、12b按端对端封闭的关系密封配合，不使用液状粘固剂。取而代之，至少一对管段与第一类机械夹具或结合装置16可逆地且可拆卸地密封接合。
在一示例性方法中，不需要使用液状粘固剂，使至少一个主管段12c和至少一个支管12d在分支位置处按封闭垂直关系密封接合。主管段和支管与第二类机械夹具或分支装置24可逆地且可拆卸地配合。
示例性方法包括使第一管安装组件符合测试规程，所述第一管安装组件包括一对管段和接合装置。包括主管段、支管和分支装置的第二管安装组件也符合测试规程。
在示例性方法中，密封接合该对管段的步骤包括在各管段12a、12b的管壁上从其端部开始按预定距离形成连续的环形凹槽32、34。由在化学性质上和CPVC管相适合的材料形成的弹性密封环件46被定位在位于各相应的凹槽和管端之间的密封面40、42上。此后，围绕该密封环来设置一对结合扇段，以使该密封件位于形成内部圆周部位70的各结合扇段的内部纵向通道62中，
参见图10至图13，在示例性实施例中，利用开槽工具120来形成管凹槽32。优选直角地切削实施例管的端部，以便可以根据管理规格来形成管端部的密封面。
根据管径来选择切削刀片124。例如，在示例性方法中，对于直径为2到3英寸的管使用宽度大约0.312英寸的刀刃。对于直径为4英寸的管可以使用宽度大约为0.375英寸的刀刃。刀刃在管壁的壁厚上切出宽度基本上相当的凹槽。当然该方法是示例性的。
刀刃124被顶部支架126支承以避免刀刃前、后移动。设置衬套128以防止刀刃侧向移动。在该示例性方法中，对于0.312英寸的刀刃，在刀刃的两侧上使用衬套。对于0.375英寸的刀刃，仅在刀刃的单侧(“A”侧)上使用衬套。那样，如以下所述，对于“A”尺寸，可以方便地更换刀刃而不需要调整切削导向装置。
在示例性方法中，使用张力/深度导向装置132来限制在管壁中形成的凹槽32的张力和深度。如需要，可以对该示例性张力/深度导向装置进行调整。设置锁定螺母134来保持设置恒定。在该示例性方法中，提供可互换的张力/深度导向装置132a、132b、132c、132d，并且可根据管尺寸进行选择。
在该示例性方法中，使用切削导向装置138来保持邻接管端部的纵向密封面40的合适尺寸，该切削导向装置138与管的边缘140对准。从凹槽32到管边缘140的距离被称为“A”尺寸，其是密封面40的宽度。在该示例性实施例中，如需要，可以调整切削导向装置138。设置锁定螺母142来保持切削导向装置的设置。可以笔直切出或在某些实施例中辐射式地切出大致垂直于管的环形外表面延伸的凹槽壁。
通过适当地安置管段12a，通过旋转张力把手146而使外管壁与刀刃124接合在一起。然后，开槽工具120相对于管旋转来利用切削刀刃124除去管材料。旋转张紧把手以便每次通过就除去材料。由于张力深度导向装置的作用，继续加工直到再没有可除去的材料为止。当开槽工具旋转时，应该监视切削导向装置138，以确保沿切削导向装置切去管边缘140来保持用于密封面40的合适宽度。
在形成初始的凹槽之后，测量凹槽的直径以验证凹槽的直径是否在规格的范围内。如果需要，则调整张力/深度导向装置132，并重复加工凹槽。测量“A”尺寸以验证密封面40是否在规格的范围内。如果需要，调整切削导向装置138并重复加工凹槽。
在一示例性方法中，将主管段12c与支管12d密封接合的步骤包括在分支位置处在主管段中形成管口76。利用包括第一和第二拱形部80、82的分支装置24来包围主管段的管壁，以便在第一拱形部的密封凹槽94中携带的密封件78围绕管口压缩地接合主管段。
在该示例性方法中，使用分支切削工具(未图示)来在分支位置处的主管段中切出所述管口。该示例性分支切削工具能保持该切断的试件，以便其不会进入主管段中。
机械式结合器用的UL测试：
此处所公开的示例性实施例的一个目标是管和机械夹具组件能够满足或超过在喷洒灭火器系统中用的最高极限测试要求。管安装组件将要接受下述的一些测试。
火中曝露试验(UL1821，Sec.13)
应该测试用于天花板悬架、立柱和侧壁悬架的典型管和安装组件。
暴露管和安装部件：
a)应不会烧毁、分离或泄漏；和
b)应将喷洒器保持在想要的工作位置中。
接着火中暴露，管和安装组件将承受等于极限额定压力的内部流体静压5分钟而不发生破裂或泄漏。
弯曲力矩测试(UL213，Sec.12)：
将对各种尺寸的T型分支和交叉分支除在出口中的1/2和3/4之外的部位进行测试，所述T型分支和交叉分支包括螺纹出口连接。
当受到规定的弯曲力矩时，安装装置和管连接组件应不会发生泄漏或破裂。在测试期间，组件被加压到额定压力。
按照在喷洒灭火器系统的安装标准ANSI/NFPA 13中规定的管架之间的极限距离的两倍上的充满水的管的重量的两倍，来计算所需要的弯曲力矩。
Figure A20068003284600221
Figure A20068003284600231
利用位于结合装置中心任一侧的至少12英寸(305毫米)的点上的组件支承，向该结合装置的中心施加逐步增加的作用力直到获得所需要的弯曲力矩。
振动试验(UL1821，Sec.19)
将进行2×1英寸的螺纹出口和2×11/4英寸的开槽插座的T型分支和21/2×1英寸的螺纹出口、21/2×11/4英寸的开槽出口、3×11/2英寸的螺纹和开槽交叉分支的测试。21/2英寸的交叉分支在一个侧面上具有一个1英寸的螺纹出口并在另一侧面上具有一个11/4英寸的开槽出口。3英寸的交叉分支在一个侧面上具有一个11/2英寸的螺纹出口并在另一侧面上具有一个11/2英寸的开槽出口。
管和安装组件应承受30小时的振动而不引起性能特性的恶化。按照振动试验，各试验组件应该符合流体静压试验中所规定的要求。
装配试验(UL1821，Sec.22)
将进行用于T型分支和交叉分支的管尺寸和孔尺寸的全部组合的测试。
当样品与安装和设计手册中规定的固化时间有关时，按照安装和设计手册中的规定，样品将承受2小时的相当于额定压力或更高的内部流体的静压力及其他内部流体的静压力而不发生破裂、分离或渗漏。
流体静压试验(UL1821，Sec.23)
将进行用于T型分支和交叉分支的管尺寸和孔尺寸的全部组合的测试。
典型的管和安装组件将承受1分钟的额定压力五倍的内部流体静压力而不发生破裂、分离或渗漏。
压力循环试验(UL1821，Sec.24)
将进行用于T型分支和交叉分支的管尺寸和孔径尺寸的全部组合的测试。
典型的管和安装组件将承受从零到两倍于管和安装组件的额定压力的3000压力循环而不发生渗漏、分离或破裂。在循环受压后，管和安装组件应接受流体静压试验。
温度循环试验(UL1821，Sec.25)
将进行用于T型分支和交叉分支的管尺寸和孔尺寸的全部组合的测试。
在承受从35°F(1.7℃)到极限额定温度的温度周期变化之后，典型的管和安装组件将接受流体静压试验。将管和安装组件充满水，排出空气，使流体静压力增压到50psig(345kPa)，并且承受35EF(1.7EC)到极限额定温度再到35EF的温度循环。各组件将在各规定的温度下保持24小时。将完成总共5个完全的循环。
长期的流体静压试验(UL1821，Sec.27)
将进行用于T型分支和交叉分支的管尺寸和孔尺寸的全部组合的测试。
管和安装组件将承受在极限额定温度下施加到所述组件上的下面规定的圆周应力1000小时而不发生破裂或连接被分开：
  类型   标准尺寸率   所需圆周应力，psi(Mpa)
  CPVC   13.5   2310(15.93)
在暴露期间或之后，将对管和安装组件进行检查以验证其是否发生破裂、渗漏或连接被分开。
因此，用于形成CPVC管段的管网的该示例性装置和加工获得了一个或多个上述目标。
在上述说明中，为了简洁、清楚和明白的缘故使用了某些术语，然而其中并不意味有不必要的限制，因为上述术语用于说明的目的并规定被广泛地解释。此外，此处通过实例方式进行的说明和图解，并且本发明不被限制在所图示和描述的精确详述中。
在下面的权利要求中，描述为执行一功能的装置的任何特征应该被看作是包含本领域的技术人员能够执行所述功能的任何装置，并且不限于此处所图示的特征和结构或仅其等效物。包括在摘要中的示例性实施例的说明不应该被认为是将本发明限制在其中所描述的特征中。
已经描述了本发明的特征、发现和原理，其构造和运行的方法及所获得的优点和有益效果；将在权利要求中阐明新的和有用的结构、装置元件、布置部件、组合、系统、装备、输入/输出操作、方法和关系。

Claims (31)

1.一种系统，包括：
由CPVC合成物形成的流动连通用的多根流体管段；
第一类机械夹具，其中所述第一类机械夹具包括结合装置，该结合装置用于按端部对端部封闭的关系密封结合多根管段中的至少一对，且不使用液状粘固剂；和
第二类机械夹具，其中所述第二类机械夹具包括分支装置，该分支装置用于按垂直封闭的关系在分支位置处结合主管段和支管段，且不使用液状粘固剂，其中，所述主管段的管壁包括在分支位置处贯穿该管壁的管口。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述结合装置包括由化学性质上与CPVC合成物相适合的材料组成的弹性密封环，并且其中至少一对管段中的每个管段都包括从其一个管端起按预定距离形成在管壁中的连续的环形凹槽，其中每个管段上的管壁在管端和凹槽之间的部分包括密封面，并且其中所述弹性密封环与所述一对开槽的管段的密封面接合。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述分支装置包括由化学性质上与CPVC合成物相适合的材料组成的弹性密封件，并且其中所述弹性密封件的密封面在紧靠地围绕所述管口的密封区域中与所述主管段接合。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述结合装置包括：
一对结合扇段，其中每个结合扇段都包括拱形本体，所述拱形本体具有第一端部、第二端部、在第一端部和第二端部之间延伸的内部凹面以及沿所述凹面延伸的纵向通道；和
至少一个机械紧固件，所述机械紧固件用于可拆卸地连接该对结合扇段；
其中当组装所述结合装置时，所述弹性密封环在每个扇段的纵向通道的内部延伸。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述分支装置包括：
相向的第一和第二拱形部，该相向的第一和第二拱形部在它们之间限定出包围主管段管壁的柱形空间，所述第一拱形部包括大致对应于主管段的外圆周的中凹管托表面、大小可覆盖所述管口的支管开口、围绕所述支管开口的套管壁和环绕所述套管壁的密封凹槽，其中所述套管壁包括成形唇缘，所述密封凹槽在所述管托表面处是敞开的；和
至少一个机械紧固件，该机械紧固件用于可拆卸地连接所述相向的拱形部；
其中所述弹性密封件放置在所述密封凹槽的内部。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述弹性密封件包括至少一个键突起，且所述密封凹槽包括至少一个配合的键凹槽，该配合的键凹槽用于在所述密封凹槽内部定向所述弹性密封件。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述结合装置的每个拱形部都包括作为压缩限制机构起作用的限制表面，用以防止所述成对的CPVC管段中的每一个的过度压缩。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述分支装置的第一和第二拱形部包括作为压缩限制机构起作用的限制表面，用以防止CPVC主管段的过度压缩。
9.如权利要求8所述的系统，其中，当装配时，所述结合装置和所述至少一对管段包括第一管安装组件，其中该第一管安装组件用于通过第一预定测试规程。
10.如权利要求9所述的系统，其中，当装配时，所述分支装置、主管段和支管段包括第二管安装组件，其中第二管安装组件用于通过第二预定测试规程。
11.如权利要求10所述的系统，其中，多根流体管段包括至少一个由CPVC合成物形成的立管，并且其中所述系统还包括：
第三类机械夹具，其中所述第三类机械夹具包括用于支承结合所述至少一个立管的支承装置，其中所述支承装置包括一对基本上相同的箍元件，其中每个箍元件都包括拱形部、凸缘和臂形延伸部，所述拱形部用于遍及大约180E地包围立管的壁，所述凸缘具有大致平面的凸缘表面，该凸缘表面具有贯穿凸缘表面的用于接收从拱形部的第一端部伸出的机械紧固件的开口，所述臂形延伸部布置在所述拱形部的另一端部上，所述臂形延伸部包括贯穿臂形延伸部的用于接收另一个机械紧固件的开口，其中，当装配时，所述凸缘表面和相向的箍元件的臂形延伸部作为压缩限制机构起作用，用以防止CPVC立管的压缩超过预定压缩极限。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述立管的管段的直径在大约2英寸到大约4英寸之间。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述分支装置的第二拱形部在结构上基本类似于第一拱形部，其中所述分支装置用于按垂直封闭的关系在第二分支位置处将所述主管段和第二支管段密封接合，其中所述主管段的管壁包括在与第一分支位置径向相向的第二分支位置处贯穿该管壁的第二管口。
14.如权利要求13所述的系统，用于在150°F至少大约375psig的连续压力下运行1000小时而不发生流体渗漏。
15.如权利要求14所述的系统，还包括：
与所述多根流体管段流动连通的多个喷洒灭火器喷头。
16.一种方法，包括：
a)按流动连通的方式形成管段的系统，其中所述管段是由CPVC合成物形成的，包括：
i)不使用液状粘固剂，按端部对端部封闭的关系密封接合至少一对管段；和
ii)不使用液状粘固剂，按垂直封闭的关系在分支位置处密封接合包括CPVC合成物的至少一根主管段与至少一根支管段。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在(a)中，至少一对管段与第一类机械夹具和至少一根主管段可逆地密封接合，并且所述至少一根支管段可逆地与第二类机械夹具密封接合。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
b)使包括所述至少一对管段和第一类机械夹具的至少一个第一管安装组件符合第一预定测试规程；和
c)使包括所述至少一根主管段、所述至少一根支管和第二类机械夹具的至少一第二管安装组件符合第二预定测试规程。
19.如权利要求18所述的方法，其中，在(a)(i)中，密封接合所述至少一对管段，包括：
在各管段的管壁上从其相应的管端开始按预定距离形成连续的环形凹槽，其中各管段上的管壁在管端和凹槽之间的部分包括一密封面；
在相邻的一对开槽的管段的密封面上定位弹性密封环，其中所述弹性密封环包括在化学性质上与CPVC合成物相适合的材料；和
围绕所述弹性密封环来定位一对结合扇段，以便所述密封环放置在每个结合扇段的纵向通道中。
20.如权利要求19所述的方法，其中，在(a)(ii)中，密封接合所述至少一根主管段与支管段，包括：
在主管段中在分支位置处形成一管口；
利用分支装置在所述分支位置处包围所述主管段的管壁，其中所述分支装置包括：
第一拱形部，其中所述第一拱形部包括中凹的管托表面、支管开口、套管壁和密封凹槽，所述管托表面大致对应于主管段的外圆周，所述支管开口的大小设计成在所述管口中延伸，所述套管壁围绕支管开口，其中套管壁向内终止在大致对应于所述管托表面外形的成形唇缘处，所述密封凹槽环绕所述套管壁，其中所述密封凹槽在所述管托壁处敞开并在支管的方向上终止；
第二拱形部，其具有用于包围所述主管段的表面；
安置在所述密封凹槽中的弹性密封件，其中所述密封件围绕所述管口环状地与所述管段接合，并且其中所述弹性密封件在化学性质上与CPVC管系统相适合；和
至少一个机械紧固件，其用于将第一拱形部与第二拱形部接合；和
在支管开口中接收支管段。
21.如权利要求20所述的方法，其中，在(a)中，形成管段的系统还包括：
iii)利用第三类机械夹具来支承由CPVC合成物形成的立管，其中所述立管与所述至少一根主管段是流动连通的。
22.一种系统，包括：
流动连通的多根CPVC管段，其中至少一对CPVC管段是通过第一类机械安装按端部对端部封闭的关系来可逆地连接的，并且至少一根CPVC主管段是通过第二类机械安装按垂直关系与CPVC支管段来可逆地连接的；和
与多根管段流动连通的多个喷洒灭火器喷头。
23.一种方法，包括：
a)形成在喷洒灭火器系统中使用的、包括初始的CPVC合成物的管道；
b)形成与机械夹具一起使用的、包括在化学性质上与初始的CPVC合成物相适合的第一材料的第一弹性密封件，用于连接所述管道；和
c)确定第一弹性密封件以便能适于与所述管道一起使用。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
e)形成在喷洒灭火器系统中使用的、包括改变的CPVC合成物的改装的管道；
f)形成与机械夹具一起使用的、包括在化学性质上与改变的CPVC合成物相适合的第二材料的第二弹性密封件，用于连接所述改装的管道；和
g)确定第二弹性密封件以便能适于与所述改装的管道一起使用。
25.一种方法，包括：
a)使喷洒灭火器系统的一部分离线，其中所述喷洒灭火器系统包括包含有CPVC的现有管段的管网；
b)通过使用至少一个机械夹具来将至少一根包含CPVC的附加管段按流动连通方式连接到现有管段的至少一部分上，来改装所述喷洒灭火器系统；和
c)使喷洒灭火器系统的所述部分返回到在线状态。
26.如权利要求25所述的方法，其中，在b)中，改装所述喷洒灭火器系统包括通过如下步骤替换现有管段的一部分：
(b)(i)成直角地切割现有管段以移除要被替换的部分并形成至少第一管端；
(b)(ii)在现有管段的管壁上从管端起的预定距离处切出环形凹槽；
(b)(iii)提供第二管段，该第二管段在从其一端部开始的预定距离处在管壁上具有环形凹槽；和
(b)(iv)利用所述至少一个机械夹具来按端部对端部封闭的关系密封接合所述现有管段和第二管段，其中所述至少一个机械夹具是结合装置。
27.如权利要求25所述的方法，其中，在b)中，改装所述喷洒灭火器系统包括通过如下步骤提供支管线路：
(b)(i)在主管段上的分支位置处切出管口；
(b)(ii)利用所述至少一个机械夹具在所述分支位置处包住所述主管段，其中所述机械夹具是用于围绕所述管口接合所述主管段的分支装置；和
(b)(iii)将支管段容纳到所述机械分支夹具上的出口开口中，其中所述支管段基本上垂直于所述主管段来布置。
28.一种组件，包括：
包含CPVC合成物的第一和第二管段；和
用于密封接合第一和第二管段的机械夹具，其中，当装配时，所述组件用于通过第一预定测试规程。
29.如权利要求28所述的组件，其中，第一预定测试规程包括由下述要素组成的组合中的至少一个要素：火中曝露试验，UL1821，Sec.13；弯曲力矩测试，UL213，Sec.12；振动试验，UL1821，Sec.19；装配试验，UL1821，Sec.22；流体静压试验，UL1821，Sec.23；压力循环测试，UL1821，Sec.24；温度循环试验，UL1821，Sec.25；长期流体静压试验，UL1821，Sec.27和它们的组合。
30.如权利要求28所述的组件，其中：
每个管段都包括在从其一管端开始的一预定距离处形成在管壁中的连续环形凹槽，其中在所述管端和凹槽之间的各管段上管壁的所述部分包括一密封面，并且其中第一和第二管段互相处于端部对端部封闭的关系；并且，
其中所述机械夹具包括结合装置，该接合装置包括一弹性密封件，其中所述弹性密封件用于呈环状接合所述密封面并跨越所述管段的管端，其中所述密封件包括在化学性质上与CPVC合成物相适合的材料。
31.如权利要求28所述的组件，其中：
第一管段是主管段，而第二管段是支管段，其中所述主管段和支管段处于互相垂直封闭的关系，其中所述主管段在分支位置处包括至少一个位于其中的管口；并且，
所述机械夹具包括一分支装置，该分支装置包括：第一拱形部，其中所述第一拱形部包括一中凹的管托表面、一支管开口、一套管壁和一密封凹槽，所述管托表面大致对应于所述主管段的外圆周，所述支管开口的大小设计成在所述管口中延伸，所述套管壁围绕支管开口，其中套管壁向内终止在大致对应于所述管托表面外形的成形唇缘处，所述密封凹槽环绕所述套管壁，其中所述密封凹槽在所述管托壁处敞开并在支管的方向上终止；第二拱形部，其具有用于包围所述主管段的表面；弹性密封件，其安置在所述密封凹槽中，其中所述密封件围绕所述管口环状地与所述管段接合，并且其中所述弹性密封件在化学性质上与CPVC合成物相适合；和至少一个机械紧固件，其用于将第一拱形部与第二拱形部接合。
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