CN101855483B - 用于布置在热可削弱管道所延伸通过的导管内的防火系统，用于布置该系统的方法和设置有该系统的导管 - Google Patents

Abstract

一种用于布置在具有限定内部空间的内壁的热稳定导管内的热膨胀防火系统，作为相对的热可削弱管道的具有外壁的单管道延伸或将延伸通过该内部空间，所述系统至少具有包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件的装置。

Description

用于布置在热可削弱管道所延伸通过的导管内的防火系统,用于布置该系统的方法和设置有该系统的导管

技术领域

本发明涉及用于布置在具有限定内部空间的内壁的刚性且热稳定导管内的热膨胀防火系统，单管道或单束管道延伸或将延伸通过该内部空间内。每个管道是相对热可削弱的管道。本发明进一步涉及具有内壁的刚性且热稳定的导管，单管道或单束管道延伸或将延伸通过导管。每个管道是具有外壁的相对热可削弱的管道，其中导管包括热膨胀防火系统。本发明进一步涉及用于在具有限定内部空间的内壁的刚性且热稳定导管内提供防火系统的方法，单管道或单束管道延伸或将延伸该内部空间。每个管道是相对热可削弱的管道。

背景技术

导管一般结合在例如将两个隔间分开的建筑元件内。这样的建筑元件也可以称为分隔件。管道可以从两个隔间的一个延伸通过导管到另一个内。这些导管经常称为管道贯穿件或穿越系统。这样的导管经常存在于形成在土木工程基础上的建筑内。工厂、楼宇、排水系统、隧道、地铁等都包括这样的贯穿件。然而，形成在航海工程基础上的建筑也包括这样的导管。可以在船舶和/或例如石油钻塔的其他离岸设施上发现所述导管。

这些贯穿件在此建筑中被视作不希望的必需件。例如，用于供水和废水系统、空调系统、液压和气压控制、喷洒器等的管道，以及用于输送气体或油料的管道需要延伸穿过这样的建筑，但这在隔间的分隔处引入了薄弱点。

这样的薄弱点自身在建筑的机械强度方面不具有很大影响，但在不希望的物理现象在建筑中的传输方面具有影响。

一个示例是，需要尽可能将火自身限制在仅一个区内。这不仅对于允许控制火势和灭火是重要的，而且也为火附近隔间内的人员提供时间，以在火势进一步扩展前到达距火的安全距离。为防止烟和/或火从一个隔间通过导管通向另一个隔间，导管通常设置有当其暴露于由于附近的火而导致的热时将导管封闭的材料，所述材料至少在一定时间内将导管封闭。

需要防止的另一种形式的输送是向发生在隔间内的火供给空气。特别对于岸上建筑，被认为通过烧毁的导管向火供给氧，且认为如果空气输送能够在不同层的隔间之间发生，则火自身在多层建筑内蔓延。由于此原因，也希望当导管的一侧着火时将导管关断。

虽然以上参考了具有导管且将两个隔间分开的建筑元件，但也可能的是建筑元件将隔间与周围环境分开。因此，可能的情况是建筑元件的一侧暴露于大气状态。

将认识到的是延伸通过导管的管道、导管自身以及导管结合到其内的建筑元件可能各由允许传热的材料制成。传热的效率取决于材料的类型和材料的尺寸。原则上，热能够在此情况中通过至少两个不同的途径供给到管道的内部空间内。第一途径是通过延伸通过导管的管道，且到导管内部空间的第二途径是通过制成导管自身的材料。如在离岸建筑和船舶中的情况，导管通常由金属制成，即由良好的导热材料制成，热通常通过第二途径迅速地供给到导管的内部空间。当然，在分隔件例如是混凝土墙且导管由墙内的通孔形成的情况中，热也可能仅通过第一途径施加到导管的内部空间。

在离岸和岸上建筑工业中明显的趋势是使管道，特别是使以上所述的所谓服务系统的管道由例如PVC、PP-R、ABS和HDPE的塑料材料制成。相对于铝或金属管道，这样的塑料管道提供了很大程度的减重，这在造船中是明显有利的。如所已知的，塑料不易于被腐蚀且不有助于腐蚀，这在离岸和岸上建筑工业中都是有利的。这样的塑料管道被发现很少受到管道内沉积物的影响，特别是与钢管道相比时，塑料管道在废水安装中是有利的。然而，当暴露于热时，这样的塑料管道可能被削弱，即变软，且因此在此说明书中进一步被称为由热可削弱或热可软化材料制成，或简称为热可削弱管道。术语热可削弱材料因此主要指包括塑料或由塑料制成的材料。然而，也可构思的是由或以玻璃纤维制成的管道形成热可削弱材料，且因此它们同样属于热可削弱管道。

将清楚的是这样的管道的削弱在由金属制成的且结合在金属建筑元件或分隔件内的导管内将更迅速地发生。导管将起到热可削弱材料管道周围的烤炉的作用，从而导致管道的局部崩溃。然而，暴露于火的石材或混凝土墙内的通孔的被加热的内壁可能同样起到烤炉的作用，但在此情况中的加热速度将与“金属烤炉”的加热速度不同。石材或混凝土墙将吸收更多的热，且作为热的不良导体。热供给到导管内的第二途径在此情况中因此更不有效。在此情况中，很可能第一途径，即通过管道自身的热传输，即使并非唯一有效的途径也最占优势。

通常的实践是将导管和延伸通过导管的管道之间的空间以密封系统密封。这样的密封系统可以在暴露于热之前提供密封能力，且例如可以进行密封而使得气体和/或水不能穿过管道和导管之间的环形空间。

特别对于热可削弱材料制成的单管道所延伸通过的导管，已开发了先进的密封系统。参考相同发明人的EP 120 075.9 B1，其中描述了所谓的“压溃器塞”。在导管的每端处，在导管和延伸到导管的管道之间的环形空间内插入塞。压溃器塞由热膨胀材料制造。当暴露于热时，压溃器塞膨胀。然而，因为导管由非常刚性的材料制成，所以膨胀仅可能径向向内发生。当暴露于热时，热可削弱管道开始削弱，塞的径向向内的膨胀进一步将管道压溃，且以之将管道封闭，以及将整个导管封闭。这样的塞的使用对于单管道所延伸通过的导管是非常有利的，因为需要由塞关闭的环形空间非常好地被限定。

本发明人的WO 2006/097290披露了多个管道所延伸通过的导管。为密封此导管，描述了一种包括多个热膨胀橡胶套筒的系统。通过将热膨胀石墨结合到橡胶材料内，将套筒材料制成为热膨胀的。这样的套筒也称为填充器套筒。通常，套筒是可非常容易地弯曲的、柔软的、且具有相对差的机械特性。这使得套筒完美地插入在导管内且因此将导管填充。套筒也以相互平行且与管道平行的方式使用。系统进一步包括耐火和/或防水的密封剂。密封剂靠着套筒的端部施加，且形成将导管密封的密封层。

如在WO 2006/097290中描述的系统通常应用在与其中所通过的管道的横截面相比其横截面非常大的导管内。主要原因是必须在导管内存在足够的空间以将导管以热膨胀橡胶套筒填充，使得这些热膨胀套筒在膨胀期间在径向(横向)方向上能够将导管完全封闭。因为在填充器套筒之间以及在每个空的套筒内也存在空间，所以只要导管内的温度达到热膨胀橡胶材料将膨胀的温度点，则热膨胀能够在径向(横向)方向上自由发生。

虽然轴向(纵向)方向上存在每单位长度之间的密封剂层，但没有用于可膨胀的空间，且对于轴向对齐的给定的热膨胀材料量，膨胀预期在轴向方向上比径向方向上更大，填充器套筒的膨胀最初仍主要在径向方向上定向。

不希望被任何理论限制，这是三个因素的结果。首先，只要发生热膨胀，即使在低温下且因此仍仅到有限程度的热膨胀，则轴向膨胀的套筒在密封剂层之间也被约束且开始弯曲，因此去除了密封剂层的内壁上的压力。其次，如果在径向膨胀时存在很小的阻力，则膨胀将径向进行。(注意，空间在径向上可利用，不仅由于套筒内和套筒间的空间，而且在较高温度时也由于导管内削弱的管道)。第三，最初存在于导管内且现在由于温度升高和导管内体积缩小而达到高压的空气将在一些阶段中假定地通过在密封剂层中变得可利用的小裂缝离开，而不使密封剂层断裂。此空气溢出提供了导管内可利用的“新体积”，膨胀中的套筒层能够膨胀到所述新体积内，同时被限制在导管和密封剂层内。

在一些阶段，导管内的被密封剂层约束的膨胀力变得足够高使得密封剂层断裂。

此断裂自身不是问题，因为已膨胀的套筒已在密封剂层断裂前将导管密封。

目前，很希望具有更小且更短的导管，以节约重量和空间，而不危及暴露于火之前和在暴露于火期间的密封能力。

横截面尺寸更小的导管允许填充器套筒材料膨胀开始主要在径向方向上进行的能力很小。在此导管中，径向膨胀受到约束。因此，膨胀将在更早期阶段适合于在轴向进行，从而导致密封剂层的早期断裂，并且具有密封剂层在导管被膨胀中的材料完全封闭前断裂的可能性。在此情况中，需要作为密封剂层的替代应用更坚固的“结构”。因此，在实践中使用设计为承受高压力的塞，而非使用密封剂层。已表明，通过如下导管有效地允许填充器套筒径向膨胀且完全封闭导管和管道，即所述导管和延伸通过所述导管的管道之间的环形间隙内带有可膨胀填充器套筒的导管，而在所述导管两端通过深插入的塞封闭。

然而，为进一步降低导管相对于管道的横截面积，进一步尝试节约更多的空间和甚至更多的重量。

当导管和管道之间的环形间隙变得非常小时，塞不能插入且因此不能提供抵抗填充器套筒材料的轴向膨胀的阻力。当管道略微相对于导管偏心时，此情况变得更严重。

在市场上存在一种包括两个钢圈形状的外壳的系统，所述外壳填充以相对薄的通常可卷绕的橡胶热膨胀材料的片。这些外壳中的每一个可安装在导管前方围绕管道且靠着分隔件，以提供抵抗热膨胀材料的轴向膨胀的阻力，且强制膨胀在径向向内方向上进行，以在暴露于热时将管道(且也理想地将导管)完全封闭。这样的系统具有许多缺点。首先，它要求两个额外的安装步骤(在分隔件的每侧上一个外壳)，且要求用于在“围绕”导管的分隔件的部分处安装的实施。其次，在横截面方向上节约的空间在一定程度上由于需要将它们安装到分隔件的围绕导管的部分处而失去。第三，外壳自身要求空间，使得在轴向方向上导管或贯穿件有效地变为更长而非更短。

本发明的目的是提供与刚性且热稳定导管组合应用的热膨胀防火系统，所述导管具有限定了内部空间的内壁，作为相对可削弱管道的管道延伸或将延伸通过所述内部空间。

本发明的目的是提供刚性且热稳定导管，所述导管具有内壁，作为相对可削弱管道的具有外壁的管道延伸或将延伸通过所述导管，使得管道以经济上有吸引力的方式包括热膨胀防火系统。

本发明的目的是提供用于在刚性且热稳定导管内提供防火系统的方法，所述导管具有限定了内部空间的内壁，作为相对可削弱管道的管道延伸或将延伸通过所述内部空间。

发明内容

作为本发明的目的，本发明提供了如上所参考的热膨胀防火系统。根据本发明的系统至少包括包含至少一个具有非线性热膨胀特性的部件的装置。所述装置可围绕管道同心定位，使得在系统布置完成之后且在装置的非线性热膨胀开始之前，热气体能够从导管外侧进入装置和导管的内壁之间的、管道的外壁和装置之间的气体进入空间，或热气体能够通过该装置。此系统提供了令人惊讶的效果。

当失火时在附近存在的热气体可能作为将热传输向导管的第一介质。因为此热气体在进入气体进入空间时能够进入导管，所以限定气体进入空间的壁将被加热。这些壁中的至少一个将是属于包含至少一个具有非线性热膨胀特性的部件的装置的壁。此装置然后被加热，略微膨胀，并非必需以非线性方式膨胀，和/或由于从热气体通向装置壁的热而熔化。

作为其结果，装置自身固定在导管内壁和管道外壁之间的环形空间内。此固定假定通过热膨胀和/或由于熔融装置壁的结果的胶合的组合发生。优点是该装置不必预先固定在导管内。

同样，导管的端部也不必通过密封剂封闭。与此系统相关的优点是即使当仅在导管的一侧处可接近导管时，此系统也能够安装在导管内。

另外，非常有利的是，已表明一旦装置已自身靠着导管的内壁和管道的外壁固定，且进一步暴露于热，则在导管轴向方向上的膨胀被禁止。不希望通过任何理论限制，这被认为是由于固定到管道和导管的内壁所造成。其结果是膨胀主要径向进行，这变得在管道由于暴露于热而开始削弱时也是可能的，且如此为当前的迅速且有力的径向向内膨胀的装置退让，所述装置此时已达到显示其非线性膨胀行为的温度范围。

进一步已表明，装置的在管道内位于向着管道的“较冷”端的部分，即向着不直接暴露于大量热的管道端部的装置部分可以不仅不立即受到热的影响，而且至少在一定时间上进一步被阻挡而不暴露于热。只要装置的靠近热源的部分自身固定在导管内而靠着导管的内壁和管道的外壁，则气体进入空间有效地被阻挡。因此，热气体将不到达或至少不再达到位于导管的尚未直接暴露于强热源的部分内的装置端部。装置的暴露于热且以所述非线性热膨胀响应于热的部分将形成隔离，使得管道在不暴露的侧保持相对冷。

本发明进一步提供了如上所述的导管，其中论述了本发明的目的。导管的内部空间包括如上所述的系统，从而也为导管提供由所述系统给出的优点。导管能够在横截面上相对小且在长度上相对短，这在离岸和岸上应用中都是优点。

本发明进一步提供了以上所参考的方法，其中论述了本发明的目的。方法包括：将包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件的热膨胀装置定位在内部空间内；将装置相对于内部空间同心地定位以同心地围绕管道；和将装置定位为使得在装置的非线性热膨胀开始前，热气体能够进入装置和导管内壁之间、管道的外壁和装置之间的气体进入空间内，或热气体能够通过装置。

以上所述的系统的优点等同地应用于执行此方法。

附图说明

本发明，其另外的实施例和相关的优点结合示例性的附图进一步描述和解释，各图为：

图1示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的第一实施例；

图2示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的第二实施例；

图3示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的第三实施例；

图4示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的第四实施例；

图5示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的第五实施例；

图6示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图1中示出的实施例在甲板上的应用；

图7示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图2中示出的实施例在甲板上的应用；

图8示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图3中示出的实施例在甲板上的应用；

图9示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图4中示出的实施例在甲板上的应用；

图10示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图5中示出的实施例在甲板上的应用；

图11示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图1中示出的系统在根据本发明的导管的第六实施例中的应用；

图12示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图2中示出的系统在图11中示出的导管中的应用；

图13示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图3中示出的系统在图11中示出的导管中的应用；

图14示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图4中示出的系统在图11中示出的导管中的应用；

图15示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图5中示出的系统在图11中示出的导管中的应用；

图16示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图11中示出的系统和导管在天花板或地板内的应用；

图17示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图12中示出的系统和导管在天花板或地板内的应用；

图18示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图13中示出的系统和导管在天花板或地板内的应用；

图19示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图14中示出的系统和导管在天花板或地板内的应用；

图20示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了图15中示出的系统和导管在天花板或地板内的应用；

图21示出了刚性且热稳定的导管，所述导管具有限定了内部空间的内壁，单管道延伸通过所述内部空间；

图22示出了根据本发明的方法的实施例的步骤；

图23示出了根据本发明的方法的实施例的步骤；

图24示出了根据本发明的方法的实施例的步骤的结果；

图25示出了根据本发明的方法的实施例的步骤；

图26示出了根据本发明的方法的实施例的步骤的结果；

图27示出了根据本发明的方法的实施例的步骤；

图28示出了根据本发明的方法的实施例的步骤的最终结果；

图29示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的实施例；

图30示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的实施例；

图31示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的实施例；

图32示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的实施例；

图33示意性地且在沿轴向方向的横截面中示出了根据本发明的系统和导管的实施例；

图34示出了根据本发明的系统和导管的实施例的替代应用的透视图；

图35示出了根据本发明的系统和导管的实施例的替代应用的透视图。

具体实施方式

图1示出了热稳定的导管1，在此例子中所述导管由金属制成。导管1具有内壁2，所述内壁2限定了内部空间，单管道3延伸通过所述内部空间。管道3是热可削弱管道，且具有外壁4。所述管道3能够例如是由PVC或聚乙烯制成的管道。然而，所述管道3也可构思为包括作为强化件的玻璃纤维的热膨胀管道。这样的管道可以包括围绕玻璃纤维的树脂。

热膨胀防火系统5布置在导管1内。在此例子中，系统5包括装置6，所述装置6包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件。如所示出的，装置6可围绕管道3同心地定位，使得在系统5的布置完成后且在该装置的非线性热膨胀开始之前，热气体能够从导管外侧进入装置6和导管1的内壁2之间的气体进入空间7。

装置6具有在其显示非线性膨胀特性的温度范围的最低端的温度下开始熔化的表面。

将理解的是当由于附近的火而存在的热气体将进入气体进入空间7时，装置6的第一响应将是装置的由于与此热气体相互作用而被加热的表面的熔化。其结果是，粘性材料将形成在装置6的表面处。将发生装置6到导管1的内壁2的附着。因为装置6也已略微膨胀，即使尚未进入非线性膨胀范围，但装置6可以牢固地自身固定在导管1内。热也将通过管道3传递到导管1。在管道达到开始削弱的温度前，管道将到达装置表面开始熔化的温度。因此，装置6也将自身附着到管道3的外层4。装置6已牢固地自身固定在导管1内，固定到导管1的内壁2，且固定到管道3，固定到管道3的外壁4。

在进一步暴露于热时，由于附近的火，导管1内的温度将进一步升高。例如由塑料制成的热可削弱管道3当暴露于大约75℃或更高的温度时变软。在一些阶段中，装置6将达到开始发生非线性热膨胀的温度。因为装置6已自身靠着导管1的内壁2和管道3的外壁4固定，所以轴向膨胀被限制。然而，径向向内的膨胀相对容易，特别是由于被削弱的管道3。装置6有效地将被削弱的管道3“压溃”，且如此将导管1完全封闭。

已表明，径向向内膨胀能够是有力的，且其膨胀程度直至装置因为非线性膨胀的结果而膨胀使得不仅压溃管道3且封闭导管1而且自身“不可移除地”在导管1内夹紧。导管的封闭因此是防水的。将膨胀的装置从封闭的导管移除要求专门工具。这对于其中在隔离的隔间内着火的情况是非常有利的。例如，当在船只的发动机舱内着火时，且导管如希望地被封闭；且发动机舱被填充以水以灭火，不出现水将从发动机舱通过导管穿透到整个船只的情况。

如在图1中示出，可能的是在导管1的一侧处应用隔离材料8。如果导管1应用到壁11中，此材料将通常应用于导管1的不预期为直接暴露于火或热的侧。在图中，此侧以UES指示，UES意指“非暴露侧”。

直接暴露于由于附近的火而导致的热的侧称为ES侧，ES意指“暴露侧”。在其中导管1由金属或金属合金制造的此情况中，所应用的隔离材料8通常是基于矿物棉的材料。

特别地，在其中暴露于热仅在导管1的一侧发生的情况中，系统5的实际响应将相对于导管1也是非对称的。系统5的响应部分将也提供隔离，特别是一旦管道3已被膨胀的装置6完全封闭。已观察到在导管的暴露侧(ES)暴露于附近的火期间，在导管的未着火的另一侧(UES)的温度升高将变得远高于60至70℃。这特别地适用于当隔离材料8已应用在导管1的未暴露侧的情况。

也已指出，可能作为由装置6在导管1内的早期固定而提供的结果，在装置6的完全膨胀部分和装置6的未膨胀或少量膨胀部分之间的过渡是突变的过渡。显见，热保持在局部，该热可利用且用于装置在ES处的完全膨胀。

如将在后文中更详细地论述，装置优选地具有套筒的形状。然而，装置6的其他构造也是可以的。装置优选地由挤压为预定形状的可硫化的橡胶类化合物制造。组分之一例如是在大约60℃时开始熔化的乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。具有非线性热膨胀特性的化合物可以包括在现有技术中已熟知的且以多种等级在商业上可提供的热膨胀石墨。对于装置6的更多信息，例如参考WO 03/013658。

可能的是，化合物包括第一类型的膨胀剂和第二类型的膨胀剂，例如第一类型的热膨胀石墨和第二类型的热膨胀石墨。第一类型的开始膨胀温度例如可以低于第二类型的开始膨胀温度。对于本领域一般技术人员，可在常规的实验工程工作中发现使得装置将具有在暴露于热气体时开始熔化且作为熔化的结果自身固定到其他表面的装置表面。一个或多个膨胀剂(也在现有技术中已知)将保证在装置6暴露于较高的温度时，装置6将开始以非线性方式膨胀，且在这些表面的法向方向上膨胀。

在图1中示出的导管典型地用于船舶上和/或用于离岸建筑。导管1可以布置在、焊接在隔间之间的金属壁11内或分隔壁11内。然而，也可以将导管1布置在这样的建筑的外壁11内。

现在将论述系统5的多个其他实施例，如可应用于图1中示出的导管1。

图2示出了系统5的实施例，其中该系统进一步包括密封剂9，用于通过施加密封剂的层10来密封导管1的一端。在图2中示出的实施例中，密封层10优选地具有超过15mm的厚度。这样的密封剂9以商标名称FIWA商业上可获得。密封剂可以是室温下且在暴露于湿气时可硫化的。这样的密封剂是商业上可获得的。密封剂9可以进一步是大体上热形状保持和尺寸保持型的密封剂，且使得在硫化后密封剂在45至60的肖氏硬度A范围内。这样的密封剂9能够是硅基密封剂，且商业上可获得，例如以商标名称NOFIRNO销售的油灰。密封剂9可以施加为厚度15mm直至20mm的层10，且应根据本发明仅在导管1的不可能直接暴露于附近的火的侧(USE)处施加。在图2中，UES是已施加隔离材料8的侧。

如在图2中示出的系统5的响应类似于如在图1中示出的系统5的响应。主要差异在于在图2中示出的实施例中热气体或烟不能从暴露侧移动到未暴露侧，因为密封剂层10阻挡了导管1的UES端对于此气体的传输。如果由于暴露于热气体而使装置5的仅一部分，即位于暴露侧的部分如上所述地响应，则可能的是气体进入空间7的位于更靠近未暴露侧的部分将形成空腔。这由于装置5的所述部分在暴露侧牢固固定到内壁2和外壁4。在UES端部处的这样的空气空腔然后将形成良好的隔离。如果暴露侧的确暴露于附近的火，则与图1中示出的情况相比，管道在未暴露侧将保持更长时间的低温度。

图3示出了系统5的另一个实施例。在此实施例中，导管1的每一端均设置有密封部，所述密封部包括厚度大约为5mm或更小的密封剂，使得当暴露于附近的火时，在装置5的非线性膨胀开始前，热气体仍能够从导管1外侧进入气体进入空间7。可能的是，将密封剂仅施加在导管1的一端上。厚度大约为5mm或更小的密封剂层将由于附近的火而被消耗，断裂或撕开，或以其他方式为将进入气体进入空间7的热气体退让。如在图3中示出的系统5的响应基本上与如在图1中示出的系统5的响应相同。差异在于对于如在图3中示出的系统5，在装置6的外表面将被进入气体进入空间7的热气体加热之前，需要一定的时间。在一定的时间阶段内，薄的密封剂层10将阻止气体进入导管1。然而，一旦密封剂层10退让，最可能仅在暴露侧退让，则热气体将进入气体进入空间7且系统的响应将如上所述进行。

图4示出了类似于图3中示出的系统5的系统。然而，系统5使得或已实施为使得气体进入空间7位于管道3的外壁4和装置6之间，而非位于装置6和管道1的内壁2之间。特别地，在导管1放置在例如钢或黄铜的具有相对高的导热性的壁11中且导管1自身由例如金属、金属合金等的导热材料制成时，装置6的面向且可能甚至与导管1的内壁2接触的表面将被导管1加热且固定到导管1。在密封剂层10在暴露侧处“压溃”之后，热气体将能够进入气体进入空间7，并加热装置6的面向管道3的外壁4的表面。然后，将发生此表面到管道3的外壁4的固定，并且装置然后将完全固定在导管1内。当暴露于更多的热时，径向膨胀又将相对于受到抑制的轴向膨胀占优势。

图5示出了系统6的实施例，其中一旦热气体在密封剂层10在暴露侧处“压溃”之后进入气体进入空间7，则气体进入空间7穿过装置6。装置6的面向装置6的另一表面的表面将熔化且相互附着。装置6的面向导管1的内壁2的表面将被加热且固定到此内壁2，如上文中在解释图4中的系统如何工作时所描述的。装置6的面向管道3的外壁4的表面将被经由管道3传输到导管内的热量加热。最终，此装置6也将自身固定到导管1的内壁2和管道3的外壁4，因此当进一步暴露于热且温度升高时，限制了轴向膨胀且有利于径向向内膨胀。

不同的实施例在暴露于类似的温度形式时将具有不同的响应。然而，最终，最后的结果大体上相同。

必须考虑到，可以将施加在导管1的UES端部处的单独的相对厚的密封剂层10(如在图2中示出)与图3、图4和图5中示出的装置6的实施例中的任何实施例组合。类似地，图3、图4和图5中示出的装置6的实施例也能够不使用任何密封剂层10以类似于图1中示出的装置的方式实施。

图6至图10示出了分别对应于图1至图5的实施例。然而，在图6至图10中，导管应用于甲板或天花板12。天花板侧通过C指示，且地板侧通过F指示。管道3和导管1的轴向方向是竖直方向。如在这些图6至图10的每个图中可见，在通常情况中隔离材料8靠着天花板12施加。系统5进一步实施为使得热气体将从天花板侧C进入，而非从地板侧F进入。如在其中应用了单独的厚密封层10的图7中可见，此密封层施加在地板侧F处。显见，在图6至图10中示出的实施例预期热气体从天花板侧C进入气体进入空间7。装置6能够制成为使得材料自身稳定地夹紧在导管内，靠着导管1的内壁2和/或靠着管道3的外壁4。然而，也可能的是，装置6通过其他手段保持在导管1内。这样的手段可以是粘合材料，例如双面胶带。在图8至图10中示出的实施例示出了装置6如何能够通过将密封层10施加在天花板侧C处而保持在导管内。

虽然示出了导管1能够对称地相对于地板/天花板12定位，但可能的是，导管完全延伸到天花板侧内或完全延伸到地板侧内。在这两个极端之间的所有构造同样是可以的。在图1至图10中示出的构造典型地使用在船舶上和/或离岸建筑上。

图11至图20基本上示出了与分别在图1至图10中所示出的系统相同的系统5。主要差异在于导管布置在具有相对低的导热性的壁11内，例如石材或混凝土壁内(图11至图15)，或布置在此材料的地板或天花板内(图16至图20)。通常，导管1在此情况中具有大体上由导热性相对低的材料(例如石材或混凝土)制成的内壁2。在这些情况中，导管只是石材或混凝土壁上的开口或孔。将考虑到的是热传输到导管1内的主要途径在此情况中是管道和进入气体进入空间7和管道3的热气体。然而，并非不可能的是导管1仍具有大体上由导热性相对高的材料(例如钢或黄铜)制成的内壁，例如“浇注”到混凝土内。

导管1的直径与管道3的直径相比相对小。优选地，管道3的外径超过导管1的内径的50％。甚至更优选地的是管道的外径超过导管1的内径的60％。当管道3的外径超过导管1的内径的70％时实现了进一步的优化。当然，管道3的外径相对于导管1的内径越大，则越节约空间。图1至图10中示出的分隔件可以由金属合金制成，典型地为钢、铝或铜合金。然而，如在图11至图20中示出，分隔件自身可以包括石材或混凝土壁，地板或天花板。在此情况中，导管1可能包括此石材或混凝土内的通孔。当分隔件是石材或混凝土壁时，通常在分隔件1的任何侧上都不施加隔离材料。

当导管1由金属合金制成时，导管1的长度能够是大约18cm。当导管是基于石材或混凝土内的通孔时，导管1的长度能够短至大约15cm。用于密封的系统基本上对于每种类型的导管相同，无论是金属导管或是石材/混凝土导管。

热膨胀装置6的层可以是单件装置。热膨胀装置6包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件，所述部件可以具有热膨胀石墨的形式。该装置优选地是非膨胀材料。

密封剂9可以是耐火聚合物和大体上热形状保持和尺寸保持的类型，密封剂9优选地包括无如下成分的聚合物，即该成分在加热时导致聚合物的膨胀程度大于聚合物自身在此加热时的膨胀程度。优选地，密封剂在400℃的温度下不可燃。对于应用进一步有利的是密封剂的氧指数为45％或更高，所述氧指数通过已熟知的国际认可的测量氧指数的方式确定。

现在转到图21至图28，图中披露了用于在刚性导管1内设置防火系统的方法的典型实施例。尽管图中描绘了在石材或混凝土的分隔件11内的导管1，但如果分隔件11和导管1由金属或金属合金制成，则方法基本上相同。导管可等同地应用于天花板或地板。

图21示出了具有导管1的分隔件11，导管1带有由热可削弱材料制成的延伸通过其内的管道3。如在图22中示出，方法的步骤包括：应用包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件的装置5(未示出)。装置5或多或少地围绕管道3同心地施加。装置5可以提供为如在图22中示出的套筒的形式，如具有用于方便地围绕管道3操纵套筒的狭缝13。如在图23中示意性地示出的，一旦套筒已外绕管道3被操纵，则将套筒推入导管1内。优选地，此套筒终止在导管中间，仍在导管的每端处允许能够被密封剂9占据的空间，使得密封剂9将处于导管1内且与分隔件11齐平。图24示出将装置6同心地围绕管道3施加的最终结果。装置6已被定位，使得在装置的非线性热膨胀开始前，热气体能够进入装置6和导管1的内壁2之间的气体进入空间。

如在图25中示出，密封剂9可以在下一个步骤中在导管1和管道3之间施加在导管1的一个(或每个)端部处。如在上文中所述，此密封剂9可以由防火聚合物制成，且在室温中且暴露于湿气时可硫化。密封剂9可以进一步是大体上热形状保持和尺寸保持类型的，且使得在硫化后密封剂的硬度在肖氏A硬度45至60的范围内。密封剂的施加例如能够借助于密封剂分配器14进行。相对于能够以密封剂9填充的导管1内的体积，密封剂9可以以非常充分的方式施加(如在图25中示出)。过量的密封剂9能够容易地在安装工作期间去除。剩余的密封剂9能够被压平(图27)。可建议的是将手例如以水润湿，使得密封剂不粘附到工人的手上。最后，密封剂9将在此情况中与分隔件11齐平。在此说明书中披露了带有其内已安装导管1的分隔件11的系统6，如将在图28中示出的。在导管1由钢或金属(合金)制成的情况中，密封剂将与导管1的每个端部边缘齐平。

如以上所指出，密封剂层10可以施加在导管的仅一端处。在此情况中，此端应是与直接暴露于附近的火的端相对的端部。密封剂层可以在此情况中施加为使得它将具有超过25mm的厚度，理想地具有大约20mm的厚度。也可以的是在导管1的每端处施加密封剂层10。在此情况中，层的厚度可以大约为5mm或更小，且使得当暴露于附近的火时，热气体能够在非线性膨胀装置6开始前仍从导管1外侧进入气体进入空间7。

如上文中指出，描述为在作为混凝土或石材壁11内的通孔的导管1内使用的系统5和在由金属或金属合金制造的作为也由金属或金属合金制造的分隔件11的部分的导管1内使用的系统5基本上相同。重要的是，热传输到导管1内且特别是传输到装置6的表面的可利用的途径在这两种类型的导管1中不同。作为金属或金属合金的分隔件11的一部分且自身由金属或金属合金制成的导管1允许热通过分隔件的材料和导管的材料以及通过从热暴露侧ES延伸到导管1内的管道3而传输到导管1。换言之，在此情况中，两个途径可供利用。另一方面，由石材或混凝土分隔件11内的通孔形成的导管1仅具有一个使热传输到导管内的可利用途径，所述途径为由管道自身提供的途径。在混凝土或石材分隔件11将开始将热传输到导管1之前，分隔件11将首先吸热，这将需要很长时间。在发生热从混凝土或石材壁自身传输到导管内时，热可削弱材料的管道、管或通道将已被削弱到很大程度。

有意义的是已表明，如上所述的密封系统5可用于这些类型的导管1中的每一个。当然，当导管1由金属或金属合金制成且作为金属或金属合金的分隔件的一部分时，热将非常迅速地进入导管，且热膨胀装置6将迅速响应。然而，不利的是，使用钢或金属导管1时导管1总是易于受到腐蚀。

已表明，当导管是混凝土或石材壁内的通孔时，如上所述的密封系统也足够快地响应。

除以上所述优点外，根据本发明的系统的另外的优点是，为不同类型的导管1设置一个系统。这些导管1可以在如下意义下描述为不同，即热传输到导管内的途径是不同的。

上文中已指出，导管1的实际长度可能随导管1的不同类型而不同。一般地，由石材或混凝土壁内的通孔形成的导管1的长度能够短至大约15cm。使用在例如离岸和造船工业中的钢建筑中的导管1的长度能够短至大约18cm。给定不同尺寸管道的可利用性，即管道的外径的不同，且给定不同尺寸的导管的可利用性，即导管的内径的不同，则装置5能够作为单独层的套筒提供，其具有大体上在轴向方向上延伸的狭缝13，且其尺寸根据下文中描述的可能性之一。显见，装置的长度不能过短。毕竟需存在足够的热膨胀材料来“压溃”管道，且封闭导管。在暴露于热时的膨胀可以在其原始体积的5至40倍之间的范围内。

如果考虑套筒的形状，装置6可以具有大约170mm的长度且具有大约2mm的套筒材料厚度而用于直径为25mm的管道；具有大约4mm的厚度而用于直径为25至50mm的管道；具有大约6mm的厚度而用于直径为51至74mm的管道；具有大约8mm的厚度而用于直径为75至109mm的管道；具有大约14mm的厚度而用于直径为110至124mm的管道；具有大约18mm的厚度而用于直径为125至139mm的管道。

对于直径在140至160mm范围内的管道，套筒材料优选地具有大约20mm的厚度。套筒的长度则优选地为190mm。

对于直至2″的管道，气体进入空间7在横向方向上优选地具有不超过3mm的“间隙尺寸”；对于直至2″至4″的管道，优选地具有不超过6mm的“间隙尺寸”；且对于直至6″的管道，优选地具有不超过10mm的“间隙尺寸”。

现在参考图29至图33以论述作为系统5的一部分的装置6的不同实施例。已指出，装置6可以具有套筒的形状。

图29示意性地示出了其间定位有装置6的导管1和管道3的横截面。装置6可以是多部件装置，例如在图30和图31中示出。在图30和图31中示出的套筒自身围绕管道3“夹紧”。然而，可以的是套筒自身靠着导管的内壁2“夹紧”，使得气体进入空间7在装置6和管道3之间。如在图31中示出的装置包括径向间隔开的部分5a、5b。如在图32中示出的装置提供有多个形成为用作气体进入空间7的通道14。图33示出了作为可折叠装置的装置6，所述装置6包括一个或多个橡胶状材料的片，所述片包括具有非线性热膨胀特性的部件。

甚至也可能的是，装置6从几何观点而言可同心地定位，在实际中装置6并非严格地同心地定位。例如，套筒形的装置6可以“松弛”地围绕水平定向的管道3悬挂。

许多不同的形状是可以的。装置6可以使得气体进入空间7包括以一定切向距离位于环形形状体积内的体积部分。其优点是装置6将围绕其圆周被热气体加热，且能够迅速地自身固定在装置局部面向的表面的许多位置处。

如图31和图33示出的，也可能的是装置6使得气体进入空间7包括以一定径向距离位于环形形状体积内的体积部分。这例如也适用于图32中示出的实施例。图33中示出的实施例可以是单件，但也可以是多部件装置。虽然每个装置6可围绕管道3同心定位，但装置6的部分5不必需具有成圆形的特征部。虽然如在图31中所示的装置6包括拱形部分，但也可以的是每个部分5a、5b在松弛的状态是平的且可弯曲以插入到管道3和导管1的内壁2之间的环形空间内。

已表明，根据本发明的防火系统5能够等同地应用于如下情况中，即其中作为参考上文所述的单独管道3的替代，存在管道3的单个束33。图34示出了这样的应用。管道3的束33中的每个是相对的热可削弱的管道3。管道3优选地紧密地集束，以避免束33内管道3之间的大间隙。虽然仅图34一个图示出了这样的束33，但需指出的是，在其他附图的每个中，单管道3能够被管道3的单个束33替代。

并非不可构思的是管道3例如有效地是被冷却的水管，且如此提供以隔离材料35，例如armaflex，如在图35中示意性地示出的(隔离材料35为清晰起见示出为厚层，但在实际中不必如此)。

本发明不限制于以上所述的例子。气体进入空间7能够通过装置6的许多不同的形状和/或通过装置6的部分形成。优选地，气体进入空间7具有环形狭缝的形状，优选地带有如上所述的间隙尺寸。本领域一般技术人员能够容易地与导管1的类型以及管道3和导管1的尺寸相关地设计出气体进入空间的最优尺寸。将清楚的是所述气体进入空间不应过大，使得装置6将不能自身固定在导管1内，但也不应过小或过窄。将进入气体进入空间7的热气体的体积应足以允许将装置6的表面加热。

虽然管道和导管都已示出为圆柱形，但并非不可构思的是导管和/或管道具有与此理想形状不同的形状。

从上文中显见，系统5的装置6在使用中优选地是完全圆柱形的，而无任何沿轴向方向仅局部地大程度延伸到径向方向内的部分。换言之，优选地，在使用中，沿装置6的轴线的每个径向横截面如果不与沿轴线的其他径向横截面相同，也与之类似。

在使用中，装置6的端部优选地相同。这样的系统对称性反应了如下事实，即火能够在任一端处发生，且通常不可预测火在哪一端更可能。

作为根据本发明的系统的一部分的装置6优选地可挤压出，这也是上文中直接描述的几何形状优先性的另一个优点。这不一定意味着挤压这样的装置6的每个实施例经济上是可行的。而是可挤压性以装置6的几何形状为特征。也就是说，装置6从几何形状方面是可挤压出的。

应进一步考虑到的是，在系统5应用前，导管内不必应用延伸通过导管的管道。也很可能的是首先将装置6定位在导管内，且这仅在管道3插入到导管1内之后进行。优选地，装置6在此情况中靠着导管1的内壁2“夹紧”。装置6的材料优选地是延缓火情的材料。对于延缓火情的橡胶状材料，参考WO 01/09538和其中所提及的参考。

所有变体和修改被理解为落入如在附带的权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种刚性且热稳定的导管，所述导管具有限定有内部空间的内壁，单管道或单束管道延伸通过所述内部空间，每个管道是具有外壁的相对的热可削弱管道，其中所述内部空间包括一系统，所述系统包括至少一个热膨胀装置，所述热膨胀装置包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件，所述装置具有在所述装置显示其非线性膨胀特性的温度范围的最低端的温度下开始熔化且然后形成粘着材料的表面，所述装置由已挤压为预定形状的可硫化橡胶状化合物制成，所述装置相对于所述内部空间同心地定位，以用于同心地围绕所述管道或单束管道，并且使得：

在所述装置的非线性热膨胀开始之前，热气体能够从所述导管外侧进入所述装置和所述导管的内壁之间、所述管道的外壁或所述单束管道的外壁和所述装置之间的气体进入空间，或者热气体能够通过所述装置；

所述粘着材料能够因此形成在所述装置的表面处；且

所述装置然后能够将其自身牢固地固定在所述导管内。

2.根据权利要求1所述的导管，其中所述装置设置有多个气体能够自由进入其内的通道。

3.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述装置是多部件装置。

4.根据权利要求3所述的导管，其中所述装置包括径向间隔开的部分。

5.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述装置是可卷绕的装置。

6.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述进入空间包括以一定切向距离位于环形形状体积内的体积部分。

7.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述进入空间包括以一定径向距离位于环形形状体积内的体积部分。

8.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述装置大体上具有套筒的形状。

9.根据权利要求1或2所述的导管，其中可硫化的橡胶状化合物是基于乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的。

10.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述至少一个具有非线性热膨胀特性的部件包括热膨胀石墨。

11.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述化合物至少包括第一类型的膨胀剂和第二类型的膨胀剂，其中第一类型的膨胀剂开始膨胀的温度低于第二类型的膨胀剂开始膨胀的温度。

12.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述导管的仅一端设置有密封部，所述密封部包括厚度超过15mm的密封剂层。

13.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述导管的至少一端设置有密封部，所述密封部包括厚度为大约5mm或更小的密封剂层，使得当暴露于附近的火时，在所述装置的非线性膨胀开始之前，热气体仍能够从所述导管外侧进入所述气体进入空间。

14.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述导管具有大体上由相对低导热性材料制成的内壁。

15.根据权利要求14所述的导管，其中所述大体上由相对低导热性材料制成的内壁是石材或混凝土的壁。

16.根据权利要求1或2所述的导管，其中所述导管具有大体上由相对高导热性材料制成的内壁。

17.根据权利要求16所述的导管，其中所述大体上由相对高导热性材料制成的内壁是钢或黄铜的壁。

18.一种用于在刚性导管内提供防火的方法，所述导管具有限定有内部空间的内壁，单管道或单束管道延伸或将延伸通过所述内部空间，每个管道是具有外壁的热可削弱管道，其中所述方法包括：

在所述内部空间内定位热膨胀装置，所述热膨胀装置包括至少一个具有非线性热膨胀特性的部件，其中所述装置具有在所述装置显示其非线性膨胀特性的温度范围的最低端的温度下开始熔化且然后形成粘着材料的表面，所述装置由已挤压为预定形状的可硫化橡胶状化合物制成；

将所述装置相对于所述内部空间同心地定位，用于同心地围绕所述管道或所述管道束；和

将所述装置定位为使得：

在所述装置的非线性热膨胀开始之前，热气体能够进入所述装置和所述导管的内壁之间、所述管道的外壁或所述管道束的外壁和所述装置之间的气体进入空间，或者热气体能够通过所述装置；

所述粘着材料能够因此形成在所述装置的所述表面处；且

所述装置然后能够将其自身牢固地固定在所述导管内。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述方法进一步包括：

在所述导管的至少一端处施加包括密封剂层的密封部。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述密封剂层仅施加在所述导管的一端且具有超过15mm的层厚度。

21.根据权利要求19所述的方法，其中密封剂施加在所述导管的至少一端，并具有大约5mm或更小的层厚度，使得当暴露于附近的火时，在所述装置的非线性膨胀开始之前，热气体仍能够从所述导管外侧进入所述气体进入空间。

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