CN104245053B - 带有聚合物密封的水雾灭火喷洒装置 - Google Patents

Abstract

示例性的灭火喷洒装置包括壳体（22），该壳体建立了用于排放灭火流体的流动路径。水座（28）被构造成阻挡所述流动路径。聚合物密封件（30）被支撑在所述壳体（22）内并且接合所述水座（28）以密封在所述流动路径和所述水座（28）之间的界面。弹簧构件将聚合物密封件偏压到与水座（28）接合。

Description

带有聚合物密封的水雾灭火喷洒装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月7日提交的美国临时专利申请61/595,766的优先权。

背景技术

灭火系统通常包括在需要火灾保护的区域内有策略地定位的喷洒装置。这些喷洒装置在大多数时间内保持不工作。即使这些喷洒装置不工作，许多系统仍包括在供应这些喷洒装置的导管内的灭火流体。所述流体是加压的并且在喷洒装置不工作时也必须要维持足够的密封以防止在喷洒装置处的任何泄漏。

在行业中已知有多种密封布置。不同类型的喷洒装置可包括不同类型的密封。相对低压的水喷洒装置包括根据行业标准承受压力的密封。但是，这种密封对于高压系统来说可能是不可接受的。尤其是雾化系统，其可包括高得多的压力，并且因此可要求不同类型的密封以满足行业标准。对于低压系统可接受的密封在诸如水雾化系统的高压系统内可能不会合格地工作。

发明内容

示例性的灭火喷洒装置包括壳体，该壳体建立了用于排放灭火流体的流动路径。水座被构造成阻挡所述流动路径。聚合物密封件被支撑在所述壳体内并且接合所述水座以密封在所述流动路径和所述水座之间的界面。弹簧构件将聚合物密封件偏压到与水座接合。

本发明的公开示例实施例的各种特征和优点将通过下面具体描述使本领域技术人员易于理解。所述具体描述的附图可被简要地描述如下。

附图说明

图1是灭火喷洒装置的示例实施例的部分横截面视图。

图2是另一示例实施例的所选特征的横截面图示。

图3是另一示例实施例的所选特征的横截面图示。

图4是另一实施例的所选特征的横截面图示。

具体实施方式

图1图示了示例灭火喷洒装置20，喷洒装置20被构造成排出灭火流体(例如水)的雾。喷洒装置20包括壳体22，壳体22建立了通过壳体22的至少一部分的流动路径24，使得灭火流体可被从开口26排出。

水座28被构造成当喷洒装置20保持不工作且没有灭火需要时关闭流动路径24。聚合物密封件30密封在水座28和流动路径24之间的界面。密封件30在本示例中包括大体上为圆柱形和环形的聚合物衬套。

密封件30在本示例中包括侧壁，侧壁具有的长度大于侧壁的厚度，这从图示中容易理解。在一个示例中，密封件的侧壁是约2mm厚并且建立了4mm的内直径，该内直径是敞开的且灭火流体可从其流过。侧壁的轴向长度在一个这样的示例中是约50mm。密封件30的外直径在一个示例中是约6mm。

在一个示例中，密封件30包括聚四氟乙烯（PTFE）。在其他的示例中也可使用具有与PTFE类似的特性的其他聚合物。对用于密封件30的合适的聚合物的选择部分地取决于在特定装置使用的灭火流体的特性。例如，如果在灭火流体中包括可与特定聚合物发生有害反应的防冻剂或另外的化学品，那么这将控制对聚合物材料的选择。聚氨酯可用在在灭火流体中没有腐蚀成分的示例中，但是不能用在包括防冻剂的示例中。

密封件30的聚合物材料的一个特征是，它不是交联弹性体。诸如橡胶等的一些弹性体被认为不能满足在相对高的压力下工作的雾化灭火喷洒装置的行业标准要求。例如，当系统不工作时，密封件30必须承受在25巴量级的压力。在一些示例雾化喷洒装置系统中，在激活期间压力增加到140巴。在低压灭火系统中可用的一些密封装置可能对高压、雾化系统来说被认为是不可接受的。另一方面，聚合物密封件30能够承受与雾化系统相关联的压力并提供足够的密封。

图示的示例包括在壳体22内的支撑环32。在一些示例中，支撑环32是插入到壳体22内的单独的一个部分。在其他的示例中，支撑环32被形成为壳体22的一部分。密封件30被接收靠在支撑环32上并接近在流动路径24和水座28之间的界面。

在图示的示例中，密封件30被接收靠在支撑环32的第一表面34和支撑环32的第二表面36上。密封件30还被接收靠在水座28的表面38上。密封件30靠着表面34、36、38有效地密封在流动路径24和水座28之间的界面，从而维持喷洒装置20内的处于压力下的灭火流体而没有任何泄漏。

图示的示例包括弹簧40，该弹簧被安置成将密封件30偏压到与水座28接合。在这个示例中，弹簧40包括金属弹簧。一个示例金属弹簧是螺旋弹簧。一个示例螺旋弹簧包括扁弹簧钢。

在图示的示例中，弹簧40被接收靠在限流器部件44上的边沿42上。弹簧40迫使边沿42与密封件30接合并且迫使密封件30与水座28接合。弹簧40在这个示例中将密封件30沿着喷洒装置20的中心轴线46的轴向方向偏压。弹簧40确保即使在喷洒装置内没有足够的流体压力以维持密封时也会由聚合物密封件30提供合适的密封。当在流动路径24内有流体压力时，该流体压力有效地迫使密封件30与表面36和38接合以维持在流动路径24和水座28的界面处的期望密封。弹簧40确保了总是存在合格的密封，无论在喷洒装置壳体22内的流体压力如何。

限流器部件44可用来控制通过喷洒装置20的流速。如果密封件30在被暴露给非常高的温度后不再存在或者有用，那么限流器部件44可在壳体22内移动到控制从喷洒装置20流出的流量的位置。例如，行业标准测试要求喷洒装置喷嘴被暴露给800℃ 量级的非常高的温度且然后冷却。该喷洒装置喷嘴应该在加热和冷却前后表现出类似的流量特性。限流器部件44确保图示的示例会满足这种标准。在800℃量级的温度下，密封件30的聚合物密材料会基本上挥发。限流器部件44被构造成在这种状况下朝着它会接合支撑环32的位置移动并且流量特性几乎与所示的密封件30还在原位时一样。

示例喷洒装置20包括激活器泡52，该泡以已知的方式工作从而在大多数情况下将喷洒装置20维持在不工作状态。当存在极热时，例如，激活器泡52内的流体使该泡破裂，从而允许喷洒装置20以已知方式开始工作。

在图示的示例中，调节器构件54，例如定位螺钉，被用于相对于壳体22调节泡52和水座28的位置。在供应灭火流体到喷洒装置20之前，通过操作调节器构件54迫使水座28与聚合物密封件30接触。在这个示例中，当水座28被沿着轴线46移动时（例如，按照附图来说是向上）水座28之间的接触在聚合物密封件30上引入了弯曲应力。这个弯曲应力确保在水座38和流动路径24之间的界面处有合格的密封。该弯曲应力在一些示例中引入了密封件30的聚合物材料的一定量的偏转。

O形环密封件50包括弹性体材料，例如橡胶，该密封件50与密封件30相邻设置并接近边沿42，从而密封了在没有密封件50时可能存在于密封件30的外部和壳体22的内部之间的流体通道。

图2说明了另一示例布置，其中弹簧40包括弹性体元件。在这个特定的示例中，弹簧40包括O形环。在这个示例中，弹簧40通过在与壳体22的中心轴线46平行的轴向方向上迫使密封件30移动来迫使密封件30与水座28接合。在这个示例中，弹簧40被直接接收靠在聚合物密封件30的表面上。当水座28被调节到该示例中的靠着密封件30的位置时，就施加了足够的压力以压缩弹簧40，使得靠着密封件30并迫使其与水座28接合的偏压是由弹簧40的要膨胀到未压缩状态的趋势产生的。

图3图示了另一示例布置，其包括弹性体弹簧构件40。在这个示例中，弹簧40包括O形环。在这个示例中，弹簧40施加偏压，该偏压沿着大致垂直于壳体22的中心轴线46的径向向内方向迫使密封件30移动。在这个示例中，弹簧40大体上围绕密封件30的至少一部分。当水座28被移动到与密封件30接合时，它有沿着径向向外方向偏转密封件30的趋势，这导致了压缩弹簧40。弹簧40的恢复到未压缩状态的趋势提供了用于迫使密封件30与水座28接合的偏压力。

图4示出了另一示例布置，其中密封件30被沿着平行于中心轴线46的轴向方向和基本上垂直于轴线46的径向方向偏压。在这个示例中，弹簧包括第一弹簧构件40A和第二弹簧构件40B。第一弹簧构件40A沿着径向向内方向迫使密封件30与水座28上的表面38接合。第二弹簧构件40B沿着轴向方向迫使密封件30与水座28接合。

在图4的示例中，第一弹簧构件40A和第二弹簧构件40B每一个都包括有弹性的、弹性体构件。在一个特定的示例中，弹簧构件40A和40B每一个都包括O形环。

尽管上面已经图示和描述了若干不同的示例实施例，但是本发明的实施例不一定仅被限定到这些示例。例如，可能的是，将图示的示例中的一个的一个或多个特征与图示的示例中的另一个的一个或多个特征组合。

图示的示例提供了用于诸如雾化系统的高压喷洒装置系统的合格密封。依赖于交联弹性体密封件，诸如橡胶O形环，作为主要密封元件的之前的设计可能在一些高压系统中不起作用。例如，从压缩橡胶密封件与水座可获得的压力受激活器泡的本质所限。典型的激活器泡可承受最多1000牛顿的正常载荷。在此限制下，可由水座施加到密封件的压缩压力就被限制。在高压系统中，系统内的流体压力可变得足够高以反作用并克服由水座施加的压缩压力。在这种情况下，密封的有效性可能会受损。另一方面，上面描述的图示实施例具有聚合物密封件30，其能够承受高压系统的流体压力以始终维持期望的密封。

图示的示例提供了对各种操作状态都有效的密封布置。在不工作或空闲状态下，密封件30承受了25巴量级的流体压力。密封件30的构造以及它在壳体22内的位置允许流体压力作用在密封件30上以迫使其到合适位置从而维持期望的密封。对于图示的示例，密封力随着壳体22内的流体压力而增加。

在一些空闲状态下，流体压力可降低到低于预期量或者可能根本没有流体压力。这可能发生安装或维修过程期间，例如，当到喷洒装置的水供给被切断时。图示的示例包括弹簧40以确保合适的压力被施加到密封件30，而不管流体压力如何。

在喷洒装置激活期间，密封件30的物理特性，这些特性至少部分地基于聚合物材料，区别密封件30保持在壳体22内的期望位置中。如果发生火灾，激活器泡52破裂并且水座从密封件30移开从而允许灭火流体流过密封件30的中心开口并从喷洒装置20流出。在一些示例中流体压力增加到140巴。当喷洒装置20不工作时，密封件30在壳体内保持在期望位置。密封件30的一个方面是它对喷洒装置20的流量特性有贡献。

在一个喷洒装置20的激活期间，同一系统的但例如位于另一房间或区域中的另一喷洒装置可能保持不工作。在这样的状况下不工作的喷洒装置将经历升高的流体压力。密封件30即使在相关联的喷洒装置不工作而同时同一系统或网络的其他喷洒装置工作且系统中的压力处于140巴的量级上是也能够承受高压。喷洒装置中的按照图示的示例构造的一些密封件30能够承受最多240巴的压力而没有任何密封有效性损失。

至少图1中示出的示例的另一方面在于其能够维持始终如一的流量特性，即使是在密封件30因上述类型的高温测试而不存在于壳体22内的情况下。在可能导致密封件30不再位于壳体22中的预期位置的任何高温状况之后，限流器部件44移动到合适位置以控制从喷洒装置20流出的流量，使得流量特性几乎在有或没有密封件30都一样。

前面的描述本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例的改变和改进对本领域技术人员来说是容易想到的，它们不一定脱离本发明的实质。给予本发明的法律保护范围仅可通过学习下面权利要求来确定。

Claims (18)

1.一种灭火喷洒装置，包括：

壳体，其建立了用于排出灭火流体的流动路径；

水座，其被构造成阻挡所述流动路径；

聚合物密封件，其被支撑在所述壳体内并且接合所述水座以密封在所述流动路径和所述水座之间的界面；

其特征在于，所述灭火喷洒装置还包括：

弹簧，其将所述聚合物密封件偏压到与水座接合。

2.如权利要求1所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧包括金属弹簧。

3.如权利要求1所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧包括螺旋弹簧。

4.如权利要求1所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧包括弹性体构件。

5.如权利要求1所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧包括O形环。

6.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，其中所述密封件包括衬套，所述衬套是圆环形的，并具有穿过所述密封件的中心的开口。

7.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，其中所述密封件由聚四氟乙烯制成。

8.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，其中所述壳体限定了轴线并且所述弹簧在沿着该轴线的方向上偏压所述密封件。

9.如权利要求8所述的灭火喷洒装置，包括第二弹簧，所述第二弹簧在垂直于所述轴线的方向上偏压所述密封件。

10.如权利要求9所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧和所述第二弹簧每一个都包括O形环。

11.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，其中所述壳体限定了轴线并且所述弹簧在垂直于该轴线的方向上偏压所述密封件。

12.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，包括放置在所述壳体中的支撑环，所述支撑环接合所述密封件上的至少一个表面，所述水座相靠在所述支撑环上以阻挡所述流动路径。

13.如权利要求12所述的灭火喷洒装置，其中所述弹簧将所述密封件偏压成与水座接合并且与所述支撑环接合。

14.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，包括限流器部件，其具有相靠在所述密封件上的表面上的边沿，并且其中所述弹簧迫使所述边沿与所述密封件接合。

15.如权利要求1或2所述的灭火喷洒装置，包括激活器泡，其能够响应于需要灭火的状况而破裂，水座具有相靠在所述密封件上的第一端和相靠在所述泡上的第二端。

16.如权利要求15所述的灭火喷洒装置，包括调节构件以调节所述泡和水座的相对于所述壳体的位置，调节构件的移动有效地迫使水座与所述密封件接合并且有效地在所述密封件上引入弯曲应力。

17.一种灭火喷洒装置，包括：

壳体，其建立了用于排出灭火流体的流动路径；

水座，其被构造成阻挡所述流动路径；

聚合物密封件，其被支撑在所述壳体内并且接合所述水座以密封在所述流动路径和所述水座之间的界面；

其特征在于，所述灭火喷洒装置还包括：

弹簧，其将所述聚合物密封件偏压到与水座接合；以及

限流器部件，其被构造成响应于所述聚合物密封件从所述壳体消失而移动，使得所述喷洒装置的流量特性在所述密封件位于所述壳体内以及所述密封件未位于所述壳体内时是一样的。

18.一种灭火喷洒装置，包括：

壳体，其建立了用于排出灭火流体的流动路径；

水座，其被构造成阻挡所述流动路径；

聚合物密封件，其被支撑在所述壳体内并且接合所述水座以密封在所述流动路径和所述水座之间的界面，所述聚合物密封件具有物理特性从而以所述密封件的密封力根据流体压力而增加的方式承受所述壳体内的流体压力；

其特征在于，所述灭火喷洒装置还包括：

弹簧，其将所述聚合物密封件偏压到与水座接合。