CN104619381A - 用于防火喷洒系统的电气操作的气体排放装置及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种防火喷洒系统，其包括水源、喷洒器、使所述水源和所述喷洒器相互连接的管道网、和联接至所述管道网并且构造成使气体从该管道网中排出的自动气体排放装置。该自动气体排放装置包括电气操作的阀和构造成感测液体的存在或不存在的传感器。该自动气体排放装置构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。还公开了自动气体排放组件及从防火喷洒系统中排放和排出气体的方法。

Description

用于防火喷洒系统的电气操作的气体排放装置及相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年5月31日提交的美国临时专利申请No.61/653,733的优先权，在此通过参引的方式将该专利申请的全部内容结合入本文中。
技术领域
本发明涉及用于防火喷洒系统的电气操作的气体排放装置和用于将气体排放出防火喷洒系统的方法。
背景技术
这部分提供了与本发明相关但不一定是现有技术的背景信息。
防火喷洒系统通常用于在检测到热量或烟时利用水来抑制火。这些系统典型地包括：水源，诸如市政水源；一个或多个喷洒器，诸如由热量激活的可溶喷洒头；以及使所述水源和喷洒头相互连接的管道网。已知多种类型的基于水的喷洒系统，诸如湿管式喷洒系统和干管式喷洒系统，包括预动式系统、水雾系统、喷水系统，等等。在一些情况中，机械气体排放装置可用于将气体从系统中去除。
发明内容
这部分提供了本发明的总体概括，且其并非本发明的全部范围或全部特征的全面公开。
根据本发明的一个方案，一种防火喷洒系统包括水源、至少一个喷洒器、使所述水源和所述至少一个喷洒器相互连接的管道网、和联接至所述管道网并且构造成使气体从该管道网中排出的自动气体排放装置。该自动气体排放装置包括电气操作的阀和构造成感测液体的存在或不存在的传感器。该自动气体排放装置构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
根据本发明的另一方案，公开了一种用于防火喷洒系统的自动气体排放组件。该防火喷洒系统包括水源和至少一个喷洒器。所述自动气体排放组件包括电气操作的阀和构造成感测在自动气体排放组件中存在或不存在液体的传感器。所述自动气体排放组件构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
根据本发明的又一方案，公开了一种利用自动气体排放装置将气体排放出防火喷洒系统的方法。防火喷洒系统包括水源和至少一个喷洒器。自动气体排放装置包括电气操作的阀和构造成感测液体的存在或不存在的传感器。所述方法包括：响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀；并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
根据本发明的再一方案，公开了一种将气体从防火喷洒系统中排出的方法。该防火喷洒系统包括水源和连接至所述水源的管道网。所述方法包括利用传感器感测在所述管道网内的气体的存在，响应于所述感测致动电气操作的阀，以及将所述气体经所述电气操作的阀排出。
适用的其它方案和其它范畴将通过本文提供的描述显而易见。应当理解的是，本公开的各方案可单独实施，或结合一个或多个其它方案实施。还应当理解的是，本文的描述和特殊示例仅旨在说明目的而不用于限制本发明的范围。
附图说明
本文描绘的附图仅用于图示选定的实施例而非全部可能的实施方式的目的，并且不用于限制本发明的范围。
图1是根据本发明的一个示例性实施例的包括自动气体排放组件的防火喷洒系统的框图。
图2是根据本发明的另一示例性实施例的包括自动气体排放组件的防火喷洒系统的框图，其中自动气体排放组件具有冗余气体排放装置和压力-操作阀。
图3a和图3b是用于图1和图2中所示的自动气体排放组件的示例性电气控制装置的示意图。
图4是根据本发明的另一示例性实施例的与惰性气体源联接的图2的防火喷洒系统的框图。
在附图的全部视图中，对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更加充分地描述示例性实施例。
提供示例性实施例，从而本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员传达本发明的范围。阐明许多具体细节——诸如具体构件、装置和方法的示例，以提供对本发明的实施例的彻底理解。对本领域技术人员而言将明显的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以许多不同的方式体现并且也不应被解释为限制本发明的范围。在一些示例性实施例中，未详细描述公知的过程/工艺、公知的装置结构和公知的技术。
本文中所使用的术语仅出于描述具体示例性实施例的目的，不用于限制。如本文中所用，单数形式的“一”及“所述”可旨在也包括复数形式，除非上下文中清楚地另外指出。术语“包括”、“包含”和“具有”是开放式的，其表明所描述的特征、构成要素、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、构成要素、步骤、操作、元件、构件和/或其组合的存在或附加。本文所描述的方法、工艺/工序和操作不被解释为必须要求以所讨论或说明的特定顺序执行，除非具体确定为顺序执行。还应理解的是，可采用附加的或替代的步骤。
尽管本文中术语“第一”、“第二”、“第三”等可用于描述各种元件、构件、区域、层和/或部段，但这些元件、构件、区域、层和/或部段不应受这些术语所限。这些术语仅可用于使一个元件、构件、区域、层或部段与另一构件、区域、层或部段区分。诸如“第一”、“第二”和其它数字术语的术语在本文中使用时并不表示次序或顺序，除非通过上下文清楚地指出。因此，以下描述的第一元件、构件、区域、层或部段也可被称为第二元件、构件、区域、层或部段而不脱离示例性实施例的教导。
空间相关术语，诸如“内”、“外”、“(在……)下方”、“(在……)之下”、“下”、“(在……)之上”、“上”等在本文中为便于描述而可用于描述如图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相关术语可旨在包含装置在使用或操作中的不同取向，而不止包含其在图中描绘的取向。例如，如果图中的装置上下倒过来，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将因而取向为在其它元件或特征“之上”。因此，示例性术语“(在……)之下”可包含“(在……)之上”及“(在……)之下”两种取向。装置可以其它方式取向(旋转90°或另外地取向)，且本文中所使用的空间相关术语被相应地解释。
根据本发明的一个示例性实施例的防火喷洒系统在图1中示出并且总体由附图标记100表示。如图1中所示，系统100包括水源102、喷洒器104以及连接水源102和喷洒器104的管道网106。系统100还包括自动气体排放装置108，该气体排放装置联接至管道网106并且构造成将气体从管道网106中排出。在图1示出的具体示例中，自动气体排放装置108构造为一个组件以作为单个单元联接至管道网106。
如图1中所示，自动气体排放组件108包括电气操作的阀112和构造成感测液体的存在或不存在的传感器110。自动气体排放组件108构造成响应于传感器110感测到液体的不存在而打开电气操作的阀112，并且响应于传感器110感测到液体的存在而关闭电气操作的阀112。
自动气体排出组件108允许气体经由电气操作的阀112自动地从管道网106中排出(如在图1中由箭头表示的)，但不排出水。这是因为电气操作的阀112响应于传感器110感测到不存在水而自动打开，并且响应于传感器110感测到存在水(例如，在管道网106充满水时，或者在气泡移动通过传感器110以后)而自动关闭。
传感器110可以是适于感测液体的不存在或存在的任意类型的传感器。在图1所示的具体示例中，传感器110是电导探针。因此，低电导(包括无电导)表示液体不存在，而高电导表示液体存在。另外，虽然图1中仅示出一个传感器110，但可采用多于一个的传感器，而不脱离本发明的范围。传感器110(和附加的传感器，如果存在的话)可定位在系统100中任意适合的位置。
电气操作的阀112优选是常闭阀，所以该阀112在电力丧失时将自动关闭。以这种方式，当从自动气体排放组件108上撤去电力时(例如，在断电期间)，阀112将不允许水从管道网106中逸出。在图1所示的具体示例中，阀112是常闭的螺线管操作阀。
如图1中所示，组件108包括介于传感器110与电气操作的阀112之间的、用于容纳加压空气泡的空间(例如，在管道114内)。例如，假设管道网106最初是干的并且仅填充有空气。这期间，电气操作的阀112将打开。当管道网106随后充满水时，电气操作的阀112将响应于传感器110感测到水的存在而关闭。因此，空气泡将被电气操作的阀112截留在传感器110与阀112之间的空间内。管道网106中的水压将压缩并减小被截留的空气泡的体积，直到空气泡的压力达到管道网106中的水压。
相反地，当防火系统100排出水时，被截留的空气泡将减压且体积膨胀以帮助从传感器110周围除去水，这导致传感器100感测到水的不存在。这进而将导致电气操作的阀112打开，并在管道网106再次充满水之前必要地重置自动气体排放组件108。
如图1中所示，自动气体排放组件还可包括(例如藉由电缆118)联接至传感器110且(例如藉由电缆120)联接至电气操作的阀112的电气控制装置116。电气控制装置116构造成响应于传感器110感测到液体的不存在而打开电气操作的阀112，并且响应于传感器110感测到液体的存在而关闭电气操作的阀112。电气控制装置116可由如图1中所示的110伏交流电源或任意其它适合的交流或直流电源供电。
另外，电气控制装置116构造成产生指示电气操作的阀112的状态的电气输出。这个输出可提供至例如一个或多个可视指示器(例如，LED)，用于表明电气操作的阀是打开的还是关闭的。在图1的示例性实施例中，电气控制装置116包括两个可视指示器122、124。指示器122在电气操作的阀112打开时被激活(例如，接通)，而指示器124在电气操作的阀112关闭时被激活。优选地，指示器122是红色的，而指示器124是绿色的。
图2示出防火喷洒系统200，其具有与图1中的组件108相似的自动气体排放组件208，但还包括可选的压力-操作阀226和可选的冗余气体排放装置228。
压力-操作阀226与电气操作的阀112流体连通，并且具有可在工厂中设置或在现场设置的压力设定。压力-操作阀226构造成防止空气经该压力-操作阀226侵入到系统200中。换句话说，压力-操作阀226作为单向阀运行，其允许气体(如图2中箭头所示地)离开系统200，同时防止气体(包括可引起腐蚀的富氧空气)进入系统200。
压力-操作阀226的压力设定优选低于水源102的水压。因此，在管道网106充满水时，水源102的水压将足以使气体经压力-操作阀226排出。在一些实施例中，压力-操作阀226的压力设定为约40磅每平方英寸(PSIG)。
另外，当管道网106充满水时，压力-操作阀226可增加被压缩在传感器110与电气操作的阀112之间的空间内(例如，管道114内)的空气的量。最初，当电气操作的阀112打开时，在传感器110与阀112之间的空间内的空气将压缩并在空气开始经由压力-操作阀226离开系统200之前达到压力-操作阀的压力设定(例如，约40PSIG)。因此，在阀112仍然打开的时候，被压缩的空气泡将已经存在于传感器110与电气操作的阀112之间的空间内。当电气操作的阀112响应于传感器110感测到水的存在而关闭时，管道网106中的水压将进一步压缩并减小被截留的空气泡的体积，直到空气泡的压力达到管道网106内的水压。因而，与图1的系统100相比，由于压力-操作阀226的原因，可在图2的系统200中截留并压缩更大体积的空气。
所以，当防火系统200排水时，被截留的空气泡将减压且体积膨胀至比图1的系统100更大的程度。因而，就从传感器110周围除去水以使电气操作的阀112在排水期间打开而言，图2的系统200可以比图1的系统100执行得更好。
在一些实施例中，压力-操作阀226可在该压力-操作阀226将气体从系统200中排出时发出可闻指示。
在图2的具体实施例中，压力-操作阀226是压力释放阀。替代地，可采用任意其它适合的压力-操作阀，包括例如止回阀等。
图2中示出的冗余气体排放装置228构造成排放气体并保留液体，并且优选地定位在传感器100与电气操作的阀112之间。冗余气体排放装置228提供了在正常操作期间水不从系统200中排出的附加保证，并且还确保了水不会因为传感器100和/或电气操作的阀112的失效而从系统112中排出。
冗余气体排放装置228可以是任意适合的气体排放装置，优选是被动式机械气体排放装置，其用于确保水不会在断电期间从系统中排出，哪怕电气操作的阀112发生故障。在图2示出的具体示例中，冗余气体排放装置228是由Apco制造的浮子操作阀的类型。
图3A和图3B图示了图1和图2中所示的电气控制装置116的一个示例性实施例。如图3A中所示，示例性的电气控制装置116包括联接至传感器110(例如，电导探针)的板级控制器302、联接至电气操作的阀112的继电器304、和可视指示器122、124。
当传感器110感测到不存在水时，传感器110形成至板级控制器302的开路，如图3A中所示。响应性地，板级控制器302使继电器304的线圈通电。因此，继电器304向电气操作的阀112提供电力以打开该阀112，并且还向“打开”指示器122提供电力，如图3A中所示。
相反地，当传感器110感测到水的存在时，传感器110形成至板级控制器302的闭路，如图3B中所示。响应性地，板级控制器302使继电器304的线圈断电。因此，继电器304从电气操作的阀112中撤去电力，这引起阀112关闭，同时向“关闭”指示器124提供电力，如图3B中所示。
在图3A和图3B中所示的示例性实施例中，继电器304是双极双掷(双刀双掷，DPDT)继电器。
图4示出根据本公开的另一示例性实施例的防火喷洒系统400。图4的系统400与图2的系统200相似，但还包括联接至管道网106的惰性气体源430。惰性气体源430可以包括氮气发生器、瓶装氮气，等等。惰性气体源430可用于将管道网中的氧气替换为惰性气体(即，不与系统构件反应的气体)——诸如氮气——以使系统400中的腐蚀程度最小化。
本文所描述的防火系统可以是任意适合类型的基于水的防火喷洒系统，诸如，湿管式喷洒系统、干管式喷洒系统，等等。
已经出于解释和描述的目的提供了实施例的前述描述。不希望所做描述是穷尽性的或限制本公开。具体实施例的单独元件或特征通常不限于那个具体实施例，而是在可应用的情况下能相互交换且可用在所选择的即使未具体示出或描述的实施例中。所述实施例还可以多种方式改变。这样的改变不被视为脱离了本公开，并且所有这样的修改旨在包含于本公开的范围内。

Claims (62)

1.一种防火喷洒系统，包括：
水源；
至少一个喷洒器；
使所述水源和所述至少一个喷洒器相互连接的管道网，和
联接至所述管道网并且构造成使气体从该管道网中排出的自动气体排放装置，该自动气体排放装置包括电气操作的阀和构造成感测液体的存在或不存在的传感器，该自动气体排放装置构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
2.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括联接至所述管道网的惰性气体源。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述惰性气体源包括氮气发生器或瓶装氮气。
4.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，该防火喷洒系统是湿管式喷洒系统。
5.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述传感器包括电导探针。
6.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述电气操作的阀是螺线管-操作阀。
7.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述电气操作的阀是常闭阀。
8.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述自动气体排放装置还包括与所述电气操作的阀连通的压力操作阀，其中该压力-操作阀具有压力设定。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述压力设定是约40磅每平方英寸(PSIG)。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述压力-操作阀构造成防止空气经所述压力-操作阀侵入到所述系统中。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，其特征在于，所述压力-操作阀构造成在该压力-操作阀排出气体时发出可闻指示。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的系统，其特征在于，所述压力-操作阀包括压力释放阀或止回阀。
13.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述自动气体排放装置还包括构造成排放气体并保留液体的冗余气体排放装置。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述冗余气体排放装置定位在所述传感器与所述电气操作的阀之间。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述冗余气体排放装置包括浮子-操作阀。
16.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述自动气体排放装置构造成产生表明所述电气操作的阀的状态的电气输出。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述自动气体排放装置包括电气控制装置，该电气控制装置构造成产生表明所述电气操作的阀的状态的电气输出。
18.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，所述传感器包括电气探针。
19.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括联接至所述传感器和所述电气操作的阀的电气控制装置，该电气控制装置构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述电气控制装置包括继电器。
21.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括用于表明所述电气操作的阀打开还是关闭的可视指示器。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述可视指示器是第一可视指示器，该第一可视指示器具有用于表明所述电气操作的阀何时打开的第一颜色，并且所述自动气体排放装置还包括第二可视指示器，该第二可视指示器具有用于表明所述电气操作的阀何时关闭的第二颜色。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是绿色。
24.根据任一其它系统权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括介于所述传感器与所述电气操作的阀之间以用于在该防火喷洒系统充满水时容纳加压气泡的空间，其中在所述防火喷洒系统排水时所述加压气泡将体积膨胀并且将水从所述传感器周围除去。
25.一种用于防火喷洒系统的自动气体排放组件，该防火喷洒系统包括水源和至少一个喷洒器，所述自动气体排放组件包括：
构造成感测在自动气体排放组件中存在或不存在液体的传感器；和
电气操作的阀；
所述自动气体排放组件构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
26.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述防火喷洒系统是湿管式喷洒系统。
27.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述传感器包括电导探针。
28.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述电气操作的阀是螺线管-操作阀。
29.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述电气操作的阀是常闭阀。
30.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，该组件还包括与所述电气操作的阀连通的压力-操作阀，其中该压力-操作阀具有压力设定。
31.根据权利要求30所述的组件，其特征在于，所述压力设定是约40磅每平方英寸(PSIG)。
32.根据权利要求30或31所述的组件，其特征在于，所述压力-操作阀构造成防止空气经所述压力-操作阀侵入到所述自动气体排放组件中。
33.根据权利要求30-32中任一项所述的组件，其特征在于，所述压力-操作阀构造成在该压力-操作阀排出气体时发出可闻指示。
34.根据权利要求30-33中任一项所述的组件，其特征在于，所述压力-操作阀包括压力释放阀或止回阀。
35.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，该组件还包括构造成排放气体并保留液体的冗余气体排放装置。
36.根据权利要求35所述的组件，其特征在于，所述冗余气体排放装置包括机械气体排放装置。
37.根据权利要求35或36所述的组件，其特征在于，所述冗余气体排放装置包括浮子-操作阀。
38.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，该组件适于产生表明所述电气操作的阀的状态的电气输出。
39.根据权利要求38所述的组件，其特征在于，该组件还包括电气控制装置，该电气控制装置构造成产生表明所述电气操作的阀的状态的电气输出。
40.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述传感器包括电气探针。
41.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，该组件还包括联接至所述传感器和所述电气操作的阀的电气控制装置，该电气控制装置构造成响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀，并且响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
42.根据权利要求41所述的组件，其特征在于，所述电气控制装置包括继电器。
43.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，该组件还包括用于表明所述电气操作的阀打开或关闭的可视指示器。
44.根据权利要求43所述的组件，其特征在于，所述可视指示器是第一可视指示器，该第一可视指示器具有用于表明所述电气操作的阀何时打开的第一颜色，并且该组件还包括第二可视指示器，该第二可视指示器具有用于表明所述电气操作的阀何时关闭的第二颜色。
45.根据权利要求44所述的组件，其特征在于，所述第一颜色是红色，所述第二颜色是绿色。
46.根据任一其它组件权利要求所述的组件，其特征在于，所述组件还包括介于所述传感器与所述电气操作的阀之间以用于在所述防火喷洒系统充满水时容纳加压气泡的空间，其中所述加压气泡将在所述防火喷洒系统排水时减压并且将水从所述传感器周围除去。
47.一种利用自动气体排放装置将气体排放出防火喷洒系统的方法，该防火喷洒系统包括水源和至少一个喷洒器，所述自动气体排放装置包括电气操作的阀和构造成感测液体的存在或不存在的传感器，所述方法包括：
响应于所述传感器感测到液体的不存在而打开所述电气操作的阀；并且
响应于所述传感器感测到液体的存在而关闭所述电气操作的阀。
48.根据任一其它排放方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括将气体从管道网中排出。
49.根据任一其它排放方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括感测在管道网内存在或不存在液体。
50.根据任一其它排放方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括产生与所述电气操作的阀的状态对应的电气输出。
51.一种将气体从包括水源和连接至所述水源的管道网的防火喷洒系统中排出的方法，该方法包括：
利用传感器感测在所述管道网内的气体的存在；
响应于所述感测致动电气操作的阀；以及
将所述气体经所述电气操作的阀排出。
52.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括将惰性气体引入到所述管道网中。
53.根据权利要求52所述的方法，其特征在于，所述惰性气体是氮气。
54.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括使所述管道网充满来自所述水源的水。
55.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括产生与所述电气操作的阀的状态对应的电气输出。
56.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括发出与所述电气操作的阀的状态对应的可视指示。
57.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括产生与所述传感器的状态对应的电气输出。
58.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括在丧失电力时关闭所述电气操作的阀。
59.根据任一其它排出方法权利要求所述的方法，其特征在于，该方法还包括将所述管道网内的所述气体经压力释放阀排出。
60.根据权利要求59所述的方法，其特征在于，该方法还包括在所述管道网内形成气泡，所述气泡具有等于或小于预定压力的压力。
61.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，所述预定压力是所述压力释放阀的额定值。
62.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，所述预定压力是约40磅每平方英寸(PSIG)。
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