CN1711664A - 贯穿洞的挡火设备以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在贯穿洞内形成挡火屏障的设备，它包括设置在贯穿洞内的支撑机构、与支撑机构可动连接的挡火材料，以及设置在与支撑机构可动连接的挡火材料和贯穿洞的内表面之间的挡火材料。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种挡火系统，更具体地是涉及用来对有诸如电缆或电线的物件穿过的墙、地板或者天花板中的开孔进行挡火的方法和设备。
背景技术
烟和火从建筑物的一个房间传到另一个房间的途径是通过通道或者开孔，通常是指地板、墙壁或者天花板等中的贯穿洞。这样的开孔用于允许电缆、电线、水管等通过建筑物内部。
目前用来防止火蔓延和烟尘通过这些开孔的方法是使用膨胀片，这些膨胀片是按照贯穿电缆的轮廓切成的。沿着这些膨胀片的外围设置可压模的膨胀油珠。
这种方法一般可以防止火的蔓延和阻塞烟尘从一个房间传到另一个房间，但是膨胀片的安装是费力，费时和费钱的。此外，当使用膨胀片、砖块和垫座时，它们必须机械地附着或者/和物理地压缩在开孔中，从而通过ASTM E814-02中限定的燃烧试验的消防射流部分。以这种方式构成的挡火物也当然不利于反复的重返检查，不易使附加的电缆或者电线通过开孔，也不能使电缆很容易地从开孔中取出。例如，从一个标准的贯穿洞去除电缆，需要将已有的膨胀材料取出、丢弃，并用全新的膨胀材料来代替。这个过程是费时、费钱和浪费的。因为在建筑物的使用期限中，为了从开孔中增加或者取出物件，贯穿洞可能被开孔和密封很多次，与这样的系统相关的费用可能是很大的。
而且，这样的系统需要盖板来满足防火和建筑上的要求。典型的盖板是用0.25英寸(6.4毫米)的钢铁制成的，这就使得这些盖板很难制造。典型地，这样的盖板必须从贯穿洞的区域中或者甚至从建筑物中取出来进行必要的调整。
即使本发明不需要盖板，但是出于安全因素，在地板中还是希望有某种形式的覆盖物。不过，因为本发明在地板开孔中没有要求盖板，终端用户可以自己选择更易调整而且花费更少的材料。作为选择，根据本发明的装置可以结合一个可以伸缩的盖板来用于通过开孔的物件。
贯穿洞的挡火技术在现有技术中是公知的。例如，美国专利4,496,790(Spencer)，公开了一种自固定穿透的布线装置，用来穿过地板的通道延伸通讯设施和/或电力布线，从而防止火从地板的一侧蔓延到另一侧。
美国专利4,493,173(Kohaut)公开了一种电缆通道闭合和密封装置，这种装置放置在诸如地板或者墙壁结构中的开孔中，用于通过或者连接一根或者多根穿过其中的电缆和电缆导管。一旦遭受过度的热量或火，这个装置将自动膨胀并且将自身、电缆和电缆导管密封在结构开口中。
不过，这些现有装置和技术都有一定的缺点和不足。因此，在工业中存在着一种需要，即，需要一种贯穿洞的挡火方法和装置，使得通过开孔的物件可以很容易地增加和取出。可调整的挡火装置从来不需要被取出或者调节，它很容易打开或者关闭，并且与目前现有系统和技术相比可以为防火用户提供非常可观的长期的成本节约。
发明内容
本发明提供了一种对墙壁、地板等的开孔进行挡火的方法和装置，其通过调整可以允许物件快速通过，并很容易增加和取出物件。优选地，此装置一旦被安装，就可在开口的使用期间保持固定。因此，该装置允许快速、容易地安装或者取出通过开孔的物件，而一旦被安装在开孔中，装置本身就不需要被取出或者调节。本发明可用于特定的用途，例如，在通讯工业中，那里墙壁、地板和天花板中用于电缆通道的开孔很普遍，而且电缆被频繁地从开孔中增加和取出。
一方面，本发明提供了在贯穿洞中建立挡火系统屏障的设备，在贯穿洞中至少有一个物件通过，该设备包括，设置在贯穿洞内的一支撑机构、与该支撑机构可动连接的挡火材料，设置在与支撑机构可动连接的挡火材料和贯穿洞的内表面之间的挡火材料。
另一方面，本发明提供了对贯穿洞进行挡火的方法，它包括以下步骤：将挡火材料固定到贯穿洞内壁表面的至少一部分上；将一支撑机构设置在固定于贯穿洞内壁表面上的挡火材料内的贯穿洞中，其中该支撑机构具有可动连接到其上的挡火材料。
附图说明
将参照附图对本发明作进一步描述，其中：
附图1是根据本发明在贯穿洞中设置的挡火系统装置的透视图；
附图2是图1挡火系统装置的分解图；
附图3是图1挡火系统装置的透视图，其示出了装置的前部；
附图4是本发明的第二个实施例的截面图。
具体实施方式
对本发明来说，这里使用了如下的术语：
“挡火材料”指的是膨胀、吸热和烧蚀材料，这些材料用于阻止火和烟从建筑结构的一个房间传播到另一个房间。挡火材料可以包括膨胀混合物、吸热混合物或者是两者兼备。
“膨胀材料”指的是，一旦被加热到通常在火灾之类情况下所达到的温度，其体积至少扩大到原体积约1.5倍的材料。
“吸热材料”所指的是这样一种材料，即，一般通过释放出水合水，通过吸热相态变化(例如，液态到气态)，或者通过其它的物理或化学变化，其中的反应需要发生热的净吸收，从而吸收热量；
现在参考附图，附图1-3显示了设置在诸如地板、天花板或者墙壁的隔板6内的开孔或者贯穿洞4中的一个装置2。许多诸如电缆管束、电线管束等的单个物件8a组成了穿过贯穿洞4的管束8。装置2包括一个设置在贯穿洞4中的支撑机构10、可动地与支撑机构10相连的第一挡火材料12，以及设置在装置2周围并邻接贯穿洞4内表面的第二挡火材料14。
支撑机构10包括了一对承轨10a，承轨10a沿着靠近贯穿洞4相对内表面的管束8的相对侧延伸。支撑机构10通过支架10b固定于贯穿洞4，支架10b设置在每个承轨10a的相对端上，在安装于地板中的情况下，所述承轨与贯穿洞4的内表面配合，或者仅仅放置在隔板6的顶部表面16上。
应该认识到，可以采用各种不同的装置将支撑机构10固定在贯穿洞中，这些装置包括可手动操作的螺纹装置，如装有翼形螺钉、套筒螺母、弹簧的装置或者其他可以膨胀从而将支撑架牢固地固定在贯穿洞内适当位置的机械装置。这样的装置也可以包括防止装置意外脱开的锁。此外，传统的紧固件如钉子、螺丝等等也可以用于将支撑架固定在贯穿洞中。
依照本发明的特定技术特征，第一挡火材料12是一个单片材料，它有着大致为Z字形的横截面，该截面有很多相邻的平板18，每个平板18由交替的折线20分开，折线20使得第一挡火材料12可以重复和可逆地伸缩。这样，第一挡火材料12可以在收缩的情况(未示出)与伸长的情况之间移动，在收缩的情况下，第一挡火材料12的前沿边22与管束8隔开一段距离，在伸长的情况下，第一挡火材料12的前沿边22与管束8邻接。通过收缩挡火材料12，各物件8a可以快速且简便地从管束8中增加或者去除，而不用永久地改变挡火材料12。一旦物件被增加到管束中或者从管束中取出，挡火材料12就可以再次伸长从而最大限度地提供对开孔4的覆盖。
第一挡火材料12和第二挡火材料14至少可以包括防红外线层的一个外层，例如金属箔层，膨胀材料、吸热材料或者膨胀材料和吸热材料的混合层，玻璃纤维编织层，以及塑料膜层。第一挡火材料12和第二挡火材料14的首选构造是多层迭片，包括由不锈钢箔、膨胀层、玻璃纤维编织物组成的外层以及由薄塑料和/或金属膜或箔组成的相对外层。不锈钢用作膨胀层的承载体。玻璃纤维编织物起的作用是在火灾时作为绝热体并藉此降低挡火物的导热性。在必要的ASTM燃烧试验中的消防射流部分期间，玻璃纤维编织物也用于加固整个系统。相对的外膜或者箔层包裹住了整个系统，并使得说明或者标识可以印在挡火材料上。
合适的防红外线层包括可以反射大量红外射线的金属箔。首选的防红外线层材料是明尼苏达州圣保罗市3M公司的NEXTEL Flamestopping Dot Paper。这个材料和其他的玻璃质材料反射红外线谱中的大部分射线，因此用作红外射线阻滞件。这样的材料有更进一步的优点，就是它们的熔点比大多数火灾中的温度要高。而且它们的柔韧性/悬垂性要高于很多金属箔。
膨胀材料通过增加材料的总体积并且通常在贯穿洞中的物件周围形成紧密密封，从而有助于增加挡火材料的绝热能力。在遭受火情时，膨胀材料在不受限制的情况下，使本发明的挡火材料至少膨胀至原始材料厚度的l.5倍，较好的情况是至少约为原始厚度的3倍，更好的情况是原始厚度的4倍。对于某些用途来说，更好的情况是挡火材料膨胀到原始厚度的至少9倍。首选的膨胀材料是明尼苏达州圣保罗市3M公司的InteramTM Ultra GS，它是基于石墨，很大程度上是无机的、柔性的、挡火的膨胀垫。
合适的吸热材料包括那些热分解的材料，特别是分解成一个或者多个小分子的例如分解成氨、二氧化碳和/或水，这些分解出来的物质都有挥发性或者按照由系统来提供热能净摄取的方式与挡火材料中或周围空气中存在的一种或多种其他化合物反应。
合适的吸热材料包括无机化合物，在没有放热分解或者在194到2732华氏度(90到1500摄氏度)之间燃烧时，这些无机化合物产生吸热反应或者相态变化。示范性的化合物包括氢氧化铝(ATH)，AL(OH)3，水合硼酸锌(ZnB2O4·6H2O)，硫化钙(CaSO4·2H2O)也就是石膏，磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)，氢氧化镁(Mg(OH)2)和密封水H2O。首选的吸热介质包括磷酸铵镁六水化合物，MgO·B2O3·9H2O，石膏，MgHPO4·3H2O。
第一挡火材料12包括任选的一侧部分12a，其可以被移入或者移出沿管束8各边的区域。此外，可取出的插件24可以任意地沿着第一挡火材料12的前缘放置。插件24通过使不同尺寸和形状的管束可容易地安放而不用切断或者永久地改变第一挡火物材料12本身，从而提高了装置的柔性。插件24有Z字形的构造，这与第一挡火材料12的构造相匹配，使得插件24可以与第一挡火材料12以重叠的方式安放。这样，如果相对较少的物件8a是一开始就装在开孔4中的，那么插件24可以用来填充开孔4。而如果物件8a是后来加进开孔4的，插件24可以很容易地被取出从而给物件留出额外的地方。如附图1-3可以看到，插件24可以设置在第一挡火材料12任一前缘22或者设置在第一挡火材料12与贯穿洞内表面之间对着前缘22的边缘上。
插件24也可以定制成用于容放不均匀的或带轮廓形状的管束8，诸如图1-3所示的管束，例如，其具有一层厚度在2个物件到4个物件之间的物件8a。对于这样的安装，插件容易被切断以匹配管束的外形。如果以后要增加物件，可以相应地改变插件，或者可以使用对应于新管束外形的新插件。如果没有使用插件24，那么在从贯穿洞中增加或者取出物件时不得不改变第一挡火材料12本身以及可能要更换第一挡火材料12。这样，对于安放不同尺寸和几何形状的管束，插件24提供了机动性和可观的成本节约。
第一挡火材料12包括对齐的有孔悬挂部分26，它和承轨10a可滑动地连接，藉此滑动地连接带有支撑机构10的第一挡火材料12。可以看到，夹子、夹具和传统的机械装置可以用于滑动地连接带有支撑机构的第一挡火材料12。
第二挡火材料14是挡火材料片或者垫，最好具有约1/8英寸(3.2毫米)到约1/2英寸(12.7毫米)的厚度。挡火材料14安放在靠近贯穿洞内表面的第一挡火材料12周围。可以用传统装置，包括粘合剂或者机械紧固件，将第二挡火材料14固定在贯穿洞的内表面上。
支撑机构10可以选择地包括V形间隔件28，其可放置在相邻的平板之间，这样就可以将第一挡火材料12保持在一个选定的伸长情况下。
附图4显示了根据本发明的第二个装置102，其中将相同的附图标记数增加100来表示那些功能上和图1-3中的那些特征相同的特征。
装置102放在诸如地板、天花板或者墙壁等的隔开物106中的贯穿洞104中，其具有形成管束108(如电缆管束，电线管束等)的很多单个物件108a，该管束从贯穿洞中穿过。装置102包括带一对承轨110a的支撑机构110、可移动地与承轨110a相连的第一挡火材料112，以及安放在靠近贯穿洞104内表面的装置102周围的第二挡火材料114。承轨110a沿着靠近贯穿洞104的相对内表面的管束108的相对两侧延伸通过第一挡火材料112。这样，对比附图1-3的实施例，通过在第一挡火材料112中设置对齐孔130而承轨穿过该孔延伸，第一挡火材料112可移动地与承轨110a相连。如此，第一挡火材料112直接可滑动地连接承轨110a，而不需要夹子10b。
第一挡火材料112的相对侧边缘表面包括类似衬垫的表面132，该表面被布置成配合并适应贯穿洞的相对内表面，从而在相关的表面之间构成一个紧密的密封。也可以在第一挡火材料112的前缘和/或后缘设置额外的衬垫表面，从而分别与管束108和/或贯穿洞104的内表面构成一个紧密的密封。可选择地，第二挡火材料114可以包括设置类似衬垫的表面(未示出)，该表面被布置成配合并适应第一挡火材料112的侧边缘，从而在相关的表面之间构成一个气密封。
装置102还可以包括可选的隔板134，该隔板设置装置102上方的贯穿洞104内，以防止烟通过贯穿洞。隔板134也可以放在装置102下方，或者在装置102上方和下面都装置隔板。此外，隔板134可以安放在贯穿洞中或者固定在隔开物106的顶部116或者底部表面。隔板134可以由各种不透气体或空气的材料组成，包括塑料膜或者泡沫材料如闭孔泡沫材料。使用各种传统的装置，包括粘合剂或者机械紧固件，隔板134可以附着在隔开物106上或者附着在贯穿洞的内表面。
优选地，装置102也可以设有盖子136。为了安全起见，在地板上安装装置102时，特别希望在装置102和贯穿洞104上方提供这样的一个盖子。可以使用传统的固定装置将盖子136固定在隔开物106的顶部表面116，而且最好以使得盖子很容易被取出以方便进入装置102的方式固定。
通过首先将挡火材料114固定在贯穿洞104的内壁表面的至少一部分上，然后将具有可移动地连接于其上的档火材料112的支撑机构110设置在挡火物材料114内的贯穿洞中，从而利用装置102对贯穿洞104进行挡火。可选的隔板134既可以放在贯穿洞104中，也可以靠近贯穿洞104，以防止烟通过贯穿洞104，可选的盖子136可以放在靠近隔板134的贯穿洞104的上面。
实施例
为了使本发明的描述更容易理解，提出了下面的实施例。需要了解的是，这个实施例只是为了说明的目的，不是以任何方式限制本发明而作的解释。
根据ASTM E814-02，有一个设计与附图4所示相似的挡火装置被安装在8英寸厚的混凝土地板内形成的贯穿洞中，该设计中隔板134和盖子136没有包括在内。第一挡火材料12和第二挡火材料14是多层层压件，包括第一不锈钢箔外层、与不锈钢箔层相邻设置的InteramTM Ultra GS膨胀垫层、与InteramTM Ultra GS膨胀垫相邻设置的玻璃纤维编织物，以及与玻璃纤维编织物相邻设置的第二不锈钢箔外层。第二挡火材料14附着在贯穿洞的内壁表面上。
在进行试验之前，装置反复开关(例如收缩和延伸)来证明装置的可重返性。然后根据ASTM E814-02的火情和消防射流部分来测试这个装置。在测试中，可以观察到第一和第二挡火材料的膨胀压力施加了一个作用于贯穿洞的内壁表面和通过贯穿洞的物件的力。装置通过了测试的各个部分。这样，在没有盖子的情况下，根据本发明的装置可以通过ASTM E814-02中提出的火情和消防射流部分的测试标准。
在不脱离上述发明原理的情况下可以做出各种变化和变形，这对本领域的技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围不应受限于本申请中所描述的结构，而仅仅通过权利要求的内容所描述的结构以及这些结构的等同体来限定本发明。
Claims (21)
1.一种用于在贯穿洞内形成挡火屏障的设备，它包括：
(a)设置在贯穿洞内的支撑机构；
(b)与所述支撑机构可动连接的第一挡火材料；
(c)设置在所述第一挡火材料和贯穿洞内表面之间的第二挡火材料。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料是单片挡火材料，该挡火材料可以朝向或离开穿过贯穿洞的物件反复地且可逆地伸长或缩回，藉此允许物体加入到贯穿洞中或是从贯穿洞中取走。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料具有Z字形截面，该截面限定了多个由折叠线分开的板，其中每个所述板在垂直于所述第一挡火材料伸缩的方向上延伸。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料包括诸侧部，所述侧部可以移动到靠近穿过贯穿洞的物件诸侧的区域。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备所表现的挡火特性足以满足ASTM E814-02提出的火情和消防射流标准。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括一可拆卸的挡火插件，该插件设置在所述第一挡火材料和穿过贯穿洞的物件之间。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料和所述可拆卸插件具有Z字形截面。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑机构包括一对承轨，该承轨沿穿过贯穿洞的物件的相对侧延伸，每个所述承轨配合贯穿洞的相对侧。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料包含多个用于滑动接收每个所述承轨的对齐孔。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料包括对齐的悬挂件，每个所述悬挂件包括一用于可滑动地将所述悬挂件附连到所述支撑结构上的孔。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二挡火材料的厚度为约1/8英寸到约1/2英寸，并且在贯穿洞方向上延伸的深度通常与在相同方向上延伸的贯穿洞的深度相符。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括烟尘屏障，该屏障被布置成靠近所述设备的顶面或底面中的至少一个。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述烟尘屏障由塑料膜形成。
14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述烟尘屏障由封闭的闭孔泡沫材料形成。
15.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括设置在所述贯穿洞至少一端附近的盖。
16.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括设置在所述第一挡火材料和所述第二挡火材料之间的垫圈。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括设置在所述第一挡火材料和穿过贯穿洞的物件之间的一垫圈，以及设置在所述第一挡火材料和贯穿洞内表面之间的一垫圈。
18.如权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括设置在相邻板之间的间隔件，所述间隔件用于将所述第一挡火材料保持在选定的位置上。
19.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一挡火材料是多层层压件，包括第一金属箔层、膨胀材料层、玻璃纤维编织物，以及塑料膜和第二金属箔层中的至少一个。
20.一种对贯穿洞进行挡火的方法，它包括以下步骤：
(a)将挡火材料固定到贯穿洞内壁表面的至少一部分上；
(b)将一支撑机构设置在固定于贯穿洞内壁表面上的挡火材料内的贯穿洞中，所述支撑机构具有可动连接到其上的挡火材料；以及
(c)将与所述支撑机构相连的挡火材料延伸穿过所述贯穿洞。
21.如权利要求20所述的对贯穿洞进行挡火的方法，其特征在于，它还包括以下步骤：
(a)在邻近贯穿洞或在贯穿洞内设置屏障，以防止烟尘穿过贯穿洞。
(b)在屏障附近提供一盖。
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