KR100541969B1 - Automatic foam proportioner with flow rate compensation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폼비례 혼합기 전후단의 유동 특성의 변화에 따라 폼 원액의 혼합비가 일정하게 유지되어 효과적으로 화재를 진압 할 수 있는 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기에 관한 것이다.The present invention relates to a foam proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression, and more particularly, an automatic flow rate for effectively suppressing a fire by maintaining a constant mixing ratio of the foam solution according to a change in flow characteristics at the front and rear ends of the foam proportional mixer. A form proportional mixer for compensating fire suppression.
본 발명은 일정량의 물을 공급받아 동작하는 저압발생기와, 상기 저압발생기의 목에 연결되어 폼원액을 공급하기 위한 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치로 구성된 비례혼합기의 전후단의 유동 특성이 변하는 폼 소화시스템의 폼비례혼합기에 있어서, 상기 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치의 입구와 출구의 압력차와 상기 저압발생기의 입구와 출구의 압력차에 의하여 발생하는 힘에 의해 목의 단면적을 변경시켜 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치와 저압발생기의 유량계수비 만큼 보상하도록, 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치 또는 저압발생기의 단면적을 변경하여 유량계수비와 목의 단면적비의 곱이 일정한 값을 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a low pressure generator that operates by receiving a certain amount of water, and the foam characteristics of the front and rear ends of the proportional mixer composed of a mixing ratio control metering device for supplying the raw material of the foam is connected to the neck of the low pressure generator to change the foam characteristics In the foam proportional mixer of the system, the foam stock mixing ratio is changed by changing the cross-sectional area of the neck by the force generated by the pressure difference between the inlet and outlet of the metering device and the pressure difference between the inlet and outlet of the low pressure generator. In order to compensate for the flow coefficient ratio between the control metering device and the low pressure generator, the cross-sectional area of the foam raw material mixing ratio control metering device or the low pressure generator is changed to maintain a constant value of the product of the flow coefficient ratio and the cross-sectional area ratio of the neck.
화재진압, 폼비례혼합기, 메터링 오리피스, 다이아프램, 벨로우즈, 피스톤Fire Suppression, Foam Proportional Mixer, Metering Orifice, Diaphragm, Bellows, Piston
Description
도1은 본 발명의 일실시예에 의한 초기열림수단이 구비된 다이아프램을 이용한 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기의 개략적인 구조도,1 is a schematic structural diagram of a foam proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression using a diaphragm provided with an initial opening means according to an embodiment of the present invention;
도2a 내지 도2e는 본 발명의 실시예들에 의한 다이아프램을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도,2a to 2e is a schematic configuration diagram of the neck cross-sectional area changing means using a diaphragm according to embodiments of the present invention,
도3a 및 도3b는 본 발명의 실시예들에 의한 벨로우즈형식을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도,3A and 3B are schematic configuration diagrams of a neck cross-sectional area changing means using a bellows type according to embodiments of the present invention;
도4는 본 발명의 일실시예에 의한 피스톤형식을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도,4 is a schematic configuration diagram of a neck cross-sectional area changing means using a piston type according to an embodiment of the present invention;
도5은 일반적인 폼 소화설비의 개략적인 구성도,5 is a schematic configuration diagram of a general foam fire extinguishing system,
도6은 일반적인 폼 소화설비를 이용한 탱크 내의 화재진압의 개요도,6 is a schematic diagram of the fire suppression in the tank using a general foam fire extinguishing system,
도7은 일반적인 폼 소화설비의 폼 비례혼합기의 구조도,7 is a structural diagram of a foam proportional mixer of a typical foam fire extinguishing system,
도8는 일반적인 폼 소화설비의 폼 비례혼합기에서 유량에 따른 혼합비를 산출하기 위한 혼합기의 개략도,8 is a schematic diagram of a mixer for calculating the mixing ratio according to the flow rate in the foam proportional mixer of a typical foam fire extinguishing system,
도9는 일반적인 메터링 오리피스에서의 유량계수에 대한 레이놀드 수의 변화를 도시한 그래프,9 is a graph showing the variation of Reynolds number with respect to the flow coefficient in a typical metering orifice.
도10a 및 도10c는 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스와 물이 통과하는 벤추리와 같은 저압 발생장치의 유량계수, 단면적 및 유량계수와 목에서의 단면적을 곱한 값과 비율을 도시한 그래프.10A and 10C are graphs showing the flow coefficient, cross-sectional area and flow coefficient of the metering orifice, a form proportional mixing ratio regulating metering device, and a low pressure generator such as venturi through which water passes, and the cross-sectional area in the neck and the ratio; .
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 밸런스 스프링 20: 메터링 오리피스 플레이트10: balance spring 20: metering orifice plate
30: 유출구 35: 유로30: outlet 35: euro
40: 밸브 50: 다이아프램40: valve 50: diaphragm
55: 밸브 구멍 60: 벨로우즈55: valve hole 60: bellows
70: 메터링 오리피스 80: 피스톤70: metering orifice 80: piston
85: 탄성스프링 100: 폼 비례혼합기85: elastic spring 100: foam proportional mixer
110: 물공급관 112: 물투입구110: water supply pipe 112: water inlet
114: 폼혼합액 배출구 120: 폼원액114: foam mixture solution outlet 120: foam stock solution
140: 분기 헤더 150: 인화성액체탱크140: branch header 150: flammable liquid tank
151: 연료 152: 불151: fuel 152: fire
153: 폼 154: 차단막153: Form 154: barrier
본 발명은 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폼비례 혼합기 전후단의 유동 특성의 변화에 따라 폼 원액의 혼합비가 일정 하게 유지되어 효과적으로 화재를 진압 할 수 있는 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기에 관한 것이다. 이러한 유동 특성의 변화 중, 폼 비례 혼합기 전단의 유동 특성의 변화로는 폼 비례 혼합기에 공급하는 물의 압력과 유량이 변하는 경우를 예로 들 수 있으며, 폼 비례 혼합기의 후단의 유동 특성의 변화로는 폼비례 혼합기에서 소화전까지의 설치되어 있는 배관의 관로 저항이 변화되는 경우를 예로 들 수 있고, 더욱 상세하게는 하나의 폼비례 혼합기에서 다수개의 소화전으로 분기 하는 경우에 다수개중에 일부의 소화전이 동작할 경우를 생각할 수 있다.The present invention relates to a foam proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression, and more specifically, an automatic flow rate that effectively suppresses a fire by maintaining a constant mixing ratio of the foam stock solution according to a change in flow characteristics at the front and rear ends of the foam proportional mixer. A form proportional mixer for compensating fire suppression. Among the changes in the flow characteristics, the change in the flow characteristics at the front of the foam proportional mixer is a case where the pressure and the flow rate of the water supplied to the foam proportional mixer are changed. For example, the change in the flow characteristics at the rear of the foam proportional mixer is a foam. For example, the pipeline resistance of the pipe installed from the proportional mixer to the fire hydrant is changed, and more specifically, some of the fire hydrants may be operated in the case of diverging from one foam proportional mixer to multiple fire hydrants. You can think of the case.
화재진압용 폼소화 설비는 가연성탱크 내에서 화재가 발생되는 경우에 산소 차단용으로 널리 사용하는 방법으로, 라인 비례혼합기 형식(Line Proportioner Type), 펌프 비례혼합기 형식(Pump Proportioner Type), 압력 사이드 비례혼합기 형식(Pressure Side Proportioner Type), 평형 압력 비례혼합기 형식(Balanced Pressure Proportioner Type) 등이 있는데, 물과 폼(Foam)원액을 어떻게 공급하는냐에 따라 다른 형식을 사용한다.Fire extinguishing foam fire extinguishing equipment is widely used to cut off oxygen in case of fire in the flammable tank. It is a line proportioner type, pump proportioner type and pressure side proportional. There are Pressure Side Proportioner Types and Balanced Pressure Proportioner Types, depending on how the water and foam stock are supplied.
도5는 일반적인 폼 소화설비의 개략적인 구성도이고, 도6은 일반적인 폼 소화설비를 이용한 탱크 내의 화재진압의 개요도이며, 도7은 일반적인 폼 소화설비의 폼 비례혼합기의 구조도이고, 도8는 일반적인 폼 소화설비의 폼 비례혼합기에서 유량에 따른 혼합비를 산출하기 위한 혼합기의 개략도이며, 도9는 일반적인 메터링 오리피스에서의 유량계수에 대한 레이놀드 수의 변화를 도시한 그래프이고, 도10a 및 도10c는 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스와 물이 통과하는 벤추리와 같은 저압 발생장치의 유량계수, 단면적 및 유량계수와 목에서의 단면적 을 곱한 값과 비율을 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a general foam fire extinguishing system, FIG. 6 is a schematic view of fire suppression in a tank using a general foam fire extinguishing system, FIG. 7 is a structural diagram of a foam proportional mixer of a general foam fire extinguishing system, and FIG. 9 is a schematic diagram of a mixer for calculating a mixing ratio with a flow rate in a foam proportional mixer of a foam fire extinguishing system, and FIG. 9 is a graph showing a change in Reynolds number with respect to a flow coefficient in a general metering orifice, FIGS. 10A and 10C. Is a graph showing the flow coefficient, cross-sectional area, and the flow coefficient and cross-sectional area of the neck of a low-pressure generator such as a metering orifice, a form-proportional mixing ratio control metering device, and a venturi with water.
상기 비례혼합기(100)는 물을 공급하기 위한 물투입구(112)와, 폼원액이 빨려 들어가는 폼원액 입구, 혼합된 폼혼합물이 배출되는 폼혼합액 배출구(114)로 형성되어 주 흐름인 물은 저압발생기의 목(Throat)에서 물투입구보다 낮은 압력, 즉 저압을 만든다. 상기의 저압 발생장치로는 벤츄리, 오리피스와 노즐등이 사용되는 데, 압력 손실이 작은 벤츄리를 가장 많이 사용한다.The
폼원액 입구은 상기 저압발생기의 최저압이 발생하는 목(Throat)에 연결되어 있어 폼원액이 이 연결구를 통하여 물투입구(112)이 유입되는 물과 혼합된다. 또한 폼원액 입구의 유로에는 폼원액의 혼합비를 조절(설치 시에 고정됨)하는 혼합비조절 메터링 장치가 있다. 상기 메터링 장치로는 메터링 오리피스를 사용한다. 그리고 이 메터링 오리피스 구경은 폼원액의 혼합비에 따라 구멍의 직경이 달리하고 있어서, 혼합비가 큰 값을 요구하는 소화전에서는 작은 혼합비를 요구하는 경우보다 크다.The foam stock solution inlet is connected to a throat where the lowest pressure of the low pressure generator is generated so that the foam stock solution is mixed with the water entering the water inlet 112 through this connector. There is also a mixing ratio control metering device in the flow path of the foam stock solution inlet to adjust the mixing ratio of the foam stock solution (fixed at installation). The metering device uses a metering orifice. The diameter of the metering orifice is different depending on the mixing ratio of the foam stock solution, so that the fire hydrant requiring a large mixing ratio is larger than the small mixing ratio.
상기 폼 소화설비는 크게 물을 공급하는 장치와 폼원액을 공급하는 장치 및 비례혼합기로 구성되어, 외부의 물공급관(110)과 폼원액(120)이 비례혼합기(100)에서 혼합되어 인화성액체탱크(150)에 공급되게 된다.The foam fire extinguishing system is composed of a device for largely supplying water, a device for supplying a foam stock solution, and a proportional mixer, and the external
한편, 일반적으로 상기 비례혼합기(100)를 통한 혼합물은 분기헤더(140)를 통해 여러개 구비된 인화성액체탱크(150)에 공급된다. 이 때 인화성액체탱크(150)에 공급되는 혼합물은 연료(151)와 불(152) 사이에 차단막(154)을 형성하도록 폼(153)을 연료(151)의 상부에서 발생시켜 화재를 진압하도록 한다.On the other hand, in general, the mixture through the
상기 비례혼합기(100)는 물을 공급하기 위한 물투입구(112)와, 폼원액이 빨려 들어가는 폼원액 입구와, 혼합된 폼혼합물이 배출되는 폼혼합액 배출구(114)로 형성된다.The
상기 폼(Foam)은 물과 알코올 및 폼원액 또는 수용성 폼원액을 정하는 혼합비에 따라 폼 비례혼합기(100)에서 혼합하고, 폼 메이커에서 공기가 유입되어 화재 진압용 폼이 만들어지고, 이 폼을 가연성 액체 위에 방출한다.The foam (Foam) is mixed in the foam
폼원액과 물의 배합비는 폼의 종류, 가연성 유체의 종류에 따라 그 혼합비가 달라지며, 상기 배합비는 화재진압 성능인 폼의 특성에 대단히 중요하다. 따라서 상기 배합비는 폼 비례혼합기(100)에서 항상 일정한 배합비로 혼합되어야 한다.The mixing ratio of the foam stock solution and the water varies depending on the type of the foam and the type of the flammable fluid, and the mixing ratio is very important for the characteristics of the foam which is a fire suppression performance. Therefore, the mixing ratio should always be mixed in a constant mixing ratio in the foam proportional mixer (100).
다음은 폼 원액별 혼합비의 예이다The following is an example of the mixing ratio of the foam stock solution.
상기 혼합비는 저압발생기의 목에서 폼원액을 빨아 들이는 원리를 이용하는 것으로, 폼원액과 물을 일정비로 혼합되어져야 한다. 물은 저압 발생기로 흐르면서 베르루이의 원리에 의하여 직경이 작은 중간부근에서 물투입구 압력보다 낮은 압력을 만든다. 이렇게 생성된 낮은 압력으로 폼원액을 폼챔버에서 유입하도록 한다.The mixing ratio uses the principle of sucking the foam stock solution from the neck of the low pressure generator, and the foam stock solution and water should be mixed in a constant ratio. Water flows into the low pressure generator, creating a pressure lower than the water inlet pressure in the vicinity of the small diameter, by the Berlui principle. At this low pressure, the foam stock is introduced into the foam chamber.
물은 가압수를 사용하거나, 펌프에 의하여 펌핑하여 공급한다. 그리고 폼원액은 펌프에 의하여 비례혼합기로 공급하는 형식과, 가압수에 의하여 가압하여 비례혼합기로 공급하는 방식과, 비례혼합기에서 베르루이 원리에 의하여 발생한 저압 에 의하여 빨아들이는 방식등이 있다.Water is supplied by using pressurized water or by pumping. In addition, the form stock solution is supplied to the proportional mixer by a pump, pressurized by pressurized water, and supplied to the proportional mixer, and sucked by the low pressure generated by the Berlui principle in the proportional mixer.
한편, 폼 소화시스템은 인화성액체성탱크(150)의 특성에 따라 크기가 다르며, 폼 비례혼합기의 입출구의 구경을 인치(inch)로 표현하여 호칭한다. 일반의 폼 소화시스템은 비례혼합기부터 폼 형성까지는 같은 직경의 파이프를 사용한다. 이 직경은 보통 비례혼합기의 호칭 인치와 동일하다.On the other hand, the foam fire extinguishing system is different in size depending on the characteristics of the flammable
상기 폼 비례혼합기(100)의 혼합비는 보통 폼원액이 유입되는 유로에 있는 메터링 오리피스(Metering Orifice, 70)의 구경의 크기에 따라 결정된다. 입구 구경은 보통 2, 3, 4, 6, 8인치로 크게 나누고, 혼합비 조절은 오리피스 구경을 다르게 하여 조절한다. 이 때 메터링 오리피스 플레이트는 손쉽게 교환 가능하므로 이러한 방법이 이용되고 있다.The mixing ratio of the foam
상기 폼 비례혼합기(100)는 벤츄리, 오리피스 또는 노즐등을 이용하는데, 목(Throat)에서의 압력이 입구에서의 압력보다 낮아져 폼원액을 빨아들이는 구조이다. 빨려 들어온 폼원액은 주흐름인 물과 일정비로 혼합되어야 하지만 실제로는 유량과 압력이 변화하면 혼합비가 변한다.The foam
그리고 대부분의 가연성 유체가 들어 있는 탱크는 위험물인 관계로 특정 단지에 집적하여 설치하게 된다. 따라서 몇 개의 같은 특성을 갖는 가연성 유체 탱크에 한 개의 폼 비례혼합기를 설치하고 헤더에서 좀 더 작은 파이프로 분기하여 사용하고 있다.And most tanks containing flammable fluids are installed in a specific complex because they are dangerous goods. Therefore, one foam proportional mixer is installed in several combustible fluid tanks and branched into smaller pipes in the header.
그런데, 이러한 작은 파이프로 분기함에 따라 문제가 발생된다. 즉 일 예로 4인치 비례 제어기를 설치하고 6인치 분기 헤더에서 2인치 파이프로 4개로 나누어 소화전이 있는 가연성 유체가 있는 탱크까지 연결한 경우를 가정하면, 마치 상수도 공급하는 배관처럼 연결되어 있다고 할 수 있다. 상수도에서 면적비도 4인치 하나의 배관에서 2인치 4개의 관으로 분기하였기 때문에 분기 전후의 유로의 단면적의 합이 같으므로 젼혀 문제가 없이 사용되어 왔다. 그러나 폼 소화시스템에서는 그렇지 않는다. 이유는 일반적으로 4개의 가연성 탱크에 화제가 동시에 일어나지 않는다. 보통은 하나만 일어나는 경우가 대부분 이지만, 2개, 3개 혹은 4개의 모든 탱크에서 화재가 발생되는 극단적인 경우에도 화재를 진압하여야 하므로 폼비례혼합기를 통과하는 유량은 경우에 따라서 정상유량의 1/4, 2/4, 3/4 또는 4/4만큼만 흐르게 된다. 이러한 유량 변화에 따른 폼원액의 혼합비가 변화하지 않아야 하지만 실제는 그 혼합비가 절반이하로 낮아지는 경우도 발생하여 화재진압 능력이 떨어지는 문제점이 있다.However, a problem arises by branching into such a small pipe. For example, suppose that a 4-inch proportional controller is installed, and a 6-inch branch header is divided into 4 by 2-inch pipes and connected to a tank with flammable fluid with a fire hydrant. . Since the area ratio in the water supply branched from one 4-inch pipe to two 4-inch pipes, the sum of the cross-sectional areas of the flow paths before and after the branching was the same, and thus it was used without any problem. But not in the foam digestive system. The reason is that topics do not generally occur at the same time in four flammable tanks. Usually only one happens, but in extreme cases where fires occur in two, three or four tanks, the flow through the form proportional mixer is sometimes one-fourth of the normal flow rate. Only 2/4, 3/4 or 4/4 flows. Although the mixing ratio of the foam stock solution according to the flow rate change does not change, in fact, the mixing ratio may be lowered to less than half, and thus there is a problem in that the fire suppression ability is lowered.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 폼비례 혼합기 전후단의 유동 특성의 변화에 따라 폼 원액의 혼합비가 일정하게 유지되어 효과적으로 화재를 진압 할 수 있는 폼비례 혼합기를 제공하는 것이다. 다시 말해 이러한 유동 특성의 변화 중, 폼 비례 혼합기 전단의 유동 특성의 변화로는 폼 비례 혼합기에 공급하는 물의 압력과 유량이 변하는 경우를 예로 들 수 있으며, 폼 비례 혼합기의 후단의 유동 특성의 변화로는 폼비례 혼합기에서 소화전까지의 설치되어 있는 배관의 관로 저항이 변화되는 경우를 예로 들 수 있다. 더욱 자세하게는 하나의 폼비례 혼합기에서 다수개의 소화전으로 분기 하는 경우에 다수개중에 일부 의 소화전이 동작할 경우를 생각할 수 있다. 폼소화 설치비를 절감시킬 수 있고 관리가 편리한 상기와 같은 한 개의 폼 비례혼합기에서 여러 개의 소화전으로 분기되도록 연결하여 사용하는 경우, 한 곳 또는 여러곳에서 화재가 발생하여도, 폼비례 혼합기를 통과하는 유량변화에 따른 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치와 저압발생기의 유량계수비가 변화를 보상하기 위해 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치의 목(Throat)단면적이 변화하여 폼원액 혼합비가 변하지 않는 화재진압용 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a foam proportional mixer that can effectively suppress the fire by maintaining a constant mixing ratio of the foam stock solution in accordance with the change in the flow characteristics of the front and rear of the foam proportional mixer It is. In other words, the change in flow characteristics in front of the foam proportional mixer is one of the cases where the pressure and flow rate of the water supplied to the foam proportional mixer are changed. For example, the pipe resistance of the pipe installed from the proportional mixer to the fire hydrant is changed. More specifically, it is conceivable that some of the fire hydrants operate in the case of branching into multiple fire hydrants in one form proportional mixer. In case of using the form proportional mixer which is easy to manage and branched to several fire hydrants, it is possible to reduce the installation cost of foam fire and to pass the foam proportional mixer even if a fire occurs in one or several places. Adjusting the mixing ratio of the foam stock solution according to the flow rate The flow rate ratio of the metering device and the low pressure generator is adjusted to compensate for the change of the foam stock mixing ratio. To provide a proportional mixer for compensating fire suppression.
본 발명은 일정량의 물을 공급받아 동작하는 저압발생기와, 상기 저압발생기의 목에 연결되어 폼원액을 공급하기 위한 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치로 구성된 비례혼합기의 전후단의 유동 특성이 변하는 폼 소화시스템의 폼비례혼합기에 있어서, 상기 저압발생기의 목의 압력과, 상기 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치의 입구 압력의 차에 의하여 발생한 힘과 거리에 따라, 힘의 크기가 변하는 탄성체의 탄성력과 평형하도록 탄성체를 구성하고, 상기 탄성력은 유량계수비와 목의 단면적비의 곱(
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이 때 상기 목 단면적변경수단(70)은, 상기 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)에 연결되어 일정 넓이의 유출구(30)를 형성하고 압력차에 의해 팽창 및 수축되는 다이아프램(50)과, 상기 다이아프램(50)에 의해 형성된 유출구(30)의 일측에 고정되는 밸브(40)로 구성되고, 상기 다이아프램(50)에 의해 형성되는 유출구(30)의 초기 면적을 상기 다이아프램(50)에 연결된 밸런스 스프링(10)과, 상기 밸런스 스프링(10)을 조절하기 위한 초기설정스크류(15)로 조절하도록 구성된 것을 특징으로 한다.At this time, the neck cross-sectional area changing means 70, the
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과, 다이아프램(50)에 고정되어 장착된 밸브(40)를 구성하고, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 다이아프램(50) 사이의 측면에 폼원액의 유로(35)를 형성하여 상기 다이아프램(50)의 탄성에 따라 밸브(40)가 유출구(30)의 면적을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70 is a diametrically orifice with a
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)에 밸브(40)와 유출구(30)를 형성시키고, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과 밸브 구멍(55)를 형성시켜 상기 밸브(40)와의 사이에 유로(35)를 형성시켜 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70 is a
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과, 밸브(50)를 장착시키고, 상기 다이아프램(50)의 팽창에 따라 밸브(40)가 유동되어 유입관(32)의 유출구가 변동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70 is a diametrically orifice with a
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은, 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 다이아프램(50)과 유출구(30)를 상기 메터링 오리피스 플레이트(20) 상에 형성하고, 상기 다이아프램(50)의 팽창에 따라 힌지(57)로 변동되는 밸브(40)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70, the
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은, 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)에 유로(35)와 고정된 밸브(40)를 형성하고, 일측에는 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)가 연결되고 타측에는 밸브 구멍(55)가 연결되어 상 기 밸브(40)와의 유입구(30)의 면적을 제어할 수 있도록 일정 길이의 벨로우즈(60)로 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70, the
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은, 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)에서 일정 높이로 밸브(40)가 장착된 플로터(52)를 구성하고, 상기 플로터(52)의 가장자리에서 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)를 벨로우즈(60)로 연결하며, 측면에서 상기 밸브(40)와 유입구를 형성하도록 유입관(32)이 장착되어 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70, the
또한 다른 실시예로써, 상기 목 단면적변경수단(70)은, 상기 메터링 오리피스(90)에 착탈 가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)와, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)에 일정 기울기로 경사진 유입구(30)를 구성하고, 상기 유입구(30)의 면적을 제어하는 피스톤(80)을 탄성스프링(85)으로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the neck cross-sectional area changing means 70, the
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기를 상세히 설명한다.With reference to the accompanying drawings will be described in detail the proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression of the present invention.
도1은 본 발명의 일실시예에 의한 초기열림수단이 구비된 다이아프램을 이용한 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기의 개략적인 구조도이고, 도2a 내지 도2e는 본 발명의 실시예들에 의한 다이아프램을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도이며, 도3a 및 도3b는 본 발명의 실시예들에 의한 벨로우즈형식을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도이고, 도4는 본 발명의 일실시예에 의한 피스톤형식을 이용한 목 단면적변경수단의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic structural diagram of a foam proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression using a diaphragm provided with an initial opening means according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2a to 2e illustrate embodiments of the present invention. Figure 3a and 3b is a schematic configuration diagram of the neck cross-sectional area changing means using a bellows type according to the embodiments of the present invention, Figure 4 is a Figure is a schematic diagram of the neck cross-sectional area change means using a piston type according to an embodiment.
본 발명에 의한 자동유량보상 화재진압용 폼비례혼합기는 상기 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 비례혼합기(100)의 메터링 오리피스(90)에 착탈가능하게 삽입되는 목 단면적변경수단(70)을 특징으로 한다.Foam proportional mixer for automatic flow compensation fire suppression according to the present invention as shown in Figures 1 to 4, neck cross-sectional area changing means 70 is detachably inserted into the
상기 목 단면적변경수단(70)은 저압발생기의 목의 압력(폼원액 혼합비 조절 메터링 장치의 출구 압력은 같음)과 폼원액 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 입구 압력의 차에 의하여 발생한 힘과 거리에 따라서 힘의 크기가 변하는 탄성체의 탄성력과 평형하도록 하여 자동제어하여 메터링 오리피스의 목의 단면적을 자동적으로 변경하여 폼원액의 공급을 제어하는 장치로써, 다이아프램을 이용하는 구성과, 벨로우즈를 이용하는 구성과, 피스톤을 이용하는 구성으로 실시예를 다양하게 할 수 있다.The neck cross-sectional area changing means 70 is a force generated by the difference between the pressure of the neck of the low pressure generator (outlet pressure of the foam raw material mixing ratio adjustment metering device) and the inlet pressure of the metering orifice which is the foam raw material mixing ratio adjustment metering device It is a device that controls the supply of the solution of foam by changing the cross-sectional area of the neck of the metering orifice by automatically controlling the equilibrium with the elastic force of the elastic body whose force is changed according to the distance and the distance. Embodiments can be varied by the structure which uses and the structure which uses a piston.
다시 말해 첫째, 다이아프램(면적×압력차) = 탄성력(다이아프램의 자체의 탄성력 또는 코일 스프링과 같은 외부 탄성력), 둘째 벨로우즈(면적×압력차)=탄성력(벨로우즈의 자체의 탄성력 또는 코일 스프링과 같은 외부 탄성력), 셋째 피스톤(면적×압력차)=탄성력(코일 스프링과 같은 외부 탄성력외부 탄성력)인 장치를 말하며, 여기서 탄성력은 초기값으로 설정할 수 있다.In other words, first, diaphragm (area × pressure difference) = elastic force (elastic force of diaphragm or external elastic force such as coil spring), second bellows (area × pressure difference) = elastic force (elastic force of bellows or coil spring and Same external elastic force), third piston (area x pressure difference) = elastic force (external elastic force such as coil spring external elastic force), wherein the elastic force can be set to an initial value.
상기 다이아프램을 이용한 목 단면적변경수단(70)의 구성은 상기 도1 내지 도2e에 도시된 바와 같이, 폼 비례혼합기(100)에 착탈가능하게 삽입되는 메터링 오리피스 플레이트(20)에 연결되어 저압발생기 내의 압력차에 의해 유출구(30)의 면 적을 변동시키는 다이아프램(50)과, 상기 다이아프램(50)에 의해 형성된 유출구(30)의 일측에 고정되는 밸브(40)로 구성된다.The configuration of the neck cross-sectional area changing means 70 using the diaphragm is connected to a
따라서 상기 다이아프램(50)의 팽창정도에 따라 고정된 상기 밸브(40)와 형성되는 유출구(30)의 면적을 제어하게 된다.Therefore, the area of the
상기 도1은 상기 다이아프램(50)에 의해 형성되는 유출구(30)의 초기 면적을 상기 밸브 구멍(55)와 연결된 밸런스 스프링(10)과, 상기 밸런스 스프링(10)을 조절하기 위한 초기설정스크류(15)로 구성하여 유출구(30)의 초기면적을 조절하도록 구성된다. 또한 이 때 상기 밸브(40)와 다이아프램(50) 사이에는 밸브 구멍(55)를 장착하는 것이 바람직하다.1 shows an initial area of an
상기와 같이 다이아프램(50)을 이용하여 유출구(30)의 흐름을 제어하는 다른 실시예는 도2a에 도시된 바와 같이, 도1의 초기설정장치인 밸런스 스프링(10)과 초기설정스크류(15)가 없도록 목 단면적변경수단(70)을 구성할 수도 있다.Another embodiment of controlling the flow of the
또한 도2b에 도시된 바와 같이 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과, 다이아프램(50)에 고정되어 장착된 밸브(40)를 구성하고, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 다이아프램(50) 사이의 측면에 폼원액의 유로(35)를 형성하여 상기 다이아프램(50)의 탄성에 따라 밸브(40)가 유출구(30)의 면적을 제어하도록 구성할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 2B, the
또한 도2c에 도시된 바와 같이 메터링 오리피스 플레이트(20)에 밸브(40)와 유로(35)를 형성시키고, 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과 밸브 구멍(55)를 형성시켜 상기 밸브(40)와의 사이에 유로(35)를 형성 시켜 구성할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 2C, the
또한 도2d는 메터링 오리피스 플레이트(20)와 일정 높이로 다이아프램(50)과, 밸브(50)를 장착시키고, 상기 다이아프램(50)의 팽창에 따라 밸브(40)가 유동되어 유입관(32)의 유출구가 변동되도록 형성할 수도 있다.In addition, FIG. 2D shows that the
한편 도2e는 다이아프램(50)과 유출구(30)를 메터링 오리피스 플레이트(20) 상에 형성하고, 상기 다이아프램(50)의 팽창에 따라 힌지(57)로 변동되는 밸브(40)로 형성할 수 있다.Meanwhile, FIG. 2E shows a
도3a 및 도3b는 벨로우즈를 이용한 것으로, 도3a는 메터링 오리피스 플레이트(20)에 유로(35)와 고정된 밸브(40)를 형성하고, 일측에는 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)가 연결되고, 타측에는 밸브 구멍(55)가 연결되어 상기 밸브(40)와의 유입구(30)의 면적을 제어할 수 있도록 일정 길이의 벨로우즈(60)로 구성할 수 있다.Figures 3a and 3b using a bellows, Figure 3a is formed in the
또한 상기 도3b는 메터링 오리피스 플레이트(20)에서 일정 높이로 밸브(40)가 장착된 플로터(52)를 구성하고, 상기 플로터(52)의 가장자리에서 상기 메터링 오리피스 플레이트(20)를 벨로우즈(60)로 연결하며, 또한 측면에서 상기 밸브(40)와 유입구를 형성하도록 유입관(32)을 장착하여 구성할 수 있다.In addition, FIG. 3B constitutes a plotter 52 equipped with a
한편, 도4는 피스톤을 이용한 구성으로 메터링 오리피스 플레이트(20)에 일정 기울기로 경사진 유입구(30)를 구성하고, 상기 유입구(30)의 면적을 제어하는 피스톤(80)을 탄성스프링(85)으로 제어하도록 형성할 수 있다.On the other hand, Figure 4 is a configuration using a piston inclined to the
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 종래의 화재진압용 폼 비례혼합 기에서 혼합비가 떨어지는 것을 분석하고, 변동된 혼합비를 보상하는 본 발명을 순서적으로 설명한다.The effects of the present invention configured as described above are analyzed in order that the mixing ratio falls in the conventional fire suppression foam proportional mixer, and the present invention for compensating for the changed mixing ratio will be described in order.
먼저 폼비례혼합기의 유량 변동 원인 중 혼합기에서 분기되는 경우를 예를 들어 설명한다. 4인치 폼 비례혼합기를 설치하고, 분기 헤더에서 2인치 파이프로 가연성 탱크 3곳에 고정 폼발생기와 가연성 탱크 밖에 보조포를 설치한 경우를 가정한다.First, the case of branching from the mixer among the causes of the flow rate variation of the foam proportional mixer will be described as an example. It is assumed that a 4 inch foam proportional mixer is installed, and a secondary foam is installed outside the stationary foam generator and the flammable tank in three flammable tanks with 2 inch pipes in the branch header.
이 때 1곳의 가연성 탱크에서 화재가 발생한 경우에는 폼 비례혼합기는 4인치이나 출구 배관은 2인치로 배관 단면적이 1/4로 줄어 든다. 따라서 폼 비례혼합기를 통과하는 유량도 1/4로 감소한다. 실험에 의하면 3595L/min 용량 4인치의 벤추리 형식의 폼 비례혼합기에서 4개의 2인치 배관의 분기하여 각각 소화전에 연결되어 있는 데서 한 곳의 가연성 탱크에서 화재가 발생하였을 경우를 대비하여 실험한 결과 폼원액의 혼합비가 1.3%로 측정되었고, 이러한 혼합비는 최소 혼합비인 3%의 절반도 못 미치는 실험결과를 얻었다.In the event of a fire in one combustible tank, the foam proportional mixer is 4 inches but the outlet piping is 2 inches, reducing the pipe cross section to 1/4. Thus, the flow through the foam proportional mixer is also reduced to 1/4. According to the experiment, in the case of a 495 inch foam proportional mixer with a capacity of 3595 L / min, four 2 inch pipes were branched and connected to a fire hydrant. The mixing ratio of the stock solution was determined to be 1.3%, and the mixing ratio was less than half of the minimum mixing ratio of 3%.
이러한 실험결과는 폼 비례혼합기를 통과하는 유량이 폼 비례혼합기의 정상유량(Design flow rate)에 비하여 너무 적었기에 나타나는 현상이다. 좀 더 구체적으로는 입구 구경이 4인치 폼 비례혼합기의 벤추리 목에서의 직경이 54mm이고, 폼원액 입구의 메터링 오리피스(metering orifice) 직경이 11mm크기를 갖는다. 그리고 섭씨 20도에서 물의 동점도는 1.0×10-6m2/sec이고, 섭씨 20도에서 내알콜형 수성막포(AFFF/ATC) 원액의 동점도는 1.8×10-3m2/sec이다. 물 흐름에 대한 레이놀 드 수(VD/ν)는 약 1.2×106정도이고, 폼원액은 114정도이다. This test result is because the flow rate through the foam proportional mixer is too small compared to the design flow rate of the foam proportional mixer. More specifically, the inlet aperture has a diameter of 54 mm at the Venturi neck of the 4 inch foam proportional mixer and the diameter of the metering orifice at the inlet of the foam stock solution is 11 mm. At 20 degrees Celsius, the kinematic viscosity of water is 1.0 × 10 -6 m 2 / sec, and at 20 degrees Celsius, the kinematic viscosity of the alcohol-based aqueous film blister (AFFF / ATC) is 1.8 × 10 -3 m 2 / sec. The Reynolds number (VD / ν) for water flow is about 1.2 × 10 6 , and the foam stock is about 114.
상기와 같이 레이놀드 수가 큰 차이를 보이는 것은 폼원액의 혼합비가 1~6%정도 유량이 적고, 폼원액이 흐르는 오리피스의 직경이 매우 작고 폼원액의 점도는 물에 비하여 상당히 큼으로써 기인한다.The large difference in the Reynolds number as described above is due to the low mixing flow rate of the foam stock solution of about 1-6%, the diameter of the orifice through which the foam stock solution flows is very small, and the viscosity of the foam stock solution is considerably larger than that of water.
한편, 도8을 참조하면 Pw는 저압 발생장치의 입구인 벤추리의 입구압력이고, Pwt는 저압 발생장치인 벤추리의 목에서의 압력이며, Pwe는 저압 발생장치인 벤추리 출구의 압력이다. 또한 Pc는 폼원액이 들어가는 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 입구압력이고, Pct는 메터링 오리피스 목에서의 압력이며, Pce는 메터링 오리피스 출구의 압력이다. 따라서 저압 발생장치인 벤츄리에 물이 통과하는 유량은 수학식1과 같다.On the other hand, referring to Figure 8, Pw is the inlet pressure of the venturi, the inlet of the low pressure generator, Pwt is the pressure at the neck of Venturi, the low pressure generator, Pwe is the pressure of the venturi outlet, the low pressure generator. In addition, Pc is the inlet pressure of the metering orifice, the mixing ratio regulating metering device into which the foam stock enters, Pct is the pressure at the neck of the metering orifice, and Pce is the pressure at the outlet of the metering orifice. Accordingly, the flow rate of water passing through the venturi, which is a low pressure generator, is shown in
여기서 Cw 는 벤추리와 같은 저압발생장치의 유량계수이고, Aw는 저압발생기 목의 단면적이고, ρw 는 물의 밀도이이다.Where C w is the flow coefficient of the low pressure generator such as Venturi, A w is the cross section of the low pressure generator neck and ρ w is the density of the water.
폼원액의 흐름은 수학식2와 같이 표현할 수 있다.The flow of the form solution can be expressed as
여기서 Cc는 메터링 오리피스와 같은 혼합비 조절 메터링 장치의 유량계수이고, Ac는 메터링장치 목의 단면적이며, ρc 는 폼원액의 밀도이다.Where C c is the flow coefficient of the mixing ratio control metering device, such as the metering orifice, A c is the cross-sectional area of the neck of the metering device, and ρ c is the density of the foam stock solution.
물이 흐르는 벤추리의 유량계수 Cw 는 0.95에서 0.98정도로, 레이놀드 수에 비하여 비교적 그 값의 변화가 적다. 그러나 폼원액이 흐르는 메터링 오리피스의 유량계수는 도8 및 도9에 도시된 바와 같이 레이놀드 수에 따라 값이 크게 변화한다.The flow coefficient C w of the Venturi flowing water is about 0.95 to 0.98, which is relatively small compared to the Reynolds number. However, the flow coefficient of the metering orifice through which the foam liquid flows varies greatly depending on the Reynolds number as shown in FIGS. 8 and 9.
상기 도8 및 도9의 그래프는 일반적으로 유량계로 가장 많이 사용하는 오리피스의 레이놀드 수는 104이상이고, 이 때의 유량계수 Cc는 0.6에서 0.65정도이다. 그러나 레이놀드 수가 102 정도 이하의 오더에선 오리피스의 유량계수가 레이널드수가 감소함에 따라 급격히 감소함을 알 수 있다.In the graphs of FIGS. 8 and 9, the Reynolds number of the orifice which is generally used as the flowmeter is 10 4 or more, and the flow coefficient C c at this time is about 0.6 to 0.65. However, for orders with a Reynolds number of less than 10 2 , it can be seen that the flow coefficient of the orifice decreases rapidly as the Reynolds number decreases.
상기와 같이 벤추리에 비하여 오리피스의 유량계수가 작고, 레이놀드수에 따라 변화가 많은 것은 첫째, 오리피스에서 전체적인 압력손실이 크고, 둘째, 베나 콘트랙타(Vena Contracta)에 의한 오리피스 목에서의 실제로 유체가 흐르는 면적이 축소되므로 생기는 현상임을 알 수 있다. 다시 말해 목에서의 면적이 At이지만, 실 제 유동에서는 목에서의 면적이 적어진다. 그래서 면적이 최소가 되는 지점에서의 면적을 AVC라 하면 면적비는 AVC/At < 1 이 된다. 그런데 벤추리는 단면적이 급격히 변화하지 않으므로 면적비(AVC/At)가 1에 접근하지만, 오리피스는 단면적이 급격히 변화하므로 이 면적비(AVC/At)가 1보다 훨씬 작은 편이다. 특히 오리피스에서 유속이 느리고, 흐르는 유체의 점도가 크고, 오리피스 목과 입구 직경비가 매우 작으면 이 베나 콘트랙타 효과가 증대하여 유량계수는 더욱 더 감속한다(레이놀드 수가 대단히 작은 경우).As described above, the flow coefficient of the orifice is smaller than that of the Venturi, and the variation in the Reynolds number is the first, the overall pressure loss is large at the orifice, and the second is the actual fluid at the orifice neck caused by the Vena Contracta. It can be seen that the phenomenon occurs because the flow area is reduced. In other words, the area in the neck is A t, but in real flow, the area in the neck is smaller. Therefore, if the area at the point where the area is minimum is A VC , the area ratio is A VC / A t <1. However, Venturi has an area ratio (A VC / A t ) approaching 1 because its cross-sectional area does not change rapidly, but the area ratio (A VC / A t ) is much smaller than 1 because the orifice changes rapidly. In particular, if the flow rate is slow in the orifice, the viscosity of the flowing fluid is large, and the ratio of the orifice neck to the inlet diameter is very small, this vena contractor effect is increased and the flow coefficient is further reduced (when the Reynolds number is very small).
그런데 상기 예에서 볼 수 있듯이 폼원액이 흐르는 메터링 오리피스의 유량계수 CC는 레이놀드 수가 102 정도의 오더이므로 유량계수가 급격히 변한다.However, as can be seen in the above example, the flow coefficient C C of the metering orifice through which the form stock solution flows is a Reynolds number of about 10 2 orders, so the flow coefficient changes rapidly.
한편 폼 비례혼합기에서 혼합되는 혼합비는 수학식3과 같다.Meanwhile, the mixing ratio mixed in the form proportional mixer is shown in
그리고 저압 발생장치의 입구에서의 압력 PW와 폼원액 혼합비 조절장치의 입구인 폼원액 공급압력 PC는 폼비례 혼합기의 형식에 따라 이 두 압력은 서로 연관된 값을 가지며, 본 설명에서 예를 든 압력 폼 혼합기 형식에서는 이 두 값은 같다.In addition, the pressure P W at the inlet of the low pressure generator and the foam feed liquid supply pressure P C at the inlet of the mixing ratio of the foam stock solution are related to each other according to the form proportional mixer. In the pressure foam mixer format, these two values are the same.
PC ≒ PW P C ≒ P W
또한 저압 발생장치의 목인 벤추리 목에서의 압력 PWt 는 폼원액 혼합비 조절장치인 메터링 오리피스의 출구의 압력 PCe 은 직접 연결되어 있으므로 같다고 할 수 있다.In addition, the pressure P Wt at the venturi neck, the neck of the low pressure generator, is the same because the pressure P Ce at the outlet of the metering orifice, which is a foam stock mixing ratio regulator, is directly connected.
PCe ≒ PWt P Ce ≒ P Wt
그리고 폼원액이 통과하는 메터링 오리피스 목과 출구에서 압력 PCe, PCt는 도 5에서와 같이 유량변화에 따라 유사한 압력 분포를 가지므로 다음과 같이 쓸 수 있다.And the pressure P Ce , P Ct at the metering orifice neck and the outlet through which the foam stock solution has a similar pressure distribution according to the flow rate change as shown in Figure 5 can be written as follows.
PC - Pct ≒ kc(PC - Pce)P C -P ct ≒ k c (P C -P ce )
여기서 메터링 오리피스 입구와 목 사이의 압력차에 대한 메터링 오리피스 입구와 출구 사이의 압력차에 대한 비례상수 kC이다.Where proportional constant k C for the pressure difference between the metering orifice inlet and outlet versus the pressure difference between the metering orifice inlet and the neck.
따라서 폼 비례혼합기에서 혼합비 r은 수학식4와 같이 된다.Therefore, the mixing ratio r in the form proportional mixer is as shown in equation (4).
설계유량에서 사용할 경우에는 혼합비는 정상적으로 혼합이 되나, 유량이 적어지면 적어지는 유량에 따라 저압 발생장치인 물의 흐르는 벤추리와 폼원액이 흐 르는 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스에서 레이놀드 수가 변화한다.When used at the design flow rate, the mixing ratio is normally mixed.However, as the flow rate decreases, the number of Reynolds changes in the metering orifice, which is a mixing ratio control metering device in which the low pressure generating water flows through the venturi, which is the low pressure generator, and the foam solution. .
그런데 벤추리를 통과하는 유량계수인 CW는 0.95~0.98 정도로 레이놀드수의 변화에 대하여 변화가 거의 없지만 폼원액이 통과하는 메터링 오리피스의 유량계수 CC는 레이놀드수가 102오더에서 레이놀드수가 감소하면 급격히 그 값이 적어진다. 다시 말해 기존의 비례혼합기는 면적비 AC/AW 는 변화가 없고, 밀도비 ρC/ρ W는 동일하다고 할 수 있으므로, 위 실험에서와 같이 폼 비례혼합기를 통과하는 정상 유량에서 유량이 적어지면 혼합비는 감소하게 된다.However, the flow coefficient C W through Venturi is 0.95 ~ 0.98, which shows little change with respect to the Reynolds number, but the flow coefficient C C of the metering orifice through which the foam stock passes is the Reynolds number at 10 2 orders. If it decreases, the value decreases rapidly. In other words, the existing proportional mixer has no change in area ratio A C / A W and the density ratio ρ C / ρ W is the same, so if the flow rate decreases at the normal flow rate through the foam proportional mixer as in the above experiment, The mixing ratio is reduced.
다음의 표1은 섭씨 20도에서 4인치 포 비례혼합기에서 유량이 1/4로 감소한 경우 유량계수 비의 계산예로 유량계수비(CC/Cw)가 0.74에서 0.42로 감소하므로 폼원액 혼합비도 감소하게 된다.The following Table 1 shows the flow coefficient ratio (C C / C w ) decreasing from 0.74 to 0.42 when the flow rate is reduced to 1/4 in a 4 inch gun proportional mixer at 20 degrees Celsius. Will decrease.
상기와 같이 혼합비의 감소를 막기 위해서는 폼비례 혼합기 입출구의 유동 특성을 일정하게 유지하여야 하나, 폼비례 혼합기에 공급하는 물의 압력과 유량이 변경되거나, 폼비례 혼합기 후단에서 분기하는 경우가 필요하게 된다. 즉, 각 소화전에 크기에 적합한 출구 직경의 폼 비례혼합기를 각각 설치한다면 해소될 수 있으나, 설치하여야 되는 폼비례 혼합기와 밸브수량이 증가하여 설치비가 많이 소요된다. 또한 화재가 발생하여 폼 비례혼합기를 동작시킬 때 여러 밸브를 동작시켜야 하는 문제점이 있다. 한편 기존에 설치된 배관 전체를 교체해야 된다는 문제점도 있다. 따라서 2~3개 또는 전체의 탱크에서 화재가 발생되는 경우에는 화재 진압을 효율적을 할 수 없을 것이다.In order to prevent the reduction of the mixing ratio as described above, the flow characteristics of the inlet and outlet of the foam proportional mixer should be kept constant, but the pressure and flow rate of the water supplied to the foam proportional mixer are changed, or it is necessary to branch at the rear of the foam proportional mixer. In other words, if each fire hydrant installed proportional mixer of the outlet diameter suitable for the size can be eliminated, but the installation cost is increased by increasing the proportional mixer and the number of valves to be installed. In addition, there is a problem in that several valves must be operated when the foam proportional mixer is operated due to a fire. On the other hand, there is a problem in that the entire existing pipe needs to be replaced. Therefore, if a fire occurs in two or three tanks, it will not be possible to effectively extinguish the fire.
한편, 새롭게 폼 소화시스템을 설치하는 경우에 비례혼합기의 가격이 비교적 고가이고, 기타 밸브, 배관의 소요가 적으므로 대부분의 폼 소화 설계자와 시공자들은 하나의 비례혼합기에서 분기하는 형식을 취하고 있다.On the other hand, when a new foam fire extinguishing system is installed, the proportional mixer is relatively expensive, and other valves and piping are less required, so most foam fire extinguishing designers and builders take the form of branching in one proportional mixer.
따라서 본 발명은 폼비례 혼합기의 전후단에서 유동특성이 변경되어 폼비례 혼합기를 통과하는 유량이 변하는 경우인, 폼비례 혼합기에 공급하는 물의 압력과 유량이 변하거나, 하나의 비례혼합기에서 여러 개로 분기하여 적은 직경의 배관으로 분기하여도 혼합비가 감소되지 않는 폼비례 혼합기를 제공한다.Therefore, the present invention changes the flow characteristics at the front and rear ends of the foam proportional mixer to change the flow rate passing through the foam proportional mixer, the pressure and flow rate of the water supplied to the foam proportional mixer, or branched from one proportional mixer to several This provides a foam proportional mixer that does not reduce the mixing ratio even when branching into small diameter pipes.
즉, 상기 수학식4에서 혼합비(r)가 변화하는 이유는 폼원액이 통과하는 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스와 물이 통과하는 벤추리와 같은 저압 발생장치의 유량계수비 CC/CW가 변화하여 폼원액의 혼합비가 변화되고 있음을 알 수 있다. 이 때 설계시의 운영되는 조건에서는 kC ρW/ρC는 거의 동일한 값을 갖는다.That is, the reason why the mixing ratio (r) is changed in Equation (4) is the flow coefficient ratio C C / C of the low pressure generator such as the metering orifice, which is a form proportional mixing ratio control metering device through which the form stock solution passes, and water through which Venturi passes. It can be seen that W is changed to change the mixing ratio of the foam stock solution. At this time, k C ρ W / ρ C has almost the same value under operating conditions at design time.
따라서 유량변동에 대한 유유량계수비와 변화 면적비의 곱
즉, 유량변화에 관계없이 
폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 레이놀드 수 
폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 레이놀드 수 
도10a는 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 유량계수
여기서 볼 수 있듯이 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스의 레이놀드 수
따라서 유량계수비와 목의 단면적비
목의 단면적비
상세하게는 단면적비
도10b는 저압발생장치의 목의 단면적 
폼비례 혼합비 조절 메터링 장치의 목의 단면적의 단면적은 초기에 0이 아닌 값을 갖는 
도10c는 저압발생장치의 목의 단면적 
즉, 상술한 바와 같이 폼비례 혼합비 조절 메터링 장치인 메터링 오리피스(90)를 다이아프램과, 벨로우즈 및 피스톤을 이용하여, 첫째 다이아프램(면적×폼비례 혼합비 조절 메터링 장치의 입출구의 압력차
앞에서 설명된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 폼비례 혼합기 전후단의 유동 특성의 변화에 따라 폼 원액의 혼합비가 일정하게 유지되어 효과적으로 화재를 진압 할 수 있는 발명이다. 이러한 유동 특성의 변화 중, 폼 비례 혼합기 전단의 유동 특성의 변화로는 폼 비례 혼합기에 공급하는 물의 압력과 유량이 변하는 경우에도 폼원액의 혼합비를 일정하게 유지할 수 있어서 효과적으로 화재를 진압할 수 있다. 또한 폼 비례 혼합기의 후단의 유동 특성의 변화로는 폼비례 혼합기에서 소화전까지의 설치되어 있는 배관의 관로 저항이 변화되는 경우를 예로 들 수 있는 데, 더욱 자세하게는 하나의 폼비례 혼합기에서 다수개의 소화전으로 분기 하는 경우에도 폼원액 혼합비가 감소되는 문제점을 저렴한 가격으로 해결할 수 있으며, 상기 폼 비례혼합기에 연결된 모든 탱크에서 화재가 발생되는 극단적인 경우에도 효과적으로 화재를 진압할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the mixing ratio of the stock solution of the foam is kept constant according to the change in the flow characteristics of the front and rear of the foam proportional mixer, so that the fire can be effectively suppressed. Among the changes in the flow characteristics, the change in the flow characteristics of the front end of the proportional mixer can maintain a constant mixing ratio of the foam stock solution even when the pressure and flow rate of the water supplied to the proportional mixer are effectively suppressed. In addition, a change in the flow characteristics at the rear end of the foam proportional mixer may include a case in which the pipe resistance of the pipe installed from the foam proportional mixer to the fire hydrant is changed, and more specifically, a plurality of hydrant in one foam proportional mixer Even when branching into the solution, the problem of reducing the mixing ratio of the foam solution can be solved at a low price, and it is possible to effectively extinguish the fire even in the extreme case where a fire occurs in all the tanks connected to the foam proportional mixer.
Claims (11)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040115685A KR100541969B1 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Automatic foam proportioner with flow rate compensation |
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| KR1020040115685A KR100541969B1 (en) | 2004-12-29 | 2004-12-29 | Automatic foam proportioner with flow rate compensation |
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| KR100541969B1 true KR100541969B1 (en) | 2006-01-11 |
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ID=37178086
Family Applications (1)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200078798A (en) | 2018-12-21 | 2020-07-02 | 주식회사 나브텍 | Non-powered proportioner for fire-fighting foam with mixing chamber for preventing backflow |
| KR20210033113A (en) | 2019-09-17 | 2021-03-26 | 주식회사 나브텍 | Powerless foam proportioner for fire-fighting |
| KR20210033566A (en) | 2019-09-18 | 2021-03-29 | 주식회사 나브텍 | Proportioner for Mixing Extinguishing Agents with Constant Mixing Ratio |
| CN112741972A (en) * | 2019-10-29 | 2021-05-04 | 上海金盾消防安全科技有限公司 | Proportional mixer |
| CN115738156A (en) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 徐工消防安全装备有限公司 | Fire fighting truck and foam control system and method thereof |
-
2004
- 2004-12-29 KR KR1020040115685A patent/KR100541969B1/en not_active IP Right Cessation
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