KR101516172B1 - 열적으로 약화될 수 있는 배관이 통과 연장하는 도관 내에 배치되는 방화 시스템, 이러한 시스템을 배치하는 방법 및 이러한 시스템을 구비한 도관 - Google Patents

Abstract

외부 벽을 갖는 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관인 단일 배관이 통과 연장하거나 연장하게 될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 열적으로 안정한 도관 내에 배치되는 열 팽창가능한 방화 시스템이며, 이 시스템은 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 적어도 하나의 장치를 포함한다.

Description

열적으로 약화될 수 있는 배관이 통과 연장하는 도관 내에 배치되는 방화 시스템, 이러한 시스템을 배치하는 방법 및 이러한 시스템을 구비한 도관 {FIRE-STOP SYSTEM FOR PLACEMENT IN A CONDUIT THROUGH WHICH A THERMALLY WEAKENABLE PIPE EXTENDS, METHOD FOR PLACING THE SYSTEM AND CONDUIT PROVIDED WITH SUCH A SYSTEM}

본 발명은 단일 배관 또는 배관의 단일 다발이 통과 연장하거나 연장하게 될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관 내에 배치되는 열 팽창가능한 방화 시스템에 관한 것이다. 각 배관은 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관이다. 또한, 본 발명은 단일 배관 또는 배관의 단일 다발이 통과 연장하거나, 연장하게 될 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관에 관한 것이다. 각 배관은 외부 벽을 갖는 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관이며, 도관은 열 팽창가능한 방화 시스템을 포함한다. 또한, 본 발명은 단일 배관 또는 배관의 단일 다발이 통과 연장하는 또는 연장하게 될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관 내에 방화 시스템을 제공하는 방법에 관한 것이다. 각 배관은 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관이다.

도관은 예로서, 두 개의 격실을 나누는 구조 요소 내에 통합되는 것이 일반적이다. 이런 구조 요소는 격벽이라고도 지칭될 수 있다. 배관은 두 개의 격실 중 하나로부터 나머지 격실로 도관을 통해 연장할 수 있다. 이들 도관은 배관 관통부 또는 통과부 시스템이라 지칭되는 경우가 많다. 이런 도관은 토목 공학을 기초로하여 형성된 구조체 내에 존재하는 경우가 많다. 공장, 건물, 배수 시스템, 터널, 지하철 등 모두는 이런 관통부를 포함한다. 그러나, 해양 공학에 기초하여 형성된 구조체도 이런 도관을 포함한다. 유정(oil rig) 같은 다른 근해 용례와 선박의 갑판상에서 이들을 발견할 수 있다.

이들 관통부들은 이런 구조체에서 성가시지만 필수적인 요소로이다. 비록, 격실의 분리부에 취약 지점을 도입하게 되지만, 예로서, 물 분배 및 물 폐기 시스템, 공조 시스템, 유압 및 공압 제어, 스프링클러 등을 위한 배관과, 또한, 가스나 오일의 수송을 위한 배관이 이런 구조체를 통해 연장되어야할 필요가 있다.

이런 취약 지점은 자체적으로 구조체의 기계적 강도를 큰 영향을 주지는 않지만, 구조물을 통한 물리적 현상의 바람직하지 못한 전달 가능성에 더 크게 영향을 준다.

일 예는 그 자체가 가능한 단지 일 영역에만 국한되어야할 필요가 있는 화재이다. 이는 화제를 제어 및 진화할 수 있게 하는데 중요할 뿐만 아니라, 화재 부근의 격실 내에 존재하는 사람들이 화재의 추가 확산 이전에 화재로부터 안전한 거리에 도달하기 위한 시간을 제공하기 위해서도 중요하다. 일 격실로부터 다른 격실로 연기 및/또는 화재가 도관을 통과하는 것을 방지하기 위해, 주변 화재로 인해 도관이 열에 노출될 때, 적어도 소정 시간 동안 도관을 폐쇄하는 재료를 도관이 구비하는 것이 일반적이다.

방지될 필요가 있는 다른 전달 형태는 격실 내에 발생한 화재에 대한 공기의 공급이다. 특히, 육상 구조체에 대해, 화재는 불탄 도관을 통해 공급되는 산소를 공급받으며, 격실들의 다른 레벨들 사이에서 공기의 전달이 자유롭게 이루어진다면 자체적으로 다층 건물을 통해 확산되는 것으로 믿어진다. 또한, 이 때문에, 도관의 일 측면 상에서 화재가 발생하였을 때 도관이 폐쇄되는 것이 바람직하다.

비록, 두 개의 격실을 분할하는, 도관을 구비한 구조 요소에 대해 위에서 언급하였지만, 구조 요소는 주변 환경으로부터 격실을 분리하는 것도 가능하다. 따라서, 구조 요소의 일 측면이 대기 환경에 노출되는 것이 가능하다.

도관을 통해 연장하는 배관, 도관 자체 및 도관이 내부에 통합되는 구조 요소는 열의 전도를 허용하는 재료로 각각 이루어질 수 있다. 열 전도의 효율은 재료의 유형 및 그 재료의 치수에 의존한다. 원론적으로, 이런 상황에서 열은 적어도 두 개의 서로 다른 경로를 통해 도관의 내부 공간에 공급될 수 있다. 제1 경로는 도관을 통해 연장하는 배관을 통한 것이고, 도관의 내부 공간으로의 제2 경로는 도관 자체를 형성하는 재료를 통한 것이다. 근해 구조체 및 선박에서, 도관은 일반적으로 금속, 즉, 열 전도성이 양호한 재료로 이루어질 때, 열은 일반적으로 제2 경로를 통해 도관의 내부 공간으로 빠르게 공급된다. 물론, 예로서 격벽이 콘크리트 벽이고, 도관이 그 벽 내의 관통 구멍에 의해 형성되어 있는 경우의 상황에서, 열은 전적으로 제1 경로를 통해 도관의 내부 공간으로 적용될 수도 있다.

육상 및 해양 건축 산업 양자 모두에서 예로서, PVC, PP-R, ABS 및 HDPE 같은 플라스틱 재료로 이루어진 배관, 특히, 상술한 바와 같은 소위 서비스 시스템들의 배관을 제조하는 경향이 강하다. 알루미늄 또는 금속 배관에 비해, 이런 플라스틱 배관은 큰 중량 감소를 제공하여, 선박건조에 명백히 유리하다. 공지된 바와 같이, 플라스틱은 부식에 기여하지 않으며 둔감하여 육상 및 해상 건축 산업 양자 모두에 유리하다. 이런 플라스틱 배관은 특히, 강철 배관에 비해 배관내 침전물이 덜 발생하여 폐수 설비에서 플라스틱 배관의 장점을 제공하는 것으로 관찰되었다. 그러나, 열에 대한 노출시, 이러한 플라스틱 배관은 약화, 즉, 연화될 수 있으며, 따라서, 이하의 본 명세서에서 열적으로 약화될 수 있는 재료 또는 열 연화성 재료로 이루어진 것으로 지칭되거나, 줄여서, 열적으로 약화될 수 있는 배관이라 지칭된다. 용어, 열적으로 약화될 수 있는 재료는 따라서, 일반적으로, 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함하는 재료를 지칭한다. 그러나, 파이버글래스로 제조되거나 파이버글래스로 이루어진 배관도 열적으로 약화될 수 있는 재료를 형성하며, 따라서, 이들은 마찬가지로 용어 열적으로 약화될 수 있는 배관에 포함된다.

이런 배관의 약화는 금속으로 이루어지거나, 금속 구조 요소 또는 격벽 내에 통합된 도관에서 더 급속히 발생할 것이라는 것은 명백하다. 이 때, 도관은 약화될 수 있는 재료의 배관을 둘러싸는 일종의 오븐으로서 작용하여 배관의 국지적 붕괴를 초래한다. 그러나, 화재에 노출되는 석조 또는 콘크리트 벽 내의 관통 구멍의 가열된 내부 벽은 이 경우 "금속 오븐"을 위한 가열율과는 가열율이 다르겠지만, 마찬가지로 오븐과 유사하게 작용한다. 석조 또는 콘크리트 벽은 매우 많은 열을 흡수하며, 열악한 열 전도체이다. 따라서, 이 경우 도관 내로의 열의 공급을 위한 제2 경로는 매우 덜 효율적이다. 이런 상황에서, 비록 사실상 배관 자체를 통한 열 전달만이 존재하는 것은 아니라 하더라도, 제1 경로, 즉, 배관 자체를 통한 도관으로의 열 전달이 가장 주된 경로가 될 것이다.

배관이 도관을 통해 연장할 때 도관과 배관 사이의 공간을 밀봉 시스템으로 밀봉하는 것이 일반적 통례이다. 이러한 밀봉 시스템은 열에 대한 노출 이전에 밀봉 기능을 제공할 수 있으며, 예로서, 배관과 도관 사이의 환형 공간을 통해 가스 및/또는 물이 침투할 수 없도록 밀봉할 수 있다.

특히, 열적으로 약화될 수 있는 재료로 이루어진 단일 배관이 통과 연장하는 도관에 대하여, 진보된 밀봉 시스템이 개발되어 왔다. 소위 "크러셔 플러그(crusher plugs)"를 개시하는 본 출원과 동일한 발명자들의 EP 120 075.9 B1을 참조하라. 도관의 각 단부에는 도관과 도관을 통해 연장하는 배관 사이의 환형 공간 내에 플러그가 삽입되어 있다. 크러셔 플러그는 열 팽창성 재료로 이루어진다. 열에 대한 노출시, 크러셔 플러그가 팽창한다. 그러나, 도관이 매우 강성적 재료로 이루어져 있기 때문에, 팽창은 단지 반경방향 내향으로만 가능하다. 열에 대한 노출시, 열적으로 약화될 수 있는 배관이 약화되기 시작함에 따라, 플러그의 반경방향 내향 팽창은 배관을 추가로 파괴하고, 그와 함께 배관을 폐쇄하며 전체 도관을 폐쇄한다. 이러한 플러그의 사용은 단일 배관이 통과 연장하는 도관에 대해 매우 유리하며, 그 이유는 플러그에 의해 폐쇄될 필요가 있는 환형 공간이 매우 잘 규정되기 때문이다.

역시 본 출원의 발명자들에 의한 WO 2006/097290는 복수의 배관이 관통 연장하는 도관을 개시한다. 이 도관을 밀봉하기 위해, 다수의 열 팽창성 고무형 슬리브를 포함하는 시스템이 개시되어 있다. 슬리브 재료는 고무형 재료 내로 열 팽창성 그라파이트를 통합시킴으로써 열 팽창가능해진다. 이런 슬리브는 필러 슬리브(filler sleeve)라고도 지칭된다. 일반적으로, 슬리브는 쉽게 굴곡 및 연화될 수 있고, 비교적 열악한 기계적 특성을 갖는다. 이는 슬리브가 도관 내에 삽입되어 도관을 충전하기에 완벽해지게 한다. 슬리브는 서로 평행하고 배관에 평행한 형태로 적용된다. 이 시스템은 내화성 및/또는 방수성 밀봉제를 더 포함한다. 밀봉제는 슬리브의 단부에 대해 적용되며, 도관을 밀봉하는 밀봉층을 형성한다.

WO 2006/097290에 설명된 시스템은 일반적으로, 도관을 통해 연장하는 배관의 단면에 비해 단면이 매우 큰 도관에 적용된다. 그 주된 이유는 이들 열 팽창가능한 슬리브가 반경(횡단) 방향으로 팽창 동안 도관을 완전히 폐쇄할 수 있을 도록 열 팽창가능한 고무 슬리브로 도관을 충전하기 위해 도관 내에 충분한 공간을 가져야한다는 것이다. 필러 슬리브들 사이에 및 각 빈 슬리브 내에 공간이 존재하기 때문에, 도관내의 온도가 열 팽창성 고무 재료가 팽창하는 지점에 도달하자 마자 반경(횡단) 방향으로 열 팽창이 자유롭게 발생할 수 있다.

비록, 밀봉제 층들 사이의 단위 길이당 축방향(종방향)으로 팽창에 가용한 공간이 없고, 축방향으로 정렬된 열 팽창성 재료의 주어진 양에서 반경 방향 보다 축 방향으로 팽창이 더 클 것으로 예상되지만, 필러 슬리브의 팽창은 최초에는 여전히 주로 반경방향으로 배향된다.

어떠한 이론에도 속박되지 않고, 이는 세 가지 인자의 결과인 것으로 고려된다. 첫 번째로, 비록 저온에서, 따라서, 여전히 제한된 범위만이더라도 열 팽창이 발생하자 마자, 축방향으로 팽창하는 슬리브는 밀봉제 층 사이에 속박되며, 좌굴되기 시작하고, 그와 함께 밀봉제 층의 내부 벽 상의 압력을 제거한다. 두 번째로, 팽창은 근소한 저항이 제공되는 반경방향으로 그 경로를 찾게되며, 팽창은 반경방향 팽창을 나타낸다. (슬리브들 사이의 공간 및 슬리브들 내부의 공간으로 인해서 뿐만 아니라, 도관 내의 약화되는 배관에 기인한 고온으로 인해 공간이 반경방향으로 가용해진다는 점을 상기하라). 세 번째로, 도관 내에 원래 포획되어 있고 상승된 온도에 기인하여 고압에 도달하는 공기 및 도관 내의 체적 감소는 동일 단계에서 아마, 밀봉제 층의 파괴 없이 밀봉제 층 내에서 가용해지는 작은 균열을 통해 그 탈출로를 찾게 될 것이다. 이 공기의 탈출은 도관 내에 "새로운 체적"이 가용해지게 하며, 팽창하는 슬리브 층은 도관 및 밀봉제 층의 속박 내에서 체류하면서 그 내부로 팽창할 수 있다.

일부 단계에서, 밀봉제 층에 의해 구속될 때 도관 내의 팽창력은 밀봉제 층이 파괴될 정도로 높아진다.

이때, 밀봉제 층이 파괴되기 이전에 팽창된 슬리브가 도관을 밀봉하기 때문에, 이 파괴 자체는 문제가 되지 않는다.

현재, 화재에 대한 노출 이전 및 노출 동안 양자 모두의 경우에, 밀봉 기능을 훼손시키지 않고, 중량 및 공간 양자 모두를 절감하기 위해, 더 작고 더 짧은 도관을 갖는 것에 대한 강한 수요가 존재한다.

단면 치수가 더 작은 도관은 필러 슬리브 재료의 팽창의 개시가 반경방향으로 주도적으로 발생하도록 하기에는 용량이 작다. 이런 도관에서, 반경방향 팽창이 제약된다. 따라서, 팽창은 매우 이른 단계에서 축방향으로 그 경로를 발견하기를 시도하며, 결과적으로, 밀봉제 층의 조기 파괴를 초래하고, 도관이 팽창 재료에 의해 완전히 폐쇄되기 이전에 밀봉제 층이 파괴될 가능성이 있다. 이런 상황에서, 밀봉제 층 대신 더 강한 "구조체"를 적용할 필요가 있다. 이에 응답하여, 밀봉제 층 보다 높은 압력을 견디도록 설계된 플러그를 적용하는 것이 관례이다. 도관과 도관을 통해 연장하는 배관 사이의 환형 간극 내에 팽창가능한 필러 슬리브를 갖는 도관은 깊게 삽입된 플러그에 의해 폐쇄된 도관의 양 단부 상에서, 필러 슬리브가 반경방향으로 팽창하여 도관과 배관을 효과적으로 완전히 폐쇄할 수 있게 한다는 것이 판명되었다.

그러나, 배관에 대한 도관의 단면적의 추가적 감소를 위한 활동은 더 많은 공간과 더 많은 중량을 절감하려는 시도를 지속하고 있다.

도관과 배관 사이의 환형 간극이 매우 작아질 때, 플러그는 삽입될 수 없으며, 따라서, 필러 슬리브 재료의 축방향 팽창에 대한 저항을 제공할 수 없다. 배관이 도관에 대해 다소 중심을 벗어나 있는 경우 상황은 더 악화된다.

고무형 열 팽창성 재료의 비교적 얇은 일반적으로 감쌀 수 있는(wrappable) 시트로 충전된 두 개의 강철 칼라형 케이싱을 포함하는 시스템을 시장에서 입수할 수 있다. 이들 케이싱 각각은 열 팽창가능 재료의 축방향 팽창에 대한 저항을 제공하고 팽창을 자체적으로 반경방향 내향으로 강제하여 열에 대한 노출시 배관을 완전히 폐쇄(그리고, 이상적으로는 도관도 폐쇄)하도록 격벽에 대하여 배관 둘레에 도관의 정면에서 장착될 수 있다. 이런 시스템은 다수의 단점을 갖는다. 먼저, 이는 두 개의 여분의 장착 단계(격벽의 각 측면 상에 하나의 케이싱)를 필요로 하고, 도관을 "둘러싸는" 격벽의 부분에서의 장착을 위한 설비를 필요로한다. 두 번째로, 도관을 둘러싸는 격벽의 부분에 대한 이들의 장착이 필요하기 때문에, 단면 방향으로 절약된 공간이 소정 정도 손실된다. 세 번째로, 케이싱 자체가 공간을 필요로 하며, 그래서, 축방향으로 도관 또는 관통부는 실제로 더 짧아지지 않고 더 길어진다.

본 발명의 목적은 비교적 약화될 수 있는 배관인 배관이 관통 연장하거나 연장될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관과 조합된 용례를 위한 열 팽창가능한 방화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 외부 벽을 갖는 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관인 배관이 관통 연장하는 또는 연장하게 될 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관을, 경제적으로 매력적인 방식으로 열적으로 팽창할 수 있는 방화 시스템을 포함하도록 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관인 배관이 관통 연장하거나 연장될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성적이면서 열적으로 안정한 도관 내에 방화 시스템을 제공하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 본 발명의 목적을 설명할 때 전술한 바와 같은 열적으로 팽창가능한 방화 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 시스템은 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 적어도 하나의 장치를 포함한다. 이 장치는 시스템의 완전한 배치 이후, 그리고, 장치의 비선형 열 팽창의 개시 이전에, 고온 가스가 도관 외부로부터 장치와 도관의 내부 벽 사이, 배관의 외부벽과 장치 사이 또는 장치를 통한 가스 진입 공간에 진입하도록 배관 둘레에 동심으로 배치될 수 있다. 이 시스템은 놀라운 효과를 제공한다.

주변에서 화재가 발생하였을 때 존재하는 바와 같은 고온 가스는 도관을 향해 열을 전달하기 위한 제1 매체가 되기 쉽다. 이 고온 가스가 가스 진입 공간에 진입할 때 도관에 진입할 수 있기 때문에, 가스 진입 공간을 형성하는 벽이 가열된다. 이들 벽 중 적어도 하나는 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 장치에 속하는 벽이다. 그후, 이 장치는 고온 가스로부터 장치 벽으로 전달된 열로 인해, 가열, 반드시 이미 비선형 형태는 아니지만 미소하게 팽창 및/또는 용융된다.

그 결과, 장치는 배관의 외부 벽과 도관의 내부 벽 사이의 환형 공간 내에서 자체적으로 고정된다. 이 고정은 아마도 용융된 장치 벽의 결과로서의 접착 및/또는 열 팽창의 조합에 의해 발생한다. 장치가 반드시 도관 내에 사전 고정될 필요가 없다는 장점이 있다.

또한, 도관의 단부는 반드시 밀봉제에 의해 밀봉될 필요가 없다는 것이 중요하다. 이 시스템의 관련 장점은 도관에 대한 접근이 단지 도관의 일 측면에서만 가능한 경우에도 도관 내에 설치될 수 있다는 것이다.

또한, 장치가 자체적으로 도관의 내부 벽 및 배관의 외부 벽에 대해 고정되고, 열에 대한 추가 노출이 이루어지고 나면, 도관의 축방향으로의 팽창이 억제되는 것으로 판명되어 매우 유리하다. 어떠한 이론도 얽메이지 않고, 이는 도관의 내부 벽과 배관에 대한 고착에 기인한 것으로 믿어진다. 그 결과로서, 팽창은 주로 반경방향으로 이루어지며, 이는 그후 배관이 열에 대한 노출로 인해 약화하기 시작함에 따라 추가로 가능해지며, 이 때문에, 이제 장치가 급속하고 강하게 반경방향으로 내향 팽창하게 하며, 이 장치는 그후, 비선형 팽창 거동을 나타내는 온도 범위에 도달한다.

도관의 "더차가운" 단부, 즉, 방대한 열에 직접 노출되지 않은 단부를 향해 배치된 도관내의 장치의 부분은 열에 의해 즉시 영향을 받지 않으며, 또한, 적어도 소정 시간 동안 열에 대한 노출로부터 추가 차단될 수 있다는 것이 추가로 판명되었다. 열원에 더 가까운 장치의 부분이 자체적으로 도관의 내부 벽과 배관의 외부 벽에 대해 도관 내에 고정되자 마자, 가스 진입 공간이 효과적으로 차단된다. 그래서, 뜨거운 가스는 강한 열원에 이미 직접적으로 노출되지 않은 도관의 부분내에 배치된 장치의 단부에 도달하지 않거나 더 이상 도달하지 않게 된다. 열에 노출되어 상술한 비선형 열 팽창으로 그에 응답하는 장치의 부분은 절연부를 형성하고, 그래서, 노출되지 않은 측면에 있는 배관은 비교적 차갑게 남아있는다.

본 발명은 본 발명의 목적 부분에서 전술한 바와 같은 도관을 추가로 제공한다. 도관의 내부 공간은 상술한 시스템을 포함하며, 이는 또한 시스템에 의해 제공되는 장점을 갖는 도관을 제공한다. 도관은 횡단 단면이 비교적 작고 길이가 비교적 짧을 수 있으며, 육상 및 해상 용례들 양자 모두에서 장점을 갖는다.

또한, 본 발명은 발명의 목적 부분에서 전술한 바와 같은 방법을 제공한다. 이 방법은 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 열 팽창가능한 장치를 내부 공간에 배치하는 단계와, 배관을 동심으로 둘러싸도록 내부 공간에 대해 동심으로 장치를 배치하는 단계와, 장치의 비선형 열팽창의 개시 이전에, 고온 가스가 장치와 도관의 내부 벽 사이, 배관의 외부 벽과 장치의 사이 또는 장치를 통한 가스 진입 공간에 진입할 수 있도록 장치를 배치하는 단계를 포함한다.

시스템에 관련하여 상술한 장점들이 이 방법의 수행에도 동등하게 적용된다.

본 발명과, 본 발명의 다른 실시예 및 관련 장점을 이하의 예시적 도면과 연계하여 추가로 설명 및 서술한다.
도 1은 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 제1 실시예의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 제2 실시예의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 제3 실시예의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 제4 실시예의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 제5 실시예의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 6은 데크에 적용될 때 도 1에 도시된 실시예의 측방향을 따른 개략 단면도.
도 7은 데크에 적용될 때 도 2에 도시된 실시예의 측방향을 따른 개략 단면도.
도 8은 데크에 적용될 때 도 3에 도시된 실시예의 측방향을 따른 개략 단면도.
도 9는 데크에 적용될 때 도 4에 도시된 실시예의 측방향을 따른 개략 단면도.
도 10은 데크에 적용될 때 도 5에 도시된 실시예의 측방향을 따른 개략 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 도관의 제6 실시예에 적용될 때 도 1에 도시된 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 12는 도 11에 도시된 도관에 적용될 때 도 2에 도시된 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 13은 도 11에 도시된 도관에 적용될 때 도 3에 도시된 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 14는 도 11에 도시된 도관에 적용될 때 도 4에 도시된 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 15는 도 11에 도시된 도관에 적용될 때 도 5에 도시된 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 16은 천정 또는 바닥에 적용될 때 도 11에 도시된 도관 및 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 17은 천정 또는 바닥에 적용될 때 도 12에 도시된 도관 및 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 18은 천정 또는 바닥에 적용될 때 도 13에 도시된 도관 및 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 19는 천정 또는 바닥에 적용될 때 도 14에 도시된 도관 및 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 20은 천정 또는 바닥에 적용될 때 도 15에 도시된 도관 및 시스템의 축방향을 따른 개략 단면도.
도 21은 단일 배관이 관통 연장하는 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성적이고 열적으로 안정한 도관.
도 22는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계.
도 23은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계.
도 24는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계의 결과.
도 25는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계.
도 26은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계의 결과.
도 27은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계.
도 28은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 단계의 최종 결과.
도 29는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 개략적 횡단면도.
도 30은 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 개략적 횡단면도.
도 31은 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 개략적 횡단면도.
도 32는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 개략적 횡단면도.
도 33은 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 개략적 횡단면도.
도 34는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 대안적 용례의 사시도.
도 35는 본 발명에 따른 도관 및 시스템의 일 실시예의 대안적 용례의 사시도.

도면에서, 유사 부분은 유사 참조번호를 갖는다.

도 1은 이 실시예에서 금속으로 이루어진 열적으로 안정한 도관(1)을 도시한다. 도관(1)은 하나의 배관(3)이 관통 연장하는 내부 공간을 형성하는 내부 벽(2)을 갖는다. 배관(3)은 열적으로 약화될 수 있는 배관이며 외부 벽(4)을 갖는다. 배관은 예컨대, PVC 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 배관일 수 있다. 하지만, 열적으로 약화될 수 있는 배관은 보강재로서 섬유 유리를 포함하는 것도 가능하다. 이러한 배관은 섬유 유리를 둘러싸는 수지를 포함할 수 있다.

열 팽창가능한 방화 시스템(fire-stop)(5)이 도관(1) 내에 배치된다. 이 예에서, 시스템(5)은 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 장치(6)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 장치(6)는 배관(3) 주위에 동심으로 위치 설정 가능하여, 시스템(5)의 완전한 배치 후에 그리고 장치의 비선형 열 팽창의 발생(onset) 전에 고온 가스가 도관 외측으로부터 도관(1)의 내부 벽(2)과 장치(6) 사이의 가스 진입 공간(7)에 진입할 수 있다.

장치(6)는 장치가 비선형 팽창 특성을 표시하는 온도 범위의 최하단 아래 온도에서 용융을 시작하는 표면을 갖는다.

주변 화재로 인해 존재하는 고온 가스가 가스 진입 공간(7)에 진입할 때, 장치(6)의 제1 반응은 이러한 고온 가스와의 상호 작용에 의해 가열되고 있는 장치 표면의 용융일 것이라는 것이 이해될 것이다. 그 결과, 끈끈한 재료가 장치(6)의 표면에 형성될 것이다. 도관(1)의 내부 벽(2)에 대한 장치(6)의 접착이 발생할 것이다. 또한, 장치(6)는 약간은 이미 팽창할 수 있기 때문에, 아직까지 비선형 팽창 상황 내에 있지 않은 경우에도 장치(6)는 도관(1) 내에서 스스로를 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 열은 배관(3)을 거쳐 도관(1)으로 전달될 것이다. 배관이 약화되는 온도에 도달하기 전에, 장치의 표면이 용융하기 시작하는 온도에 도달할 것이다. 그 결과, 장치(6)는 배관(3)의 외부 층(4)에도 스스로 접착될 것이다. 따라서, 장치(6)는 도관(1) 내에서 도관의 내부 벽(2)과, 배관(3)과 배관의 외부 벽(4)에 스스로를 견고하게 고정시킨다.

주변 화재(nearby fire)로 인해 열에 추가적으로 노출되면, 도관(1) 내의 온도는 추가로 상승할 것이다. 예컨대, 플라스틱으로 이루어진 열적으로 약화될 수 있는 배관(3)은 약 75℃ 이상의 온도에 노출되면 연화된다. 일부 스테이지에서, 장치(6)는 비선형 열 팽창이 발생하기 시작하는 온도에 도달할 것이다. 장치(6)가 도관(1)의 내부 벽(2) 및 배관(3)의 외부 벽(4)에 대해 스스로를 고정하기 때문에, 축방향 팽창이 제한된다. 하지만, 반경방향 내향 팽창은 특히 약화된 배관(3)으로 인해 상대적으로 용이하다. 효과적으로, 장치(6)는 약화된 배관(3)을 "압착하여(crush)" 그와 같이 도관(1)을 완전히 폐쇄한다.

반경방향 내향 팽창은 힘을 가지고 있어서 비선형 팽창의 결과로 팽창되었을 때 장치는 배관(3)을 압착하여 도관(1)을 폐쇄할 뿐만 아니라 스스로를 도관(1) 내에서 "제거 불가능하게" 단단히 클램핑하는 정도가 되는 것으로 판명되었다. 따라서, 도관의 폐쇄부는 수밀이 된다. 팽창된 장치를 폐쇄된 도관으로부터 제거하는 것은 전용 공구를 필요로 한다. 이는 화재가 격리된 구획부 내에서 발생하는 상황에 매우 유리하다. 예컨대, 화재가 선박(vessel)의 엔진룸 내에서 발생하고, 도관이 상술된 바와 같이 폐쇄되어 있고 엔진룸이 소화를 위해 물로 충전되어 있다면, 반드시 물이 엔진룸으로부터 도관을 거쳐 전체 선박을 관통하지는 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도관(1)의 일 측면에, 절연 재료(8)가 적용될 것이다. 도관(1)이 벽(11)에 작용되는 경우, 이러한 재료는 화재 또는 열기에 직접 노출되는 것으로 예측되지 않는 도관(1)의 상기 측면에 정상적으로 적용될 것이다. 이러한 측면은 도면에서 노출되지 않은 측면(UnExposed Side)을 나타내는 UES로 지시된다.

주변 화재로부터 초래된 열기에 직접 노출되는 측면은 노출된 측면(Exposed Side)을 나타내는 ES로 지칭된다. 도관(1)이 금속 또는 금속 합금으로 이루어지는 상황에서 적용되었기 때문에 절연 재료(8)는 통상적으로 광물면을 기초로 한다.

특히, 도관(1)의 일 측면에서만 열에 대한 노출이 발생하는 상황에서, 도관(1)에 대한 시스템(5)의 실제 반응은 비대칭적일 것이다. 또한, 시스템(5)의 반응 부분은 특히 배관(3)이 팽창하는 장치(6)에 의해 완전히 폐쇄되었을 때 절연을 제공할 것이다. 화재가 발생하지 않은 도관의 일 측면(UES)에서의 온도 상승은 주변 화재에 도관(1)의 타 측면(ES)을 노출하는 동안 60℃ 내지 70℃보다 많이 높아지지 않을 것이다. 이는 특히 절연 재료(8)가 도관(1)의 비노출 측면에 적용되었을 때 해당된다.

또한, 가능하게는 도관(1) 내에서 장치(6)의 일부를 조기에 고정함으로써 제공되는 절연의 결과로서, 장치(6)의 완전히 팽창된 부분과 장치(6)의 팽창되지 않았거나 또는 매우 조금 팽창된 부분 사이의 전이가 급격하게 된다. 명확하게, 열은 국부적으로 잔류하여 가용적이며 ES에서 장치의 완전한 팽창을 위해 사용된다.

더욱 상세하게 후술되는 바와 같이, 장치는 슬리브의 형상을 갖는 것이 바람직하다. 하지만, 장치(6)의 다른 구성도 가능하다. 장치는 사전에 결정된 형상으로 압출 성형된 가황가능한 고무형 화합물(vulcanizable rubber-like compound)로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 화합물 중 하나는 약 60℃에서 용융하기 시작하는 에틸비닐아세테이트 폴리머(EVA)일 수 있다. 비선형 열 팽창 특성을 갖는 화합물은 본 기술 분야에 공지되어 있으며 다양한 등급으로 구입 가능한 열 팽창 가능한 그래파이트를 포함한다. 장치(6)에 대한 더 많은 정보는 예컨대, WO 03/013658을 참조한다.

화합물은 예컨대, 제1 유형의 열 팽창 가능한 그래파이트와 제2 유형의 열팽창 가능한 그래파이트와 같은 제1 유형의 팽창 작용제와 제2 유형의 팽창 작용제를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 유형은 제2 유형이 팽창을 시작하는 온도보다 낮은 온도에서 팽창을 시작할 수 있다. 당업자에게 있어서, 장치가 고온 가스에 노출될 때 용융을 시작하는 표면을 갖게 되어 스스로를 다른 표면에 고정하는 재료를 발견하는 것은 일상적인 실험적 엔지니어링 작업에 속할 것이다. 하나 이상의 팽창 작용제(역시 본 기술 분야에 공지됨)는 장치(6)를 더 높은 온도에 노출시켰을 때 장치(6)가 비선형 방식으로 그리고 이러한 표면에 수직한 방향으로 팽창하기 시작할 것이라는 것을 보장할 것이다.

도 1에 도시된 도관은 통상적으로 근해 구조체 및/또는 선박의 갑판 상에서 발견된다. 도관(1)은 구획부들 사이의 금속 벽(11) 또는 격벽(11) 내에 배치 또는 용접될 수 있다. 하지만, 도관은 이러한 구조물의 외부 벽(11) 내에 배치될 수도 있다.

이제, 도 1에 도시된 도관(1)에 적용 가능한, 시스템(5)의 다양한 다른 실시예를 논의할 것이다.

도 2는 시스템(5)의 일 실시예를 도시하면, 이 시스템은 밀봉제 층(10)을 적용함으로써 도관(1)의 일 단부를 밀봉하는 밀봉제(9)를 더 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 밀봉 층(10)은 15 ㎜를 초과한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 밀봉제(9)는 본 출원인의 상표명 FIWA로서 구입 가능하다. 밀봉제는 실온에서 습기에 노출된 상태로 가황처리 가능할 수 있다. 이러한 밀봉제는 구입 가능하다. 또한, 밀봉제(9)는 열적으로 사실상 형상-유지 및 크기-유지 타입일 수 있으며, 가황 후 밀봉제는 45-60℃ Shore A 범위 내의 경도를 갖는다. 이러한 밀봉제(9)는 실리콘계일 수 있으며, 예컨대 상표명 NOFIRNO로 판매되는 퍼티(putty)로서 구입 가능하다. 밀봉제(9)는 15㎜ 내지 20㎜의 두께를 갖는 층(10)으로 적용될 수 있으며, 본 발명에 따라 주변 화재에 직접 노출될 가능성이 적은 도관(1)의 측면(UES)에만 적용되어야 한다. 도 2에서, UES는 절연 재료(8)가 적용되었던 측면이다.

도 2에 도시된 시스템(5)의 반응은 도 1에 도시된 시스템(5)의 반응과 유사하다. 중요한 차이점으로는, 도 2의 실시예에서는 고온 가스 또는 연기가 노출된 측면으로부터 노출되지 않은 측면으로 이동할 수 없다는 것인데, 이는 밀봉제 층(10)이 이러한 가스의 이동에 대해 도관(1)의 UES-단부를 차단하기 때문이다. 고온 가스에 노출됨으로써 장치(5)의 일부분, 즉 노출된 측면에 위치된 부분만이 상술된 바와 같이 반응한다면, 노출되지 않은 측면에 더 많이 위치되는 가스 진입 공간(7)의 일부는 공동을 형성할 것이다. 이는 노출된 측면에서 외부 벽(4) 및 내부 벽(2)에 대한 장치(5)의 상기 부분의 견고한 고정으로 인한 것이다. 따라서, UES-단부 측면의 이러한 공기 공동은 완벽한 절연을 형성할 것이다. 따라서, 노출된 측면이 주변 화재에 노출되는 경우 노출되지 않은 측면에서의 배관 온도는 도 1에 의해 도시된 상황에 비해 훨씬 오랫동안 낮게 유지될 것이다.

도 3은 시스템(5)의 다른 실시예를 도시한다. 이 도관(1)에서, 도관(1)의 각 단부는 약 5㎜ 이하의 두께를 갖는 밀봉제를 포함하는 밀봉부를 구비하여, 주변 화재에 노출될 때 고온 가스는 장치(5)의 비선형 팽창의 개시 전에 도관(1)의 외측으로부터 가스 진입 공간(7)으로 계속 진입할 수 있다. 도관(1)의 일 단부에만 밀봉제를 적용하는 것이 가능하다. 약 5㎜ 이하의 두께를 갖는 밀봉제 층은 주변 화재로 인해 소진되거나, 파손 또는 찢어지거나, 이후 가스 진입 공간(7)에 진입하게 되는 고온 가스에 의해 파괴될 것이다. 도 3에 도시된 시스템(5)의 반응은 기본적으로 도 1에 도시된 시스템(5)의 반응과 동일하다. 차이점은 도 3에 도시된 시스템(5)에서는 고온 가스가 가스 진입 공간(7)에 진입함으로써 장치(6)의 외부 표면이 가열되기 전에 일정 시간이 소요될 것이라는 것이다. 일정 시간 동안, 얇은 밀봉제 층(10)은 가스가 도관(1)에 진입하는 것을 차단할 것이다. 하지만, 밀봉제 층(10)이 파괴되면, 노출된 측면에서만, 고온 가스가 진입 공간(7)에 진입하게 되고 상술된 바와 같은 시스템의 반응이 후속될 가능성이 높다.

도 4는 도 3에 도시된 시스템(5)과 유사한 시스템의 실시예를 도시한다. 하지만, 시스템(5)은 가스 진입 공간(7)이 도관(1)의 내부 벽(2)과 장치(6) 사이 대신에 장치(6)와 배관(3)의 외부 벽(4) 사이에 존재하거나 또는 이러한 방식으로 적용되었다. 특히, 도관(1)이 상대적으로 높은 열 전도율을 갖는 벽(11) 내에 배치되는 경우, 강 또는 황동의 이러한 벽 및 도관(1) 자체는 금속, 금속 합금 등과 같은 열 전도성 재료로 이루어지고, 도관(1)의 내부 벽(2)과 대면하고 가능하게는 접촉할 수도 있는 장치(6)의 표면은 도관(1)에 의해 가열되고 도관(1)에 고정될 것이다. 노출된 측면에서의 밀봉제 층(10)의 "붕괴" 후, 고온 가스는 가스 진입 공간(7)에 진입할 수 있을 것이며, 관(3)의 외부 벽(4)과 대면하는 장치(6)의 표면을 가열할 것이다. 그 후, 표면은 배관(3)의 외부 벽(4)에 고정될 것이며, 따라서 장치는 이러한 식으로 완전히 도관(1) 내에 고정될 것이다. 더 많은 열에 노출되면, 다시 반경방향 팽창이 억제된 축방향 팽창에 비해 우세하게 될 것이다.

도 5는 노출 측면에서의 밀봉제 층(10)의 "붕괴" 이후에 고온 가스가 일단 가스 진입 공간(7)으로 유입되면 가스 진입(7)이 시스템(6)을 통해 달성되는 시스템(6)의 일 실시예를 도시한다. 장치(6)의 다른 표면들과 대면하는 장치(6)의 표면들은 녹여져서 서로 접착될 것이다. 도관(1)의 내부 벽(2)과 대면하는 장치(6)의 표면이 가열될 것이며, 도 4에 도시된 시스템이 작동하는 방법을 설명할 때 전술된 바와 같이 그 내부 벽(2)에 고정될 것이다. 배관(3)의 외부 벽(4)과 대면하는 장치(6)의 표면은 배관(3)을 통해 도관 내로 전달된 열에 의해 가열될 것이다. 결과적으로, 열에 대한 추가적인 노출 및 온도의 증가 시에, 이렇게 축 방향 팽창을 금지시키고 반경방향 내향 팽창을 선호함에 따라, 이러한 장치(6)도 또한 도관(1)의 내부 벽(2) 및 배관(3)의 외부 벽(4)에 자기 자신을 고정시킬 것이다.

상이한 실시예는 유사한 온도 프로파일에 대한 노출에 대해 상이한 응답성을 가질 것이다. 그러나, 결과적으로 최종 결과는 대체로 동일하다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 장치(6)의 임의의 실시예와 (도 2에 도시된 바와 같은) 도관(1)의 UES 단부에 적용된 비교적 두꺼운 단일 밀봉층(10)을 결합시키는 것이 가능하다는 것을 명심해야 한다. 마찬가지로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 장치(6)의 실시예도 또한 도 1에 도시된 실시예와 유사한 방식으로 임의의 밀봉층(10) 없이 적용될 수 있다.

도 6 내지 도 10은 도 1 내지 도 5에 각각 상응하는 실시예를 도시한다. 그러나, 도 6 내지 도 10에서, 도관은 데크 또는 천장(12)에 적용된다. 천장 측은 C로 표시되고 바닥 측은 F로 표시된다. 배관(3) 및 도관(1)의 축 방향은 수직 방향이다. 이들 도 6 내지 도 10 각각에서 알 수 있는 바와 같이, 대개의 경우에 절연 재료(8)가 천장(12)에 적용된다. 고온 가스가 바닥 측(F)으로부터보다는 천장 측(C)으로부터 유입되도록 시스템(5)이 추가로 적용된다. 두꺼운 단일 밀봉층(10)이 적용되어 있는 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 시스템은 바닥 측(F)에 적용된다. 의심할 여지 없이, 도 6 내지 도 10에 도시된 실시예는 고온 가스가 천장 측(C)으로부터 가스 진입 공간(7)으로 유입되는 것을 예상한다. 재료가 도관(1)의 내부 벽(2)에 대해 그리고/또는 배관(3)의 외부 벽(4)에 대해 도관 내에 자기 자신을 안정되게 클램핑하도록 장치(6)가 제작될 수 있다. 그러나, 다른 수단에 의해 장치(6)가 도관(1) 내에 유지되는 것도 또한 가능하다. 이러한 수단은 예를 들어 양면 테이프와 같은 점착성 재료일 수 있다. 도 8 내지 도 10에 도시된 실시예는 천장 측(C)에 밀봉층(10)을 적용함으로써 도관 내에 장치(6)가 유지될 수 있는 방법을 도시한다.

도관(1)이 바닥/천장(12)에 대해 대칭으로 위치될 수 있는 것이 도시되었지만, 도관이 천장 측으로 완전하게 연장되거나 바닥 측으로 완전하게 연장되는 것이 가능하다. 이들 두 개의 극단 상태 사이에 모든 구성들이 똑같이 가능하다. 도 1 내지 도 10에 도시된 구성은 선박 및/또는 근해 구조물의 선내에서 대개 발견된다.

도 11 내지 도 20은 도 1 내지 도 10에 각각 도시된 것과 본질적으로 동일한 시스템(5)을 도시한다. 주요 차이점은 석조 또는 콘크리트 벽과 같이 비교적 낮은 열전도성을 갖는 벽(11) 내에 (도 11 내지 도 15) 또는 그러한 재료로 된 바닥 또는 천장 내에(도 16 내지 도 20) 도관이 위치된다는 것이다. 대개, 이러한 상황에서 도관(1)은 석조 또는 콘크리트와 같은 비교적 낮은 열전도성 재료로 대체로 제작되는 내부 벽(2)을 갖는다. 이러한 상황에서, 도관은 석조 또는 콘크리트 벽 내의 개구 또는 구멍에 지나지 않는다. 이러한 경우에 도관(1) 내로의 열 전달을 위한 주요 경로는 배관이고, 고온 가스는 가스 진입 공간(7) 및 배관(3)으로 유입된다는 것을 명심해야 할 것이다. 그러나, 도관(1)은 예를 들어 콘크리트 내의 "주물(cast-in)"과 같이 강철 또는 황동과 같은 비교적 높은 전도성 재료로 대체로 제조된 내부 벽을 여전히 갖는다는 것이 불가능하지는 않다.

도관(1)의 직경은 배관(3)의 직경보다 비교적 작다. 바람직하게는, 배관(3)의 외경이 도관(1)의 내경의 50%보다 크다. 훨씬 바람직하게는, 배관의 외경이 도관(1)의 내경의 60%보다 크다. 추가적인 최적화는 배관(3)의 외경이 도관(1)의 내경의 70%보다 클 때 달성된다. 물론, 도관(1)의 내경에 비해 배관(3)의 외경이 더 커질 수록, 공간이 더 절약된다. 도 1 내지 도 10에 도시된 격벽은 대개는 강철-알루미늄인 금속 합금 또는 구리 합금일 수 있다. 그러나, 도 11 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 격벽 그 자체는 석조 또는 콘크리트의 벽, 바닥 또는 천장을 포함할 수 있다. 이 경우에, 도관(1)은 그러한 석조 또는 콘크리트 벽 내의 관통 구멍을 포함할 수 있다. 격벽이 석조 또는 콘크리트 벽일 때, 대개 격벽(1)의 모든 측면 상에는 절연 재료가 적용되지 않는다.

도관(1)이 금속 합금일 때, 도관(1)은 약 18 cm의 길이를 가질 수 있다. 도관이 석조 또는 콘크리트로 된 격벽 내의 관통 구멍에 기반할 때, 도관(1)은 약 15 cm 만큼 짧은 길이를 가질 수 있다. 밀봉을 위한 시스템은 각각의 형태의 도관에 대해, 즉 금속 또는 석조/콘크리트에 대해 본질적으로 동일하다.

열적으로 팽창 가능한 장치(6)의 층은 단일 부품 장치일 수 있다. 열적으로 팽창 가능한 장치(6)는 비선형 열팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하며, 비선형 열팽창 특성은 열팽창 가능한 흑연의 형태에 있을 수 있다. 양호하게는 장치는 비팽창성 재료이다.

밀봉제(9)는 내화성 폴리머로 제조될 수 있고, 대체로 열적으로 형상 유지 및 크기 유지 형태일 수 있으며, 바람직하게는 그러한 가열에 대해 폴리머 그 자체가 팽창하는 범위보다 큰 범위로 폴리머가 가열에 의해 팽창하게 하는 가열에 대한 구성 요소들이 없는 폴리머를 포함한다. 바람직하게는, 폴리머는 실리콘계 폴리머를 포함한다. 이상적으로는, 밀봉제는 400℃의 온도에서 비인화성이다. 산소 지수를 측정하기 위한 국제적으로 공지된 공인된 방식에 의해 결정된 대로 밀봉제가 45% 이상의 산소 지수를 가질 때, 적용이 훨씬 유리해진다.

다시 도 21 내지 도 28을 참조하면, 강성 도관(1) 내에 방화시스템을 제공하기 위한 방법의 예시적인 실시예가 개시된다. 석조 또는 콘크리트로 된 격벽(11) 내에 도관(1)이 기술되지만, 격벽(11)과 도관(1)이 금속 합금으로 된 금속으로 제조되었다면 그 방법은 본질적으로 동일할 것이다. 도관은 천장 또는 바닥 내에 동일하게 적용될 수 있다.

도 21는 도관(1)을 갖는 격벽(11)을 도시하며, 열적으로 약화될 수 있는 재료로 제조된 배관(3)이 도관(1)을 관통해 연장된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 그 방법의 일 단계는 비선형 열팽창 특성(미도시)을 갖는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 장치(5)를 적용하는 단계를 포함한다. 장치(5)는 배관(3) 주위에 다소 동심적으로 적용된다. 장치(5)는 배관(3) 주위로 슬리브를 편리하게 조작하기 위한 슬릿(13)을 가지는 것으로 도 22에 도시된 바와 같이 슬리브의 형태로 제공될 수 있다. 도 23에 개략적으로 도시된 바와 같이, 슬리브가 배관(3) 주위로 일단 조작되면, 슬리브는 도관(1) 내로 가압된다. 바람직하게는, 이러한 슬리브는 결과적으로 도관의 중심부 내에 있게 되며, 그럼에도 불구하고 도관의 각각의 단부에는 밀봉제(9)에 의해 차지될 수 있는 공간을 감안함으로써, 밀봉제(9)는 도관(1) 내에 있을 것이고 격벽(11)과 같은 높이가 될 것이다. 도 24는 배관(3) 주위로 장치(6)를 동심적으로 적용하는 최종 결과를 도시한다. 장치의 비선형 열적 팽창의 개시 이전에 고온 가스가 장치(6)와 도관(1)의 내부 벽(2) 사이의 가스 진입 공간으로 유입될 수 있도록 장치(6)가 위치된다.

도 25에 도시된 바와 같이, 다음 단계에서 밀봉제(9)는 도관(1)과 배관(3) 사이에서 도관(1)의 일단부(또는 각 단부)에 적용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이러한 밀봉제(9)는 내화성 폴리머로 제조될 수 있고, 그에 따라 습기에 대한 노출 상태에서 실온에서 경화될 수 있다. 밀봉제(9)는 또한 대개 열적으로 형상 유지 및 크기 유지 형태일 수 있으며, 경화 이후에 밀봉제는 45 내지 60 쇼어 에이(Shore A)의 범위 내의 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 밀봉제의 적용은 밀봉제 디스펜서(14)의 도움으로 실행될 수 있다. 밀봉제(9)는 (도 25에 도시된 바와 같이) 밀봉제(9)로 채워질 수 있는 도관(1) 내의 부피에 비해 매우 많은 양이 적용될 수 있다. 여분의 밀봉제(9)는 설치 작업 중에 쉽게 제거될 수 있다. 남아 있는 밀봉제(9)는 평평하게 가압될 수 있다(도 27 참조). 예를 들어 손이 물로 젖은 상태가 되어, 밀봉제가 작업자의 손에 달라붙지 않는 것이 추천된다. 마지막으로, 이 경우에는 밀봉제(9)는 격벽(11)과 같은 높이일 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같이 도관(1) 내부에 시스템(6)이 설치되어 있는 격벽(11)이 도 28에 도시된 바와 같을 것이다. 도관(1)이 강철 또는 금속(합금)으로 제조되면, 밀봉제는 도관(1)의 각각의 단부 림과 같은 높이일 것이다.

전술된 바와 같이, 밀봉층(10)은 도관의 일 단부에만 적용될 수 있다. 이런 경우에, 인접한 화염에 직접 노출될 것으로 기대되는 것은 단부에 대향하는 단부이어야 한다. 이러한 상황에서 밀봉층이 25 mm 초과의 두께를 갖도록 이상적으로는 약 20 mm의 두께를 갖도록 밀봉층이 적용될 수 있다. 도관(1)의 각각의 단부에 밀봉층(10)을 적용하는 것도 가능하다. 이 경우에, 밀봉층의 두께는 약 5 mm 이하이어야 하고, 그에 따라 인접한 화염에 노출될 때 비선형 팽창 장치(6)의 개시 이전에 고온 가스가 여전히 도관(1) 바깥쪽으로부터 가스 진입 공간(7)으로 유입될 수 있다.

전술한 바와 같이, 콘크리트 또는 석조 벽(11) 내의 관통 구멍인 도관(1)에 사용하기 위해 기술된 바와 같은 시스템(5) 및 금속 또는 금속 합금으로 또한 제조된 격벽(11)의 일부로서 금속 또는 금속 합금으로 제조된 도관(1) 내에 사용되는 시스템(5)은 본질적으로 동일하다. 중요한 것은 도관(1) 내로 특히 장치(6)의 표면으로 열을 전달하기 위한 이용 가능한 경로는 이들 두 가지 형태의 도관(1)에 따라 달라진다. 금속 또는 금속 합금 격벽(11)의 일부이며 금속 또는 금속 합금으로 제조된 도관(1) 그 자체는 열 노출 측면(exposed side: ES)으로부터 도관(1) 내로 연장된 배관(3)을 통해서 뿐만 아니라 격벽 재료 및 도관 재료를 통해 도관(1) 내로 열을 전달하는 것을 허용한다. 다시 말해서, 이 경우에, 두 개의 경로가 이용 가능하다. 이와 반대로, 석조 또는 콘크리트 격벽(11) 내에 관통 구멍을 포함하는 도관(1)은 배관 그 자체에 의해 제공된 경로인 이용 가능한 도관 내로 열을 전달하기 위한 오직 하나의 경로를 갖는다. 콘크리트 또는 석조 격벽(11)은 먼저 오랜 시간 동안 열을 흡수할 것이며, 그 후에 그 열을 도관(1) 내로 전달하기 시작할 것이다. 콘크리트 또는 석조 벽 그 자체로부터의 도관 내로의 열 전달을 시작할 때에는, 열적으로 약화될 수 있는 재료로 된 배관, 튜브 또는 덕트는 이미 상당히 약화될 것이다.

흥미롭게도, 전술된 바와 같은 밀봉 시스템(5)은 이들 유형의 도관(1) 각각에 대해 적용 가능하다는 것이 밝혀졌다. 물론, 도관(1)이 금속 또는 금속 합금 및 금속 또는 금속 합금 격벽의 일부로 제조될 때, 열은 빠르게 도관으로 유입될 것이며, 열적으로 팽창 가능한 장치(6)는 빠르게 반응할 것이다. 그러나, 불리하게도, 강철 또는 금속 도관(1)의 사용은 항상 부식에 취약할 수 있다.

도관이 콘크리트 또는 석조 벽 내의 관통 구멍일 때 전술된 바와 같은 밀봉 시스템이 충분히 빨리 반응한다는 것도 밝혀졌다.

본 발명에 따른 시스템의 또 다른 장점은 전술한 사항으로부터 하기에 이르기까지 상이한 형태의 도관(1)에 하나의 시스템이 제공된다는 것이다. 도관 내부로 열 전달을 위한 이용 가능한 경로가 상이하다는 점에서 이들 도관(1)은 서술된 바와 같이 상이할 수 있다.

도관(1)의 실제적인 길이는 상이한 형태의 도관(1)에 대해 상이할 수 있다는 것이 전술되어 있다. 일반적으로, 석조 또는 콘크리트 벽 내의 관통 구멍을 포함하는 도관(1)의 길이는 약 15cm 만큼 짧다. 예를 들어, 근해 및 조선 산업에서와 같은 강철 구조물에서 이용되는 도관(1)의 길이는 약 18cm 만큼 짧을 수 있다. 상이한 크기의 배관 즉, 그 외경이 다른 배관의 이용 가능성 및 상이한 크기의 도관 즉, 상이한 내경의 도관의 이용 가능성을 고려하면, 장치(5)는 축 방향으로 대체로 연장되는 슬릿(13)을 갖고, 하기에 기술된 바와 같은 가능성 중의 하나에 따른 치수를 갖는 단일 층의 슬리브로 제공될 수 있다. 명백히, 장치의 길이는 너무 짧지 않아야 한다. 결국, 배관을 "압착"해서 도관을 폐쇄하기에 충분한 열적으로 팽창 가능한 재료이어야 한다. 열에 노출 시의 팽창은 원래 체적의 5 내지 40배의 범위일 수 있다.

슬리브의 형상이 약 170mm의 길이를 갖는다면, 장치(6)는 25mm의 직경을 갖는 배관에 대해 약 2mm의 슬리브 재료 두께를, 25-50mm 직경의 배관에 대해 약 4mm의 슬리브 재료 두께를, 51-74mm 직경의 배관에 대해 약 6mm의 슬리브 재료 두께를, 75-109mm 직경의 배관에 대해 약 8mm의 슬리브 재료 두께를, 110-124mm 직경의 배관에 대해 약 14mm의 슬리브 재료 두께를, 그리고 125-139mm 직경의 배관에 대해 약 18mm의 슬리브 재료 두께를 갖는다.

140-160mm 범위 내의 직경을 갖는 배관에 대해, 슬리브 재료는 바람직하게는 약 20mm의 두께를 갖는다. 이때, 슬리브의 길이는 바람직하게는 190mm이다.

가스 진입 공간(7)은 바람직하게는 외경이 최대 5.08cm(2인치)인 배관에 대해 3mm 이하인, 외경이 최대 5.08cm(2인치) 내지 10.16cm(4인치)인 배관에 대해 6mm 이하인, 그리고 외경이 최대 15.24cm(6인치)인 배관에 대해 10mm 이하인 횡방향 “간극 크기(gap size)”를 갖는다.

시스템(5)의 일부로서 장치(6)의 다양한 실시예의 논의를 위해 이제 도 29 내지 도 33를 참조한다. 장치(6)는 슬리브의 형상을 가질 수 있는 것으로 이미 전술되어 있다.

도 29는 장치(6)가 개재되어 있는 도관(1)과 배관(3)의 횡단면을 개략적으로 도시한다. 장치(6)는 도 30 및 도 31에 도시된 경우와 같이 예컨대 다중 부품 장치일 수 있다. 도 30 및 도 31에 도시된 슬리브는 배관(3) 둘레로 슬리브 자체를 "클램핑"한다. 그러나, 슬리브는 도관의 내부 벽(2)에 대해 슬리브 자체를 "클램핑"하는 것도 가능하므로, 장치(6)와 배관(3) 사이에 가스 진입 공간(7)이 존재한다. 도 31에 도시된 바와 같은 장치는 반경방향으로 이격된 부품(5a, 5b)을 포함한다. 도 32에 도시된 장치는 사용 중에 가스 진입 공간(7)을 형성하는 다수의 채널(14)을 구비한다. 도 33은 비선형 열팽창 특성을 갖는 구성 요소를 포함하는 고무형 재료로 된 하나 이상의 시트를 포함하는 감을 수 있는 장치인 장치(6)를 도시한다.

비록 장치(6)가 기하학적 관점에서 동심으로 위치 가능하지만, 실제로 장치(6)는 실제로 정확히 동심으로 위치될 수 없다. 예컨대, 슬리브 형상의 장치(6)는 수평으로 배향된 배관(3) 둘레로 “헐겁게” 매달려 있을 수 있다.

다수의 상이한 형상이 가능하다. 장치(6)는 가스 진입 공간(7)이 환형 형성된 체적 내에 접선방향으로 거리를 두고 위치된 체적 부분을 포함하도록 구성될 수 있다. 이는 장치(6)가 그 주연부 둘레로 고온 가스에 의해 가열될 것이며 장치가 국부적으로 대면하는 표면에서의 다수 위치에 신속하게 장치 자체를 고정시킬 수 있는 장점을 갖는다.

도 31 및 도 33에 도시된 바와 같이 장치(6)는 가스 진입 공간(7)이 환형 형성된 체적 내에 반경방향으로 거리를 두고 위치된 체적 부분을 포함하도록 구성되는 것도 가능하다. 이는 도 32에 도시된 실시예에도 또한 적용된다. 도 33에 도시된 실시에는 단일 부품일 수 있으나, 다중 부품 장치일 수도 있다. 비록 각각의 장치(6)가 배관(3) 둘레로 동심으로 위치 가능하지만, 장치(6)의 부품(15)이 둥근 특성을 반드시 가질 필요는 없다. 비록 도 31에 도시된 바와 같이 장치(6)의 실시예가 원호 형상의 부품을 포함하지만, 각 부품(5a, 5b)은 이완(relax) 상태에서 평평하게 되며, 도관(1)의 내부 벽(2)과 배관(3) 사이의 환형 공간 내로의 삽입을 위해 굽어지는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방화 시스템(5)은 본 명세서에 전술된 단일 배관(3) 대신에 단일 다발(33)의 배관(3)이 존재하는 경우에 동일하게 적용될 수 있다고 밝혀졌다. 도 34는 이러한 적용예를 도시한다. 다발(33)의 배관(3) 각각은 비교적 열적으로 약화될 수 있는 배관(3)이다. 이러한 배관(3)는 바람직하게는 배관(3) 사이에서 다발(33) 내의 대형 간극을 방지하게 위해 단단히 묶여져야 한다. 비록 단지 하나의 도면이 즉, 도 34가 이러한 다발(33)을 도시하고 있지만, 다른 도면들 각각에서 단일 배관(3)은 배관(3)의 단일 다발(33)에 의해 대체될 수 있음이 명백하다.

배관(3)은 예를 들어 실제로 냉각된 워터라인이며, 그 자체로는 도 35에 개략적으로 도시된 바와 같이 아르마플렉스(armaflex)와 같은 절연 재료(35)로 제공되는 것이 가능하다[절연 재료(35)는 명료성을 위해 두꺼운 층으로 도시되어 있지만 이러한 두꺼운 층은 실제로는 반드시 필요하지는 않다].

본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않는다. 가스 진입 공간(7)은 다수의 상이한 형태의 장치(6) 및/또는 장치(6)의 부품에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게, 가스 진입 공간(7)은 환형 슬릿 형태를 가지며, 바람직하게는 전술된 바와 같은 간극 크기를 갖는다. 당업자라면 도관(1)의 형태와 배관(3) 및 도관(1)의 치수에 관련된 대로 가스 진입 공간의 최적 크기를 쉽게 찾아낼 수 있다. 장치(6)는 도관(1) 내에 장치 자체를 고정시킬 수 없을 만큼 너무 크지 않아야 하며, 너무 작거나 좁지 않아야 한다. 가스 진입 공간(7)으로 유입될 고온 가스의 체적은 장치(6)의 표면을 가열시킬 만큼 충분해야 한다.

비록 배관 및 도관이 모두 원통형 형상으로 도시되어 있지만, 도관 및/또는 배관은 이러한 이상적인 형태로부터 벗어난 형상을 갖는 것이 가능하다.

전술한 사항으로부터 시스템(5)의 장치(6)는 바람직하게는 축 방향으로 따라 오직 국부적으로 반경방향으로 상당히 연장되는 임의의 부품 없이 사용 중에 완전히 원통형인 것이 명백하다. 즉, 바람직하게는 사용된 장치(6)의 축을 따른 각각의 반경 단면은 비록 동일하지 않지만 축을 따른 다른 임의의 반경방향과 유사하다.

장치(6)의 단부들은 바람직하게는 사용 중에 동일하다. 이러한 시스템의 대칭성은 어느 하나의 단부에서 화재가 발생할 수 있다는 사실을 반영하며, 어느 단부에서 화재가 보다 가능성이 있는 지를 전혀 예측할 수는 없다

본 발명에 따른 시스템의 일부인 장치(6)는 바람직하게는 압출 가능하며, 이는 또한 본명세서에 직접적으로 서술된 기하학적 선호도에 대한 추가적인 장점이다. 이는 이러한 장치(6)의 각 실시예를 압출하는 것이 경제적으로 타당한 지를 반드시 의미하는 것은 아니다. 압출 가능성은 오히려 장치(6)의 기하 형상의 특성을 부여한다. 즉, 장치(6)는 기하학적 관점에서 압출 가능하다.

시스템(5)이 도관 내에서 적용되기 전에 배관이 도관을 통해 반드시 미리 연장될 필요가 없다는 것도 명심해야 한다. 장치(6)가 먼저 도관 내에 위치된 후에 배관(3)이 도관(1) 내부로 삽입되는 것이 가능하다. 바람직하게는, 이런 경우에 장치(6)는 도관(1)의 내부 벽(2)에 대해 "클램핑"된다. 장치(6)의 재료는 바람직하게는 내화성 재료(fire-retardant material)로 제조된다. 내화용 고무형 재료에 대해서는 WO01/09538호 및 본 명세서 언급된 참조 문헌을 참조하면 된다.

이러한 모든 변형예 및 변경은 첨부된 청구범위에서 한정된 바와 같이, 본 발명의 영역 내에 놓여있는 것으로 이해된다.

Claims (25)

1. 각각 외부 벽을 갖는 도관보다 상대적으로 열적으로 약화될 수 있는 배관인 단일 배관 또는 배관의 단일 다발이 통과 연장하는 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 배관보다 강성적이면서 열적으로 안정한 도관이며,
   내부 공간은 비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 열 팽창가능한 장치를 적어도 포함하는 시스템을 포함하고,
   상기 장치는 장치가 그 비선형 팽창 특성을 나타내는 온도 범위의 최저 단부 아래의 온도에서 용융하기 시작하여 점착성 재료를 형성하는 표면을 가지고, 상기 장치는 사전결정된 형상으로 압출된 가황가능한 고무형 콤파운드로 이루어지고,
   상기 장치는
   - 장치의 비선형 열 팽창의 개시 이전에, 장치와 도관의 내부 벽 사이, 단일 배관의 외부벽 또는 배관의 단일 다발의 외부 벽들과 장치의 사이 또는 장치를 통한 가스 진입 공간에 도관 외부로부터 고온 가스가 진입하고,
   - 점착성 재료가 장치의 표면들에 연속적으로 형성되고,
   - 장치가 그후 도관 내에 자체적으로 고정될 수 있도록,
   배관 또는 배관의 단일 다발을 동심으로 둘러싸도록 내부 공간에 대해 동심으로 배치되는 도관.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 가스가 내부로 진입할 수 있는 진입 공간을 제공하기 위해 다수의 스페이서들을 구비하는 도관.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 가스가 내부로 진입할 수 있는 다수의 채널을 구비하는 도관.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 다중 부품 장치인 도관.
5. 제4항에 있어서, 상기 장치는 반경방향으로 이격된 부분들을 포함하는
   도관.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진입 공간은 반경방향으로 거리를 두고 환형 체적 내에 배치되어 있는 체적 부분들을 포함하는 도관.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 슬리브 형상을 갖는 도관.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가황될 수 있는 고무형 콤파운드는 에틸 비닐 아세테이트 폴리머(EVA)에 기초하여 이루어지는 도관.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 콤파운드는 열 팽창가능한 그라파이트를 포함하는 도관.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콤파운드는 적어도 제1 유형의 팽창제와 제2 유형의 팽창제를 포함하고, 제1 유형의 팽창제는 제2 유형의 팽창제가 팽창하기 시작하는 온도보다 낮은 온도에서 팽창하기 시작하는 도관.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도관의 단 하나의 단부만이 15 mm를 초과한 두께를 갖는 밀봉제 층을 포함하는 밀봉부를 구비하는 도관.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주변의 화재에 노출시 고온 가스가 장치의 비선형 팽창의 개시 이전에 도관 외부로부터 가스 진입 공간에 여전히 진입할 수 있도록 도관의 적어도 하나의 단부가 5 mm 이하의 두께를 갖는 밀봉제 층을 포함하는 밀봉부를 구비하는 도관.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도관은 석조 또는 콘크리트로 이루어진 벽 같은 상대적으로 낮은 열 전도성을 갖는 벽 내에 배치되는 도관.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도관은 강철 또는 황동으로 이루어진 벽 같은 상대적으로 높은 열 전도성을 갖는 벽 내에 배치되는 도관.
17. 각각 외부벽을 가지는 열적으로 약화될 수 있는 배관인 단일 배관 또는 배관의 단일 다발이 통과 연장하거나 연장하게 될 내부 공간을 형성하는 내부 벽을 갖는 강성 도관 내에 방화부를 제공하는 방법이며,
    ·비선형 열 팽창 특성을 갖는 적어도 하나의 구성요소를 포함하는 열 팽창가능한 장치를 내부 공간 내에 배치하는 단계로서, 상기 장치는 장치가 그 비선형 팽창 특성을 나타내는 온도 범위의 최저 단부 아래의 온도에서 용융하기 시작하여 점착성 재료를 형성하는 표면을 가지고 상기 장치는 사전결정된 형상으로 압출된 가황가능한 고무형 콤파운드로 이루어지는, 열 팽창가능한 장치를 내부 공간 내에 배치하는 단계와,
    ·배관 또는 배관의 다발을 동심으로 둘러싸도록 내부 공간에 대해 동심으로 장치를 배치하는 단계와,
    ·장치를
    - 장치의 비선형 열 팽창의 개시 이전에 장치와 도관의 내부 벽 사이, 배관의 외부 벽 또는 배관의 다발의 외부 벽들과 장치 사이 또는 장치를 통한 가스 진입 공간에 고온 가스가 진입할 수 있고,
    - 장치의 표면들에서 점착성 재료가 연속적으로 형성될 수 있고,
    - 장치가 그후 자체적으로 도관 내에 고정될 수 있도록
    배치하는 단계를 포함하는 방화부 제공 방법.
18. 제17항에 있어서, 밀봉제 층을 포함하는 밀봉부를 도관의 적어도 하나의 단부에 적용하는 단계를 더 포함하는
    방화부 제공 방법.
19. 제18항에 있어서, 밀봉제 층은 도관의 단 하나의 단부에 적용되고 15 mm를 초과한 층 두께를 갖는
    방화부 제공 방법.
20. 제18항에 있어서, 밀봉제는 도관의 적어도 하나의 단부에 적용되고, 주변 화재에 대한 노출시 장치의 비선형 열 팽창의 개시 이전에 가스 진입 공간으로 도관 외측으로부터 여전히 고온 가스가 진입할 수 있도록 5 mm 이하의 층 두께를 갖는 방화부 제공 방법.
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