KR102307455B1

KR102307455B1 - 화재 진압 시스템

Info

Publication number: KR102307455B1
Application number: KR1020200026659A
Authority: KR
Inventors: 이재호; 문종설
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-30
Also published as: KR20210111567A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템은 송풍 배관, 송풍 배관에 연통되어 있는 복수의 분사관, 분사관 내에 설치되어 있는 분사 장치를 포함하며, 분사 장치는 상기 분사관의 중심에 위치하며 내부로 소화 용수가 공급된 후, 상기 소화 용수가 배출되는 복수의 배출 구멍을 가지는 중공축, 중공축이 삽입되며, 상기 중공축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 회전축, 회전축의 하부에 연결되어 회전하는 프로펠러 및 회전컵을 포함하고, 배출 구멍은 상기 회전컵 내에 위치한다.

Description

화재 진압 시스템{FIRE EXTINGUISHING SYSTEM}

본 발명은 화재 진압 시스템으로 특히, 원자력 발전소에 설치되는 화재 진압 시스템에 관한 것이다.

원자력 발전소의 화재 소화 설비는 화재를 진압하거나 제어하는데 매우 유용한 기능을 수행하며, 원자력 발전소에서는 화재 소화설비로 물을 이용한 수계소화설비가 가장 많이 사용되고 있다.

그러나 수계소화설비는 스프링 클러를 통해서 화재 지점에 물을 분사하는 것으로, 화재 진압에 비교적 큰 물 입자를 사용하기 때문에 원전 전기실 및 디젤 발전 전기실에서와 같은 전기 시설 및 유류 지역의 화재 진압에는 효과적이지 못하다.

이러한 시설은 청정소화약제 또는 이산화탄소 기체를 이용한 진압 설비를 이용하여 화재를 진압하고 있으며, 이산화탄소 화재 진압 설비는 진압 효과가 뛰어난 반면 인명 피해 등의 안전 상의 이유로 사용이 줄어들고 있다.

또한, 청정소화약제의 경우 가격이 비싸기 때문에 넓은 면적의 화재를 진압하기 에는 유지 관리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 다수의 영역에 분사되는 소화 약제의 농도 기준을 맞추기 위해서는 다량의 소화약제를 항시 구비해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 소화 용수를 이용하면서도 전기 시설 및 유류 시설의 화재를 진압하고, 적은 양의 청정소화약제를 사용하면서도 신속하게 화재를 진압할 수 있는 화재 진압 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템은 송풍 배관, 송풍 배관에 연통되어 있는 복수의 분사관, 분사관 내에 설치되어 있는 분사 장치를 포함하며, 분사 장치는 분사관의 중심에 위치하며 내부로 소화 용수가 공급된 후, 소화 용수가 배출되는 복수의 배출 구멍을 가지는 중공축, 중공축이 삽입되며, 중공축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 회전축, 회전축의 하부에 연결되어 회전하는 프로펠러 및 회전컵을 포함하고, 배출 구멍은 회전컵 내에 위치한다.

상기 회전컵의 측벽은 중공축에 대해서 기울어져 있으며, 중공축으로부터 멀어질수록 지름이 증가할 수 있다.

상기 배출 구멍을 통해서 배출되는 소화 용수는 회전컵의 측벽을 따라 흐르며, 상기 회전컵의 회전에 의해서 액막을 형성할 수 있다.

상기 분사관의 끝단을 포함하는 가장자리는 중공축을 향해서 기울어질 수 있다.

상기 중공축과 분사관 사이를 연결하는 지지대를 더 포함할 수 있다.

상기 회전축은 분사관 밖에 위치하는 전기 모터, 상기 전기 모터와 연결된 기어 장치를 통해서 회전될 수 있다.

상기 회전축은 전기 모터와 기어 장치 사이를 연결하는 제1 회전축, 기어 장치와 프로펠러 사이를 연결하는 제2 회전축을 포함할 수 있다.

상기 제2 회전축은 베어링을 통해서 제2 회전축에 연결될 수 있다.

상기 프로펠러는 기어 장치와 회전컵 사이에 위치할 수 있다.

상기 기어장치는 베어링을 통해서 중공축에 연결될 수 있다.

상기 프로펠러의 지름은 회전컵의 지름보다 클 수 있다.

상기 송풍 배관에는 청정소화약제가 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이 분사 노즐을 형성하면, 용이하게 미세 액적을 생성하여 넓은 면적에 분사될 수 있도록 함으로써, 적은 양의 소화 용수 또는 청정소화약제를 이용하더라도 신속하게 화재를 진압할 수 있다.

따라서, 미세 액적을 이용하여 전기 시설 및 유류 화재를 진압할 수 있으므로 이산화탄소 소화 설비를 추가로 설치하지 않을 수 있다.

또한 화재 지역의 특성에 따라서 소화 약제 및 소화 용수의 기액비를 용이하게 조절할 수 있으므로, 신속하게 화재 지역의 특성에 맞는 화재 진압이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템의 소화 노즐 부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 일부분을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 진압 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템을 이용하여 화재를 진압하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템의 소화 노즐 부분을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 일부분을 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 진압 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 화재 진압 장치(1000)는 분사부(100), 분사부(100)를 연결하는 송풍 배관(200)을 포함한다.

송풍 배관(200)에는 송풍기(도시하지 않음)와 청정소화약제 탱크(2)가 연결될 수 있으며, 송풍기의 구동과 함께 청정소화약제 탱크(2)로부터 청정소화약제가 송풍 배관(200)을 통해서 화재 영역으로 공급될 수 있다.

분사부(100)는 화재 발생시 소화액이 분사되는 영역에 위치하며, 일정한 간격으로 배치될 수 있다.

분사부(100)는 송풍 배관(200)과 연결된 분사관(11), 분사관(11) 내에 설치된 분사 장치(300)를 포함한다.

분사관(11)은 송풍 배관(200)에 연통되는 분기 배관일 수 있으며, 송풍 배관(200)의 지름보다 큰 지름을 가질 수 있다.

분사관(11)의 끝단을 포함하는 가장자리(12)는 분사관(11)의 내부를 향해서 기울어져 있으며, 분사관(11)의 끝단은 후술하는 회전컵(13)의 측벽으로부터 연장되는 가상의 일면 상에 위치할 수 있다.

분사 장치(300)는 분사관(11)의 중심에 위치하며 내부가 빈 중공축(31), 중공축(31)을 중심으로 회전하는 회전컵(13) 및 프로펠러(32)를 포함한다. 중공축(31)은 중공축(31)과 분사관(11) 사이에 연결된 지지대(33)를 통해서 지지될 수 있다.

중공축(31)의 일측벽에는 외부로부터 소화 용수가 유입되는 유입관(3)이 연결될 수 있으며, 유입된 소화 용수는 중공축(31)의 하부에 형성된 배출 구멍(5)으로 배출될 수 있다. 배출 구멍(5)은 중공축(31)의 외주를 따라 복수로 형성될 수 있으며, 일정한 간격으로 배치될 수 있다.

회전컵(13)과 프로펠러(32)는 회전 장치(400)를 통해서 회전될 수 있으며, 회전 장치(400)는 전기 모터(401)와 전기 모터(401)에 의해서 회전하는 기어 장치(402)를 포함한다.

기어 장치(402)는 베벨 기어 형태로, 링 기어(41)와 링 기어(41)에 맞물려 회전하는 피니언 기어(42)를 포함하고, 링 기어(41)의 중심에는 중공축(31)이 삽입되어 있다.

모터(401)에 회전 가능하도록 연결된 제1 회전축(43)의 일단에는 피니언 기어(42)가 연결되고, 피니언 기어(42)의 회전에 의해서 링 기어(42)가 중공축(31)을 중심으로 회전한다. 링 기어(42)의 내주면과 중공축(31)의 외주면 사이에는 베어링(51)이 끼워진 상태로, 베어링(51)에 의해서 링 기어(42)가 중공축(31)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.

물론, 도 4에서와 같이, 링 기어(42)는 베어링(51)의 외측에 형성된 레일(55)을 따라 회전될 수도 있다.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 베어링(51)의 하부에는 제2 회전축(44)이 연결되어 있으며 링 기어(41)의 회전과 함께 제2 회전축(44)이 회전될 수 있다. 제2 회전축(44)은 내부가 빈 중공 형태로, 내부에 중공축(31)이 삽입되며, 제2 회전축(44)이 중공축(31)의 외부를 회전한다.

프로펠러(32)와 회전컵(13)은 제2 회전축(44)의 일단에 연결되어 있으며, 베어링(51)을 통해서 중공축(31)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

이때, 중공축(31)의 타단은 회전컵(13)의 내부에 위치하도록 설치되며, 중공축(31)의 하부에 형성된 배출 구멍(5)으로 소화 용수가 배출되면 소화 용수가 회전컵(13)의 내벽에 전달되어 내벽을 따라 소화 용수가 흘러 내릴 수 있도록 한다.

배출 구멍(5)에는 소화 용수의 분사 방향을 제어하기 위해 중공축(31) 밖으로 돌출된 형태의 노즐(7)이 부착될 수 있으며, 노즐(7)은 회전컵(13)의 내벽을 향하도록 부착될 수 있다.

회전컵(13)은 중공축(31)에 대해서 기울어진 경사면(S)을 가지며, 중공축(31)으로부터 멀어질수록 지름이 증가하는 형태로, 단면이 사다리형일 수 있다.

회전컵(13)의 상부에는 베어링(51)이 끼워질 수 있는 원형 돌출부(14)가 형성될 수 있으며, 원형 돌출부(14)의 상단에 제2 회전축(44)의 하단이 고정 결합될 수 있다.

프로펠러(32)는 원형 돌출부(14)의 외측에 고정 결합될 수 있으며, 제2 회전축(44)의 회전과 함께 회전될 수 있다. 프로펠러의 지름은 상기 회전컵의 지름보다 클 수 있다.

프로펠러(32)는 모터(401)의 구동에 의해서 회전 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 송풍 배관을 통해서 유입되는 공기의 흐름에 의해서도 회전될 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템을 이용하면, 효과적으로 신속하게 화재를 진압할 수 있다.

화재 진압 시스템은 건물 전체에 설치될 수 있으며, 화재가 감지될 경우 화재 지점과 가장 인접한 분사부(100)로부터 소화용수 및 소화약제가 분사될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 진압 시스템을 이용하여 화재를 진압하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 화재 발생시 청정소화약제 탱크(2)로부터 청정소화액제가 송풍 배관(200)으로 공급되고, 청정소화약제는 송풍기로 생성된 바람에 의해서 송풍 배관(200)을 따라 이동하면서 화재가 발생한 영역에 위치하는 분사부(100)로 전달된다.

청정소화약제의 공급량은 송풍기의 회전수에 의해서 조절될 수 있으며, 회전수가 증가할수록 공급량이 증가할 수 있다. 따라서, 화재 감지 후 화재의 크기에 따라서 송풍기의 회전수를 조절하여, 적절한 양의 청정소화약제가 공급될 수 있도록 한다.

분사부(100)에 청정소화약제가 전달되며, 청정소화약제의 흐름에 의해서 프로펠러(32)가 회전될 수 있다. 프로펠러(32)는 청정소화약제의 흐름에 의해서 회전될 수 있으나, 송풍기가 고장난 경우 또는 신속하게 화재를 진압하기 위해서 전기 모터(401)를 이용하여 청정소화약제를 분사관(11)으로 유입시킬 수 있다.

또한, 청정소화약제 없이 소화 용수(35)만을 분사할 경우 청정소화약제를 공급하기 위한 송풍기는 구동되지 않을 수 있다. 따라서, 프로펠러(32)는 전기 모터(401)에 의해서 구동될 수 있다.

전기 모터(401)를 통해서 프로펠러(32)를 회전 시킬 경우, 청정소화약제의 흐름을 이용하여 프로펠러(32)를 회전시킬 때보다, 회전력 및 회전 속도를 증가시킬 수 있다.

한편, 화재 발생시 청정소화약제와 함께 소화 용수 공급 탱크(도시하지 않음)로부터 소화 용수가 공급될 수 있으며, 소화 용수의 유량은 화재의 크기에 따라서 조절될 수 있다. 소화 용수의 유량은 소화 용수 유량 조절 장치에 의해서 조절될 수 있다.

소화 용수(35)는 유입관(3)을 통해서 외부로부터 분사부(100)의 중공축(31) 내부로 공급되며, 중공축(31)을 따라 이동한 후, 배출 구멍(5)을 통해서 외부로 분사된다. 소화 용수(35)는 가압된 상태로 공급되어 배출 구멍(5)으로 분사될 때 회전컵(13)의 내벽에 충분히 도달될 수 있도록 한다.

이때, 중공축(31)은 회전하지 않고 고정된 상태이나, 회전컵(13)은 회전하는 상태로 회전컵(13)의 내벽 전체에 소화 용수가 전달될 수 있다.

분사된 소화 용수는 회전컵(13)의 내벽을 타고 흐르며, 회전컵(13)의 회전으로 인해서, 회전컵(13)의 끝단 부분(A)에서 액막이 형성될 수 있다. 이때, 회전컵(13) 외부를 흐르는 청정소화약제가 회전컵(13)의 끝단 부분(A)에 형성된 액막과 충돌하고, 액막은 작은 크기의 액적으로 부서진다.

청정소화약제가 공급되지 않을 경우, 소화 용수는 프로펠러(32)에 의해서 흐르는 공기와 충돌하게 된다.

회전컵(13)의 끝단에서 청정소화약제와 소화 용수의 분무량에 따른 기액비(gas to liquid ration, GLR)는 회전컵(13)과 분사관(11) 사이의 환형 공간(B)에 의해서 결정될 수 있다. 기액비는 소화 용수 공급량 및 송풍기의 회전수에 의한 청정소화약제의 유량(또는 공기 유량)에 따라서 결정되므로, 방화지역의 특성에 따라서 소화 용수 진압이 유리할 경우 소화 용수의 유량을 증가시키고, 반대의 경우 소화 용수의 유량을 줄이고 송풍기의 회전수를 증가시켜 청정소화약제의 유량을 증가시킨다.

청정소화약제의 속도는 회전컵 끝단과 분사구 사이의 환형 공간의 폭에 의해서 결정되므로, 환형 공간의 크기를 조절하면 원하는 크기의 미세 입자로 이루어지는 소화 용수를 분사시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에서와 같이 분사 노즐을 형성하면, 청정소화약제 또는 공기와 소화 용수(35)가 충돌하여 미세한 크기의 액적을 생성하고, 넓은 면적에 분사되도록 함으로써, 적은 양의 소화 용수 또는 청정소화약제를 이용하더라도 신속하게 화재를 진압할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 배관 노후 등으로 인해서 발생한 찌꺼기 등으로 인해서 출구가 막힐 수 있으나, 본 발명에서는 노즐 출구가 막히지 않는다.

소화수의 노즐 구멍이 작아질수록 높은 분사 압력을 필요로 하고, 1mm 내지 2mm로 작은 미분무수 노즐의 경우 높은 분사 압력을 필요로 한다.

그러나 본 발명에서는 회전컵 끝단에서 흘러나오는 소화수의 액막과 기체가 만나는 회전컵과 분사관 사이의 환형 공간의 크기를 조절하고, 송풍기를 통해서 회전컵의 회전수를 조절함으로써, 환형 공간에서 기체와 액체의 충돌 속도를 변화시켜 분무액적의 크기를 조절하여 용이하게 미분수를 생성한다.

따라서, 종래에서와 같이 미분수를 생성하기 위해서 소화수 분사 압력을 높이는 고압의 물펌프를 설치하지 않으면서도 원하는 액적 크기를 가지는 미분수를 화염에 직접 분사할 수 있다.

또한, 종래에는 소화 배관이 노후하면, 배관 내 이물질 및 찌꺼기 등으로 인해서 노즐이 막혀 고압 분사를 실시하더라도, 제대로 물분사가 이루어지지 않았다. 즉, 종래에는 소화수가 공급되는 노즐의 오리피스 크기 및 고압 펌프를 이용하여 미분수를 생성함으로써, 이물질 및 찌꺼기 등이 분사에 영향을 미쳤다.

그러나, 본 발명에서는 회전컵의 회전수와 분사관과 사이의 환형 공간에서의 액체와 기체 충돌을 이용하여 미분수를 생성하고 분사하는 것으로, 이물질 및 찌꺼기 등으로 인해서 노즐이 막히는 현상이 발생하지 않아 화재 진압 시스템의 사용 기간을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 다수의 배출 구멍을 이용하여, 회전컵에 소화수를 공급하므로 어느 하나의 구멍이 막히더라도 다른 구멍을 통해서 충분히 소화수를 회전컵에 공급할 수 있다. 이때, 배출 구멍의 크기는 소화수를 공급하기 위해서 종래의 미분수를 생성하는 노즐의 크기보다 크게 형성될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

11: 분사관 12: 가장자리
13: 회전컵 14: 원형 돌출부
31: 중공축 32: 프로펠러
35: 액막 41: 링 기어
42: 피니언 기어 43: 제1 회전축
44: 제2 회전축 100: 분사부
200: 송풍 배관 300: 분사 장치
401: 전기 모터 402: 기어장치
400: 회전 장치

Claims

송풍 배관,
상기 송풍 배관에 연통되어 있는 복수의 분사관,
상기 분사관 내에 설치되어 있는 분사 장치
를 포함하며,
상기 분사 장치는 상기 분사관의 중심에 위치하며 내부로 소화 용수가 공급된 후, 상기 소화 용수가 배출되는 복수의 배출 구멍을 가지는 중공축,
상기 중공축이 삽입되며, 상기 중공축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 회전축,
상기 회전축의 하부에 연결되어 회전하는 프로펠러 및 회전컵
을 포함하고,
상기 배출 구멍은 상기 회전컵 내에 위치하는 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 회전컵의 측벽은 상기 중공축에 대해서 기울어져 있으며, 상기 중공축으로부터 멀어질수록 지름이 증가하는 화재 진압 시스템.
제2항에서,
상기 배출 구멍을 통해서 배출되는 소화 용수는 상기 회전컵의 측벽을 따라 흐르며, 상기 회전컵의 회전에 의해서 액막을 형성하는 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 분사관의 끝단을 포함하는 가장자리는 상기 중공축을 향해서 기울어져 있는 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 중공축과 상기 분사관 사이를 연결하는 지지대를 더 포함하는 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 회전축은 상기 분사관 밖에 위치하는 전기 모터, 상기 전기 모터와 연결된 기어 장치를 통해서 회전되는 화재 진압 시스템.
제6항에서,
상기 회전축은 상기 전기 모터와 상기 기어 장치 사이를 연결하는 제1 회전축,
상기 기어 장치와 상기 프로펠러 사이를 연결하는 제2 회전축을 포함하는 화재 진압 시스템.
제7항에서,
상기 제2 회전축은 베어링을 통해서 상기 제2 회전축에 연결되어 있는 화재 진압 시스템.
제7항에서,
상기 프로펠러는 상기 기어 장치와 상기 회전컵 사이에 위치하는 화재 진압 시스템.
제6항에서,
상기 기어장치는 베어링을 통해서 상기 중공축에 연결되어 있는 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 프로펠러의 지름은 상기 회전컵의 지름보다 큰 화재 진압 시스템.
제1항에서,
상기 송풍 배관에는 청정소화약제가 공급되는 화재 진압 시스템.