KR200372129Y1 - 다중 충돌 분무 노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 적은 크기의 액적을 형성하여 표면적을 넓혀 화재진압시 신속하게 화재를 진압하도록 하는 다중충돌 분무노즐에 관한 것이다. 본 다중충돌 분무노즐은 화재진압수를 공급하기 위한 공급관과, 상기 공급관과 스크류결합되어 둘 이상의 분기수로를 가지고 있으며, 상기 분기수로의 말단에 그 진행방향이 정해진 충돌위치에서 상호 교차되도록 기울어진 연통공이 형성되어 있는 노즐본체와, 상기 노즐본체의 연통공에 기밀결합되어 있는 소켓과, 일정한 가압공간이 형성되도록 상기 소켓에 기밀결합하고, 그 공간에서 직분사를 일으켜 외부를 향하여 일정크기의 액적으로 분사시키는 분사구를 갖는 노즐헤드부와, 상기 노즐헤드부의 공간에 배치되어 상기 화재진압수를 60bar이상의 고압으로 가압하면서 직분사가 형성되도록 유도하고 상기 노즐헤드부의 분사구에 연결되어 있는 직분사형 가압부를 포함하며; 상기 직분사형 가압부와 상기 노즐헤드부에 의해서 직분사되면 분사액적이 상기 충돌위치에서 충돌되어 균일한 액적분포와 그 균일한 액적분포 보다 비교적 적은 크기의 액적과 확대된 분사각을 형성한다. 이에 따라, 고압으로 직분사 액적을 상호 충돌시켜 보다 광범위하고 작은 액적이 더 많이 생성되도록 유도하므로 보다 넓은 면적으로 분포된 화염을 신속하게 진압할 수 있기 때문에 인명과 재산피해를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있다.

Description

다중 충돌 분무 노즐{Multiple impingement spray nozzle}

본 고안은 다중 충돌 분무 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적은 크기의 액적을 형성하여 표면적을 넓혀 화재진압시 신속하게 화재를 진압하도록 하는다중 충돌 분무 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 일반적으로 화재가 발생하면 일차적으로 빌딩 전장 등에 설치된 스프링클러(sprinkler)에서 화재(불)온도를 낮추는 물리적인 소화를 목적으로 대량의 물을 거의 균등하게 공급하여 화재진압을 수행한다.

이와 같은 종래의 스프링클러는 헤드본체에 물이 유출되는 방수구가 형성되어 있으며, 헤드본체의 일부에 해당하는 두 줄기의 강도가 큰 지지프레임이 있고, 상기 지지프레임의 말단에는 스프링클러헤드의 개방시 방수되는 물을 분산시켜주는 반사판(Deflector)이 결합되어 있으며, 반사판의 중앙부에 있는 볼트를 조여줌으로써 감열부 전체가 스프링클러헤드의 방수구 쪽으로 강하게 밀착된다.여러개의 금속들이 조립되어 있는 감열부의 가운데 부분에는, 용융성 금속이 내장되어 있는데, 화재시의 화열에 의하여 용융성 금속이 녹으면 감열부를 구성하는 조립금속들 간의 힘의 균형이 깨뜨려지면서 상기 감열부가 상기 헤드본체로부터 해체 또는 탈락됨으로써 스프링클러헤드가 개방되는 결과를 초래하도록 구성된다.

그런데, 이와 같은 스프링클러는 대량의 물을 공급하여 화재의 온도를 급속하게 낮추어 화재를 진압하기 때문에 고성능의 전자장비들이 갖추어진 공간일 경우 고가의 전자장비를 보호할 수 없어 치명적인 경제적인 손실을 초래하게 되는 문제점이 있다.

또한, 화재의 온도가 매우 높을 경우에는 스프링클러에서 제공되는 물로 화재를 진압하기가 어렵기 때문에 초기진압이 되지않는 문제점이 있으며, 특히, 제공된 많은 물로 인하여 전기적인 기기들을 사용할 수 없거나, 사후 처리가 곤란한 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 출원인은 스월노즐(10-2002-26262)을 2002. 05. 13일자로, 하이브리드 노즐(10-2002-26163)을 2002. 05. 12일자로 출원하였는 바, 이는 화재발생시 무수히 많은 액적을 분사시켜 화염으로 공급되는 공기를 차단하고 그에 따라 신속하게 초기진압을 수행함은 물론 고가인 고성능의 전자장비 및 기기들을 거의 완전하게 보호할 수 있는 것이다.

그런데 이와 같은 종래의 기술들은 화재가 시작되는 초기단계에서 강력한 효력을 발휘하지만, 넓고 높은 공간일 경우에는 화재현장이 광범위하고, 불 온도가 상당히 높아 분무액적이 화염을 관통할 수 없기 때문에 액적의 증발현상만 일어나므로 화재진압이 거의 불가능한 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 고압으로 직분사 액적을 상호 충돌시켜 보다 광범위하고 작은 액적이 더 많이 생성되도록 유도하므로 보다 넓은 면적으로 분포된 화염을 신속하게 진압할 수 있도록 한 다중충돌 분무노즐을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 다중 충돌 분무 노즐을 나타낸 종단면도이고,

도 2는 본 고안에 따른 다중 충돌 분무 노즐로부터 노즐헤드가 분리된 상태의 저면도이고,

도 3은 본 고안에 따른 직분사형 노즐헤드를 나타낸 분리사시도이고,

도 4는 본 고안에 따른 직분사형 노즐헤드가 조립된 상태에서의 평면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 ; 노즐본체 2 ; 분기수로

3 ; 소켓 4 ; 연통공

5 ; 노즐헤드부 6 ; 분사구

7 ; 직분사형 가압부 8 ; 가압공간

14 ; 호 15 ; 현

17 ; 가압유로면 18 ; 직분사홈

19 ; 안내홈

상기 목적은, 본 고안에 따라, 화재진압수를 공급하기 위한 공급관을 갖는 다중충돌 분무노즐에 있어서, 상기 공급관과 스크류결합되어 둘 이상의 분기수로를 가지고 있으며, 상기 분기수로의 말단에 그 진행방향이 정해진 충돌위치에서 상호 교차되도록 기울어진 연통공이 형성되어 있는 노즐본체와, 상기 노즐본체의 연통공에 기밀결합되어 있는 소켓과, 일정한 가압공간이 형성되도록 상기 소켓에 기밀결합하고, 그 공간에서 직분사를 일으켜 외부를 향하여 일정크기의 액적으로 분사시키는 분사구를 갖는 노즐헤드부와, 상기 노즐헤드부의 공간에 배치되어 상기 화재진압수를 60bar이상의 고압으로 가압하면서 직분사가 형성되도록 유도하고 상기 노즐헤드부의 분사구에 연결되어 있는 직분사형 가압부를 포함하며; 상기 직분사형 가압부와 상기 노즐헤드부에 의해서 직분사되면 분사액적이 상기 충돌위치에서 충돌되어 균일한 액적분포와 그 균일한 액적분포 보다 비교적 적은 크기의 액적과 확대된 분사각을 형성하는 다중충돌 분무노즐에 의해 달성된다.

여기서, 상기 직분사형 가압부는 상기 노즐헤드부에 형성된 공간에 일정한 원주각을 갖는 호와 현이 적어도 1회이상 반복되어 일정한 길이만큼 형성되어 있는 가압본체를 가지며, 상기 가압본체 현의 길이방향에 따라 상광하협형상으로 기울어진 가압유로면을 가지며, 그 하측의 단면 중앙에 함몰되어 상기 분사구와 유통되는 직분사홈을 가지며, 상기 직분사홈과 상기 가압유로면 사이에 가압수를 안내하는 안내홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 다중충돌 분무노즐을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 고안에 따른 다중 충돌 분무 노즐을 나타낸 종단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 다중 충돌 분무 노즐로부터 노즐헤드가 분리된 상태의 저면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 직분사형 노즐헤드를 나타낸 분리사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 직분사형 노즐헤드가 조립된 상태에서의 평면도이다.

본 다중충돌 분무노즐은 도 1에 도시된 바와 같이, 수원지로부터 화재진압수를 공급하기 위한 공급관(미도시)에 스크류방식으로 기밀결합되어 있다. 즉, 노즐본체(1)와 소켓(3), 노즐헤드부(5), 직분사형 가압부(7)를 가지고 있다.

상기 노즐본체(1)는 상기 공급관과 스크류결합되어 적어도 둘 이상의 분기수로(2)가 상호 대칭적인 기울기로 형성되고, 상기 분기수로(2)의 말단에 그 진행방향이 소정의 충돌위치에서 상호 교차되도록 소정의 기울기로 절곡된 연통공(4)이 형성되어 있다. 상기 연통공(4)은 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 둘이상의 복수개이며, 등각도 간격으로 배치되어 있고, 하나의 충돌위치를 향하여 형성되어 있다.

상기 소켓(3)은 상기 노즐헤드부(5)를 체결하기 위한 것으로 상기 연통공(4)에 기밀결합되어 있고, 상기 노즐헤드부(5)에는 소정의 가압공간(8)을 가지고, 그 가압공간(8)에서 외부로 분사시키는 분사구(6)를 가지고 있다. 여기서, 상기 분사구(6)는 70마이크로미터(μm)이하의 분무액적크기(SMD)를 갖는 액적을 분사시킨다.

상기 다수의 노즐헤드부(5) 중에서 상기 노즐본체(1)의 원주면에 위치한 다수개의 소켓(3)에 결합되는 노즐헤드부(5)의 가압공간(8)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 화재진압수가 60bar이상의 고압으로 형성되도록 가압하고, 동시에 하방을 향하여 직분사가 이루어지도록 유도하는 직분사형 가압부(7)가 수용되어 있다. 상기 직분사형 가압부(7)는 상기 노즐헤드부(5)에 형성된 공간에 일정한원주각을 갖는 호(14)와 현(15)이 적어도 1회이상 반복되어 소정의 길이만큼 형성되어 있는 가압본체를 가지며, 상기 가압본체 현(15)의 길이방향에 따라 상광하협형상으로 기울어진 가압유로면(17)을 가지며, 그 하측의 단면 중앙에 함몰되어 상기 분사구(6)와 유통되는 직분사홈(18)을 가지며, 상기 직분사홈(18)과 상기 가압유로면(17) 사이에 가압수를 안내하는 안내홈(19)이 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 다중충돌 분무노즐을 통해 분사된 액체는 주변기상과의 상호작용에 의해 발생하는 액체표면의 불안정성에 의해 분열되어 작은 액적을 구성하게 된다. 이러한 과정을 공기역학적 미립화(aerodynamic atomization)라 한다.

이와 같은 액적은 두 개 이상의 노즐헤드부(5)로부터 분사된 분무가 상호 충돌을 일으켜 액적충돌로 인한 미립화 효과에 의해 더욱 세밀한 분무액적으로 분해된다.

여기서, 상기 액적의 충돌위치는 분사구(6)로부터 충돌지점(I)까지에 이르는 충돌거리(S)만큼 이격되어 있으며, 충돌거리(S)는 20~50mm이다. 또한, 액적이 충돌될 경우 이상적인 충돌각(θ)은 40~150°사이에서 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 충돌을 일으키면, 그 분무단면의 형상은 이중충돌일 경우 차원형태로 이루어지고, 삼중충돌일 경우 원형태로 이루어진다. 충돌각에 따른 분무액적의 분무속도는 40~70°에서 35m/s~45m/s이고, 70~100°에서 25m/s~35m/s이고, 100~150°에서 25m/s이하이다. 충돌거리(S)에 따른 평균적인 SMD는 20mm에서 40~60μm이고, 50m에서 40μm이다.( 단 60~80bar일 경우)

본 고안은 고압으로 직분사 액적을 상호 충돌시켜 보다 광범위하고 작은 액적이 더 많이 생성되도록 유도하므로 보다 넓은 면적으로 분포된 화염을 신속하게 진압할 수 있기 때문에 인명과 재산피해를 미연에 방지하여 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 보다 광범위한 분무각을 형성하고, 균일한 크기의 액적이 분포하도록 분무하므로 전체 액적의 표면적이 증가하여 넓은 영역의 화염을 동시에 진압할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 화재진압수를 공급하기 위한 공급관을 갖는 다중충돌 분무노즐에 있어서;

   상기 공급관과 스크류결합되어 둘 이상의 분기수로를 가지고 있으며, 상기 분기수로의 말단에 그 진행방향이 정해진 충돌위치에서 상호 교차되도록 기울어진 연통공이 형성되어 있는 노즐본체와;

   상기 노즐본체의 연통공에 기밀결합되어 있는 소켓과;

   일정한 가압공간이 형성되도록 상기 소켓에 기밀결합하고, 그 공간에서 직분사를 일으켜 외부를 향하여 일정크기의 액적으로 분사시키는 분사구를 갖는 노즐헤드부와;

   상기 노즐헤드부의 공간에 배치되어 상기 화재진압수를 60bar이상의 고압으로 가압하면서 직분사가 형성되도록 유도하고 상기 노즐헤드부의 분사구에 연결되어 있는 직분사형 가압부를 포함하며;

   상기 직분사형 가압부와 상기 노즐헤드부에 의해서 직분사되면 분사액적이 상기 충돌위치에서 충돌되어 균일한 액적분포와 그 균일한 액적분포 보다 비교적 적은 크기의 액적과 확대된 분사각을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중충돌 분무노즐.
2. 제1항에 있어서;

   상기 직분사형 가압부는 상기 노즐헤드부에 형성된 공간에 일정한 원주각을 갖는 호와 현이 적어도 1회이상 반복되어 일정한 길이만큼 형성되어 있는 가압본체를 가지며, 상기 가압본체 현의 길이방향에 따라 상광하협형상으로 기울어진 가압유로면을 가지며, 그 하측의 단면 중앙에 함몰되어 상기 분사구와 유통되는 직분사홈을 가지며, 상기 직분사홈과 상기 가압유로면 사이에 가압수를 안내하는 안내홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중충돌 분무노즐.