KR20070042552A - 농무 구름을 분사하기 위한 소방 노즐 - Google Patents

농무 구름을 분사하기 위한 소방 노즐 Download PDF

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Abstract

연무 발생 노즐(10)은 화원(74)에 대해 떨어진 위치에서 안전하게 주둔한 작동자가 화원 상으로 또는 화원 주위로 비교적 큰 연무 구름을 방향 제어 및 위치 설정하는 것을 허용하는 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(76)을 만들어낸다. 토출 노즐은 노즐 축(20)에 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 연장하는 복수의 물 토출 오리피스(42)를 구비한 실린더형 슬리브 부재(40) 및 실린더형 베어링 부재(16)를 포함한다. 한쌍의 농무 생성 노즐(10)은 공통 와류(80)를 따라 합쳐지는 역회전 구름(76, 78)을 생성한는 역회전 로터로 구성된다. 이는 증대된 전방 추력 성분을 가지는 복합 연무 구름을 생성시켜서, 연무 구름의 원격 방향 제어를 가능하게 한다.
연무 발생 노즐, 농무 패턴, 토출 노즐, 토출 오리피스, 실린더형 베어링 부재

Description

농무 구름을 분사하기 위한 소방 노즐 {FIRE FIGHTING NOZZLE FOR PROJECTING FOG CLOUD}
본 발명은 전체적으로 유체 토출 노즐에 관한 것이고, 구체적으로는 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이(회전) 농무 패턴을 만들어 내는 소방 공구에 관한 것이다.
스프레이 토출 노즐은 많은 적용예를 가지며, 소방 분야는 특별한 관심 분야 중 하나이다. 물은 열뿐만 아니라 불 속의 많은 독성 가스를 흡수하고 쉽게 연기를 제거하는 것으로 널리 알려져 있다. 물이 미세한 스프레이 또는 연무로 분해될 때 가장 효과적으로 작용한다. 스프레이 발생 노즐은 물이 퍼지면서 직진하는 수렴 패턴으로 토출되는 종래의 유체 토출 노즐에서보다 더 많은 체적으로 물을 토출시킨다. 스프레이 발생 노즐은 실내 화재를 진압하는데 특히 유용하며 소방관 주위에 물 스프레이 차단부를 생성시킴으로써 소방관 개개인에 대한 보호를 제공하는데 종종 사용된다.
종래의 스프레이 발생 노즐은 대개 하우징, 입구로부터 노즐의 토출 단부까지 소방 호스와 같이 물 공급원으로부터 물을 운반하는 통로 및 물을 미세한 물줄기로 쪼개기 위해 물을 입자화시키는 장치를 포함한다. 다중 개구는 노즐로부터 외향으로 토출 스프레이를 직접적으로 확산시키기 위해 노즐의 토출 단부를 가로지른다. 물을 입자화시키기 위해 통상 사용되는 장치는 하우징 내측에서 비스듬하게 기울어진 임펠러 표면을 가로지르는 물의 유동에 대응하여 회전하는 내부 임펠러이다.
종래의 스프레이 발생 노즐의 제한 중 하나는 높은 물 압력원이 토출 스프레이를 위한 충분한 분사를 만들어내기 위해 적용되어야만 한다는 것이다. 토출 노즐 출구는 확산된 스프레이를 만들어내기 위해 공급 호스보다 실질적으로 작기 때문에, 배압이 노즐 하우징 내부에 생성됨으로써, 토출 유량 속도를 제한한다. 또한, 물을 입자화하기 위한 내부 임펠러의 사용은 기계적인 베어링 등을 필요로 하고, 이는 노즐의 기계적인 복잡성 및 비용을 증가시킨다.
미국 특허 제5,351,891호 등은 토출 오르피스가 초점 수렴식 제트 스프레이 토출 패턴을 분사하는 고정 비회전식 스프레이 헤드를 도시한다.
미국 특허 제4,697,740호에 개시된 노즐은 화재 진압에 매우 효과적인 농무 또는 미세한 연무의 대형 구름을 발생시키는 기능으로 인해 종래의 안내 노즐에 비해 상당한 개량을 이루었다. 이는 토출 오리피스가 물방울을 반경 방향의 외향으로 분사시킴으로써 정적 농무 패턴을 만들어내는 로터리 노즐에 의해 가능하게 된다. 구름이 노즐에 대해 정적으로 또는 중심에서 유지되기 때문에, 소방관이 효과적인 진화 범위를 확보하기 위해서 회전 노즐을 화염에 근접하여 위치 설정시킬 필요가 있다. 게다가, 노즐을 화원에 근접하여 위치시킴으로써, 연무 구름이 상승 기류에 끌리게 되고 불길로부터 떨어지게 된다. 정적 구름이 방향에 있어 제어가 불가능하게 되기 때문에, 소방관 주위에 보호용 열 차단부를 유지하거나, 진화용 연무 구름을 화원 주위에 유지하기 위해서 수시로 위치 설정될 수 있게 하기 위해서는 노즐은 관찰자의 주의를 필요로 한다.
종래의 농무 구름 또는 연무 구름 발생기 노즐의 제한은 농무 구름 또는 연무 패턴의 운동이 임의의 특정 방향으로의 제어가 불가능하고, 노즐에서 중심에 유지되기 쉽거나 램덤하게 표류하는 경향이 있다는 점이다. 연무 구름을 형성하고 이를 불길의 중심에 유지하고, 소방관이 안전하게 작업하도록 하는 열 차단부를 형성하며, 불길이 소화되거나 통제하에 놓일 때까지 불길을 진압하기 위해서는, 소방관이 고온의 불길 가까이로 위험하게 접근할 필요가 종종 있다. 이는 특히 화학 연료가 원인인 불길이 수반된 경우 소방관을 심각한 화상 및 연기 흡입의 위험에 노출시킨다.
이러한 이유로, 특히 강한 화염 상황에서 사용하기 위해, 일반적으로는 소방 설비 및 구체적으로는 물 스프레이 분사 설비에 대한 지속적인 관심이 있어 왔다. 표준 보호복의 안전 조작 한계를 확대시키고 소방관이 화원(fire source)에 매우 근접하여 안정적이고 효과적으로 작업하는 것을 허용하는 물 분사 설비에 대한 개량이 필요하다.
본 발명에 따른 개량 농무 구름 또는 연무 구름 발생기 노즐은 화원에 대해 떨어진 위치에서 안전하게 주둔한 작동자가 화원 상으로 또는 화원 주위로 비교적 큰 체적의 농무 및 연무를 방향 제어 및 위치 설정하는 것을 허용하는 전방 추력 성분을 가지는 농무 패턴을 만들어낸다. 토출 노즐은 일단부에서 폐쇄되고 대향 단부에서 개방되는 실린더형 베어링 부재, 베어링 부재를 유체원에 연결시키는 수단 및 베어링 부재의 적어도 일부분을 둘러싸고 이와 동심으로 배치되며, 그 사이에서 환형 챔버를 형성하도록 베어링 부재와 협동하는 실린더형 슬리브 부재를 포함한다. 베어링 부재는 개방 슬롯과 폐쇄 단부 사이의 유체 통로 및 통로로 유입하는 유체가 슬롯을 통해 외향으로 유동하는 것을 허용하는 복수의 슬롯을 가진다.
슬리브 부재는 슬리브 부재의 외부와 환형 챔버 사이에서 연통하는 복수의 오리피스를 가진다. 본 발명의 중요 태양에 따르면, 오리피스는 노즐 축에 대해 전방 분사각으로 연장하여서, 토출될 때 물방울에 전방 운동 성분을 부여한다. 또한, 토출 오리피스는 슬리브 부재에 회전 토크를 부여하기 위해 슬리브 부재의 반경에 대해 횡방향으로 연장하여서, 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이(회전) 농무 패턴을 만들어낸다. 로터 슬리브가 오리피스를 통해 물의 외향 유동에 의해 부여되는 작용력에 대응하여 회전하는 경우, 물은 미세하게 분해된 농무 또는 연무를 형성하는 액적으로 입자화되어 방향성 운동 중 전방 성분을 가지는 소용돌이 궤적을 따라 토출된다. 환형 챔버가 가압되는 경우, 챔버 내 물은 베어링 부재를 중심으로 회전할 때 슬리브 부재를 지지하기 위해 유체 베어링으로서 기능한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 한 쌍의 농무 생성 노즐은 서로에 대해 역회전 관계로 회전하는 로터로서 구성된다. 노즐은 측방향으로 분리된 분사 위치에 위치 설정되고 화원으로 겨냥된다. 각각의 노즐은 서로에 대해 역회전 관계로 소용돌이치는, 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이(회전) 농무 패턴 또는 구름을 발생시킨다. 역회전 구름은 공통 와류를 따라 교차 및 혼합하여, 와류를 따라 서로를 강화시키고 증대된 전방 벡터 추력 성분을 가지는 공통 회전 농무 구름 패턴을 만듦으로써, 원격 위치에 대한 연무 구름의 방향 제어를 가능하게 한다.
다른 실시예에 따르면, 이중 역회전 노즐은 내부 펌프 및 탑재식 파워 유닛을 구비한 독립형 휴대 가능한 탱크 조립체에 부착된다. 휴대 가능한 탱크 조립체는 스키드 장착되어 독립식 조작이 가능하고, 또는 멀리 떨어진 공중 원격 조작을 위해 헬리콥터 아래로 매달려 내려올 수 있고, 또는 도로 접근이 가능한 곳에서의 운송 및 설비를 위해 트럭에 장착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 각기 역회전 노즐을 구비한 한 쌍의 휴대 가능한 독립식 삼발이 유닛은 안전하고 멀리 떨어진 위치에 설비되어 화원을 겨냥하게 된다. 역회전 노즐의 출력은 화재 진압 및 열 차단 목적을 위해 화원 상에 또는 화원 주위에 보호성 농무 커튼 또는 구름을 분사하기 위해 공통 와류를 따라 합쳐진다. 이는 소방관이 열 차단 보호와 함께 초기 제어를 획득하기 위해 삼발이 유닛을 신속하게 설비하고, 이어서 삼발이 유닛을 재위치시키고 불길이 잔잔해지면 점진적으로 가까이로 이동한 후, 화원에 매우 근접하여 안전하게 작업하는 것을 허용한다.
본 발명의 손잡이식 실시예에 따르면, 노즐 조립체는 공장 기반 시설의 관통을 피하여만 하는 산업 화재 상황, 예를 들면 부식성 화학 약품을 보유하는 가압된 배관 및 탱크 용기 주위에서 농무 또는 연무의 수동 적용을 위한 뭉툭한(돔형) 범퍼 캡 및 핸들 샤프트를 구비한다. 이러한 실시예에 있어서, 노즐은 손잡이식 소방 공구에 합체된다. 노즐은 개방 단부를 가지는 튜브형 샤프트 부재 상에 장착되고, 호스 연결 수단은 가압된 유체가 노즐로 공급되도록 샤프트 부재를 공급 호스에 연결시키고, 범퍼 캡은 베어링 부재의 폐쇄 단부에 부착된다. 범퍼 캡은 로터를 보호하고 관류 및 다른 공장 설비에 대한 관통 손상을 방지한다.
도1은 본 발명에 따라 구성된 농무 발생 노즐의 정면도이다.
도2는 도1의 선 2-2를 따라 취한 도1의 노즐의 단면도이다.
도3은 도1에 도시된 농무 발생 노즐의 로터 슬리브 부품의 사시도이다.
도4는 도1의 선 4-4를 따라 취한 로터 슬리브 부품의 단면도이다.
도5는 도1에 도시된 농무 발생 노즐의 베어링 부재 부품의 사시도이다.
도6은 도5의 선 6-6을 따라 취한 베어링 부재 부품의 단면도이다.
도7은 범퍼 캡 및 거기에 부착되는 농무 발생 노즐을 가지는, 본 발명에 따라 구성된 소방 공구의 부분 파단 측면도이다.
도8은 노즐의 베어링 부재 부품의 사시도이다.
도9는 역회전 관계로 소용돌이치는, 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이(회전) 농무 패턴 또는 구름을 발생시키는 이중 역회전 노즐 설비의 평면도이다.
도10은 각각 합쳐지는 연무 구름을 발생시키기 위한 역회전 노즐 설비가 구비됨으로써, 화학적인 화원에 인접한 열에 대한 연무 커튼을 만드는 한 쌍의 휴대 가능한 독립식 삼발이 유닛을 도시한 사시도이다.
도11은 내부 펌프, 탑재식 동력 유닛 및 이중 역회전 노즐을 구비한 휴대 가 능한 독립형 탱크 유닛의 측면도이다.
도12는 탱크 유닛의 정면도이다.
도13은 도11의 휴대 가능한 탱크 유닛 상에서의 흡입관, 펌프, 구동 모터, 매니폴드 및 이중 연무 발생 노즐의 상호 관계를 도시한 단순 계략도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 농무 발생 노즐(10)은 커플링 부재(12)에 나사식으로 연결되며, 다음에는 커플링 부재(12)가 수관 또는 호스와 같은 유체관(14)에 나사식으로 연결된다. 수관(14)은 노즐(10)을 가압하는 공급 메인(도시 생략)에 연결되도록 구성된다.
도2, 도5 및 도6에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 노즐(10)은 나사식 베이스 부재(22)로부터 근접한 상부 부재(24)로 종방향 회전 축(20)을 따라 연장하는 유체 통로(18)를 가지는 실린더형 베어링 부재(16)를 포함한다. 베어링 부재(16)의 감소된 직경의 측벽부(26)는 그 위에서 일정 각도로 이격된 간격마다 배치된 긴 슬롯(28) 형태로 축방향으로 연장하는 복수의 분배 개구를 가진다. 슬롯(28)의 합쳐진 토출 면적이 공급관(14)의 단면적을 초과함으로써, 실질적으로 배압을 부과하지 않고 가압된 물(30)이 통로(18) 내부로 들어가는 것을 허용한다.
기부(22)는 위치(32)에서 나사 결합되고 베어링 부재(16)를 공급관(14)에 연결시키도록, 도2에서 가장 잘 도시된 바와 같이 커플링(12)의 암나사 단부 상에서 대응 나사(34)와 정합하는 수나사 부재로서 기능한다. 커플링(12)의 대응하는 수나사 단부(36)는 역시 도2에 도시된 바와 같이 유체관(14)의 대응하는 암나사 단부 에 위치(38)에서 나사식으로 연결된다. 나사식 기부 부재(22)는 물의 유동을 허용하도록 개방되고 나사식 기부 부재(22)에는 나사식 기부를 감소된 직경의 측벽부에 연결시키는 실린더형 견부 연장부(22A)가 제공된다. 유사하게, 폐쇄된 상부 부재(24)에는 이를 감소된 직경의 측벽부에 연결시키는 실린더형 견부 연장부(22A)가 제공된다.
도2, 도3 및 도4를 참조하면, 로터 슬리브(40)는 노즐(10)을 형성하도록 베어링 부재(16) 상에서 회전을 위해 결합된다. 로터 슬리브(40)는 양호하게는 로터 슬리브(40) 주위 주연부의 개별 평행선을 따라 동일하게 이격된 복수의 오리피스(42)에 의해 분할되는 중공식 실린더형 부재이다. 본 발명의 중요 특징에 따르면, 토출 오리피스(42)는 회전축(20)에 대해 예각의 피치각(α)으로 횡방향으로 로터 측벽(46)을 관통하여 가로질러서, 연무 액적이 토출되는 경우 연무 액적에 방향성 운동 중 전방 성분을 제공한다.
각도(α)는 양호하게는 30 내지 45도의 범위이며, 더 양호하게는 도2에 도시된 바와 같이 35 내지 42도 범위이다. 이는 구멍(42)이 회전축(20)에 대해 직각으로 돌출하는 미국 특허 제4,697,740호에 도시된 배열과는 대조된다. 이러한 배열은 노즐 회전축을 중심으로 중심에 놓이는 정적 구름을 만들고 회전축과 일직선으로 전방으로의 구름의 운동 성분을 발생시키지 않는다.
오리피스(42) 또한 물이 오리피스(42)를 통해 토출되는 경우 회전력이 슬리브(40)에 부여되도록 로터 슬리브(40)의 대응하는 반경 라인(R)에 대해 예각(φ)으로 횡방향으로 연장한다. 각도(φ)는 양호하게는 도4에 도시된 바와 같이, 오리피 스 축(A)으로부터 주반경 라인(R)까지 측정시 약 30도에 상당한다. 이러한 측정은 오리피스(42)가 오프셋 공간(K)에 의해 반경(R)으로부터 오프셋된 상태에서 취해지며, R=1 인치(2.54 cm)에 대해 K=1/4 인치(0.635 cm)이다.
로터 슬리브(40)는 베어링 부재(16)와 동심으로 위치 설정되고 베어링 부재(16)에 대해 회전 가능하다. 도2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로터 슬리브(40)는 전체로서 중심부(26) 및 슬롯(28)을 둘러싸고 기부 부재(22) 및 상부 부재(24)와 부분적으로 중첩된다. 로터 슬리브(40)는 슬리브(40)를 베어링 부재(16)와 전체적으로 동심인 정렬 상태로 유지시키는 반경 방향 플랜지부(40A, 40B)를 포함한다. 플랜지부(40A, 40B)는 미세한 양의 축방향 뿐만 아니라 반경 방향으로의 단부 자유 운동을 허용하도록 치수가 정해진다.
환형 챔버(44)는 베어링 부재(16)와 로터 슬리브(40) 사이에 형성된다. 물(30)이 압력 하에서 통로(18) 내부로 유동하는 경우, 환형 챔버(44)는 물에 의해 가압되어 회전 중에 로터 슬리브(40)가 얹혀지는 물 큐션을 제공한다. 통로(18) 내부로의 물의 유동은 슬롯(28)을 통해 환형 챔버(44) 내부로 그리고 오리피스(42)를 통해 외향으로 유동함으로써 로터 슬리브(40)가 베어링 부재(16)를 중심으로 회전하게 한다.
오리피스(42)를 통한 물(30)의 토출은 로터 슬리브(40)의 만곡면(46)에 접선인 성분뿐만 아니라 거기에 법선인 성분을 가지는 작용력을 생성시킨다. 법선 성분은 제트 엔진 터빈이 엔진 노즐을 통한 연소 가스의 유동에 의해 생성되는 작용력에 의해 회전하게 되는 것과 매우 유사한 방식으로 슬리브(40)에 회전 운동을 부 여한다. 로터 슬리브(40)의 회전과 관련된 원심력은 물방울을 미세한 연무 또는 농무로 분해시킨다. 물방울은 실질적으로 소용돌이 패턴으로 외향으로 이동한다. 따라서, 물방울은 충분한 거리로 반송되어 노즐(10)이 소방 목적으로 효과적으로 사용되는 것을 가능하게 한다.
노즐(10)은 종래의 노즐보다 더 큰 체적의 물을 토출하여, 분당 65 갤론(초당 4.10 리터)의 종래의 수렴식 노즐에 비해 분당 1260 갤론(초당 79.49 리터)을 제공하고 더 큰 면적에 대해 농무 또는 연무를 토출한다. 개량된 체적 유량의 이송은 원통형 베어링 및 회전 가능 슬리브의 작동에 의해 주어지는 특유의 낮은 배압에 의해, 그리고 종래의 기계식 롤러 베어링 구조물과 관련된 마찰 하중의 부존재에 기인하여 달성된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 손잡이식 소방 공구(50)가 도7 및 도8에 도시된다. 공구(50)는 그 일단부를 밀봉하는 단부 캡(54)을 가지는 튜브형 샤프트(52) 및 소방 호스(58) 등과 결합하기 위해 샤프트(52)로부터 외향으로 연장하는 커넥터 끼워 맞춤부(56)를 포함한다. 노즐(10) 및 범퍼 캡(60)은 샤프트(52)의 대향 단부에 장착된다. 범퍼 캡은 빌딩 구조물 주위에서 작업하는 경우 기계류, 유동관, 배관, 탱크 등과 같은 마주보는 관통부를 위해 전방 단부 상에 비교적 매끄러운 표면을 제공하도록 원형면(62)을 가진다. 범퍼 캡(60)은 양호하게는 스테인레스강 스톡으로 기계 가공된다. 물 유동 토출 포트(66)는 상기 튜브형 샤프트(52)의 전방 개방 단부 내에 형성된다. Y형 분기관 커넥터 끼워맞춤부(56)는 고압의 물 공급 호스(58)에 연결하기 위해 샤프트 부재 상에 일체식으로 형성된 입구 포트를 제공한다. 양호하게는, 유체 토출 노즐(10), 샤프트(52) 및 커넥터 끼워맞춤부(56)는 스테인레스강 스톡 재료로 형성된다.
샤프트(52)의 전방 단부에는 노즐(10)을 샤프트(52)에 결합하기 위해 베어링 부재(16) 상의 대응하는 수나사(38)와 결합하는 암나사(32)가 구비된다. 일 실시예에 있어서, 범퍼 캡(60)은 베어링 부재(16)의 전방 단부 상에 일체식으로 형성된다. 대체 실시예에 있어서, 베어링 부재(16)에는 범퍼 캡(60) 상의 대응하는 암나사와 결합하기 위해 상부(24) 위 또는 상부에 인접하여 수나사가 구비된다. 양 실시예에 있어서, 노즐(10)은 범퍼 캡(60) 바로 뒤에 배치되고 튜브형 샤프트(52)와 수평이다. 이러한 배열에 따르면, 노즐(10)이 빌딩 구조물 및 설비에 대한 노즐의 부적절한 결합에 기인한 손상으로부터 보호된다.
도7 및 도8을 다시 참조하면, 안전 링(67, 69)이 범퍼 캡(60) 및 튜브형 샤프트(52)의 외부면 상에 개별적으로 형성된다. 안전 링(67, 69)은 로터 슬리브(40)의 바로 앞 및 뒤에 위치되는 환형으로 용접된 비드이다. 안전 링(67)은 로터 슬리브(40)에 대한 빌딩 구조물의 삐익 삐익 소리나는 결합을 최소화시킨다. 안전 링(69)은 동일한 목적의 기능을 한다. 이러한 배열에 따르면, 로터 슬리브(40)는 로터 슬리브를 구부리고 로터 슬리브를 불균형하게 만드는 바람직하지 못한 충격력으로부터 보호된다.
이제 도9 및 도10을 참조하면, 독립식 삼발이 유닛(70, 72)에는 강한 열의 화원으로부터 멀리 떨어져 안전하게 설비하기 위한 역회전 노즐(10) 및 고압 수관(71, 73)이 구비되며, 화원의 예로서 석유화학 처리 공장(74)의 불타오르는 부분 이 도10에 도시된다. 연무 액적의 소용돌이 구름은 역회전 노즐로부터 토출되며 소용돌이 선(76, 78)으로 표시된다. 이들 소용돌이 연무 구름 각각은 노즐 축(20)을 따라 연무를 전방으로 분사시키는 전방 추력 성분을 가진다. 소용돌이 연무 액적은 전방으로 이동하고 화재 진압 및 열 차단의 목적을 위해 화원(74) 상 또는 주위로 보호성 농무 커튼 또는 구름을 분사시키도록 공통 와류(80)를 따라 합쳐진다. 이는 소방관이 열 차단의 보호와 함께 초기 제어를 얻도록 삼발이 유닛을 신속하게 설비하고, 이어서 연무 구름을 불길 상의 중심에 유지시키기 위해 필요한 경우 삼발이 유닛을 재위치 설정하는 것을 가능하게 한다.
슬리브 부재(40)의 회전과 관련된 원심력은 물은 미세하게 분리된 연무 액적으로 입자화시키고 연무를 소용돌이, 나선 패턴(76, 78)으로 전방으로 토출시킨다. 확장된 진화 범위가 적용 가능한 고압의 공급 메인으로부터 획득되고, 실질적으로 감소된 배압 때문에, 공급관 유동 속도에 근접하는 큰 이송 속도가 달성되고, 따라서 소방관에 의한 접근 이전에 화재를 진화하고 화원을 식히는 것을 가능하게 한다.
토출되는 물방울의 미세하게 입자화된 특성 때문에, 화원(74)으로부터의 열은 물방울의 대략 80%를 증기로 기화시킬 것이고, 따라서 토출된 물방울의 온도를 발화점까지 증가시킴으로써 물방울이 증기 상태로 상변화하게 하는 증발 잠열에 기인하여 불길로부터 열을 제거할 것이다. 예를 들면, 1 입방 피트의 물은 대략 1700 입방 피트(48.14 입방 미터)의 증기를 생성할 것이다. 최종 증기는 화원(74) 주위에 블랭킷(blanket)을 형성하고, 이는 입수될 수 있는 산소의 양을 감소시켜서 불길을 "초크 오프(choke off)"시킨다. 게다가, 농무 및 증기가 화원을 둘러싸는 구조물을 통해 다르게는 도달할 수 없는 공간 내부로 전달된다. 심지어 불길을 완전하게 진화할 수 없더라도, 화원은 소방관이 불길을 진화하기 위해 추가의 호스나 소방 설비를 구비하고 매우 근접하여 작업하고 그 주위에서 이동하는 것을 허용하기에 충분할 정도로 식을 것이다.
노즐(10)에 대한 양호한 시방서는 다음과 같다.
노즐 순수 중량: 24lbs(10.89 kg)
로터 재료: 카본 충전 테플론
로터 내 토출 구멍의 피치각(α): 35도 내지 42도
로터 내 토출 구멍의 보어 치수: 3/16 인치(4.76 mm) 직경
노즐 재료의 배럴: 스케쥴 40 기준 이음매가 없는 스테인레스강 파이프
노즐 물 연결: 1 ½ 인치(3.81 cm) 직경 국가표준(화재형) 또는 1 ½ 인치(3.81 cm) 직경 차단 밸브
175 psi(제곱 cm 당 1230 Kg)에서 노즐 유동 속도 GPM: 1260 GPM(초당 79.5 리터)
앞서 주어진 양호한 치수로서 구성된 노즐(10)은 소방관에게 더 양호한 보호를 제공하고 또한 높은 체적 유량을 제공한다. 구체적으로, 이러한 개량된 설계가 제공하는 보호는 더 고농도의 농무 패턴이다. 이러한 고농도의 농무 패턴은 불타고 있는 구조물 또는 화학적 불길에 접근하는 동안 소방관이 격게 되는 온도에 있어 매우 큰 감소를 제공한다.
산업 설비, 즉 화학, 석유정제 설비 등에 있어서, 공장에 결쳐 이동하는 파이핑, 전기, 물 등의 시스템이 존재한다. 종종 공장의 작동을 유지하는 필수 공급 라인으로 복잡해지는 산업 공장 환경에서 날카롭고 뽀족한 팁이 항상 필요로 하는 것은 아니다. 산업 설비에 있어서, 대부분의 화재는 공장이 생산하는 제품, 예를 들면 LPG, 가솔린, 디젤 및 제트 연료와 관련된다. 개량된 노즐(10)은 소방관에게 임의의 소정 화재 상황에 대해 선택을 부여한다. 뭉툭한 범퍼 캡은 주위의 기반 시설에 관통 손상의 위험성을 제기하지 않는다.
이제 도11, 도12 및 도13을 참조하면, 휴대 가능한 탱크 유닛(82)은 들불을 진압하기 위해 개량된 노즐(10)을 이용한다. 휴대 가능한 탱크 유닛(82)은 스키드 장착되고 고압의 물을 삼발이 장착 또는 손잡이식 노즐 조작에 공급하는 독립식 조작을 할 수 있으며, 멀리 떨어진 공중 원격 조작을 위해 헬리콥터 아래로 매달려 내려올 수 있고, 도로 접근이 가능한 곳에서의 조작을 위해 손잡이식 소방 노즐 또는 삼발이 장착 노즐을 공급하기 위한 설비 및 운송용으로 트럭에 장착될 수 있다.
탱크 유닛(82)은 접시 모양의 단부를 구비한 1500 갤론(5678 리터)의 스테인레스강 탱크(84), 두 개의 스키드(86, 88), 독립형 수중용 펌프(90), 전기 구동 모터(92), 흡입관(94), 탱크의 바닥측 상에 위치되는 일방향 충전 밸브(96, 98, 100), 분배 매니폴드(102) 및 내부 연결 배관을 포함한다. 토출관(104, 106)은 매니폴드로부터 탱크의 접시 모양 일단부를 통해 아래로 50도의 기울임 각도로서 연장한다. 탱크 시스템의 작업 단부를 형성하는 두 개의 3 인치(7.62 cm) 직경의 스테인레스강관이 존재한다. 두 개의 연무 발생기(10)는 토출관의 단부 상에 장착된 다. 이들 노즐의 로터 오리피스는 농무 패턴의 전방 추력 및 서로에 대해 역회전인 로터 운동을 제공하는 각도로 드릴 가공된다.
서로 교차하면서 수렴하는 두 개의 연무 발생기 패턴(76, 78)에 있어서, 반대 방향 회전은 도9에 도시된 바와 같이 두 개의 노즐 사이에 추력 와류(80)를 생성시킨다. 이러한 와류는 농무 구름에 전방 추진을 부가한다.
들불에서의 조작에 있어서, 휴대 가능한 탱크 유닛(82)은 헬리콥터를 통해 들불 지역으로 옮겨진다. 탱크 유닛(82)은 불타고 있는 산림에 인접한 원격 위치에서 배회하고 있는 헬리콥터 아래로 밧줄 라인을 통해 매달려 내려오고, 농무 구름(74)이 이중 노즐로부터 불타고 있는 산림을 향해 분사된다. 농무 구름이 불타고 있는 산림에 접촉하면, 거의 순간적으로 증기로 바뀌어서, 주변 온도를 냉각시키고 그 지역으로부터의 상당한 양의 열을 제거한다. 이는 또한 두꺼운 농무로서 그 지역을 덮어서, 불타고 있는 산림으로부터 상당양의 산소를 제거시킨다. 탱크 시스템(82)은 1500 갤론(5678 리터)의 물로 채워지는 경우, 대략 120 피트(36.6 미터)에 이르는 넓이 그리고 길이로는 대략 1/4 마일(402 미터)에 이르는 영역에 대해 농무 구름을 제공한다.
탱크 유닛의 독립형 구동 모터(92)용 전력 공급부는 헬리콥터 내에 위치되고 승무원 중 한명에 의해 작동된다. 탱크 유닛은 또한 화재 앞에 동원될 수 있는 트럭 또는 오프로드 차량 상에 장착될 수 있다. 탱크 시스템은 고밀도의 농무 커버를 산림 아래 낮은 높이에 생성시킨다. 이러한 고밀도의 농무는 주변 공기를 냉각시키고 동시에 숲 아래쪽 초목을 흠뻑 젖게 하여서, 불을 구성하는 3가지 요소 중 연료 성분을 감소시킨다.
이 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 농무 발생 노즐(10)이 휴대 가능한 소방 설비 외에 많은 적용예를 가지는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 노즐(10)은 강성 수관 또는 가용성 물 호스에 결합되고 습도 제어가 요구되는 온실 또는 다른 시설의 구내에서 중심에 위치되어 설치될 수도 있다. 노즐(10)은 원하는 습도 레벨을 유지하도록 시설 구내를 통해 퍼지게 되는 큰 체적의 농무 또는 연무를 원하는 만큼 토출시키기 위해 주기적으로 가압될 수 있다. 또한, 노즐(10) 시스템은 자동 화재 진화 시스템의 필수 부품으로서 빌딩 구조물 내에 설치될 수 있다.

Claims (9)

  1. 일단부에서 폐쇄되고 대향 단부에서 개방되는 튜브형 측벽(26)을 구비한 베어링 부재(16)와,
    회전축(20)을 중심으로 회전하기 위해 베어링 부재 상에 배치되고 베어링 부재로부터 반경 방향으로 이격되어 베어링 부재와의 사이에 환형 챔버(44)를 형성하는 측벽 부재(46)를 가지는 로터(40)를 조합식으로 포함하고,
    상기 튜브형 측벽은 유체 통로(18)를 형성하고 개방 단부를 통해 통로로 유입하는 유체가 측벽을 통해 외향으로 유동하는 것을 허용하는 측벽 내에 형성되는 분배 개구(28)를 가지고, 상기 측벽 부재는 로터를 관통하여 형성되고 환형 챔버와 연통하는 복수의 토출 오리피스(42)에 의해 분할되고, 상기 오리피스는 로터 주위의 소정 위치에 배치되고, 각각의 오리피스는 회전축(20)에 대해 예각(α)으로 측벽 부재를 관통하여 횡방향으로 연장하는 연무(76, 78) 또는 농무를 발생시키는 개량 노즐 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예각(α)은 약 30도 내지 45도의 범위인 연무 또는 농무를 발생시키는 개량 노즐 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 예각(α)은 약 35도 내지 42도의 범위인 연무 또는 농무를 발생시키는 개량 노즐 조립체.
  4. 노즐 회전축(20)에 대해 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 로터를 관통하여 연장하는 토출 오리피스(42)를 구비한 로터(40)를 구비하여, 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(76)을 생성하는 농무 또는 연무 생성 노즐.
  5. 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(76)을 생성하기 위해, 시계 방향으로 회전하도록 구성되고 노즐 축(20)에 대해 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 로터를 관통하여 연장하는 토출 오리피스(42)에 의해 분할되는 로터(40)를 가지는 유체 토출 노즐(10)을 구비한 제1 독립식 삼발이 유닛과,
    전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(78)을 생성하기 위해, 반시계 방향으로 회전하도록 구성되고 노즐 축(20)에 대해 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 로터를 관통하여 연장하는 토출 오리피스(42)에 의해 분할되는 로터(40)를 가지는 유체 토출 노즐(10)을 구비한 제2 독립식 삼발이 유닛을 조합식으로 포함하는 소방 장치.
  6. 폐쇄된 단부 부분(54)과 유동 통로, 상기 환형 샤프트의 일단부에 형성되는 토출 포트(66) 및 가압된 물을 들어오게 하기 위해 제1 및 제2 샤프트 단부 부분 사이의 측벽에 형성된 입구 포트 수단(56)을 둘러싸는 측벽을 가지는 튜브형 샤프트(52)와,
    샤프트 토출 포트(66)와 연통하여 샤프트 상에 장착되는 물 토출 노즐 조립 체(10)를 조합식으로 포함하고,
    상기 물 토출 노즐 조립체는 폐쇄 단부 부분(24) 및 개방 단부 부분(22)을 가지는 베어링 부재(16) 및 샤프트로부터 외향으로 물을 토출하기 위해 베어링 부재 상에 장착되는 로터리 부재(40)를 포함하는 소방 공구.
  7. 제6항에 있어서, 범퍼 캡(60)은 돔 형상 커버를 포함하는 소방 공구.
  8. 고압의 물을 삼발이 장착식 또는 손잡이식 노즐 작동에 공급하기 위한 독립식 조작이 가능하거나, 멀리 떨어진 공중 원격 조작을 위해 헬리콥터 아래로 매달려 내려올 수 있거나, 소방 조작을 위한 손잡이식 소방 노즐 또는 삼발이 장착식 노즐을 제공하기 위해 설비 및 운송용으로 트럭에 장착될 수 있는 휴대 가능한 탱크 유닛이며,
    소방 용수의 공급을 유지하기 위한 리저버를 가지고, 탱크를 직립 서비스 위치로 지지하는 한 쌍의 스키드(86, 88)를 포함하는 탱크 조립체(82)와,
    탱크 리저버 내에 배치되는 입구 포트 및 토출 포트를 가지는 수중용 펌프(90)와,
    탱크 리저버 내에 배치되고 펌프(90)와 구동 관계로 결합되는 수중용 구동 모터(92)와,
    탱크 리저버 내에 배치되고 펌프의 입구 포트에 결합되는 흡입관(94)과,
    탱크 리저버 내에 배치되고 펌프의 토출 포트에 결합되는 분배 매니폴 드(102)와,
    탱크 리저버 내에 배치되고 분배 매니폴드(102)와 연통하여 결합되는 제1 및 제2 토출관(104, 106)을 포함하는 상호 연결 배관부와,
    제1 토출관(104)의 분사 단부 부분 상에 장착되고 고압의 물 유동을 수용하기 위해 분배 매니폴드(102)와 유동 연통하여 결합되는 제1 유체 토출 노즐(10)과,
    제2 토출관(106)의 분사 단부 부분 상에 장착되고 고압의 물 유동을 수용하기 위해 분배 매니폴드(102)와 유동 연통하여 결합되는 제2 유체 토출 노즐(10)을 조합식으로 포함하고,
    상기 토출관 각각은 고압인 물의 공급을 이송하기 위해 탱크 리저버 외부로 분사하는 단부 부분을 가지는 휴대 가능한 탱크 유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 유체 토출 노즐(10)은 시계 방향으로 회전하도록 구성되는 로터를 포함하고, 로터는 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(76)을 생성하기 위해 노즐 축(20)에 대해 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 로터를 관통하여 연장하는 토출 오리피스(42)에 의해 분할되고,
    상기 제2 유체 토출 노즐(10)은 반시계 방향으로 회전하도록 구성되는 로터를 포함하고, 로터는 전방 추력 성분을 가지는 소용돌이 농무 패턴(78)을 생성하기 위해 노즐 축(20)에 대해 횡방향으로 전방 분사각(α)으로 로터를 관통하여 연장하는 토출 오리피스(42)에 의해 분할되는 휴대 가능한 탱크 유닛.
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