KR20140138113A - 물 분무 화재 진압 스프링클러 - Google Patents

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아르토 후오타리
해리 마틸라
아이노 오이카리
안드레 요크힘
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Abstract

화재 진압 스프링클러에 사용하기 위한 워터 시트가 제공된다. 워터 시트는 비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능하다. 워터 시트는 스프링클러와 제한된 접촉을 하는 일반적으로 다각형 가이드 면을 포함한다. 워터 시트는 부식 잔류물이 스프링클러 내에 존재할 때 스프링클러에 대해 슬라이딩가능하다. 밀봉면은 다각형 가이드 면에 인접하여 위치되고, 워터 시트가 활성 위치에 있을 때 스프링클러와의 경계면에서 선접촉 밀봉을 형성한다. 워터 시트는, 밀봉면에 인접하고 다각형 가이드 면과 대향하여 가이드 부분을 포함한다. 가이드 면과 가이드 부분을 조합하면 워터 시트가 활성 위치로부터 활성 위치로 이동할 때 스프링클러에 대해 워터 시트의 일반적인 배향을 평행하게 유지할 수 있다.

Description

물 분무 화재 진압 스프링클러{Water mist fire suppression sprinkler}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된 2012년 3월 5일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/606,555호의 유익을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 화재 진압 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 낮은 흐름률을 갖는 화재 진압 시스템에 관한 것이다.
화재 진압 시스템은 일반적으로 화재 예방이 요구되는 지역에 전략적으로 위치된 스프링클러를 포함한다. 스프링클러는 일반적으로 대부분의 시간에 비활성으로 유지된다. 스프링클러는 비활성일지라도, 많은 시스템은 스프링클러에 공급되는 도관 내에 화재 진압 유체를 포함한다. 유체는 가압되어 있으므로, 스프링클러가 비활성인 동안 예를 들어 워터 시트(water seat)로 충분한 밀봉을 유지하여 스프링클러에서 누설이 일어나는 것을 방지하는 것이 필요하다.
워터 시트의 기하학적 형상은 워터 시트의 배향이 스프링클러 하우징에 대해 변할 수 있게 한다. 예를 들어, 워터 시트와 하우징의 표면 사이에 형성된 밀봉재는 스프링클러가 작동될 때 하우징에 대해 워터 시트의 배향에 따라 변할 수 있다. 그리하여 워터 시트의 배향은 스프링클러의 K-팩터, 또는 흐름률에 영향을 미칠 수 있다. 4.1의 K-팩터를 구비하는 것과 같은 이전에 알려진 스프링클러는 약 ±0.2의 흐름률 공차를 구비하여; 하우징의 베이스로부터 유체의 누설이 위험하지 않았다. 그러나, 예를 들어 주거지에 응용하는 것(residential application)과 같은 일부 응용에 사용되는 물 분무 스프링클러는 실질적으로 더 낮은 흐름률에서 동작한다. 약 2.4의 K-팩터를 구비하는 이러한 응용의 흐름률은 더 낮으므로, 이러한 응용에서 흐름률의 절대 공차는 실질적으로 더 낮은, 약 ±0.1이다. 그 결과, 흐름률의 제한된 공차는 물 분무 스프링클러가 활성일 때 제어된 흐름이 존재할 것을 요구한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 화재 진압 스프링클러에 사용하기 위한 워터 시트가 제공된다. 이 워터 시트는 비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능하다. 워터 시트는 스프링클러와 제한된 접촉을 하는 일반적으로 다각형의 가이드 면을 포함한다. 워터 시트는 부식 잔류물이 스프링클러에 존재할 때 스프링클러에 대해 슬라이딩가능하다. 밀봉면은 가이드 면에 인접하여 위치되고 워터 시트가 활성 위치에 있을 때 스프링클러와 경계면에서 선접촉 밀봉을 형성한다. 워터 시트는, 밀봉면과 인접하고 가이드 면과 대향하는 가이드 부분을 포함한다. 가이드 면과 가이드 부분을 조합하면 워터 시트가 비활성 위치로부터 활성 위치로 이동할 때 스프링클러에 대해 워터 시트의 일반적인 배향을 평행하게 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 화재 진압 스프링클러는 화재 진압 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 채널을 구비하는 하우징을 포함하여 제공된다. 스프링클러는 비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능한 워터 시트를 포함한다. 워터 시트는 스프링클러 하우징과 제한된 접촉을 하는 일반적으로 다각형의 가이드 면을 포함한다. 워터 시트는 부식 잔류물이 하우징에 존재할 때 하우징에 대해 슬라이딩가능하다. 밀봉면은 다각형 가이드 면에 인접하여 배치되고, 가이드 부분은 밀봉면에 인접하고 다각형 가이드 면에 대향하여 위치된다. 워터 시트가 활성 위치에 있을 때, 워터 시트는 하우징에 대해 일반적으로 평행한 배향이고 하우징의 내측면과 선접촉 밀봉을 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 활성 화재 진압 스프링클러를 밀봉하는 방법이 작동체 벌브를 파괴(breaking)하는 단계를 포함하여 제공된다. 작동체 벌브가 파괴된 후, 워터 시트는 부식 잔류물이 스프링클러 내에 존재할 때 비활성 위치로부터 활성 위치로 이동한다. 워터 시트의 배향은 스프링클러에 대해 유지되고, 선접촉 밀봉이 형성되어 스프링클러의 화재 진압 유체가 스프링클러의 제1 단부에서 누설되는 것을 방지한다.
이들 및 다른 장점 및 특징은 도면과 함께 이하 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
본 발명으로 고려되는 주제는 명세서의 결론인 청구범위에서 구체적으로 적시되고 명시된다. 본 발명의 전술된 및 다른 특징과 장점은 첨부 도면과 함께 이하 상세한 설명으로부터 명백할 것이다:
도 1은 비활성 화재 진압 스프링클러의 예시적인 실시예의 부분 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 시트의 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 워터 시트의 측면도;
도 4는 활성 화재 진압 스프링클러의 단면 사시도.
이제 도 1을 참조하면, 예를 들어, 물과 같은 화재 진압 유체의 분무를 방출하도록 구성된 예시적인 화재 진압 스프링클러(20)가 도시되어 있다. 스프링클러(20)는 하우징(22)을 포함하며 이 하우징은 하우징(22)의 적어도 일부분을 통해 흐름 경로(24)를 수립한다. 예를 들어, 스프링클러 하우징(22)은 스프링클러(20)의 중심으로부터 외부쪽으로 연장되는 복수의 채널(26)을 포함하여, 화재 진압 유체를 이 채널(26)을 통해 스프링클러(20)의 외부 공간으로 방출할 수 있게 한다. 스프링클러(20)의 중심에는 비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능한 워터 시트(30)가 배치된다. 스프링클러(20)가 비활성일 때, 워터 시트(30)는 흐름 경로(24)를 차단하도록 구성된다. 스프링클러(20)의 제1 단부(21)에 위치된 조절 부재(52)와 워터 시트(30) 사이에 위치된 작동체 벌브(50)는 워터 시트(30)를 비활성 위치에 유지한다. 작동체 벌브(50)는 대부분의 상황에서 비활성인 조건에 스프링클러(20)를 유지하기 위해 알려진 방식으로 동작한다. 예를 들어 화재시와 같이 상승된 온도 하에서, 작동체 벌브(50) 내 유체는 팽창하여, 벌브가 파괴되어, 이에 의해 스프링클러(20)는 알려진 방식으로 활성화될 수 있다.
워터 시트(30)가 비활성 위치에 위치되면, 밀봉재(32)는 워터 시트(30)의 일 부분에 인접하여 배치된다. 도시된 스프링클러(20)는 하우징(22) 내에 지지링(34)을 포함한다. 일 실시예에서, 지지링(34)은 하우징 내에 삽입된 별도의 부재이다. 또 다른 실시예에서, 지지링(34)은 하우징(22)의 일부로 형성된다. 밀봉재(32)는 지지링(34)과 워터 시트(30) 사이에 수용되어 흐름 경로(24)를 차단하고 누설 없이 스프링클러(20) 내 압력 하에서 화재 진압 유체를 유지한다. 밀봉재(32)를 바이어스시켜 워터 시트(30)와 맞물리게 하는 스프링(40)이 스프링클러(20)의 제2 단부(23)에 위치된다. 스프링(40)의 일 단부는 흐름 제한기 컴포넌트(44)의 림(42)에 인접하여 수용된다. 예시적인 실시예에서, 스프링(40)은, 중심축(A)을 따라, 워터 시트(30) 쪽으로 축방향으로 밀봉재(32)와 흐름 제한기 컴포넌트(44)를 가압한다. 스프링(40)은 밀봉재(32)와 워터 시트(30) 사이의 경계면이 스프링클러(20) 내 유체의 압력이 밀봉을 유지하기에 충분한지 여부에 상관없이 흐름 경로(24)에 충분한 밀봉을 제공할 것을 보장한다. 스프링클러(20)는 추가적으로 O-링 밀봉재(54)를 포함할 수 있다. 스프링클러(20)의 초기 가압은 O-링 밀봉재(54)를 밀봉재(32), 지지링(34), 및 하우징(22)에 인접한 위치로 푸시하여 밀봉재(32)의 외부와 하우징(22)의 내부면 사이에 존재할 수 있는 유체 통로를 밀봉한다. 도시된 화재 진압 스프링클러(20)는 예시적인 것이고 가변 구성을 갖는 다른 화재 진압 스프링클러도 본 발명의 범위 내에 있다.
도 2 및 도 3은 화재 진압 스프링클러(20)에 사용하기 위한 예시적인 워터 시트(30)를 도시한다. 워터 시트(30)는 일반적으로 원뿔대형의 상부면(70)을 포함하며, 이의 일부분은 밀봉재(32)(도 1)와 맞물려 워터 시트(30)가 비활성 위치에 있을 때 화재 진압 유체의 흐름을 차단한다. 샤프트(72)는 상부면(70)을 일반적으로 다각형 가이드 면(74)에 연결한다. 일 실시예에서, 일반적으로 다각형 가이드 면은 6각형이다. 다른 실시예에서 다각형 가이드 면은 8각형이다. 다각형 가이드 면(74)은 일반적으로 스프링클러(20)의 하우징(22)(도 1)에 대해 워터 시트(30)의 비-수직방향의 움직임을 제한한다. 샤프트(72)와 대향하는 가이드 면(74)의 표면에 인접하여, 일반적으로 원추형 밀봉면(76)이 있다. 워터 시트(30)가 활성 위치로 이동하면, 원추형 밀봉면(76)은 하우징(22)의 일 부분과 접촉하여 화재 진압 유체가 스프링클러(20)의 제1 단부(21)를 통해 누설되는 것을 방지한다. 원추형 밀봉면(76)의 직경은 가이드 면(74)에 인접하여 최대이고, 밀봉면(76)의 길이를 따라 점진적으로 감소한다.
밀봉면(76)의 일 단부와 워터 시트(30)의 바닥면(80) 사이에는 가이드 부분(78)이 배치된다. 가이드 부분(78)은 유사하게 원추형 형상이고 밀봉면(76)과 인접하여 더 큰 직경을 구비하고 바닥면(80)에 인접하여 더 작은 직경을 구비한다. 일 실시예에서, 가이드 부분(78)의 길이를 따른 직경의 변화는 밀봉면(76)의 길이를 따른 직경의 변화보다 더 크다. 다각형 가이드 면(74)과 함께 가이드 부분(78)은 워터 시트(30)가 활성 위치로 이동할 때 워터 시트(30)를 원하는 배향으로 하우징(22)과 정렬시킨다. 일 실시예에서, 실질적으로 얕은 그루브(82)는 바닥면(80)으로부터 일반적으로 원추형 가이드 부분(78)으로 연장되어 작동체 벌브(50)(도 1)의 일 부분이 워터 시트(30)를 비활성 위치에 유지하기 위해 그루브(82)로 연장될 수 있게 한다.
이제 도 4를 참조하면, 활성 화재 진압 스프링클러(20)의 단면도가 도시되어 있다. 작동체 벌브(50)가 파괴된 후, 화재 진압 유체의 압력이 제1 비활성 위치(도 1)로부터 제2 활성 위치로 워터 시트(30)를 이동시킬 수 있다. 다각형 가이드 면(74)이 복수의 변(side)을 구비하므로, 가이드 면(74)은, 일반적으로 가이드 면(74)의 인접한 변들의 교점에서 하우징(22)과 점 접촉과 같은 제한된 접촉을 한다. 가이드 면(74)과 하우징(22) 사이에 제한된 접촉은 워터 시트(30)가 비활성 위치로부터 활성 위치로 이동하는 동안 워터 시트(30)를 하우징(22) 내 중심 위치에 느슨하게 유지할 수 있다. 나아가, 이 제한된 접촉은 특정 환경 조건 하에서 부식 잔류물과 다른 파편이 스프링클러(20) 내에 존재할 때에도 스프링클러(20)가 작동될 때에는 워터 시트(30)가 하우징(22) 내에서 용이하게 이동될 수 있게 한다. 워터 시트(30)의 가이드 부분(78)은 워터 시트(30)가 하우징(22)의 내측면(84)과 접촉할 때 워터 시트(30)가 하우징(22)과 중심축(A)과 실질적으로 정렬되는 것을 보장한다. 워터 시트(30)가 활성 위치로 이동할 때, 화재 진압 유체의 압력은 원추형 밀봉면(76)을 하우징(22)의 내측면(84)으로 밀어넣어(wedge) 선접촉 밀봉을 형성한다. 일 실시예에서, 선접촉 밀봉은 가이드 부분(78)에 인접한 밀봉면(76)의 부분에 형성된다.
워터 시트(30)의 기하학적 형상의 특징은 개선된 화재 진압 스프링클러(20)를 형성한다. 선접촉 밀봉이 형성될 때 워터 시트(30)가 하우징(22)과 평행하게 수직 위치에 있는 것을 보장하는 것에 의해, 밀봉재의 성능이 개선되고, 스프링클러(20)의 누설이 크게 감소된다. 가이드 면(74)과 하우징(22) 사이에 제한된 접촉은 부식 조건 하에서도 워터 시트(30)가 움직이는 것을 허용한다. 추가적으로, 스프링클러(20)를 작동시키고 화재 진압 유체를 흐르게 하는데 일반적으로 0.3㎜ 내지 1.4㎜의 범위의 워터 시트(30)의 작은 움직임만이 요구된다.
본 발명은 제한된 수의 실시예와 관련하여 상세히 설명되었으나, 본 발명은 이러한 개시된 실시예로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 오히려, 본 발명은 지금까지 설명되지 않았으나 본 발명의 사상과 범위에 있는 임의의 개수의 변형, 변경, 대체 또는 균등한 배열을 포함하는 것으로 수정될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 여러 실시예들이 설명되었으나, 본 발명의 측면은 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 따라서, 본 발명은 전술된 설명으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 이해된다.

Claims (20)

  1. 비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능한 화재 진압 스프링클러에 사용하기 위한 워터 시트로서,
    일반적으로 다각형 가이드 면으로서, 상기 다각형 가이드 면은 상기 스프링클러와 제한된 접촉을 하여, 부식 잔류물이 상기 스프링클러 내에 존재할 때 상기 워터 시트가 상기 스프링클러에 대해 슬라이딩할 수 있는 것인, 상기 다각형 가이드 면;
    상기 다각형 가이드 면에 인접한 밀봉면으로서, 상기 워터 시트가 활성 위치에 있을 때 상기 밀봉면은 상기 스프링클러와 선접촉 밀봉을 형성하는 것인, 상기 밀봉면; 및
    상기 밀봉면에 인접하고 상기 다각형 가이드 면과 대향하는 가이드 부분으로서, 상기 워터 시트가 비활성 위치로부터 활성 위치로 이동할 때 상기 가이드 부분과 상기 가이드 면은 상기 워터 시트를 상기 스프링클러와 일반적으로 평행한 배향으로 유지할 수 있는 것인, 상기 가이드 부분을 포함하는 워터 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 면은 일반적으로 6각형인 것인 워터 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밀봉면은 일반적으로 원추형인 것인 워터 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밀봉면의 직경은 상기 가이드 면에 인접하여 최대이고 상기 밀봉면의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 것인 워터 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가이드 부분은 일반적으로 원추형인 것인 워터 시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가이드 부분의 직경은 상기 밀봉면에 인접하여 최대이고 상기 가이드 부분의 길이를 따라 점진적으로 감소하는 것인 워터 시트.
  7. 제1항에 있어서, 실질적으로 얕은 그루브는 상기 워터 시트의 바닥면으로부터 상기 가이드 부분으로 연장되는 것인 워터 시트.
  8. 화재 진압 스프링클러로서,
    화재 진압 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 채널을 구비하는 하우징; 및
    비활성 위치와 활성 위치 사이에서 이동가능한 워터 시트를 포함하되,
    상기 워터 시트는, 부식 잔류물이 상기 하우징 내에 존재할 때 상기 워터 시트가 상기 하우징에 대해 슬라이딩가능하도록 상기 하우징과 제한된 접촉을 하는 일반적으로 다각형 가이드 면, 상기 다각형 가이드 면에 인접한 밀봉면, 및 상기 밀봉면에 인접하고 상기 다각형 가이드 면과 대향하는 가이드 부분을 포함하여, 상기 워터 시트가 활성 위치에 있을 때, 상기 워터 시트는 상기 하우징에 대해 일반적으로 평행한 배향에 있고 상기 하우징의 내측면과 선접촉 밀봉을 형성하는 것인 화재 진압 스프링클러.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다각형 가이드 면은 상기 스프링클러의 하우징과 점 접촉을 하는 것인 화재 진압 스프링클러.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가이드 면과 상기 가이드 부분은 상기 워터 시트가 비활성 위치로부터 활성 위치로 이동할 때 상기 하우징에 대해 일반적으로 평행한 배향으로 상기 워터 시트를 유지하는 것인 화재 진압 스프링클러.
  11. 제8항에 있어서, 상기 밀봉면은 상기 하우징의 상기 내측면과 선접촉 밀봉을 형성하는 것인 화재 진압 스프링클러.
  12. 제8항에 있어서, 상기 가이드 면은 일반적으로 6각형인 것인 화재 진압 스프링클러.
  13. 제8항에 있어서, 상기 밀봉면은 일반적으로 원추형인 것인 화재 진압 스프링클러.
  14. 제8항에 있어서, 상기 가이드 부분은 일반적으로 원추형인 것인 화재 진압 스프링클러.
  15. 제8항에 있어서, 실질적으로 얕은 그루브는 작동체 벌브가 상기 얕은 그루브와 맞물리도록 상기 워터 시트의 바닥면으로부터 상기 가이드 부분으로 연장되어 상기 워터 시트를 비활성 위치에 유지할 수 있는 것인 화재 진압 스프링클러.
  16. 활성 화재 진압 스프링클러를 밀봉하는 방법으로서,
    작동체 벌브를 파괴하는 단계;
    부식 잔류물이 상기 스프링클러 내에 존재할 때 비활성 위치로부터 활성 위치로 워터 시트를 이동시키는 단계;
    상기 스프링클러에 대해 상기 워터 시트의 배향을 유지하는 단계; 및
    화재 진압 유체가 상기 스프링클러의 제1 단부로부터 누설되는 것을 방지하는 선접촉 밀봉을 형성하는 단계를 포함하는, 활성 화재 진압 스프링클러의 밀봉 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 워터 시트는 상기 워터 시트가 부식 조건 하에서 상기 하우징에 대해 슬라이딩할 수 있게 상기 스프링클러와 제한된 접촉을 하는 일반적으로 다각형 가이드 면을 포함하는 것인, 활성 화재 진압 스프링클러의 밀봉 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 워터 시트의 배향은 상기 워터 시트의 일반적으로 6각형 가이드 면 및 일반적으로 원추형 가이드 부분에 의해 유지되는 것인, 활성 화재 진압 스프링클러의 밀봉 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 선접촉 밀봉은 상기 워터 시트의 일반적으로 원추형 밀봉면과 상기 스프링클러의 내측면 사이에 형성된 것인, 활성 화재 진압 스프링클러의 밀봉 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 워터 시트는 비활성 위치로부터 활성 위치로 대략 1.2㎜의 거리만큼 이동하는 것인, 활성 화재 진압 스프링클러의 밀봉 방법.
KR1020147018580A 2012-03-05 2013-03-01 물 분무 화재 진압 스프링클러 KR102057953B1 (ko)

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