KR20180049096A - 관형 가열 장치 - Google Patents

Abstract

소방 시스템(2)은 내압식 소화 약제 컨테이너(4), 소화 약제 용기(4)의 외부 벽에 배치되어 있는 적어도 하나의 개구 및 개구 내에 배치되어 있는 파이프(6)를 포함한다. 평평한 가열 수단이 파이프의 측면 주위로 적어도 부분적으로 결합한다는 점에서 향상된 작동 준비 상태가 달성된다.

Description

관형 가열 장치

본 발명은 가열 수단을 갖춘 소방 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 포함되어 있는 모바일 소방 시스템의 경우에는 수성 소화 약제를 사용하면 소화 약제가 동결될 위험이 항상 있습니다. 특히, 본 발명에 따른 고압수 미스트 시스템에서 본 발명에 따른 소화 약제로 물이 사용되면, 특히, 0℃ 미만의 온도인 매우 낮은 온도에서 소화 약제가 동결하는 것이 발생할 수 있다. 이것은 두 가지 문제를 일으킨다. 첫째로, 물이 얼어서 팽창하므로 소화 약제 용기, 소화 약제 배출구의 밸브 또는 소방 시스템의 다른 장치가 파열될 위험이 있다. 둘째로, 소화 약제가 동결되면 더 이상 화재를 진압할 수 없다. 대신에, 소화 시스템을 대기 상태로 만들기 위해서는 먼저 소화 약제를 해동시켜야 한다.

본 발명에 따른 경우와 같이, 종래의 소방 시스템에서, 소화 약제, 예를 들어 물이 저장되는 하나 이상의 소화 약제 용기가 사용된다. 여기서, 본 발명에 의해 포함되는 두 시스템이 있고, 그 중에서 소화 약제가 소화 약제 용기의 압력 하에 영구적으로 저장되는 소위, 원-바틀(one-bottle) 시스템이 있다. 상기 시스템은 펌프 또는 다른 추진제가 소화 약제 용기에서 소화 약제를 배출하지 않고도 독립적으로 작동될 수 있다. 소위, 투-바틀(two-bottle) 시스템에서, 소화 약제는 제1 바틀 내에 가압되지 않은 상태로 저장되고, 제2 바틀은 추진제, 특히 압력 하에서 질소와 같은 가스 추진제를 저장한다. 작동시에, 추진제가 소화 약제를 소화 약제 용기 밖으로 배출하도록 두 바틀 사이의 밸브가 개방된다.

그러나 두 시스템 모두 소화 약제가 동결될 위험이 있으며, 반드시 이를 극복해야 한다. 오늘날, 이러한 문제는 특히, 고압의 소화 약제 용기의 경우에, 소화 약제 용기의 외부 벽에 배치되는 가열 매트에 의해 해결된다. 그러나, 소화 약제 용기로 소위, 스틸 압력 실린더와 같은 스틸 실린더가 사용되면, 실린더 내부에 저장된 소화 약제를 가열하기 위해 먼저 실린더를 가열할 필요가 있다. 스틸 실린더 내의 내부 벽에는 내부 플라스틱 층인 소위 "라이너"가 보통 배치되어 있기 때문에, 가열 매트와 가열될 소화 약제 사이에는 단열층이 더 있다. 한편으로는, 이것은 소화 약제 가열시 에너지 소비를 증가시키며, 다른 한편으로는, 소화 약제가 가열될 때까지의 시간을 증가시킨다. 또한, 과도한 에너지의 흐름이 라이너에 손상을 줄 수 있기 때문에, 라이너는 도입되는 에너지를 제한한다.

특히, 본 발명에 따라 또한 포함되는 철도 차량에 사용하는 경우에, 철도 차량의 시동 직후에 소방 시스템의 작동 준비가 보장되어야 한다. 예를 들어, 추운 곳에서 밤새도록 차량이 정지하여 소화 약제가 동결되면, 작동 시작시에, 철도 차량이 승객 운송에 실제로 사용될 수 있기 전에 소방 시스템의 사용 준비가 될 때까지, 즉, 소화 약제가 녹을 때까지 불필요하게 긴 시간을 기다릴 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 작동을 위해 소화 시스템을 더욱 신속하게 준비하고, 소화 매체를 액체 상태로 더욱 에너지 효율적인 방식으로 유지하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항에 따른 소화 시스템에 의해 달성된다.

소방 시스템은 내압식(pressure-resistant) 소화 약제 용기를 포함한다. 이러한 유형의 소화 약제 용기는 예를 들어, 압력 하에서 또는 비압력 하에서 물과 같은 소화 약제가 저장될 수 있는 스틸 실린더일 수 있다. 스틸 실린더의 내벽을 부식으로부터 보호하는 소위, 라이너를 스틸 실린더에 제공하는 것이 가능하다. 또한, 소화 약제 용기는 예를 들어, 플라스틱 복합 재료, 바람직하게는 플라스틱 섬유 복합 재료로 이루어진 복합 용기일 수 있다. 타입 4 복합 용기가 이러한 점에서 특히 적합하다. 섬유 복합 재료는 예를 들어, 유리 섬유 복합 재료 또는 탄소 섬유 복합 재료일 수 있다.

적어도 하나의 개구가 소화 약제 용기 내에 배치되는 것이 바람직하다. 개구는 일반적으로 바틀의 목부의 배출구로서 제공되지만, 바람직하게는 복합 용기의 경우에는 소화 약제 용기의 다른 영역에 제공될 수 있다. 개구는 배출구로서 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 개구가 입구이거나 단순히 소화 약제 용기 내로 가열 수단 및/또는 센서가 도입되는 서비스 개구로서 형성될 수도 있다. 소화 약제는 입구를 통해 소화 약제 용기 내로 도입될 수 있거나 또는 투-바틀 시스템의 경우에, 소화 약제 용기 내로 추진제가 추진되어서 소화 약제를 소화 약제 용기로부터 배출시킬 수 있다.

파이프는 개구 내에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 파이프는 소화 약제 용기 내의 라이저 파이프로서 형성되는 것이 바람직하고, 개구가 배출구일 때, 라이저 파이프를 통해 소화 약제가 소화 약제 용기로부터 배출될 수 있다. 라이저 파이프는 개구에서 어댑터 피스로 이어지고, 소화 약제 용기 외부에서 배출 파이프로 변환된다. 라이저 파이프 및 배출 파이프는 일체로 형성되고, 여러 피스로 구성될 수도 있다. 어댑터 피스는 바람직하게는 개구에서 파이프의 밀봉부로서 구성될 수 있어서, 파이프가 내압(pressure-resistant) 방식으로 용기의 내부로 안내된다.

소화 약제 자체가 저장되어있는 곳에서 소화 약제가 가열, 즉, 소화 약제 상을 직접 가열하는 것이 본 발명에 따라 밝혀졌다. 이와 관련하여, 가열 시스템은 소화 약제 용기의 내부에 배치되는 것이 제안된다. 그러나, 소화 약제 용기의 내압을 최적화하기 위해 가능한 한 적은 개구가 소화 약제 용기에 제공되는 것이 유리하다. 어쨋든 배출 개구는 소화 약제 용기에 제공되기 때문에, 개구 내에 배치된 파이프에는 바람직하게는 가열 수단이 제공되어서 가열 수단의 이중 파이프 및 개구를 통해 소화 약제 용기의 내부로 안내되는 파이프를 생성한다.

가열 수단은 파이프 상에 직접 배치되어서, 파이프 및 가열 수단은 바람직하게는 어셈블리를 형성한다. 평평한 가열 수단은 파이프의 측면에 배치되고, 적어도 부분적으로 측면 주위에 결합된다. 가열 수단은 적어도 하나의 가열 저항체를 균일한 기판으로 안내하는 평평한 부분으로서 형성되는 것이 바람직하다. 개발시에, 가열 수단은 파이프 주위에 감길 수 있는 평평한 부분일 수 있다. 바람직하게는, 가열 수단의 내부에는 적어도 영역에 빈 공간이 없어서, 가열 수단이 개구에서 특히, 어댑터 피스에 의해 클램핑되고, 이에 의해 파이프와 함께 가열 수단에 대해 개구를 밀봉할 수 있다.

가열 수단이 가열 슬리브로서 형성될 때 모든 파이프 주위에 가열 수단을 감는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다. 가열 슬리브는 평평한 부분으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 고체 재료로 형성된다. 적어도 하나의 가열 저항체는 고체 재료의 가열 코일로 안내될 수 있다.

실시예에 따르면, 가열 슬리브가 파이프 주위로 완전히 결합되는 것이 제안된다. 특히, 파이프의 종방향 축을 따라 부분적으로, 특히, 개구부의 영역에서의 완전한 주위 결합은 개구가 밀봉될 수 있는 것을 보장할 수 있다. 또한, 주위 결합은 소화 약제를 가열하기 위한 가열 슬리브의 가능한 가장 큰 표면을 제공한다.

실시예에 따르면, 가열 수단은 또한 파이프 주위로 권선되는 가열 와이어로 형성될 수 있다. 파이프는 라이저 파이프인 것이 바람직하다. 가열 수단은 파이프의 측면 주위에 와이어 형태의 가열 수단으로서 권선될 수 있다. 와이어 형태의 가열 수단은 또한 파이프 내부에 적어도 부분적으로 배치되어 고정될 수 있다.

또한, 가열 슬리브는 적어도 개구 영역 및 소화 약제 용기의 내부에서 파이프 주위로 결합될 수 있다. 가열 슬리브가 소화 약제 용기의 내부에서 파이프 주위로 결합되면, 효과적인 가열 표면이 최대화된다. 가열 슬리브가 개구의 영역에서 파이프 주위로 결합되면, 전술한 바와 같이, 가열 슬리브와 개구의 내부 둘레 사이의 기밀 및/또는 액밀 방식으로 소화 약제 용기를 밀봉하는 것이 가능하다.

실시예에 따르면, 파이프는 가열 수단과 함께 이중-벽 파이프를 형성할 수 있다. 가열 수단은 파이프 주위에 배치된 외부 파이프일 수 있으며, 환형 공간은 바람직하게는 파이프와 외부 파이프 사이에 형성된다. 외부 파이프는 바람직하게는 금속이고, 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 가열 저항체는 파이프와 외부 파이프 사이의 환형 공간에 안내된다. 가열 저항체는 파이프와 외부 파이프 사이의 환형 공간에 권선되는 것이 바람직하다.

실시예에 따르면, 환형 공간에서 가열 저항체로 채워지지 않는 체적은 전기적으로 비전도성 재료로 채워지는 것이 제안된다. 여기에서는 바람직하게는 비전 도성 금속 합금 또는 금속 산화물, 특히 마그네슘 합금 또는 마그네슘 산화물 또는 각각의 합금의 산화물이 적합하다.

실시예에 따르면, 가열 수단은 기본 본체에 배치된 적어도 하나의 가열 저항체를 갖는 평평한 기본 본체로 형성되는 것이 제안된다. 가열 수단은 바람직하게는 가열 저항체가 안내되는 고체 재료의 평평한 부분으로 형성된다. 이러한 목적을 위해, 가열 저항체는 기본 본체의 고체 재료에 내장될 수 있다. 기본 본체의 고체 재료는 전기적으로 비전도성인 것이 바람직하다.

실시예에 따르면, 가열 수단은 금속 가열 슬리브인 것이 제안된다. 가열 슬리브는 금속이기 때문에, 슬리브와 개구의 내부 둘레 사이의 개구는 특히 용이하게 밀봉될 수 있고, 예를 들어, 금속 가열 슬리브는 압축 스크류 피팅 또는 O 링과 함께 적절하게 밀봉될 수 있기 때문에, 개구에 배치된 라이저 파이프는 통상적으로 동일한 방식으로 밀봉된다.

슬리브는 예컨대, 마그네슘 성분을 갖는 특히, 비전도성 금속 합금 또는 비전도성 금속 산화물로 형성된다. 바람직하게는, 가열 저항체는 가열 슬리브의 재료 내에 배치, 바람직하게는 내장되고, 가열 슬리브의 재료에 의해 주위에 완전히 결합된다.

가열 슬리브 또는 가열 저항체 및 가열 슬리브의 재료는 파괴되지 않고 소성 변형될 수 있는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 변형 가능성은 가열 슬리브가 파괴되지 않고 파이프 둘레에 권선될 수 있는 정도이다. 따라서, 파이프 또는 파이프 반경은 가열 슬리브의 재료에 의해 허용되는 최소 굽힘 반경을 결정한다. 가열 슬리브는 파이프 주위로 구부러지거나 권선되는 것이 바람직하다. 파이프 주위로 가열 슬리브를 권선하는 것에 부가하여 파이프는 소화 약제 용기 안에서 구부러질 수 있다. 따라서, 가열 슬리브는 파이프와 함께 소화 약제 용기의 내부에서 구부러질 수 있다. 파이프는 소화 약제 용기의 외부 벽의 방향으로 구부러지는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 특히, 개구가 배출 개구인 경우에, 라이저 파이프는 일반적으로 소화 약제 용기에 제공된다. 이와 관련하여, 실시예에 따르면, 파이프는 라이저 파이프이다.

실시예에 따르면, 가열 수단은 적어도 개구 영역 및 소화 약제 용기의 내부에서 파이프 상에 배치되는 것이 제안된다. 개구의 영역에 가열 수단을 배치하면 밀봉이 용이해지고, 소화 약제 용기의 내부에 가열 수단을 배치하면 가열 수단이 소화 약제 상에 직접 작용할 수 있다.

실시예에 따르면, 바람직하게는 소화 약제 배출구인 개구에 밸브가 배치되는 것이 제안된다. 특히, 라이저 파이프 또는 소화 약제 용기 내부의 파이프는 어댑터 피스를 통해 밸브로 이어진다. 파이프는 밸브를 통해 개방 및 폐쇄될 수 있다. 가열 수단은 개구를 통해 밸브에서 소화 약제 용기의 내부로 파이프를 따라 연장될 수 있다. 따라서, 가열 수단은 개구를 통해 밸브에서 소화 약제 용기의 내부로 연장된다. 가열 저항체는 특히, 밸브 영역 또는 어댑터 피스의 영역에서 소화 약제 용기 외부에 전기적으로 연결될 수 있다.

가열 수단은 바람직하게는 먼저 가열이 일어나는 영역에서보다 낮은 전기 저항체를 갖는 전기 공급 라인을 갖도록 형성된다. 따라서, 가열 수단은 바람직하게는 공급 라인 영역과 가열 영역을 가지며, 이들 영역은 바람직하게는 파이프 상에 동일한 방식으로 배치되지만 상이한 전기 저항체를 갖는다. 바람직하게는, 공급 라인 영역은 파이프 길이의 10%까지, 특히, 파이프 길이의 15%까지 용기의 내부로 연장된다. 이는 용기가 100% 미만, 특히, 약 90% 미만의 충전도로 충전될 때에만 특히 바람직하다. 따라서 가열 장치는 상부 영역이 가열되지 않도록, 즉 작동 중에 상부 영역이 소화 약제와 접촉하지 않도록 구성되어야 한다. 공급 라인 영역의 전기 연결은 최소한의 전기 전력 손실을 가져야 한다.

실시예에 따르면, 파이프 및 가열 수단은 서로에 대해 직접적으로 놓이도록 장착되는 것이 제안된다. "서로에 대해 직접적으로 놓인다"라는 표현은 특히, 파이프와 가열 수단 사이에 공기 갭이 없음을 의미한다. 바람직하게는 가열 수단과 파이프의 측면 사이에는 가열 수단을 파이프에 부착 또는 접착시킴으로써 밀봉 효과를 발생시키는 접착제가 제공된다.

소화 유체가 누출될 위험 없이 소화 약제 용기에 소화 유체로 채울 수 있고, 또한 소화 약제 용기 내에 가스 압력을 구축할 수 있도록 하기 위해, 개구를 밀봉 할 필요가 있다. 파이프 자체는 밸브에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다. 가열 슬리브의 외부 벽은 소화 약제 용기의 개구에 대하여 밀봉되어야 한다. 실시예에 따르면, 이러한 밀봉은 바람직하게는 액밀 및/또는 기밀이다.

실시예에 따르면, 가열 수단은 파이프와 함께 이중-벽 실린더를 형성한다. 가열 수단은 개구에서 측면 상에서 밀봉부를 통해 안내된다. 이는 가열 수단의 측면과 개구 또는 개구의 내부 둘레 사이의 밀봉부를 허용하여, 소화 약제 용기가 밀봉부에서 액밀 및/또는 기밀 방식으로 밀봉된다.

이미 언급한 바와 같이, 가열 수단은 바람직하게는 가열 저항체이다. 실시예에 따르면, 상기 가열 저항체에는 소화 약제 용기 외부의 전기 연결부가 제공될 수 있어서, 가열 저항체에는 상기 전기 연결부를 통해 전기 전력이 공급될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 가열 수단이 서로 독립적으로 연결될 수 있는 적어도 2개의 가열 회로를 갖는 소방 시스템이 또한 제안된다. 서로 독립적으로 연결 가능한 2개의 가열 회로의 결과로서, 각각의 환경 조건에 따라 소화 약제가 가열될 수 있음이 밝혀졌다. 여기서, 상대적으로 낮은 전원 공급부로 정상 작동 중에 소화 약제가 냉각되는 것을 방지할 수 있다. 동결점 주위의 주변 온도에서 소화 약제가 냉각되는 것을 방지하기 위해 50W 내지 100W의 전기 가열 전력으로 충분할 수 있다.

또한, 가열 수단에는 상이한 가열 전력이 공급되고, 상기 가열 전력은 주변 온도에 자동으로 적응되는 것이 제안된다.

그러나, 바람직하게는, 예를 들어, 철도 차량의 이동식 소방 설비의 비교적 오랜 정지 동안에, 매우 낮은 온도에서 소화 약제를 액체 상태로 유지하는 것이 더 이상 가능하지 않다. 이후에, 소방 약제는 동결되고, 소방 시스템을 신속하게 작동할 수 있도록 하기 위해 소방 약제는 신속하게 해동되어야 한다. 이러한 목적을 위해, 제2 가열 회로가 스위치 온 되거나 제2 가열 회로에 전기 에너지가 공급될 수 있고, 제2 가열 회로는 제1 가열 회로보다 높은 전기 전력으로 작동될 수 있다. 또한, 경우에 따라 환경 조건에 맞게 전기 가열 에너지가 공급될 수 있다.

특히, 가열 회로는 상이한 라인 단면의 가열 저항체로 작동될 수 있다. 작은 라인 단면을 갖는 가열 저항체는 낮은 전기 전력을 위해 구성될 수 있고, 대응하는 비저항으로 인해, 비교적 낮은 전기 전력으로도 전기 에너지를 가열 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다. 큰 라인 단면의 가열 저항체를 갖는 가열 회로는 빠른 가열 절차를 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 작은 라인 단면을 갖는 가열 전도체에서의 전류의 강도가 너무 높아서 가열 전도체가 파괴될 것이다. 따라서, 제2 가열 회로는 높은 전류의 강도를 위해 구성된다.

2개의 가열 회로는 서로 독립적으로 연결될 수 있지만, 전기 전력이 동시에 제공되어 최대 가능한 가열 전력을 달성할 수 있다.

실시예에 따르면, 가열 회로 각각은 적어도 하나의 가열 저항체를 구비하는 것이 제안된다. 가열 저항체는 가열 전력 및/또는 라인 단면에 각각 적합한 비저항을 갖는 가열 와이어인 것이 바람직하다. 라인 단면은 특히, 2개의 가열 저항체에 따라 다른 전류 용량(ampacity)과 관련이 있다.

실시예에 따르면, 제1 가열 저항체는 제2 가열 저항체보다 낮은 비저항을 갖는다. 전기 저항이 낮은 가열 저항체는 높은 전류를 전달하며, 바람직하게는 높은 전기 전력으로 작동된다. 따라서, 화력으로 변환되는 가열 저항체를 통한 전기 전력 손실은 큰 비저항을 갖는 가열 저항체에서보다 상기 가열 저항체에서 높다.

2개의 가열 저항체는 바람직하게는 각각에 인가된 전기 가열 전력 또는 전기 전력을 위해 구성되며, 그 융점은 바람직하게는 서로 상이하다. 상이한 가열 저항체에 의해, 각각의 가열 전력, 특히, 각각 공급되는 전기 전력에 가열 전력을 적응시키는 것이 가능하다.

이미 언급한 바와 같이, 2개의 가열 회로는 각각의 경우에 상이한 가열 전력으로, 특히 상이한 전기 전력으로 작동될 수 있다. 이러한 관점에서, 제1 가열 저항체를 제1 전압 소스에 연결하고 제2 가열 저항체를 제2 전압 소스에 연결하는 것이 바람직하다. 전압 소스들 중 적어도 하나는 직류 전압 소스인 것이 바람직하다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 소방 시스템은 상이한 상황에서 소화 유체를 가열하기에 특히 적합하여, 상이한 전기 전압으로 전압 소스를 작동시키는 것이 유리하며, 가열 저항체가 상이한 전기 전압으로 충전된다. 이러한 관점에서, 전압은 직류 전압이다.

예를 들어, 24V 또는 110V 직류 전압과 같은 낮은 직류 전압은 장시간에 걸쳐 소화 유체의 특정 온도를 유지하는데 적합하다. 110V 직류 전압은 해동 목적으로도 사용될 수 있으며, 24V는 액체 상태를 유지하는데 사용될 수 있다. 양 전압은 예를 들어, 어큐뮬레이터에서 공급될 수 있다. 제2 직류 전압은 바람직하게는 온보드 공급 시스템의 전압 공급일 수 있다. 특히, 제2 직류 전압은 380V 또는 400V일 수 있다. 높은 전압은 예컨대, 가열 에너지를 제어하기 위해 펄스화될 수 있다.

가열 회로는 바람직하게는 가열 수단의 공통 하우징 내에 캡슐화된다. 특히, 가열 회로는 가열 슬리브 내에 배치된다. 가열 수단은 소화 약제 용기 내에 및/또는 소화 약제 용기 상에 배치될 수 있다. 특히, 가열 슬리브는 소화 약제 용기 내의 라이저 파이프 상에 배치될 수 있다. 또한, 가열 슬리브는 소화 약제 용기의 측면에 배치될 수 있으며, 특히, 가열 매트의 형태로 소화 약제 용기 주위에 권선되는 것이 가능하다.

또한, 가열 수단은 단순히 소화 약제 용기의 개구 영역 내의 어댑터 또는 어댑터 헤드 상에 배치될 수 있다. 가열 수단이 단순히 소화 약제 용기 외부에 배치된다면, 파이프, 특히, 라이저 파이프의 개선된 열 전도성이 더 나은 열 전달을 위해 사용될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 라이저 파이프는 금속 재료, 바람직하게는 스테인레스 스틸로 제조된 라이저 파이프에 비해 증가된 열 전도성을 갖는 구리 재료로 형성되는 것이 제안된다. 어댑터 헤드에만 있는 가열 수단의 배치는 독립적으로 간주되어야 하지만 전술한 바와 같이, 다른 모든 구성과 결합될 수 있다.

실시예에 따르면, 적어도 하나의 온도 센서가 소화 약제 용기 내에 또는 소화 약제 용기 상에 배치되는 것이 제안된다. 온도 센서에 의해, 소화 약제 용기의 온도 및/또는 소화 약제의 온도를 검출할 수 있다. 가열 수단의 스위치 온은 온도 센서에 의해 측정된 온도를 평가함으로써 제어될 수 있다.

이러한 이유로, 실시예에 따르면, 제어 수단이 적어도 하나의 온도 센서에 의해 검출된 온도에 따라 전기 전압으로 가열 저항체의 충전을 제어하는 것이 제안된다. 예를 들어, 히스테리시스(hysteresis)는 제어 수단 내에 프로그램화될 수 있어서, 제한 온도 미만으로 떨어지면 가열 회로가 스위치 온되고, 제1 제한 온도보다 높은 제2 제한 온도를 초과하면 가열 회로는 다시 스위치 오프된다.

소방 시스템, 바람직하게는 고압수 미스트 시스템에서 사용하기 위해, 소화 약제 용기는 내압이어야 한다. 여기서, 특히, 5bar, 바람직하게는 50bar, 특히 100bar의 내압이 가능하다.

또 다른 양태는 소방 시스템을 작동시키는 방법이다. 상기 방법에서, 소화 약제 용기 및/또는 소화 약제 용기 내의 소화 약제의 적어도 하나의 온도가 기록된다. 측정된 온도가 제1 제한 온도 미만이면, 제1 가열 회로 만이 초기에 활성화된다. 측정된 온도가 제1 제한 온도보다 낮은 제2 제한 온도 미만이면, 제2 가열 회로가 활성화된다. 제2 가열 회로는 누적적으로 또는 제1 가열 회로에 대해 대안적으로 활성화될 수 있다.

히스테리시스 제어를 형성함으로써, 제2 제한 온도를 초과할 때, 제2 가열 회로는 제2 제한 온도보다 높은 제3 제한 온도가 달성되고, 이후에 제2 가열 회로가 비활성화될 때까지 초기에 활성화 상태로 유지될 수 있다. 제1 제한 온도보다 높은 제4 제한 온도를 초과할 때에만 제1 가열 회로가 비활성화되도록 히스테리시스 제어가 제1 제한 온도 또는 제1 가열 회로에 대해서도 확립될 수 있다.

가열 회로들이 활성화될 때, 이들은 전기 전압으로 각각 충전된다. 특히, 전압들 중 하나는 철도 차량의 온-보드 공급 시스템이 될 수 있다.

소화 약제의 상이한 온도에서 사용하기 위해, 제1 가열 회로가 제2 가열 회로보다 낮은 가열 전력으로 작동되는 것이 합리적이다.

도 1은 소방 시스템을 도시한다.
도 2는 가열 슬리브를 구비한 파이프의 개략도이다.
도 3a는 가열 슬리브의 개략적인 평면도이다.
도 3b는 가열 슬리브의 단면도이다.
도 4는 가열 수단의 다른 실시예의 단면도이다.
도 5는 파이프 주위의 가열 수단의 권선을 도시한다.
도 6은 소화 약제 용기 상에 가열 수단의 배치를 도시한다.
도 7은 전압 공급부를 갖는 전기 가열 수단의 개략적인 배치를 도시한다.
도 8은 온도 센서 및 라이저 파이프와 함께 배출구의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 소방 시스템의 작동 모드를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 소방 설비를 갖춘 철도 차량의 개략도이다.

이하에서, 본 발명은 실시예들을 도시한 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 소화 약제 용기(4)를 구비한 소방 시스템(2)을 나타낸다. 소화 약제 용기(4)에는 어댑터 피스(8)를 통해 밸브(10)로 이어지는 라이저 파이프(6)가 제공된다. 어댑터 피스(8)는 소화 약제 용기(4)의 배출 개구(12)의 영역에 배치되고, 바람직하게는 밀봉 방식으로 상기 영역에서 나사 결합된다.

도시된 변형 예에서, 소화 약제 용기(4)는 소화 약제 용기(4)의 재료를 부식으로부터 보호하기 위해 내부 표면 상에 플라스틱 라이너(14)를 갖는 스틸 실린더이다. 여기서 물 형태의 소화 유체(16)는 소화 약제 용기(4)에 압력하에 저장된다. 소화 약제 용기(4)는 5bar, 바람직하게는 20bar, 특히, 100bar를 넘는 휴지 압력(resting pressure)에서 대기 모드에 있는 것이 바람직하다. 밸브(10)를 개방시킴으로써, 소화 유체(16)는 라이저 파이프(8)를 통해 소화 약제 용기(4)로부터 배출되고, 예를 들어, 고압수 미스트 시스템 또는 상응하는 고압 미스트 노즐을 통해 적용될 수 있다. 그러나, 현재의 소방 시스템이 종래의 스프링클러 시스템에 사용되는 것도 고려될 수 있는데, 그 이유는 이들이 또한 동결 문제를 겪기 때문이다.

본 발명에 따른 가열 설비는 도시된 소방 시스템(2)에서 사용될 수 있다.

도 2는 가열 슬리브(18)에 의해 피복되는 라이저 파이프(6)를 도시한다. 가열 슬리브(18)는 예를 들어 접착 결합되는 것과 같이, 파이프(6)의 외부 벽에 직접적으로 연결된다. 바람직하게는, 가열 슬리브(18)와 라이저 파이프(6) 사이의 연결은 파이프(6)의 외부 벽과 가열 슬리브(6) 사이에 갭이 형성되지 않도록 한다. 특히, 가열 슬리브(18)와 라이저 파이프(6) 사이의 연결은 가열 슬리브(18)와 라이저 파이프(6) 사이에 가스 또는 액체가 유동할 수 없도록 한다.

알 수 있는 바와 같이, 적어도 하나의 가열 저항체(20)가 가열 슬리브(18)에 제공된다. 가열 저항체(20)는 가열 슬리브(18) 내에 캡슐화되고, 조립된 상태에서 라이저 파이프 주위에 권선된다. 가열 슬리브(18)의 재료는 바람직하게는 고체 재료이며, 특히, 비도전성 금속 합금 또는 비도전성 금속 산화물로 형성된다. 가열 와이어 형태의 적어도 하나의 가열 저항체(20)는 가열 슬리브(18)의 내부에 안내된다. 가열 슬리브(18)의 재료의 절연 특성으로 인해, 가열 저항체/저항체들(20)은 가열 슬리브(18)의 재료에 직접적으로 안내될 수 있다.

도 3a는 가열 슬리브(18)의 전개의 평면도이다. 서로 별도로 연결될 수 있는 2개의 가열 저항체(20a, 20b)가 가열 슬리브(18)에 안내된다. 각각의 가열 저항체(20a, 20b)가 2개의 전기 연결부(22)(22a', 22a" 및 22b', 22b")를 갖는다. 가열 와이어로서 구성될 수 있는 가열 저항체(20a, 20b)는 2개의 각각의 전기 연결부(22)를 통해 각각의 전기 전압으로 충전될 수 있으며, 이는 또한 다르게 될 수 있다. 가열 저항체(22a, 22b)에 공급되는 전기 전력은 상이할 수 있어서, 가열 저항체(22a, 22b)는 상이한 가열 전력을 가질 수 있다.

가열 슬리브(18) 및 가열 저항체(22a, 22b)의 재료가 소성 변형 가능한 경우에, 가열 슬리브(18)는 라이저 파이프(6) 주위에 권선될 수 있다. 특히, 최소 굽힘 반경은 라이저 파이프(16)의 외부 반경에 의해 사전에 설정될 수 있다. 가열 슬리브(18) 및 가열 저항체(20a, 20b)의 재료는 이러한 굽힘 반경까지 파괴되지 않으면 서 소성 변형될 수 있어야 한다.

도 3b는 가열 슬리브(18)를 관통하는 단면을 도시한다. 가열 저항체(20a, 20b)의 도체 단면은 크기가 변할 수 있고, 특히, 상이한 전류 용량에서 상이한 가열 전력을 초래한다는 것을 알 수 있다. 가열 저항체(20a, 20b)의 재료의 융점도 상이할 수 있다.

도 4는 라이저 파이프(6)상의 가열 수단(24)의 다른 실시예를 도시한다. 가열 수단(24)은 외부 파이프(24a), 외부 파이프(24a)와 라이저 파이프(6) 사이의 환형 공간(24b) 내에 배치된 필러 재료(24c) 및 적어도 하나 이상의 가열 저항체(20)로 형성되는 것을 알 수 있다. 필러 재료(24)는 전기적으로 비전도성인 것이 바람직하며, 따라서 가열 저항체(20)를 절연시킨다. 반면에, 바람직하게는, 재료는 양호한 열 전도성을 구비하여서, 가열 저항체(20)의 가열 전력이 상당한 시간 지연 없이 외부 파이프(24a)를 통해 소화 약제(16)로 방출될 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 가열 슬리브(18)는 도 5에 도시된 형태로 라이저 파이프(6) 주위에 감겨지거나 권선될 수 있다.

또한, 가열 와이어는 파이프 주위에 권선될 수 있다. 단일의 가열 와이어는 라이저 파이프 주위에 권선될 수 있다. 가열 와이어는 비전도성 산화물로 외부층으로부터 형성될 수 있고, 내부에는 전기 전도성 와이어를 갖는 실제 가열 소자를 가질 수 있다. 가열 와이어는 바람직하게는 소성 변형 가능하며, 이로써 와이어가 파괴가 없거나 상해가 없는 방식으로 구부러질 수 있는 굴곡 반경이 파이프의 외부 반경과 대략 일치할 수 있다. 가열 와이어 자체는 매우 플렉서블하여서 라이저 파이프 주위에 권선될 수 있다.

대안적으로, 와이어가 파이프에 직접 장착되지 않고 파이프에 고정된 홀더에 장착될 수도 있다.

가열 수단은 반드시 라이저 파이프(6) 상에 배치될 필요는 없지만, 소화 약제 용기(6)의 외부 측면뿐만 아니라 어댑터 피스(8)(도시되지 않음) 상에 배치될 수도 있다. 도 6은 서로 별도로 전환될 수 있는 2개의 전환 저항체(20)(도시되지 않음)를 갖는 가열 매트(26)를 포함한다. 서로 별도로 장착될 수 있는 전기 연결부(22)(도시되지 않음)를 통해, 가열 저항체는 상이한 시간 및 상이한 전기 전력으로 작동될 수 있으므로, 소화 약제 용기(6) 또는 소화 약제 용기(6)에 저장된 소화 약제(16)의 온도에 따라 하나의 가열 저항체 또는 대안적으로 2개의 가열 저항체만이 작동될 수 있다.

도 7은 가열 저항체(20a, 20b)에 전기 공급부의 연결 및 해제를 도시한다. 도 7에서, 예를 들어, 24V 직류 공급부(28)가 어큐뮬레이터 배터리로 도시되어 있다. 직류 공급부 측면에는 예컨대, 철도 차량과 같은 차량의 전압 공급부에 연결되어 있는 정류기(30)가 제공되며, 그 출력을 통해 380V 또는 400V의 전기 직류 전압을 제공한다. 어큐뮬레이터 배터리(28) 및 정류기(30)는 각각의 스위치(32, 34)를 통해 가열 저항체(20a, 20b)(도시되지 않음)의 전기 연결부(22)에 연결된다.

온도 센서(도시되지 않음)로부터, 제어 회로(36)는 온도 신호(38)를 수신하여 온도 신호를 평가한다. 온도 신호(38)의 평가에 기초하여, 제어 회로(36)는 스위치(32, 34)를 개방 또는 폐쇄한다. 따라서, 제1 제한 온도, 예를 들어, 10℃ 미만으로 떨어지면, 스위치(32)는 폐쇄될 수 있고, 스위치(34)는 개방된 상태로 유지된다. 가열 저항체(20a)는 상대적으로 낮은 전기 전력으로 작동되고, 소화 약제(16)의 온도는 단지 유지된다. 그러나, 외부 온도가 더 떨어지면, 상기 낮은 가열 전력이 불충분하게 된다. 이후에, 소화 약제(16)의 온도는 제2 제한 온도 미만으로 떨어진다. 예를 들어, 차량의 작동 정지 중과 같이, 2개의 가열 시스템이 완전히 차단되는 동안에도, 소화 약제(16)의 온도는 제1 제한 온도보다 낮은 제2 제한 온도 미만으로 떨어질 수 있다. 이러한 온도는 스위치(34)가 폐쇄되도록 제어 회로(36)에 의해 평가되는 상응하는 온도 신호(38)를 발생시킨다. 스위치(34)는 스위치(32)에 누적적으로 폐쇄되거나 또는 대안적으로 스위치(32)가 폐쇄될 수 있다.

스위치(34)가 폐쇄되면, 가열 저항체(20b)에는 정류기(30)로부터의 전기 전력이 제공되며, 상기 전기 전력은 어큐뮬레이터(28)로부터의 전력보다 상당히 크다. 이는 가열 저항체(20b)에서 더 높은 열 소산을 유도하여, 소화 유체(16)가 더 빨리 가열되도록 한다. 특히, 예를 들어, 온도 신호(38)가 0℃의 온도 값을 등록하는 경우와 같이, 소화 유체가 동결되면, 이러한 유형의 신속한 가열 절차가 활성화될 수 있다.

도 8은 소화 약제 용기(4)의 개구(4a)의 상세도이다. 어댑터 피스(8)는 개구(4)의 입구와 나사 결합되는 것을 알 수 있다. 제1 온도 센서(40a)는 어댑터 피스(8) 외부에 배치될 수 있다. 제2 온도 센서(40b)는 소화 약제 컨테이너(4)의 내부에 배치될 수 있다. 온도 센서(40a, 40b)는 온도 신호(38)를 제어 수단(36)에 전송할 수 있다.

또한, 가열 와이어가 개구(4a)의 영역의 라이저 파이프로부터 해제될 수 있고, 밸브 본체를 통해 외측으로 안내되고, 별도로 밀봉되며, 에너지 소스에 연결될 수 있다. 내부 가열 소자, 예를 들어, 가열 와이어는 밸브 본체를 통해 외측으로 안내되거나 또는 라이저 파이프의 내측으로 안내될 수 있다. 밸브에서, 가열 와이어는 전압 공급부에 전기 연결될 수 있으며, 외부 플러그 커넥터가 있는 내압 클로저를 사용할 수 있다. 전기 연결은 외부에서 실현될 수 있다.

또한, 가열 슬리브(18)는 라이저 파이프(6) 상에 직접 배치되어 있음을 알 수 있다. 라이저 파이프(6)는 바람직하게는 적어도 외부 표면 상에 금속으로 형성되는 가열 슬리브(18)와 함께 어댑터 피스를 통해 안내된다. 가열 슬리브(18)는 O 링(8a, 8b)으로 개략적으로 도시된 어댑터 피스(8)에서 밀봉 방식으로 수용된다. 밀봉부는 충분히 잘 알려져 있으므로 상세하게 설명하지 않는다. 소화 약제 용기(4)의 외부에는 가열 슬리브(18)의 가열 저항체(20a, 20b)가 전기적으로 접촉될 수 있는 전기 연결부(22a, 22b)가 제공된다.

전환 주파수를 감소시키고 동결된 소화 약제 용기(4)가 신뢰성 있게 해동되도록 하기 위해, 가열 저항체(20a, 20b)는 히스테리시스로 작동된다. 도 9에서, 온도 값은 X-축에서 ℃로 표시된다. 또한, 전환 상태 1 및 2는 Y-축 상에 표시된다. 전환 상태 1은 하나의 가열 저항체만이 활성화된 것을 의미하고, 전환 상태 2는 두 가열 저항체가 모두 활성화된 것, 즉, 두 가열 저항체가 전기 전력으로 충전되는 것을 의미한다. 예를 들어, 5℃의 온도에 도달한 것과 같이, 온도가 떨어지면, 제1 가열 저항체가 활성화된다. 예를 들어, 이는 낮은 전기 전력으로 충전되는 저항체일 수 있다.

온도 범위가 0 내지 10℃인 경우, 제1 가열 저항체가 계속 연결된다. 온도가 10℃를 초과할 때에만 전환 상태 1이 종료되고, 제1 가열 저항체가 다시 연결 해제된다.

그러나, 전환 상태 1의 온도가 더 떨어져서 예컨대, 0℃에 도달하면, 전환 상태 2가 연결된다. 전환 상태 2에서, 두 개의 가열 저항체는 바람직하게는 전기 전력으로 충전되되, 제2 가열 저항체는 제1 가열 저항체보다 상당히 높은 전기 전력으로 충전된다. 온도가 더 떨어지면, 전환 상태 2가 유지된다. 그러나, 온도가 5℃를 초과하면, 제2 가열 저항체만이 다시 비활성화된다. 전환 주파수는 이러한 히스테리시스에 의해 감소된다.

도 10은 파이프 라인 시스템(44) 및 물 미스트 노즐(46a-c)을 갖는 레일 차량(42)을 도시한다. 파이프 라인 시스템(44)은 2개의 소화 약제 용기(4)에 연결된다. 소화 약제 용기(4)는 화재 경보 센터(도시되지 않음)에 연결된 중앙 제어 수단(36)에 의해 제어된다. 화재가 발생하면, 밸브(10)는 중앙 제어 수단(36)을 통해 개방되고 소화 약제는 노즐(46a-c)로부터 배출된다.

제어 수단(36)은 또한 소화 약제 용기(4)의 온도를 모니터링하고, 온도에 기초하여 예컨대, 철도 차량(42)의 중앙 에너지 공급부에 결합되는 에너지 공급부(50)를 제어한다. 소화 약제 용기 또는 가열 시스템은 전술한 바와 같이 제어된다.

2 소방 시스템 4 소화 약제 용기
6 라이저 파이프 8 어댑터
10 밸브 12 배출 개구
14 라이너 16 소화 유체
18 가열 슬리브 20 가열 저항체
22 전기 연결부 24 가열 수단
24a 외부 파이프 24b 환형 공간
24c 필러 재료 28 배터리
30 정류기 32, 34 스위치
36 제어 회로 38 온도 신호
40 온도 센서 42 철도 차량
44 파이프 라인 시스템 46 노즐
50 에너지 공급부

Claims (15)

1. 소방 시스템으로,
   내압식 소화 약제 용기,
   상기 소화 약제 용기의 외부 벽에 배치되어 있는 적어도 하나의 개구, 및
   상기 개구 내에 배치되어 있는 파이프를 포함하며,
   상기 파이프의 측면 주위에 평평한 가열 수단이 적어도 부분적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가열 수단은 가열 슬리브이거나 또는 가열 수단은 가열 와이어이고, 특히, 가열 와이어가 파이프 주위에 권선되어 있는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
3. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 슬리브는 파이프 주위에 완전하게 결합되고 및/또는 가열 슬리브는 개구의 영역과 소화 약제 용기의 내부에서 파이프 주위에 결합되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 수단은 파이프 주위에 배치되는 외부 파이프로 형성되고, 상기 외부 파이프는 금속이며, 상기 파이프와 상기 외부 파이프 사이의 환형 공간에 적어도 하나의 가열 저항체가 안내되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 환형 공간은 전기적으로 비전 도성인 재료, 특히, 금속 합금, 특히, 마그네슘 합금의 충전재로 채워지는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 수단은 기본 본체에 배치된 적어도 하나의 가열 저항체를 갖는 평평한 기본 본체로 형성되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 수단은 금속 가열 슬리브이고, 상기 가열 슬리브는 특히, 내부에 배치된 적어도 하나의 가열 저항체를 갖는 비전도성 금속 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 슬리브는 파괴되지 않고 소성 변형 가능하며, 가열 슬리브는 파이프 주위에서 구부러지고, 및/또는 가열 슬리브는 파이프와 함께 소화 약제 용기의 내부에서 구부러지는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파이프는 라이저 파이프인 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 적어도 개구의 영역과 소화 약제 용기의 내부에서 파이프 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게는 소화 약제 배출구인 개구 상에 밸브가 배치되고, 및/또는 가열 수단은 개구를 통해 밸브로부터 소화 약제 용기의 내부로 파이프 상에서 연장되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 및 가열 수단은 서로에 대해 직접적으로 놓이며, 특히, 가열 수단은 파이프의 측면 상에 접착 결합되고, 및/또는 가열 수단은 소화 약제 용기를 밀봉하면서 개구의 영역에 수용되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 및 가열 수단은 액밀 및/또는 기밀 방식으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 파이프와 함께 이중-벽 실린더를 형성하고, 가열 수단의 측면은 개구에서 밀봉부를 통해 안내되어서, 소화 약제 용기가 밀봉부에서 액밀 및/또는 기밀 방식으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.
15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 소화 약제 용기의 외부에 적어도 하나의 가열 저항체의 전기 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 소방 시스템.

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