KR20210038972A - 건식 스프링클러 조립체 - Google Patents

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KR20210038972A
KR20210038972A KR1020217007197A KR20217007197A KR20210038972A KR 20210038972 A KR20210038972 A KR 20210038972A KR 1020217007197 A KR1020217007197 A KR 1020217007197A KR 20217007197 A KR20217007197 A KR 20217007197A KR 20210038972 A KR20210038972 A KR 20210038972A
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Abstract

소방용 건식 스프링클러 조립체는 배관망과 연결되는 파이프 요소의 단부에 스프링 적재 밸브를 폐쇄 위치로 유지하기 위하여 파이프 요소 내부에 관을 이용한다. 관은 파이프 요소의 반대 단부에 장착되는 스프링클러의 온도 감응성 트리거에 의해 작용하는 플러그에 의해 밸브의 스프링의 편향력에 대항하여 유지된다.

Description

건식 스프링클러 조립체
관련 출원들의 교차 참조
본원은 2018.08.23자 출원되고 참조로 통합되는 미국 임시 출원 번호 제62/721,753호에 기반하고 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 빙점하 주위 조건에서 사용하기 위한 건식 스프링클러에 관한 것이다.
소방용 스프링클러 시스템은 서로 온도 차가 큰 인접 구역들을 나누거나 둘러싸는 구조물을 보호하기 위하여 사용된다. 이러한 구조물의 예시로는 냉동고, 아파트 발코니, 및 창고 하역장을 포함한다. 이들 구조물 각각은 물의 빙점 이상이 요구되는 구역과 빙점 이하로 유지되거나 이하로 떨어지는 구역을 나누는 하나 이상의 벽 및/또는 천정을 가진다.
특히 물이 바람직한 소화액인 경우 물이 배관망 내부에서 얼지 않도록 보장하기 위한 수단들이 요구되므로 이러한 구조물에 대한 화재 보호를 제공하는 것은 도전적인 작업이다. 이러한 도전적인 작업에 충족되도록 파이프 안에서 물이 얼지 않는 온도 제어된 "보온" 환경에 배관망을 배치하고, 구조물의 천정 또는 벽의 구멍들을 통해 배관망에서 "보냉" 또는 비제어된 환경으로 연장되는 "건식" 타입 스프링클러 조립체를 제공하는 것이 알려져 있다. 이러한 건식 스프링클러 조립체는 스프링클러 및 배관망 사이에서 연장되고 내부에 밸브가 구비되는 긴 파이프 요소를 가진고, 밸브는 스프링클러가 화재 열로 활성화 되기 전까지 스프링클러 조립체를 "건식" 상태, 즉, 파이프 요소 내에 물이 없는 상태로 유지한다. 감열성 트리거, 예를들면 액체 충전 취약 벌브는, 화재 열에 노출되면 파손되고, 스프링클러를 개방하여 물을 방출하고 또한 밸브를 개방하여 물이 배관망으로부터 도관을 통해 스프링클러를 걸쳐 외부로 흐르도록 하는 역할도 한다.
11.2 이상의 명목상 k 인자의 유량을 달성하면서도, 보온 환경에 있는 배관망에 연결되고 보냉 환경에 놓인 스프링클러 출구를 가지는 건식 스프링클러 조립체를 구성하는 파이프 요소에 대하여 예를들면, 1 인치 NPS 파이프를 사용할 수 있는 건식 스프링클러 조립체를 제공하는 것은 유익한 것이다. (k 인자는
Figure pct00001
로 정의되고, 식 중 q는 건식 스프링클러 조립체로부터의 분 당 방출량으로 갤론 단위이고 p는 psi (게이지) 단위로 파이프 요소 내부 압력이다). k17 이상의 명목상 k 인자를 가지고 건식 스프링클러를 구성하는 파이프 요소에 대하여1 인치 NPS 파이프를 사용할 수 있는 건식 스프링클러 조립체를 제공하는 것은 특히 바람직하다. 알려진 모든 상업적 입수 가능한 k17의 건식 스프링클러, 예컨대 Tyco Fire Products에서 판매되는 Model ESFR-17 건식 타입 현가 스프링클러, 및 Viking Group, Inc. 에서 판매되는 K17 건식 ESFR 현자 보관 스프링클러는, 1 인치 NPS 파이프보다 큰 크기의 파이프 요소를 포함한다.
더 큰 파이프 크기로 제작되는 건식 스프링클러는 더 무겁고, 더 고가이고, 장착하기에 더 어렵다. 1 인치 NPS 크기의 파이프 요소를 포함하는 k 인자 11.2 이상, 특히, k-인자 17의 건식 스프링클러를 제공할 필요성은 명백하다.
본 발명은 소방 시스템의 배관망에 사용되는 건식 스프링클러 조립체에 관한 것이다. 하나의 예시적 실시태양에서, 건식 스프링클러 조립체는 배관망과 유체 연통하는 제1 단부를 가지는1 인치 NPS 파이프 요소를 포함한다. 실제 설계에서 1 인치 NPS 파이프 요소는 0.095 인치 미만의 벽 두께를 가지는 것이 바람직하다. 밸브는 제1 단부 근처에서 파이프 요소 내부에 배치된다. 밸브는 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 방지하는 폐쇄 위치, 및 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 제1 폐쇄 부재를 가진다. 소방 스프링클러는 파이프 요소의 제2 단부에 장착된다. 스프링클러는 파이프 요소와 유체 연통하는 보어를 형성한다. 예시적 실시태양에서 스프링클러는 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재를 포함한다. 온도 감응성 트리거는 제2 폐쇄 부재와 체결되고 주변 온도가 설정된 한계값을 초과할 때까지 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재를 유지한다. 주변 온도가 설정된 한계값에 도달되거나 초과할 때 트리거는 제2 폐쇄 부재와 보어의 체결을 해제함으로써 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 가능하게 하고, 제1 폐쇄 부재가 개방 위치에 있고 제2 폐쇄 부재는 보어와 체결로부터 해제될 때, 스프링클러 조립체는 17 이상의 k 인자 방출량을 달성한다.
예시로, 조립체는 파이프 요소 내부에 동축으로 배치되는 관을 더욱 포함한다. 관은 파이프 요소의 내주보다 작은 외주를 가지고 파이프 요소를 따라 길이 방향으로 이동 가능하다. 제1 폐쇄 부재는 관의 제1 단부에 장착되고, 관의 제2 단부는 제2 폐쇄 부재와 체결되고 이때 제2 폐쇄 부재는 보어와 체결 상태이다.
예시로, 관은 파이프 요소의 내경 보다 작은 외경으로 원형 단면을 가진다. 추가 예시적 실시태양에서, 관은 다수의 구멍들이 관통되는 측벽을 포함한다. 예시적 실시태양에서, 구멍들은 관의 길이 방향으로 배향되는 다수의 슬롯들을 포함한다. 예시적 실시태양에서, 관의 제2 단부 근처 일부 측벽은 관통 구멍들을 가지지 않는다. 예시로, 구멍들은 측벽 표면적의 적어도 30%를 구성한다.
예시적 조립체 실시태양에서, 밸브는 파이프 요소의 제1 단부 근처에 장착되는 시트를 포함한다. 제1 폐쇄 부재는 시트와 체결될 수 있다. 예시로 제1 폐쇄 부재는 관의 제1 단부에 선회 가능하게 장착되는 플랫폼을 포함한다. 밀폐체는 플랫폼에 장착된다. 밀폐체는 시트를 마주 보고 이와 체결되는 제1 위치, 및 시트에 대하여 유각 배향되는 제2 위치 사이에서 선회 가능하다. 특정 예시적 실시태양에서 밀폐체는 벨빌 (Bellville) 와셔를 포함한다.
예시적 실시태양에서 선회 지지부는 관의 제1 단부에 장착된다. 플랫폼은 선회 지지부에 선회 가능하게 장착된다. 정지면은 선회 지지부에 위치한다. 돌출부는 플랫폼에서 연장되고 정지면에 체결되어 플랫폼의 선회 운동을 제한할 수 있다. 추가 예시로, 편향 부재는 관과 플랫폼 사이에서 밀폐체가 제2 위치로 편향되도록 기능한다.
예시적 실시태양에서 스프링클러는 보어가 형성되는 몸체를 포함한다. 한 쌍의 암은 파이프 요소의 제2 단부에서 멀어지도록 몸체로부터 연장된다. 편향기 판은 암에 장착된다. 트리거는 편향기 판과 제2 폐쇄 부재 사이에 배치된다. 트리거는 감열성 액체로 충전되는 취약성 유리관을 포함한다.
예시적 실시태양에서 스프링클러는 파이프 요소에 대하여 관의 활주 운동을 제한할 수 있도록 관과 체결되는 적어도 하나의 정지면을 포함한다. 특정 실시예에서, 정지면은 하나의 암으로부터 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 포함한다. 예시적 스프링클러는 몸체에서 연장되는 니플을 더욱 포함한다. 니플은 수나사산을 가질 수 있다. 또 다른 예시적 실시태양에서 스프링클러는 몸체에 어깨를 포함한다. 어깨는 보어 안으로 돌출되어 정지면을 형성한다. 본 예시적 실시태양에서 관은 외향 돌출되는 적어도 하나의 멈춤쇠 (detent)를 포함한다. 적어도 하나의 멈춤쇠는 관의 제2 단부로부터 이격 관계로 배치되고 파이프 요소 내부에서 간의 이동 시에 정지면과 체결될 수 있다. 특정 예시적 실시태양에서 어깨는 보어를 둘러싸는 고리를 포함한다. 추가 예시로, 몸체는 보어를 둘러싸는 암나사산을 포함할 수 있다. 한 쌍의 암은 파이프 요소의 제2 단부로부터 멀어지도록 몸체에서 연장된다. 특정 예시적 실시태양에서 파이프 요소의 제2 단부는 상기 보어를 둘러싸는 암나사산과 체결되는 수나사산을 가진다. 편향기 판은 암에 장착된다. 트리거는 편향기 판과 제2 폐쇄 부재 사이에 배치된다.
본 발명에 의한 추가 예시적 실시태양에서, 제2 폐쇄 부재는 플러그를 포함한다. 특정 실시예에서, 플러그는 보어와 체결 가능한 다수의 플러그 몸체들을 포함한다. 플러그 몸체들은 파이프 요소로부터 응축수 (condensate)의 배수를 가능하게 하는 갭을 형성한다. 본 예시적 실시태양은 다수의 플러그 몸체들 및 트리거와 체결될 수 있는 트리거 베어링을 더욱 포함한다.
본 발명은 또한 소방 시스템의 배관망과 함께 사용되고11.2 이상의 k 인자의 방출량을 가지는 건식 스프링클러 조립체를 포괄한다. 예시적 실시태양에서 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체는 배관망과 유체 연통하도록 부착 가능한 제1 단부를 가지는1 인치 NPS 파이프 요소를 포함한다. 실제 설계에서 1 인치 NPS 파이프 요소는 0.095 인치 미만의 벽 두께를 가지는 것이 유리하다. 파이프 요소 안에 제1 단부 근처에서 밸브가 배치된다. 밸브는 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 방지하는 폐쇄 위치 및 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 제1 폐쇄 부재를 가진다. 밸브는 파이프 요소의 제1 단부 근처에 장착되는 시트를 포함한다. 제1 폐쇄 부재는 시트와 체결될 수 있다. 관은 파이프 요소 안에서 동축으로 배치된다. 관은 파이프 요소의 내주보다 작은 외주를 가지고 파이프 요소를 따라 길이 방향으로 이동 가능하다. 제1 폐쇄 부재는 관의 제1 단부에 장착된다. 예시로 제1 폐쇄 부재는 관의 제1 단부에 장착되는 선회 지지부를 포함한다. 플랫폼은 선회 지지부에 선회 가능하게 장착된다. 밀폐체는 플랫폼에 장착된다. 밀폐체는 시트를 마주 보고 이와 체결되는 제1 위치 및 시트에 대하여 유각 배향되는 제2 위치 사이에서 선회 가능하다. 정지면은 선회 지지부에 배치된다. 돌출부는 플랫폼에서 연장되고 정지면에 체결되어 플랫폼의 선회 운동을 제한할 수 있다. 소방 스프링클러는 파이프 요소의 제2 단부에 장착된다. 스프링클러는 파이프 요소와 유체 연통하는 보어를 형성한다. 예시로서 스프링클러는 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재를 포함한다. 제2 폐쇄 부재가 보어와 체결될 때 관의 제2 단부는 제2 폐쇄 부재와 체결된다. 온도 감응성 트리거는 제2 폐쇄 부재와 체결되고 주변 온도가 설정된 한계값을 초과할 때까지 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재를 유지한다. 주변 온도가 설정된 한계값에 도달되거나 초과할 때 트리거는 제2 폐쇄 부재와 보어의 체결을 해제한다.
제1 폐쇄 부재가 개방 위치에 있고 제2 폐쇄 부재는 보어와 체결로부터 해제될 때, 스프링클러 조립체는 11.2 이상의 k 인자 방출량을 달성한다.
도 1은 "적재" 상태인 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체의 예시적 실시태양의 사시도이다;
도 1A는 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체의 예시적 부품의 사시분해도이다;
도 2는 도 1에 도시된 건식 스프링클러 조립체의 길이방향 단면도이다;
도 2A는 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체의 예시적 부품의 사시분해도이다;
도 3 및 4는 도 1에 도시된 건식 스프링클러 조립체 일부의 부분사시단면도이다;
도 5는 도 1에 도시된 건식 스프링클러 조립체의 부품의 단면도이다;
도 6은 "적재" 상태인 도 1에 도시된 건식 스프링클러 조립체의 길이방향 단면도이다;
도 6A는 도 6에 도시된 건식 스프링클러 조립체 일부의 길이방향 확대단면도이다;
도 6B는 도 6A의 선 6B-6B에서 취한 단면도이다;
도 6C는 "적재" 상태인 건식 스프링클러 조립체의 또 다른 예시적 실시태양의 길이방향 단면도이다;
도 7은 "촉발" 상태인 도 1에 도시된 건식 스프링클러 조립체의 길이방향 단면도이다;
도 8은 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체 일부의 예시적 실시태양에 대한 길이방향 단면도이다.
도 1은 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체 (10)의 예시적 실시태양을 보인다. 스프링클러 조립체 (10)는 소방 시스템 (미도시)의 배관망에 사용될 수 있는 1 인치 국가 파이프 표준 (NPS) 파이프 요소 (12)를 포함한다. 국가 파이프 표준과 일치되도록, 파이프 요소 (12)는 기본 외경은 1.315 인치이고 벽 두께는 0.0568 인치 내지 0.133 인치로 실제 설계에서 적용 가능한 스케줄 5, 10s/20, 30 및 40s/40에 대한 벽 두께 및 공차와 일치한다. 파이프 요소 (12)를 통해 원하는 유량을 달성하기 위하여 벽 두께는 0.095 인치 미만인 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 조립체에서 파이프 요소 (12)는 또한 약 12 인치 내지 약 36 인치의 길이를 가질 수 있다. 피팅 (14)은 파이프 요소 (12)의 제1 단부 (16)에 장착되고, 피팅은 나사식 니플 (18)을 가지고 조립체를 배관망과 유체 연통하도록 부착시킨다. 소방 스프링클러 (20)는 파이프 요소 (12)의 제2 단부 (22)에 장착된다. 스프링클러 (20)는 파이프 요소 (12)와 유체 연통하는 보어 (26) (도 2A 참고)가 형성되는 몸체 (24)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체 (24)에서 연장되고 파이프 요소 (12) 내면의 일치하여 결합될 수 있는 암나사산 (25)과 체결되는 수나사식 니플 (23)에 의해 스프링클러 (20)는 파이프 요소 (12)에 장착된다. 도 2A에 도시된 대안적 실시태양에서, 스프링클러 몸체 (24)는 수나사산 (29)을 제2 단부 (22)에 가지는 파이프 요소 (12)를 수용할 수 있는 보어 (26) 내부에 암나사산 (27)을 포함한다. 스프링클러 몸체 (24)의 암나사산 (27)을 체결하기 위하여 수나사산 (29)을 가지는 파이프 요소 (12)를 이용하는 것이, 파이프 요소가 암나사산을 가지는 경우보다 파이프 요소의 벽이 더 얇을 수 있고, 따라서 내경을 극대화하여 파이프 요소를 통한 더 많은 유량이 가능하므로 유리하다. 양자 경우 모두 (도 2 및 2A), 한 쌍의 암 (28)은 몸체 (24)로부터 연장되고, 암은 여기에 장착되는 편향기 판 (30)을 지지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 관 (32)은 파이프 요소 (12) 내부에 실질적으로 동축으로 배치된다. 관 (32)은 파이프 요소 (12)의 내주 (36)보다 더 작은 외주 (34)를 가지고, 파이프 요소를 따라 길이 방향으로 이동 가능하다. 본 예시적 실시태양에서 관 (32)은 파이프 요소 (12)의 내경 (42) 보다 작은 외경 (40)의 원형 단면 (38)을 가진다. 관 (32)은 다수의 구멍들 (46), 본 실시예에서, 관의 길이 방향으로 배향되는 슬롯들 (48)을 형성하는 측벽 (44)을 포함한다. 구멍들 (46)은 적어도 측벽 (44)의 30%의 표면적을 차지하여 파이프 요소의 가능한 넓은 완전한 내경을 실제로 이용함으로써 파이프 요소 (12)를 통한 최대 흐름이 가능하도록 구성된다.
밸브 (50)는 파이프 요소 (12) 안에 제1 단부 (16) 근처에 배치된다. 도 3에 도시되는 예시적 실시태양에서, 밸브 (50)는 파이프 요소의 제1 단부 (16)에 장착되는 피팅 (14)과 일체적으로 형성되는 시트 (52)를 포함한다. 밸브 (50)는 시트 (52)와 체결 가능한 제1 폐쇄 부재 (54)를 더욱 포함한다. 도시된 예시적 밸브에서, 제1 폐쇄 부재 (54)는 관 (32)의 제1 단부 (58)에 장착되는 선회 지지부 (56)를 포함한다. 플랫폼 (60)은 선회 지지부 (56)에 선회 가능하게 장착된다. 밀폐체 (62)는 플랫폼 (60)에 장착된다. 본 예시적 실시태양에서 밀폐체 (62)는 와셔 (64)가 시트 (52)와 체결될 때 유체 밀봉이 보장되도록 형상 적응적 재료 (65), 예를들면 폴리테트라플루오로에틸렌 층으로 포장된 벨빌 (Bellville) 와셔 (64) (도 5 참고)를 포함한다. 벨빌 와셔 (64)는 조립체 (10)가 촉발될 때, 하기와 같이, 스프링으로써 기능한다. 밀폐체 (62) (와셔 (64))는 플랫폼 (60)을 통해 밸브 시트 (52)를 마주보는 제1 위치 (도 3), 및 시트에 대하여 유각 배향되는 제2 위치 (도 4) 간에 선회 가능하다. 몸체 (62)의 배향각 (66)은 파이프 요소 (12)를 통한 유체 흐름에 최소 손실 수두 (최저 저항)을 제공하도록 선택된다. 본 실시예에서 와셔 (64)의 배향각 (66)은 90°이고, 각도는 편향 부재편향 부재 (68) (도 3 참고) 및, 본 실시태양에서, 선회 지지부 (56)에 배치되는 정지면 (70)의 조합에 의해 설정된다. 편향 부재 (68), 본 실시예에서, 토션 스프링 (72)은 선회 지지부 (56) 및 플랫폼 (60) 사이에서 유각 배향되는 제2 위치로 플랫폼의 방향을 전환시키는 기능을 한다. 플랫폼 (60)에서 연장되는 돌출부 (74)는 정지면 (70)과 체결되어 플랫폼의 회전을 원하는 배향각 (66)으로 제한한다. 대안으로 (미도시), 돌출부는 선회 지지부 (56) 또는 관 (32)의 제1 단부 (58)에 위치할 수 있고, 플랫폼 (60)에 위치하는 정지면과 체결될 수 있다. 편향 부재 (68)는 파이프 요소 (12)를 통과하는 난류성 유체 흐름에도 불구하고 플랫폼의 배향을 실질적으로 유지하기에 충분한 강성을 가지도록 설계된다.
도 1, 1A 및 2에 도시된 바와 같이, 제2 폐쇄 부재 (76)는 스프링클러 몸체 (24)에 형성되는 보어 (26)와 체결된다. 본 예시적 실시태양에서 제2 폐쇄 부재 (76)는 분할 플러그 (78)를 포함한다. 분할 플러그 (78)는 3개의 구성요소들, 트리거 베어링 (75) 및 트리거 베어링을 둘러싸고 이격 관계로 배치되는 플러그 몸체들 (77)을 포함한다. 트리거 베어링 (75)은 보어 (26) 내부에 설치될 때 플러그 몸체들 (77)에 의해 형성되는 갭 (79)에 걸쳐지고, 갭으로 인하여 응축수는 파이프 요소 (12)로부터 배수된다. 분할 플러그 (78)는 트리거 베어링 (75) 및 암 (28)에 의해 지지되는 노오즈 (31) 사이에 작용하는 온도 감응성 트리거 (80)에 의해 보어 (26)와 체결이 유지된다. 도시된 실시예에서, 트리거 (80)는 감열성 액체를 함유하는 취약 유리관 (82)을 포함한다. 또 다른 공지 트리거는 공융 솔더로 함께 결합되는 기계적 링크장치를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 폐쇄 부재 (76)는 관 (32)의 제2 단부 (84)와 체결되어 지지함으로써 시트 (52)와 체결되는 제1 폐쇄 부재 (54)를 유지하여, 파이프 요소 (12)를 통한 흐름 또는 누수를 방지한다. 관 (32)은, 제2 폐쇄 부재 (76)에 의해 체결되고 지지될 때, 파이프 요소 (12)를 통한 흐름이 방지되도록 제1 폐쇄 부재 (54)가 시트 (52)와 밀봉 체결될 수 있는 길이를 가진다. 제1 폐쇄 부재 (54)가 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 벨빌 와셔 (64)를 포함할 때, 와셔는 시트 (52)에 대향하여 압축되고 제2 폐쇄 부재 (76)가 하기와 같이 스프링클러 보어 (26)와 체결이 해제될 때 예압 스프링과 같이 작용하여 관 (32)을 파이프 요소 (12)를 통해 길이 방향으로 및 제2 단부 (22)를 향하여 이동시킨다. 편향 부재 (68)의 강성 역시 관 (32)이 제2 단부 (22)로 이동되도록 기능한다.
작동에 있어서 조립체 (10)는, 도시된 바와 같이 나사식 또는 기계적 조립에 사용될 수 있는 홈으로 제공되는 니플 (18)을 이용하여 소방 시스템 (미도시)의 가지선에 부착된다. 조립체 (10)는 처음에는 도 3 및 6에 도시되는 "적재" 배열로서, 벨빌 와셔 (64)는 폐쇄 위치이고, 시트 (52)를 마주보고 이에 대향하여 예압 상태이다. 도 6 및 6A에 도시된 바와 같이, 플러그가 스프링클러 (20)의 보어 (26)와 체결되어 관 (32)과의 체결을 통한 제2 폐쇄 부재 (76) (플러그 (78))에 의해 와셔 (64)는 폐쇄, 예압 위치에 유지된다. 차례로, 플러그 (78)는 노오즈 (31) 및 플러그 (78)의 트리거 베어링 (75) 사이에 기능하는 취약 유리관 (82)인 온도 감응성 트리거 (80)에 의해 보어 (26)와 체결을 유지한다.
도 4 및 7은 파이프 요소 (12)를 통해 유체 흐름이 진행되는 "촉발" 배열 상태의 조립체 (10)를 도시한다. 이는 트리거 (80) 주위의 주변 온도가 설정된 한계값 (예를들면 155℉)에 도달하거나 초과할 때, 열적 트리거, 본 경우에는, 취약성 유리관 (82)이 깨지고 따라서 플러그 (78)에 대한 지지가 무너짐으로써 유발된다. 관 (32)에 대한 축방향 구속력이 없어지면 벨빌 와셔 (64)는 시트 (52)를 밀어, 관 (32)을 시트로부터 축방향으로 멀어지도록 이동시킨다. 이러한 이동은 편향 부재 (68) 및 제1 폐쇄 부재 (54)에 작용하는 가지선 내부의 유압 작용에 의해 조력된다. 관 (32)의 이동으로 와셔 (64)는 시트 (52)로부터 해제되어 와셔를 지탱하는 플랫폼 (60)은 선회 지지부 (56) (토션 스프링 (72)에 의해 편향됨, 도 3 참고)에서 도 4에 도시되는 유각 배향되는 위치로 선회된다. 배향각 (66)은 플랫폼 (60)에서 연장되는 돌출부 (74)가 선회 지지부 (56)에 있는 정지면 (70)과 체결될 때로 설정된다. 시트 (52)로부터 멀어지도록 관 (32)이 이동하면서 제2 폐쇄 부재 (76)를 밀고, 플러그 (78)의 다품 구성 (multi-piece construction)으로 플러그는 보어 (26)에서 쉽게 밀린다. 보어 (26) 내부에 암나사산 (27)을 가지는 도 2A에 도시된 스프링클러 실시태양에 있어서, 파이프 요소 (12) 안에서 관 (32)의 이동은 관 (32)에서 외향 돌출되고 스프링클러 몸체 (24)에 의해 형성되고 보어 (26) 안으로 돌출되는 어깨 (35)와 체결되는 다수의 멈춤쇠 (33) (도 6A 및 6B 참고)에 의해 제한된다. 본 실시예에서 어깨 (35)는 고리를 포함하고 보어 (26)를 둘러싼다. 통상적으로 멈춤쇠 (33)는 관의 제2 단부 (84)로부터 거리 (37)에서 관 (32)을 외향 타공함으로써 형성되며 (도 6 참고) 따라서 도 7에 도시된 바와 같이 플랫폼 (60)의 이동 및 회전이 가능하다. 실제 설계에서 관 (32) 주위로 90°간격으로 4개의 멈춤쇠 (33)가 존재한다.
도 6C는 제2 단부 (84) 근처에서 관 (32)에 부착되는 유동 조화 칼라 (89)를 포함하는 또 다른 예시적 실시태양을 도시한다. 도시된 예시적 실시태양에서 칼라 (89)는 측벽 (44)에 있는 적어도 일부 구멍들 (46) 위에 가로 놓인다. 칼라 (89)는 두가지 기능을 수행한다. 이러한 배열로 칼라 (89)는 관에서 유출되기 전 관 (32)을 통한 난류성 유동을 줄일 수 있는 유동 조화 표면을 제공하고 한편 스프링클러 조립체가 촉발될 때 관 (32)의 이동 정도를 제한하도록 어깨 (35)와 체결되는 정지부를 제공한다.
도 8에 도시되는 또 다른 예시적 실시태양에서, 파이프 요소 (12)에 대한 관 (32)의 길이방향 (활주) 이동은 관의 제2 단부 (84) 및 파이프 요소 (12)의 제2 단부 (22)와 이격 관계로 배치되는 하나 이상의 정지면 (86) 간의 체결로 제한된다. 본 실시예에서, 2개의 정지면 (86)은 스프링클러 (20)의 암 (28)에 배치된다. 스프링클러의 양 실시태양들에서, 관 (32)의 제2 단부 (84) 근처에 놓이는 일부 측벽 (44)은, 관통 구멍들이 없고 물 또는 기타 소화액이 방출될 때 유동 조화 도관 (88)과 같은 역할을 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 폐쇄 부재 (54)가 개방 위치에 있고 제2 폐쇄 부재 (76)가 더 이상 보어 (26)와 체결되지 않을 때, 소화액 (예를들면 물)은 파이프 요소 (12) 및 관 (32)을 통해 배관망으로부터 흐르고 유동 조화 도관 (88)에서 유출되고 편향기 (30)와 충돌되어 화재 발생 영역에 걸쳐 분포된다.
본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체는 소방 시스템의 신뢰성 및 효율성을 개선하면서도 보온 환경에 있는 배관망을 보냉 환경에 위치하는 스프링클러와 연결하는 파이프 요소에 대하여1 인치 NPS 파이프의 사용을 가능하게 한다. 본 발명에 의한 건식 스프링클러 조립체의 방출량은 11.2 이상의 k 인자로 예상되고, 이때 k 인자는
Figure pct00002
로 정의되되 q는 조립체 (10)로부터의 방출량으로 분 당 갤론 단위이고 p는 psi (게이지) 단위로 파이프 요소 (12) 내부 압력이다.

Claims (48)

  1. 소방 시스템의 배관망에 사용하는 건식 스프링클러 조립체로서, 상기 건식 스프링클러 조립체는:
    상기 배관망과 유체 연통하도록 부착되는 제1 단부를 가지는1 인치 NPS 파이프 요소;
    상기 제1 단부 근처에서 상기 파이프 요소 내부에 배치되는 밸브로서, 상기 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 방지하는 폐쇄 위치, 및 상기 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 제1 폐쇄 부재를 가지는 상기 밸브;
    상기 파이프 요소의 제2 단부에 장착되고, 상기 파이프 요소와 유체 연통하는 보어를 형성하는 소방 스프링클러로서:
    상기 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재;
    상기 제2 폐쇄 부재와 체결되고 주변 온도가 설정된 한계값을 초과할 때까지 상기 제2 폐쇄 부재와 체결을 유지하는 온도 감응성 트리거로서, 상기 주변 온도가 상기 설정된 한계값에 도달되거나 초과할 때 상기 보어와의 상기 체결로부터 제2 폐쇄 부재를 해제시키는 상기 온도 감응성 트리거를 포함하는 상기 소방 스프링클러; 를 포함하고,
    상기 제1 폐쇄 부재가 상기 개방 위치에 있고 상기 제2 폐쇄 부재가 상기 체결로부터 해제될 때, 상기 스프링클러 조립체는 k 인자가 17 이상의 방출량을 달성할 수 있는, 건식 스프링클러 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이프 요소 내부에 동축으로 배치되는 관을 더욱 포함하고, 상기 관은 상기 파이프 요소의 내주 보다 작은 외주를 가지고 상기 파이프 요소를 따라 길이 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 폐쇄 부재는 상기 관의 제1 단부에 장착되고, 상기 관의 제2 단부는 상기 제2 폐쇄 부재가 상기 보어와 상기 체결될 때 상기 제2 폐쇄 부재와 체결되는, 건식 스프링클러 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 관은 상기 파이프 요소의 내경 보다 작은 외경의 원형 단면을 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관은 관통되는 다수의 구멍들이 형성되는 측벽을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 구멍들은 상기 관을 따라 길이 방향으로 배향되는 다수의 슬롯들을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 관의 상기 제2 단부 근처의 상기 측벽의 일부는 관통되는 구멍들을 가지지 않는, 건식 스프링클러 조립체.
  7. 제4항에 있어서, 상기 구멍들은 상기 측벽의 표면적의 적어도 30%를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  8. 제2항에 있어서, 상기 밸브는 상기 파이프 요소의 상기 제1 단부 근처에 장착되는 시트를 포함하고, 상기 제1 폐쇄 부재는 상기 시트와 체결될 수 있는, 건식 스프링클러 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 폐쇄 부재는
    상기 관의 상기 제1 단부에 선회 가능하게 장착되는 플랫폼;
    상기 플랫폼에 장착되는 밀폐체로서, 상기 시트를 마주보고 체결될 수 있는 제1 위치, 및 상기 시트에 대하여 유각 배향되는 제2 위치 사이에서 선회될 수 있는 상기 밀폐체를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 밀폐체는 벨빌 와셔를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 관의 상기 제1 단부에 장착되는 선회 지지부로서, 상기 플랫폼이 선회 가능하게 장착되는 상기 선회 지지부;
    상기 선회 지지부에 배치되는 정지면;
    상기 플랫폼에서 연장되고 상기 정지면과 체결 가능하여 상기 플랫폼의 선회 운동을 제한하는 돌출부를 더욱 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  12. 12. 제9항에 있어서, 상기 관 및 상기 플랫폼 사이에서 작용하여 편향 상기 밀폐체를 상기 제2 위치로 편향시키는 편향 부재를 더욱 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  13. 제2항에 있어서, 상기 스프링클러는:
    상기 보어가 형성되는 몸체;
    상기 파이프 요소의 상기 제2 단부로부터 멀어지도록 상기 몸체에서 연장되는 한 쌍의 암;
    상기 암에 장착되는 편향기 판으로서, 상기 편향기 판 및 상기 제2 폐쇄 부재 사이에 상기 트리거가 배치되는, 상기 편향기 판을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 트리거는 감열성 액체로 충전되는 취약성 유리관을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 스프링클러는 상기 관과 체결되어 상기 파이프 요소에 대하여 활주 이동을 제한하기 위한 적어도 하나의 정지면을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정지면은 하나의 상기 암에서 돌출되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 스프링클러는 상기 몸체에서 연장되는 니플을 더욱 포함하고, 상기 니플은 수나사산을 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 스프링클러는 상기 몸체에 어깨를 포함하되, 상기 어깨는 상기 보어 안으로 돌출되고, 상기 정지면을 형성하는 상기 어깨;
    상기 관은 외향 돌출되는 적어도 하나의 멈춤쇠를 포함하되, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠는 상기 관의 상기 제2 단부로부터 이격 관계로 배치되고 상기 파이프 요소 내부에서 상기 관이 이동할 때 상기 정지면과 체결될 수 있는, 건식 스프링클러 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 어깨는 상기 보어를 둘러싸는 고리를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 몸체는 상기 보어를 둘러싸는 암나사산을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제2 폐쇄 부재는 플러그를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 상기 플러그는 상기 보어와 체결 가능한 다수의 플러그 몸체들을 포함하되, 상기 플러그 몸체들은 상기 파이프 요소로부터 응축수의 배수를 가능하게 하는 갭을 형성하는, 건식 스프링클러 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다수의 플러그 몸체들 및 상기 트리거와 체결 가능한 트리거 베어링을 더욱 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  24. 제1항에 있어서, 상기 1 인치 NPS 파이프 요소는 0.095 인치 미만의 벽 두께를 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  25. 제4항에 있어서, 상기 관의 상기 제2 단부 근처에 부착되는 유동 조화 칼라를 더욱 포함하되, 상기 칼라는 상기 관의 상기 측벽에 있는 상기 다수의 구멍들의 적어도 일부 위에 가로 놓이는, 건식 스프링클러 조립체.
  26. 소방 시스템의 배관망에 사용하는 건식 스프링클러 조립체로서, 상기 건식 스프링클러 조립체는:
    상기 배관망과 유체 연통하도록 부착되는 제1 단부를 가지는1 인치 NPS 파이프 요소;
    상기 제1 단부 근처에서 상기 파이프 요소 내부에 배치되는 밸브로서, 상기 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 방지하는 폐쇄 위치, 및 상기 파이프 요소를 통한 유체 흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한 제1 폐쇄 부재를 가지고, 상기 파이프 요소의 상기 제1 단부 근처에 장착되는 시트를 포함하고, 상기 제1 폐쇄 부재는 상기 시트와 체결 가능한 상기 밸브;
    상기 파이프 요소 내부에 동축으로 배치되고, 상기 파이프 요소의 내주 보다 작은 외주를 가지고 상기 파이프 요소를 따라 길이 방향으로 이동 가능한 관으로서, 상기 제1 폐쇄 부재는 상기 관의 제1 단부에 장착되고, 상기 제1 폐쇄 부재는:
    상기 관의 상기 제1 단부에 장착되는 선회 지지부, 상기 선회 지지부에 선회 가능하게 장착되는 플랫폼;
    상기 플랫폼에 장착되고 상기 시트를 마주보고 체결될 수 있는 제1 위치, 및 상기 시트에 대하여 유각 배향되는 제2 위치 사이에서 선회될 수 밀폐체;
    상기 선회 지지부에 배치되는 정지면;
    상기 플랫폼에서 연장되고 상기 정지면과 체결 가능하여 상기 플랫폼의 선회 운동을 제한하는 돌출부를 포함하는, 상기 관;
    상기 파이프 요소의 제2 단부에 장착되고, 상기 파이프 요소와 유체 연통하는 보어를 형성하는 소방 스프링클러로서:
    상기 보어와 체결되는 제2 폐쇄 부재로서, 상기 보어와 체결될 때 상기 관의 제2 단부는 상기 제2 폐쇄 부재와 체결되는 상기 제2 폐쇄 부재;
    상기 제2 폐쇄 부재와 체결되고 주변 온도가 설정된 한계값을 초과할 때까지 상기 제2 폐쇄 부재와 체결을 유지하는 온도 감응성 트리거로서, 상기 주변 온도가 상기 설정된 한계값에 도달되거나 초과할 때 상기 보어와의 상기 체결로부터 제2 폐쇄 부재를 해제시키는 상기 온도 감응성 트리거를 포함하는 상기 소방 스프링클러; 를 포함하고
    상기 제1 폐쇄 부재가 상기 개방 위치에 있고 상기 제2 폐쇄 부재가 상기 체결로부터 해제될 때, 상기 스프링클러 조립체는 k 인자가 11.2 이상의 방출량을 달성할 수 있는, 건식 스프링클러 조립체.
  27. 제26항에 있어서, 상기 관은 상기 파이프 요소의 내경 보다 작은 외경의 원형 단면을 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  28. 제26항에 있어서, 상기 관은 관통되는 다수의 구멍들이 형성되는 측벽을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 구멍들은 상기 관을 따라 길이 방향으로 배향되는 다수의 슬롯들을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  30. 제28항에 있어서, 상기 관의 상기 제2 단부 근처의 상기 측벽의 일부는 관통되는 구멍들을 가지지 않는, 건식 스프링클러 조립체.
  31. 제28항에 있어서, 상기 구멍들은 상기 측벽의 표면적의 적어도 30%를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  32. 제26항에 있어서, 상기 밀폐체는 벨빌 와셔를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  33. 제26항에 있어서, 상기 관 및 상기 플랫폼 사이에서 작용하여 편향 상기 밀폐체를 상기 제2 위치로 편향시키는 편향 부재를 더욱 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  34. 제26항에 있어서, 상기 스프링클러는:
    상기 보어가 형성되는 몸체;
    상기 파이프 요소의 상기 제2 단부로부터 멀어지도록 상기 몸체에서 연장되는 한 쌍의 암;
    상기 암에 장착되는 편향기 판으로서, 상기 편향기 판 및 상기 제2 폐쇄 부재 사이에 상기 트리거가 배치되는, 상기 편향기 판을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  35. 제34항에 있어서, 상기 트리거는 감열성 액체로 충전되는 취약성 유리관을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  36. 제34항에 있어서, 상기 스프링클러는 상기 관과 체결되어 상기 파이프 요소에 대하여 활주 이동을 제한하기 위한 적어도 하나의 정지면을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  37. 제36항에 있어서, 상기 정지면은 하나의 상기 암에서 돌출되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  38. 제37항에 있어서, 상기 스프링클러는 상기 몸체에서 연장되는 니플을 더욱 포함하고, 상기 니플은 수나사산을 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 스프링클러는 상기 몸체에 어깨를 포함하되, 상기 어깨는 상기 보어 안으로 돌출되고, 상기 정지면을 형성하는 상기 어깨;
    상기 관은 외향 돌출되는 적어도 하나의 멈춤쇠를 포함하되, 상기 적어도 하나의 멈춤쇠는 상기 관의 상기 제2 단부로부터 이격 관계로 배치되고 상기 파이프 요소 내부에서 상기 관이 이동할 때 상기 정지면과 체결될 수 있는, 건식 스프링클러 조립체.
  40. 제39항에 있어서, 상기 어깨는 상기 보어를 둘러싸는 고리를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  41. 제39항에 있어서, 상기 몸체는 상기 보어를 둘러싸는 암나사산을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  42. 제26항에 있어서, 상기 제2 폐쇄 부재는 플러그를 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  43. 제26항에 있어서, 상기 플러그는 상기 보어와 체결 가능한 다수의 플러그 몸체들을 포함하되, 상기 플러그 몸체들은 상기 파이프 요소로부터 응축수의 배수를 가능하게 하는 갭을 형성하는, 건식 스프링클러 조립체.
  44. 제43항에 있어서, 상기 다수의 플러그 몸체들 및 상기 트리거와 체결 가능한 트리거 베어링을 더욱 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  45. 제26항에 있어서, 상기 1 인치 NPS 파이프 요소는 0.095 인치 미만의 벽 두께를 가지는, 건식 스프링클러 조립체.
  46. 제28항에 있어서, 상기 관의 상기 제2 단부 근처에 부착되는 유동 조화 칼라를 더욱 포함하되, 상기 칼라는 상기 관의 상기 측벽에 있는 상기 다수의 구멍들의 적어도 일부 위에 가로 놓이는, 건식 스프링클러 조립체.
  47. 제2항에 있어서, 상기 스프링클러는:
    상기 보어를 형성하고, 상기 보어를 둘러싸는 암나사산을 포함하는 몸체;
    상기 파이프 요소의 상기 제2 단부로부터 멀어지도록 상기 몸체에서 연장되는 한 쌍의 암으로서, 상기 파이프 요소의 상기 제2 단부는 상기 보어를 둘러싸는 상기 암나사산과 체결되는 수나사산을 가지는 상기 암;
    상기 암에 장착되는 편향기 판으로서, 상기 편향기 판 및 상기 제2 폐쇄 부재 사이에 상기 트리거가 배치되는, 상기 편향기 판을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
  48. 제26항에 있어서, 상기 스프링클러는:
    상기 보어를 형성하고, 상기 보어를 둘러싸는 암나사산을 포함하는 몸체;
    상기 파이프 요소의 상기 제2 단부로부터 멀어지도록 상기 몸체에서 연장되는 한 쌍의 암으로서, 상기 파이프 요소의 상기 제2 단부는 상기 보어를 둘러싸는 상기 암나사산과 체결되는 수나사산을 가지는 상기 암;
    상기 암에 장착되는 편향기 판으로서, 상기 편향기 판 및 상기 제2 폐쇄 부재 사이에 상기 트리거가 배치되는, 상기 편향기 판을 포함하는, 건식 스프링클러 조립체.
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