KR970001790B1 - 화재 제어용 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

화재 제어용 방법 및 장치

제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 상대적으로 긴 투사 분무를 발생하기 위한 분무 노즐의 단면도.

제3도 및 제4도는 제2도와 같은 분무 노즐을 가지나 분무형 개조기 각각의 수직 단면도 및 단부도.

제5도는 상대적으로 긴 투사 분무를 발생하기 위한 본 발명에 따른 분무 노즐의 수직 단면도.

제6도는 제5도와 같은 노즐의 B-B상의 단부도.

제7도는 제5도 및 제6도에서의 노즐 C-C를 따른 단부도.

제8도는 단지 다섯 개의 출구를 갖는 제6도의 노즐에 대한 대안 노즐의 단부도.

제9도 및 제10도는 본 발명에 따른 상대적으로 짧은 투사 분무를 발생하기 위한 노즐의 다른 단면도.

제11도는 본 발명에 따른 제한된 공간에 사용하기 위한 추출기와 협력하는 분무 노즐 개략도.

제12도는 본 발명에 따른 분무 노즐 및 추출기를 갖는 기구실 내부의 단면 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,23,84 : 혼합실 4,26,57,84 : 가스 입구

6,28,93 : 출구 7,29,58 : 액체 입구

41 : 추출기 72 : 분무 노즐

본 발명은 화재 제어에 관한 것으로 특히 하나 이상의 분무 노즐을 사용하는 화재 제어용 방법 및 장치에 관한 것이다.

화재 제어는 화재의 소화, 화재 확장 및 증가의 제한, 화재 및 그 주위 냉각, 화재 인접 영역 냉각, 연기, 연무 등을 공간으로부터 제거함으로서 주위공간의 생존 가능성 증가, 화염방사 강도 및 다른 작용의 감소 등의 하나 이상을 포함한다. 불연성 액체 분무는 화재 제어에 사용된다.

화재 제어 분무에 있어서 액체 강하 크기 분포는 화재 제어에 매우 중요하다. 화재 소화 또는 냉각에 사용된 불연성 액체의 조대한 강하는 미세강하보다 화재의 중심에 더많이 침투를 하나 화재의 일부를 만연시킨다. 화염의 격렬 온도 영역에서 빨아들일 때 물에 근거한 액체는 신속한 비 등에 이어 폭발과 함께 격렬한 증발을 일으켜 화염이 확산된다(파괴적인 결과를 수반하는 상황은 특히 조제 오일 화재의 경우). 미세 강하는 매우 적은 온도 감축 효과와 함께 화재중에 대부분이 증발하기 때문에 화재 중심의 침투에는 불충분하다. 미세 강하는 조작자 및 장치에 너무 위험하다. 왜냐하면 생산된 상당한 연기의 양이 제거되어 화염을 격렬하게 한다(즉, 더 많은 방사 화염이 발생되기 때문에). 조대 및 미세 강하의 양 형태에서도 증기를 발생하며 이는 단지 대기보다 높은 증기압이며, 특히 제한된 화재 상황에서 위험하게 된다.

일반적으로 종래의 단일 유체 분무 노즐을 사용하여 투사 또는 필요한 범위로 화재 제어를 위한 적합한 크기의 액체 강하의 분무를 성취하기는 어렵다. 대부분 공지된 단일 유체 화재 제어 노즐은 긴 투사와 함께 분무를 달성하도록 고 배압(즉 적어도 대기 조건에서 약 10m의 투사를 달성하기 위해 10 내지 30barg의 압력범위)를 필요로 한다. 액체 공급 펌프상의 중하중 부과를 차지하고라도 이런 노즐은 작동자의 이동을 제한할 것이다(화재 제어 이동용 손 유지 노즐인 경우). 긴 투사를 성취하기 위해, 노즐에 의하여 형성되는 고체 제트가 필요하며 이것에 의해 분무는 화재에 관계되는 단지 제한된 영역을 덮으며, 그리하여 화재의 고립 지역의 소화를 위해 통상 사용된다. 긴 투사 단일 유체 분무 노즐은 액체를 파괴하는 주위 공기에 의존하기 때문에 액체의 조대한 강하의 분무를 발생하는 경향이 있다. 제트 분무 형태의 노즐은 짧은 투사를 갖는 분무를 발생한다. 이는 화재의 더 넓은 영역을 덮으며, 화재 제어의 초기 단계에서 화재의 강도/온도의 감소를 위해 통상 사용된다. 짧은 투사 분무 제트형 노즐은 액체의 미세 강하의 분무를 발생하는 경향이 있다. 이동화재 제어에 사용되는 일부 단일 유체 분무 노즐은 고체 제트 또는 분무 제트의 양 형태로 작동될 수 있다.

그러나 가스 조력의 분무 노즐을 사용하고 화재 제어를 위한 적합한 크기의 액체 강하를 갖는 분무에 의해 소정의 투사가 성취된다는 것을 알 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따르면 분무 노즐이 적어도 하나의 가스 입구, 적어도 하나의 액체 입구와 적어도 하나의 출구를 갖는 혼합실을 가지며, 불연성 가스 및 불연성 액체를 소정 압력하에서 각각 분무 노즐에 공급하고, 화재를 제어하도록 출구로부터 나오는 분무를 지향하는, 분무 노즐의 사용에 의한 화재 제어 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐을 제공하기 위한 것으로 상기 노즐은 적어도 하나의 압축된 불연성 가스 입구와 적어도 하나의 압축된 불연성 액체 입구와 적어도 하나의 분무를 위한 출구를 가지는 혼합실을 구비한다.

또한, 본 발명에 따르면 화재 제어에 사용하기 위한 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는 적어도 하나의 가스 입구, 적어도 하나의 액체 입구 및 적어도 하나의 출구를 가지는 혼합실과, 압축된 불연성 가스를 가스 입구에 공급하는 수단과, 압축된 불연성 액체를 액체 입구에 공급하는 수단을 구비하는 하나 이상의 분무 노즐을 포함한다. 상기 장치는 고정된 설치, 반이동 또는 이동 설치의 형태가 될 것이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 방법 및 장치는 상대적으로 긴 투사를 갖는 분무를 이용하여 고정 또는 이동화재 제어를 위해 사용된다. 본 실시예에 있어서, 분무 노즐은 가스 입구 및 하나 이상의 출구를 가지는 원통형상의 혼합실을 구비하며, 상기 가스 입구 및 출구는 혼합실의 대향 단부에 있으며, 상기 혼합실은 가스 입구 및 출구 상이의 둘 이상의 액체 입구를 가지며, 상기 혼합실은 가스 및 액체를 혼합하기 위해 출구 및 액체 입구 사이의 영역을 가진다. 적합하게 혼합실은 가스 입구 및 액체 입구 사이의 제2영역을 갖는다. 적합하게 액체 입구는 혼합실 둘레 주위로 동등하게 이격된다. 적합하게 액체 입구는 혼합실의 축에 수직인 공통면이다. 액체 입구는 혼합실의 축에 대해 비스듬히 지향되어 있으나 적합하게는 축에 대해 방사상으로 지향되어 있다. 적합하게 혼합실 보다 좁은 단일 출구가 있어서 출구에서 모서리를 한정하며, 혼합실은 모서리와 함께 접촉하는 내부 표면을 갖는다. 출구는 분무 형상 또는 개조 장치를 갖는다. 노즐은 소정 형상 및 투사의 분무를 발생하도록 지향된 다수의 출구를 갖는다. 혼합실은 하나 이상의 가스 입구를 가지나, 적합하게는 액체 입구 보다 적은 가스 입구를 갖는다.

사용에 있어서, 압축된 불연성 가스는 소정 품질 및 투사를 갖는 궁극적인 분무를 성취하도록 충분히 고압으로 가스 입구에 공급되고, 압축된 불연성 액체는 액체 입구에 공급된다. 혼합실에 유입된 압축된 가스는 액체 입구를 통하여 유입된 액체를 가르고 액체 입구 및 출구 사이의 영역에서 가스로 액체 분산을 주도록 대부분의 액체를 운반한다. 이런 분산으로 출구를 통하여 혼합실을 떠나갈 때 액체 강하의 분무 형태로 팽창된다. 적합하게, 입구 포트의 상대 위치와 가스 및 액체의 압력/유동 특성은 액체 입구 및 가스 입구 사이의 제2영역에서 분산의 재순환이 발생되지 않도록 조절된다. 모서리를 갖는 노즐을 포함하는 실시예에 있어서, 혼합실의 내부 표면과, 제1영역에서 합체하는 액체를 혼합실로 귀환하여 분무로 분산된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 방법 및 장치는 상대적으로 짧은 투사를 가지며 상대적으로 적은 가스 및 액체 처리량을 갖는 분무를 사용하여 화재 제어를 위해 사용된다. 이 실시예에 있어서, 분무 노즐은 다수의 액체 입구, 다수의 가스 입구 및 다수의 출구를 갖는 혼합실을 구비한다. 또한 혼합실은 입구에 도입된 가스 및 액체의 혼합에 조력하는 내부 표면을 갖는다. 표면의 형상은 가스 및 액체가 서로 충돌후에 함께 가스 및 액체에 압력을 가하게 되며 가스가 액체를 희석하게 되는데 이것이 강하 형성의 초기 단계이다. 적합하게 입구는 지향되어 있어서 가스 및 액체를 서로 충돌시키면서 입구를 거쳐 유동시켜 혼합실내로 혼합시키고, 혼합되지 않은 가스 또는 액체가 혼합실을 떠나는 것을 방지한다. 적합하게 출구는 혼합실의 수직축의 한 단부 둘레에 동등하게 주변으로 배치되어 있다. 출구는 소정 형상의 분무를 제공하도록 위치된다. 적합하게, 가스 입구는 혼합실 둘레 주변에 배치된다. 적합하게, 액체 입구는 혼합실 둘레 주변에 배치된다. 액체입구는 가스 입구의 방사상 외측에 또는 가스 입구는 액체 입구의 방사상 외측에 위치된다. 이런 교환성은 다른 적용을 위한 노즐 스케일링의 장점을 제공한다. 적합하게 가스 입구는 액체 입구의 방사상 외측에 있다. 방사상의 내부입구보다 방사상의 외부입구가 더 많을 것이다.

사용에 있어서 불연성 액체는 액체 입구에 공급되고, 불연성 가스는 소정 품질 및 투사를 갖는 궁극적인 분무를 성취하도록 충분한 고압으로 가스 입구에 공급된다. 가스 및 액체는 적합하게 공유 및 재순환에 의하여 혼합실에서 혼합된 후 분무의 형태로 출구를 통해 챔버를 떠난다. 분무는 중공 원추체 형태이고, 분무 각은 반경 방향으로 대향된 두 개의 출구의 두 개의 길이방향 축 사이의 각으로써 규정된다.

본 발명의 방법에 있어서, 가스는 적합하게 공기이나 다른 가스 예를들어 질소, 이산화탄소 또는 질소 및 공기의 혼합물 심지어는 할론(halon)도 사용될 수 있다. 그러나 불연성 화재 소화액 같은 것으로 사용될 수 있는 다른 액체, 예를들어 수용액을 포함하는 화염 억제제 또는 소화작용제도 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 분무 노즐의 작동을 위한 어떤 이론에 구속되는 것을 원하는 것은 아니지만, 분무의 투사 및 강하크기 분포는 혼합실 내부압력, 혼합실의 혼합형태 분무각 및 노즐을 통한 가스 및 액체의 처리량과 같은 인자에 의존한다. 분무 노즐에서의 가스 및 액체 혼합의 범위는 그중에서도 혼합실 크기, 혼합실에서의 가스 및 액체의 상호작용, 가스 및 액체의 압력 및 유동 특성에 의존하며 어느 정도는 혼합실의 형상에 의존한다. 그러므로 예를들어, 혼합실에서 가스 및 액체의 혼합을 완전하게 할수록 결과로서 얻어지는 분무에 있어서의 액체 강하는 더 적어질 것이다. 미세분무, 즉 적은 액체 강하는 혼합실의 압력이 상대적으로 높고, 혼합 형태의 크기가 챔버를 떠나기 전에 강하의 합체가 최소화될 때 발생된다. 낮은 압력에서 혼합실이 작동될 때, 가스의 대량 처리는 고압 작동에서와 같이 적은 액체 강하를 갖는 분무를 성취하기 위해 증가되어야만 한다. 어떤 최적상의 가스 유동 또는 압력의 증가는 보다 작은 액체 강하 크기로 분무를 발생하는데에 이롭지 않다. 조대분무, 즉 큰 액체 강하로의 분무는 보다 적은 가스를 사용하거나, 고압이 사용될 때 혼합실에서의 합체 증가를 허용함으로서 발생된다.

화재 제어에 있어서 분무를 화염에 지향시킬 때 분무는 만족할 만한 화염침투 효과로 필요한 투사를 가지며, 노즐을 떠날때에 그리고 화염 중심에 도달하기 전에 증발로 인해 중량이 감소될지라도 강하는 화염 중심에 도달할 때와 같은 액체 상태로 유지된다. 이것은 액체 강하의 증발에 따른 화염으로부터 실질적인 열흡수를 허용하고, 특히 증발의 고잠열 및 고 열용량을 갖는 물에 근거한 액체의 경우에 있어서 그렇다. 화염 중심의 대량 또는 신속한 온도 감축을 제공하는 것에 부가하여, 고온 환경에서 증기로 변하면 물에 근거한 분무는 분자량 수준에서 연소반응을 억제하여 화염 중심에서 가연물의 연소성 한계를 제한하는 물 분자를 제공한다. 온도 감소 효과는 화재의 재연소 방해를 돕는 효과가 있다. 액체 탄화수소에 근거한 화염에 대하여 물-오일 에멀젼의 형성은 제거된 연기입자에 의해 강화되며, 또한 재점화를 못하도록 한다.

본 발명의 화재 제어 방법 및 장치는 다양한 작용 및 용도를 갖는다. 장치는 빌딩 또는 차량에의 고정된 설치의 형태, 화재 제어 호스에의 반이동 설치의 형태, 이동화재 소화에의 이동설치 형태로 설치된다.

그러므로 긴 투사를 갖는 분무를 사용하는 본 발명에 따른 방법 및 장치는 이동 작업 또는 고정 설치에 의하여 상대적으로 대형화재 제어에 사용된다. 이 방법은 적합한 크기의 액체 강하의 분무의 사용에 의해 특히 오일 화재 제어에 특히 잇점이 있으며, 화염 중심에 빨려들어간 물에 근거한 액체의 격렬한 증발로 인한 폭발 가능의 위험을 감소하게 된다.

짧은 투사를 갖는 분무를 사용하는 본 발명에 따른 방법 및 장치는 제한된 공간에서 화재 제어의 고정, 이동을 위하여 사용되며 제한된 공간의 많은 영역에 걸쳐 화재 제어를 위해 다수의 분무 노즐이 제공되며, 상기 노즐은 적합한 투사를 가지며 제한된 공간 배치 및 화재의 가능한 특성에 따라 배치된다. 제한된 공간은 항공기와 같은 운송수단의 내부, 빌딩 또는 터널의 내부가 될 것이다. 제한된 공간에서 화재 비상시에는 열, 연기, 유독증기 및 산소부족에 의해 환경이 생존불능으로 되기 전에 갖혀있는 사람을 탈출시키는데 이용할 만한 시간이 제한되기 때문에 생명에 대한 위험은 화급하다. 화염 전방부(플래시오버) 확대의 고위험과 화염 확산의 가능성에 의해 위험은 더욱 증대되고, 이로인해 탈출 통로가 차단되거나 제한된 공간이 항공기와 같은 운송수단이면 연료의 폭발을 초래할 수 있다. 이런 위험은 최근 항공기 화재를 포함하는 사건에서 비극적인 것으로 나타났다. 본 발명은 제한된 공급 액체를 사용하여 확대의 초기단계에서 화재를 소화하거나 발생된 화재의 확산을 제한하는 것에 의해 화재 제어의 방법을 제공하는 것이다. 분무 노즐로의 가스 공급으로서 정화된 냉각 공기의 공급을 사용하는 것에 의해 본 발명은 냉각 가스를 공급하는 편리한 잇점을 가지고, 한정된 공간 내부의 온도를 더욱 감축시켜 한정된 공간에 있는 사람에 대한 환경의 호흡 능력을 증가시킨다. 이것은 제한된 공간에서 노즐의 적합한 위치에 의하여 물강하가 화염을 향하여 추진되나, 공기가 그 운동 에너지를 공급하는 대신에 운동 에너지를 액체에 부여하는 것과 같은 운동량을 손실하는 경향이 있으며, 화염은 노즐 주위에 정체되는 경향이 있어서 한정된 공간에서 각 개인을 위한 환경의 생존성을 조장하는 경우에 특히 그러하다. 이것은 또한 각 개인에 의하여 작동되는 이동 또는 반 이동을 위한 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 방법 및 장치가 제한된 공간에서 적용될 때, 가스 또는 액체의 공급은 제한된 공간으로부터 고온가스 및 증기 추출을 할 수 있는 펌프 또는 추출기 구동에 사용된다. 분무 노즐은 액체 또는 가스 또는 다른것에 의하여 직접 공급될 것이며, 펌프 또는 추출기를 통과한 후에 액체 또는 가스에 의하여 공급될 것이다. 또한 펌프 또는 추출기는 가스 및 액체에 의하여 간접적으로 구동된다. 그러므로 제한된 공간 예를들어 항공기 기내가 압축된다면, 물 분무의 증기에 의해 발생된 공기 및 수증기는 제한된 공간의 압력을 증가시키게 된다. 이 압력은 항공기 압력화 시스템 또는 추출기를 통해 압력을 낮추는 것을 포함하는 수단에 의하여 조절될 수 있고, 그것에 의해 제한된 공간으로부터 고온 유동 증기 및 증기를 제거한다. 펌프 또는 추출기 및 분무 노즐는 단일 장치로 함께 설치하거나 분리 설치할 수 있다. 분무 노즐은 고 화재 위험의 지역상에 위치될 것이며, 펌프 또는 추출기는 고온 유독 증기가 수집될 수 있는 고 지점에 설치된다.

상대적으로 짧은 투사를 갖는 본 발명에 따른 분무 노즐에 필요한 상대적으로 적은 액체의 양은 제한된 액체의 양을 이용할 수 있는 운송수단 등의 사용에 특히 적합하다. 본 실시예에 있어서, 분무를 위한 액체 공급은 선상의 공급수로부터 유도되어 운송수단이 움직일 때 작동을 허락하게 된다. 가스 공급은 운송수단 자체의 압축 가스 공급으로부터 유사하게 유도된다. 펌프 또는 추출기는 운송수단의 공기조절 구멍 또는 추출구멍으로 배기된다. 본 발명에 적용되는 운송수단은 기차, 탱크 및 장갑 차량등, 배, 헬리콥터, 잠수함, 보다 적합하게는 항공기를 포함한다. 그러므로 항공기 화재의 경우, 공항에서 지상에 있는 경우, 예를들어 화재의 확대 또는 확산은 항공기내로부터 이용할 수 있는 이용 서어비스(공기 및 물)가 제한된다. 이것은 어떤 비상 서어비스의 도착전에 승객을 탈출시키기 위해 화재의 초기단계 동안에 가치있는 시간을 제공한다. 운송수단에서 전력이 들어오지 않을 경우에 가압 공기의 의해 수신기로부터 물을 소정의 압력으로 공급하게 된다. 수행될 수 있는 통상의 화재 제어 절차에 추가하여 도착시 비상 서어비스에 의해 항공기에서 이용할 수 있는 제한된 물의 양과 압축된 공기 공급은 증가하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방법 및 장치는 통상의 화재 제어에 요구되는 과잉의 액체량의 사용을 피해야 하는 제한된 공간에 적용된다. 그와 같은 실시예는 홍수의 문제를 야기할 수도 있는 과잉의 액체의 양이 발생하는 터널, 광산 및 다른 지하 작업장을 포함할 것이며, 또는 전기적 위험이 있는 상황을 포함할 것이다. 본 실시예에 있어서 분무 노즐은 이용에 적합하게 길거나 또는 짧은 투사 분무를 가지며, 터널 그 자체내에 장착물 같은 것으로 제공되나, 터널을 통한 이동 차량에 관련된다. 그러므로 예를들어 터널을 통과하여 이동하는 기차는 기차로부터 액체 및 가스 공급에 유도되는 분무 노즐과 함께 설치될 것이며, 화차 또는 수송 전달 운송수단 또는 가연성 액체같은 최고의 화재 위험 영역에 위치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법 및 장치는 예를들어 호텔, 창고등과 같이 과잉의 액체 사용으로 인한 손해를 최소화 하는 것이 바람직한 곳에 적용된다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면과 함께 예로써 하기에서 상세히 설명되어질 것이다.

제1도에 있어서, 본 발명에 따른 상대적으로 긴 투사 분무를 발생하기 위한 분무 노즐은 길이방향축(2)둘레에 배치되며 축방향으로 지향된 가스 입구(4)를 가지는 제1단부(3)와 축방향으로 지향된 출구(6)를 갖는 제2단부(5)를 가지는 실린더형 혼합실(1)을 포함한다. 또한 혼합실은 혼합실(1)의 길이방향축(2)에 수직인면(8)상에 직경 방향으로 대향된 방사상으로 지향된 두 개의 액체 입구(7)를 갖는다. 출구(6)가 혼합실(1)보다 좁은 것에 의하여 혼합실(1)의 내부표면(10)에 인접하는 모서리(9)를 한정한다. 또한 혼합실(1)은 출구(6) 및 액체 입구의 면(8) 사이에 제1영역(11)을 갖는다. 혼합실(1)은 액체 입구의 면(8) 및 가스 입구(4) 사이에 제2영역(12)을 갖는다.

사용에 있어서 공기와 같은 불연성 가스가 소정의 압력으로 가스 입구(4)에 공급되고, 물같은 불연성 액체가 소정의 압력으로 액체 입구(7)에 공급된다. 혼합실(1)에 유입한 압축 가스는 액체 입구를 통하여 유입하는 액체를 공유하고 대부분의 액체를 유지하여 제1영역(11)에서 가스중의 액체 분산을 제공하게 된다. 분산으로 출구(6)를 통하여 혼합실을 떠나갈 때 분무의 형태로 팽창된다. 또한 일부 액체는 혼합실내에 남아 있게 되며, 분무에 있어서 최종적으로 떠나갈 때까지 재순환된다. 또한 일부 액체는 혼합실(1)의 내부표면(10)상에서 합체되며, 분무에 있어서 실질적으로 분산될 제1영역(11)에서 재순환으로 인해 혼합실(1)로 귀환되는 경향이 있다. 가스 및 액체의 상대적 유동 및 압력은 적합하게 조절되므로 제2영역(12)에서 재순환은 발생되지 않는다.

제2도 내지 제4도에 있어서, 본 발명에 따른 상대적으로 긴 투사 분무를 발생하기 위한 분무 노즐은 길이방향축(24) 주위에 배치된 혼합실(23) 사이에 국한되어 조립되어지는 내부본체(21) 및 외부본체(22)를 포함한다. 혼합실(23)은 내부부분(21)에서 축방향으로 지향된 가스 입구(26)와 함께 제1단부(25)를 갖는다. 혼합실(23)은 축방향으로 지향된 출구(28)와 함께 제2단부(27)를 갖는다. 또한 혼합실은 혼합실(23)의 수직축(23)에 수직인 면(30)상에 반경방향으로 대향된 내부부분(21)에서 방사상으로 지향된 2개의 액체 입구(29)를 갖는다. 출구(28)가 혼합실(23)보다 좁은 것에 의하여 혼합실(23)의 내부 표면(32)에 인접하는 모서리(31)를 한정한다. 혼합실(23)은 출구(28) 및 액체 입구(29) 사이의 제1영역(33)과 액체 입구(29)와 가스 입구(26) 사이의 제2영역(35)을 갖는다.

사용에 있어서, 공기와 같은 불연성 가스가 소정의 압력으로 가스 입구(26)에 공급되어 소정의 투사를 갖는 분무를 성취하게 되며, 물같은 불연성 액체는 내부부분(21)내의 방사상 슬롯(34)을 통해 액체 입구(29)에 공급된다. 혼합실(23)에 유입한 가스는 액체 입구(29)을 통하여 유입하는 액체를 공유하며 대부분의 액체를 유지하여 제1영역(33)에서 액체 분산을 제공하게 된다. 분산으로 출구(28)를 통해 혼합실을 떠날 때 분무형태로 팽창된다. 또한 일부 액체는 혼합실내에 유지되고 분무에 있어서 최종적으로 떠나갈 때까지 재순환된다. 또한 일부 액체는 혼합실(23)의 내부표면(32)상에서 합체되며, 분무에 있어서 실질적으로 분산될 제1영역(33)에서 재순환으로 인해 혼합실(23)로 귀환되는 경향이 있다. 가스 및 액체의 상대적 유동 및 압력은 적합하게 조절되므로 제2영역(35)에서 재순환은 발생되지 않는다.

제2도에 도시한 노즐은 출구(28)상에 분무형 개조기를 갖는다. 그와 같은 분무 노즐은 제3도 및 제4도에 도시되었다. 제3도는 노즐의 수직 단면도이고, 제4도는 제3도의 A-A상에서 본 노즐의 단부도이다. 분사형 개조기는 3개의 부재(37)에 의하여 출구(28) 중심에 위치한 본체(36)를 포함한다. 그와 같은 개조기는 15˚내지 26˚의 분무각으로 계란형 횡단면의 가스-액체 분무를 발생한다.

제3도와 같은 분무 노즐을 사용하여 1분당 100ℓ의 물로 하고, 공기 대 물의 질량비를 약 4:100을 초과하지 않는 것으로 하여, 공기 조건하에서 약 12m의 투사를 갖는 분무가 얻어졌다. 이 분무는 나무 오두막의 불을 끈다. 물 공급상의 배압은 12barg 미만이며, 공기 공급상의 배압은 4barg미만이다.

제5도는 상대적으로 긴 투사 분무를 발생시키기 위한 본 발명에 따른 분무 노즐의 수직 단면도이나 제1도 내지 제4도의 노즐에 의하여 발생된 것과 같은 길이는 아니다. 제6도는 제5도의 B-B상의 단부도와 같은 노즐이다. 제7도는 제5도 및 제6도에서의 노즐의 C-C를 따른 단면도이다. 제8도는 단지 5개의 출구를 갖는 제6도에서의 대안 노즐의 B-B상의 단부도이다.

제5도 내지 제8도에 있어서의 분무 노즐은 길이방향축(85)에 대하여 배치된 원뿔형 혼합실(84)에 국한 되어 조립되는 내부부분(82) 및 외부부분(83)을 포함한다. 혼합실은 내부부분(82)에서 축방향으로 지향된 가스 입구(87)와 함께 제1단부를 갖는다. 혼합실은 혼합실(84)의 길이방향축(85)에 수직인면(89)상에 직경방향으로 대향된 내부부분에서 방사상으로 지향된 2개의 액체 입구(88)를 갖는다. 액체 입구는 입구(91)로 부터 유동되는 액체를 통하여 환상실(90)로 유체 연통된다. 혼합실(84)은 다섯 개 또는 여섯 개의 출구(93)과 함께 제2단부를 갖는다. 여섯 개의 출구 배치(제6도)를 위한 출구 사이의 각은 모두 30˚이다. 다섯 개의 출구 배지(제8도)를 위한 각은 45˚ 및 30˚이다.

공기와 같은 불연성 가스가 소정 압력으로 가스 입구(87)에 공급된다. 물 같은 불연성 액체는 소정 압력으로 입구(91) 및 환상실(9)을 거쳐 액체 입구(88)에 공급된다.

결과로서 얻어진 분무는 화재 제어에 지향될 출구(93)를 통하여 혼합실을 떠난다. 이 형태의 노즐은 계란 횡단면을 갖는 분무를 발생한다.

제1도 내지 제8도에 따른 분무 노즐은 두 개 이상의 액체 입구를 가질 것이다. 이 액체 입구는 혼합실을 따라서 주변으로 동일하게 배치되어 혼합실에서의 순수 방사상 액체 유동을 피할 수 있고 이것은 혼합실의 벽상에 액체의 응집을 생기게 한다.

제9도 및 제10도에 있어서, 본 발명에 따른 상대적으로 짧은 투사 분무를 발생하기 위한 분무 노즐은 길이방향축 둘레에 배치된 원추곡선 혼합실(53) 사이에 국한되어 조립된 내부부분(51) 및 외부부분(52)을 포함한다. 혼합실(53)은 혼합실의 한 단부를 따라 주위로 동등하게 배치된 다수의 출구(55)를 갖는다. 또한 혼합실(53)은 혼합실의 상대단부(59) 주위에 주변으로 배치된 다수의 액체 입구(58) 및 가스 입구(57)를 가지며, 가스 입구(57)는 액체 입구(58)와 방사상 내부에 방사상 정렬된다. 가스 및 액체 입구는 지향되어 있으므로 입구를 통한 가스 및 액체 유동은 서로 충돌하고 동일한 수의 가스 입구, 액체 입구 및 출구가 존재한다. 혼합실(53)은 입구(57,58)를 통하여 도입된 가스 및 액체의 혼합을 도와주는 표면(61)을 갖는다. 노즐은 제9도에서 길이방향 단면도로, 제10도에서는 x-x상에서 본 노즐의 단면도이다.

사용에 있어서 물과 같은 불연성 액체는 소정 압력으로 액체 공급실(60)을 거쳐 액체 입구(58)에 공급되고, 공기와 같은 불연성 가스는 소정 압력으로 가스 입구(57)에 공급된다. 가스 및 액체는 공유 또는 재순환에 의하여 혼합실(53)에서 혼합된다. 가스 및 액체의 혼합은 중공 원추체 분무의 형태로 출구(55)를 통하여 챔버를 떠난다.

본 발명에 따른 방법 및 장치의 효율을 시험하기 위해, 제9도 및 제10도에서와 같은 상대적으로 짧은 투사를 가지는 분무 노즐은 제한된 공간에서 시험되었다. 사용된 제한된 공간은 개장된 화물 컨테이너이다. 컨테이너 폭 2.3m, 높이 2.6m(길이 12.0m)이다. 컨테이너는 천장에 새개의 도관을 갖는데, 직경이 1.0m인 중심도관 및 직경이 0.6m인 다른 두 개의 도관을 갖는다. 컨테이너는 또한 강화벽 및 수냉식 바닥을 갖는다. 화염 트레이(tray)는 컨테이너 중심에 위치되며 폭 1m, 길이 1m, 깊이 0.2m이다. 1.5평방 미터의 외부 트레이는 액체 유출을 위해 화염 트레이 주위에 제공된다. 컨테이너는 열전쌍을 제공한다. 제9도 및 제10도에서의 4개의 분무 노즐은 평방 피치(pitch) 배열에서 화염 트레이 위의 약 1.8m에 위치된다. 화염 시험에 의해 화염 트레이 온도에서 8ℓ의 가솔린으로 점화로부터 6초 내에 정점(약 900℃)에 도달하고, 화염은 강도, 온도, 연기에 관해 점화로부터 약 30초후 최고에 달한다. 4개의 분무 노즐을 사용하여 5.6㎏/㎠(80psing)로 20ℓ/min의 총 물공급 및 4.2㎏/㎠(60psig)에서 약 200ℓ/min의 공기 공급으로 화염 트레이의 양호한 분무 피복이 성취된다. 점화후 30초에서 활성화된 분무와 함께 화염은 약 1ℓ의 물을 사용하여 순간적으로 소화된다. 분무는 약 10초동안 유지되며, 그 환경은 분무가 시작되어진 후 5 내지 10초 동안 생존 가능한 것으로 된다. 다양한 형태의 100화염 시험에서 화염 재점화는 관찰되지 않는다. 수반된 시험은 제9도 및 제10도에서의 단일 분무 노즐로 6ℓ 가솔린 화염이 소화되는 것을 나타낸다. 이 예에서의 재점화는 오일/물 에멀젼의 형성에 의하여 방지된다.

똑같은 제한된 공간을 사용하여, 열차위의 차와 같은 운송 수단하에서 화염을 모방하는 시험을 행하였다. 금속판은 약 25cm의 화염갭을 떠나도록 화염 트레이 위에 위치된다. 제9도에서 도시한 형태의 4개의 분무 노즐은 판과 화염 트레이 사이의 갭을 지향시키는 화염 트레이의 각축에 두 개가 위치되었다. 9ℓ가솔린 화염을 소화하는데는 평균 약 4초 정도 걸리며, 단지 1.5ℓ의 물을 사용하여 그 40%까지는 금속판상에 소비된다. 제5도에서 도시한 것과 같은 적합한 형태의 분무를 사용함으로서 물의 손실은 감소될 것이다. 또한 분무 노즐은 컨테이너를 통한 강력한 기류로 인해 생기는 매우 격렬한 화염을 소화한다. 또 다른 시험에서는 제5도에 도시한 바와 같이 3개의 분무 노즐을 사용하여 15ℓ/min의 총 수량 공급과 200ℓ/min의 총 공기공급으로 하고 이 양쪽 유체를 5.5barg(80psig)로 하여 개방 컨테이너 도어에 인접한 외측의 30 내지 40ℓ의 항공용 연료일지라도 컨테이너 내측에서는 생존할 수 있는 환경이 유지될 수 있다는 것이 증명되었다.

제11도에 있어서, 항공기와 같은 제한된 공간에서 사용하기 위한 결합된 분무 노즐/추출기는 압축된 공기 공급(도시않음)으로 제공되어 냉각, 청정, 압축공기(43)의 흐름에 의해 구동되는 추출기(41)이다. 추출기(41)는 화염 지역으로부터 고온 유독 증가를 흡인하고, 유독 증기를 추출도관(45)으로 배출시킨다. 추출기(41)를 떠난 공기(48)는 기내에 장치한 공급수(도시않음)로부터 가압수의 공급(46) 및 혼합실(도시않음)을 갖는 분무 노즐(42)을 통과한다. 공기(48) 및 물(46)은 노즐에서 혼합되어 청정한 공기의 흐름을 갖는 작은 물 강하의 분무(47)를 발생시켜 화염 제어를 위해 지향된다.

제12도에 있어서, 본 발명에 따른 방법에 사용하는 분무 노즐(72) 및 추출기(71)를 비행기 동체(79)에 장착했다. 사용에 있어서, 항공기의 압축 공기 공급부(73)로부터의 차갑고 청정한 공기와 항공기에 탑재한 물공급부(76)로부터의 물이 분무 노즐(72)에 공급되고 이들을 분무 노즐의 혼합실에서 혼합하여 공기류에서 작은 물 강하의 분무(77)를 제공한다. 고온 유독 증기(74)는 항공기의 압축된 공기공급부(73)로 구동되는 추출기(71)에 의하여 흡입되고 추출도관(75)으로 배출된다. 고온 유독 증기가 수집될 수 있는 장소, 즉 승객실의 상부 공간에 추출기가 위치된다. 분무 노즐은 화장실 또는 취사실 위등과 같이 보다 높은 화재 발생지역에 위치된다. 압축된 공기의 수신기(78)는 압축공기 공급 및 물공급부(76) 압축을 위하여 사용되어지므로, 그 시스템은 항공기 엔진이 작동하지 않을 때 작동될 것이다. 또한 분무 노즐은 항공기의 승객 시트 위에 종래의 공기 조절 구멍 대신에 장착될 수 있으며, 정상 비행 조건하에서 존재하는 장치와 같은 기능을 하도록 설계되었다. 화재의 경우에 노즐은 자동적으로 화재 제어 역할을 시작할 것이다. 항공기 공기 조절을 위한 기류의 방향이 종종 위에서의 공기 제트로부터 하부 수준 가까이에 설치된 추출 구멍까지이므로, 화재 상황에서 공기 조절 시스템의 작동은 화재 제어를 위한 기류의 적합한 방향을 수용하도록 개량을 필요로 한다. 또한 추출기는 항공기의 공기조절/추출 시스템의 부분을 형성하고 항공기 압축공기 공급에 의한 것 뿐만 아니라 물 분무의 증발로 인한 증가된 객실 압력에 의해서도 구동된다. 그것에 의해 추출기는 객실 압력을 조절하는데 사용된다.

Claims (16)

1. 분무 노즐 사용에 의한 화재 제어 방법에 있어서, 상기 분무 노즐은 혼합실을 가지며 그 혼합실 안으로 2개의 유체가 도입되며, 상기 혼합실은 적어도 하나의 출구를 가지며 하나의 유체가 출구를 향해 유체 입구의 다수의 입구 하류에서 혼합실 안으로 도입되며 이를 통해 다른 유체가 다른 유체에 충돌하기 위해 혼합실 안으로 도입되며, ㄱ) 불연성 가스인 제1유체와 불연성 액체인 제2유체를 소정 압력으로 분무 노즐에 분리 공급하는 단계와, ㄴ) 화재를 제어하도록 출구로부터 나타나는 분무를 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스는 혼합실의 한 단부에서 가스 입구에 도입되고, 출구는 혼합실의 다른 단부에 있고, 상기 액체는 가스 입구와 출구 사이의 적어도 두 개의 액체 입구를 통하여 도입되고, 상기 가스 및 액체는 액체 입구와 출구 사이의 혼합실 영역에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 화재 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 및 액체는 다수의 액체 입구, 다수의 가스 입구 및 다수의 출구를 갖춘 혼합실을 가지는 분무 노즐에 공급되고 상기 혼합실은 도넛 형상인 것을 특징으로 하는 화재 제어 방법.
4. 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐에 있어서, 상기 노즐은 불연성 가스인 제1압축 유체와 불연성 액체인 제2유체를 위한 분리입구와 분무를 위한 적어도 하나의 출구를 가지는 혼합실을 구비하며, 상기 하나의 유체가 혼합실 안으로 다수의 입구를 가지며, 하나의 유체는 입구로부터 다수의 입구 하류를 통하여 혼합실 안으로 도입되며 이를 통해 다른 유체가 도입되는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
5. 제4항에 있어서, 상기 혼합실은 혼합실의 한 단부에서 가스 입구, 혼합실의 다른 단부에서 적어도 하나의 출구를 가지며, 상기 혼합실은 가스 입구로부터 하류에 적어도 두 개의 액체 입구를 가지는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 혼합실은 혼합실 주위 둘레에 동일 이격되는 다수의 액체 입구를 가지는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 혼합실은 필요한 형상의 분무를 발생하도록 지향된 다수의 출구를 가지는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 혼합실은 도넛 형상이며, 다수의 가스 입구, 다수의 액체 입구 및 다수의 출구를 가지는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 입구는 사용할시 가스 및 액체가 서로 충돌하도록 지향되는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
10. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 혼합실은 길이방향 축선을 갖고, 상기 출구는 상기 축선의 한 단부에 둥글게 배치된 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
11. 제10항에 있어서, 상기 혼합실은 원추곡선형의 기부에서 출구와 함께 원추곡선형인 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
12. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 분무 노즐은 형상 개조기를 갖는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 분무 노즐.
13. 화재 제어에 사용하기 위한 장치에 있어서, 제4항에 따른 적어도 하나의 분무 노즐과, 각각의 입구에 압축된 불연성 가스 및 압축된 불연성 액체를 공급하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 장치.
14. 제13항에 있어서, 사용할 때 압축된 가스 또는 액체에 의하여 구동되는 증기 압출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 장치는 운송수단에 장착된 것을 특징으로 하는 화재 제어에 사용하기 위한 장치.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 및 액체는 협소한 단부에서 가스 입구를 통하여 도입된 가스와 넓은 단부에서 분무 출구로 원추곡선형의 혼합실로 공급되는 것을 특징으로 하는 화재 제어 방법.

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