УСТРОЙСТВО ПОЖАРОТУШЕНИЯ ТОНКОРАСПЫЛЕННОЙ ВОДОЙ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА
DEVICE FOR FIRE EXTINGUISHING WITH SPRAYED WATER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Предусмотренные в данном документе варианты изобретения относятся к системам пожаротушения тонкораспыленной водой и, более конкретно, к автоматическому распылителю или устройству для разбрызгивания водяного тумана (который также именуется в данном документе «спринклер»), а также к способу производства такого распылителя.
[0002] Традиционные системы пожаротушения (например, спринклерные системы) разбрызгивают воду на определенном участке для тушения или сдерживания огня. Традиционные системы предусматривают использование относительно большого объема воды для значительного увлажнения всего, что находится на участке, а также для направления воды непосредственно в очаг возгорания. Было принято разбрызгивать воду непосредственно на стены, ограничивающие такой участок, например, на стены комнаты. Некоторые отраслевые стандарты требуют разбрызгивания воды непосредственно на стены на высоте, минимально удаленной от потолка. Часть воды, направляемой на стены, впитывается в материал стен. Часть воды отбрызгивается от стен и попадает на пол, мебель и прочие предметы в комнате.
[0003] Одним из недостатков традиционного подхода является потребность в относительно большом объеме воды или другой противопожарной жидкости. Намокание стен и всего, что находится в комнате, повышает вероятность того, что возникнет необходимость проводить ремонт или замену материалов стен и мебели или прочих предметов, находящихся в комнате, даже если они не были повреждены огнем. Вода просачивается на прилегающие участки и сквозь пол, что приводит к повреждению водой окружающих помещений. Зачастую ущерб, нанесенный водой, превышает непосредственный ущерб, нанесенный пожаром. Еще одним недостатком таких систем является то, что помещения различной площади и конфигурации обычно требуют различного расположения многочисленных распылителей в комнате или на участке, в пределах которого требуется обеспечить пожаротушение. Это создает дополнительные сложности для установщиков и разработчиков систем пожаротушения.
[0004] Системы пожаротушения тонкораспыленной водой используют меньше воды, чем традиционная спринклерная система, за счет чего сокращается описанный выше ущерб, вызванный увлажнением окружающих конструкций в результате попадания на них воды. Системы пожаротушения тонкораспыленной водой используют мелкие частицы воды для заполнения пространства в целях блокирования теплопередачи излучением и увлажнения объемных поверхностей. Тонкораспыленная вода наносится в виде струй из распылителя на защищаемый объем, и эти струи проникают в огонь, тем самым охлаждая его и заменяя кислород водяным туманом. Для проникновения струй тонкораспыленной воды важно, чтобы они были направлены в огонь по прямой. Для максимальной эффективности распылитель должен распылять непосредственно в месте возгорания или вблизи него.
[0005] Были приняты меры для того, чтобы распылять воду непосредственно под спринклерным устройством. Обычное требование получило название «испытание под устройством», при котором пожар начинается непосредственно под распылителем для разбрызгивания тонкораспыленной воды. К сожалению, эти усилия до сего момента приводили к получению неподходящих характеристик распыления и/или требовали сложных производственных или сборочных процессов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В соответствии с одним вариантом реализации изобретения, устройство пожаротушения тонкораспыленной водой содержит корпус распылителя, расположенный вокруг центральной оси. Оно также содержит узел распылителя, выполненный с возможностью выталкивания воды. Распылитель содержит кольцевую канавку. Распылитель также содержит отверстие (также называемое «микро-распылителем»), проходящее из камеры воды под давлением до кольцевой канавки, при этом микро-распылитель сориентирован под углом к центральной оси. Распылитель дополнительно содержит выступ дефлектора, расположенный вблизи выпускного отверстия распылителя, при этом выступ дефлектора располагается таким образом, что обеспечивается его контакт с водой, выходящей из выпускного отверстия узла распылителя.
[0007] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что микро-распылитель сориентирован под углом к центральной оси от около 15 градусов до около 50 градусов.
[0008] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что кольцевая канавка по меньшей мере частично ограничивается участком аксиально направленной стенки, участком радиально направленной внутренней стенки и участком радиально направленной внешней стенки, при этом микро-распылитель проходит через участок аксиально направленной стенки.
[0009] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что микро-распылитель выровнен перпендикулярно к участку аксиально направленной стенки кольцевой канавки.
[0010] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что выступ дефлектора формируется на участке радиально направленной внешней стенки.
[0011] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что микро-распылитель выполнен с возможностью направлять воду из камеры воды под давлением в кольцевую канавку, при этом микро-распылитель выровнен таким образом, чтобы выталкивать воду внутрь кольцевой канавки в направлении, обеспечивающем контакт с выступом дефлектора.
[0012] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что участок радиально направленной внешней стенки содержит первый сегмент и второй сегмент, при этом второй сегмент формирует выступ дефлектора.
[0013] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что второй сегмент смещен под углом к первому сегменту.
[0014] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут дополнительно содержать несколько распылителей, причем каждый из распылителей содержит кольцевую канавку, микро-распылитель и выступ дефлектора.
[0015] В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения предоставляется способ производства устройства пожаротушения тонкораспыленной водой. Этот способ включает этап, в котором механически обрабатывают корпус обоймы таким образом, чтобы он составлял единое целое с корпусом распылителя. Этот способ также включает этап, в котором механически обрабатывают кольцевую канавку вокруг центральной оси корпуса распылителя. Этот метод дополнительно включает этап, в котором просверливают по меньшей мере один микро-распылитель в корпусе распылителя от кольцевой канавки к камере воды под давлением в корпусе распылителя. Этот метод также дополнительно включает этап, в котором формируют выступ дефлектора как неотъемлемую часть внутри кольцевой канавки вблизи выпускного отверстия узла распылителя, при этом выступ дефлектора располагается таким образом, чтобы создавать препятствие распыленной воде, выходящей по меньшей мере из одного микро-распылителя.
[0016] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что сверление по меньшей мере одного микро-распылителя включает сверление сквозь участок аксиально направленной стенки в камеру воды под давлением под прямым углом к участку аксиально направленной стенки.
[0017] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что формирование выступа дефлектора как неотъемлемой части включает поворот под давлением части участка радиально направленной внешней стенки.
[0018] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что формирование выступа дефлектора как неотъемлемой части образует первый сегмент участка радиально направленной внешней стенки и второй сегмент радиально направленной внешней стенки, причем второй сегмент расположен под углом относительно первого сегмента.
[0019] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что сверление по меньшей мере одного микро-распылителя включает сверление микро-распылителя под углом от около 15 градусов до около 50 градусов к центральной оси корпуса распылителя.
[0020] В дополнение к одной или более характеристик, описанных выше, или в качестве альтернативы, дополнительные варианты реализации изобретения могут предусматривать, что формирование выступа дефлектора как неотъемлемой части включает позиционирование выступа дефлектора таким образом, чтобы изменять направление распыленной воды, выталкиваемой из микро-распылителя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0021] Предмет, считающийся изобретением, особенно отмечен и ясно заявлен в формуле изобретения, приведенной по завершении спецификации. Указанные выше и прочие характеристики и преимущества изобретения являются очевидными из следующего подробного описания во взаимосвязи с сопровождающими графическими материалами, в которых:
[0022] ФИГ. 1 является схематической иллюстрацией системы пожаротушения в действии;
[0023] ФИГ. 2 является видом устройства распыления воды для пожаротушения системы пожаротушения в поперечном разрезе;
[0024] ФИГ. 3 является видом области распылителя устройства распыления воды для пожаротушения в поперечном разрезе в соответствии с одним из вариантов реализации изобретения;
[0025] ФИГ. 4 является видом окончательной изготовленной конфигурации области распылителя устройства распыления воды для пожаротушения в поперечном разрезе в соответствии с другим вариантом реализации изобретения; и
[0026] ФИГ. 5 является схематическим видом области распылителя устройства распыления воды для пожаротушения, иллюстрирующим различные габариты.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0027] Ссылаясь на Фиг. 1, на которой схематически проиллюстрирована система пожаротушения 20, используемая для подавления или тушения пожара в пределах зоны 22. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения зона 22 является по существу закрытым пространством, таким как комната в здании. Зона 22 включает по существу горизонтальную поверхность 26. В одном примере горизонтальная поверхность 26 является полом. В другом примере горизонтальная поверхность 26 является платформой в пределах зоны 22. Потолок 28 параллелен поверхности 26 и обычно расположен в непосредственной близости от верха зоны 22. Прочие приводимые в качестве примера зоны или комнаты могут содержать наклонные поверхности, не являющиеся параллельными поверхности 26, или могут содержать поверхности, расположенные на разной высоте относительно поверхности 26. Следует иметь в виду, что приведенные выше примеры зоны 22 и горизонтальной поверхности 26 являются всего лишь иллюстрацией различных сред, в которых может применяться система пожаротушения 20. Для ясности, целевая зона - это то, что обозначено горизонтальной поверхностью 26, и такая целевая зона может включать любую поверхность, расположенную под любым наклоном, а также может содержать или включать в себя многочисленные предполагаемые предметы, такие как мебель, оборудование, предметы, находящиеся на хранении, и т.п.
[0028] Противопожарная жидкость, такая как вода, подается источником (не проиллюстрирован) через сеть трубопроводов на устройство распыления воды для пожаротушения 30. Устройство распыления воды для пожаротушения 30 содержит корпус распылителя 32 (Фиг. 2), имеющий камеру воды под давлением 34, гидравлически соединенную с одной или более распылителями для выпуска жидкости в зону 22. Устройство распыления воды для пожаротушения 30 при необходимости вводит противопожарную жидкость в зону 22. Устройство распыления воды для пожаротушения 30 располагается внутри зоны 22 и выполняется с возможностью направлять противопожарную жидкость по первичной траектории 36, направленной прямо на по существу горизонтальную поверхность 26. В этом примере первичная траектория 36 направлена прямо на поверхность пола 26.
[0029] Приведенная в качестве примера первичная траектория 36 выровнена по существу перпендикулярно к по существу горизонтальной поверхности 26. Относительно крутой угол направленности первичной траектории 36 обеспечивает направление большей части противопожарной жидкости, поступающей из устройства распыления воды для пожаротушения 30, прямо на пол или на по существу горизонтальную поверхность 26.
[0030] Ссылаясь теперь на Фиг. 2, устройство распыления воды для пожаротушения 30 проиллюстрировано более подробно. Корпус распылителя 32 расположен вокруг центральной оси 38, проходящей в продольном направлении сквозь корпус распылителя 32. Камера воды под давлением 34, расположенная внутри корпуса распылителя 32, гидравлически соединена с по меньшей мере одним, а обычно с несколькими распылителями для выпуска противопожарной жидкости (например, воды). Корпус обоймы 40 функционально присоединен к корпусу распылителя 32. В одном варианте реализации изобретения корпус обоймы 40 механически обработан таким образом, чтобы он составлял единое целое с корпусом распылителя 32 для формирования перманентного прикрепления к нему. Для достижения выпуска противопожарной жидкости по первичной траектории 36 устройство распыления воды для пожаротушения 30 выполнено с возможностью осуществления этого действия при выталкивании противопожарной жидкости вокруг корпуса обоймы 40.
[0031] Узел распылителя 42 сформирован вблизи конца корпуса распылителя 32 (также проиллюстрирован на Фиг. 3 и 4). Следует обратить внимание на то, что устройство 30 содержит различные компоненты, выполненные с возможностью блокировки потока воды сквозь центральное отверстие 31, чем обеспечивается направление желаемого потока воды через отверстия 46 (также называемые в данном документе микро-распылителями). Микро-распылители проходят от камеры воды под давлением 34 корпуса распылителя 32 через корпус распылителя 32 в окружающую среду. Термин «микро-распылитель», используемый в настоящем документе, означает отверстие, например, просверленное отверстие, ограниченное корпусом распылителя 32, имеющее небольшую площадь сечения относительно зоны трубопровода системы. Например, в одном варианте реализации изобретения труба, по которой вода подается на распылитель, имеет внутренний диаметр около 8 мм, в то время как микро-распылитель имеет диаметр, равный или менее чем около 1,4 мм. С точки зрения площади сечения, такой вариант реализации изобретения имеет площадь около 50,3 кв. мм трубы, подающей воду на распылитель спринклера, имеющий микро-распылители, просверленные в корпусе распылителя 32. Эти микро-распылители корпуса распылителя 32 имеют площадь сечения около 1,54 кв. мм или менее, то есть, отдельные микро-распылители более чем в 30 раз меньше системной трубы. Следует отметить, что размеры, описанные выше, приведены исключительно в качестве примера, и что соотношение микро-распылителей и трубы подачи воды является примерным. Это соотношение может быть различным в зависимости от конкретного применения и спецификаций. В некоторых вариантах реализации изобретения это соотношение составляет по меньшей мере около 10, при этом отдельные микро-распылители по меньшей мере примерно в 10 раз меньше (по площади сечения), чем труба подачи воды. В одном варианте реализации изобретения микро-распылители высверлены до диаметра, равного или менее чем около 2 мм. В некоторых вариантах реализации изобретения диаметр микро-распылителей составляет от около 0,5 мм до около 0,7 мм.
[0032] Распылитель 42 содержит кольцевую канавку 44, проходящую по окружности вокруг корпуса распылителя 32. Отверстие 46 проходит между и гидравлически соединяет камеру воды под давлением 34 и кольцевую канавку 44. Отверстие 46 расположено таким образом, чтобы направлять противопожарную жидкость из камеры воды под давлением 34 в кольцевую канавку 44 под углом относительно центральной оси 38 корпуса распылителя 32. В одном из вариантов реализации изобретения этот угол составляет от около 15 градусов до около 50 градусов. В другом варианте реализации изобретения этот угол составляет около 30 градусов (Фиг. 5), но предусмотрены альтернативные угловые положения. Кольцевая канавка 44 ограничивается участком аксиально направленной стенки 48, участком радиально направленной внутренней стенки 50 и участком радиально направленной внешней стенки 52. Отверстие 46 формируется в участке аксиально направленной стенки 48 и сориентировано перпендикулярно участку аксиально направленной стенки 48.
[0033] Отверстие 46 определяет путь потока жидкости и приводит к траектории струи в кольцевой канавке 44. Часть участка радиально направленной внешней стенки 52 сориентирована под углом к остальной части участка радиально направленной внешней стенки 52 для ограничения того, что называется выступом дефлектора 54 (Фиг. 3 и 4). Траектория струи, содержащая траекторию выталкиваемого потока жидкости, пересекается с выступом дефлектора 54 для обеспечения контакта жидкости, выталкиваемой через отверстие 46, с выступом дефлектора 54 и ее соответствующего отклонения. Отклонение жидкости осуществляется в направлении, способствующем формированию первичной траектории 36, подробно описанной выше. Участок радиально направленной внешней стенки 52 формируется из нескольких сегментов, таких как первый сегмент 56 и второй сегмент 58, при этом второй сегмент содержит выступ дефлектора 54 и расположен под углом к первому сегменту 56. Типовые варианты реализации выступа дефлектора 54 проиллюстрированы на Фиг. 3 и 4, но следует учитывать, что точная ориентация выступа дефлектора 54 не ограничена проиллюстрированными вариантами реализации и может содержать ее различные варианты.
[0034] Хотя выше описан один распылитель, следует принять во внимание, что по окружности корпуса распылителя 32 может быть расположено некоторое количество распылителей, формирующих таким образом на корпусе распылителя 32 несколько выпускных отверстий, из которых может выталкиваться противопожарная жидкость. В частности, в некоторых вариантах реализации изобретения узел распылителя тонкораспыленной воды содержит некоторое количество отверстий микро-распылителя и выступ дефлектора, которые все заключены в одном корпусе.
[0035] Как проиллюстрировано, в дополнение к первичной траектории 36 устройство распыления воды для пожаротушения 30 содержит дополнительные распылители, которые можно назвать вспомогательными распылителями 60. Вспомогательные распылители 60 ориентированы таким образом, чтобы выталкивать жидкость в направлении вниз и в радиальном направлении от корпуса распылителя 32. В одном варианте реализации изобретения вспомогательный распылитель 60 ориентирован под углом около 65 градусов к центральной оси 38, но предусмотрены и другие варианты в зависимости от конкретного применения.
[0036] Описанная выше конструкция является полезной для преодоления сложностей изготовления, связанных с формированием одного цельного, единообразного и созданного как единое целое распылителя, выполненного с возможностью выталкивать жидкость по первичной траектории 36, которая ранее считалась «мертвой зоной». В частности, предоставляется способ формирования устройства распыления воды для пожаротушения 30.
[0037] Этот способ включает этапы, в которых формируют корпус обоймы с корпусом распылителя 32 как единое целое. Формирование корпуса обоймы с корпусом распылителя 32 как единого целого может включать любое процесс соединения, например, такой как литье, сварка, пайка и химическое растворение. Это просто примеры процессов, и следует принять во внимание, что описанные выше процессы приведены исключительно в качестве иллюстрации и не являются единственно возможными. Кольцевую канавку 44 создают методом механической обработки в корпусе распылителя 32. Следует принять во внимание, что методом механической обработки могут создаваться многочисленные профили канавок. Кольцевая канавка 44 облегчает работу с участком, на котором может быть просверлено отверстие 46. В частности, сверло вставляют в кольцевую канавку 44 и просверливают отверстие 46 через корпус распылителя 32 до камеры воды под давлением 34. Отверстие расположено под прямым углом к участку аксиально направленной стенки 48, как более подробно описано выше, но, как отмечалось, конфигурации кольцевой канавки 44 и, соответственно, участка аксиально направленной стенки 48, могут быть различными. Таким образом, выступ дефлектора 54 формируется как неотъемлемая часть внутри кольцевой канавки 44 вблизи выпускного отверстия распылителя 42. Выступ дефлектора 54 формируют посредством поворота под давлением корпуса распылителя 32, и полученный в результате этого выступ дефлектора 54 способствует отклонению распыления вниз вокруг корпуса обоймы 40.
[0038] Обеспечивается преимущество, заключающееся в том, что корпус обоймы 40 механически обрабатывают таким образом, чтобы он формировал единое целое с корпусом распылителя 32, таким образом снижая уровень сложности узла и избегая необходимости повторной сборки после использования устройства распыления воды для пожаротушения 30, которая требуется в случае съемного узла корпуса обоймы. Кроме того, выступ дефлектора 54 формируют как единое целое с корпусом распылителя 32. Это позволяет объединить изготовление выступа дефлектора 54 с тем же этапом механической обработки, на котором изготавливают остальную часть корпуса распылителя. Следовательно, дефлектор не требует отдельной сборки или деталей, и его изготовление можно интегрировать в программу механической обработки корпуса распылителя 32 по существу на станке с ЧПУ типа CNC.
[0039] Хотя данное изобретение было подробно описано в связи лишь с ограниченным числом вариантов реализации, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается такими раскрытыми вариантами реализации. Скорее, данное изобретение может быть модифицировано для включения в него любого количества вариантов, изменений, замен или эквивалентных узлов, ранее не описанных, но соответствующих духу и объему изобретения. Кроме того, хотя были описаны различные варианты реализации изобретения, следует понимать, что аспекты данного изобретения могут включать только некоторые из описанных вариантов реализации. Соответственно, данное изобретение не следует воспринимать как ограниченное приведенным выше описанием, и оно ограничивается только объемом прилагаемых пунктов формулы изобретения.