СИСТЕМА АЭРОЗОЛЬНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО АЭРОЗОЛЬНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
SYSTEM OF AEROSOL FIRE EXTINGUISHING (VERSIONS), DEVICE OF AEROSOL FIRE EXTINGUISHING (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам и устройствам пожарной защиты, которые используют управляемые вручную или автоматически сопла, предназначенные для использования при подаче противопожарных жидкостей. В частности, изобретение относится к системе и устройствам пожарной защиты для зон низкой пожароопасности и обычной пожароопасности с использованием сопел противопожарной защиты, которые создают жидкий аэрозоль. Соответственно, настоящее изобретение относится также к управляемым вручную или автоматически соплам для использования при подаче противопожарных жидкостей, предпочтительно воды в виде водяного аэрозоля.
Уровень техники
Сопла систем пожаротушения используются для подачи воды с добавками или без них в виде относительно мелких брызг, которые в этой отрасли обычно называют аэрозолем. Напротив, спринклеры систем пожаротушения подают воду в виде крупных капель или струй воды. Кроме того, в области предупреждения и борьбы с пожарами различают устройства пожаротушения как сопла или спринклеры на основании устройства, отвечающего принятому в отрасли стандарту технических характеристик. Например, устройства, отвечающие эксплуатационным испытаниям, оговоренным в публикации Factory Mutual (FM) Global Technologies LLC, «Approval Standard for Water Mist Systems: Class No. 5560» (May 2005) (далее по тексту именуемой «FM 5560»), классифицируются как устройства или сопла с водяным аэрозолем.
Механизм, посредством которого (которых) мелкие брызги (водяной аэрозоль) действуют для борьбы с пожаром, его подавления или тушения, может быть сложной комбинацией двух или более из следующих факторов, в зависимости от рабочей концепции отдельного сопла, размера отверстия (отверстий), элемента распылителя, рабочего давления и расхода.
Количество испарения и, следовательно, тепла, отобранного из пламени (т.е. охлаждение горючего), зависит от площади поверхности применяемых капель воды для данного объема. Уменьшение размеров капель приводит к увеличению площади поверхности и усилению охлаждающего действия данного объемного расхода воды.
При превращении воды в пар она увеличивается в объеме примерно в 1650 раз, вытесняя и разбавляя кислород, тем самым блокируя доступ кислорода к горючему.
Маленькие капельки воды являются крайне легкими и обычно остаются подвешенными легчайшими потоками воздуха. Это приводит к образованию «аэрозоля», который обычно распределяется по всему замкнутому пространству за пределами диапазона непосредственного распыления отдельного сопла. Поэтому маленькие капельки воды с большей вероятностью попадут в очаг пожара, дополнительно повышая эффективность этих систем. Кроме того, это объемный эффект распределения аэрозоля действует для охлаждения газов и других горючих веществ в этой зоне, блокируя передачу лучистой теплоты на соседние горючие вещества, а также предварительно смачивая их.
В дополнение к предварительному смачиванию и охлаждению пламени испаряющимися каплями воды, пожаротушение посредством прямого контакта капель воды с горящим горючим для предотвращения дальнейшего образования горючих газов является одним из путей борьбы с пожаром и, предпочтительнее, борьбы с пожаром, обычно связанной с традиционными спринклерами. Однако при использовании быстродействующего механизма включения аэрозоль с высоким количеством движения может быть эффективным на ранней стадии развития открытых пожаров.
Известное сопло противопожарной защиты показано и описано в патенте США №5392993. Еще один тип известного сопла противопожарной защиты показан и описан в международной публикации патента согласно РСТ WO 98/18525. Другими известными соплами противопожарной защиты являются сопла AquaMist, выпускаемые компанией Тусо Fire Suppression и Building Products, г.Лансдейл, штат Пенсильвания (далее по тексту именуемые «Тусо»). Например, сопла АМ4 и AM 10 AquaMist были разработаны для рынка особой пожароопасности - сегмента пожаротушения распыленной водой, очень отличающегося от спринклеров. Эти сопла обеспечивали тушение пожаров класса В (легковоспламеняющиеся жидкости) путем полного затопления зон размещения оборудования и механизмов. В течение этого периода времени были разработаны и другие дополняющие сопла AquaMist: сопла АМ6, АМН, АМ22 и АМ24 были разработаны с морской системой Международной морской организации (ИМО) (стандарт ИМО А.800 (19)), и позднее было разработано сопло AM 15 с локальной прикладной системой системы ИМО 913. Ранее опубликованные паспорта для каждого из сопел АМ4, АМ6, АМ10, АМН, АМ22 и АМ24 и публикации патентов U.S. 5392993 и WO 98/18525 включены в предварительную патентную заявку США №61/193 873.
Сопло АМ24 было отдельно испытано Underwriters Laboratories для пожарной защиты зон до обычной пожароопасности, группа 2 (ОН2), согласно определению в публикации Национальной ассоциации пожарной безопасности (NFPA), озаглавленной «NFPA 13: Standard for Installation of Automatic Sprinkler Systems» (NFPA 13). Сопло АМ24 было испытано в соответствии с требованиями стандарта UL 2167 и было признано успешно прошедшим суровое испытание пожаром степени ОН2. В соответствии с этим протоколом сопло получило листинг UL. Из-за формы распыления с относительно малым диаметром, характерного для этого сопла, листинг разрешал установки только при относительно ограниченных расстояниях между соплами и высотах потолков. Хотя требования к испытанию на эффективность при пожаре для низкой пожароопасности (LH) и обычной пожароопасности, группа 1 (ОН1) (согласно определению в NFPA 13), были менее жесткими, сопло АМ24 разработано на выдерживание испытания для ОН2. Результирующие параметры установки для LH и ОН1 имели такую же судьбу, и была разрешена лишь небольшая уступка в части высоты потолка.
1/2
В таблицах ниже подытожены известные сопла AQUAMIST с указанием их установочных параметров для разной пожароопасности. Для каждого сопла в таблицах указаны коэффициент производительности К (в галлонах в минуту/фунт-сила на кв. дюйм), минимальное рабочее давление, максимальное расстояние сопла, зона покрытия на сопло, эффективная плотность потока, т.е. расход, подаваемый соплом на квадратный фут, и максимальная высота потолка, под которым сопло может устанавливаться.
Таблица А
АМ6
Пожары класса А (зона пожароопасности LH)
к
0,33
[гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>1/2</sup>]
мин. давление
116
[фунты-силы на кв. дюйм]
макс. расстояние
5'10”
макс. площадь
26
[футы<sup>2</sup>]
эффективная плотность потока
0,137
[гал в мин/фут]
максимальная высота потолка
8'2”
Таблица В
АМН
Пожары класса А (зона пожароопасности LH)
К
0,33
[гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>1/2</sup>]
мин. давление
102
[фунты-силы на кв. дюйм]
макс.расстояние
8'2”
макс.площадь
67
[футы<sup>2</sup>]
эффективная плотность потока
0,050
[гал в мин/фут<sup>2</sup>]
максимальная высота потолка
8'2”
Таблица С
АМ22
Пожары класса А (зона пожароопасности LH)
k
0,64
[гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>1/2</sup>]
мин. давление
102
[фунты-силы на кв. дюйм]
макс.расстояние
11'6”
макс.площадь
132
[футы<sup>2</sup>]
эффективная плотность потока
0,049
[гал в мин/фут<sup>2</sup>]
максимальная высота потолка
8'2”
Таблица D
АМ22
Пожары класса А (зона пожароопасности LH)
k
0,64
[гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>1/2</sup>]
мин. давление
102
[фунты-силы на кв. дюйм]
макс.расстояние
9'2”
макс.площадь
84
[футы<sup>2</sup>]
эффективная плотность потока
0,077
[гал в мин/фут<sup>2</sup>]
максимальная высота потолка
16'5”
Таблица Е
АМ24
Пожары класса А (зона пожароопасности ОН)
k
0,64
[гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>1/2</sup>]
мин.давление
102
[фунты-силы на кв. дюйм]
макс.расстояние
8'2”
макс.площадь
67
[футы<sup>2</sup>]
эффективная плотность потока
0,096
[гал в мин/фут<sup>2</sup>]
максимальная высота потолка
8'2”
На сегодняшний день считается, что организации по разработке стандартов придерживаются мнения, что системы противопожарной защиты водяным аэрозолем должны отвечать критериям гидравлического расчета - большее из девяти сопел или 1500 квадратных футов, как оговорено организацией по разработке стандартов, такой, как, например Factory Mutual (FM) Global Technologies LLC или NFPA. Количество воды, подаваемое при работе системы, - это одна из основных забот разработчиков систем пожаротушения водяным аэрозолем. Оно обычно основывается на цели сохранения отделки интерьера здания или предметов, содержащихся в нем (например, бесценные картины). Еще одной целью может быть обеспечение адекватной защиты от пожара при ограниченном объеме воды. В любом случае подача воды может быть основным фактором при выборе противопожарной защиты водяным аэрозолем вместо спринклерной системы.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к различным системам пожарной защиты аэрозольного типа для защиты зон с низкой и обычной пожароопасностью с меньшей потребностью в воде по сравнению с известными системами аэрозольного типа или спринклерными системами, предназначенными для защиты таких же помещений. Определены три предпочтительных конструктивных исполнения системы путем варьирования расчетных критериев для установки: (i) двух предпочтительных аэрозольных сопел; (ii) предпочтительных сопел в сочетании с известными соплами и (iii) предпочтительного сопла в сочетании с известными спринклерами.
½
½
½
Один предпочтительный вариант осуществления аэрозольной системы противопожарной защиты для защиты помещения с низкой и обычной пожароопасностью включает источник жидкости и несколько сопел, расположенных на определенном расстоянии между собой в указанном помещении и подключенных к источнику жидкости для подачи жидкости в сопла под рабочим давлением ниже примерно 500 фунтов-сил на квадратный дюйм. Кроме того, эти несколько сопел определяют гидравлическую потребность, которая является большей из (i) пяти гидравлически удаленных сопел, каждое из которых имеет зону охвата в пределах от 36 кв. футов максимум примерно до 256 кв. футов; или (ii) гидравлической расчетной зоны примерно от 900 квадратных футов примерно до 1044 квадратных футов. В одном аспекте этого предпочтительного варианта осуществления указанные несколько сопел расположены над площадью защиты зоны на максимальной высоте потолка менее десяти футов с расстоянием между соплами минимум шесть на шесть футов (6×6 футов) и максимальным расстоянием 16 на 16 футов (16×16 футов), а гидравлическая потребность является большей из пяти гидравлически дистанционных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м). В альтернативном варианте осуществления этой предпочтительной системы максимальная высота потолка составляет примерно десять футов, конкретнее 9 футов-10 дюймов (3 м) или менее или, в еще одной альтернативе, 8 футов (2,4 м). Рабочее давление для указанных нескольких сопел предпочтительно находится в пределах примерно от 110 до 250 фунтов-сил на кв. дюйм или, альтернативно, в пределах примерно от 140 до 250 фунтов-сил на кв. дюйм. В одном аспекте предпочтительные сопла  имеют коэффициент производительности К менее 1 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм, в частности примерно 0,8 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм. Альтернативно, указанные несколько сопел имеют коэффициент производительности К примерно 0,6 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм.
В предпочтительном варианте системы несколько сопел обеспечивают пожарозащиту аэрозольного типа для зоны, разбитой на секции, площадью более 1000 квадратных футов и, конкретнее, 1024 кв. футов. Для одного конкретного варианта, в котором гидравлическая потребность определяется длительностью подачи воды шестьдесят минут во все сопла в зоне защиты, система предпочтительно конструктивно исполнена таким образом, чтобы обеспечивать защиту лишь для помещения с низкой пожароопасностью.
½
½
Еще в одном предпочтительном варианте системы несколько сопел расположены над площадью защиты зоны на максимальной высоте потолка примерно семнадцать футов с минимальным расстоянием между соплами минимум шесть на шесть футов (6×6 футов) и максимальным расстоянием между соплами 12 на 12 футов (12×12 футов). Каждое из указанных нескольких сопел имеет коэффициент производительности К примерно 0,6 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм и, конкретнее, 0,59 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм. В одном конкретном варианте осуществления, в котором зона защиты менее 1500 квадратных футов, гидравлическая потребность определяется длительностью подачи воды шестьдесят минут во все сопла в зоне защиты, так чтобы обеспечивать защиту лишь для зоны с низкой пожароопасностью.
Еще один предпочтительный вариант аэрозольного пожаротушения предусматривает пожарозащиту для зоны низкой и обычной пожароопасности с зоной защиты, являющейся, по меньшей мере, одним из следующего: (i) более 1024 кв. футов и (ii) под потолком, имеющим максимальную высоту примерно 13 футов или менее. Система предпочтительно содержит источник жидкости, несколько сопел, подключенных к источнику жидкости для определения гидравлической потребности системы, которая является большей из (i) пяти наиболее гидравлически дистанционных сопел или площади 900 квадратных футов. Несколько сопел предпочтительно содержат первые несколько сопел, расположенные в зоне пожарной защиты для защиты не более 30% зоны пожарной защиты с расстоянием между соплами в пределах от примерно 6×6 футов до примерно 12×12 футов, каждое имеющее рабочее давление в пределах от примерно 102 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм. Вторые несколько сопел, расположенные в зоне пожарной защиты для защиты остальной части зоны пожарной защиты с расстоянием между соплами от примерно 6×6 футов до примерно 16×16 футов, каждое имеющее рабочее давление в пределах от примерно 110 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм.
В следующем варианте изобретения, если зона пожарной защиты имеет площадь более 1024 кв. футов, а максимальная высота потолка - примерно десять футов, эти вторые несколько сопел расположены с расстоянием между соплами от примерно 6х6 футов до примерно 16×16 футов, причем каждое из сопел имеет рабочее давление в пределах от примерно 140 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм. В еще одном аспекте предпочтительных систем вторые несколько сопел расположены с расстоянием между соплами от примерно 6×6 футов до примерно 12×12 футов, причем эти вторые несколько сопел подключены к источнику жидкости для подачи жидкости в сопла при рабочем давлении от примерно 110 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм.
В конкретном предпочтительном варианте в системе для защиты при обычной пожароопасности без хранения и при максимальной высоте потолка примерно десять футов первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 12×12 футов. В другом аспекте, в котором зона имеет обычную пожароопасность без хранения, а максимальная высота потолка равна примерно 13 футов, первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 10×10 футов. В еще одном варианте системы для защиты аэрозольного типа помещения с обычной пожароопасностью с хранением, имеющего максимальную высоту хранения 8 футов и максимальную высоту потолка примерно десять футов, первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 8×8 футов.
Еще в одном варианте системы, в котором помещение имеет обычную пожароопасность без хранения, а максимальная высота потолка равна примерно десять футов, первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 10×10 футов. Альтернативно, когда помещение имеет обычную пожароопасность без хранения, а максимальная высота потолка равна примерно 13 футов, и первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 8×8 футов. Когда помещение имеет обычную пожароопасность с хранением с максимальной высотой хранения 5 футов, высота потолка примерно восемь футов (8 футов), а первые несколько сопел имеют максимальное расстояние между соплами примерно 8х8 футов.
Еще один предпочтительный вариант системы создает аэрозоль для противопожарной защиты помещения с низкой и обычной пожароопасностью, предпочтительно охватывая зону защиты более 1024 кв. футов. Система предпочтительно содержит источник жидкости и несколько устройств распределения жидкости, подключенных к источнику жидкости. Эти устройства содержат несколько спринклеров, размещенных в помещении для защиты не более 30% зоны пожарной защиты при расстоянии между спринклерами в пределах от примерно 6х6 футов до примерно 15×15 футов. Эти несколько спринклеров подключены к источнику жидкости так, чтобы определять гидравлическую потребность системы, которая является большей из пяти наиболее удаленных спринклеров, или расчетную площадь, которая варьирует в пределах от 900 до 1500 кв. футов, причем каждый из нескольких спринклеров имеет максимальное рабочее давление 175 фунтов-сил на кв. дюйм. Кроме того, предпочтительная система предпочтительно содержит несколько сопел, расположенных в помещении для защиты остальной части зоны пожарной защиты с расстоянием между соплами от примерно 6×6 футов до примерно 16×16 футов. Каждое из первых нескольких сопел имеет рабочее давление в пределах от примерно 110 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм. Для предпочтительной системы гидравлическая потребность предпочтительно определяется: (i) большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или 900 кв. футов для максимальной высоты потолка помещения примерно десять футов (10 футов); (ii) большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или 1013 кв. футов для максимальной высоты потолка пятнадцать футов (15 футов); (iii) большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или 1125 кв. футов для максимальной высоты потолка двадцать футов (20 футов).
½
Кроме того, предлагаются устройства аэрозольного пожаротушения. Обычно предпочтительное устройство аэрозольного пожаротушения для защиты, по меньшей мере, лишь одного помещения с низкой пожароопасностью и помещения с низкой и обычной пожароопасностью, имеющей потолок с максимальной высотой не менее 8 футов. Предпочтительно, устройство содержит корпус, имеющий верхнюю часть и нижнюю часть. Верхняя часть имеет внутренний проход, имеющий впуск и выпуск для подачи жидкости. Дросселирующая вставка, расположенная в проходе, определяет коэффициент производительности К не менее 1 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм. Пара плеч каркаса проходит между верхним и нижним корпусными элементами и отцентрирована относительно оси устройства, а уплотнительный узел расположен в выпуске, содержащем термоэлемент, предназначенный, чтобы поддерживать уплотнительный узел. Предпочтительное устройство содержит средство для распыления жидкости при плотности потока менее 0,1 гал в мин/кв. фут при давлении жидкости на впуске менее 500 фунтов-сил на кв. дюйм, чтобы образовывать зону охвата устройства более 132 кв. футов, предпочтительно, до максимума 256 кв. футов.
½
В одном предпочтительном варианте осуществления узел распылителя, имеющий зону охвата устройства максимум 256 кв. футов при максимальной высоте потолка примерно десять футов для рабочего давления жидкости на впуске в пределах между 140 фунтов-сил на кв. дюйм и 250 фунтов-сил на кв. дюйм, причем указанный узел распылителя содержит нагрузочный винт, зацепляющийся с нижней корпусной частью, и распылительный элемент, расположенный сверху нагрузочного винта внутри плеч каркаса, проходящих посредине вдоль оси устройства. Распылительный элемент предпочтительно содержит верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем верхняя поверхность содержит центральную конусную часть, находящуюся рядом с выпуском прохода, и несколько сквозных отверстий. Каждое сквозное отверстие предпочтительно определяется парой кругов, частично перекрывающих друг друга, причем эта пара кругов имеет разные диаметры, чтобы образовывать сквозное отверстие по форме замочной скважины. Кроме того, эти несколько сквозных отверстий содержат первую пару диаметрально противоположных сквозных отверстий, вторую пару диаметрально противоположных сквозных отверстий, расположенных перпендикулярно первой паре. Предпочтительно, каждая из первой и второй пар сквозных отверстий расположена под углом сорок пять градусов относительно пары плеч каркаса. Предпочтительное устройство предпочтительно содержит также несколько областей углублений, причем каждая область углубления окружает сквозное отверстие. На верхней поверхности предпочтительно образованы несколько каналов, расположенных радиально по распылительному элементу так, что соседние сходящиеся каналы имеют перекрывающуюся часть так, что соседние сходящиеся каналы находятся в сообщении между собой, причем сквозное отверстие и углубление находятся посредине между соседними расходящимися каналами. Предпочтительное устройство предпочтительно содержит дросселирующую вставку, размещенную в проходе и предназначенную для определения коэффициента производительности К в пределах от 0,7 до примерно 0,9 гал в мин/фунтов-сил на кв. дюйм.
В другом предпочтительном варианте осуществления средство предпочтительно содержит распылительный элемент, имеющий верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, отстоящую от верхней поверхности и проходящую практически параллельно ей. Верхняя поверхность предпочтительно имеет центральную область, наружную область и промежуточную область, проходящую под углом к каждой из центральной и периферической областей, чтобы разнести центральную и периферическую области в аксиальном направлении. Верхняя поверхность предпочтительно проходит относительно оси устройства так, что образует усеченный конус относительно оси устройства. Из верхней поверхности в нижнюю поверхность проходит, по меньшей мере, один из нескольких вырезов и несколько сквозных отверстий. Каждое из нескольких вырезов предпочтительно имеет отверстие выреза вдоль наружной области, который проходит радиально вовнутрь к оси устройства и имеет длину выреза, начальную часть, промежуточную часть и конечную часть, причем каждый из нескольких вырезов имеет ширину выреза от начальной до конечной части. Кроме того, несколько вырезов предпочтительно включают первую группу вырезов и, по меньшей мере, вторую группу вырезов, причем ширина выреза первой группы вырезов изменяется по длине выреза, а ширина выреза второй группы вырезов постоянна по длине выреза. Первая группа вырезов предпочтительно содержит закругленные части в конечной части выреза, причем закругленные части отстоят друг от друга так, что ширина выреза конечной части больше ширины выреза в начальной и промежуточной частях.
Предпочтительно, первая группа вырезов содержит первый тип выреза, второй тип выреза и третий тип выреза. Вырезы первого типа предпочтительно отцентрированы по первой оси, совпадающей с плечами каркаса, и отцентрированы по второй оси, перпендикулярной первой оси. Второй тип вырезов имеет ширину выреза больше в конечной части, которая больше ширины выреза конечной части первого типа выреза. Второй тип выреза отцентрирован по третьей оси, расположенной под углом 45 градусов между первой и второй осями. Третий тип вырезов предпочтительно имеет ширину выреза в конечной части, которая меньше ширины выреза конечной части первого типа выреза. Третий тип выреза предпочтительно расположен между вторым типом выреза и первым типом выреза, расположенным вдоль первой оси. Вырез второй группы предпочтительно расположен между вторым типом выреза и первым типом выреза, расположенным вдоль второй оси.
Предпочтительный распылительный элемент содержит третью группу вырезов, имеющую начальную часть в сообщении с первым типом выреза, расположенным вдоль первой оси, причем ширина выреза третьего типа вырезов увеличивается от начальной части к конечной части вырезов. Третья группа вырезов предпочтительно выровнена с парой плеч каркаса, и при этом второй тип вырезов расположен под углом сорок пять градусов относительно пары плеч каркаса.
½
В предпочтительном распылительном элементе каждое из нескольких сквозных отверстий имеет удлиненную форму с большой осью и малой осью, причем каждое из сквозных отверстий включает пару закругленных концевых частей, имеющих центры кривизны, разнесенные по большой оси. Несколько сквозных отверстий предпочтительно включают первую группу сквозных отверстий и, по меньшей мере, вторую группа сквозных отверстий, причем пара закругленных концевых частей первой группы сквозных отверстий имеет равные радиусы, пара закругленных концевых частей второй группы сквозных отверстий имеет отличающиеся радиусы. Кроме того, предпочтительное устройство содержит дросселирующую вставку, размещенную в проходе на удалении от впуска и предназначенную для определения коэффициента производительности К, причем коэффициент производительности К находится в пределах между 0,5 и примерно 0,7 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм. Каждое из предпочтительных сопел и их распылительная структура обеспечивают форму распределения жидкости и эффективную плотность потока, отвечающие принятым в отрасли требованиям пожарных испытаний. Кроме того, когда предпочтительные сопла проходили предпочтительное испытание на распределение, их распылительные структуры доставляли поток, конкретнее, эффективный поток, на радиальном расстоянии от сопла в количестве, которое ранее считалось недостижимым.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, включенные в настоящее описание и составляющие его неотъемлемую часть, иллюстрируют примерные варианты осуществления изобретения и вместе с вышеприведенным общим описанием и нижеприведенным подробным описанием служат для объяснения отличительных признаков изобретения.
Фиг.1 представляет схематический вид одной предпочтительной системы пожарной защиты.
Фиг.2 представляет вид сбоку одного предпочтительного варианта осуществления сопла.
Фиг.3 представляет разрез сопла на фиг.1 по линии III-III.
Фиг.4 представляет подробный вид узла нагрузочного винта и распылителя, используемого в сопле на фиг.2.
Фиг.5 представляет вид в изометрии нагрузочного винта на фиг.3.
Фиг.6 представляет вид с частичным разрезом нагрузочного винта на фиг.3.
Фиг.7 представляет еще один вид с частичным разрезом нагрузочного винта на фиг.3.
Фиг.8 представляет подробный вид распылительного элемента и конус узла нагрузочного винта на фиг.4.
Фиг.9 представляет вид в плане распылительного элемента, используемого в узле нагрузочного винта и распылителя на фиг.4.
Фиг.10 представляет детальный разрез дросселирующей вставки, используемой в сопле на фиг.2 и 3.
Фиг.11 представляет вид сбоку предпочтительного сопла противопожарной защиты.
Фиг.12 представляет разрез дросселирующей вставки для использования в сопле на фиг.11.
Фиг.13 представляет разрез сопла на фиг.11 по линии II-II.
Фиг.14 иллюстрирует предпочтительную заготовку для изготовления распылительного элемента в сопле на фиг.11.
Фиг.15 представляет вид в плане предпочтительного распылительного элемента для использования в сопле на фиг.11.
Фиг.16 представляет разрез распылительного элемента на фиг.15 по линии IVA-IVA.
Фиг.17 представляет разрез распылительного элемента на фиг.15 по линии IVB-IVB.
Фиг.18 представляет подробный вид распылительного элемента на фиг.15.
Фиг.19А-19В представляют схему испытательной установки для пожарного испытания «Малый отсек» предпочтительного сопла.
Фиг.20 представляют схему испытательной установки для пожарного испытания «Большой отсек» предпочтительного сопла.
Фиг.21А-21В представляют схему испытательной установки для пожарного испытания в открытом пространстве предпочтительного сопла.
Фиг.22-23 представляют схему предпочтительной испытательной установки для определения распределения распыления.
Фиг.24 иллюстрирует предпочтительную систему полярных координат для анализа формы распыления сопла на фиг.2 и 11.
Осуществление изобретения
На фиг.1 приведена схематическая иллюстрация одного предпочтительного варианта осуществления системы пожарной защиты 10, в которой используются один или несколько механизмов пожаротушения при помощи аэрозоля, описанных выше. Система 10 предпочтительно предназначена для обеспечения противопожарной защиты помещений с низкой пожароопасностью. Помещения с низкой пожароопасностью обычно определяются как помещения или части других помещений, в которых количество и/или горючесть содержания являются низкими, и ожидаются пожары с относительно низкими степенями тепловыделения. К помещениям с низкой пожароопасностью обычно относятся среди прочих следующие помещения: жилые помещения, офисы, зоны обработки данных без открытого хранения носителей информации, комнаты заседаний, отели, музейные выставочные площади, залы для посетителей в ресторанах, учреждения и школы. Предпочтительнее, система 10 обеспечивает противопожарную защиту помещений как с низкой, так и обычной пожароопасностью. Помещения с обычной пожароопасностью обычно определяются как помещения или части других помещений, в которых горючесть содержания умеренна, количество горючих веществ от умеренного до большого, и ожидаются пожары с умеренными степенями тепловыделения. К помещениям с обычной пожароопасностью обычно относятся среди прочих следующие помещения: автомобильные парковки, прачечные, библиотеки, участки технического обслуживания, торговые заведения, лаборатории, места случайного хранения, служебные зоны в ресторанах (кухни) и химчистки. NFPA 13 классифицирует и определяет помещения с обычной пожароопасностью как относящиеся к двум группам: помещения (ОН1) с обычной пожароопасностью группы 1 и помещения (ОН2) с обычной пожароопасностью группа 2. Помещения ОН1 определяются как помещения или части других помещений, «в которых горючесть низка, количество горючих веществ умеренное, штабеля горючих веществ высотой не превышают 8 футов (2,4 м), и ожидаются пожары с умеренными степенями тепловыделения». См. NFPA 13, глава 4 (2007 г.). Помещения ОН2 определяются как помещения или части других помещений, «в которых количество и горючесть содержимого от умеренных до высоких, в которых штабеля содержимого с умеренными степенями тепловыделения не превышают по высоте 12 футов (3,66 м), и штабеля содержимого с высокими степенями тепловыделения не превышают по высоте 8 футов (2,4 м)». См. NFPA 13, глава 4 (2007 г.).
Предпочтительная система 10 содержит центр 14 управления жидкостью, для управления потоком жидкости для пожаротушения между источником 12 жидкости и одним или несколькими аэрозолеобразующими устройствами, такими как, например, предпочтительные сопла 18, 18', которые отдельно и вместе с одним или несколькими известными соплами 20 соединены с центром 14 управления водой системой труб 15. Кроме того, предпочтительная система может содержать один или несколько спринклеров 22, соединенных с центром 14 управления жидкостью. Система 10 предпочтительно является мокрой системой, так что центр управления водой нормально открыт, чтобы заполнять систему труб жидкостью для пожаротушения и подавать рабочее давление жидкости на сопла и, если применимо, спринклеры. Материалом для трубопроводов предпочтительно является любой один из следующих: ХПВХ, латуни и меди, трубы из меди, труба из нержавеющей стали или иной материал, подходящий для использования в аэрозольной системе.
Предпочтительный центр 14 управления жидкостью содержит регулирующий клапан 14а и один или более следующих компонентов: водяной обратный клапан 14b, детектор 14с потока жидкости и фильтр 14d системы. Источником 12 жидкости может быть вода, например, подаваемая из городского водопровода. Источник жидкости 12 предпочтительно предусмотрен таким, чтобы обеспечивать минимальную продолжительность подачи воды не менее десяти минут, предпочтительнее, не менее чем тридцатиминутная продолжительность подачи воды в систему 10. Кроме того, источник 12 жидкости достаточен для подачи давления примерно до 250 фунтов-сил на кв. дюйм в каждое сопло или спринклерное устройство, предпочтительно, в пределах от примерно 140 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм, предпочтительнее, в пределах от примерно 110 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм, и, даже предпочтительнее, в пределах от примерно 102 до примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм. Для того чтобы обеспечить подачу воды под достаточным давлением, система 10 предпочтительно содержит также насос 16, расположенный между источником 12 жидкости и центром 14 управления жидкостью. В одном предпочтительном варианте осуществления насос 16 содержит главный насос 16а и контроллер и вспомогательный насос 16b и контроллер. Система 10 предпочтительно выполнена для обеспечения защиты помещения с низкой и обычной пожароопасностью площадью не более 52000 квадратных футов. Помещение может включать одну или более секционированных зон, соединяемых коридорами. При условии, что площадь всех помещений и коридоров системы не превышает 52000 квадратных футов максимум, один центр управления жидкостью считается достаточным для обеспечения жидкостью устройств системы.
К центру 14 управления жидкостью подключена сеть аэрозолеобразующих устройств или сопел 18, предпочтительно установленных в соответствии с публикацией NFPA «NFPA 750: Water Mist Fire Protection System» («NFPA 750»). Сопла 18, 20 и, если применимо, спринклеры 22 все предпочтительно являются подвесными устройствами, установленными ниже потолка С над зоной защиты А на максимальной высоте потолка Н защищаемого помещения. Предпочтительная конструкция потолка - гладкая с максимальным уклоном примерно пять процентов или 1 фут подъема на каждые двадцать футов длины. Альтернативно, сопла 18 могут представлять собой сочетание сопел подвесного типа, вертикальной ориентации и на боковых стенах.
Системы пожарной защиты аэрозольного типа, описанные ниже, обеспечивают защиту помещений с низкой и обычной пожароопасностью с меньшей потребностью в воде по сравнению с известными системами аэрозольного типа или спринклерными системами, предназначенными для защиты таких же помещений. Определены три предпочтительных конструктивных исполнения системы путем варьирования расчетных критериев для установки: (i) двух предпочтительных сопел для образования аэрозоля; (ii) предпочтительных сопел в сочетании с известными соплами и (iii) предпочтительного сопла в сочетании с известными спринклерами.
В одном аспекте предпочтительной системы 10 сопла 18 установлены и конструктивно исполнены таким образом, чтобы обеспечить защиту помещений с низкой и обычной пожароопасностью, используя сопла низкого давления (<175 фунтов-сил на кв. дюйм) и/или давления между низким и средним (175 фунтов-сил на кв. дюйм<×<500 фунтов-сил на кв. дюйм), имеющие зону охвата на сопло предпочтительно свыше 132 кв. футов для установок под потолками, имеющими максимальную высоту примерно семнадцать футов, предпочтительно, менее десяти футов (10 футов), предпочтительно, примерно девять футов десять дюймов (9 футов-10 дюймов), и, альтернативно, примерно восемь футов, и, конкретнее, примерно 8 футов-2 дюйма. Предпочтительные сопла 18, в частности, имеют зону охвата на спринклер, которая варьирует от минимум 36 квадратных футов до максимум 256 квадратных футов. В предпочтительной системе 10 сопла 18 предпочтительно подключены к источнику 12 жидкости и расположены в помещении таким образом, чтобы определять предпочтительную гидравлическую потребность системы, которая является большей одного из следующего; пять наиболее удаленных сопел или гидравлическая расчетная площадь в пределах от примерно 900 кв. футов до примерно 1044 кв. футов. Кроме того, гидравлическая потребность предпочтительно определяется высотой потолка помещения и рабочими характеристиками сопла 18 и, конкретнее, зоной охвата для сопла при данной максимальной высоте потолка. Соответственно, система 10 и ее предпочтительные расчетные критерии обеспечивают противопожарную защиту аэрозольного типа с меньшей гидравлической потребностью по сравнению с аэрозольными системами, в которых используются критерии гидравлического расчета - большее из девяти сопел или 1500 квадратных футов, как оговорено организацией по разработке стандартов, такой как, например, FM или NFPA, и/или известными спринклерными системами, предназначенными для защиты подобных помещений.
½
½
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления критериев расчета системы 10, предлагается противопожарная защита аэрозольного типа для помещения с низкой пожароопасностью и обычной пожароопасностью, имеющего максимальную разбитую на секции зону защиты площадью примерно 1000 квадратных футов (кв. футов) и, предпочтительнее, 1024 квадратных футов (кв. футов), под потолком, имеющим максимальную высоту примерно десять футов (10 футов), предпочтительно, примерно девять футов десять дюймов (9 футов-10 дюймов), и, альтернативно, примерно восемь футов. Критериями расчета конкретнее предусматривается, что сопла 18 расположены под потолком с расстоянием между ними от минимального шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимального расстояния 16 футов×16 футов. Соответственно, каждое из сопел 18 имеет предпочтительную зону охвата на сопло, которая варьирует от минимум 36 квадратных футов на сопло до максимум 256 квадратных футов (кв. футов) на сопло. Для систем, описанных в настоящем документе, максимальное расстояние от стены до сопла (или, если применимо, до спринклера) предпочтительно равно половине максимального расстояния между соплами. Для предпочтительной системы 10, в которой используется предпочтительное сопло 18, имеющее коэффициент производительности К менее 1 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйми, предпочтительно, 0,81 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм, и рабочее давление в пределах от минимум примерно 140 фунтов-сил на кв. дюйм до максимум примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм, причем потребность воды для предпочтительной системы определяется большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или гидравлической расчетной площади 900 кв. футов. При установке предпочтительной системы предпочтительные критерии препятствования предусматривают, что максимальное вертикальное расстояние между вертикальным препятствием и распылительным элементом предпочтительного сопла 18 равно пятнадцать дюймов (15 дюймов) на максимальном горизонтальном расстоянии от оси сопла примерно семьдесят два дюйма (72 дюйма). Предпочтительное сопло 18 для использования в системе показано на фиг.2-10 и подробно описано ниже и в предварительной заявке США №61/193 874, поданной 2 января 2009 года.
½
½
½
Еще один вариант осуществления системы 10' основывается на альтернативном наборе расчетных критериев для обеспечения противопожарной защиты аэрозольного типа помещения с низкой и обычной пожароопасностью, имеющего максимальную высоту примерно семнадцать футов и, конкретнее, 16 футов-5 дюймов. Критерии расчета конкретнее предусматривают, что сопла расположены под потолком на расстоянии между ними, которое варьирует от минимум шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимум примерно 12 футов×12 футов. Соответственно, каждое из сопел имеет предпочтительную зону охвата на сопло в пределах от минимум 36 кв. футов на сопло до максимум примерно 144 кв. футов на сопло. При использовании еще одного предпочтительного сопла 18', имеющего коэффициент производительности К предпочтительно менее 1 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм и, предпочтительнее, примерно 0,6 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм, и, даже предпочтительнее, 0,59 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм, и рабочее давление в пределах от минимум примерно 110 фунтов-сил на кв. дюйм до максимального давления примерно 250 фунтов-сил на кв. дюйм, причем потребность воды для этой предпочтительной системы предпочтительно варьирует в зависимости от высоты потолка. Соответственно, потребность воды системы 10' предпочтительно определяется следующими критериями: (i) большее из пяти наиболее удаленных сопел или гидравлической расчетной площади 900 кв. футов для максимальной высоты потолка примерно десять футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов; (ii) большее из пяти наиболее удаленных сопел или гидравлической расчетной площади 975 кв. футов для максимальной высоты потолка примерно тринадцать футов и, конкретнее, 13 футов-1 дюйм; и (iii) большее из пяти наиболее удаленных сопел или гидравлической расчетной площади 1044 кв. футов для максимальной высоты потолка примерно семнадцать футов и, конкретнее, 16 футов-5 дюймов. Для высот потолка между примерно десятью футами и семнадцатью футами, причем потребность воды может определяться путем интерполяции вышеупомянутых критериев. При установке предпочтительной системы предпочтительные критерии препятствования предусматривают, что максимальное вертикальное расстояние между вертикальным препятствием и распылительным элементом предпочтительного сопла 18' равно пятнадцать дюймов (15 дюймов) на максимальном горизонтальном расстоянии от оси сопла примерно шестьдесят шесть дюймов (66 дюймов). Предпочтительное сопло 18' для использования в системе 10' показано на фиг.11-18 и описано ниже и в предварительной заявке США №61/193 875, поданной 2 января 2009 года.
Принимая во внимание вышеприведенные расчетные критерии, предпочтительные системы используют сопла 18, 18', действующие при давлении от низкого до промежуточного (175 фунтов-сил на кв. дюйм<×<500 фунтов-сил на кв. дюйм), предпочтительно, при низком давлении (<175 фунтов-сил на кв. дюйм), чтобы обеспечить противопожарную защиту аэрозольного типа с зоной охвата на сопло более 132 кв. футов на сопло, предпочтительно, до 144 кв. футов на сопло, и, предпочтительнее, максимум 256 кв. футов на сопло. В качестве аэрозолеобразующих устройств, сопла 18, 18' обеспечивают эффективную плотность менее 0,1 гал в мин/кв. фут, предпочтительно, менее 0,05 гал в мин/кв. фут, и, предпочтительнее, плотность между примерно 0,05 гал в мин/кв. фут и 0,03 гал в мин/кв. фут.
1/2
Еще в одном варианте осуществления предпочтительной системы 10” расчетные критерии системы могут предусматривать защиту помещения с низкой и обычной пожароопасностью, в котором разбитая на секции зона защиты по площади превышает 1024 квадратных футов. Кроме того, предпочтительная система 10” обеспечивает защиту помещений с низкой и обычной пожароопасностью под потолками, имеющими максимальную высоту примерно до 13 футов и, конкретнее, 13 футов-1 дюйм. Предпочтительная система 10” содержит сеть известных сопел 20, таких как, например, АМ24 AquaMist компании Тусо. Эти известные сопла показаны и описаны в проекте паспорта, озаглавленного «TFP2224: AquaMist Сопло Type AM24 Automatic (Closed)» (проект от 09/22/2008), который приложен к предварительной заявке США №61/193 873, поданной 2 января 2009 года. К предварительной заявке США №61/193 873 приложена и более ранняя версия паспорта на сопло типа AM24, датированная ноябрем 1997 года. Для системы 10”, использующей предпочтительное сопло AM24 компании Тусо как известное сопло 20, эти устройства имеют коэффициент производительности К 0,64 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм и минимальное рабочее давление примерно 100 фунтов-сил на кв. дюйм и, предпочтительно, 102 фунтов-сил на кв. дюйм.
В соответствии с предпочтительными расчетными критериями системы 10” предпочтительные известные сопла 20” используются для защиты предпочтительно примерно тридцати процентов (30%) всей разбитой на секции зоны защиты и, предпочтительно, не более чем примерно 30%. Однако процентный охват известными соплами может варьировать, что обеспечивается сочетанием компонентов сопла, которые обеспечивают эффективные защиты для помещения. Остальная зона предпочтительно защищается одними из предпочтительных сопел 18, 18', как уже описывалось, в соответствии с их установкой и требованиями к рабочим характеристикам. Расчетные критерии для системы 10” и установка предпочтительных известных сопел 20” предпочтительно являются функцией типа обычной пожароопасности, от которой обеспечивается защита, высоты любого хранения, присутствующего в помещении, и высоты потолка защищаемого помещения. Конкретнее, сопла предпочтительно устанавливаются с расстоянием между ними в пределах от минимум шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимального расстояния примерно 12×12 футов в зависимости от группы обычной пожароопасности, от которой обеспечивается защита, максимальной высоты потолка помещения и наличия любого хранения. Соответственно, каждое из сопел 20 имеет зону охвата на сопло в пределах от минимум 36 квадратных футов на сопло до максимум примерно 144 кв. футов на сопло. Потребность воды для альтернативной предпочтительной системы 10” предпочтительно определяется большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или гидравлической расчетной площади 900 кв. футов.
Предпочтительное расстояние между соплами для известных устройств 20 предпочтительно определяется следующими предпочтительными критериями при отсутствии любого хранения: (i) для помещения (NFPA) с обычной пожароопасностью группы 1 под потолком высотой примерно десять футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов, расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 12 футов×12 футов и, конкретнее, примерно 11 футов-5 дюймов×11 футов-5 дюймов; (ii) для помещения (NFPA) с обычной пожароопасностью группы 1 под потолком высотой примерно тринадцать футов и, конкретнее, 13 футов-1 дюйм, расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 10 футов×10 футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов×9 футов-10 дюймов; и (iii) для помещения (NFPA) с обычной пожароопасностью группы 2 под потолком высотой примерно десять футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов, причем расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 10 футов×10 футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов×9 футов-10 дюймов; или (iv) для помещения (NFPA) с обычной пожароопасностью группы 2 под потолком высотой примерно тринадцать футов и, конкретнее, 13 футов-1 дюйм, расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 8 футов×8 футов и, конкретнее, 8 футов-2 дюйма×8 футов-2 дюйма.
Предпочтительная система 10” основана также на альтернативных расчетных критериях, в соответствии с которыми помещение может включать хранение с обычной пожароопасностью. В этом случае расчетные критерии предпочтительно предусматривают следующее расстояние между соплами для известных устройств 20 в присутствии хранения: (i) помещение (NFPA) обычной пожароопасности группы 1 под потолком высотой примерно десять футов и, конкретнее, 9 футов-10 дюймов с хранением на максимальной высоте примерно 8 футов, чтобы обеспечить промежуток примерно два фута, расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 8 футов×8 футов и, конкретнее, примерно 8 футов-2 дюйма×8 футов-2 дюйма; или (ii) для помещения (NFPA) обычной пожароопасности группы 2 под потолком высотой примерно восемь футов и, конкретнее, 8 футов-2 дюйма с хранением на максимальной высоте примерно пять футов (4 фута-11 дюймов), чтобы обеспечить промежуток примерно три фута, расстояние между соплами предпочтительно находится в пределах от минимум 6 футов×6 футов до максимум примерно 8 футов×8 футов и, конкретнее, примерно 8 футов-2 дюйма×8 футов-2 дюйма.
½
½
В еще одном альтернативном варианте осуществления предпочтительной системы 10'” расчетные критерии предусматривают защиту помещения с низкой и обычной пожароопасностью, которое имеет разбитую на секции зону защиты площадью более 1024 квадратных фута. Кроме того, эта предпочтительная система предусматривает защиту для помещений с низкой и обычной пожароопасностью под потолками, имеющими максимальную высоту, которая может превышать двадцать футов. Предпочтительная система 10'” содержит сеть известных автоматических подвесных спринклеров 22, таких как, например, спринклер серии TY-FRB компании Тусо. Известные подвесные спринклеры показаны и описаны в техническом паспорте, озаглавленном «TFP670: Series TY-B and TY-FRB - 10 mm Orifice Upright и Pendent Sprinklers w/ISO 7/1-R3/8 Threads Standard и Quick Response» (июль 2004 года), который приложен к предварительной заявке США №61/193 873, поданной 2 января 2009 года. Автоматические спринклеры предпочтительно выбираются и устанавливаются в соответствии с NFPA 13. Для системы 10”, использующей предпочтительное сопло АМ24 компании Тусо как сопло 20, эти устройства имеют коэффициент производительности К примерно 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм, предпочтительно 57 л в мин/бар, и максимальное рабочее давление 175 фунтов-сил на кв. дюйм.
В соответствии с предпочтительными расчетными критериями для системы 10'”, предпочтительные спринклеры используются для защиты предпочтительно примерно 30% и предпочтительно не более тридцати процентов (30%) всей разделенной на секции зоны защиты. Остальная зона предпочтительно защищается одними из предпочтительных сопел 18, 18', как уже описывалось, в соответствии с их установкой и требованиями к рабочим характеристикам. Расчетные критерии конкретнее предусматривают, что спринклеры 22 располагаются под потолком с расстоянием между спринклерами в пределах от минимум шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимального расстояния примерно 12 футов×12 футов и, предпочтительнее, до максимум примерно 15 футов×15 футов. Соответственно, каждый из спринклеров имеет предпочтительную зону охвата на спринклер в пределах от минимум 36 квадратных футов на спринклер до максимум примерно 130 кв. футов на спринклер и, предпочтительнее, до максимум примерно 225 кв. футов на спринклер.
Потребность воды для предпочтительной система 10'” предпочтительно изменяется в зависимости от высоты потолка помещения. Соответственно, потребность воды системы 10'” предпочтительно определяется следующими критериями: (i) для высот потолка до десяти футов (10 футов) включительно большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или гидравлической расчетной площади 900 кв. футов; (ii) для высот потолка до пятнадцати футов (15 футов) включительно большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или площадью 1013 кв. футов; (iii) для высот потолка до двадцати футов (20 футов) включительно большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или площади 1125 кв. футов; и (iv) для высот потолка более двадцати футов (20 футов) большим из пяти наиболее удаленных спринклеров или площади 1500 кв. футов. Для высот потолков между примерно десятью футами и двадцатью футами потребность воды можно определить интерполяцией вышеупомянутых критериев.
Ниже в таблице 1 подытожены предпочтительные расчетные критерии для каждой из систем 10, 10', 1”, 10'”, описанных выше. Для любого данного помещения с низкой и обычной пожароопасностью расчетные критерии можно комбинировать, чтобы обеспечить требуемую противопожарную защиту аэрозольного типа, в которой обычно используются устройства от низкого до промежуточного давления (175 фунтов-сил на кв. дюйм<×<500 фунтов-сил на кв. дюйм) и, предпочтительно, низкого давления (<175 фунтов-сил на кв. дюйм), имеющие зону охвата на сопло более 132 кв. футов на устройство, предпочтительно, до 144 кв. футов на устройство, и, предпочтительнее, максимум 256 кв. футов на устройство. Конструктивные и установочные особенности вышеописанных систем описаны также в проекте паспорта «TFP2231: AquaMist System (Performance Based Design) Using Type AM27 and AM29 AquaMist Nozzles For Protection of Light и Ordinary Hazard Occupancies» (проект от 12/30/2008) («TFP2231»), который приложен к предварительной заявке США №61/193873, поданной 2 января 2009 года. Соответственно, в таблице ниже перечислены предпочтительные типы устройств распределения жидкости для различных расчетных критерий системы: (i) сопло на фиг.2-10, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ27 AquaMist, описанное ниже; (ii) сопло на фиг.11-18, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ29 AquaMist, описанное ниже; (iii) известное сопло АМ24 AquaMist, отмеченное выше; и (iv) известные спринклеры TY-FRB с хрупкой колбой, отмеченные выше. В таблице приведены предпочтительные числовые значения коэффициента производительности К, рабочего давления, расстояния между устройствами и потребности воды. Что касается предпочтительных числовых значений, следует понимать, что изменчивость предпочтительного меняющего значения охватывается предпочтительным вариантом осуществления, пока результирующая эффективная плотность является достаточной для обеспечения требуемой противопожарной защиты аэрозольного типа.
Таблица 1
Помещение (L-низкая; ОН - обычная пожароопасность; ОН1-группа 1 ОН; ОН2-группа 2 ОН)
Макс.площадь зоны защиты для типов устройств - кв. футы (кв. м.)
Макс. высота потолка - футы (м)
устройства
Коэффициент производительности К - гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>-1</sup>
Мин.рабочее давление (фунты-силы на кв. дюйм)
Эффективная плотность потока - гал в мин/кв. фут
Мин. расстояние - футы×футы (м×м”)
Макс. расстояние футы×футы (м×м)
Потребность воды
L и OH
1024 (разбитая на секции)
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ27)
0,81
102
0,037
6×6 (1,8×1,8)
16×16 (4,9×4,9)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
L и OH
Неограниченная
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ29)
0,59
110
0,043
6×6 (1,8×1,8)
12×12 (3,7×3,7)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84кв.м)
L и OH
Неограниченная
l3'-1” (4)
Сопло (предпочтительное АМ29)
0,59
110
0,043
6×6 (1,8×1,8)
12×12 (3,7×3,7)
Большее из 5 удаленных сопел или 975 кв. футов (91 кв. м)
L и OH
Неограниченная
9'-10” (5)
Сопло (предпочтительное АМ29)
0,59
110
0,043
6×6 (1,8×1,8)
12×12 (3,7×3,7)
Большее из 5 удаленных сопел или 1044 кв. футов (97кв.м)
OH1 (без хранения)
Не более 30% общей зоны защиты
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
11'-5”×11'-5” (3,5×3,5)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
ОН1 (без хранения)
Не более 30% общей зоны защиты
13-1" (4)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
9'-10”×9'-10” (3×3)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
OH1 (с хранением макс. 8' (2,4 м); промежуток 2 фуга)
Не более 30% общей зоны защиты
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
8'-2”×8'-2” (2,5×2,5)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
ОН2 (без хранения)
Не более 30% общей зоны защиты
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
9'-10”×9'-10” (3×3)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
ОН2 (без хранения)
Не более 30% общей зоны защиты
13'-1” (4)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
8'-2”×8'-2” (2,5×2,5)
Большее из 5 удаленных сопел или 900 кв. футов (84 кв. м)
ОН2 (с хранением макс, 4'-11” (1,5 м); промежуток 3 фута 2 дюйма)
Не более 30% общей зоны защиты
9'-10” (3)
Сопло (предпочтительное АМ24)
0,64
102
0,096
6×6 (1,8×1,8)
8'-2”×8'-2” (2,5×2,5)
Большее из 5 удаленных сопел 900 кв. футов (84 кв. м)
L и OH1
Не более 30% общей зоны защиты
10' (3,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>); Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
15'×15' (2,3×2,3)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 900 кв. футов (84 кв. м)
Таблица 2
Помещение (L - низкая; ОН - обычная пожароопаспасть; ОН1 - группа 1 ОН; ОН2 - группа 2ОН)
Макс. площадь зовы защиты для типов устройств - кв. футы (кв. м.)
Макс. высота потолка - футы (м)
Тип устройства
Коэффициент производительности К - гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
Мин. рабочее давление (фунты-силы на кв. дюйм)
Эффективна я плотность потока гал в мин/кв. фут
Мин. расстояние - футы×футы (м×м)
Макс. расстояние - футы×футы (м×м)
Потребность воды
L и OH1
Не более 30% общей зоны защиты
15' (4,6)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>); Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
15'×15' (2,3×2,3)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 1013 кв. футов (94 кв. м)
L и OH1
Не более 30% общей зоны защиты
20' (6,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>), Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
15'×15'(2,3×2,3)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 1125 кв. футов (105 кв.м)
L и OH1
Не более 30% общей зоны защиты
Более 20' (6,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>), Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
15'×15'(2,3×2,3)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 1500 кв. футов (139 кв. м)
L и ОН2
Не более 30% общей зоны защиты
10' (3,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>), Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
11'-5”×11'-5” (3,5×3,5)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 900 кв. футов (84 кв. м)
L и OH2
Не более 30% общей зоны защиты
15' (4,6)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>); Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
11'-5”×11'-5” (3,5×3,5)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 900 кв. футов (84 кв. м)
L и OH2
Не более 30% общей зоны защиты
20' (6,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мин/бар<sup>½</sup>); Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
11'-5”×11'-5” (3,5×3,5)
Большее из 5 удаленных спринклеров или 900 кв. футов (84 кв. м)
L и ОН2
Не более 30% общей зоны защиты
Более 20' (6,1)
Спринклер (Предпочтительно с хрупкой колбой)
57 (л в мни/бар<sup>½</sup>); Ном. 4 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
175 фунтов-сил на кв. дюйм. (максимум)
6×6 (1,8×1,8)
11'-5”×11'-5” (3,5×3,5)
Большее из следующего: 5 удаленных спринклеров или 900 - кв. футов (84 кв. м)
В еще одном альтернативном варианте осуществления системы 10"" предпочтительные расчетные критерии предусматривают противопожарную защиту аэрозольного типа только для помещения с низкой пожароопасностью, имеющего разбитую на секции зону защиты площадью 1024 квадратных футов (кв. футов), под потолком, имеющим максимальную высоту примерно восемь футов (8 футов). Расчетные критерии конкретнее предусматривают, что сопла 18, показанные на фиг.2-10, расположены под потолком на расстоянии между соплами в пределах от минимум шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимум 16 футов×16 футов. Соответственно, каждое из сопел 18 имеет предпочтительную зону охвата на сопло в пределах от минимум 36 квадратных футов на сопло до максимум 256 кв. футов на сопло. Потребность воды для предпочтительной системы предпочтительно определяется обеспечением продолжительности подачи воды в течение шестидесяти минут к каждому из сопел 18 в системе при рабочем давлении, которое может быть в пределах от 140 фунтов-сил на кв. дюйм до 250 фунтов-сил на кв. дюйм.
В еще одном альтернативном варианте осуществления системы 10”” предпочтительные расчетные критерии предусматривают противопожарную защиту аэрозольного типа только для помещения с высокой пожароопасностью под потолком, имеющим максимальную высоту примерно семнадцать футов и, конкретнее, 16 футов-5 дюймов. Расчетные критерии конкретнее предусматривают, что сопла 18', показанные на фиг.11-18, расположены под потолком на расстоянии между соплами в пределах от минимум шесть футов на шесть футов (6 футов×6 футов) до максимального расстояния 12 футов×12 футов. Соответственно, каждое из сопел 18 имеет предпочтительную зону охвата на сопло в пределах от минимум 36 квадратных футов на сопло до максимум 144 кв. футов на сопло. Потребность воды для предпочтительной системы предпочтительно определяется обеспечением продолжительности подачи воды в течение шестидесяти минут при рабочем давлении в пределах от примерно 110 фунтов-сил на кв. дюйм до 250 фунтов-сил на кв. дюйм для зоны гидравлической потребности площадью 1500 кв. футов, или для защиты зон площадью меньше 1500 кв. футов с обеспечением подачи воды в течение шестидесяти минут к каждому из сопел 18' в зоне защиты.
Ниже в таблице 2 подытожены предпочтительные расчетные критерии для каждой из систем только для низкой пожароопасности, описанных выше. Предпочтительные системы описаны также в проекте паспорта, озаглавленном «TFP2230: AquaMist System (FM) Using Type AM27 and AM29 AquaMist Nozzles For Protection of Light Hazard Occupancies» (проект от 12/30/2008), который приложен к предварительной заявке США №61/193873, поданной 2 января 2009 года. Соответственно, в таблице ниже перечислены предпочтительные типы устройств распределения жидкости для различных расчетных критерий системы: (i) сопло на фиг.2-10, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ27 AquaMist, описанное ниже, и (ii) сопло на фиг.11-18, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ29 AquaMist, описанное ниже. В таблице приведены предпочтительные числовые значения коэффициента производительности К, рабочего давления, расстояния между устройствами и потребности воды. Что касается предпочтительных численных значений, следует понимать, что изменчивость предпочтительного меняющего значения охватывается предпочтительным вариантом осуществления, пока результирующая эффективная плотность является достаточной для обеспечения требуемой противопожарной защиты аэрозольного типа.
Таблица 2
Помещение (L - низкая пожароопасность)
Макс. площадь зовы защиты для типов устройств - кв. футы (кв. м)
Макс. высота потолка - футы (м)
Тип устройства
Коэффициент производительности К - гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм<sup>½</sup>
Мин.рабочее давление (фунты-силы на кв. дюйм)
Эффективная плотность потока - гал в мин/кв.Фут
Мин. расстояние - футы×футы (м×м)
Макс.расстояние - футы×футы (м×м)
Потребность воды
L
1024 (разбитая на секции)
8 (2,4)
Сопло (предпочтительное АМ27)
0,81
140
0,037
6×6 (1,8×1,8)
16×16 (4,9×4,9)
60 минут во все сопла
L
Неограниченная
16'-5” (5)
Сопло (предпочтительное АМ29)
0,59
110
0,043
6×6 (1,8×1,8)
12×12 (3,7×3,7)
60 минут во все сопла для зоны защиты менее 1500 кв. футов; или максимум 1500 кв. футов для зоны защиты 1500 кв. футов или более
½
Вышеописанные системы содержат предпочтительные устройства аэрозольного пожаротушения для защиты, по меньшей мере, одного помещения лишь с низкой пожароопасностью и помещения с низкой и обычной пожароопасностью, имеющего потолок с максимальной высотой, по меньшей мере, 8 футов. Предпочтительные устройства содержат корпус, имеющий внутренний проход, имеющий впуск и выпуск для подачи жидкости. Для предпочтительных устройств дросселирующая вставка, расположенная в проходе, определяет коэффициент производительности К менее 1 гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм. Пара плеч каркаса проходит между верхним и нижним корпусными элементами и отцентрирована относительно оси устройства, а уплотнительный узел расположен в выпуске, содержащем термоэлемент, предназначенный, чтобы поддерживать уплотнительный узел. Предпочтительное устройство содержит средство для распыления жидкости при плотности потока менее 0,1 гал в мин/кв. фут при давлении жидкости на впуске менее 500 фунтов-сил на кв. дюйм, чтобы образовывать зону охвата устройства более 132 кв. футов, предпочтительно, до максимума 256 кв. футов.
На фиг.2 показано предпочтительное сопло 18, выполненное как автоматически действующее сопло 100, которое содержит каркас 112, имеющий верхний корпусный элемент 113 с наружной резьбой 114 для соединения каркаса 112 с системой источника жидкости для пожаротушения, такой как, например, ответвление трубы подачи воды. Альтернативно, корпус 113 может выполняться для другого типа подключений к источнику жидкости, например, каркас 112 может содержать паз для соединения пазового типа с источником жидкости. В верхнем корпусном элементе 113 расположен фильтр 115. Фильтр 115 содержит несколько отверстий 116, пропускающих жидкость для пожаротушения, отфильтровывая при этом мусор, который может забить или повредить внутренний проход сопла 100.
С корпуса 113 свисают предпочтительно симметрично относительно его пара плеч каркаса 118, 120. Плечи 118, 120 проходят в аксиальном направлении и предпочтительно сходятся на нижнем корпусном элементе 122, расположенным удаленно от верхнего корпусного элемента 113. Предпочтительно, плечи 118, 120 выполнены как одно целое с верхним и нижним корпусными элементами 113, 122. Каркас 112 предпочтительно изготовлен механической обработкой из отливки, например, из латуни, в которой верхний корпусный элемент 113, плечи 118, 120 и нижний корпусный элемент 122 образованы как одно целое. Верхний и нижний корпусные элементы 113, 122 являются предпочтительно соосными, отстоящими друг от друга по оси сопла III-III. Нижний корпусный элемент 122 предпочтительно имеет форму от эллиптической до усеченно-конической, имея ближнюю часть, сходящуюся в направлении верхнего корпусного элемента 113 по оси III-III.
Если обратиться к разрезу сопла 100 на фиг.3, верхний корпусный элемент 113 имеет впуск 124 и отстоящий от него в аксиальном направлении выпуск 126 с проходящим между ними в аксиальном направлении проходом 128, по которому может проходить жидкость для пожаротушения. Когда сопло 100 находится в закрытом и неактивированном состоянии, в выпуске 126 находится уплотнительный узел, предназначенный для уплотнения прохода и предотвращения вытекания жидкости из прохода 128. Уплотнительный узел предпочтительно содержит кнопку 130, имеющую пружинное уплотнение 132, расположенное на ней. Пружинное уплотнение 132 взаимодействует с поверхностью выпуска 126, чтобы образовать не проницаемое для жидкости уплотнение и предотвратить вытекание жидкости из прохода 128 и из выпуска 126.
½
½
С уплотнительным узлом взаимодействует термоэлемент 134, чтобы поддерживать уплотнительный узел в выпуске 126 для предотвращения вытекания жидкости из прохода 128. Предпочтительно, термоэлемент 134 представляет собой колбу 134, в тепловом отношении выполненную такой, чтобы разрываться в ответ на пороговую температуру пожара. Колба 134 обеспечивает автоматическое срабатывание сопла 100 в ответ на достаточный уровень тепла путем разрыва в ответ на пожар, чтобы отпустить кнопку 130 и позволить жидкости для пожаротушения высвободиться из прохода 128. Колба 134 предпочтительно выполнена с показателем времени срабатывания (RTI) 50 (метров-секунд) или менее и, предпочтительнее, примерно 36 (метров-секунд), чтобы иметь быстрое срабатывание, и, предпочтительнее, колба 134 является такой, что сопло 100 соответствующим листинговым агентством может включаться в листинг как быстродействующее устройство. Предпочтительно предусмотрен узел 136 нагрузочного винта и распылителя, предназначенный для поддержки колбы 134 в ее зацеплении с кнопкой 130, чтобы держать сопло в его неактивированном состоянии. Узел нагрузочного винта и распылителя 136 предпочтительно вкручивается и зацепляется в отверстии 138 нижнего корпусного элемента 22 каркаса 112.
Если снова обратиться к фиг.2, выталкивающая пружина 140 прикладывает боковую силу на уплотнительный узел так, что когда пусковой элемент 134 разрывается при заданной температуре из-за воздействия аномально высоких температур, вызванных пожаром, кнопка 130 и пружинное уплотнение 132 отбрасываются в сторону от их нормального положения уплотнения или положения ожидания, тем самым позволяя жидкости вытекать по проходу 128 и ударяться о распылительный элемент 200, прикрепленный к узлу 136 нагрузочного винта, для образования требуемой формы распыления жидкого аэрозоля.
Фиг.3 иллюстрирует размещенную в проходе 128, сразу же за впуском 124, дросселирующую вставку 150. Дросселирующая вставка 150 предпочтительно конструктивно исполнена с наружной геометрией, являющейся практически цилиндрической по форме, и имеет размеры для плотной скользящей посадки в проходе 128 верхнего корпусного элемента 113. Предпочтительно, вставка 150 имеет габаритный диаметр примерно 0,6 дюймов. Вставка 150 предпочтительно помещается и поддерживается в проходе полкой 129, образованной и выполненной механической обработкой во внутренней поверхности верхнего корпусного элемента 113, ограничивающей проход 128. Дросселирующая вставка 150 имеет сквозное отверстие 152, предназначенное для регулирования впуска и потока жидкости для пожаротушения, поступающей в сопло 100 на впуске 124.
На фиг.10 приведен подробный вид дросселирующей вставки 150. Сквозное отверстие 152 имеет предпочтительный профиль, в котором площадь поперечного сечения сквозного отверстия 152, ортогонального оси вставки, сужается от верхней части 152а к нижней части 152b сквозного отверстия 152, чтобы определять характеристики потока жидкости, входящей в верхнюю часть 152а и выходящую из нижней части 152b. Верхняя часть 152а сквозного отверстия предпочтительно ограничивает практически цилиндрический объем для размещения части фильтра 115, а нижняя часть 152b сквозного отверстия предпочтительно ограничивает более узкий цилиндрический объем, образующий выпускное отверстие вставки 150. Между верхней и нижней частями 152а, 152b сквозного отверстия 152 находится промежуточная часть 152с сквозного отверстия, являющаяся практически усеченно-конической.
½
½
½
Предпочтительно, верхняя цилиндрическая часть 152а сквозного отверстия 152 имеет диаметр примерно 0,5 дюйма. Аксиальная глубина верхней цилиндрической части 152а находится в пределах от примерно 0,1 дюйма до примерно 0,2 дюйма. Нижняя цилиндрическая часть 152b сквозного отверстия 152 имеет диаметр предпочтительно в пределах примерно от 0,16 дюйма до примерно 0,18 дюйма и, предпочтительнее, в пределах от примерно 0,1675 дюйма до примерно 0,1705 дюйма, чтобы обеспечить коэффициент производительности К отверстия ниже 1 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм), предпочтительнее, в пределах от примерно 0,7 до примерно 0,9 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм) и, предпочтительнее, 0,81 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм).
Практически усеченно-коническая промежуточная часть 152с сквозного отверстия 152 предпочтительно ограничена внутренней поверхностью, имеющей  выпуклую вовнутрь, криволинейную форму для переходной поверхности 154 между верхней частью 152а и нижней частью 152b. Для условий, в которых давление источника жидкости на впуске в сопло достигает более чем 250 фунтов-сил на кв. дюйм, переходная поверхность 154 может обеспечить устойчивый выпуск потока жидкости из выпускного отверстия нижней части 152b сквозного отверстия для удара о распылительный элемент 200 без какого-либо значительного изменения формы распыления воды.
В разрезе впуска отверстия на фиг.10 переходная поверхность предпочтительно образует дугу, которую можно аппроксимировать четвертью эллипса, имеющего длину большой оси примерно 0,326 дюйма и длину малой оси примерно 0,218. Установлено также, что для аппроксимации формы предпочтительного профиля эллипса и, таким образом, аппроксимации переходной поверхности 154 могут использоваться сочетания двух или более радиусов при условии плавного слияния всех переходных точек радиусов. Например, в одном предпочтительном варианте осуществления эллиптический профиль может образовываться первой дугой 154а и второй дугой 14b, причем первая дуга 154а начинается в аксиальном направлении на расстоянии 0,279 дюйма от верхней поверхности 158 дросселирующей вставки 150 и радиально непрерывна с внутренней поверхностью нижней части 152b сквозного отверстия на предпочтительном расстоянии 0,08 дюйма от оси вставки Е-Е. Первая дуга 154а заканчивается в аксиальном направлении на расстоянии 0,187 дюйма от верхней поверхности 158, в радиальном направлении на расстоянии 0,118 дюйма от оси вставки Е-Е с радиусом кривизны 0,227 дюйма. Вторая дуга начинается на расстоянии 0,187 дюйма от верхней поверхности 158 дросселирующей вставки 150 так, чтобы создавать непрерывный плавный переход с первой дугой 154а. Кроме того, вторая дуга заканчивается на аксиальном расстоянии 0,146 от верхней поверхности 158 и на радиальном расстоянии примерно 0,191 дюйма от оси В-В вставки с радиусом кривизны примерно 0,08 дюйма.
Установлено, что профиль выпуска нижней части 152b сквозного отверстия дросселирующей вставки 150 может влиять и на устойчивость потока жидкости, выпускаемой из дросселирующей вставки 150, до его удара о распылительный элемент 200 узла нагрузочного винта 236. Предпочтительно, нижняя поверхность 156 дросселирующей вставки представляет собой плоскую ортогональную поверхность относительно оси Е-Е дросселирующей вставки 150, и при этом выходное отверстие нижней части 152b сквозного отверстия образует переход под прямым углом между внутренней частью нижней части 152b сквозного отверстия и нижней поверхностью 156 дросселирующей вставки.
На фиг.4 представлен подробный вид предпочтительного узла 236 нагрузочного винта и распылителя с предпочтительным распылительным элементом 200, конусом 202 и предпочтительным хвостовиком 204 нагрузочного винта, соосными вдоль оси узла В-В. Распылительный элемент 200, конус 202 и хвостовик 204 нагрузочного винта предпочтительно изготовлены как цельная конструкция для образования узла 236 нагрузочного винта и распылителя. Альтернативно, узел нагрузочного винта 236 может выполняться из отдельных компонентов, соединенных такими способами, как, например, сварка, резьбовое соединение или прессовая посадка. Конус 202 предпочтительно является усеченным на его ближнем конце, а в основании на дальнем конце конуса 202 содержит вертикальный переход 203, проходящий параллельно оси В-В к верхней поверхности 210а распылительного элемента 200.
Как показано на фиг.4, распылительный элемент 200 предпочтительно представляет собой практически кольцевой элемент и, предпочтительнее, усеченно-конический элемент, имеющий верхнюю поверхность 210а распылителя, нижнюю поверхность 210b распылителя и периферическую поверхность 212, образующую наружный край и определяющую максимальный диаметр распылительного элемента 200. Распылительный элемент 200 имеет предпочтительный максимальный диаметр примерно 0,5 дюйма. Если обратиться к фиг.7 и 8, верхняя и нижняя поверхности 210а, 210b распылителя предпочтительно параллельны одна другой. Эти поверхности наклонены относительно оси В-В распылителя с углом α относительно плоскости, ортогональной относительно оси В-В распылителя, в пределах от примерно 10 градусов и примерно 12 градусов, предпочтительнее, примерно 11 градусов. Кроме того, верхняя и нижняя поверхности 210а, 210b распылителя предпочтительно разнесены, определяя толщину распылителя 200 в пределах от примерно 0,02 дюйма до примерно 0,03 дюйма. Нижняя поверхность 210b распылителя предпочтительно проходит параллельно верхней поверхности 210а распылителя на радиальное расстояние примерно 0,23 дюйма, а затем переходит в радиальном и аксиальном направлении, определяя максимальную толщину распылителя на предпочтительном радиальном расстоянии примерно 0,24 дюйма. Распылительный элемент 200 предпочтительно толще на наружном краю, где периферийная поверхность 212 определяет аксиальную толщину примерно 0,030 дюйма. Нижняя поверхность 210b распылителя затем предпочтительно проходит радиально перпендикулярно оси В-В распылителя к максимальному диаметру распылителя 200 и заканчивается на периферической поверхности 212, создавая кольцевую кромку 214 или юбку. Кольцевая кромка 214 имеет предпочтительную радиальную толщину примерно 0,02 дюйма.
Если обратиться к виду сверху распылителя 200 на фиг.9, распылитель 200 содержит несколько сквозных отверстий. В одном предпочтительном варианте осуществления распылитель содержит первую пару диаметрально противоположных сквозных отверстий 21ба, 216b, выровненных вдоль первой оси С-С поверхности распылителя, и вторую пару диаметрально противоположных сквозных отверстий 216 с, 216d, выровненных вдоль второй оси D-D поверхности распылителя. Каждое из сквозных отверстий 216а, 216b, 216с, 216d имеет форму замочной скважины, образуемую первым кругом, перекрываемым вторым кругом. Например, если возьмем сквозное отверстие 216а, сквозное отверстие образуется первым кругом 218а, имеющим первый диаметр предпочтительно примерно 0,05 дюйма, и вторым кругом 218b, имеющим диаметр, предпочтительно меньший первого диаметра, равный примерно 0,04 дюйма. Первый и второй круги 218а, 218b сквозных отверстий перекрываются или сообщаются между собой так, что их центры отстоят друг от друга по их соответствующей оси поверхности распылителя на предпочтительное расстояние примерно 0,03 дюйма. Центральные оси каждого из сквозных отверстий 218а, 218b предпочтительно наклонены относительно оси В-В распылителя, как показано, например, на фиг.4С. Предпочтительно, центральные оси каждого из сквозных отверстий 118а, 118b образуют угол примерно 11 градусов относительно линии, параллельной оси В-В распылителя.
Расстояние между центрами и первый и второй диаметры сквозных отверстий 216а, 216b, 216с, 216d предпочтительно с формой замочной скважины предпочтительно имеют соотношение, с которым замочные скважины могут масштабироваться в размере в сторону увеличения или уменьшения. Конкретнее, расстояние между центрами - первый диаметр - второй диаметр - имеют размерное соотношение, кратное 3-4-5. Например, в предпочтительном варианте осуществления, описанном выше, замочные скважины 21ба, 216b, 216с, 216d характеризуются соотношением 3-4-5 с коэффициентом 0,01: расстояние между центрами равно 0,03 дюйма, второй диаметр второго круга равен 0,04 дюйма, и первый диаметр первого круга равен 0,05 дюйма. Соответственно, сквозные отверстия 216а, 216b, 216с, 216d с формой замочной скважины могут варьировать в размере от отверстия к отверстию или от сопла к соплу, предпочтительно при условии, что соотношение 3-4-5 остается неизменным.
Если обратимся в виду в перспективном изображении на фиг.5 и 6, каждое из сквозных отверстий 216а, 216b, 216с, 1216d предпочтительно окружено углублением 220, выполненным в верхней поверхности 210а распылительного элемента. Углубление 220 создает плоскую поверхность, окружающую сквозное отверстие 21ба, 216b, 216с, 216d, которая предпочтительно практически ортогональна продольной оси В-В распылителя, чтобы образовать ступенчатый переход от верхней поверхности 210а на максимальную глубину примерно 0,02 дюйма. Соответственно, углубление 220 имеет также стенку, проходящую от плоской поверхности в направлении оси В-В и окружающую сквозные отверстия 216а, 216b, 216с, 216d.
Углубление 220 в верхней поверхности 210а предпочтительно выполнено путем перемещения торцевой фрезы вдоль соответствующей оси С-С, D-D поверхности. Поскольку плоская поверхность углубления предпочтительно перпендикулярна оси В-В, стенки углубления 220 сужаются в направлении оси С-С, D-D поверхности из-за наклонной верхней поверхности 210а. Стенка углубления 220 предпочтительно создает полукруглое образование на максимальной глубине углубления 220, концентрическое с первым кругом 218а сквозного отверстия 216. В самой мелкой части углубления 220 выполнено предпочтительно прямоугольное отверстие, имеющее прямолинейный край, перпендикулярный оси С-С, D-D поверхности и касательный к периферическому краю второго круга 118b. Прямоугольное отверстие углубления 220 помещает плоскую поверхность углубления 220 непрерывной с верхней поверхностью 210а распылителя. Часть верхней поверхности, непрерывная с отверстием углубления 220, представляет собой краевую поверхность 232а, 232b, 232с, 232d, которая может переносить воду, протекающую через углубление, наружу к периферическому краю 212 распылительного элемента.
Снова обратимся к фиг.9, где каждое из сквозных отверстий предпочтительно находятся по центру между парой обработок поверхности. Конкретнее, сквозные отверстия 216а, 216b, 216с, 116d предпочтительно находятся по центру между парой каналов 222а, 222b. В направлении вовнутрь каналы 222а, 222b предпочтительно расходятся вокруг сквозного отверстия 216а, 216b, 216с и 216d. Каждый из каналов предпочтительно начинается с отверстия 224 на периферическом крае распылительного элемента 200. В случае примерного канала 222а на фиг.5 канал 222а проходит вовнутрь и заканчивается на внутренней части 226 между конусом 202 и периферической поверхностью 212. Кроме того, канал 222а имеет пару стенок 228а, 228b, сходящихся друг с другом на внутренней части 226. Первая стенка 228а предпочтительно отходит от оси С-С, D-D поверхности распылителя под предпочтительным углом примерно 20 градусов, предпочтительнее, под углом примерно 19,5 градусов. Вторая стенка 228b предпочтительно отходит от соответствующей оси С-С, D-D поверхности распылителя под предпочтительным углом примерно 8 градусов. Кроме того, стенки 228, 228b предпочтительно сужаются в направлении вовнутрь, так что каналы 222а, 222b становятся мельче в направлении вовнутрь. Альтернативно, каналы по всей длине могут иметь постоянную глубину.
Соседние каналы 222а, 222b расположены в сообщении между собой. Конкретнее, внутренние части 226 соседних каналов 222а, 222b перекрывают друг друга с пересечением продольных осей каналов 222а, 222b. Каналы 222а, 222b не проходят в аксиальном направлении насквозь распылительного элемента 200. Соответственно, каналы имеют поверхность дна, которая предпочтительно проходит параллельно верхней поверхности 210а распылителя.
При одной предпочтительной установке узла нагрузочного винта 26 резьбовой хвостовик 204 находится в нижнем корпусном элементе 222 сопла 210, и при этом ось В-В узла нагрузочного винта соосна с осью II-II сопла. Кроме того, конус 202 приводится в нужное положение для поддержки в аксиальном направлении колбы 134 сопла. При одной предпочтительной установке узел нагрузочного винта 236 устанавливается так, что оси С-С, D-D поверхностей каждая расположена под углом 45 градусов относительно плоскости, определяемой плечами 118, 120, которая делит распылительный элемент 200 пополам, чтобы точно выставить плечи 118, 120 между соседними сквозными отверстиями, например, 216а, 216с.
Сквозные отверстия, углубления и каналы делят верхнюю поверхность 210а распылительного элемента 200 на отстоящие друг от друга области. Например, как показано на фиг.9, верхняя поверхность 210а предпочтительно содержит первую область 230 и вторую область 232, причем первая область 230 находится предпочтительно радиально вовнутрь относительно второй области 232. Каждая из первой и второй областей предпочтительно симметричны относительно продольной оси В-В распылителя.
В этом предпочтительном варианте осуществления распылителя 200 первая область 230 имеет четыре части 230а, 230b, 230с, 230d, расположенные эквирадиально и непрерывно вокруг конуса 202. Каждая часть 230а, 230b, 230с, 230d первой области 230 содержит центральную поверхность, расположенную между двумя крайними поверхностями, причем центр определяется пересечением соседних каналов 222а, 222b. При одной предпочтительной установке узла 236 нагрузочного винта и распылителя центры диаметрально противоположных частей 230а, 230с находятся в плоскости, определяемой плечами 118, 120, а центры других диаметрально противоположных частей 230b, 230d ортогональны этой плоскости.
В этом предпочтительном варианте осуществления распылителя 200 наружная вторая область 232 имеет восемь частей, расположенных эквирадиально и разнесенные вокруг конуса 102. Как показано на фиг.9, половина второй области 232 образована четырьмя краевыми поверхностями 232а, 232b, 232с, 232d, сообщающимися с отверстиями углублений 220. Другая половина наружной второй области 232 образована частями 232е, 232f, 232g, 232h, расположенными между пересекающимися соседними каналами 222а, 222b.
Распылительный элемент 200, сам по себе или в сочетании с одним или несколькими из конуса 202, плеч 118, 120 и каркаса 112, обеспечивает сопло средством распыления жидкости для тушения пожара с формой распыления, определяющей зону охвата. Предпочтительно, каркас 112, распылительный элемент 200 и конус 202 взаимодействуют, чтобы распределять поток жидкости для тушения пожара из верхнего корпусного элемента 113 с созданием предпочтительной формы распыления. Форма распыления обеспечивает предпочтительную плотность потока для данной зоны ниже сопла в ответ на данное давление источника жидкости, когда сопло расположено на конкретной высоте над полом зоны, защищаемой от пожара. Этот предпочтительный вариант осуществления сопла 100 подлежит промышленному осуществлению как сопло AQUAMIST: AM27. Проект паспорта подлежащего промышленному осуществлению варианта осуществления сопла 100 включен в предварительную заявку США №61/193874, ссылкой включенную в настоящий документ. Этот проект паспорта озаглавлен «TFP2227:AQUAMIST Nozzles: AM27 Automatic (Closed)» (проект от 09/22/2008).
На фиг.11 показано другое предпочтительное сопло 18', выполненное как нормально закрытое автоматически действующее сопло 300, которое содержит каркас 312, имеющий верхний корпусный элемент 313 с наружной резьбой 314 для соединения каркаса 312 с системой источника жидкости для пожаротушения (не показанной), такой как, например, ответвление трубы подачи воды. Альтернативно, верхний корпус 313 может выполняться для другого типа подключений к источнику жидкости, например, каркас 312 может содержать паз для соединения пазового типа с источником жидкости. В верхнем корпусном элементе 313 расположен фильтр 315. Фильтр 315 содержит несколько отверстий 316, пропускающих жидкость для пожаротушения, отфильтровывая при этом мусор, который может забить или повредить внутренний проход сопла 300.
С корпуса 313 свисают предпочтительно симметрично относительно его пара плеч каркаса 318, 320. Плечи 318, 320 проходят в аксиальном направлении и предпочтительно сходятся на нижнем корпусном элементе 322, расположенном удаленно от верхнего корпусного элемента 313. Предпочтительно, плечи 318, 320 выполнены как одно целое с верхним и нижним корпусными элементами 313, 322. Каркас 312 предпочтительно изготовлен механической обработкой из отливки, например, из латуни, в которой верхний корпусный элемент 313, плечи 318, 320 и нижний корпусный элемент 322 образованы как одно целое. Верхний и нижний корпусные элементы 313, 322 являются предпочтительно соосными, отстоящими друг от друга по оси сопла XIII-XIII. Нижний корпусный элемент 322 предпочтительно имеет форму от эллиптической до усеченно-конической, имея ближнюю часть, сходящуюся в направлении верхнего корпусного элемента 313 по оси XIII-XIII.
Если обратиться к разрезу сопла 300 на фиг.13, верхний корпусный элемент 313 имеет впуск 324 и отстоящий от него в аксиальном направлении выпуск 326 с проходящим между ними в аксиальном направлении проходом 328, по которому может проходить жидкость для пожаротушения. Когда сопло находится в закрытом и неактивированном состоянии, в выпуске 326 находится уплотнительный узел, предназначенный для уплотнения прохода и предотвращения вытекания жидкости из прохода 328. Уплотнительный узел предпочтительно содержит кнопку 330, имеющую пружинное уплотнение 332, расположенное на ней. Пружинное уплотнение 332 взаимодействует с поверхностью выпуска 326, чтобы образовать не проницаемое для жидкости уплотнение и предотвратить вытекание жидкости из прохода 328.
½
½
С уплотнительным узлом взаимодействует термоэлемент 334, чтобы поддерживать уплотнительный узел в выпуске 326 для предотвращения вытекания жидкости из прохода 328. Предпочтительно, термоэлемент 334 представляет собой колбу 334, в тепловом отношении выполненную такой, чтобы разрываться в ответ на пороговую температуру пожара. Колба 334 обеспечивает автоматическое срабатывание сопла 300 в ответ на достаточный уровень тепла путем разрыва в ответ на пожар, чтобы отпустить кнопку 330 и позволить жидкости для пожаротушения высвободиться из прохода 328. В этом предпочтительном варианте осуществления реагирующий на температуру элемент может иметь номинальные температуры срабатывания в пределах от примерно 125°F до примерно 300°F, и, предпочтительнее, номинальная температура является любой одной из следующих температур: 135°F, 155°F, 175°F, 200°F и 286°F. Колба 334 предпочтительно выполнена с показателем времени срабатывания (RTI) 50 (метров-секунд) или менее и, предпочтительнее, примерно 36 (метров-секунд), чтобы иметь быстрое срабатывание, и, предпочтительнее, колба 334 является такой, что сопло 100 соответствующим листинговым агентством может включаться в листинг как быстродействующее устройство. Предпочтительно предусмотрен узел 336 нагрузочного винта и распылителя, предназначенный для поддержки колбы 334 в ее зацеплении с кнопкой 330, чтобы держать сопло в его неактивированном состоянии. Узел 336 нагрузочного винта и распылителя предпочтительно вкручивается и зацепляется в отверстии 338 нижнего корпусного элемента 322 каркаса 12.
Если снова обратиться к фиг.11, выталкивающая пружина 340 прикладывает боковую силу на уплотнительный узел так, что когда пусковой элемент 334 разрывается при заданной температуре из-за воздействия аномально высоких температур, вызванных пожаром, кнопка 330 и пружинное уплотнение 332 отбрасываются в сторону от их нормального положения уплотнения или положения ожидания, тем самым позволяя жидкости вытекать по проходу 328 и ударяться о распылительный элемент 400, прикрепленный к узлу 336 нагрузочного винта, для образования требуемой формы распыления жидкого аэрозоля.
½
½
½
½
½
Фиг.12 иллюстрирует размещенную в проходе 328, на расстоянии от впуска 324, дросселирующую вставку 350, предпочтительно поддерживаемую полкой, выполненной на внутренней стороне стенки верхнего корпусного элемента 313, образующей проход 328. Конкретнее, дросселирующая вставка 350 имеет наружный диаметр ODo, предпочтительно равный примерно 0,5 дюйма, и, предпочтительнее, в пределах от примерно 0,494 до примерно 0,498 дюйма, чтобы обеспечить скользящую посадку в проходе 328 верхнего корпусного элемента 313 и в зацеплении с полкой, выполненной вдоль внутренних стенок, образующих проход. Кроме того, дросселирующая вставка 350 имеет внутреннее сквозное отверстие 352, по которому протекает поступающая жидкость. Дросселирующая вставка 350 и сквозное отверстие 352 предпочтительно выполнены с внутренним диаметром ODi примерно 0,17 дюйма, и, предпочтительнее, примерно 0,172 дюйма, чтобы обеспечить коэффициент производительности К для сопла 10 примерно 9,2 (л в мин/бар). Альтернативно, дросселирующая вставка 50 и ее сквозное отверстие 52 могут обеспечивать коэффициент производительности К в пределах от примерно 0,10 до 1,00 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм), предпочтительно в пределах от примерно 0,5 до 0,70 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм), предпочтительнее, примерно 0,59 гал в мин/(фунтов-сил на кв. дюйм) (8,5 л в мин/бар). Кроме того, хотя дросселирующая вставка на ее виде в плане является практически круглой, вставка 50 альтернативно может выполняться с полукруглой формой.
При срабатывании сопла 300 уплотнительная система отпускается, и вертикально направленный, относительно когерентный, одиночный поток воды пропускается через дросселирующую вставку 350 и ее сквозное отверстие 352 для выпуска из выпуска 326 для удара о распылительный элемент 400 для распределения с формой распыления под соплом 300, предпочтительно радиально наружу и вниз. Распылительный элемент 400 расположен соосно с нижним корпусным элементом 322 и, предпочтительно, прикреплен к нему. Предпочтительнее, распылительный элемент 400 расположен на дальнем конце нижнего корпусного элемента 322, снаружи и на расстоянии от плеч 318, 320 каркаса.
На фиг.14, 15, 16, 17 и 18 на видах в плане, в разрезе и подробном виде показан предпочтительный распылительный элемент 400. В плане распылительный элемент 400 имеет практически круглую форму с наружным периферическим краем 402, образованным вокруг оси Y-Y распылителя. Распылительный элемент содержит центральное отверстие 404, размер которого выполнен таким, чтобы в него входил нижний корпусный элемент 322 каркаса 312. Как конкретнее показано на фиг.16 и 17, распылительный элемент 400 представляет собой практически усеченно-конический элемент, имеющий верхнюю поверхность 406 и нижнюю поверхность 408, которая предпочтительно практически параллельна верхней поверхности 406. Верхняя и нижняя поверхности 406, 408 разнесены, определяя толщину распылительного элемента 400, которая предпочтительно равна примерно 0,05 дюйма. В установленном положении верхняя поверхность 406 распылителя обращена к выпуску 426 сопла 300, чтобы об нее мог ударяться поток жидкости, выходящий из дросселирующей вставки 350.
Распылительный элемент 400 предпочтительно выполнен таким, что верхняя поверхность 406 имеет несколько поверхностей, расположенных под углами относительно друг друга. Предпочтительно, распылительный элемент 400 содержит практически плоскую центральную основную область 406а и наружную кольцевую практически плоскую область 406с, причем, когда распылительный элемент 400 установлен на нижнем корпусном элементе 322, каждая из этих областей - центральная и наружная - верхней поверхности 406 расположены ортогонально оси сопла XIII-XIII. Кроме того, распылительный элемент 400 предпочтительно выполнен таким, что верхняя поверхность 406 имеет между центральной областью 406а и наружной областью 406 с практически кольцевую промежуточную область 406b. Эта промежуточная область 406b предпочтительно образует усеченный конус, наклоненный под углом α относительно плоскости, параллельной центральной и наружной плоским областям 406а, 406b. Угол α предпочтительно находится, например, в пределах от примерно 15° до примерно 60°, предпочтительнее, равен примерно 18°. Эта промежуточная область 406b предпочтительно практически непрерывна с центральной областью 406а и наружной областью 406 с, причем распылительный элемент имеет осевое расстояние H между центральной и наружной областями 406а, 406с, которое находится в пределах от примерно 0,14 до примерно 0,15 дюйма и, предпочтительно, равно 0,148 дюйма.
Как показано на виде в плане на фиг.15, поверхности распылительного элемента 400 имеют также несколько вырезов и сквозных отверстий, через которые протекает жидкость, предназначенная для создания формы распыления сопла 300. В этом предпочтительном распылительном элементе 400 несколько вырезов предпочтительно представляют собой, по меньшей мере, три группы вырезов 410, 412 и 418. Каждый из вырезов имеет начальную часть, конечную часть и промежуточную часть, являющуюся непрерывной и расположенной между начальной и конечной частями. Начальная часть выреза образуется отверстием вдоль периферического края 402 распылительного элемента 400. Это отверстие образует пару отстоящих друг от друга стенок в распылительном элементе 400, которые проходят вовнутрь в сторону оси Y-Y распылителя и образуют промежуточную часть выреза. В каждом из вырезов распылительного элемента 400 эта пара стенок сходится с образованием концевой стороны выреза и конечной части выреза. Расстояние между стенками определяет ширину выреза. Расстояние между стенками выреза может быть постоянным по длине выреза или, альтернативно, расстояние между стенками может варьировать. Кроме того, расстояние между стенками выреза может изменяться непрерывно по длине выреза или изменяться дискретно, и при этом одна часть выреза отличается от другой части выреза, например, конечная часть может быть шире, чем начальная или промежуточная часть выреза.
1
В этом предпочтительном варианте осуществления распылительного элемента 400 группы вырезов 410, 412, 418 варьируют в отношении одного или нескольких параметров выреза, таких как, например, ширина выреза, длина выреза и/или геометрия любой из начальной, промежуточной или конечной частей выреза. Как показано на фиг.18, распылительный элемент содержит первую группу вырезов 410, в которой отверстие и стенка выреза размерно выполнены так, что имеют предпочтительную постоянную ширину W по длине выреза между начальной и промежуточной частями. Конечные части вырезов 410 первой группы 410 образованы парой радиусов R1 и R2, центры которых отстоят на расстояние Cs. Расстояния между центрами Cs предпочтительно выполнены такими, что конечная часть выреза имеет ширину выреза больше, чем ширина выреза W1 начальной или промежуточной частей выреза. Первая группа вырезов 410 предпочтительно имеет общую длину выреза, которая ограничивается конечной стороной выреза, касательной к окружности, имеющей радиус R3 от оси распылителя.
В первой группе вырезов 410 предпочтительный вариант осуществления распылительного элемента 400 содержит, по меньшей мере, три типа вырезов 410а, 410b, 410с, которые варьируют в отношении одного или более параметров выреза, таких как, например, ширина выреза и/или геометрия любой из начальной, промежуточной или конечной частей выреза. Например, ширина вырезов W1 начальной и промежуточной частей отличается для разных типов вырезов, равно как отличаются расстояния между центрами Cs. Кроме того, концевые стороны вырезов в конечной части вырезов в первой группе могут также иметь другой радиус R4, центр которого находится на некотором расстоянии снаружи периферического края 402. Конечная часть с радиусом R4 стыкуется с конечными частями, имеющими разнесенные радиусы R1 и R2.
Во второй группе вырезов 412 отверстие и стенки вырезов предпочтительно отстоят для получения ширины выреза W2, практически постоянной по длине выреза от начальной части по промежуточной части выреза. Конечная часть и концевая сторона выреза предпочтительно имеют радиус R6, центр которого расположен по центру между двумя стенками выреза так, чтобы находиться на центральной оси выреза. Концевая сторона в конечной части выреза предпочтительно находится на радиальном расстоянии R5 от центральной оси Y-Y распылительного элемента 400. Предпочтительно, радиальное расстояние R5 от оси распылителя второй группы вырезов 412 меньше, чем радиальное расстояние R3 от оси распылителя первой группы вырезов 410, так что длина выреза второй группы вырезов 412 превышает длину выреза первой группы вырезов 410.
Распылительный элемент 400 предпочтительно содержит третью группу вырезов 418, имеющих свое отверстие вдоль периферического края 402 и предпочтительно расположенных вдоль концевой стороны одной из другой группы вырезов 410, 412. Предпочтительнее, отверстие выреза в третьей группе вырезов 418 имеет свое отверстие, расположенное вдоль концевой стороны и в сообщении с конечной частью выреза в первой группе вырезов 410. Стенки, определяющие ширину выреза W3 в третьей группе, предпочтительно расходятся в направлении вовнутрь, за счет чего ширина выреза увеличивается предпочтительно с постоянной скоростью от начальной части по промежуточной части в направлении вовнутрь. Конечная часть и концевая сторона выреза предпочтительно выполнены с радиусом R7, центр которого расположен по центру между двумя стенками выреза так, чтобы находиться на центральной оси выреза. Концевая сторона в конечной части выреза предпочтительно находится на радиальном расстоянии R8 от центральной оси Y-Y распылительного элемента 400. Предпочтительно, радиальное расстояние R8 от оси распылителя третьей группы вырезов 418 меньше, чем радиальное расстояние R6 от оси распылителя второй группы вырезов 412 или радиальное расстояние R3 от оси распылителя первой группы вырезов 110, так что конечная часть третьей группы вырезов расположена дальше вовнутрь в радиальном направлении, чем конечные части либо первой группы 110, либо второй группы 112 вырезов.
В одном альтернативном варианте осуществления формирование распылительного элемента 400 может привести стенки в начальной части вырезов третьей группы 418 в тесный контакт, и при этом третья группа вырезов 418 действует как сквозные отверстия, образуя отверстие формы практически капающей слезы в распылительном элементе, полностью ограниченное эффективно непрерывной стенкой.
Распылительный элемент 400 предпочтительно содержит несколько сквозных отверстий. Предпочтительнее, распылительный элемент 400 содержит несколько групп сквозных отверстий 414, 416 с геометрией, предпочтительно меняющейся от группы к группе.
Например, на фиг.17, первая группа сквозных отверстий 414 предпочтительно имеет практически эллиптическую форму, а вторая группа вырезов 416 имеет практически форму замочной скважины. Конкретнее, первая группа сквозных отверстий 414 является предпочтительно удлиненной с большой осью в направлении удлинения и более короткой малой осью, ортогональной большой оси. Малая ось предпочтительно пересекает центральную ось Y-Y распылительного элемента 400.
Вторая группа сквозных отверстий 416 также является предпочтительно удлиненной с большой осью в направлении удлинения и малой осью, ортогональной большой оси. Большая ось предпочтительно пересекает центральную ось Y-Y распылительного элемента 400. Вторая группа сквозных отверстий 416 каждая имеет первый радиус R9 и второй радиус R10, каждый из которых имеет центр, расположенный на большой оси сквозного отверстия 416. Второй радиус R10 предпочтительно меньше, чем первый радиус R9, благодаря чему сквозное отверстие 416 имеет форму практически замочной скважины, сужающуюся в направлении вовнутрь.
Распылительный элемент 400 предпочтительно изготовлен путем изгиба заготовки, в которой перфорированы и вырезаны несколько различных вырезов и сквозных отверстий. Как показано на разрезе распылительного элемента 400 в его окончательном виде на фиг.17, наружная плоская область и периферический край 402 определяют максимальный наружный диаметр DO распылителя 400, предпочтительно равный примерно 1,25 дюйма, предпочтительнее, 1,24 дюйма. Центральное отверстие 404 предпочтительно имеет внутренний диаметр D1 примерно 0,25 дюйм, а плоская центральная основная область 406а имеет предпочтительный основной диаметр D2 примерно 0,46 дюйма. Наклоненная промежуточная область 406b, 408b предпочтительно имеет закругленные переходы, сопрягающиеся с внутренней центральной областью 406а, 408а и наружной периферической областью 406с, 408с. Конкретнее, образование, согнутое между наружной областью и промежуточной областью, имеет вдоль верхней поверхности 106 предпочтительный радиус перехода R11, который является постоянным, и его центр описывает окружность относительно оси Y-Y распылителя, имеющий предпочтительный диаметр D3 примерно 1 дюйм. Образование, согнутое между центральной областью и промежуточной областью, имеет вдоль нижней поверхности 408 предпочтительный радиус перехода R12, который является постоянным, и его центр описывает окружность относительно оси Y-Y распылителя, имеющий предпочтительный диаметр D4 примерно 0,411 дюйма.
Распылительный элемент 400 предпочтительно изготавливается из сплава фосфора и бронзы UNS52100, добавка Н02, по ASTM В 103. На фиг.14 показана предпочтительная заготовка 400', сгибаемая для изготовления и формования предпочтительного распылительного элемента 400. Предпочтительная заготовка 400' вначале является практически плоским элементом, имеющим практически круглую форму с наружным периферическим краем 402, выполненным относительно центральной оси заготовки. Заготовка 400' и периферический край 402 определяют предпочтительный максимальный диаметр заготовки 400', равный примерно 1,25 дюйма. Заготовка 400' содержит центральное отверстие 404', предпочтительно выполненное зазубренным пробойником, имеющим диаметр примерно 0,25 дюйм. Кроме того, заготовка 400' содержит предпочтительную группу вырезов 410', 412', 418' и сквозные отверстия 414', 416', которые в их окончательном виде образуют несколько предпочтительных вырезов и сквозных отверстий распылительного элемента 400.
В этой предпочтительной заготовке 400' каждый из нескольких вырезов имеет начальную часть, конечную часть и промежуточную часть, являющуюся непрерывной и расположенной между начальной и конечной частями. Начальная часть выреза образуется отверстием вдоль периферического края 402' предпочтительной заготовки 400'. Это отверстие образует пару отстоящих друг от друга стенок в предпочтительной заготовке 400', которые проходят вовнутрь в сторону оси Y'-Y' заготовки и образуют промежуточную часть выреза. В каждом из вырезов предпочтительной заготовки 400' эта пара стенок сходится с образованием концевой стороны выреза и конечной части выреза.
В этом предпочтительном варианте осуществления предпочтительной заготовки 400' группы вырезов 410', 412', 418' варьируют в отношении одного или нескольких параметров выреза, таких как, например, ширина выреза, длина выреза и/или геометрия любой из начальной, промежуточной или конечной частей выреза. Предпочтительная заготовка 400' содержит первую группу вырезов 410', в которой отверстие и стенка выреза размерно выполнены так, что имеют предпочтительную постоянную ширину W1 по длине выреза между начальной и промежуточной частями. Конечные части вырезов 410' первой группы 410' образованы парой радиусов R'1 и R'2, центры которых отстоят на расстояние Cs'. Расстояния между центрами Cs' предпочтительно выполнены такими, что конечная часть выреза имеет ширину выреза больше, чем ширина выреза W1' начальной или промежуточной частей выреза. Первая группа вырезов 410' предпочтительно имеет общую длину выреза, которая ограничивается конечной стороной выреза, касательной к окружности, имеющей радиус R'3 от оси распылителя, который предпочтительно равен примерно 0,46 дюйма.
В первой группе вырезов 410' предпочтительный вариант осуществления заготовки 400' содержит, по меньшей мере, три типа вырезов 410'а, 410'b, 410'с, которые варьируют в отношении одного или нескольких параметров выреза, таких как, например, ширина выреза и/или геометрия любой из начальной, промежуточной или конечной частей выреза. Например, ширина вырезов W1 начальной и промежуточной частей отличается для разных типов вырезов, равно как и расстояния между центрами C's. Конкретнее, первый тип вырезов 410'а имеет расстояние между центрами C's примерно 0,08 дюйма;
второй тип вырезов 410'b имеет предпочтительное расстояние между центрами C's примерно 0,2 дюйма, и третий тип вырезов 410'с имеет предпочтительное расстояние между центрами C's примерно 0,01 дюйма. Кроме того, концевые стороны вырезов в конечной части вырезов в первой группе могут также иметь другой радиус R'4, центр которого находится на некотором расстоянии снаружи периферического края 402. Например, концевые стороны у первого и второго типов вырезов 410'а и 410'b предпочтительно имеют дополнительный радиус R'4, равный примерно 0,5 дюйма, а примыкающие части концевой стороны имеют разнесенные радиусы R'1 и R2. Предпочтительно, первый и второй радиусы R'1, R'2 равны примерно 0,04 дюйма.
Во второй группе вырезов 412' отверстие и стенки вырезов предпочтительно отстоят для получения ширины выреза W2, предпочтительно равной примерно 0,06 дюйма и практически постоянной по длине выреза от начальной части по промежуточной части выреза. Конечная часть и концевая сторона выреза предпочтительно имеют радиус R'6, центр которого расположен по центру между двумя стенками выреза так, чтобы находиться на центральной оси выреза, и предпочтительно имеют длину примерно 0,03 дюйма. Концевая сторона в конечной части выреза предпочтительно находится на радиальном расстоянии R'5 от центральной оси заготовки 400'. Предпочтительно, радиальное расстояние R'5 от оси распылителя второй группы вырезов 412 меньше, чем радиальное расстояние R'3 от оси распылителя первой группы вырезов 410, так что длина выреза второй группы вырезов 412 превышает длину выреза первой группы вырезов 410. Предпочтительнее, радиальное расстояние R'5 равно примерно 0,4 дюйма.
Заготовка 400' предпочтительно содержит третью группу вырезов 418', имеющих свое отверстие вдоль периферического края 402' и предпочтительно расположенных вдоль концевой стороны одной из другой группы вырезов 410', 412'. Предпочтительнее, отверстие выреза в третьей группе вырезов 418' имеет свое отверстие, расположенное вдоль концевой стороны и в сообщении с конечной частью выреза в первой группе вырезов 410'. Стенки, определяющие вырез в третьей группе, предпочтительно параллельны с шириной выреза W3 примерно 0,03 дюйма. Конечная часть и концевая сторона выреза предпочтительно выполнены с радиусом R'7, центр которого расположен по центру между двумя стенками выреза так, чтобы находиться на центральной оси выреза, и имеет длину примерно 0,02 дюйма. Концевая сторона в конечной части выреза предпочтительно находится на радиальном расстоянии R'8 от центральной оси Y-Y распылительного элемента 400. Предпочтительно, радиальное расстояние R'8 от оси распылителя третьей группы вырезов 418 меньше, чем радиальное расстояние 55 от оси распылителя второй группы вырезов 412 или радиальное расстояние R'3 от оси распылителя первой группы вырезов 410', так что конечная часть третьей группы вырезов расположена дальше вовнутрь в радиальном направлении, чем конечные части либо первой группы 410', либо второй группы 412' вырезов. Радиальное расстояние R'8 предпочтительно равно примерно 0,03 дюйма.
Предпочтительная заготовка 400' предпочтительно содержит несколько групп сквозных отверстий 414', 416'. Конкретнее, первая группа сквозных отверстий 414' является предпочтительно удлиненной с большой осью в направлении удлинения и более короткой малой осью, ортогональной большой оси. Малая ось предпочтительно пересекает центральную ось Y'-Y' заготовки 400'. Сквозное отверстие 414' предпочтительно содержит закругленные концы, имеющие предпочтительные радиусы примерно 0,02 дюйма, и максимальную ширину примерно 0,04 дюйма для первой группы сквозных отверстий 414'. Центры радиусов концов сквозного отверстия 414' предпочтительно отстоят друг от друга по большой оси на расстояние примерно 0,04 дюйм. Точка пересечения между большой и малой осями сквозного отверстия в первой группе сквозных отверстий 414' предпочтительно находится на радиальном расстоянии примерно 0,21 дюйма от центральной оси заготовки 400'.
Вторая группа сквозных отверстий 416' также является предпочтительно удлиненной с большой осью в направлении удлинения и малой осью, ортогональной большой оси. Большая ось предпочтительно пересекает центральную ось Y'-Y' заготовки 400'. Вторая группа сквозных отверстий 416' каждая имеет первый радиус R'9 и второй радиус R'10, каждый из которых имеет центр, расположенный на большой оси сквозного отверстия 416'. Второй радиус R'10 предпочтительно меньше, чем первый радиус R'9, благодаря чему сквозное отверстие 416' имеет форму практически замочной скважины, сужающуюся в направлении вовнутрь. Кроме того, центры радиусов R'9, R'10 предпочтительно отстоят друг от друга по большой оси на расстояние примерно 0,06 дюйма. Предпочтительнее, первый радиус R'9 второй группы сквозных отверстий 416' предпочтительно равен примерно 0,02 дюйма, и при этом максимальная ширина для сквозных отверстий равна примерно 0,045 дюйма. Второй радиус R'10 второй группы сквозных отверстий 416' предпочтительно равен примерно 0,02 дюйма, и при этом минимальная ширина сквозных отверстий 416' равна примерно 0,03 дюйма. Предпочтительно, центр второго радиуса 410 находится на радиальном расстоянии примерно 0,4 дюйма от центральной оси заготовки 400'.
Каждая группа вырезов и сквозных отверстий предпочтительно симметрично и эквирадиально расположена вокруг распылительного элемента 400. Соответственно, заготовка 400' выполнена с вырезами 410, 412, 418 и сквозными отверстиями 414, 416, имеющими относительные угловые зависимости. Конкретнее, первый тип вырезов 410'а предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных вырезов, причем каждая пара расположена соответственно на ортогональных осях Z-Z, Х-X. Второй тип вырезов 410'b первой группы 410' предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных вырезов, причем каждая пара расположена на паре ортогональных осей, предпочтительно проходящих под углом сорок пять градусов (45°) относительно осей Х-X, Z-Z первого типа вырезов 410'а. Третий тип вырезов 410'с первой группы 410' предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных вырезов, причем каждая пара расположена соответственно на паре пересекающихся осей, проходящих под углом примерно восемнадцать градусов (18°) относительно осей Х-X, Z-Z первого типа вырезов 410'а.
Вторая группа вырезов 412' предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных вырезов, причем каждая пара   расположена соответственно паре пересекающихся осей, проходящих под углом примерно восемнадцать градусов (18°) относительно другой из осей Х-X, Z-Z первого типа вырезов 410'а, и при этом радиально прилегающие вырезы третьего типа 410'с первой группы 410' и вырезы второй группы 412' разнесены в радиальном направлении примерно на пятьдесят градусов (50').
Третья группа вырезов 418' предпочтительно содержит пару диаметрально противоположных вырезов, предпочтительно в аксиальном направлении совпадающих с одной парой диаметрально противоположных вырезов первого типа 410а' первой группы 410'. Хотя третья группа вырезов 418' и первый тип вырезов 110а' описываются здесь как отдельные вырезы, в своем окончательном виде они альтернативно могут рассматриваться и функционировать как один вырез при условии сообщения между третьей группой вырезов 418' и первым типом 410а' вырезов. Предпочтительнее, вырезы третьей группы 418' находятся посредине между вырезами третьего типа 410с' первой группы 410'.
Кроме того, каждое из первых и вторых сквозных отверстий 414', 416' расположено на заготовке 400' с предпочтительной ориентацией. Конкретнее, первое сквозное отверстие 414' предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных сквозных отверстий, причем каждое сквозное отверстие имеет малую ось, совпадающую с ортогональными осями Х-X, Z-Z первого типа вырезов 410'а первой группы. Вторая группа сквозных отверстий 416' предпочтительно содержит две пары диаметрально противоположных сквозных отверстий, главные оси которых расположены на пересекающихся осях. Предпочтительнее, вторые сквозные отверстия ориентированы так, что их большие оси расположены под радиальным углом примерно двадцать шесть градусов (26°) относительно оси, которую делят первый тип вырезов 410а' первой группы вырезов и группа вырезов третьей группы 418'.
После того как распылительный элемент 400 изготовлен, он устанавливается на дальний конец нижнего корпусного элемента 22 каркаса 312. Распылительный элемент 400 предпочтительно устанавливается с различными вырезами и сквозными отверстиями, ориентированными относительно плеч 318, 320 каркаса. Предпочтительно, третья группа вырезов 418 расположена ортогонально к плоскости, определяемой плечами 318, 320 каркаса, а второй тип вырезов 410b первой группы расположен под углом сорок пять градусов (45°) относительно этой плоскости.
Распылительный элемент 400, сам по себе или в сочетании с одним или несколькими плечами 318, 320 и каркаса 312, обеспечивает сопло средством распыления жидкости для тушения пожара с формой распыления, определяющей зону охвата. Предпочтительно, каркас 312 и распылительный элемент 400 взаимодействуют, чтобы распределять поток жидкости для тушения пожара из верхнего корпусного элемента 313 с созданием предпочтительной формы распыления. Форма распыления обеспечивает предпочтительную плотность потока для данной зоны ниже сопла в ответ на данное давление источника жидкости, когда сопло расположено на конкретной высоте над полом зоны, защищаемой от пожара. Этот предпочтительный вариант осуществления сопла 30 подлежит промышленному осуществлению как сопло AQUAMIST: AM29. Проект паспорта озаглавлен «TFP2229: AQUAMIST Nozzles: AM29 Automatic (Closed)» (проект от 09/22/2008) и включен в предварительную патентную заявку США №61/193875, которая ссылкой включается в настоящее описание для включения этого паспорта. В этом паспорте показаны и описаны предпочтительные установочные критерии для предпочтительного сопла.
Каждое из предпочтительных сопел 100, 300, показанных на фиг.2-18, успешно прошло пожарные испытания, описанные в публикации FM «Approval Standard for Water Mist Systems; Class No. 5560» (май 2005 г.) (далее по тексту именуемой «FM 5560»). Конкретнее, предпочтительные сопла были испытаны в соответствии с методикой испытаний, подробно описанной в приложении I публикации FM 5560, озаглавленном «APPENDIX I - Fire Tests for Water Mist Systems for Protection of Light Hazard Occupancies» (далее по тексту именуемом «FM 5560: приложение I»). Копии документа «FM 5560: приложение I» вместе с описанием результатов испытаний и эксплуатационных характеристик предпочтительных сопел 100, 300 включены в предварительные заявки США №№61/193874 и 61/193875, каждая из которых подана 2 января 2009 года и каждая из которых ссылкой включается в настоящее описание для включения этих результатов испытаний.
Согласно «FM 5560: приложение I», пожарное испытание «Малый отсек» проводится в отсеке SC, имеющем комплект двухъярусных коек как топливо, как показано на фиг.19А-21В. Отсек для пожарного испытания в жилом помещении «Малый отсек» имел размеры W×L×Н 10 футов×13футов×8 футов (3 м×4 м×2,4 м), и в нем находились две двухъярусные койки, каждая на расстоянии 13 футов от стенки. Каждая двухъярусная койка содержала в общей сложности три матраса размером 6 футов-6 дюймов × 2 фута-7 дюймов×4 дюйма (2 м на 0,8 м на 0,1 м) из пенополиэфира с чехлом из хлопчатобумажной ткани. Два матраса лежали горизонтально, а один был в вертикальном положении параллельно стенке и прислоненным к ней. Кроме того, для испытания потребовались в общей сложности четыре подушки, состоящие из того же материала, по одной в головах каждого горизонтального матраса. Весь отсек был защищен одним соплом 800а, расположенным посредине отсека SC.
Один дверной проем размерами 2 фута-6 дюймов (0,8 м) ширина×7 футов-2 дюйма (2,2 м) высота находится в стене шириной 10 футов (3 m). Вдоль этой же стенки на противоположном конце находится туалет LS размером 3,9×3,9 футов (1,2 м×1,2 м), не открытый в отсек. Объем туалета служил для канализации горячих газов из отсека через дверной проем. Сразу же за дверью находился проход шириной 4,9 футов (1,5 м) HW, направленный перпендикулярно направлению движения через дверной проем. В общей сложности два сопла 800b, 800с были расположены на потолке высотой 2,4 метра прохода, по одному в каждом направлении при максимальном расстоянии между соплами.
Испытательный огонь I зажигается на нижней койке на высоте 1,3 фута от пола и на 3 фута ниже верхней койки, как показано. Критерии прохождения испытания для пожарного испытания «Малый отсек»: (i) поддерживание температур непосредственно над воспламенением на потолке ниже 315°С, (ii) сохранение более 60% матраса на койке воспламенения, и (iii) не срабатывание сопел, находящихся на потолке прохода. Аэрозолеобразующее сопло 100, показанное на фиг.2-10, было установлено как испытательное сопло 800а, 800b и 800с, подвергнуто пожарному испытанию «Малый отсек» и прошло его. Испытательное сопло 800а сработало приблизительно через 150 секунд после воспламенения. На протяжении всего испытания температуры поддерживались ниже 315°С. В отсеке сработало одно сопло (из одного разрешенного). В проходе сработали нуль сопел (из нуля разрешенных). На дне койки воспламенения осталось более 60% матраса. Соответственно, испытание было успешным.
Еще одним испытанием по «FM 5560: приложение I» является пожарное испытание «Большой отсек» для жилого помещения. Это испытание проводится в отсеке, рассчитанном на максимальное расстояние между соплами для испытательного сопла. Например, испытательный отсек для испытания сопла, которое будет промышленно выпускаться как AM 27, имеет размеры 32×32 фута, а отсек для сопла AM 29 имеет размеры 24×24 фута, как показано на фиг.20. Испытательный отсек содержит две двери, находящиеся в противоположных углах, каждая 2 фута-6 (0,8 м) дюймов шириной на 7 футов-2 (2,2 м) дюйма высотой. В испытательном отсеке устанавливаются четыре испытательных сопла 802а, 802b, 802с, 802d на равном расстоянии друг от друга на максимальном расстоянии, равном 1/2 расстояния между соплами. Кроме того, на потолке были установлены два дополнительных испытательных сопла 802е, 802f - на 100 мм вовнутрь дверей по оси дверного проема.
В одном углу отсека находится набор бытовых горючих веществ FP в виде деревянного комода и имитируемой мебели. Этот набор горючих веществ содержит два предмета из горючего пенополиэфира, 240 мл технического гептана и деревянный комод размером 12 дюймов×12 дюймов×6 дюймов (300 мм×300 мм×150 мм) высота. Стенки пожарного угла обшиты фанерой толщиной 6 мм для образования набора FP горючих веществ. Комод изготовлен из четырех слоев лесоматериала, причем каждый слой представляет собой четыре планки длиной 12 дюймов на 2 дюйма×2 дюйма из сушеного в печи или хвойного лесоматериала. Лесоматериал в каждом слое размещается под прямым углом к соседним слоям. Отдельные деревянные элементы в каждом слое равномерно разнесены по длине 12 дюймов и прикреплены скобами к соседним слоям. Масса комода находится в пределах от 5,5 до 7 фунтов. Комод доводится до требуемого состояния при температуре примерно 220°F на протяжении периода до 72 часов. Затем до действительного пожарного испытания комод хранится при комнатной температуре в течение не менее четырех часов. Комод устанавливается посредине на стальной противень с номинальными размерами 12 дюймов (300 мм)×12 дюймов (300 мм)×4 дюйма (100 мм) сортамента 12, находящийся в углу испытательного отсека на расстоянии 2 дюйма от каждой стенки.
3
3
2
Имитируемая мебель изготовлена из подушек из пены, прикрепленных к фанерной спинке, удерживаемой стальным каркасом. Подушки представляют собой два куска непокрытого чистого полиол полипропиленоксида, имеющего плотность от 1,7 фунта/фут до 1,9 фунта/фут и размеры 34 дюйма (860 мм)×30 дюймов (760 мм)×3 дюйма (76 мм). Пена имеет химическую теплоту сгорания примерно 22 кДж/г и максимальную степень тепловыделения примерно 230 кВт/м. Каждая подушка из пены крепится к фанерной стенке размерами 35 дюймов (890 мм)×31 дюймов (790 мм)×0,5 дюйма (12,7 мм) с использованием аэрозольного клея полиуретана. Пена размещается так, чтобы получить зазор 0,5 дюйма (13 мм) между боками подушки и стенкой и 1 дюйм (25 мм) между низом подушки и стенкой. Перед испытанием узел подушки из пены и фанерной стенки доводится до требуемого состояния при температуре примерно 70°F и относительной влажности примерно 50% в течение не менее 24 часов. Узел из пены и фанерной стенки помещается в стальной несущий каркас, который удерживает узел в вертикальном положении. Имитируемая мебель, деревянный комод и стальной противень помещаются на кусок негорючего листа размерами 4 фута (1,2 м)×4 фута (1,2 м)×0,25 фута (6 мм). Воздух в отсеке LC доводится до окружающей температуры 68°F. Два кирпича размерами 6 дюймов (150 мм)×2 дюйма (50 мм)×1,25 дюйма (30 мм) кладутся на шифер поверх подушек из пены. Два хлопчатобумажных фитиля размером 6 дюймов (150 мм)×0,25 дюйма (6 мм) (диаметр) смачиваются гептаном. Под комод на стальной противень помещаются шестнадцать унций воды и восемь унций гептана. Дополнительные подробности набора FP горючих веществ приведены в копии документа «FM 5560: приложение I», который приложен к патентной заявке США №61/193 874, которая ссылкой включается в настоящее описание для включения подробностей набора горючих веществ.
Гептан в противне и хлопчатобумажные фитили поджигаются в точки поджигания I в углу рядом с набором горючих веществ. Критерии успешного прохождения испытания определены как: (i) поддерживание температур непосредственно над воспламенением на потолке ниже 315°С; (ii) не срабатывание сопла, находящегося в каждом из дверных проемов. Каждое из предпочтительных сопел 100, 300 было установлено как испытательное сопло 802а-802f. По результатам испытаний сопла 100, которое будет выпускаться как сопло АМ27, срабатывание испытательного сопла произошло приблизительно через 90 секунд после воспламенения, и для сопла 300, которое будет выпускаться как сопло АМ29, срабатывание сопла произошло через 80 секунд после воспламенения. Испытание продолжалось в течение 10 минут после срабатывания сопла. Испытание прошло успешно. На протяжении всего испытания температуры поддерживались ниже 315°С, при этом в отсеке сработало одно сопло (из четырех разрешенных) и в дверных проемах сработали нуль сопел (из нуля разрешенных).
Третий тип пожарного испытания по «FM 5560: приложение I» называется «пожарным испытанием в открытом пространстве». Пожарное испытание в открытом пространстве было проведено под потолком 66 футов (20 м)×82 футов (25 м), подвешенным на высоте примерно 16 футов (5 м). Потолок был изготовлен из акустических (звукоизолирующих) плиток из целлюлозы, ориентированных в конструкции фальш-потолка. Испытательные сопла 804 были установлены на максимальном расстоянии 12 футов (3,66 м). В потолке были установлены в общей сложности 30 сопел.
Набор горючих веществ, показанный на фиг.21А и 21В, содержит четыре соседних скамейки: две скамейки были установлены спинка к спинке, и по одной скамейке были расположены посредине по обе стороны базового расположения. Каркас каждой скамейки был изготовлен из уголкового железа и покрыт горизонтальным и вертикальным кусками пенополиэфира размером 6,5 футов (2 м)×2,6 футов (0,8 м)×4 дюйма (0,1 м) - толщина с чехлом из хлопчатобумажной ткани. Стальные каркасы для скамеек содержали прямоугольные каркасы сиденья и спинки, изготовленные из стальных уголков, швеллеров или прямоугольного ассортимента толщиной не менее 0,12 дюйма (3 мм). Размеры каркаса: 6,5 футов×25,6 дюймов (2,0 м×0,65 м). Подушки сиденья и спинки поддерживаются на каждом каркасе тремя стальными прутьями шириной 0,8-1,2 дюйма (20-30 мм) и длиной 25,6 дюймов (0,65 м), уложенными через каждые 19,7 дюймов (0,5 м) и приваренными к каркасам. Собранный каркас опирается на четыре ножки, изготовленные из аналогичного материала. Две задние ножки имеют высоту 19,7 дюймов (500 мм), а передние ножки - 22,8 дюймов (580 мм). Каждая скамейка имеет на каждом конце прямоугольный подлокотник. Подлокотник изготовлен из аналогичного стального материала и имеет высоту 7,9 дюймов (0,2 м) и длину 19,7 (0,5 м). Задняя часть подлокотника прикреплена к каркасу сиденья на расстоянии 2,0 дюйма (50 мм) от спинки.
В первом испытании в открытом пространстве набор горючих веществ располагается посредине под одним из испытательных сопел 804, установленных в потолке, а точка воспламенения I находится сверху центра одной из скамеек в наборе горючих веществ. Срабатывание сопла произошло приблизительно через 160 секунд после воспламенения. Испытание продолжалось в течение 10 минут после срабатывания первого сопла. Критерии успешного прохождения испытания определены как: (i) поддерживание температур непосредственно над воспламенением на потолке ниже 315°С, (ii) сохранение более 50% матраса, и (iii) срабатывание не более пяти сопел. Для сопла 300, которое будет выпускаться как АМ29, на протяжении всего испытания температуры поддерживались ниже 315°С. После испытания осталось более 50% матраса. На потолке в 5 м над набором горючих веществ сработало одно сопло (из 5 разрешенных). Пожарное испытание прошло успешно.
Во втором испытании в открытом пространстве набор горючих веществ располагается посредине между двумя соплами. Срабатывание первого сопла произошло приблизительно через 200 секунд после воспламенения. Испытание продолжалось в течение 10 минут после срабатывания первого сопла. Результаты испытания удовлетворяли критериям успешного прохождения испытания. В третьем испытании в открытом пространстве набор горючих веществ располагается посредине между четырьмя соплами. Срабатывание первого сопла произошло приблизительно через 210 секунд после воспламенения. Испытание продолжалось в течение 10 минут после срабатывания первого сопла. И в этом случае результаты испытания удовлетворяли критериям успешного прохождения испытания.
TEST
Еще один предпочтительный способ определения характеристик сопла водяного аэрозоля заключается в проведении испытания на распределение распыления, в котором вода собирается на оговоренной площади в течение оговоренного времени для определения эффективной плотности потока, объемного потока и/или процента общего потока из сопла. Для этого испытания ведра для сбора воды располагаются решеткой под испытательным соплом, установленным на испытательной высоте H 78 дюйма над ведрами 703, измеренной от верха прилива под ключ на корпусе сопла. Испытательная установка 700 схематически показана на фиг.22. Каждое из вышеописанных предпочтительных сопел 100, 300 устанавливалось в испытательной установке как испытательное сопло 701. Для того чтобы определить всю форму распыления вокруг испытательного сопла 701, оценивались 25% или четверть площади решетки 20'×20' (400 кв. футов) под соплом. Соответственно, для захвата одного «квадранта» распределения формы распыления из испытательного сопла были установлены сто сборных ведер. На фиг.23 показан схематический вид сверху, на котором сто сборных ведер 703 расположены в области 702 квадранта размером 120 дюймов×120 дюймов под испытательным соплом. Для того чтобы оценить полное распределение распыления из испытательного сопла 18, данные по сбору воды с области 702 перенесены на область 704 остающегося квадранта в целях расчета и визуализации. Этот подход - процесс сравнения воды, собранной с ведра, с общим известным расходом через сопло - оказался адекватным.
С соплом, установленным над ведрами для сбора воды, вода в течение некоторого времени подается и вытекает через испытательное сопло 701 под управляемым и заданным давлении. Испытательные давления включали; 100 фунтов-сил на кв. дюйм, 175 фунтов-сил на кв. дюйм и 245 фунтов-сил на кв. дюйм. Продолжительность испытания колебалась в зависимости от фактического времени потока через сопло. Конкретнее, поток был непрерывным до тех пор, пока в некоторых из ведер собиралось измеримое количество воды. Переливаться воде из любого одного ведра не разрешалось ни разу.
Форма распыления аэрозолеобразующего сопла и, конкретнее, сопла низкого давления, предпочтительно имеют дискретные направленные составляющие распыления, требуемые для успешного действия при пожарном испытании. Например, форма распыления, в которой имеет место концентрация в направлении сорок пять градусов от плоскости, определяемой плечами каркаса сопла. Эти направленные составляющие предпочтительно состоят, главным образом, из капель относительно большого диаметра, с большим количеством движения, которые захватывают в путь своего потока капли относительно малого диаметра, с малым количеством движения. Результирующая характеристика в предпочтительной форме распыления для каждого аэрозолеобразующего сопла низкого давления состоит из относительно мелких и крупных капель, причем первые подвергаются влиянию последних. Дополнительные характеристики формы распыления включают капли воды, которые «выпадают» из направленной формы распыления путем турбулентности, или коагуляции, или сочетания обоих эффектов. Из-за этих направленных характеристик распыления конкретного сопла низкого давления некоторые ведра в решетке наполнялись быстро, а для наполнения других требовалось намного больше времени. Этим была обусловлена необходимость использовать для разных частей решетки разные периоды потока.
Испытательная установка была изготовлена таким образом, что поток через сопло можно было останавливать и при этом измерять ведра. Показатель для измерения называется «плотностью потока», которая имеет единицы измерения [галлонов в минуту на квадратный фут] и описывает объем воды, доставленный в каждое ведро, имеющее отверстие 1'×1'. Кроме того, этот показатель позволяет выполнять точные измерения распределения формы распыления, а также менять временные рамки. После того как первая часть ведер была измерена, они были опорожнены и удалены из решетки, и испытание было продолжено. Этот процесс продолжался до тех пор, пока объем воды в каждом ведре был измеримым. Кроме того, для каждого ведра регистрировалось общее прошедшее время. Кроме того, ведро могло считаться находящимся за пределами формы распыления, если после достаточного промежутка времени в нем нет собранной воды; таким путем устанавливаются границы формы распыления. Необработанные данные о сборе воды для каждого ведра в испытательном квадранте 702 соответственно зеркально переносятся, чтобы воспроизвести остальные три квадранта 704 вокруг сопла.
Плотность потока не измеряется непосредственно, а выводится. Для измерения глубины в отдельном ведре для нескольких ведер в решетке использовали измерительный прибор. Известные объемы воды (1 галлон, 2 галлона и т.д.) сливали в образцовые ведра с идентичным коэффициентом формы. Результирующие глубины измеряли тем же удобным измерительным прибором, и разрабатывали корреляцию между глубиной по показанию измерительного прибора и собранным объемом воды. Эти результирующие измерения воды вместе со временем сбора описывают плотность доставленного потока для каждого ведра в решетке. У этих «измерителей плотности потока» каждая метка на палке указывает объем воды, доставленный на квадратный фут.
½
Теоретический общий объем воды, проходящий через испытательное сопло 701, известен из характеристического коэффициента производительности К [гал в мин/фунт-сила на кв. дюйм] и давления [фунты-силы на кв. дюйм] по следующей формуле:
Q=k*√P
По данным о собранной воде рассчитывается общий объем выпуска путем суммирования объемов выпуска для всей экстраполированной решетки площадью 400 квадратных футов. Затем можно сравнить собранный объем воды и теоретический объем воды, доставленной через сопло. Можно показать, что точность способа сбора воды для определения объемного выпуска из сопла составляет приблизительно 93% и, предпочтительно, даже 99% от теоретического выхода сопла.
Альтернативно, данные о сборе можно визуализировать, чтобы показать данные о распределении. Например, для создание визуального представления распределения формы распыления можно использовать бесплатное программное обеспечение, называемое «SE.LA.VL: Scientific Lab for Visualization», доступное по URL-адресу<http://www.fluid.mech.ntua.gr/selavi/>. Это программное обеспечение преобразует распределение выпуска в зрительный образ, который показывает сильный выпуск желтым и красным цветами, а зоны снижения концентрации выпуска - зеленым и/или синим цветами. Конкретнее, красный цвет на изображении представляет наивысшую концентрацию, а темно-синий - нулевую плотность доставленного потока. Светло-синий, зеленый и желтый цвета представляют соответственно от меньшей к большей концентрации в распределении выпуска. Цветные копии результата испытательного распределения были поданы в предварительной патентной заявке США №61/193874, поданной 2 января 2009 года, и предварительной патентной заявке США №61/193875, поданной 2 января 2009 года.
Решетка данных о распределении в прямоугольной системе координат или в декартовых координатах далее предпочтительно преобразуется в систему полярных координат, как показано на фиг.24. Вся форма распыления сопла предпочтительно определяется системой полярных координат, имеющей свое начало на оси сопла, с ее периферической границей с диаметром относительно сопла двадцать футов. Кроме того, форма распыления предпочтительно делится на концентрические кольца круглой формы вокруг испытательного сопла с образованием дискретных областей формы распыления. Каждое кольцо предпочтительно имеет внутренний край, определяющий внутренний диаметр относительно оси устройства, и наружный край, определяющий наружный диаметр относительно оси устройства. Внутреннее и наружное края кольца отстоят в радиальном направлении на один фут. В таблицах 3А-3С и таблицах 4А-4С подытожены значения распределения для каждой дискретной кольцевой полосы, идентифицированной внутренним и наружным диаметрами колец. Конкретнее, каждое кольцо показывает дискретный объемный расход, измеренный в галлонах в минуту, процент общего расхода и совокупный объем между осью сопла. В таблицах 4А-4С приведены результаты испытаний для сопла, показанного на фиг.2-10, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ27. В таблицах 4А-4С приведены результаты испытаний для сопла, показанного на фиг.11-18, которое будет промышленно выпускаться как сопло АМ29.
Для того чтобы дополнительно облегчить анализ результатов испытаний, данные о распределении в полярной системе координат и декартовых координатах разбиты на зоны:
зона 1 Z1; зона 2 Z2 и зона 3 Z3, как показано на фиг.24. Предпочтительно три зоны позволяют выполнить более подробный анализ распределения для данного сектора в области полярных координат данного квадранта распределения. Зона один Z1 определяется областью шестьдесят градусов относительно первой плоскости Р1-Р1, пересекающей ось устройства и перпендикулярной второй плоскости Р2-Р2, пересекающей ось устройства и включающей пару плеч каркаса. Зона три Z3 определяется областью шестьдесят градусов, центрированной относительно второй плоскости, и зона два Z2 определяется областью тридцать градусов относительно третьей плоскости, пересекающей ось устройства и расположенной между первой и второй плоскостями и проходящей на сорок пять градусов относительно каждой из первой и второй плоскостей. В приведенных ниже сводных таблицах - таблицах 3А-3С и таблицах 4А-4С - показаны объемный расход и процент от общего расхода для каждой дискретной области кольца круглой формы для данной зоны. Численные значения расхода жидкости и процентного расхода были определены экспериментально и выведены для предпочтительных вариантов осуществления устройств пожаротушения водяным аэрозолем. Соответственно, следует понимать, что при условии относительно аналогичности профиля распределения жидкости для конкретного сопла эквивалентные эксплуатационные характеристики для испытательного сопла возможны, несмотря на изменчивость численных значений.
Если обратиться к приведенным ниже результатам испытаний и, в частности, к результатам в зоне 2 Z2, можно увидеть, что предлагаемые сопла обеспечивают объемный расход на радиальных расстояниях от сопел, больший, чем объемные расходы известных сопел. Соответственно, результаты испытания показывают увеличенную зону охвата предлагаемых сопел. Кроме того, результаты испытания показывают распределение максимального расхода жидкости и распределение совокупного процентного расхода по дискретной радиальной области или совокупным радиальным областям. Например, предпочтительное сопло 300 при установке в испытательной установке 700 с давлением на впуске 175 фунтов-сил на кв. дюйм, таблица 4 В показывает, что результирующая форма распыления содержит: (i) в зоне 1 Z1 наивысший процент объемного расхода в первой области от 8 футов до 10 футов от оси устройства и примерно 15% общего расхода, распределенные по второй области восемь-двадцать футов от оси устройства; (ii) в зоне 2 наивысший процент объемного расхода в первой области 12 футов до 14 футов от оси устройства и примерно 18% общего расхода, распределенные по второй области двенадцать-двадцать футов от оси устройства; и (iii) в зоне 3 наивысший процент объемного расхода в первой области от 6 футов до 8 футов от оси устройства и примерно 11% общего расхода, распределенные по второй области шесть-двадцать футов от оси устройства. Такие характеристики сопел обеспечивают меньшую потребность воды в системах противопожарной защиты аэрозольного типа для помещений с низкой и обычной пожароопасностью по сравнению с известными спринклерными системами или системами аэрозольного пожаротушения. Дальнейшие сведения об испытании и анализе распределения описаны в предварительной патентной заявке США №61/193,874, поданной 2 января 2009 года, и предварительной патентной заявкой США №61/193 875, поданной 2 января 2009 года, каждая из которых ссылкой включается в настоящее описание, чтобы конкретно включить эти сведения об испытании и анализе распределения.
Таблица 3А
Давление = 100 фунтов-сил на кв. дюйм
ЗОНА 1
ЗОНА 2
ЗОНА 3
Диаметр кольца (наружный)
Расход (гал в мин)
Совокупный расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
0-2 фута
0,07
0,07
0,8
0,0+
0,3
0,0+
0,3
0,0+
0,3
2-4 фута
0,25
0,32
3,1
0,1
0,9
0,1
1,3
0,1
1,0
4-6 футов
1,41
1,73
17,4
0,3
3,2
0,4
4,4
0,2
2,5
6-8 футов
0,87
2,60
10,8
0,3
3,3
0,9
10,6
0,2
2,7
8-10 футов
1,31
3,91
16,2
0,4
4,7
0,8
9,5
03
3,4
10-12 футов
0,90
4,81
11,1
0,3
3,3
0,5
6,1
0,2
2,0
12-14 футов
0,92
5,72
11,3
0,2
2,9
0,5
5,7
0,2
2,6
14-16 футов
0,71
6,43
8,7
0,1
1,1
0,5
5,9
0,2
1,9
16-18 футов
0,60
7,03
7,3
0,1
0,8
0,4
4,6
0,1
1,5
18-20 футов
0,35
7,37
4,3
0,0+
0,3
0,3
3,4
0,1
0,7
Таблица 3В
Давление = 175 фунтов-сил на кв. дюйм
ЗОНА 1
ЗОНА 2
ЗОНА 3
Диаметр кольца (наружный)
Расход (гал в мин)
Совокупный расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
0-2 фута
0,18
0,18
1,64
0,1
0,5
0,1
0,5
0,1
0,5
2-4 фута
0,53
0,71
4,96
0,2
1,4
0,2
2,2
0,2
1,6
4-6 футов
2,08
2,79
19,39
0,5
4,2
0,6
5,6
0,4
3,4
6-8 футов
1,37
4,16
12,82
0,5
4,3
1,1
10,5
0,3
2,6
8-10 футов
1,68
5,84
15,72
0,8
7,0
0,9
8,1
0,3
2,4
10-12 футов
136
7,20
12,69
0,5
4,9
0,7
6,4
0,1
1,4
12-14 футов
0,92
8,12
8,57
0,2
2,1
0,5
4,3
0,2
1,7
14-16 футов
0,60
8,72
5,58
0,1
0,7
0,4
4,1
0,1
1,0
16-18 футов
0,66
9,38
6,15
0,0+
0,2
0,5
4,9
0,1
0,6
18-20 футов
0,62
10,00
5,77
0,0+
0,1
0,6
5,4
0,0+
0,3
Таблица 3С
Давление = 245 фунтов-сил на кв. дюйм
ЗОНА 1
ЗОНА 2
ЗОНА 3
Диаметр кольца (наружный)
Расход (гал в мин)
Совокупный расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
0-2 фута
0,15
0,15
1,18
0,0+
0,4
0,0+
0,4
0,0+
0,4
2-4 фута
0,40
0,54
3,11
0,1
0,9
0,2
1,4
0,1
1,0
4-6 футов
1,57
2,11
12,39
0,3
2,6
0,4
3,5
03
23
6-8 футов
0,99
3,10
7,77
0,3
2,5
0,8
6,6
0,2
1,9
8-10 футов
1,07
4,17
8,45
0,4
2,9
0,6
4,5
0,2
1,9
10-12 футов
0,75
4,92
5,94
03
2,3
0,3
2,4
0,1
1,1
12-14 футов
0,66
5,58
5,18
03
1,7
0,3
2,2
0,2
1,3
14-16 футов
0,58
6,16
4,54
0,1
0,8
0,4
3,1
0,1
0,8
16-18 футов
0,61
6,76
4,79
0,0+
0,2
0,5
3,6
0,1
0,6
18-20 футов
0,58
7,33
4,45
0,0+
0,1
0,5
3,9
0,1
0,5
Таблица 4А
Давление = 100 фунтов-сил на кв. дюйм
ЗОНА 1
ЗОНА 2
ЗОНА 3
Диаметр кольца (наружный)
Расход (гал в мин)
Совокупный расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
Расход (гал в мин)
Процент от общего (%)
0-2 фута
0,15
0,15
2,5
0,0+
0,8
0,0+
0,8
0,0+
0,8
2-4 фута
0,23
0,38
4,0
0,1
1,1
0,1
1,9
0,1
1,3
4-6 футов
0,48
0,86
8,1
0,1
1,5
0,2
2,6
0,2
3,2
6-8 футов
0,57
1,43
9,6
0,1
2,4
0,2
3,2
0,2
3,9
8-10 футов
0,61
2,04
10,4
0,2
3,8
0,2
3,3
0,2
4,0
10-12 футов
0,66
2,70
11,2
0,2
4,0
0,3
5,2
0,1
2,3
12-14 футов
0,78
3,48
13,2
0,3
4,4
0,4
6,2
0,1
2,0
14-16 футов
0,67
4,15
11,4
0,2
4,0
0,4
6,5
0,1
1,5
16-18 футов
0,68
4,83
11,6
0,2
3,7
0,4
6,5
0,0+
0,8
18-20 футов
0,56
5,39
9,4
0,2
3,1
0,4
6,3
0,0+
0,2
Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на некоторые предпочтительные варианты осуществления, возможны многочисленные модификации и изменения описанных вариантов осуществления в пределах сути и объема настоящего изобретения, описанного в настоящем документе.