噴灑器組件的制作方法
【專利說明】噴灑器組件
[0001] 發明人：馬修? R ?安康；希恩?卡廷和萊爾?米勒
[0002] 優先權聲明以及通過引用結合的文獻
[0003] 本國際申請要求于2012年9月21日提交的美國臨時專利申請號61/704,414的 優先權的權益，該臨時申請通過引用以其全部內容結合在此。
【背景技術】
[0004]自動噴灑器系統是一些最廣泛使用的防火裝置。這些系統具有一旦如房間或建筑 物的環境內的周圍溫度超出預定值時就被致動的噴灑器。一旦被激活，這些自動噴灑器在 房間或建筑物內散布滅火流體，優選為水。通常，自動噴灑器包括噴灑器框架、流體偏轉元 件和熱響應觸發器，該熱響應觸發器：（i)與流體密封構件一起工作以便在該噴灑器的非 致動狀態密封該噴灑器；并且（ii)響應于周圍溫度的適當水平來運行或致動以便在該噴 灑器的致動狀態松開該密封件。
[0005] 典型的噴灑器框架包括本體，該本體具有被配置成將該噴灑器聯接到流體供應管 上的入口端以及用于排放滅火流體的出口端。該噴灑器本體包括流體通路，該流體通路限 定中央噴灑器軸線。從該本體垂掛的是一對框架臂，這對框架臂支撐該流體偏轉元件。美 國專利號6, 336, 509和美國專利號5, 664, 630示出了已知的噴灑器框架安排。如美國專利 號5, 664, 630的圖1中示出的，玻璃泡形式的熱觸發器可以被安裝在這些框架臂之間并且 沿噴灑器軸線軸向對準（直接加載位置）以便在該噴灑器的出口處支撐流體密封構件。熱 響應玻璃泡式熱觸發器盛放一種可膨脹液體，該可膨脹液體隨著溫度升高而膨脹以致使該 玻璃泡在預定標稱釋放溫度范圍、即標稱溫度等級下破裂成小碎片，由此使該噴灑器致動。 熱響應性或熱敏性可以被定義為觸發器響應火災或其他熱源而運行的快速性。相應地，熱 響應性可以被表征為標準響應、迅速響應或快速響應。
[0006] 熱響應元件或觸發器的熱敏性的一種量度是與該元件的熱慣量有關的響應時間 指數或"RTI"。根據美國專利號5, 829, 532中的描述內容，當在1980年代研究"快速響 應"時，已經發現"標準噴灑器"具有大于100米1/2秒 1/2 ( "m1/2sec1/2"）或典型的幾乎高 達400m1/2sec 1/2的RTI ;并且對于已經發現熱響應快于標準噴灑器的噴灑器而言，RTI被發 現小于l〇〇m1/2sec1/2。當前依據NFPA 13的章節3. 6. 1，"快速響應"噴灑器被限定為具有 的RTI為50m1/2sec1/2或更低的熱元件的噴灑器；并且"標準響應"噴灑器被限定為具有的 RTI為80m 1/2sec1/2或更高的熱元件的噴灑器。歷史上，一類"特定的"更快運行的噴灑器已 經被公認具有在80與50m 1/2sec1/2之間的RTI。對于一種類型的快速響應噴灑器、早期抑 制快速響應（"ESFR"）噴灑器而言，熱觸發器具有的RTI在50m 1/2sec1/2或更低、更具體是 40m1/2sec1/2并且甚至更具體是19m 1/2sec1/2至36m1/2sec1/2。對于有待由ESFR噴灑器保護的快 速增長的工業火災類型而言，人們曾經相信該RTI和溫度等級一起確保了足夠快速的噴灑 器響應。相應地，一些ESFR噴灑器包括具有小于40m 1/2sec1/2的RTI以及165° F或214° F 的溫度等級。然而，如美國專利號5, 829, 532中所描述的，噴灑器的一個實施例以具有小于 100m1/2sec1/2的RTI的觸發器提供了對高挑戰火災的滅火。相應地，如在本文所使用的，快 速響應觸發器可以被表征為RTI小于100m1/2sec1/2;80m 1/2sec1/2或更低；50m 1/2sec1/2或更低； 40m1/2sec1/2或更低或處于 19m 1/2sec1/2至 36m 1/2sec1/2的范圍內。
[0007] 這些框架臂圍繞該熱觸發器限定了窗口。熱流在穿過該框架窗口并且與由這些框 架臂限定的平面相垂直的方向上不受阻擋而會沖擊該熱觸發器。根據這些框架臂和/或觸 發器的構造，這些臂可能干涉該窗口的平面中的并且側向于這些框架臂定向的熱流，這可 能抑制熱傳遞至熱觸發器，由此延遲該噴灑器的響應性。在一些噴灑器中，特別是在要求快 速響應的舉例如早期抑制快速響應（ESFR)噴灑器的噴灑器中，為了消除這些框架臂的干 涉或使其最小化，熱觸發器是偏離噴灑器軸線設定的以確保適當的熱響應性。可替代地或 除此之外，該觸發器可以包括額外的結構來促進觸發器的響應性，舉例如導熱鰭片，如例如 在美國專利號4, 981，179的圖7中所看到的。代替使用玻璃泡式觸發器，噴灑器可以替代 性地使用多部件式觸發器組件，舉例如杠桿和支柱釬焊組件。然而，與軸向布置的玻璃泡相 比，這些替代性觸發器安排存在更多的部件并且更復雜。
[0008] 對于評估噴灑器及其觸發器的熱敏性存在多種行業認可的測試標準。例如，在針 對早期抑制快速響應噴灑器的UL標準UL 1767 (2010年）的章節21中描述了"敏感性測 試"，該文獻的副本被附到美國臨時專利申請號61/704, 414中。在另一種標準中列出了一 種類似的測試：FM認證標準分類號2008 (2006年）的章節4. 28中描述的"敏感性響應時間 指數（RTI)"測試，該文獻被附到美國臨時專利申請號61/704, 414中。如在這些測試標準 中描述的，噴灑器的敏感性是通過使該噴灑器經受溫度足以激活該噴灑器的熱觸發器的空 氣流來進行評估的。對于在UL測試標準下的早期抑制快速響應（ESFR)噴灑器而言，熱敏 性測試要求有待評估的噴灑器相對于該空氣流處于"實現最小運行時間的最有利位置"和 "實現最大運行時間的最不利位置"中。對于一些噴灑器而言，該"最有利位置"可以是空氣 流沖擊噴灑器從而使得這些框架臂不阻擋空氣流動到熱觸發器來向該觸發器提供最大的 熱傳遞時所在的取向，并且該"最不利位置"可以是這些框架臂之一置于該空氣流與熱觸發 器之間從而限制了對向該觸發器的熱量遞送時所在的取向。對于不要求"快速響應"致動 的一些其他類型的噴灑器而言，行業認證測試可能只要求"最有利位置測試"。
[0009] 除了是熱響應的之外，該熱觸發器在該噴灑器處于非致動狀態下必須足夠堅固， 以便支撐該流體密封元件以及由流體壓力產生的遞送至該噴灑器的力，該流體壓力可以是 例如大到175psi。因為該噴灑器框架支撐該熱觸發器，負載被傳遞至該噴灑器框架。相應 地，噴灑器典型地被設計成符合在噴灑器的流體出口與安裝在框架結構上的流體偏轉結構 之間延伸的框架結構的強度測試。
[0010] -種用于測試噴灑器框架強度的標準是保險商實驗室（"UL"）中針對早期抑制 快速響應噴灑器的UL標準UL 1767 (2010年）的章節26中描述的"框架強度測試"，該文獻 被附到美國臨時專利申請號61/704, 414中。如在UL標準中描述的，噴灑器框架必須在對 該框架施加一定負載時不顯示出永久變形。如可理解的，與類似設計的長框架結構相比，短 框架結構可以提供更大的強度，因為與短框架相關聯的是更小的力矩。在另一種標準中列 出了一種類似的測試：FM認證標準分類號2008 (2006年）的章節4. 2中描述的"組件負載 /框架強度"測試，該文獻被附到美國臨時專利申請號61/704, 414中。
【發明內容】
[0011] 一種優選噴灑器組件包括與熱觸發器相組合噴灑器框架安排，以使得該噴灑器繞 噴灑器軸線在徑向上基本一致地維持其預期的或額定的熱敏性。該優選噴灑器框架包括多 個框架臂，這些框架臂被配置成用于使沖擊該噴灑器框架的這些側向表面的熱流朝向噴灑 器軸線并且特別是朝向直接加載的熱觸發器（舉例如布置在該噴灑器軸線上的玻璃泡式 熱觸發器）偏轉或重新定向。
[0012] 一個優選實施例提供了一種噴灑器組件，該噴灑器組件包括噴灑器框架，該噴灑 器框架具有本體，該本體具有入口、出口以及在該入口與該出口之間延伸的內部通路。該框 架包括從該本體向遠側延伸的兩個框架臂。每個臂都具有用相對于該噴灑器軸線的側向 表面和中央表面限定截面面積的部分，這些中央表面是關于平分該本體的第一平面等距地 間隔開的，該噴灑器軸線布置在該第一平面中。密封組件被布置在該出口中以封閉該噴灑 器出口；并且流體偏轉結構由這些框架臂支撐。熱響應玻璃泡式觸發器被布置在這些框架 臂之間并且在該密封組件與該框架之間沿該噴灑器軸線軸向對準，以便在該出口中支撐該 密封組件。這些框架臂的截面面積優選關于該第一平面相對彼此是非對稱的，并且各個截 面面積關于與該第一平面相垂直的第二平面是非對稱的，該噴灑器軸線布置在該第二平面 中。此外，每個臂的側向表面都包括起伏部以對該噴灑器組件提供繞該噴灑器軸線在所有 徑向方向上基本上等同或一致的熱敏性。
[0013] 這些優選噴灑器框架安排給該噴灑器組件提供了在繞噴灑器軸線的所有徑向方 向上的基本上相等的或一致的熱敏性。更確切地講，具有軸向布置的且直接加載的玻璃泡 式熱觸發器的該優選噴灑器當經受熱敏性測試時在其最有利和最不利位置中均如預期地 做出熱響應。因此，該優選噴灑器組件獨立于熱源或激活事件相對于噴灑器軸線所在的位 置而適當地做出響應或致動。更具體地講，該優選噴灑器組件當在其最不利位置測試時以 處于19-36m1/2-sec1/2之間范圍內的熱敏性做出響應。在一個優選實施例中，一種噴灑器包 括本體，該本體具有入口、出口以及在該入口與該出口之間延伸的內部通路以限定縱向噴 灑器軸線和至少14. 0GPMAPSI)1/2的標稱K因子。密封組件被布置在該出口中以封閉該 噴灑器出口，流體偏轉構件優選與該出口間隔第一軸向距離，并且與該入口間隔第二軸向 距離。快速響應的熱響應觸發器沿該噴灑器軸線軸向對準布置在該密封組件與該偏轉構 件之間。該觸發器具有標稱熱敏性和標稱釋放溫度。優選地，該標稱熱敏性被限定為小于 100m1/2sec1/2的RTI ;更優選是80m1/2sec1/2或更低；甚至更優選是50m1/2sec1/2或更低；又更 優選是40m1/2sec1/2或更低；或優選處于19m 1/2sec1/2至36m 1/2sec1/2之間的范圍內。兩個框 架臂從該本體向遠側延伸并且被布置成繞該熱響應觸發器以便從該出口和入口支撐該流 體偏轉構件。每個框架臂都優選地限定一種表面輪廓從而使得該熱觸發器獨立于激活事件 相對于該噴灑器軸線所在的位置而以該標稱熱敏性和該標稱釋放溫度來對該激活事件做 出響應。
[0014] 該優選噴灑器組件安排提供了一種滿足所有標準強度要求的緊湊噴灑器組件，其 可以被用于若干噴灑器應用中并且更優選是用于早期抑制快速響應噴灑器中。此外，該緊 湊型噴灑器組件有助于使用市場上可獲得的玻璃泡并且使制造該噴灑器的材料量最小化， 同時符合對于框架臂強度和在最不利和最有利測試位置中的熱敏性的適用標準。相應地， 該噴灑器組件的一個特別優選的