[发明专利]管道的惰态防火装置

说明书

发明领域

本发明一般涉及惰态防火装置的设计，特别涉及防止管道、电缆槽、支承杆等结构件遭大火烧毁的隔热、耐火／阻火包层。

发明背景

下述三种材料用来防止管道、电缆槽、支承杆等结构件在火灾时过热和防止火的蔓延：

(1)隔热包层，

(2)吸热包层，以及

(3)热胀涂层和材料。

这三种隔热材料各有缺点。

硅铝毡或石棉毡之类的隔热包层主要有两个问题。为了在重大火灾即碳氢化合物火灾中适合防火，该隔热包层必需很厚，从而在这类装置中造成两个固有的问题。首先，由于隔热材料很厚，被保护物与旁边物件之间的间隙必需很大。其次，隔热装置在正常工作时由于隔热系数而造成一问题。这一问题称为“安载流容量降低”，即，管道或电缆槽中的电缆所产生的热量无法散出而造成所述电缆中保证安全工作的电流量降低或发生过热。对防火的要求越高，这一“Catch 22”越困难，因为提高防火能力的唯一方法是加厚该隔热包层。

当用这一方法解决火灾问题时，用户通常不得不降低管道或电缆槽中的该装置的额定电流，从而该装置的原设计效率降低。

吸热材料由化合物构成，这些化合物在发生火灾时在分子水平上断裂而释放出其中的水，从而冷却管道等等。这种材料最常见的例子是三水氧化铝，它是一种白色干粉，在约1，100°F时释放出大量水。一种著名的吸热产品是3M Fire Protection Products，St．Paul，Minnesota的INTERAM^TM E－50系列柔性包层装置。

由于吸热包层材料在一定程度上解决了隔热包层所固有的“厚度”问题，因此可用来防火，但吸热材料也有其自身的问题。由于这种干粉材料中含有水分子，因此整套装置非常重。此外，3MINTERAM^TM E－50包层装置之类产品的固有隔热特性还存在一个问题，因为该装置一般装配成若干层，因此必需在所有接缝处小心密封才能防止火灾时所释放出的水泄漏。其最终效果是，日常使用时，该装置中的热量仍无法散出，导致安载流容量降低。

3M的INTERAM^TM E－50包层装置之类吸热材料一般很难安装，因此劳力成本非常高。此外，一旦安装，在对输电管道或电缆槽进行维修时这些装置很难拆卸和更换。

热胀产品由于解决了上述隔热和吸热材料的问题新近受到很大关注。热胀材料仅在受热时才“生长”或“变厚”，生成一把受保护物与火隔开的隔离层。

热胀材料的一个主要优点是，它在未反应前很薄、不绝热。这一特性使得热胀材料成为隔绝管道和电缆槽的理想材料，因为这些材料不象隔热和吸热装置那样必需降低安载流容量。此外，这些材料的安装比隔热和吸热装置简单。事实上，热胀材料常常用作受保护部位上的轻型涂层。热胀涂层一般为一种优选的隔离材料，因为它们又薄又轻又不绝热(除非在火中)。

但是，使用热胀产品有两个严重问题使它很难始终提供隔绝保护。这两个问题是：

(1)热胀材料受热膨胀时所生成的含碳“泡沫”极为脆弱，一般会被火的旋涡破坏。此外，膨胀的热胀材料由于重力的拉动通常会从被涂表面上散落。热胀材料的这种脆弱性的结果是在该材料中生成“裂缝”，从而热量穿透到被保护表面。这些裂缝随机产生，给该装置带来防火装置所不希望有的不可预测性。这些“裂缝”在热胀材料用于曲面上或弯度很大的转角处时特别严重。

(2)除了形成裂缝外，当膨胀的热胀材料直接暴露在碳氢化合物火灾暴露试验的火和热量中时，与火直接接触的外部含碳泡沫会受侵蚀，从而暴露出下层材料。下层材料也受侵蚀，使得该产品的有效体积随着时间的推移减小。这一侵蚀效应增加了该装置的不可预测性。此外，上述“裂缝”一旦形成，热胀材料的这一侵蚀会加速其形成速度。

因此需要一种防火装置，它既能利用热胀材料的有利特性，又能稳定热胀材料与火反应时所生成的含碳泡沫。

因此本发明的一个目的是提供一种可稳定膨胀的热胀材料的装置。

本发明的另一个目的是提供一种防火装置，它能根据不同环境的特殊防火要求方便地定制。

本发明的又一个目的是提供一种可方便地在管道、电缆槽、支承杆和结构件上安装、拆卸或更换的柔性防火包层。

本发明的另一个目的是提供一种又薄、又轻、高安载流容量的防火装置。

本发明的另一个目的是提供一种可根据任何大小或形状的结构件方便地定制的防火装置。