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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem, insbesondere für eine Feuerlöschanlage, sowie eine Sicherheitseinrichtung für selbige.
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Feuerlöschanlagen verfügen über Steuersysteme und können über pneumatische oder hydraulische Ansteuerungen ausgelöst werden. Die Ansteuerungen werden dabei von verschlossenen Druckspeichern versorgt, die erst dann geöffnet werden, wenn die Ansteuerfunktion erforderlich ist, also die Feuerlöschanlage auslösen soll. Bis zum Zeitpunkt des Steuervorgangs soll in Steuerleitungen, die zu der Ansteuerung führen, üblicherweise kein Druck anliegen.
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Die verschlossenen Druckspeicher können jedoch undicht werden. Dadurch kann es passieren, dass das Steuermedium aus dem Druckspeicher entweicht und sich in einer Steuerleitung ein Druck aufbaut. Wird der Druck groß genug, kann es zu einem unbeabsichtigten Ansteuern und Auslösen der Anlage kommen. Es muss also immer gewährleistet sein, dass die Steuerleitung im betriebsbereiten Zustand permanent drucklos ist. Demgegenüber muss im Fall einer Ansteuerung ebenfalls gewährleistet sein, dass der Ansteuerdruck verlustfrei in der Steuerleitung aufrecht erhalten wird. Diese Aufgabe wird von Sicherheitseinrichtungenübernommen.
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Sicherheitseinrichtungen sind an sich bekannt. Eine solche Sicherheitseinrichtung ist eine sogenannte Fehldrucksicherung. Diese wird beispielsweise über eine Schraubverbindung mit einer Steuerleitung des Steuersystems fluidleitend verbunden und umfasst in einem Gehäuse ein Verschlusselement. Das Verschlusselement dichtet zum Aufrechterhalten des Steuerdrucks bei Anliegen des Steuerdrucks eine Ausgangsöffnung der Fehldrucksicherung ab. Liegt der Steuerdruck hingegen nicht an, ist das Verschlusselement in der Fehldrucksicherung derart angeordnet, dass ein etwaig anliegender Druck, der geringer als der Steuerdruck ist, aus der Fehldrucksicherung entweichen kann, so dass die Steuerleitung drucklos gehalten wird.
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Bekannte Fehldrucksicherungen müssen dabei, um die vorstehend genannten Funktionen zu gewährleisten, zwingend aufrecht stehend angeordnet und mit der Steuerleitung verbunden werden, weil das in der Fehldrucksicherung angeordnete Verschlusselement ausschließlich durch Wirkung der Schwerkraft in seine Ausgangslage zurückkehrt. Bei vibrierenden oder schwingenden Anwendungen kann es zusätzlich passieren, dass sich die Fehldrucksicherung loslöst und seine Einbaulage verändert. Dies kann unter Umständen gar zu einem Funktionsverlust führen.
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Andere bekannte Lösungen stellen Rückschlagventile dar. Rückschlagventile geben eine Durchflussrichtung frei, sobald ein von einem Fluid auf ein Verschlusselement in diese Richtung ausgeübter Druck einen Grenzwert übersteigt. Rückschlagventile sind jedoch nicht dazu ausgebildet, einen in dieselbe Richtung wirkenden Druck aufrechtzuerhalten.
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Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile möglichst weitgehend zu überwinden. Insbesondere sollte ein Steuersystem mit einer Sicherheitseinrichtung angegeben werden, das unabhängig von der Einbaulage der Sicherheitseinrichtung(en) funktioniert.
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Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1. Demnach wird ein Steuersystem für eine Feuerlöschanlage vorgeschlagen, mit mindestens einer Steuerleitung zum Steuern eines Steuervorgangs der Feuerlöschanlage, wobei in einem Ruhebetrieb die Steuerleitung drucklos und in einem Steuerbetrieb die Steuerleitung mit einem Steuerdruck beaufschlagt, ist und einer mit der Steuerleitung in fluidleitender Verbindung stehenden Sicherheitseinrichtung mit einer Druckausgleichskammer, in der ein Halteelement und ein bewegliches Verschlusselement angeordnet sind, wobei das Verschlusselement zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verschiebbar in der Druckausgleichskammer angeordnet ist und das Halteelement dazu ausgebildet ist, eine Rückstellkraft in Richtung der ersten Endlage auf das Verschlusselement auszuüben, wobei die Rückstellkraft auf das Verschlusselement in der zweiten Endlage des Verschlusselements höher ist als die Gewichtskraft des Verschlusselements und in der ersten Endlage des Verschlusselements geringer ist als eine im Steuerbetrieb auf das Verschlusselement wirkende vom Steuerdruck abhängigen Druckkraft.
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Die Erfindung sieht demnach vor, dass in jeder Einbaulage der Sicherheitseinrichtung, also aufrecht stehend, liegend und sogar kopfüber, eine Kraft auf das Verschlusselement wirkt, die in Richtung der Ruhelage bzw. der ersten Endlage gerichtet ist, die jedoch im Steuerbetrieb die Verschiebung des Verschlusselements in die zweite Endlage gestattet. Besonders vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist hierbei, dass die Positionierung des Verschlusselements nicht ausschließlich über die Wirkung der Schwerkraft erfolgt sondern über die vom Halteelement auf das Verschlusselement ausgeübte Kraft. Die Rückstellkraft gestattet also, dass bei Anliegen des Steuerdrucks die Rückstellkraft geringer ist, als die durch den Steuerdruck hervorgerufene Druckkraft, so dass das Verschlusselement zum Abdichten und Aufrechterhalten des Steuerdrucks in die zweite Endlage verschiebbar ist. Der Steuerdruck kann dabei unter Berücksichtigung der Festigkeitsauslegung des Leitungssystems beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann er bis zu 300 bar betragen. Liegt der Steuerdruck jedoch nicht an, verschiebt sich das Verschlusselement aufgrund der Rückstellkraft zurück in die erste Endlage.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems weist das Halteelement einen Magneten auf und das Verschlusselement ist zumindest teilweise magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet. Das Verschlusselement besteht vorzugsweise aus einem von magnetischer Kraft angezogenen Material, beispielsweise aus Stahl oder einer Stahllegierung, beispielsweise ferritischem Edelstahl. Somit bildet sich eine magnetische Kraft als Rückstellkraft zwischen Haltelement und Verschlusselement aus. Die magnetische Kraft wirkt nur aufgrund des herrschenden Magnetfeldes, unabhängig von der Ausrichtung des Halteelements und daher auch, wenn die Sicherheitseinrichtung in einem Extremfall kopfüber installiert ist. Die Rückstellkraft wirkt somit auch entgegen der Schwerkraft auf das Verschlusselement. Somit ist die Wirkung der Rückstellkraft unabhängig von der Einbaulage der Sicherheitseinrichtung.
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Eine Ausgestaltung des Steuersystems sieht vor, dass ein Gehäuse der Sicherheitseinrichtung eine Einlassöffnung zwischen der Druckausgleichskammer und der Steuerleitung aufweist. Stellt sich beispielsweise ein ungewollter Druck in der Steuerleitung ein, der nicht dem Steuerdruck zum Ansteuern der Feuerlöschanlage entspricht, entweicht der Druck durch die Einlassöffnung in die Druckausgleichskammer. Somit bleibt die Steuerleitung drucklos und löst keine Fehlansteuerung aus. Die Sicherheitseinrichtung ist so ausgelegt, dass bereits bei einem geringen Druckwert von vorzugsweise 0,3 bar sich das Verschlusselement in Richtung zweite Endlage verschiebt und einen Druckausgleich herbeiführt.
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Vorzugsweise ist in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems das Verschlusselement dazu ausgebildet, in der ersten Endlage die Einlassöffnung zumindest teilweise zu verschließen. Somit verschließt oder beschränkt das Verschlusselement die Einlassöffnung. Verschließt das Verschlusselement die Einlassöffnung, stellt sich ein Druckausgleich zwischen Steuerleitung und Druckausgleichskammer erst ab einem vorzugebenden Druck in der Steuerleitung ein. Beschränkt das Verschlusselement, findet ein kontinuierlicher, aber gebremster Druckausgleich zwischen der Steuerleitung und der Druckausgleichskammer statt, solange in der Steuerleitung nicht der Steuerdruck anliegt.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems ist das Verschlusselement dazu ausgebildet, eine fluidleitende Verbindung zwischen der Einlassöffnung und einer Auslassöffnung der Druckausgleichskammer zuzulassen, wenn das Verschlusselement zwischen der ersten und der zweiten Endlage angeordnet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Fehldruck in der Steuerleitung über die Einlassöffnung der Druckausgleichskammer die Druckausgleichskammer durch die Auslassöffnung entweichen kann. Somit stellt sich ein Druckausgleich ein, solange das Verschlusselement nicht in der zweiten Endlage angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuersystems ist das Verschlusselement in der zweiten Endlage dazu ausgebildet, die Auslassöffnung der Druckausgleichskammer zu verschließen und dadurch ein Entweichen des Drucks in der Steuerleitung zu verhindern. Stellt sich also ein Druck in der Steuerleitung ein, der dem Steuerdruck zum Ansteuern der Feuerlöschanlage entspricht, verhindert das Verschlusselement, dass Druck aus der Auslassöffnung entweicht. Somit bleibt der Steuerdruck in der Steuerleitung aufrecht erhalten und kann zuverlässig die Feuerlöschanlage ansteuern.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuersystems sieht vor, dass die Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit der Umgebung steht. Ein Druckausgleich in der Steuerleitung findet somit mit der Umgebung statt.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems sieht vor, dass in dem Gehäuse eine Führungsbuchse zum Führen des Verschlusselements angeordnet ist. Durch eine Führung verschiebt sich das Verschlusselement sicher in die korrekte Endlage. Somit ist in der zweiten Endlage sichergestellt, dass die Auslassöffnung sicher verschlossen ist. Und in der ersten Endlage ist sichergestellt, dass die Einlassöffnung entweder beschränkt oder verschlossen ist. Vorteilhaft ist dabei, wenn zum Beispiel der Durchmesser der Druckausgleichskammer bzw. der Führungsbuchse, in der sich das Verschlusselement bewegt, circa 0,5 mm größer als der Durchmesser des Verschlusselements ist, um ein widerstandsfreies Bewegen des Verschlusselementes zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems ist in der Druckausgleichskammer ein Dichtelement vor der Auslassöffnung angeordnet. Mit dem Dichtelement steht das Verschlusselement in der zweiten Endlage fluiddicht in Anlage. Das Dichtelement wirkt mit dem Verschlusselement zum druckdichten Verschließen der Druckausgleichskammer im Steuerbetrieb zusammen. Somit wird eine Dichtheit der Druckausgleichskammer im Steuerbetrieb gewährleistet und die Aufrechterhaltung des Steuerdrucks in der Steuerleitung gewährleistet.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuersystems ist das Halteelement als ringförmiger Permanentmagnet ausgebildet. Dadurch wird eine kostengünstige und zuverlässige Konstruktion des Steuersystems erzielt. Darüber hinaus benötigen Permanentmagneten keine externe Energieversorgung, so dass auch bei Stromausfall eine zuverlässige Steuerung gewährleistet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuersystems weist das Verschlusselement eine konvex gewölbte Teilfläche, vorzugsweise teilkugelförmige oder kugelförmige Teilfläche auf, wobei die Randfläche dazu eingerichtet ist, mit dem Dichtelement fluiddicht in Anlage zu stehen, wenn das Verschlusselement in der zweiten Endlage angeordnet ist. Eine teilkugelförmige oder kugelförmige Teilfläche, weist die Eigenschaft auf, dass die Teilfläche mit einer kreisringförmigen, runden Auslassöffnung winkelunabhängig zuverlässig zusammen wirkt. Somit stellt sich im Zusammenwirken des Verschlusselements mit dem Dichtelement ein fluiddichter Verschluss der Auslassöffnung ein.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems sieht vor, dass die Sicherheitseinrichtung ein Verbindungselement zum fluidleitenden Verbinden der Sicherheitseinrichtung mit der Steuerleitung aufweist, wobei das Verbindungselement einen Einlasskanal für die fluidleitende Verbindung zwischen der Steuerleitung und der Druckausgleichskammer aufweist. Über das Verbindungselement wird die Sicherheitseinrichtung mit der Steuerleitung verbunden. Dadurch wird ein Abstand zwischen dem Anschluss der Sicherheitseinrichtung an der Steuerleitung und der Druckausgleichskammer realisiert. Somit ist die Einlassöffnung der Druckausgleichskammer von dem Anschluss an die Steuerleitung getrennt angeordnet, so dass durch diese Funktionstrennung ein zuverlässiger Betrieb der Sicherheitseinrichtung gewährleistet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems ist das Halteelement zwischen dem Verbindungselement und der Führungsbuchse angeordnet und eingespannt. Dadurch werden zusätzliche Befestigungselemente zum Festlegen des Halteelements vermieden, wodurch die Konstruktion kostengünstiger ist.
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Vorzugsweise ist in einer weiteren Ausführungsform des Steuersystems das Dichtelement zwischen der Führungsbuchse und dem Gehäuse angeordnet und eingespannt. Dadurch werden zusätzliche Befestigungselemente zum Festlegen des Halteelements vermieden, wodurch die Konstruktion kostengünstiger ist.
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Darüber hinaus wird eine entsprechende erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung für ein Steuersystem insbesondere zum Steuern einer pneumatischen oder hydraulischen Anlage vorgeschlagen, wobei die Sicherheitseinrichtung dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerleitung fluidleitend verbunden zu werden. Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung macht sich die gleiche erfinderische Idee und die gleichen Vorteile zu Eigen wie das vorstehend beschriebene Steuersystem. Insoweit wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Die Sicherheitseinrichtung weist die gleichen bevorzugten Ausführungsformen auf wie das erfindungsgemäße Steuersystem auf.
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Insbesondere weist die Sicherheitseinrichtung zum Steuern einer pneumatischen oder hydraulischen Anlage, insbesondere einer Feuerlöschanlage, eine Druckausgleichskammer auf, in der ein Halteelement und ein bewegliches Verschlusselement angeordnet sind, wobei das Verschlusselement zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verschiebbar in der Druckausgleichskammer angeordnet ist und das Halteelement dazu ausgebildet ist, eine Rückstellkraft in Richtung der ersten Endlage auf das Verschlusselement auszuüben, wobei die Rückstellkraft auf das Verschlusselement in der zweiten Endlage des Verschlusselements höher ist als die Gewichtskraft des Verschlusselements und in der ersten Endlage des Verschlusselements geringer ist als eine im Steuerbetrieb auf das Verschlusselement wirkende vom Steuerdruck abhängigen Druckkraft.
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Vorzugsweise weist das Haltelement der Sicherheitseinrichtung einen Magneten auf, und das Verschlusselement ist zumindest teilweise magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sicherheitseinrichtung ein Gehäuse auf, welches eine Einlassöffnung zum Verwirklichen einer fluidleitenden Verbindung mit einer Steuerleitung der zu steuernden Anlage aufweist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung ist das Verschlusselement dazu ausgebildet, in der ersten Endlage die Einlassöffnung zumindest teilweise zu verschließen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung ist das Verschlusselement dazu ausgebildet, eine fluidleitende Verbindung zwischen der Einlassöffnung und einer Auslassöffnung der Druckausgleichskammer zuzulassen, wenn das Verschlusselement zwischen der ersten und der zweiten Endlage angeordnet ist.
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Vorzugsweise sieht eine Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung vor, dass das Verschlusselement in der zweiten Endlage dazu ausgebildet ist, die Auslassöffnung der Druckausgleichskammer zu verschließen und dadurch ein Entweichen des Drucks aus der Druckausgleichskammer zu verhindern.
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Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung sieht vor, dass die Auslassöffnung in fluidleitender Verbindung mit der Umgebung steht.
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Vorzugsweise ist in einer weiteren Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung in dem Gehäuse eine Führungsbuchse zum Führen des Verschlusselements angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung ist in der Druckausgleichskammer ein Dichtelement vor der Auslassöffnung angeordnet, mit welchem das Verschlusselement in der zweiten Endlage fluiddicht in Anlage steht.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung ist das Halteelement als ringförmiger Permanentmagnet ausgebildet.
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Vorzugsweise weist bei einer weiteren Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung das Verschlusselement eine konvex gewölbte Fläche, vorzugsweise teilkugelförmige oder kugelförmige Fläche auf, wobei die Fläche dazu eingerichtet ist, mit dem Dichtelement fluiddicht in Anlage zu stehen, wenn das Verschlusselement in der zweiten Endlage angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sicherheitseinrichtung ein Verbindungselement zum fluidleitenden Verbinden der Sicherheitseinrichtung mit der Steuerleitung der zu steuernden Anlage auf, wobei das Verbindungselement einen Einlasskanal für die fluidleitende Verbindung zwischen der Steuerleitung und der Druckausgleichskammer aufweist.
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Vorzugsweise ist bei einer Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung das Halteelement zwischen dem Verbindungselement und der Führungsbuchse angeordnet und eingespannt.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtung ist das Dichtelement zwischen der Führungsbuchse und dem Gehäuse angeordnet und eingespannt.
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems.
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Das Steuersystem 10 umfasst eine Steuerleitung 11 und eine Sicherheitseinrichtung 12. Die Sicherheitseinrichtung 12 steht in fluidleitender Verbindung mit der Steuerleitung 11. Das bedeutet, dass ein Fluid zum Steuern einer Feuerlöschanlage aus der Steuerleitung 11 in die Sicherheitseinrichtung 12 strömen kann. Dazu weist die Sicherheitseinrichtung 12 ein Verbindungselement 4 auf. In dem Verbindungselement 4 ist ein Einlasskanal 9 ausgebildet. Das Verbindungselement 4 ist mit einem Gehäuse 1 der Sicherheitseinrichtung 12 gekoppelt.
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In dem Gehäuse 1 ist eine Druckausgleichskammer 13 angeordnet. Die Druckausgleichskammer 13 steht in fluidleitender Verbindung mit dem Einlasskanal 9 und somit auch mit der Steuerleitung 11. Aus der Druckausgleichskammer 13 führt eine Auslassöffnung 7. Die Auslassöffnung 7 steht in fluidleitender Verbindung mit der Umgebung der Sicherheitseinrichtung 12. Ein in der Steuerleitung 11 anliegender Druck kann somit über den Einlasskanal 9, die Druckausgleichskammer 13 und die Auslassöffnung 7 in die Umgebung entweichen. Die Druckausgleichskammer 13 gestattet also einen Druckausgleich zwischen der Steuerleitung 11 und der Umgebung. Dadurch sinkt der Druck in der Steuerleitung 11.
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In dem Gehäuse 1 bzw. in der Druckausgleichskammer 13 der Sicherheitseinrichtung 12 ist ein Verschlusselement 2 angeordnet. Das Verschlusselement 2 ist in der gezeigten Ausführungsform als kugelförmiger Körper ausgebildet. Das Verschlusselement 2 ist zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verschiebbar beweglich anordenbar. In der 1 ist das Verschlusselement 2 in der ersten Endlage angeordnet.
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Das Verschlusselement 2 wird zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage von einer ebenfalls in dem Gehäuse angeordneten Führungsbuchse 5 geführt. Die Führungsbuchse 5 begrenzt die Druckausgleichskammer 13 in ihrem Durchmesser. Die Führungsbuchse 5 ist so auszulegen, dass das Verschlusselement 2 widerstandslos bewegbar ist. Sinnvoll ist es den Durchmesser der Druckausgleichskammer 13 bzw. der Führungsbuchse 5 ungefähr 0,5 mm größer als die Außenabmessung des Verschlusselements 2 zu wählen. Der Durchmesser der Führungsbuchse 5 ist auch für einen jeweiligen zu erwartenden Massenstrom von Steuerfluid auszulegen, der bei einem akzeptablen Fehldruck in der Steuerleitung 11 entsteht.
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In der ersten Endlage ist das Verschlusselement 2 in Anlage mit einem Halteelement 3 angeordnet. Das Halteelement 3 ist als ringförmiger Körper ausgebildet und weist eine Öffnung auf, die eine Einlassöffnung 8 des Gehäuses 1 der Sicherheitseinrichtungen 10 in die Druckausgleichskammer 13 definiert. Die Einlassöffnung 8 ist konzentrisch mit dem Einlasskanal 9 des Verbindungselements 4 ausgerichtet. Das Halteelement 3 ist dazu ausgebildet eine Rückstellkraft auf das Verschlusselement 2 auszuüben. In der gezeigten Ausführungsform ist das Halteelement 3 als ringförmiger Permanentmagnet ausgebildet.
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Das Verschlusselement 2 ist als zumindest teilweise magnetischer oder rmagnetisierbarer Körper ausgebildet. Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Verschlusselement 2 aus Stahl gefertigt ist. Alternativ ist vorgesehen, dass das Verschlusselement 2 aus ferritischem Edelstahl gefertigt ist. Folglich wirkt zwischen dem Halteelement 3 und dem Verschlusselement 2 eine – in dem Fall – magnetische Kraft.
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Die Kraft ist so ausgebildet, dass sie auf das Verschlusselement 2 eine in Richtung der ersten Endlage wirkende Kraft ausübt. Ist das Verschlusselement 2 demnach aus der ersten Endlage verschoben, bewirkt die Kraft, dass sich das Verschlusselement 2 aufgrund der Kraft zurück in die erste Endlage verschiebt. Die Feldkraft bzw. die Rückstellkraft des Halteelements ist in Abhängigkeit des größten Abstands auszulegen, der zwischen dem Verschlusselement 2 und dem Halteelement 3 entsteht, da eine magnetische Kraft mit größer werdenden Abstand zwischen den Körpern kleiner wird. Ist das Verschlusselement 2 in der zweiten Endlage angeordnet, ist die Rückstellkraft des Halteelements 3 größer als die Gewichtskraft des Verschlusselements 2. Somit bewegt sich das Verschlusselement 2 aus der zweiten Endlage auch wieder in die erste Endlage, selbst wenn die Sicherheitseinrichtung 12 kopfüber installiert ist, die erste Endlage demnach räumlich gesehen über der zweiten Endlage angeordnet ist.
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Die Rückstellkraft ist gleichzeitig auch so auszulegen, dass sie geringer ist, als eine durch den Steuerdruck auf das Verschlusselement 2 wirkende Kraft, damit das Verschlusselement 2 in der zweiten Endlage verbleibt, wenn der Steuerdruck in der Steuerleitung 11 eine Kraft auf das Verschlusselement 2 ausübt. Bei einigen Anwendungen kann der Steuerdruck in der Steuerleitung 11 bis zu 300 bar betragen. Ist der Druck in der Steuerleitung 11 allerdings geringer als der Steuerdruck, darf das Verschlusselement 2 nicht bis in die zweite Endlage bewegt werden. Denn sonst würde die Auslassöffnung 7 verschlossen sein und der Druck in der Steuerleitung 11 weiter ansteigen, wodurch eine Fehlansteuerung der Feuerlöschanlage ausgelöst werden kann.
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Die Rückstellkraft ist auch hinsichtlich eines Grenzdruckes in der Steuerleitung 11 auszulegen. Als Grenzdruck wird der Druck angesehen, ab dem eine auf das Verschlusselement 2 wirkende Kraft größer ist, als die Rückstellkraft in der ersten Endlage. Bei Anliegen des Grenzdrucks in der Steuerleitung 11 ist die durch den Grenzdruck hervorgerufene Kraft folglich genau so groß, wie die Rückstellkraft in der ersten Endlage. Ein größerer Druck als der Grenzdruck bewegt das Verschlusselement 2 somit aus der ersten Endlage heraus.
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Das Halteelement 3 ist zwischen dem Verbindungselement 4 und der Führungsbuchse 5 eingespannt. Eine erste Teilfläche 14 des Verschlusselements 2 verschließt in der ersten Endlage die Einlassöffnung 8 zumindest teilweise. Somit kann ein kontinuierlicher Druckausgleich aus der Steuerleitung 11 stattfinden, bis der Druck in der Steuerleitung 11 einen Grenzwert übersteigt. Bei übersteigen eines solchen Grenzwertes bewegt sich das Verschlusselement 2 aus der ersten Endlage heraus.
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Alternativ kann das Verschlusselement 2 die Einlassöffnung 8 aber auch verschließen. Dadurch findet zunächst kein kontinuierlicher Druckausgleich statt, sondern erst, wenn ein vorzugebender Druck erreicht bzw. überschritten wird. Steigt der Druck bis zu dem Steuerdruck an, bewegt sich das Verschlusselement 2 in die zweite Endlage.
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Solange das Verschlusselement 2 zwischen der ersten und zweiten Endlage angeordnet ist, ist eine fluidleitende Verbindung aus der Steuerleitung 11 bis zur Auslassöffnung 7 gegeben. Das Verschlusselement 2 lässt somit eine fluidleitende Verbindung zu, wenn das Verschlusselement 2 zwischen der ersten und zweiten Endlage angeordnet ist.
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Ist das Verschlusselement 2 in der zweiten Endlage angeordnet, verschließt es die Auslassöffnung 7 der Druckausgleichskammer 13 fluiddicht. Somit kann kein Fluid aus der Druckausgleichskammer 13 entweichen. Dadurch wird der Druck in der Steuerleitung 11 aufrecht erhalten.
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Dazu ist in Ausströmrichtung des Fluids vor der Auslassöffnung 7 ein Dichtelement 6 angeordnet. Das Dichtelement 6 ist als ringförmiger Körper ausgebildet. Das Dichtelement 6 ist zwischen dem Gehäuse 1 und der Führungsbuchse 5 eingespannt. In der zweiten Endlage steht das Verschlusselement 2 mit dem Dichtelement 6 fluiddicht in Anlage. Eine zweite Teilfläche 15 des Verschlusselements 2 wirkt mit dem Dichtelement 6 zusammen, um die Druckausgleichskammer 13 im Steuerbetrieb, d.h. bei Anliegen des Steuerdrucks in der Steuerleitung 11, druckdicht zu verschließen.
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Die zweite Teilfläche 15 des Verschlusselements 2 ist dazu vorzugsweise konvex, insbesondere teilkugelförmig ausgebildet. Eine teilkugelförmige Randfläche 15 hat den Vorteil, dass in beliebiger Lage des Verschlusselements 2 eine geschlossene Linie mit dem ringförmigen Dichtelement 6 gebildet wird, wodurch die Druckausgleichskammer 13 druckdicht verschlossen ist. Bei Anliegen des Verschlusselements 2 in der zweiten Endlage entweicht somit kein Druck aus der Steuerleitung 11.
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Der Vollständigkeit halber soll nachfolgend die Wirkweise des Steuersystems 10 für eine Feuerlöschanlage anhand von Betriebszuständen beschrieben werden. Um einen Druck in dem Steuersystem 10 aufzubauen, ist das Steuersystem 10 mit bspw. einem Druckspeicher gekoppelt. In einem ersten Betriebszustand, einem Ruhebetrieb, soll die Steuerleitung 11 drucklos sein, d.h. in der Steuerleitung 11 liegt kein Druck an. In einem zweiten Betriebszustand, einem Steuerbetrieb, soll die Feuerlöschanlage angesteuert werden, d.h. mit Hilfe des Druckkessels wird die Steuerleitung 11 mit einem Steuerdruck beaufschlagt. Im Normalfall weist die Steuerleitung demnach zwei Druckzustände auf: einen Ruhedruck bzw. drucklos und einen Steuerdruck.
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In einem Leckagezustand weist der Druckspeicher ein Leck auf und ist undicht. In diesem Zustand wird die Steuerleitung 11 mit einem Druck beaufschlagt, der zwischen dem Ruhebetriebsdruck und dem Steuerdruck liegt. Dieser Druck wird Fehldruck bezeichnet.
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In dem Ruhebetrieb ist das Verschlusselement 2 in der ersten Endlage angeordnet. Die Steuerleitung 11 ist drucklos.
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In dem Leckagezustand entweicht aus dem Druckspeicher Steuerfluid und sammelt sich in der Steuerleitung 11. Dadurch baut sich in der Steuerleitung 11 ein Fehldruck auf. Dieser Fehldruck ist ungewollt und darf auf keinen Fall den Steuerdruck erreichen, um eine Fehlansteuerung der Feuerlöschanlage zu vermeiden. Um das zu verhindern, kann das Steuerfluid in die Sicherheitseinrichtung 11 strömen. Der Massestrom des Steuerfluids bewirkt eine Kraft auf das Versschlusselement 2 und bewegt es aus der ersten Endlage heraus. Dadurch stellt sich eine fluidleitende Verbindung zwischen der Steuerleitung 11, dem Einlasskanal 9, der Einlassöffnung 8, der Druckausgleichskammer 13 und der Auslassöffnung 7 mit der Umgebung ein. Das Steuerfluid kann also in die Umgebung entweichen. Dadurch sinkt der Druck in der Steuerleitung 11, wodurch eine Fehlansteuerung vermieden wird.
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Die Rückstellkraft, die auf das Verschlusselement 2 von dem Halteelement 3 aus wirkt, bewirkt, dass das Verschlusselement 2 durch den Fehldruck nicht in die zweite Endlage verschoben wird, und die Druckausgleichskammer 13 druckdicht verschließt, so dass sich in der Steuerleitung 11 kein Druck weiter aufbauen kann. Selbst in einem Extremfall, in dem die Sicherheitseinrichtung 12 kopfüber an die Steuerleitung 11 angeschlossen ist, hält die Rückstellkraft das Verschlusselement 2 entgegen der Schwerkraft davon ab, in die zweite Endlage verschoben zu werden. Die Rückstellkraft bewirkt auch, dass, nachdem der Druckausgleich stattgefunden hat, das Verschlusselement 2 zurück in die erste Endlage verschoben wird und dort von dem Halteelement 3 gehalten wird.
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Soll die Feuerlöschanlage angesteuert werden, wird die Steuerleitung 11 mit dem Steuerdruck beaufschlagt. Der Massenstrom von Steuerfluid bewirkt eine Kraft auf das Verschlusselement 2, die das Verschlusselement 2 entgegen der Rückstellkraft in die zweite Endlage verschiebt. In der zweiten Endlage verschließt das Verschlusselement 2 die Auslassöffnung 7 durch ein Zusammenwirken der zweiten Randfläche 15 mit dem Dichtelement 6 druckdicht. Ein Druckausgleich mit der Umgebung findet nicht statt. Der Steuerdruck in der Steuerleitung 11 wird aufrechterhalten.
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Die Wirkweise der Sicherheitseinrichtung 11 ist unabhängig ihrer Einbaulage. Das wird durch Verwendung von magnetischen Materialien für das Haltelement 3 und das Verschlusselement 2 erzielt, wodurch von einem Element auf das jeweils andere Element eine Kraft ausgeübt wird. Diese magnetische Kraft wirkt allseitig und somit unabhängig der Lage der Elemente zueinander.
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Eine Alternative zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform könnte demnach vorsehen, dass das Halteelement 3 das Verschlusselement 2 nicht zu sich anzieht, sondern in Richtung der ersten Endlage von sich abstößt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Verschlusselement
- 3
- Halteelement
- 4
- Verbindungselement
- 5
- Führungsbuchse
- 6
- Dichtelement
- 7
- Auslassöffnung
- 8
- Einlassöffnung
- 9
- Einlasskanal
- 10
- Steuersystem
- 11
- Steuerleitung
- 12
- Sicherheitseinrichtung
- 13
- Druckausgleichskammer
- 14
- erste Teilfläche
- 15
- zweite Teilfläche
