DE19780041C1

DE19780041C1 - Auslöseglied für einen Sprinkler

Info

Publication number: DE19780041C1
Application number: DE19780041A
Authority: DE
Inventors: Norbert Job
Original assignee: Norbulb Sprinkler Elemente GmbH
Current assignee: Norbulb Sprinkler Elemente GmbH
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: US5890543A; WO1997026945A1; GB9720349D0; GB2314770B; GB2314770A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auslöseglied für einen Sprinkler in automatischen Feuerlöschanlagen. Das Auslöseglied enthält eine Sprengflüssigkeit, die bei insgesamt guter Brauchbarkeit eine kurze Auslösezeit gewährleistet, wobei die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogenfreien oder halogenierten Kohlenwasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturformel DOLLAR A a) i) wenigstens eine CH¶2¶-Gruppe durch Sauerstoff (O), Schwefel (S), Sulfinyl (SO) oder Sulfonyl (SO¶2¶) ersetzt ist oder DOLLAR A ii) wenigstens eine CH-Gruppe durch Stickstoff ersetzt ist, DOLLAR A b) keine direkt an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel gebundenen Wasserstoffatome vorkommen und DOLLAR A c) i) wenigstens ein Ring vorkommt oder DOLLAR A ii) mindestens zwei Sauerstoffatome mit jeweils zwei Einfachbindungen vorkommen oder DOLLAR A iii) mindestens zwei Carbonylgruppen von Ketonen und/oder Aldehyden vorkommen oder DOLLAR A iv) mindestens ein oxidiertes Schwefelatom (SO oder SO¶2¶) vorkommt oder DOLLAR A v) mindestens ein Stickstoffatom in Form eines Amids, Imids, Imins oder Nitrils vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auslöseglied für einen Sprinkler.

Derartige Auslöseglieder werden in automatischen Feuerlösch anlagen verwendet, bei denen als Löschmittel Wasser dient, das über ein fest verlegtes Rohrnetz geleitet und über selbsttätig öffnende Sprühdüsen, die Sprinklerköpfe, auf den Brandherd verteilt wird. Nach der Art der Auslösung unter scheidet man Schmelzlot-, Schmelzkristall- und Glasfaßsprink ler.

Bei den letzteren ist die Sprühdüse durch ein flüssigkeitsge fülltes Glasfäßchen verschlossen. Wenn heiße Brandgase den Sprinkler erreichen, wird das Glasfaß durch die sich ausdeh nende Flüssigkeit gesprengt und die Sprühdüse freigegeben, so daß Löschwasser austreten kann. Je nach Bedingungen und An forderungen am Einsatzort werden Sprinkler mit Nennwerten der Auslösetemperatur ϑ_A von 57 . . . 260°C und der Ansprechzeit t_A von 10 . . . 50 s eingesetzt.

ϑ_Aist die Temperatur, bei der das in einem Temperierbad er wärmte Glasfaß birst. t_A wird als Dauer vom Eintauchen des Sprinklers in einen definierten Warmluftstrom (z. B. 135°C/2,5 m/s bei ϑ_A = 68°C) bis zum Bersten des Fäßchens gemessen. To leranzen und Meßbedingungen werden von den internationalen Zulassungsstellen festgelegt.

Nachdem es in den achtziger Jahren gelungen ist, schnellaus lösende Sprinkler zu entwickeln, hat sich in den letzten Jah ren im Brandschutz die Überzeugung durchgesetzt, daß für eine wirksame Schadensbegrenzung ein möglichst frühzeitiges Erken nen und Ersticken des Brandes eine Grundvoraussetzung ist. Seitdem ist die Nachfrage insbesondere nach schnellauslösen den Glasfaßsprinklern mit Ansprechzeiten von 14 s und darun ter sprunghaft angestiegen.

Typische Abmessungen eines Glasfasses für diesen Anwendungs zweck zeigt die Abbildung. Durchmesser und Wandstärke sind bei dieser Bauweise in Hinblick auf die bisher verfügbaren Sprengflüssigkeiten, auf die geforderten Festigkeiten und To leranzen für Auslösetemperatur und Ansprechzeit bereits weit gehend optimiert.

Um die Ansprechzeit unter Beibehaltung der einfachen und da mit kostengünstigen Bauweise zu verkürzen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. So nennt EP 0 301 057 B1 eine Reihe physikalischer Eigenschaften von Flüssigkeiten, die ihre Eignung als Sprengflüssigkeit begünstigen:

1. Wärmekapazitätsdichte: ç ≦ 1,5 MJ/m³.K
2. Dynamische Zähigkeit: η ≦ 0,8 mPa.s
3. Wärmeleitfähigkeit: λ ≧ 0,15 W/m.K¹⁾
4. Spannungskoeffizient: β ≧ 1 MPa/K

ç ist das Produkt aus spezifischer Wärmekapazität c und der Dichte D.
β ist der Quotient aus thermischem Ausdehnungskoeffizi enten γ und der Kompressibilität χ.
¹⁾

Die Werte der Wärmeleitfähigkeiten in Tabelle III aus EP 0 301 052 B1 sind fehlerhaft. Multipliziert mit dem Faktor 5,8 erhält man annähernd richtige Werte in W/m.K.

Aus EP 0 301 052 B1 ist ferner zu entnehmen, daß schlechtere Werte für eine oder mehrere Eigenschaften in einem gewissen Grade durch bessere Werte für andere Eigenschaften ausgegli chen werden können. So lassen sich zum Beispiel überhöhte ç- Werte, die die Ansprechzeit verlängern, durch höhere β-Werte kompensieren, indem dünnere, aber zum Erhalt der Festigkeit dickwandigere Glasfäßchen benutzt werden. Die wegen der dic keren Zylinderwände vergrößerte Streuung der Auslösetemperatur kann durch den steileren Druckanstieg infolge des höheren Spannungskoeffizienten ausgeglichen werden.

Ob mit ç, η, λ, und β alle die Auslösegeschwindigkeit bestim menden Flüssigkeitsparameter erfaßt sind und wie daraus die Ansprechzeit für ein gegebenes Gefäß unter gegebenen Bedin gungen berechnet werden kann, ist bisher nicht bekannt.

Da neben den genannten noch weitere Eigenschaften zu beachten sind, wie chemische und thermische Beständigkeit, Einfachheit der Verarbeitung, Siede- und Schmelzpunkt, Giftigkeit, Um weltverträglichkeit, Verfügbarkeit und Preis, kann die Wahl einer geeigneten Flüssigkeit schwierig werden. Um diesen An forderungen gerecht zu werden, ist die Erweiterung der aus EP 0 301 052 B1 bekannten Stoffpalette daher dringend erwünscht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Auslö seglied für einen Sprinkler bereitzustellen, das bei insge samt guter Brauchbarkeit eine kurze Auslösezeit gewährlei stet.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogenfreien oder halogenierten Kohlen wasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturfor mel

a)
- a) wenigstens eine CH₂-Gruppe durch Sauerstoff (O), Schwefel (S), Sulfinyl (SO) oder Sulfonyl (SO₂) ersetzt ist oder
- b) wenigstens eine CH-Gruppe durch Stickstoff ersetzt ist,
b) keine direkt an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel gebundenen Wasserstoffatome vorkommen und
c)
- a) wenigstens ein Ring vorkommt oder
- b) mindestens zwei Sauerstoffatome mit jeweils zwei Einfachbindungen vorkommen oder
- c) mindestens zwei Carbonylgruppen von Ketonen und/oder Aldehyden vorkommen oder
- d) mindestens ein oxidiertes Schwefelatom (SO oder SO₂) vorkommt oder
- e) mindestens ein Stickstoffatom in Form eines Amids, Imids, Imins oder Nitrils vorhanden ist.

Der Begriff "Carbonylgruppe" wird hierbei als Bezeichnung für die funktionelle CO-Gruppe, wie sie in Aldehyden und Ketonen vorliegt, verstanden. Die funktionelle Gruppe von Carbon säure-Derivaten ist von dem Begriff "Carbonylgruppe" im Sinne dieser Erfindung nicht umfaßt.

Es konnte nachgewiesen werden, daß bei Ersatz einer CH₃- Gruppe durch eine OH-Gruppe die Wärmekapazitätsdichte ç einer Sprengflüssigkeit so stark steigt, daß sich dies durch Vor teile bei anderen Eigenschaften kaum mehr ausgleichen läßt (Tabelle I). Bei mehreren OH-Gruppen in einem Molekül ist ç noch höher (Tabelle II).

Wird dagegen die CH₂-Gruppe im Innern des Moleküls durch Sau erstoff ersetzt, dann vergrößert sich die Wärmekapazitäts dichte ç nur wenig, wirkt sich aber zugleich recht vorteil haft auf den Spannungskoeffizienten β aus (Tabelle III).

Gute Ergebnisse liefern auch Carbonylverbindungen, besonders dann, wenn mindestens zwei Carbonylgruppen im Molekül vorkom men.

Insbesondere wurde gefunden, daß die Versteifung eines Mole küls durch Schließen einer Atomkette zu einem Ring sowohl für die Wärmekapazitätsdichte ç als auch für den Spannungskoeffi zienten β Vorteile bringt.

Ebenso verbessert das Zusammentreffen mehrerer der oben als günstig erkannten Merkmale oder das mehrfache Auftreten eines solchen Merkmals die Brauchbarkeit eines Stoffes als Spreng flüssigkeit.

Bevorzugte Stoffe sind beispielsweise cyclische Ether und cyclische Ester sowie Stoffe, die mehrere Ether- und/oder Estergruppen enthalten. Ebenso kommen cyclische Ketone und solche Ketone in Frage, die mehrere Ketongruppen enthalten.

Statt sauerstoffhaltiger Verbindungen lassen sich in ähnli cher Weise auch schwefel- und stickstoffhaltige Verbindungen verwenden, die im Hauptanspruch näher gekennzeichnet sind.

Ausgewählte Beispiele bevorzugter Stoffe sind in Tabelle IV zusammengestellt und werden mit Tetrachlorethylen verglichen, das als Sprengflüssigkeit bekannt, jedoch gesundheits- und umweltschädlich ist.

Schließlich kann die Sprengflüssigkeit auch aus Mischungen der zuvor beschriebenen Stoffe bestehen oder derartige Mi schungen enthalten. Besonders bewährt haben sich hierbei fol gende Kombinationen:
Dioxan/Trioxan
Dioxolan/Trioxan
Tetrahydrofuran/Dioxolan.

Darüber hinaus kann die Sprengflüssigkeit auch Zusatzstoffe enthalten, beispielsweise Lösungsmittel für die Stoffe. Damit die vorteilhaften Eigenschaften der Stoffe nicht unterdrückt werden, sollten die Zusatzstoffe einen Anteil von 80% an der Sprengflüssigkeit nicht übersteigen.

Tabelle IV

Ausgewählte Stoffe/Gemische für schnelle Sprengflüssigkeiten

Claims

1. Auslöseglied für einen Sprinkler, das ein mit einer Sprengflüssigkeit gefülltes Gefäß aufweist, das die Aus trittsdüse des Sprinklers geschlossen hält, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogen freien oder halogenierten Kohlenwasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturformel

2. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclischer Ether ist.

3. Auslöseglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Dioxolan ist.

4. Auslöseglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Dioxan ist.

5. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclischer Ester ist.

6. Auslöseglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Lacton ist.

7. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclisches Keton ist.

8. Auslöseglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff Cyclopentanon ist.

9. Auslöseglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengflüssigkeit Zusatzstoffe enthält, deren Menge einen Anteil von 80% an der Spreng flüssigkeit nicht übersteigt.