-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schließelement für eine thermische Auslöseeinrichtung sowie ein thermisches Auslöseelement mit einem solchen Schließelement. Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schließelementes.
-
Eine thermische Auslöseeinrichtung spricht bei äußerer Hitzeeinwirkung mit einer vorgegebenen Auslösetemperatur, bspw. von 70 °C, an. Bei dieser Temperatur wird ein Auslöseelement innerhalb der thermischen Auslöseeinrichtung zumindest teilweise zerstört und gibt die Vorspannung eines Schließelements frei, welches wiederum einen Auslass eines zu verschließenden Behälters/einer zu verschließenden Rohrleitung sofort freigibt.
-
So kann eine thermische Auslöseeinrichtung bspw. in einer Sprinkleranlage eingebaut sein und im Brandfall das in Rohrleitungen befindliche Feuerlöschmittel freigeben. Auch kann eine thermische Auslöseeinrichtung an einen unter Druck stehenden Behälter oder an einer unter Druck stehenden Rohrleitung angeschlossen sein und im Auslösefall den Behälter oder die Rohrleitung druckentlasten. Als thermische Auslöseelemente, die ein Auslösen der thermischen Auslöseeinrichtung triggern, kommen neben Schmelzlot häufig sog. Glasfässchen zum Einsatz. Hierbei handelt es sich in der Regel um in axialer Richtung langgestreckte Glasröhrchen, die einen Hohlraum mit einer darin angeordneten Auslöseflüssigkeit, in der Regel auch einer in dieser Flüssigkeit befindlichen Gasblase, umschließen. Durch erhöhte Temperatur steigt der Druck in dem Hohlraum, bis das Glasfässchen birst und dadurch der Auslösefall eintritt.
-
So können durch thermische Auslöseeinrichtungen Gebäude, Fahrzeuge oder andere Anlagen vor einer Zerstörung geschützt werden und Leben gerettet werden.
-
Dabei ist es aber wichtig, dass das Schließelement sowohl über einen langen Zeitraum den zu verschließenden Behälter/die zu verschließende Rohrleitung unter variierenden Druck- und Umgebungstemperaturbedingungen dicht verschließt als auch im Auslösefall den Auslass des Behälters/der Rohrleitung sofort freigibt, ohne zu klemmen.
-
Daher ist es zum einen wichtig, dass das Schließelement federelastische Eigenschaften aufweist oder zumindest federelastisch gelagert ist, damit der Einfluss variierender Druck- und Umgebungstemperaturbedingungen kompensiert werden kann. Zum anderen ist es wichtig, dass das Schließelement gegenüber dem Auslass ausreichend abdichtet und nicht korrodiert.
-
Ein Problem dabei ist vor allem der Einfluss des in dem zu verschließenden Behälter/Rohrleitung befindlichen Fluids auf die Materialeigenschaften des Schließelementes.
-
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zusätzlich zu dem Schließelement ein oder mehrere Dichtelemente zwischen Schließelement und dessen Auflagebereich auf einem den Auslass begrenzenden Rand anzuordnen. So offenbart die
US 4109 727 eine thermische Auslöseeinrichtung, bei der zwischen Schließelement und Auflagebereich ein Dichtelement angeordnet ist, wobei das Dichtelement zusätzlich eine dichte elastische Membran aufweist zum Schutz vor dem Einfluss des in dem zu verschließenden Behälter/Rohrleitung befindlichen Fluids auf die Materialeigenschaften des Dichtelementes. Die elastische Membran kann in der unterschiedlichsten Weise als Ring oder als Scheibe ausgebildet sein. Auch schlägt die
US 4109 727 vor, den Raum zwischen Dichtung, Schließelement und Membran durch eine inerte Flüssigkeit zu füllen.
-
Auch ist bekannt eine Korrosionsschutzauflage für das Schließelement zu verwenden, um das Korrosionsrisiko zu minimieren. Allerdings ist die geringe Abriebfestigkeit dieser Auflagen ein Problem, sodass sich diese von dem Schließelement zumindest teilweise infolge mechanischer Beanspruchung, insbesondere Reibung von der Oberfläche des Schließelementes ablösen. Auch ist aus dem Stand der Technik bekannt, das Schließelement neben Edelstahl auch aus Legierungen wie beispielweise Nickel-Beryllium Legierungen zu fertigen, um das Korrosionsrisiko zu minimieren. Allerdings weisen diese Materialien wiederum nur weniger gute federelastische Eigenschaften auf.
-
Ein Problem bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schließelementen ist der mehrteilige Aufbau aus eigentlichem Schließelement und Dichtungs- und Schutzelementen. Dies bedingt eine aufwendige und komplizierte Montage der thermischen Auslöseeinrichtung sowie eine aufwendige, genau aufeinander abgestimmte Herstellung der einzelnen Bauteile.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schließelement für eine thermische Auslöseeinrichtung derart zu modifizieren, dass es einen einfachen einteiligen Aufbau aufweist und dabei einfach und kostengünstig herzustellen ist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schließelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Schließelementes sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 bezeichnet. Einen weiteren Aspekt der Erfindung bildet eine thermische Auslöseeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
-
Erfindungsgemäß umfasst das Schließelement für eine thermische Auslöseeinrichtung eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite, wobei das Schließelement auf der ersten Seite einen Aufnahmebereich aufweist zur Aufnahme eines axialen Endes eines thermischen Auslöseelements der thermischen Auslöseeinrichtung, insbesondere eines sog. Glasfässchens, und auf der zweiten Seite einen Auflageabschnitt aufweist zur Auflage auf einem einen zu verschließenden Behälter- oder Rohrleitungsauslass begrenzenden Rand, und wobei das Schließelement federelastische Eigenschaften aufweist und das Schließelement zumindest teilweise eine korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung aufweist.
-
Das erfindungsgemäße Schließelement ist also einteilig und kann hierbei in unterschiedlichster Weise geformt sein. Bevorzugt kann das Schließelement aus einer annähernd flachen Scheibe gleichbleibender Dicke mit oder ohne besondere Versteifung bestehen. Auch kann das Schließelement durch ein konisch, konvex oder konkav gewölbtes Teilstück im Mittelteil versteift sein oder durch eine Verdickung in der Mitte versteift sein. Hierbei kann der Aufnahmebereich einer Vertiefung oder Ausbiegung des Schließelementes entsprechen, die in Ihrer Form der Negativform des aufzunehmenden axialen Endes des thermischen Auslöseelementes entspricht.
-
Federelastische Eigenschaften bedeuten, dass das Schließelement elastische Eigenschaften wie eine Feder aufweist. Diese Eigenschaft hängt insbesondere vom verwendeten Werkstoff ab.
-
Eine Beschichtung umfasst eine auf die Oberfläche des Schließelementes aufgebrachte, festhaftende Schicht. Dabei kann es sich um eine dünne Schicht (im Mikro- bzw. Nanometerbereich) oder eine dicke Schicht (im Bereich von mehreren Hundert Mikrometern oder sogar von Millimetern) sowie um mehrere in sich zusammenhängende Schichten handeln. Hierbei können die zusammenhängenden Schichten zumindest teilweise nebeneinander angeordnete sein, also zumindest teilweise aneinandergrenzen und/oder zumindest teilweise übereinander angeordnet sein. Festhaftend bedeutet die Schicht ist abriebfest und beständig gegen Umwelteinflüsse. Die Beschichtung löst sich also bspw. infolge von Fluideinflüssen, Reibung, Vibrationen und/oder Verformungen des Schließelementes nicht ab.
-
Die korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung soll zum einen den Einfluss des in dem/der zu verschließenden Behälter/Rohrleitung befindlichen Fluids auf die Materialeigenschaften des Schließelementes minimieren.
-
Korrosionsbeständig umfasst hierbei, dass die Beschichtung so beschaffen ist, dass diese nicht durch Korrosion zerstört werden kann und somit auch das Schließelement selbst nicht durch Korrosion beschädigt oder zerstört werden kann. Diese Beschichtung soll für diesen Zweck fest anhaften, mechanisch stabil und widerstandsfähig sein sowie eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Aber auch gegen korrosive Einflüsse der Umgebung jenseits des in dem zu verschließenden Behälter bzw. der Rohrleitung befindlichen Fluids kann die korrosionsbeständige Schicht wirken und für diese Zwecke angeordnet sein.
-
Zum anderen soll die korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung sicherstellen, dass das Schließelement gegenüber einem Auslass ausreichend abdichtet. Dichtend umfasst hierbei, dass die Schicht den zu verschließenden Behälter oder die zu verschließende Rohrleitung gegen die Umgebung oder ein anderes System abdichtet. Geringfügige Rauigkeiten oder dgl. im Bereich des Auflagebereiches werden durch die Schicht ausgeglichen.
-
Ferner soll die Beschichtung auch nicht auf dem den zu verschließenden Behälter- oder Rohrleitungsauslass begrenzenden Rand festhaften und/oder festkleben können, um ein sofortiges Freigeben des Auslasses im Auslösefall gewährleisten zu können.
-
Die korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung kann daher besonders aus Polytetrafluorethylen, Epoxidharz, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polyurethanharz, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Polyurethanharz und/oder einem oder mehren Metallen bestehen. Dabei kann insbesondere eine korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung aus einem oder mehreren Metallen eine galvanische Beschichtung, insbesondere umfassend Nickel und/oder Zinn, umfassen. Diese Materialien zeichnen sich sowohl durch eine hohe Temperatur- und Chemikalienstabilität aus und sind gegen fast alle Substanzen inert als auch durch eine hohe thermische und chemische Beständigkeit sowie hohe Elastizität. Die Beschichtung kann dabei eine oder mehrere Schichten umfassen, die jeweils aus einer oder mehren dieser Materialen bestehen. Die Materialien können dabei insbesondere so ausgewählt werden, dass die Beschichtung mindestens eine korrosionsbeständige und dichtende Schicht umfasst oder mindestens eine erste, korrosionsbeständige Schicht und mindestens eine zweite, dichtende Schicht umfasst. Insbesondere können die erste, korrosionsbeständige Schicht und die zweite, dichtende Schicht auf den gleichen Bereichen auf dem Schließelement aufgebracht sein und/oder zumindest teilweise auf unterschiedlichen Bereichen auf dem Schließelement aufgebracht sein.
-
Von Vorteil ist die zweite, dichtende Schicht zumindest auf der zweiten Seite des Schließelementes in dem Bereich des Auflageabschnitts aufgebracht. Auch kann die erste, korrosionsbeständige Schicht zwischen der zweiten Seite des Schließelementes und der zweiten, dichtenden Schicht angeordnet sein, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass keine weitere Schicht zwischen der ersten, korrosionsbeständigen Schicht und der zweiten, dichtenden Schicht aufgebracht ist. So kann eine besonders hohe Dichtwirkung erreicht werden bei einfacher Herstellung. Des Weiteren kann die erste, korrosionsbeständige Schicht oder die mindestens eine korrosionsbeständige und dichtende Schicht auf der gesamten Oberfläche des Schließelementes aufgebracht sein. So kann das Schließelement sowohl vor Fluid- als auch vor Umwelteinflüssen geschützt werden.
-
Mit Vorteil kann die Beschichtung eine Dicke von 5 µm bis 200 µm, insbesondere von 10 µm bis 100µm aufweisen. So kann ein ausreichender Korrosionsschutz sowie eine ausreichende Dichtwirkung gewährleistet werden bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz. Die Beschichtungsdicke kann hierbei von dem verwendeten Material abhängen sowie von der Anzahl der Schichten. Insbesondere kann die Beschichtungsdicke konstant sein oder abhängig vom Aufbringungsbereich auf dem Schließelement variieren. Bspw. kann die Beschichtungsdicke auf der zweiten Seite in dem Bereich des Auflageabschnitts größer sein als auf der ersten Seite. Falls die Beschichtung aus mehreren Schichten besteht, kann auch die Schichtdicke der einzelnen Schichten konstant sein oder abhängig vom Aufbringungsbereich auf dem Schließelement variieren. Insbesondere kann die Schichtdicke der einzelnen Schichten unterschiedlich sein.
-
In einer weiteren vorteilhaften Variante kann das Schließelement aus Federstahl bestehen. Federstahl ist ein Stahl, der im Vergleich zu anderen Stählen stark federnde Eigenschaften besitzt. So kann das Schließelement besonders hohe federelastische Eigenschaften aufweisen und den Einfluss variierender Druck-und Umgebungstemperaturbedingungen besonders gut kompensieren. Allerdings ist Federstahl wenig korrosionsbeständig, sodass die hier die Schutzfunktion der ersten, korrosionsbeständigen Schicht besonders wichtig ist.
-
Des Weiteren kann das Schließelement eine einheitliche Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm aufweisen.
-
Bevorzugt kann das Schließelement eine kreisförmige, rechteckige und/oder elliptische Umfangskontur aufweisen und/oder der Aufnahmebereich ausgeformt sein zur Aufnahme des axialen Endes eines Auslöseelementes in Form einer Glasampulle.
-
Einen weiteren Aspekt der Erfindung bildet eine thermische Auslöseeinrichtung umfassend ein Gehäuse, ein thermisches Auslöseelement, ein erfindungsgemäßes Schließelement, wobei das Schließelement ein axiales Ende des thermischen Auslöseelements mit der ersten Seite aufnimmt und das thermische Auslöseelement das Schließelement in einer geschlossenen Position hält.
-
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schließelementes umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
- - Formen des Schließelementes aufweisend eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite, wobei das Schließelement auf der ersten Seite einen Aufnahmebereich aufweist zur Aufnahme eines axialen Endes eines thermischen Auslöseelements und auf der zweiten Seite einen Auflageabschnitt aufweist zur Auflage auf einem einen zu verschließenden Behälter- oder Rohrleitungsauslass,
- - Zumindest teilweise Aufbringen einer korrosionsbeständigen, dichtenden und festhaftenden Beschichtung auf das Schließelement.
-
Das Aufbringen der Beschichtung kann dabei das Aufbringen nur einer Schicht oder das Aufbringen von mehreren Schichten umfassen.
-
Bevorzugt kann die, korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung durch Spritzen, Kleben, Sputtern, Lackieren und/oder elektrostatische Verfahren aufgebracht werden. Falls die Beschichtung mehrere Schichten umfasst, können die einzelnen Schichten durch das gleiche Verfahren oder durch unterschiedliche Verfahren aufgebracht werden.
-
Mit dem genannten Verfahren kann ein Schließelement hergestellt werden, dass die die gleichen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile aufweist, wie das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Schließelement.
-
Im Folgenden werden zum besseren Verständnis bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist, näher anhand rein schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Querschnitt einer thermischen Auslöseeinrichtung
- 2a einen schematischen Querschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Schließelements ohne Beschichtung.
- 2b eine Draufsicht auf ein aus dem Stand der Technik bekanntes Schließelement ohne Beschichtung
- 3 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schließelements
- 4 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schließelements
- 5 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schließelements
-
1 zeigt schematisch eine thermische Auslöseeinrichtung ausgebildet als Sprinklerelement im Querschnitt. Es werden dargestellt: ein Schließelement 1, ein thermisches Auslöseelement 2, ein Rohrleitungsauslass 3, ein Sprühteller 4, ein Gehäuserahmen 5 sowie ein Anschlusselement 6. Über das Anschlusselement 6 wird die thermische Auslöseeinrichtung an dem Rohrleitungsauslass 3 befestigt. Das Schließelement 1 verschließt den Rohrleitungsauslass 3 und wird durch das thermische Auslöseelement 2 auf den Rohrleitungsauslass 3 gedrückt. Das thermische Auslöseelement 2 ist als Glasampulle ausgeführt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die ihrerseits eine Luftblase enthält. Bei einem Temperaturanstieg dehnt sich die Flüssigkeit in dem Glas aus. Der Druck steigt solange, bis die im Glas eingeschlossene Luft absorbiert ist. Bei weiterem Ansteigen der Temperatur steigt der Druck schnell an, sodass die Glasampulle zerspringt und das Schließelement 1 freigibt. Das Schließelement 1 fällt ab und gibt den Weg frei für das in der Rohrleitung befindliche Fluid. Durch den Sprühteller 4 wird der im Fall einer Auslösung der Auslöseeinrichtung austretende Fluidstrahl aufgespalten, sodass eine größere Fläche berieselt werden kann.
-
2a zeigt den Querschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Schließelements ohne Beschichtung für ein Sprinklerelement gemäß 1. Das Schließelement 1 umfasst eine erste Seite 7, die einen Aufnahmebereich 9 zur Aufnahme des thermischen Auslöseelements 2 aufweist. Dabei ist in dieser Ausführungsform das Schließelement 1 im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet, wobei der Aufnahmebereich 9 als Vertiefung ausgeführt ist. Auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite 8 weist das Schließelement 1 einen Auflageabschnitt 10 zur Auflage auf einem den zu verschließenden Rohrleitungsauslass 3 begrenzenden Rand auf.
-
2b zeigt eine Draufsicht auf die erste Seite des Schließelements gemäß 2a, welches eine kreisförmige Umfangskontur aufweist. Der Aufnahmebereich 9 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und mittig auf der ersten Seite 7 des Schließelementes 1 angeordnet.
-
3 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schließelementes 1 in einer ersten Ausführungsform. Des Weiteren sind in 3 zum besseren Verständnis das thermische Auslöseelement 2 sowie der Rand, auf dem der Auflageabschnitt 10 des Schließelements 1 aufliegt, angedeutet. In dieser Ausführungsvariante ist das Schließelement aus Federstahl gefertigt. Die korrosionsbeständige und dichtende Beschichtung umfasst zwei Schichten, eine erste Schicht 12, die korrosionsbeständig ist, und eine zweite Schicht 11, die dichtend wirkt.
-
Dabei ist die erste Schicht 12 zwischen der Oberfläche des Schließelements 1 und der zweiten Schicht 11 angeordnet. Die Beschichtung, also die erste Schicht 12 und die zweite Schicht 11, ist auf der gesamten Oberfläche des Schließelements 1 aufgebracht. Die Schichtdicke der einzelnen Schichten 11,12 ist jeweils konstant über die gesamte Oberfläche des Schließelementes 1. Beispielsweise kann die erste, korrosionsbeständige Schicht 12 aus Polytetrafluorethylen, Epoxidharz, Propylen-Dien-Kautschuk, Polyurethanharz und/oder einen oder mehreren Metallen sein und die zweite, dichtende Schicht 11 aus Polytetrafluorethylen, Epoxidharz, Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Polyurethanharz. In dieser ersten Ausführungsform kann die erste, korrosionsbeständige Schicht 12 eine Dicke von 5 µm bis 200µm, insbesondere von 20µm bis 100µm, aufweisen und die zweite, dichtende Schicht 11 eine Dicke von 5 µm bis 200µm, insbesondere von 10µm bis 100µm aufweisen. Diese Ausführungsform gewährleistet einen umfassenden Korrosionsschutz sowie eine großflächige Dichtwirkung.
-
4 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schließelements1 in einer zweiten Ausführungsform. Zum besseren Verständnis sind wieder das thermische Auslöseelement 2 angedeutet sowie der Rand, auf dem der Auflageabschnitt 10 des Schließelements 1 aufliegt. Das Schließelement 1 kann auch in diesem Ausführungsbeispiel aus Federstahl gefertigt sein. Die Beschichtung umfasst eine einzige Schicht 13, die sowohl korrosionsbeständig ist als auch dichtend wirkt. Die Beschichtung ist auf der gesamten Oberfläche des Schließelementes 1 aufgebracht, wobei die Schichtdicke über die gesamte Oberfläche des Schließelements 1 konstant ist. Beispielsweise kann die Schicht 13 aus Polytetrafluorethylen, Propylen-Dien-Kautschuk und/oder Polyurethanharz gebildet sein. In dieser zweiten Ausführungsform kann die korrosionsbeständige und dichtende Schicht 13 eine Dicke von 5 µm bis 200µm, insbesondere von 10µm bis 100µm, aufweisen. Diese Ausführungsform ist besonders einfach in der Aufbringung der Beschichtung.
-
5 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Schließelementes 1 gemäß einer dritten Ausführungsvariante. Die Beschichtung umfasst hier zwei Schichten 11,12, wie die Beschichtung gemäß der ersten Ausführungsform ( 3), jedoch ist nur die erste, korrosionsbeständige Schicht 12 auf der gesamten Oberfläche des Schließelementes 1 aufgebracht. Die zweite, dichtende Schicht 11 ist im Auflageabschnitt 10 des Schließelements 1 auf die erste Schicht 12 aufgebracht. In dieser dritten Ausführungsform können die gleichen Materialen und Schichtdicken zur Anwendung kommen, wie in der ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform gewährleistet einen ausreichenden Korrosionsschutz sowie eine ausreichende Dichtwirkung bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schließelement
- 2
- Thermisches Auslöseelement
- 3
- Behälter- oder Rohrleitungsauslass
- 4
- Sprühteller
- 5
- Rahmen
- 6
- Anschlusselement
- 7
- Erste Seite des Schließelements
- 8
- Zweite Seite des Schließelements
- 9
- Aufnahmebereich
- 10
- Auflageabschnitt
- 11
- Dichtende Schicht
- 12
- Korrosionsbeständige Schicht
- 13
- Korrosionsbeständige und dichtende Schicht
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
