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Die Erfindung betrifft ein thermisches Auslöseelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Thermische Auslöseelemente sind seit langem bekannt und gebräuchlich. Sie werden insbesondere und in großer Zahl in Sprinkler- und Feuerlöschanlagen eingesetzt, wo sie an mit einem unter Druck stehenden Löschmittel (in der Regel Wasser) gefüllte Rohrleitungen angeschlossenen Austrittsdüsen bzw. Sprinkleraustritten, diese in ihrer verschlossenen Stellung haltend, in axialer Richtung zwischen einem Widerlager und einem Verschlusselement, das Verschlusselement in einer Schließstellung haltend, angeordnet sind. Übersteigt die äußere Temperatur die durch entsprechende und bekannte technologische Maßnahmen einzustellende Auslösetemperatur wird durch den von der Auslöseflüssigkeit aufgebauten, mit Temperaturerhöhung steigenden Druck das Berstmaterial der Außenwand zerstört, zerbricht das Auslöseelement und gibt den Weg zum Öffnen des Verschlusselementes frei, so dass das Löschmittel aus den Sprinklerdüsen bzw. Sprinkleraustritten austreten und abgegeben werden kann.
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Neben einer Anwendung in solchen Sprinkler- bzw. Feuerlöschanlagen sind auch Anwendungen bekannt und beschrieben, bei denen solche Auslöseelemente Druckentlastungsöffnungen verschließen, um diese bei einer eine kritische Temperatur übersteigenden Auslösetemperatur freizugeben, z.B. um Druckgasbehälter in Brandfällen rechtzeitig zu entleeren, bevor diese etwa explodieren können. Auch sind Anwendungen derartiger Auslöseelemente im Zusammenhang mit der Unterbrechung elektrischen Stromflusses bekannt. Weitere Anwendungen sind denkbar; solche Auslöseelemente können immer dann zum Einsatz kommen, wenn temperatursensitiv mechanische Schaltstellungen zu verändern oder aber elektrische Leitungen zu unterbrechen sind.
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Die typischen bekannten thermischen Auslöseelemente der eingangs genannten Art, die seit vielen Jahren bekannt sind und von denen eines z.B. in der
DE 36 01 203 A1 gezeigt und beschrieben ist, sind häufig aus Glas gefertigt. Bei diesen ist also Glas das Berstmaterial.
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Thermische Auslöseelemente der eingangs genannten Art werden heute technologisch sehr gut beherrscht. Man kann sehr gut einstellbare Auslösetemperaturen erreichen mit einer geringen Toleranzschwelle. Auch die Reaktionszeiten können sehr gering eingestellt werden; es können thermische Auslöseelemente dieser Art von sehr geringer thermischer Trägheit gefertigt werden.
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Ein Problem dabei ist allerdings, dass die thermischen Auslöseelemente, besonders in einer in einem Verschlusselement (z.B. einem Sprinklerkopf oder einem Ventilverschluss für Druckentlastungsöffnungen) bereits installierten Lage, stoßempfindlich sind, insbesondere gegenüber Stößen quer zu ihrer Längsrichtung. So kann es - und geschieht dies in der Praxis auch - durchaus vorkommen, dass beim Hantieren mit einem solchen thermischen Auslöseelement bzw. mit einer Baugruppe, in der dieses bereits in einer Verschlussstellung integriert ist (z.B. einem Sprinklerkopf einer Sprinkleranlage), versehentlich ein solcher Stoß auf die Außenwand des thermischen Auslöseelements ausgeübt wird, dass diese Schaden nimmt. Dies kann sich in einer Rissbildung erschöpfen oder auch gleich zu einem Bruch des Auslöseelements führen. In beiden Fällen ist dann jedoch die Funktion des Auslöseelements nicht mehr gegeben, ist die Baugruppe so nicht mehr zu verwenden. Erfährt die Außenwand des thermischen Auslöseelements dabei lediglich einen Riss oder eine andere vergleichbare Beschädigung, so ist dies besonders fatal, da diese unbemerkt bleiben kann, eine spätere ordnungsgemäße Funktion des Auslöseelementes aber nicht gewährleistet ist. Z.B. könnte über die Dauer durch einen solchen Riss die Auslöseflüssigkeit aus dem Innern des Auslöseelements austreten, so dass dieses seine Funktion vollständig einbüßt.
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Dieser Gefahr wird heute bisweilen dadurch begegnet, dass für die Montage den thermischen Auslöseelementen Montagesicherungen aufgesetzt werden, z.B. in Form von aufgeclipsten Schutzmanschetten, die nach Abschluss des Hantierens dann abgenommen werden müssen, um die Funktionalität der Auslöseelemente zu erhalten. Dieses Vorgehen birgt aber die Gefahr, dass ein Entfernen dieser Montagesicherungen vergessen und so die Funktion des Auslöseelements außer Kraft gesetzt wird. Im Übrigen wirkt diese Maßnahme auch nicht im bei einem Hantieren mit den und im Umfeld von in z.B. einer Sprinkleranlage bereits installierten thermischen Auslöseelementen, wie es z.B. im Rahmen von Wartungsarbeiten erfolgt oder aber auch einfach als „Unfall“.
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Hier soll mit der Erfindung dahingehend Abhilfe geschaffen werden, als dass das thermische Auslöseelement gegenüber wie vorstehend geschilderten Stößen und Beeinträchtigungen unempfindlich, zumindest unempfindlicher, gemacht werden soll, ohne dass es hierfür des Anbringens einer temporären Montagesicherung etwa bedarf.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein thermisches Auslöseelement mit den Merkmalen des Schutzanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen erfindungsgemäßen Auslöseelement sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
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Erfindungsgemäß weist also das thermische Auslöseelement einen Gefäßkörper auf, der eine aus einem Berstmaterial gebildete Außenwand umfasst. Von der Außenwand umschlossen liegt im Innern des Gefäßkörpers ein Hohlraum, in welchem eine Auslöseflüssigkeit eingeschlossen ist. In dieser kann mit Vorteil eine Gas-, insbesondere eine Luftblase enthalten sein. Der Gefäßkörper ist entlang einer axialen Richtung ausgedehnt gebildet und hat einen in der axialen Richtung sich erstreckenden, rohrförmigen mittleren Abschnitt. An den jeweiligen axialen Enden ist jeweils ein Endabschnitt, sind also insgesamt zwei Endabschnitte, gelegen, in denen der Hohlraum kappenartig verschlossen ist. Insoweit stimmt der erfindungsgemäßen Aufbau des thermischen Auslöseelements mit den aus dem Stand der Technik bekannten Varianten überein.
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Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Auslöseelement besteht nun darin, dass das Berstmaterial eine dieses gegen quer zu der Längsrichtung wirkende Stoßlasten verstärkende Verstärkung aufweist. Diese Verstärkung ist dabei dauerhaft auf das Berstmaterial aufgebracht oder in dieses integriert und unterscheidet sich insoweit von einer temporär aufzubringenden Montagesicherung. Dauerhaft heißt dabei im Sinne dieser Erfindung, dass die Verstärkung jedenfalls so lange aktiv und wirksam bleibt, wie das thermische Auslöseelement noch nicht im Bereich seiner Auslösetemperatur gelangt ist oder gar ausgelöst hat. Thermische Auslöseelemente sind häufig über mehrere Jahre, ja Jahrzehnte, zum Beispiel in Sprinkleranlagen verbaut und bleiben dort im Einsatz. Während einer solchen typischen Gebrauchsspanne soll die Verstärkung wirksam bleiben, jedenfalls solange das thermische Auslöseelement nicht in den Bereich einer Auslösetemperatur geführt ist oder gar ausgelöst hat.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Verstärkung bewirkt also einen gezielten Schutz des thermischen Auslöseelementes vor Beschädigungen oder Zerstörungen durch - in der Regel unbeabsichtigte - von außen wirkende Stoßeinwirkung quer zur axialen Richtung des Auslöseelements. Dabei ist die Verstärkung allerdings in einer solchen Weise gewählt, dass sie dem gewollten Auslösevorgang bei hohen Temperaturen nicht hinderlich im Wege steht, und dies obgleich die Verstärkung eben nicht nur temporär, sondern über einen Zeitraum der Montage hinausgehend bei dem thermischen Auslöseelement vorgesehen ist. Insbesondere ist die erfindungsgemäß vorgesehene Verstärkung derart gestaltet, dass bei der vorgegebenen Auslösetemperatur der im Innern des Hohlraumes durch die erwärmte Auslöseflüssigkeit entstehende Druck weiterhin zuverlässig für eine Zerstörung des Berstmaterials und damit für ein Auslösen des thermischen Auslöseelements sorgt. Dies kann zu Beispiel dadurch erreicht werden, dass eine Impuls- oder Kraftaufbringung in einer Richtung aus dem Hohlraum heraus nach außen durch die Verstärkung generell nicht behindert wird, oder aber auch dadurch, dass die Verstärkung bei höheren Temperaturen, insbesondere im Bereich der Auslösetemperatur, insgesamt ihre Wirkung verliert.
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Eine Möglichkeit, eine erfindungsgemäße Verstärkung auszubilden, ist dadurch gegeben, dass diese auxetisches Material enthält, wobei dieses Material in einer Weise orientiert ist, dass es bei quer zu der axialen Richtung gerichteter äußerer Krafteinwirkung auf die Außenwand eine verstärkende Wirkung zeigt. Ein auxetisches Material zeichnet sich durch ein gegenüber herkömmlichen Materialien insoweit anormales Verhalten aus, als dass dieses - regelmäßig auch nur in bestimmten Vorzugsrichtungen - beim Strecken des Materials nicht in der Materiallage dünner wird, sondern dort eine dickere Materialschicht ausbildet. Entsprechende Materialien sind bereits bekannt, sie existieren auf makroskopischer Ebene, sind aber bereits auch im molekularen Bereich beschrieben, insbesondere in Form von sogenannten Prismanen.
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Eine Alternative oder zusätzliche Möglichkeit, die Verstärkung zu erlangen, besteht darin, diese unter Verwendung von einer oder mehreren dilatanten Flüssigkeit(en) oder eines daraus hergestellten Materials, zum Beispiel eines Schaums, zu bilden. Dilatante Flüssigkeiten sind solche Flüssigkeiten, die unter Krafteinwirkung ihre Flexibilität und Verformbarkeit verändern. Insbesondere können solche Flüssigkeiten bei plötzlich auftretenden Kräften fest und starr werden und energieabsorbierende Qualitäten aufweisen. Das Funktionsprinzip geht dabei auf atomare Bindungen in der Molekülstruktur zurück, die sich unter Druck bilden und nach Beendigung der Krafteinwirkung wieder lösen. Unter Verwendung derartiger Flüssigkeiten können beispielsweise Schaumstoffe oder vergleichbare Materialien hergestellt werden, die - wenn die Flüssigkeiten nicht selbst bereits als Verstärkung verwendet werden können - für die Ausbildung der erfindungsgemäßen Verstärkung genutzt werden können.
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Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäße Verstärkung zu realisieren, besteht darin, dass diese ein Material aufweist, das in einer Temperaturspanne unterhalb einer vorgesehenen Auslösetemperatur des Auslöseelements fest und steif ist, also in der Lage ist, Stöße abzufangen und somit das Auslöseelement zu schützen, bei der Auslösetemperatur allerdings nachgiebig ist. Solche Materialien können beispielsweise Kunststoffe sein mit entsprechend niedrigem Erweichungs- oder Schmelzpunkt, die bei einer typischen Umgebungstemperatur, insbesondere Raumtemperatur, eine feste Schutzschicht oder Verstärkung bilden, die bei höheren Temperaturen allerdings erweichen und spätestens bei der Auslösetemperatur so weich und nachgiebig sind, dass sie einem Bersten des Berstmaterials, aus dem das Auslöseelement gebildet ist, nicht mehr hinderlich im Wege stehen.
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Dir erfindungsgemäß vorgesehene Verstärkung kann insbesondere eine auf der Außenwand aufgebrachte Beschichtung oder eine auf die Außenseite der Außenwand gelegte Manschette sein. Alternativ kann die Verstärkung natürlich auch in dem Berstmaterial integriert werden, allerdings ist das Aufbringen einer Beschichtung bzw. das Auflegen einer Manschetten nach aktuellem Stand deutlich leichter zu realisieren und entsprechend kostengünstiger umzusetzen. Entsprechende Beschichtungen können beispielsweise im Wege eines Tauchbades auf ansonsten fertig hergestellte thermische Auslöseelement aufgebracht werden. Auch ein Besprühen mit einem Beschichtungsmaterial ist möglich. Grundsätzlich können hier sämtliche denkbaren Beschichtungsmechanismen gewählt werden.
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Die Verstärkung kann, muss jedoch nicht, über die gesamte Oberfläche des thermischen Auslöseelements aufgebracht sein. Sie kann ebenso gut aber auch nur abschnittsweise vorgesehen sein, vorzugsweise in solchen Abschnitten, die besonders gefährdet für Stöße quer zur axialen Richtung sind. Insoweit ist bevorzugt, dass die Verstärkung entlang im Wesentlichen des gesamten mittleren Abschnitts vorgesehen ist.
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Bevorzugt wird als Berstmaterial Glas vorgesehen sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figur. Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung ein thermischen Auslöseelement gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt.
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Die Figur zeigt bloß eine schematische Darstellung, die der Erläuterung der Erfindung dient, und ist keineswegs maßstabsgerecht.
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In
1 ist ein thermisches Auslöseelement gezeigt, welches hier ein sogenanntes Glasfässchen ist, wie es grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. So entspricht das hier gezeigte Glasfässchen in seiner Gestaltung im Wesentlichen der in der
DE 36 01 203 beschriebenen Form und Ausprägung.
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Ein Gefäßkörper 1 des Glasfässchens umschließt mit einer Außenwand 7 einen Hohlraum 2 vollständig und unterteilt sich in einen mittleren Abschnitt 8, der rohrförmig gebildet ist und langgestreckt in einer axialen Richtung verläuft, sowie zwei an den jeweiligen axialen Enden des mittleren Abschnittes 8 ausgebildeten Endabschnitten 3, 4, in denen der Hohlraum 2 kappenartig verschlossen ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Endabschnitte 3, 4 als solche mit Materialverdickungen (einer Durchmessererweiterung gegenüber dem mittleren Abschnitt 8) gezeigt. Diese Verdickungen sind allerdings nicht erforderlich. Ebenso gut können die Endabschnitte 3, 4 mit einem gegenüber dem mittleren Abschnitt 8 unveränderten Durchmesser, also ohne die hier gezeigten Verdickungen gebildet werden.
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Innerhalb des Hohlraumes 2 ist, hier nicht dargestellt, eine Auslöseflüssigkeit angeordnet und befindet sich zudem eine Gasblase. Die Außenwand 7 des Gefäßkörpers 1 ist aus einem Berstmaterial, hier insbesondere Glas, gefertigt. Das Glasfässchen hat mit seinem Gefäßkörper in diesem Ausführungsbeispiel eine Gesamtlänge von ca. 12 bis 50 mm.
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Das Glasfässchen liegt in seiner Verwendung als Auslöseelement mit den einander gegenüberliegenden Endabschnitten 3 und 4 an Lagerelementen 5 und 6 an, ist zwischen diesen eingespannt. Diese Lagerelemente 5, 6 sind nicht Bestandteil des thermischen Auslöseelements, sondern Teile einer Baugruppe, in der das Auslöseelement verwendet wird, z.B. eines Sprinklerkopfes oder eines Druckentlastungsventils eines Gasbehälters. Insbesondere kann eines der Lagerelemente 5, 6, z.B. das Lagerelement 5 ein Ventilteller eines Sprinklers, das andere Lageelement, z.B. das Lagerelement 6, ein diesem gegenüberliegender Lagerbügel sein, wie er häufig in Sprinkleranlagen anzutreffen ist. Gleichermaßen kann das Glasfässchen aber auch als thermisches Auslöseelement in ein Notablassventil eines Gasbehälters oder in ähnlichen Vorrichtungen eingebunden sein. Dem Fachmann sind solche Bauteile geläufig, so dass auf deren konkrete Gestalt und Funktion hier nicht weiter eingegangen werden muss.
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Liegt in der Umgebung der Außenwand 7 eine erhöhte Temperatur an, die bewirkt, dass die Auslöseflüssigkeit im Inneren des Hohlraums 2 einen ausreichend hohen Druck zum Sprengen der aus dem Berstmaterial bestehenden Außenwand 7 erzeugen lässt, bricht der Gefäßkörper 1 des Glasfässchens in bekannter Weise. So gibt dann das zerstörte Glasfässchen z.B. einen Abstand zwischen den Lagerelementen 5, 6, zwischen denen es angeordnet ist, frei. Im Falle einer Sprinkleranlage kann dann das Verschlusselement der Sprinklerdüse dem anstehenden Druck der Sprinklerflüssigkeit ausweichen, die Düse öffnet. Im Falle eines Druckablassventils für z.B. einen unter Druck stehenden Gasbehälter, öffnet dieses Ventil, Gas kann aus dem Behälter kontrolliert ausströmen.
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Das Erfindungswesentliche ist nun eine Verstärkung 9 des Gefäßkörpers 1. Diese ist in einer wie vorstehend beschriebenen Weise dauerhaft gebildet. Die Verstärkung 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Beschichtung auf der Außenwand 7 im mittleren Abschnitt 8 realisiert. Sie kann aber ebenso gut als eine dort aufgelegte Manschette gebildet oder auch in das die Außenwand bildende Berstmaterial integriert sein.
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Die Verstärkung ist dabei so gestaltet, dass sie eine Verfestigung des Gefäßkörpers 1 gegenüber Stößen und vergleichbaren mechanischen Einwirkungen ergibt, die dieser in einer Richtung quer zu seiner axialen Erstreckung (in der 1 also quer zur Vertikalen) erfährt. Ein Auslösen des thermischen Auslöseelements (des Glasfässchens) bei der Auslösetemperatur wird dadurch nicht behindert. Vielmehr ist das Auslöse- bzw. Reaktionsverhalten des Glasfässchens unverändert gut, werden insbesondere weiterhin kurze Auslöse- bzw. Reaktionszeiten bei den vorgegebenen Auslösetemperaturen gewährleistet. Insbesondere behindert die Verstärkung den Wärmetransport in Richtung des Hohlraums und der darin angeordneten Auslöseflüssigkeit nicht, beeinträchtigt diesen höchstens in einer solch geringen Weise, dass die Auslösecharakteristik des thermischen Auslöseelements nicht verändert wird.
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Dieser erfindungsgemäße Schutz gegen Stöße und vergleichbare mechanische Einwirkungen von außen wird realisiert, indem die Verstärkung ein auxetisches Material und/oder eine oder mehrere dilatante Flüssigkeit(en) (oder ein daraus hergestelltes Material, z.B. einen Schaum) enthält und/oder ein Material aufweist, das in einer Temperaturspanne unterhalb einer vorgesehenen Auslösetemperatur des Auslöseelements fest und steif ist, das bei der Auslösetemperatur nachgiebig ist.
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Kommt ein auxetisches Material zum Einsatz, so ist dies in der Verstärkung in einer solchen Weise ausgerichtet, dass es bei quer zu der axialen Richtung gerichteter äußerer Krafteinwirkung auf die Außenwand eine verstärkende Wirkung zeigt.
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Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung schafft den Vorteil, dass ein so gebildetes thermisches Auslöseelement nicht nur während des Handhabens bei der Montage, sondern auch später im Gebrauch vor eine ungewollten Beschädigung durch äußeren mechanischen Einfluss, insbesondere Stöße, gesichert ist, zugleich aber weiterhin zuverlässig und mit der geforderten schnellen Reaktionszeit zur eingestellten Auslösetemperatur auslöst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gefäßkörper
- 2
- Hohlraum
- 3
- Endabschnitt
- 4
- Endabschnitt
- 5
- Lagerelement
- 6
- Lagerelement
- 7
- Außenwand
- 8
- mittlerer Abschnitt
- 9
- Verstärkung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3601203 A1 [0004]
- DE 3601203 [0021]
