DE2253576A1

DE2253576A1 - An-aus-sprinkler

Info

Publication number: DE2253576A1
Application number: DE2253576A
Authority: DE
Inventors: James William Mears; William James O'brien
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1973-05-17
Also published as: LU66418A1; BE790961A; NL7214620A; DE2253576B2; JPS5618371Y2; DE2253576C3; IT972223B; US3757866A; GB1400618A; NO135346B; SE373289B; NO135346C; JPS4858697A; FR2160083A5; JPS54131800U

Description

.DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

An-Aus-Sprinkler

Die Priorität der Anmeldung Nr. 196 641 vom 8. November 1971 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Herkömmliche Sprinkler in Feuersprinkleraniagen sind Vorrichtungen mit einer einfachen Funktion, in denen ein auf Hitze ansprechendes Teil ein Absperrglied freigibt, das in die richtige Stellung gebracht ist, um den Wasserstrom von dem Sprinkler fernzuhalten. Wird das Absperrglied freigegeben, so fließt das Wasser gegen einen Deflektor, der.es in einer bestimmten Weise verteilt. Nach einem Feuer muß man den Sprinkler zurückstellen, und dazu muß das gesamte Sprinklersystem abgestellt werden.

Man hat viele Versuche gemacht, um einen Sprinkler herzustellen, der sich nach Löschen des Feuers selbsttätig schließt. Solch ein Sprinkler würde Wasser sparen, weil der Wasserstrom unterbrochen wird, und er würde sofort einsatzbereit sein, wenn das Feuer erneut aufflackern sollte. Bei einer bestimmten Bauweise wird ein durch die Flüssigkeit im Gleichgewicht gehaltenes Kolbenventil verwendet, um das Ausfließen der Löschflüssigkeit aus dem Sprink-

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ler zu regeln. Ein Steuerventil regelt den Flüssigkeitsausgleich und auf diese Weise die Stellung des Kolbenventils entweder in einer offenen oder geschlossenen Stellung. Das Steuerventil wird durch ein Bimetallteil in der richtigen Lage gehalten, welches auf Außentemperatur anspricht (siehe hierzu US 917 292).

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Steuerventilvorrichtung, bei der eine Bimetallverschlußscheibe benutzt wird, um das Steuerventil in eine bestimmte Stellung zu bringen. Die Bimetallscheibe ist so eingestellt, daß sie das Steuerventil federnd in eine geschlossene Stellung drückt. Eine Hysterese ist in der Scheibe ausgebildet. Sie wird dazu benutzt, das Steuerventil bei einer Temperatur, die niedriger ist als die, bei der das Steuerventil in die geöffnete Stellung bewegt wird, in die geschlossene Stellung zu bewegen. Durch diese eingebaute thermische Verzögerung wird der Sprinkler erst geschlossen, wenn die Temperatur der Umgebung niedrig genug und damit sicher ist, daß das Feuer erloschen ist. ,

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten An-Aus-Sprinkler zu schaffen, der ein durch Flüssigkeit in Gleichgewicht gehaltenes Hauptventil besitzt sowie ein Steuerventil, das durch eine Schnappbewegung bewegt wird und das Flüssigkeitsgleichgewicht im Hauptventil· regelt, und dessen Betriebstemperatur so geregelt wird, daß Toleranzen in beiden, der "An"- und "Aus"-Betätigung des Sprinklers eingeschlossen sind.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen An-Aun-Sprinkler zu schaffen, der sich bei einer festgelegten Temperatur öffnet und bei einer zweiten, festgelegten niedrigeren Temperatur schließt, und bei. dem das Steuerventil durch eine Bimetal LhcIh¹ L-be bei unter der Betriebstemperatur liegenden Temperaturen in eine geschlossene Stellung gedrückt wird.

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Die Aufgabe wird durch einen An-Aus-Sprinkler gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuerventilvorrichtung aus einer Bimetallscheibe besteht, daß diese Bimetallscheibe in ihrer Mitte mit dem Ventilteil verbunden ist und daß die äußeren Kanten der 'Bimetallscheibe gegen eine Bewegung in Bezug auf den Sprinklerkörper abgesichert sind, daß die Bimetallseheibe federt und daß ihr Zentrum eine charakteristische Bewegung relativ zu den Außenkanten ausführt, wenn es auf festgelegte Temperaturbedingungen anspricht, welche die Bewegung des Steuerventilteils zwischen den Stellungen "Ventil offen"' und "Ventil geschlossen" bewirken.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen erkennen:

Fig. 1 ist ein Ausschnitt der Vorderansicht eines An-Aus-Sprinklers, der die vorliegende Erfindung verkörpert und in der der Sprinkler in "Aus"-Stellung gezeigt wird; ■ ! /

Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Vorderansicht des Sprinklers nach Fig. I₁. in der der Sprinkler in "An"-Stellung gezeigt wird und

Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch die rechte Seite des Sprinklers aus Fig. 2.

In Fig. 1 wird der die vorliegende Erfindung verkörpernde verbesserte Sprinkler in hängender Stellung gezeigt. Der Sprinkler hat einen Apparatkörper 10> der eine kreisförmige, mit einem Gewinde versehene Öffnung 12 begrenzt, ferner einen Strömungskanal 14 und einen Auslaß t6, abgesperrt gegen die Öffnung Der Apparatkörper 10 wird vorzugsweise durch Gießen aus einem

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geeigneten Material, wie z. B. Bronze, hergestellt. Die innere Wand 18, die innere Wand 22 und die äußere Wand des Körpers 10 wirken zusammen, um eine zylindrische Kammer 20 abzugrenzen, deren Achse durch das Zentrum der mit einem Gewinde versehenen Öffnung 12 geht. Die mit einem Gewinde versehene öffnung 12 hat einen Durchmesser, der mindestens so groß ist wie der Durchmesser der zylindrischen Kammer 20. Die zweite innere Wand 22, die an dem unteren Ende der Kammer 20 sitzt, trägt mit der unteren Wand 24 des Apparatkorpers 10 dazu bei, eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 26 und eine Kammer 28 abzugrenzen. Die Kammer 28 liegt in einer Gerade mit dem Durchlaß 30 und ist über den Durchlaß 30 mit der Kammer 20 in Verbindung und die Kammer 28 steht über den Durchlaß 32 in der Wand 18 mit dem Strömungskanal 14 in Verbindung. Die zylindrische Oberfläche 21 der Kammer 20 ist glatt ausgearbeitet und eine glatte, den Einlaß zum Durchlaß 32 umgebende Lagerfläche ist im Bereich 31 der Wand 18 ausgebildet.

Ein Einlaßteil 34 hat ein äußeres, mit einem Gewinde versehenes Ende 35, das in der Gewindeöffnung 12 verschraubt ist, um das Einlaßteil 34 in der öffnung 12 des Apparatkorpers 10 zu befestigen. Ein zweites äußeres, mit einem Gewinde versehenes Ende ist so dimensioniert, daß es sich für den Anschluß des Sprinklers an ein Sprinklerröhrensystem eignet.

Das Einlaßteil 34 hat ferner einen zylindrischen Durchlaß 38, der für einen axial ausgerichteten Durchlaß der Flüssigkeit durch das Einlaßteil zum Strömungskanal 14 sorgt. Der Durchmesser des Strömungskanals 38 ist geringer als der Durchmesser der Kammer 20· Eine ringförmige glatte Fläche 39 an dem inneren Ende des Einlaßteils 34 dient als Lagerfläche, wie später noch erklärt wird.

Ein Kolbenaufbau 40 ist in der Kammer 20 enthalten und schließt das obere Ende der Kammer 20 ab. Der Kolbenaufbau 40 besteht aus

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einem Kolben 42 mit einem ersten zylindrischen .Teil 44 und einem zweiten, kleineren zylindrischen Teil 46. Eine axiale Bohrung 48 durch das zweite zylindrische Teil 46 und axiale Senker 50 und 52 in dem ersten zylindrischen Teil 44 sorgen für einen axialen Durchlaß durch den Kolben 42.

Das erste zylindrische Teil 44 des Kolbens 42 hat einen Durchmesser , der so dimensioniert ist, daß der Kolben in dem Durchlaß 20 des Einlaßteils 34 gleitet. Das zweite zylindrische Teil 46 des Kolbens 42 hat einen Durchmesser, der so dimensioniert ist, daß der Kolben in der zylindrischen Kammer 38 gleitet. Auf diese Weise ist der Kolben 42 so befestigt, daß er eine axiale Bewegung zum Einlaßventil 34 hin und von ihm weg ausführen kann. Das zweite zylindrische Teil ist mit öffnungen versehen, die so angebracht sind, daß sie den Durchfluß einer Flüssigkeit aus dem axialen Durchlaß 38 zum Strömungskanal nur dann gestatten, wenn der Kolben 42 sich in seiner unteren Stellung befindet.

Ein Dichtungsring 54 in einer Nut 56 der äußeren Oberfläche des ersten zylindrischen Teiles 46 verhindert, daß der Flüssigkeitsstrom durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Wand und dem ersten zylindrischen Teil 44 hindurchfließt.

Eine ringförmige Lippe 70 ragt aus der Oberfläche heraus, die die äußere Oberfläche des ersten und zweiten zylindrischen Teiles 46 verbindet, und bildet mit dem zylindrischen Teil 46 eine ringförmige Nut 72. Diese Nut 72 enthält einen Dichtungsring 74, der gegen die Oberfläche 39 des Einlaßteiles 34 drückt und auf ihr aufsitzt, wenn der Kolben 42 axial gegen das Einlaßteil bewegt wird, um für eine Flüssigkeitsabdichtung zu sorgen.

Ein Reduzierstück 82 und ein Sieb 84 sind in dem. Senker 50 des Kolbens 42 durch einen Sicherungsring 80 gesichert. Das Reduzier-

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stück 82 hat eine Düse 86, um den Flüssigkeitsstrom zu regeln, der aus der Einlaßöffnung in die Kammer 20 fließt. Das Sieb 84 verhindert die Verschmutzung der Düse 86 durch Fremdmaterialicn, die in den Sprinkler aus dem Sprinklersystem gelangen, an das der Sprinkler angeschlossen ist. Das Sieb 84 hat ein gewölbtes Teil, damit die. Fläche für den Flüssigkeitsdurchgang in dem Sieb vergrößert wird. Beide, Sieb 84 und Reduzierstück 82, sind aus nichtrostendem Material angefertigt, z. B. Messing oder Bronze.

Eine Spiralfeder 90 sitzt zwischen dem Sicherungsring 80 und der inneren Wand 22 und verleiht dem Kolben 40 eine elastische Gegenkraft gegen das Einlaßteil 34. Das untere Ende der Feder 90 sitzt in einer Aussparung 92 der Wand 22 und hält die Feder in einer bestimmten Stellung.

Man erkennt, daß der Bereich des Kolbenaufbaus 40, auf den der Flüssigkeitsdruck in dem Durchlaß 38 Einfluß hat, merklich geringer ist als der Bereich des Kolbenaufbaus, auf den der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 20 Einfluß hat, so daß, wenn der Flüssigkeitsdruck beim Einlaß und in der Kammer 20 gleich ist, das Gleichgewicht des Flüssigkeitsdruckes den Kolben 42 in seiner geschlossenen Stellung hält.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dient eine verbesserte Steuerventilanordnung 100 der Kontrolle des Flüssigkeitsstromes aus der Kammer 20, dem Durchlaß 30, der Kammer 28 und durch den Durchlaß 32 zum Strömungskanal· 14. Die Steuerventileinrichtung 100 umfaßt ein Sicherungsteil 102, welches ein äußeres, mit einem Gewinde versehenes zylindrisches Teil 104 aufweist, da?³ von entsprechender Größe ist, um das Gewinde der Gewindeöffnung 26 des Apparatkörpers 10 aufzunehmen. Das Sicherungsteil 102 hat ein radiales, flanschförmiges Teil 106, das

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in einem kurzen Abstand zum Körper 110 sitzt, wenn das Sicherungsteil 102 in der Öffnung 26 eingeschraubt ist. Eine Bohrung erstreckt sich axial durch das Sieherungsteil 102.

Ein Steuerventil 110 mit zylindrischem Teil 112 ist locker befestigt, um sich axial in der Bohrung 108 und in dem Hohlraum bewegen zu können. Ein Dichtungsring 116 sitzt in einer Aussparung 118 in der äußeren Oberfläche des zylindrischen Teiles 112_r um eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem zylindrischen Teil 112 und der Oberfläche der Bohrung 108 zu bewirken.

Das Ventil 110 besitzt eine axiale Ausdehnung, die es gestattet, daß das innere Ende 120 die Lagerfläche 31 berührt,die den Durchlaß 32 umgibt. Ein Dichtungsring 122 in der ringförmigen Nut 124 der Oberfläche von dem Ende 120 sorgt für eine Flüssigkeitsabdichtung mit der Lagerfläche 31, wenn das Ventil 110 axial gegen die Lagerfläche 31 getrieben wird.

Eine Bimetallscheibe 126 ist mittels einer Treibschraube 128, die durch eine öffnung der Scheibe 126 hinein in ein ausgebohrtes Loch in dem äußeren Ende des Ventils 110 geht, zentral an dem Außenende des Ventils 110 befestigt. Die Kanten der Scheibe 126 sind an dem radialen Flansch 106 mittels einer Treibschraube 132 befestigt. Vorzugsweise wird der Kontaktbereich der Treibschraube 132 mit der Bimetallscheibe auf ein Minimum gehalten, so daß der Wärmeverlust von der Bimetallscheibe 126 zum Flansch 106 minimal ist. Auf Wunsch kann ein nichtgezeigter Wärmeisolator zwischen den Kontaktpunkten der Scheibe und der Treibschraube 132 befestigt werden.

Ein herkömmlicher Deflektor 130 wird von dem Auslaß 16 des Strömungskanals 14 und senkrecht zur Achse des Strömungskanals durch einen Bügel,- der im allgemeinen U-förmig ist, in einem bestimmten Abstand gehalten. Die freien Enden des Bügels 131 sind

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gerillt und befestigen in den öffnungen 134, die durch Gesenkarbeit zu diesem Zweck in den Körper 10 eingelassen sind, den Körper 10 in der Zähnung, wie Fig. 3 zeigt. Der Deflektor ist an dem Bügel 131 mittels einer Niete 138 befestigt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Bimetallscheibe 126 becherförmig ausgebildet und dazu bestimmt, bei einer Temperatur von z. B. 85 C sich in einer Schnappbewegung in eine umgekehrte Becherform zu bewegen, und wenn sie in der umgedrehten Form vorliegt, bei einer niedrigeren Temperatur von z. B. 38 C in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Ferner ist die Bimetallscheibe 126 mit ihrer konkaven Oberfläche in Richtung auf das Steuerventil 110 angebracht und wird gegen das Ventil 110 gedrückt, dabei das Ventil 110 federnd in seiner geschlossenen Stellung haltend.

Um die Beanspruchung zu kompensieren, die auf der Bimetallscheibe 126 lastet, wird ein Temperaturwert für die Bimetallscheibe gewählt, der höher ist als die gewünschte !Betriebstemperatur. Um das Steuerventil 100 in dem Apparatkörper 10 festzumachen, damit ein federnder Druck auf dem Ventil 110 ruh^ und um den Betrieb des Steuerventils bei einer bestimmten Temperatur zu erreichen, werden die Vorrichtung 100 und der Apparatkörper in eine auf die gewünschte Betriebstemperatur des Sprinklers erhitzte Umgebung gebracht. Das Sicherungsteil 102 wird in die Öffnung 26 geschraubt und festgedreht, bis der Dichtungsring bei der gewünschten Betriebstemperatur des Sprinklers mit ausreichendem Druck gegen die Lagerfläche 31 gepreßt wird, um die Bimetallscheibe 126 in die Stellung schnappen zu lassen, die das Steuerventil öffnet. Das Steuerventil sitzt nun in der entsprechenden Stellung mit dem gewünschten Druck, für den die Bimetallscheibe 126 sorgt.

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Ein anerober Kunststoff, wie z. B. "Loctite 70", wird auf das Gewinde des Sicherungsteils 70 aufgebracht, ehe dieser zum Einbau in den Heizofen gebracht wird. Der anerobe Kunststoff härtet und befestigt so das Gewinde in dieser Stellung.

Man erkennt, daß das Steuerventil Γ10 durch eine getrennte Feder federnd in die geschlossene Stellung gedrückt werden kann und daß es nicht notwendig ist, die Gegenkraft durch die Bimetallscheibe 126 zu bewirken.

Der Sprinkler ist in einem Sprinklersystem in hängender Stellung befestigt. Wenn das Wasser angedreht wird, fließt es in den Durchlaß 38, die axiale Bohrung 48, durch das Sieb 84 und die Düse 86 in das Reduktionsteil '82, um die Kammern 20 und 28 zu füllen. Das Steuerventil 110 wird durch die Federkraft der Bimetallscheibe 126 in geschlossener Stellung gehalten, so daß kein Wasser durch den Durchlaß 32 ausfließen kann. Wenn die Kammern 20 und 2 8 mit Wasser gefüllt sind, besteht ein Gleichgewicht des Flüssigkeitsdruckes oberhalb und unterhalb des Kolbens 42. ' ■

Da der Bereich der Kolbenmontage 40, der dem Flüssigkeitsdruck in der Kammer 20 ausgesetzt ist, größer ist und dort eine größere Kraft auf das Gerät 40 ausgeübt wird, mit der Tendenz, den Kolben axial gegen das Einlaßteil 34 zu bewegen, als'es in dem Bereich der Fall ist, in dem die Kraft, die durch die Flüssigkeit bewirkt wird, die Tendenz hat, den Kolben 40 axial von dem Einlaßteil 34 wegzubewegen, wird der Dichtungsring 74 fest gegen die Fläche 39 gepreßt und schließt dabei den Sprinkler.

Im Fall eines Feuers steigt die Temperatur, die die Bimetallscheibe 126 umgibt. Sobald die Bimetallscheibe 126 ihre Betriebstemperatur erreicht, springt die Scheibe in die entgegengesetzte Becherform, bewegt das Steuerventil 110 und den Dichtungsring

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von der Lagerfläche 31 weg. Sofort fließt das Wasser aus der Kammer 2 8 durch den Durchlaß 32, wobei sich der Druck in der Kammer 20 hinreichend erniedrigt, so daß die Kraft des Wassers in dem Bereich der Kolbenmontage 40 geringer wird als die Kraft der Flüssigkeit in dem Einlaßteil. Das Reduzierstück 82 verhindert, daß der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 20 sich erneut aufbaut. An einem bestimmten Punkt ist der Flüssigkeitsdruck gegen den Vorderteil der Kolbenmontage 40 genügend hoch, um die Kraft der Feder 90 zu übertreffen. Das hat zur Folge, daß der Kolben 40 sich axial nach unten in die offene Stellung bewegt, wie in Fig. 2 gezeigt wird.

Bei Kolbenanordnung in dieser Stellung fließt das Wasser durch die Öffnungen 5 3 und den Strömungskanal 14, um gegen den Deflektor 130 zu fließen. Da der Deflektor sich unterhalb der Bimetallscheibe 126 befindet, mit dem Sprinkler dabei in einer hängenden Stellung, kühlt das ausfließende Wasser die Bimetallscheibe 126 nur solange das Feuer brennt. Nachdem das Feuer erloschen ist, kühlt sich die Bimetallscheibe 126 ab, schnappt nach Erreichen ihrer niedrigen Betriebstemperatur in die ursprüngliche Stellung zurück und bewegt dabei das Steuerventil 110 in eine Stellung, in der es den Durchlaß 32 schließt. Sobald die Kammern 28 und 20 sich mit Wasser füllen, steigt der Druck in der Kammer 20 an, bis er eine Kraft erzeugt, die die Kolbenmontäge axial gegen das Einlaßteil 34 bewegt und weiteren Fluß durch den Sprinkler stoppt.

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PATENTANSPRÜCHE

An-Aus-Sprinkler, bestehend aus einem Apparatkörper mit einer Einlaß-,und Auslaßöffnung, die beide voneinander getrennt und über einen Hauptströmungskanal verbunden sind, aus Vorrichtungen, welche dazu dienen, die Einlaßöffnung an ein Sprinklersystem anzuschließen, aus einem Deflektor, der von der Auslaßöffnung abgetrennt ist, aus einem ringförmigen Teil an dem Strömungskanal, der eine Ventillagerfläche bildet, aus Wänden, die eine zylindrische Kammer bilden, welche ein offenes Ende hat, das der Lagerfläche zugekehrt ist, aus einer Hauptventilvorrichtung, die das offene Ende der Kammer abschließt und die ein Ventillager in entgegengesetzter Beziehung zu der Lagerfläche des Apparatkörpers besitzt, wobei die Hauptventilvorrichtung axial gleitend in der zylindrischen Kammer angeordnet ist, um entsprechend dem Flüssigkeitsdruck auf die Hauptventi!vorrichtung die Abdichtung gegen die Lagerfläche hin

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und von ihr wegzubewegen mit dem Ziel, den Flüssigkeitsstrom durch den Strömungskanal zu regeln, aus einer ersten Durchflußeiririchtung, die die Einlaßöffnung mit der Kammer verbindet und so gestattet, daß die Flüssigkeit aus der Einlaßöffnung zur Kammer fließt, aus einer zweiten Durchlaßeinrichtung, welche die Kammer von der Flüssigkeit entleert, aus einer Steuerventilvorrichtung sowie aus einem Steuerventilteil zur Regelung des Flüssigkeitsstroms durch den zweiten Durchlaß, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventi!vorrichtung aus einer Bimetallscheibe besteht, daß diese Bimetallscheibe in ihrer Mitte mit dem Ventilteil verbunden ist unddaß die äußeren Kanten der Bimetallscheibe gegen eine Bewegung in Bezug auf den Sprinklerkörper abgesichert sind, daß die Bimetallscheibe federt und daß ihr Zentrum eine charakteristische Bewegung relativ zu den Außenkanten aus-

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führt, wenn es auf festgelegte Temperaturbedingungen anspricht, welche die Bewegung des Steuerveritilteils zwischen den Stellungen "Ventil offen" und "Ventil geschlossen" bewirken.
2. An-Aus-Sprinkler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung Vorrichtungen einschließt, die dazu dienen, die Bimetallscheibe in einer zum Ventilteil relativen Stellung zu befestigen, wenn das Steuerventil geschlossen ist, um dabei federnd das Ventilteil in Richtung auf seine geschlossene Stellung zu drücken.
3. An-Aus-Sprinkler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallscheibe auf eine bestimmte Temperatur anspricht und so das Steuerventilteil mit einer Schnappbewegung aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung drückt.

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