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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Öffnen einer Sicherheitseinrichtung
im Fall einer Temperaturerhöhung.
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Diese
Vorrichtung kann beispielsweise verwendet werden, um das Öffnen einer
automatischen Feuerlöschdüse, einer
Brandschutztür,
einer Brandschutzklappe, einer Rauchabzugsöffnung oder eines Radoms auszulösen.
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Bei
bestimmten automatischen Feuerlöschanlagen
ist es üblich,
als selbsttätige
Auslösevorrichtung
eine Schmelzsicherung einer häufig
ternären Legierung
zu verwenden, deren Zustand sich bei einer exakt definierten Temperatur ändert. Häufig wird außerdem eine
elektronische Vorrichtung verwendet, die ein für Temperaturerhöhungen empfindliches Bauelement
aufweist, um damit eine elektronische Verarbeitung so durchzuführen, so
dass das Öffnen eines
Ventils oder eines Schlosses gesteuert wird.
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Diese
beiden Produkte weisen Nachteile auf. Die Schmelzpastille ist nicht
zuverlässig.
Die Legierungen altern mit der Zeit, so dass sich ihre Schmelztemperatur
infolgedessen ändert
und ihre mechanischen Eigenschaften so werden, dass ihre Funktion zufällig oder
sogar überhaupt
nicht mehr erfolgt.
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Die
elektronischen Vorrichtung benötigen eine
Verkabelung und eine Stromquelle.
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In
jedem Fall verlangt die Installation den Zusammenbau von mehreren
Teilen, was weitere Ursachen für
Betriebsstörungen
mit sich bringt und die Kosten erhöht.
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Ziel
der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu beseitigen
und eine Anordnung mit den folgenden Eigenschaften bereitzustellen:
- – zuverlässige und
genaue Antwort auf die Erhöhung
der Temperatur,
- – Fähigkeit,
bei Überprüfungen einfach
verifizierbar zu funktionieren,
- – Robustheit,
- – einfache
Konstruktion und Montage unter Verwendung von sowenig Bauteilen
wie möglich,
- – Stabilität der Zusammensetzung
und der Kristallisation und somit Stabilität der Auslösetemperatur,
- – Visualisierung
der Funktion.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung wenigstens ein aus einer Formgedächnislegierung
bestehendes metallisches Bauteil bereit, das nach einer thermischen
und mechanischen Behandlung und in einem bestimmten Temperaturbereich
verwendet wird, was ihm eine Eigenschaft vermittelt, die als Einweg-Memory-Effekt
bezeichnet wird.
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Das
Legierungsbauteil wird derart hergestellt und behandelt, dass es
sich an seine Ausgangsform erinnern kann. Anschließend wird
es in seine vorübergehende
oder aktive Form verformt. Diese mechanische Verformung induziert
ein Bewegungspotenzial, welches freigesetzt wird, wenn das Bauteil die
als Übergangstemperatur
bezeichnete Temperatur erreicht, bei der das Bauteil durch plastische
Verformung seine Ausgangsform wieder annimmt. Die plastische Verformung
und die Übergangstemperatur hängen von
der zur Herstellung des Bauteils gewählten Legierung ab.
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Das
Dokument GB-A-2 250 435 beschreibt eine Vorrichtung zum selbsttätigen Öffnen einer
Sicherheitseinrichtung im Fall einer Temperaturerhöhung, wobei
die Sicherheitseinrichtung mittels eines Anschlags und eines Abstandshalters
aus einer Formgedächnislegierung
in Position gehalten wird.
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Die
Dokumente JP-08-173 570 und JP-08-289 940 beschreiben selbsttätige Vorrichtungen
zum Öffnen
von Sprinklern, die jeweils eine Haltevorrichtung mit Formgedächnis verwenden.
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Keines
dieser Dokumente betrifft ein um seine Längsachse rotierendes Bauteil.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Öffnen einer Sicherheitseinrichtung
im Fall einer Temperaturerhöhung,
wobei die Sicherheitseinrichtung sich axial in einem Durchlass bewegt
und einer permanenten Vorbelastung zum Öffnen unterliegt, wobei die
Sicherheitseinrichtung mittels wenigstens eines Anschlags und eines
Abstandshalters aus einer Formgedächnislegierung direkt oder
indirekt in der Verschlussposition gehalten wird, so dass der Abstandshalter
dann, wenn die Temperatur die Übergangstemperatur
der Formgedächnislegierung
erreicht, seine Ausgangsform wieder annimmt und den Anschlag bewegt,
um so die Freigabe der Sicherheitseinrichtung zu gewährleisten,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abstandshalter ein Schaft
mit rechteckigem Querschnitt ist, der für den Übergang in seine aktive Form
verdreht ist, wobei die Bewegung des Anschlags als Rotation erfolgt.
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Gemäß weiterer
Merkmale:
- – ist
der Abstandshalter zwischen der Sicherheitseinrichtung und dem Anschlag
angeordnet;
- – wird
die Sicherheitseinrichtung direkt durch den Anschlag gehalten;
- – wird
die Sicherheitseinrichtung indirekt durch den Anschlag gehalten,
der aus einer Scheibe besteht, wobei Kugeln dazwischen liegen, die
mit einer Ringnut der Sicherheitseinrichtung zusammenwirken, und
die Abstandshalter sind in ihrer Ausgangsform verdreht und in ihrer
aktiven Form geradlinig.
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Andere
Eigenschaften ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die unter
Bezugnahme auf beigefügte
Zeichnungen erfolgt, in denen:
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1a eine
schematische Ansicht eines axialen Teilschnitts einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
bei einer Anwendung mit einem selbsttätig öffnenden Ventil ist;
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1b eine
Teilaufsicht des Ventils der 1a ist,
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2 eine
schematische Ansicht eines axialen Teilschnitts einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
bei Anwendung mit einem selbstöffnenden
Schloss ist;
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3a eine
schematische Ansicht eines axialen Teilschnitts einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
bei einer Anwendung mit einem selbstöffnenden Stopfen ist;
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3b eine
Aufsicht der 3a ist,
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4 eine
schematische Ansicht im axialen Teilschnitt einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform
bei einer Anwendung mit einem selbstöffnenden Stopfen ist, der durch
Kugeln in der Verschlussposition gehalten wird;
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5 eine
schematische Ansicht im axialen Teilschnitt einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
die zum selbsttätigen Öffnen eines
Ventils mit Kugelhahn verwendet wird.
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In
der Ausführungsform
der 1 ist ein sich bei einer Temperaturerhöhung selbsttätig öffnendes Ventil
am Ende eines nicht dargestellten, unterhalb des Ventils 4 in
der Achse des durch den Stopfen 8 verschlossenen Durchlasses 7 befindlichen
Leitung angeordnet. Die Abdichtung zwischen dem Stopfen 8 und
dem Durchlass 7 wird durch Dichtungsringe 6 gewährleistet.
Der Körper
des Ventils 4 ist beispielsweise zylindrisch ausgebildet
mit einer seitlichen Öffnung 9 zum
Ausstoß von
unter Druck stehendem Fluid, das durch die nicht dargestellte Leitung
und den Durchlass 7 ankommt. Der Körper des Ventils 4 ist durch
eine beispielsweise aufgeschraubte Kappe 1 verschlossen
und weist eine beispielsweise rechteckige zentrale Öffnung 10 auf,
deren Hauptachse senkrecht zur Ebene der 1a ist.
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Diese
zentrale Öffnung 10 ist
vorgesehen, um einen Anschlag 2 mit entsprechender Form
hindurchtreten zu lassen. Der Anschlag 2 ist unter der Kappe 1 mit
seiner Hauptachse in der Ebene der 1 angeordnet.
Zwischen dem Anschlag 2 und dem Stopfen 8 ist
ein Abstandshalter 3 aus einer Formgedächnislegierung angeordnet.
Der Abstandshalter ist vorzugsweise in Form eines Schaftes mit quadratischem
oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet, dessen Querschnittsfläche so ausgelegt
ist, dem Druck standhalten zu können,
der notwendig ist, um den Stopfen 8 in den Durchlass 7 zu
halten. Beispielsweise beträgt
der Querschnitt des Abstandshalters 3 bei einem CO2-Ventil, dessen Durchlass 7 einen
Durchmesser von 12 mm besitzt, 8 × 4 mm.
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Die
ursprüngliche
Form des Abstandshalters 3 ist geradlinig. Dann wird der
Abstandshalter 3 für den Übergang
in seine aktive Form um eine Viertelumdrehung verdreht. Der Abstandshalter
wird dann an seinem vorgesehenen Platz angeordnet und einerseits
mit dem Stopfen 8 und andererseits mit dem Anschlag 2,
welcher sich in der in den 1a und 1b dargestellten
Position befindet, verbunden. Die Kappe 1 wird anschließend fixiert
und vorzugsweise verplombt, um jegliche Verstellung zu verhindern.
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Der
Stopfen 8 ist vorzugsweise bezüglich dem Ventil 4 durch
einen Zapfen 5 oder durch die beispielsweise quadratische
oder hexagonale Form seines oberen Bereichs drehblockiert.
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Wenn
sich die Temperatur erhöht
und die Übergangstemperatur
der den Abstandshalter 3 bildenden Formgedächnislegierung
erreicht, kehrt der Abstandshalter in seine geradlinige Ursprungsform zurück. Da der
Stopfen 8 drehblockiert ist, ist es der Anschlag 2,
der eine Vierteldrehung durchführt.
Er liegt dann der zentralen Öffnung 10 direkt
gegenüber und
wirkt nicht mehr als Anschlag. Der in dem Durchlass 7 vorhandene
Druck hebt dann den Stopfen 8 an, der durch den Abstandshalter 3 und
den Anschlag 2 nicht mehr gehalten wird. Der Anschlag 2 durchquert
die zentrale Öffnung 10 und
der Stopfen 8 wird bis zu der Kappe 1 gestoßen, die
ihn aufhält.
Unterdessen entweicht das in der nicht dargestellten Leitung und
in dem Durchlass 7 vorhandene Fluid durch die seitliche Öffnung 9.
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In 2 sind
Bauteile der Konstruktion, welche die gleiche Rolle wie in den 1a und 1b spielen,
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Der
Körper 4 des
Schlosses trägt
eine Kappe 1, die mit einer zentralen Öffnung 10 versehen
ist. Der Anschlag 2 ist mit dem Abstandshalter 3 aus
einer Formgedächnislegierung
verbunden. Ein aus dem Körper 4 des
Schlosses herausragender Riegel 11, ist durch Federn 12 nach
oben vorbelastet. Der in seiner ursprünglichen Form geradlinige Abstandshalter 3 ist
in seiner aktiven Form um eine Vierteldrehung verdreht. Wenn die
Temperatur die Übergangstemperatur
der Formgedächnislegierung
erreicht, kehrt der Abstandhalter in seine Ausgangsform zurück und versetzt
den Anschlag 2 in Rotation, der unter der Einwirkung der
Federn 12 in die zentrale Öffnung 10 eindringt,
wobei der Riegel 11 dann in den Körper 4 des Schlosses
zurückweicht
und beispielsweise eine Brandschutztür freigibt. Wie im Fall der 1a arbeitet
der Abstandshalter 3 auf Druck, um die Bewegung des Riegels
zu blockieren.
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In
den 3a und 3b arbeiten
die Abstandshalter 3 auf Zug um die Bewegung des Stopfens 8 (oder
des Riegels 11) zu blockieren. Der Körper des Ventils 4 weist
einen Stopfen 8 auf, der freigegeben werden kann, um das Öffnen des
Ventils zu gewährleisten.
Wenigstens ein Abstandshalter 3 ist mit seinem unteren
Ende am Körper
des Ventils 4, gegebenenfalls durch ein Befestigungsteil 13,
befestigt. An seinem oberen Ende ist er an einem Anschlag 14 zum
Zurückhalten
des Stopfens 8 befestigt. Der in seiner Ausgangsform geradlinige
Abstandshalter 3 ist um eine Vierteldrehung in seine aktive
Form verdreht, so dass der Rückhalteanschlag 14 radial
bezüglich
des Körpers
des Ventils 4 versetzt ist und auf Zug die Blockierung
des Stopfens 8 gewährleistet. Wenn
seine Übergangstemperatur
erreicht ist, kehrt der Abstandshalter 3 in seine Ausgangsform
zurück. Der Rückhalteanschlag 14 wird
dann tangential zum Körper
des Ventils 4 versetzt und der Stopfen 8 wird freigegeben,
was das Öffnen
des Ventils gewährleistet.
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Der
gleiche Aufbau gilt im Fall eines wie in 2 dargestellten,
durch Federn vorgespannten Riegels.
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In
der in 4a dargestellten Ausführungsform
wird der Stopfen nicht direkt von dem Abstandshalte 3 gehalten,
der in Längsrichtung
praktisch keine Dauerbelastung aufnehmen muss. Der Körper des Ventils 4 weist
einen zentralen Durchlass für
einen Stopfen 8 auf, der eine Ringnut 15 aufweist,
welche Blockierkugeln 16 aufnehmen kann. Diese Kugeln 16 werden
durch eine mittels Federn 18 nach oben vorgespannte Scheibe 17 in
der Nut 15 gehalten. Die Scheibe 17 wird mittels
Abstandshalter 3, die an der auf dem Körper des Ventils aufgeschraubten
Kappe 1 befestigt sind, in der Position zur Blockierung
der Kugeln gehalten.
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Die
Abstandshalter 3 sind nicht an der Scheibe 17 befestigt.
Sie halten sie ausschließlich
als Gegenlager. In ihrer aktiven Form sind sie geradlinig. Wenn
die Übergangstemperatur
erreicht ist, kehren die Abstandshalter in ihre Ausgangsform zurück, die in
Längsrichtung
kürzer
als ihre aktive Form ist. Sie ermöglichen somit das Anheben der
Scheibe 17 unter der Wirkung der Federn 18, was
ein Zurückweichen
der Kugeln 16 und die Freigabe des Stopfens 8 erlaubt.
In dieser Ausführungsform
ist die zentrale Öffnung 10 der
Kappe 1 so dimensioniert, dass der Stopfen 8 entweichen
kann.
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Zur
Freigabe der Anhebebewegung der Scheibe 17 und somit des
Zurückweichens
der Kugeln 16, welche den Stopfen 8 freigeben,
ist es vorteilhaft, mehrere Abstandshalter 3 vorzusehen,
beispielsweise vier Abstandshalter 3, die entlang des Umfangs
der Scheibe verteilt sind.
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Im
Fall der 5 wird eine Leitung 20 über ein
Kugelventil 21 gesteuert, dessen Drehung mittels eines
Vierkants 22 bewirkt wird. Der Abstandshalter 3 ist
verdreht und einerseits mit dem Vierkant 22 zur Betätigung des
Kugelventils 21 und andererseits an einem Körper 23 befestigt,
welcher bezüglich
des Ventils fixiert ist. Wenn die Übergangstemperatur erreicht
ist, kehrt der Abstandshalter in seine Ausgangsposition zurück und gewährleistet
die Rotation des Kugelventils 21 um eine viertel Drehung,
was somit das Ventil öffnet.
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In
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird die Vorrichtung zum Blockieren der Bewegung eines Stopfens,
der den Durchlass für
beispielsweise ein Löschprodukt
verschließt,
oder des Riegels eines Schlosses zu blockieren. Diese Blockade wird direkt
oder indirekt durch einen aus Formgedächnislegierung bestehenden
Abstandshalter gewährleistet.
Die Rückkehr
des Abstandshalters in seine Ausgangsform bewirkt die Freigabe des
Stopfens oder des Riegels. Die Wahl des Einweg-Memory-Effekts als Wirkungsweise
für den
Abstandshalter gewährleistet
eine einmalige, irreversible Funktion und verhindert die Wiederverwendung,
was die Visualisierung der Funktion gewährleistet.
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Es
ist gleichfalls möglich,
die oben beschriebene Vorrichtung zu verwenden, um beispielsweise ein Öffnen eines
Ventils oder einer Tür
fernzusteuern. In diesem Fall ist es notwendig, ein Mittel zum Erwärmen des
Abstandshalters vorzusehen, beispielsweise durch Durchleiten eines
elektrischen Stroms, um beispielsweise ein gewolltes Entsperren
oder die vorbeugende Beregnung eines sensiblen Bereichs zu ermöglichen.