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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sprinklerkopf für eine Sprinkleranordnung,
die speziell für
Feuerbekämpfungssysteme
entwickelt wurde.
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Gemäß einem
bekannten Verfahren zum Schutz von Gebäuden vor Feuer wird eine Bekämpfungsflüssigkeit
wie zum Beispiel Wasser durch eine Mehrzahl von Düsen ausgestoßen oder
versprengt, von denen jede einen Wärmesensor umfasst und mit einem
Prallblech versehen ist, das unmittelbar nahe der Düse angeordnet
ist, um die Flüssigkeit
sachgemäß auszustoßen.
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Das
ablenkende Prallblech ist derart angeordnet, dass der von der Düse ausgestoßene Wasserstrahl
aufgetrennt wird, um eine Mehrzahl kleiner Wassertröpfchen zu
erzeugen, deren Größe beeinflussbar
ist, sodass sie zwischen weniger als 1 mm, zum Beispiel einigen
Mikrometern, und mehreren Millimetern im Durchmesser variiert.
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Entsprechend
dem vorstehend genannten Verfahren werden die unterschiedlich großen Wassertröpfchen auf
unterschiedliche Weise zum Feuerlöschen dienen.
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Im
Falle eines großen
Industriefeuers beispielsweise werden die kleinen Wassertröpfchen,
die einen Durchmesser von ca. 500 μm oder weniger aufweisen, tendenziell
vollständig
verdampfen und die wichtige Funktion bereitstellen, die Umgebungsatmosphäre zu kühlen, insbesondere
die obersten oder höheren
Höhenlagen
nahe der Sprinkler.
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Große Tröpfchen dienen
dagegen dazu, den Rauchvorhang zu durchdringen, um auf der brennenden
Oberfläche
aufzutreffen, um das Feuer zu löschen.
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Herkömmliche
oder bekannte Sprinkler sind jedoch nicht in der Lage, Tröpfchen zu
erzeugen, die fein genug sind, und ein Hauptanteil der von bekannten
Sprinklern ausgestoßenen
Flüssigkeit
besteht aus Tröpfchen,
die mittlere Größen aufweisen,
wodurch sie zum Feuerlöschen
im Wesentlichen ineffizient sind.
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Außerdem trägt diese
Wassermenge zur Beschädigung
der Umgebung in einem Ausmaß bei, das
größer ist
als durch das Feuer selbst, ohne dass irgendwelche effizienten Bekämpfungswirkungen
bereitgestellt werden.
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Außerdem ermöglichen
herkömmliche Sprinkler
nicht, die Wassertröpfchengröße angemessen
einzustellen, es sei denn der Druck des zugeführten Wassers wird geändert.
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Ein
solches Verfahren zur Anpassung der Tröpfchengröße ist jedoch ungeeignet, da
es nur die Bereitstellung von Wassertröpfchen von vergleichsweise
großer
Größe bei einem
niedrigen Druck oder von vergleichsweise kleiner Größe bei hohem
Druck ermöglicht,
aber nicht von Tröpfchen
mit sowohl großer
als auch kleiner Größe.
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Aufgrund
dieser fehlenden Anpassungsmöglichkeit
ist es nötig,
eine viel größere Wassermenge zu
verwenden, als eigentlich sinnvoll wäre, wobei eine große Wassermenge
gewöhnlich
Schäden
verursacht, die größer ist
als die vom Feuer verursachten sind.
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Außerdem muss
dem vorstehend genannten hinzugefügt werden, dass es in vielen
Städten
nicht möglich
wäre, das
Feuerbekämpfungssystem
an das Wassersystem anzuschließen.
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Dementsprechend
wäre das
verfügbare Wasser
stark begrenzt.
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Somit
wäre es
sehr sinnvoll, das verfügbare Wasser
mit hoher Nutzungswirkung zu verwenden.
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Das
Dokument
EP-A-0972574 offenbart
im Wesentlichen den Oberbegriff von Anspruch 1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend
besteht die Zielstellung der vorliegenden Erfindung darin, einen
solchen speziell für
Feuerbekämpfungssysteme
entwickelten Sprinkler- oder Sprühkopf
bereitzustellen, der dafür eingerichtet
ist, eine Feuerbekämpfungsflüssigkeit auf
sehr effiziente Weise auszustoßen.
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Innerhalb
des Rahmens der oben genannten Zielstellung besteht eine Hauptaufgabe
der Erfindung darin, einen solchen Sprinklerkopf bereitzustellen,
der es ermöglicht,
den Wasserzerstäubungs-Betriebsmodus
auf sehr einfache und schnelle Weise entsprechend den Anforderungen
zu ändern.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
solchen Sprinkler- oder Sprühkopf
bereitzustellen, der sehr zuverlässig und
betriebssicher ist.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
solchen Sprinklerkopf bereitzustellen, der in herkömmlichen
Feuerbekämpfungssystemen
verwendet werden kann.
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Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden das oben genannte
Ziel erreicht, und die Aufgaben, wie auch noch weitere Aufgaben,
die nachstehend noch offensichtlicher werden, werden gelöst durch
einen speziell für
Feuerbekämpfungssysteme
entwickelten Sprinklerkopf gemäß Anspruch
1.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Nachstehenden
noch deutlicher werden anhand der folgenden detaillierten Offenbarung
der bevorzugten, wenngleich nicht ausschließlichen Ausführungsform
der Erfindung, die anhand eines hinweisenden, aber nicht einschränkenden
Beispiels in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
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1 ein
Aufriss eines erfindungsgemäßen Sprinkler- oder Sprühkopfes
ist;
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2 ein
weiterer Aufriss des erfindungsgemäßen Sprinklerkopfes ist, der
in seiner geschlossenen Position gezeigt ist;
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3 ein
weiterer Aufriss des erfindungsgemäßen Sprinklerkopfes ist, der
in seiner offenen Position gezeigt ist;
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4 eine
Draufsicht auf die Kappe ist, die in dem erfindungsgemäßen Sprinklerkopf
inbegriffen ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Kappe ist, die in dem erfindungsgemäßen Sprinklerkopf inbegriffen
ist, von oben ist;
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6 ein
quer geschnittener Aufriss der Kappe ist, die in dem erfindungsgemäßen Sprinklerkopf
inbegriffen ist;
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7 ein
Aufriss der Kappe ist; und
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8 eine
modifizierte Ausführungsform des
Sprinklerkopfes aus den vorhergehenden Figuren darstellt, die ein
parabolisches Element umfasst, das dafür ausgelegt ist, IR- oder Infrarotstrahlung
in Richtung eines eingebauten Elements aus einem seine Form wiederherstellenden
oder Formgedächtnismaterial
zu reflektieren.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf die Bezugszeichen der oben genannten Figuren umfasst
der Sprinkler- oder Sprühkopf
gemäß der vorliegenden
Erfindung, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist,
eine Kappe 2, die entfernbar, zum Beispiel durch eine Schraubverbindung,
mit dem Körper 3 des Sprinklerkopfes 1 verbunden
ist.
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Der
Körper 3 des
Sprinklerkopfes 1 umfasst eine automatische Öffnungsvorrichtung,
die zum automatischen Freigeben oder öffnen des Ausstoßes einer
zerstäubten
Flüssigkeit
ausgelegt ist, wenn die Umgebungstemperatur einen eingestellten
Temperaturschwellenwert überschreitet.
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Wie
gezeigt, definiert die Kappe 2 einen inneren Hohlraum 5,
in den die zu zerstäubende
Flüssigkeit
befördert
wird, und umfasst eine Mehrzahl von Sprüh- oder Zerstäubungsdüsen 4.
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Die
Kappe 2 ist an den Körper 3 des
Kopfes geschraubt, wobei dieser Körper in seinem Inneren ein
Schiebeelement 6 hält,
das gegen eine Vorspannfeder 7 getrieben werden kann, und
dafür ausgelegt ist,
eine geschlossene Stellung, die in 2 gezeigt ist,
und eine offene Stellung, die in 3 gezeigt
ist, zu definieren.
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In
seiner geschlossenen Stellung schließt das Schiebeelement 6 die Öffnungen 8 des
Körpers 3,
wodurch das Eintreten jeglicher Flüssigkeiten in den Kopf verhindert
wird.
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In
seiner offenen Stellung ist das Schiebeelement 6 dagegen
so angeordnet, dass die Öffnung 8 freigegeben
wird, wodurch die Flüssigkeit
in den Körper
des Kopfes eintreten und durch einen axialen Kanal 9, der
in dem Schiebeelement ausgebildet ist, den Hohlraum 5 der
Kappe 2 erreichen kann.
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Die
automatische Öffnungsvorrichtung,
deren Funktionsweise im Folgenden auf noch detailliertere Weise
offenbart werden soll, umfasst außerdem freigebende Kugelelemente 10,
die von einer Halteringmutter 11 in jeder gewünschten
Position gehalten werden und geeignet sind, mit dem Schiebeelement 6 in
Eingriff zu kommen, wodurch letzteres in seine geschlossene Stellung
gebracht wird (2).
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Eine
Formgedächtnis-
oder Formwiederherstellungsfeder 12 ist dafür ausgelegt,
derart auf die dichtende Ringmutter 11 einzuwirken, dass
sie den Kopf automatisch öffnet,
wie im Folgenden offenbart wird.
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In
diesem Zusammenhang sollte offensichtlich sein, dass die erwähnte Feder
durch jedes andere geeignete, aus einem Formwiederherstellungsmaterial
hergestellte Element ersetzt werden kann, das dafür ausgelegt
ist, äquivalente
Funktionen zu bieten.
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Dementsprechend
stellt der Sprinklerkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung zwei Betriebsfunktionen bereit: eine Wasserzufuhrfunktion
und eine automatische Öffnungsfunktion.
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Bei
seinem ersten Arbeitsvorgang oder seiner ersten Funktion, bei der
Wasser zugeführt
wird, wird die Flüssig keit
von dem Wassersystem mit einem geeigneten Druck von 2 bis 200 bar
in den Kopf befördert.
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Somit
wird der Sprinklerkopf durch geeignetes Anordnen und Formen der
Sprüh-
oder Sprinklerdüsen 4 bewirken,
dass Wasser unter kontrollierten Geschwindigkeits- und Größenbedingungen
der Wassertröpfchen
zerstäubt
wird.
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Die
Feuerbekämpfungsflüssigkeit
wird insbesondere in die Düsenhaltekappe 2 befördert und im
Inneren dieser Kappe verteilt, sodass sie den Hohlraum 5 der
letzteren ausfüllt,
und sie wird die Kappe in versprühter
oder zerstäubter
Form verlassen, wobei die Zerstäubungseigenschaften
durch die Größe der Düsen 4 definiert
werden.
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Wie
offensichtlich sein sollte, wären
die hauptsächlichen
Eigenschaften oder Merkmale der zerstäubten Wassertröpfchen deren
Geschwindigkeit und Größe.
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Die
funktionsmäßig wichtigen
Parameter wären
der Durchmesser der Düse,
die Länge
der Düse, das
Schema oder die Anordnung der Mehrzahl von Düsen, die Konfiguration der
Düseneinlass-
und Düsenauslasskegel,
der Einlasswasserdruck.
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Es
besteht eine analytische Beziehung zwischen den Eigenschaften der
Wassertröpfchen
und den Parametern, welche diese definieren oder bedingen.
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Brände unterschiedlicher
Arten können durch
speziell gestaltete Eigenschaften des zerstäubten Wassers und dementsprechend
durch Anwendung speziell gestalteter Düsenhaltekappen gelöscht werden.
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Bei
dem Sprinklerkopf gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Düsenhaltekappe
an den übrigen
Teil des Kopfes geschraubt und kann dementsprechend sogar während des
Betriebs desselben ausgetauscht werden.
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Um
seine zweite Funktion zu erfüllen,
wird die in dem Sprinklerkopf enthaltene Schaltvorrichtung, wenn
eine eingestellte Umgebungstemperaturschwelle überschritten wird, automatisch
den Flüssigkeitseinlasskanal
in Richtung der Auslassdüsen öffnen.
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Der
Sprinklerkopf wird andererseits geschlossen, wenn die Umgebungstemperatur
Ta niedriger ist als ein Wert Ts, der beim Entwurf des Sprinklerkopfes
definiert wird.
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Bei
Ta < Ts werden
die Kugelelemente 10 von der Halteringmutter 11 in
ihrer vorgesehenen Position gehalten und stehen an dem Schiebeelement 5 in
Eingriff, um es in einer solchen Stellung zu halten, dass ein Eintreten
jeglicher Flüssigkeit
verhindert wird.
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Die
Vorspannkraft, die von der Vorspannfeder 7 auf das Schiebeelement 6 ausgeübt wird,
wird über
die Kugelelemente 10 in Form einer Reibungskraft (Fa) zwischen
der Ringmutter und den Kugelelementen teilweise auf die Halteringmutter 11 übertragen,
wodurch die Ringmutter 11 nur unter einer größeren Kraft
als Fa verschoben werden kann.
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Bei
Ta > Ts wird das Feder-
oder Formwiederherstellungselement 12 in seine austenitische Phase übergehen,
wodurch die Ringmutter 11 einer Vorspannkraft ausgesetzt
wird.
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Bei
Werten letzterer Kraft größer als
Fa wird die Formwiederherstellungsfeder 12 die Ringmutter 11 in
eine Position drücken
und treiben, die geeignet ist, die Kugelelemente 10 freizugeben,
wodurch das Schiebeelement 6 in Richtung der Kraft, die
auf dieses durch die Vorspannfeder 7 ausgeübt wird,
verschoben werden kann.
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Auf
die Verschiebung hin wird die Flüssigkeit ungehindert
in den Hohlraum 5 des Kopfes 2 eintreten, wodurch
sie die Düse 4 in
versprühter
oder zerstäubter
Form verlässt.
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Es
sollte betont werden, dass die Kraft zum Ausführen dieses Betriebsmodus nicht
vom Druck der Feuerbekämpfungsflüssigkeit
abhängt.
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Die
beiden Funktionen, d. h. die automatischen Zufuhr- und Öffnungsfunktionen,
können
in dem Kopf auch in nicht gleichzeitiger Weise bereitgestellt werden.
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Insbesondere
ist es möglich,
einen Sprinklerkopf bereitzustellen, der nur die erste Funktion
erfüllt.
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8 zeigt
ein parabolisches Element 20, das dafür ausgelegt ist, Infrarotstrahlung
in Richtung des Elements 12 zu reflektieren, das – wie angemerkt – aus einem
Formwiederherstellungsmaterial besteht.
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Es
wurde festgestellt, dass die Erfindung zur Gänze das gesetzte Ziel erreicht
und die Aufgaben erfüllt.
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Tatsächlich stellt
die Erfindung einen Sprinklerkopf bereit, der geeignet ist, Feuerbekämpfungsflüssigkeit
in einer versprühten
oder zerstäubten Form
mit einer hohen Effizienz auszustoßen, wobei eine vergleichsweise
geringe Menge an Flüssigkeit benötigt wird.
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Bei
der Ausführung
der Erfindung können
die verwendeten Materialien sowie die mögliche Größe und die möglichen
Formen in Abhängigkeit
von den Anforderungen und dem Stand der Technik beliebig sein.