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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Sprinkler oder einen Sprühkopf, zu
dem gehören:
ein Gehäuse,
ein Einlass, eine in dem Gehäuse
montierte Düse,
ein aus dem Einlass zu der Düse
verlaufender Durchflusskanal und ein Halter für ein Auslösemittel, wobei der Halter
geeignet vor der Düse
angebracht ist, so dass er verhindert, dass die Düse ohne
Behinderung Löschmittel
nach vorne sprüht,
wobei die Düse
dazu eingerichtet ist, Löschmittel
zu versprühen,
sobald das Auslösemittel
ausgelöst
wurde, der Halter in dem Gehäuse
mittels einer Verriegelungsvorrichtung angebracht ist, die sich öffnet und
den Halter von dem Gehäuse
freizugibt, wenn das Auslösemittel
ausgelöst
wurde.
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Das
Problem bei den Sprinklern des oben erwähnten Typs besteht darin, dass
der Halter oder ein anderes Element des Sprinklers immer als ein
Löschmittelverteiler
wirkt und auf diese Weise dem Löschmittelstrahl
einen Widerstand entgegensetzt. Häufig ist es jedoch erwünscht, dass
die Düse
nach einem Auslösen
des Sprinklers in der Lage ist, ein Löschmittel ohne Behinderung
zu versprühen.
Falls das Löschmittel
Wassernebel ist und der Wassernebel auf den Halter trifft, verliert
der Löschmittelstrahl
an Geschwindigkeit und Impuls, während
die Tröpfchen an
Größe zunehmen.
Dies stellt gewöhnlich
einen Nachteil dar, da es angestrebt wird, einen Wassernebel mit
einer sehr geringen Tröpfchengröße, und nach
moderner Brandbekämpfungstechnologie,
mit einem großen
Impuls und mit großem
Durchdringungsvermögen
zu versprühen.
Ein derartiges Löschmittel
absor biert Wärme
sehr wirkungsvoll und ist gleichzeitig in der Lage, in den Brandherd
einzudringen. Je größer der
Abstand zwischen Sprinklern in einem Sprinklersystem ist, um so
wichtiger ist es, dass einzelne Sprinkler in der Lage sind, unmittelbar nach
vorne, d. h. nach unten zu sprühen;
ansonsten könnte
sich ein Brandherd unmittelbar unterhalb eines Sprinklers ausbreiten,
was ein Löschen
des Brandes erschweren würde.
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Die
US 4 618 002 offenbart einen
Sprinkler mit einer Konstruktion und Struktur, die sich in ästhetisch
ansprechender Weise in die Decke einbetten lässt. Der Sprinkler weist einen
Halter mit einer Verriegelungsvorrichtung auf, die sich bei einem
Auslösen öffnet, während das
Auslösemittel
schmilzt. Die Verriegelungsvorrichtung enthält eine Feder, deren Funktion
von maßgeblicher
Bedeutung für
den Betrieb des Sprinklers ist. Ob der Mechanismus funktionsfähig ist
oder nicht, kann als unsicher erachtet werden, wenn der Sprinkler über Jahre
hinweg nicht betrieben wurde, und die Verriegelungsvorrichtung beispielsweise
verschmutzt ist und die Eigenschaften und Funktion der Feder durch
Korrosion beeinträchtigt
sind. Der Sprinkler weist einen Deflektor auf, der nach einem Auslösen des
Sprinklers verhindert, dass das Löschmittel ohne Behinderung
unmittelbar nach vorne versprüht
wird.
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Die
US 5 257 827 offenbart einen
Sprinkler, der ein Ventil enthält,
das sich bei einem Auslösen
in der Weise öffnet,
dass der Löschmittelstrahl
zur Seite gelenkt wird. Mit diesem bereits bekannten Sprinkler lässt sich
der Löschmittelstrahl
nicht ohne Behinderung unmittelbar nach vorne versprühen.
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Die
US 4 664 198 offenbart einen
Sprinkler mit einer Verriegelungsvorrichtung, die in Verbindung mit
der Freigabe öffnet.
Ein Deflektor verhindert, dass das Löschmittel kraftvoll unmittelbar
nach vorne versprüht
wird, wenn der Sprinkler freigegeben wird.
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Die
WO-A-95 31 252 offenbart einen Sprinkler, der sämtliche der Ausstattungsmerkmale
aufweist, die in den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1
aufgeführt
sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Sprinkler
oder Sprühkopf
zu schaffen, der nicht die oben erwähnten Nachteile aufweist. Die
sekundäre
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sprinkler oder Sprühkopf zu
schaffen, der es ermöglicht,
den Flüssigkeitsstrom
stärker
mit dem Druckanstieg zu steigern als dies bei bisherigen Lösungen der
Fall ist, indem eine Struktur geschaffen wird, die den auch als
k-Wert bezeichneten Widerstandswert einer Düse während einer Änderung
des Drucks wesentlich verändert.
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Die
Hauptaufgabe wird durch eine Erfindung gelöst, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass eine Spindel so gestaltet ist, dass sie sich bei einem
Auslösen
des Auslösemittel
von einer ersten Position in dem Gehäuse, in dem die Spindel angeordnet
ist, um den Durchflusskanal zu schließen, damit die Düse geschlossen
bleibt, in eine zweite Position bewegt, in der die Spindel den Durchflusskanal
frei gibt, um die Düse
offen zu halten, wobei die Spindel dazu eingerichtet ist, eine Kraft
auf die Verriegelungsvorrichtung auszu üben und die Verriegelungsvorrichtung
zu öffnen,
indem sie sich in Verbindung mit der Freigabe in Richtung auf den
Halter in die zweite Position bewegt, so dass die Düse in der
Lage ist, Löschmittel
im Wesentlichen ohne Behinderung mit Kraft nach vorne zu sprühen. Der
Sprinkler weist vorzugsweise eine federbelastete Spindel auf, die
dazu eingerichtet ist, sich in dem Gehäuse aus einer ersten Position,
in der die Düse
geschlossen ist, in eine zweite Position zu bewegen, in der die
Düse offen
ist, wobei die Spindel so gestaltet ist, dass sie eine Kraft auf
die Verriegelungsvorrichtung ausübt
und diese entsperrt, nachdem das Freigabemittel ausgelöst ist,
und indem sie sich in Richtung des Halters bewegt. Eine bevorzugte einfache
Ausführungsform
beinhaltet, dass die Verriegelungsvorrichtung mindestens zwei Elemente aufweist,
die sich zum Teil in Aussparungen, die in dem Gehäuse ausgebildet
sind, und zum Teil in Aussparungen einfügen lassen, die in dem Halter
ausgebildet sind.
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Die
sekundäre
Aufgabe der Erfindung kann mit einem Sprinkler gelöst werden,
bei dem ein Düse eine
zentrale Düse
bildet, wobei der Sprinkler ferner eine Anzahl von Düsen aufweist,
die schräg
an der Seite jeweils in eigenen Düsengehäusen angeordnet sind, wobei
jede der schräg
an der Seite angeordneten Düsen
ein Einlassende und einen von dem Einlassende zu einer Düsenöffnung verlaufenden
ersten Kanal aufweist, der dazu dient, Löschmittel aus der Düse zu versprühen, und
die Düse
einen zweiten Kanal zum Versprühen
von Löschmittel
aus der Düse aufweist,
wobei ein federbelastetes Ventilelement in dem Kanal angeordnet
ist, um den zweiten Kanal geschlossen zu halten, wenn ein von dem
Löschmittel ausgeübter erster
Druck auf die Düse
wirkt, wobei das Ventilelement dazu eingerichtet ist, den zweiten Kanal
zu öffnen,
wenn ein zweiter Druck auf das Ventilelement wirkt, wobei der zweite
Druck höher
ist als der erste Druck.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind den beigefügten
Patentansprüchen
2 bis 16 zu entnehmen.
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Die
Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Sprinklers
bestehen darin, dass, sobald das Auslösemittel ausgelöst ist,
der Sprinkler ein unbehindertes Sprühen von Löschmittel mit großer Kraft,
mit starker Penetration und hohem Impuls ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine mit einem Erhöhen
des Löschmitteldrucks
einhergehende kräftige
Steigerung des flüssigen
Löschmittelstroms.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen eingehender beschrieben:
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1 zeigt einen Sprinkler
im Standbymodus;
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2 bis 4 zeigen den Sprinkler nach 1 im Standbymodus, im ersten
ausgelösten
Modus und im zweiten vollständig
ausgelösten
Modus; und
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5 und 6 zeigen eine vergrößerte Ansicht einer Düse des Sprinklers
nach 1, im ersten und im
zweiten Betriebsmodus.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt einen Sprinkler,
zu dem gehören: ein
Befestigungselement 11, ein in das Befestigungselement
geschraubtes Gehäuse 2,
ein Einlass 3, eine zentrale Düse 4, eine Anzahl
von beispielsweise 2 bis 8 schräg
angeordneten Düsen 5, 6 und
ein Auslösemittel
in Form einer Glasampulle 7 oder dgl., die bei einer hohen
Temperatur platzt oder schmilzt, um den Sprinkler auszulösen. Die
Ampulle 7 ist in einem Halter 8 untergebracht,
der vor der Düse
angeordnet ist, so dass das untere Ende der Ampulle auf dem freien Ende
des Halters zu liegen kommt und das obere Ende der Ampulle auf der
Düse 4 ruht.
Der Halter 8 weist auf der Seite Öffnungen auf, wodurch ein rasches
Ansprechen der Ampulle auf einen Temperaturanstieg ermöglicht wird.
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Der
Einlass 3 ist in dem Befestigungselement 1 angeordnet,
das zur Befestigung des Sprinkler beispielsweise in der Decke dient.
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In
dem Gehäuse 2 ist
eine Spindel 9 gelagert, die dazu eingerichtet ist, innerhalb
eines in dem Gehäuse
ausgebildeten Kanals 10 zu gleiten. Eine Feder 11,
vorzugsweise ist dies eine zwischen der Spindel und einem Abschlusselement 12 in
dem Gehäuse 2 vorgespannte
Tellerfeder, soll im Standbymodus eine Kraft auf die Spindel 9 ausüben und
die Spindel über
ein Element 24 (Anschlagelement 24) gegen die
Ampulle 7 drücken.
Die Feder 11 ist nicht unbedingt erforderlich; deren Funktion
kann von einer Fläche
der Spindel 9 übernommen
werden, da die Fläche
dem indem Einlass 3 herrschenden Druck des Löschmittels
ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist in diesem Falle ein teilweises
oder alternativ volles Ausgleichen des Löschmitteldrucks möglich, wie
es beispielsweise in der WO 95/31252 und der WO 92/15370 beschrieben
ist. Der Ausgleich könnte
zumindest als im Wesentlichen ausgeglichen beschrieben sein.
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In
der Spindel 9 ist ein zentraler Kanal 13 vorhanden,
in dem ein Stift 14 angeordnet ist, der von einer Schraubenfeder 15 umgeben
ist. Die Schraubenfeder 15 befindet sich mit einem geringen
Spiel zwischen dem Stift 4 und der Wand des zentralen Kanals 13,
so dass das Löschmittel
nach der Freigabe des Sprinklers entlang einem schraubenförmigen Pfad 16 strömt, der
den Windungen der schraubenförmigen
Feder folgt. Die Geschwindigkeit und die Kraft des aus der Düse 4 entlassenen
Löschmittels sind
daher groß.
Die Löschflüssigkeit
strömt
von dem Einlass 3 zu der Düse 4 entlang einem
Kanal 4, der durch die Bezugszeichen 17-18-13-12-10-19 angezeigt
ist.
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Der
Halter 8 ist an dem Gehäuse über eine allgemein
mit Bezugszeichen 20 bezeichnete Verriegelungsvorrichtung
befestigt, die sechs Kugeln 21 umfasst, wobei die Kugeln
höchstens
bis zur Hälfte ihres
Durchmessers in entsprechenden Aussparungen 22 in dem Gehäuse 2 eingeführt sind,
und der Halter mit Aussparungen oder Löcher 23 für die Kugeln
versehen ist.
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Ein
Anschlagelement in Form Platte 24, die die Gestalt einer
Unterlegscheibe aufweist, ist in dem unteren Ende der Spindel 9 montiert.
Die Platte 24 weist vorzugsweise einen keilförmigen oder
konusförmigen
Sitz 39 auf, um die Ampulle 7 aufzunehmen, so
dass die Ampulle mit dem Sitz in Berührung kommt. Da die Ampulle 7 mit
der Platte 24 in Berührung
steht, bleiben die Elemente, einschließlich der Platte, in der richtigen
Position, wenn der Sprinkler sich im Standbymodus befindet. Die
Platte kann sich daher nicht, beispielsweise während des Transports des Sprinklers,
durch Erschütterung
unbeabsichtigt lösen
oder eine Schräglage
einnehmen. Die Gestalt eines Keils oder eines Konus ermöglicht es
der Ampulle 7, sich an der Platte 24 und dem Sprinkler
insgesamt zu zentrieren. Die Platte 24 weist ferner eine konische
Fläche 42 auf,
die zu einer entsprechenden konischen Fläche 43 in dem unteren
Ende der Spindel 9 passt. Die konischen Flächen 42, 43 können als Zentrierungsflächen angesehen
werden, da sie die Platte 24 gegenüber der Spindel 9 zentrieren.
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Die
Platte 24 verhindert, solange die Ampulle 7 intakt
ist, ein Ausrücken
der Kugeln 21 aus den Aussparungen 22 und damit
das Lösen
des Halters 8 von dem Gehäuse 2.
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Das
Gehäuse 2 weist
schräge
Abzweigkanäle 25 auf,
die dazu dienen, das Löschmittel
aus dem Kanal 10 in Richtung eines in den Düsen 5, 6 angeordneten
und mit einem zentralen Kanal 27 ausgebildeten Ventilelements 26 zu
leiten. Die Spindel 9 weist einen kolbenartigen Abschnitt 28 auf,
der die schrägen
Kanäle 25 im
Standbymodus des Sprinkler zudeckt, damit das Löschmittel daran gehindert ist,
in die Kanäle 25 zu
strömen.
Die Öffnungen 29 führen von
dem Spindelkanal 13 zu dem Kanal 10.
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Jede
der schräg
an der Seite angeordneten Düsen 5, 6,
deren Anzahl vorzugsweise 4 bis 8 beträgt, ist, wie in 1 und 5 zu sehen, in einem in dem Gehäuse 2 ausgebildeten
Düsengehäuses 30 des
Sprinklers montiert. Die Düsen 5, 6 weisen
ein Einlassende 31 für
das Löschmittel
und eine Düsenöffnung 32 auf,
die mit dem Einlassende durch einen Ka nal 27 strömungsmäßig verbunden
ist.
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Die
Düsen 5, 6 enthalten
einen zweiten Kanal 33 zum Versprühen von Löschmittel. Das Ventilelement 26 ist
in dem Kanal 33 angeordnet, wobei das Ventilelement durch
eine Schraubenfeder 34 vorgespannt ist, die den Kanal geschlossen
hält, wenn
sich der Sprinkler im Standbymodus befindet, d. h., wenn lediglich
ein geringer oder überhaupt
kein Löschmitteldruck
auf den Kanal 27 und das Ventilelement wirkt. Das Ventilelement 26 soll
den Kanal 33 zu öffnen,
wenn ein ausreichend hoher Löschmitteldruck auf
das Ventilelement wirkt. Aufgrund des Kanals 33 steigt
der durch die Düsen 5, 6 strömende Löschmittelstrom
mit der Erhöhung
des Löschmitteldrucks stark
an. Dies ermöglicht
einen effizienteren Einsatz der (nicht gezeigten) Löschmittelquelle,
wenn nur einige Sprinkler einer größeren Gruppe von Sprinklern ausgelöst sind.
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Das
Ventilelement 26 ist ein muffenförmiges Element, in dem zentrisch
ein Kanal 27 eingerichtet ist. Die Schraubenfeder 24 ist
in dem Kanal 33 mit einem geringen Spiel um das Ventilelement 26 angeordnet,
so dass die Windungen der schraubenförmigen Feder zwischen sich
einen schraubenförmigen Pfad 35 für das Löschmittel
definieren. Der Pfad 35, der ein Abschnitt des Kanals 33 ist,
versetzt das Löschmittel
in eine effiziente Wirbelbewegung, so dass dieses kraftvoll aus
der Düse 5, 6 ausströmt.
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Die
Schraubenfeder 34 ruht mit einem Ende auf einer Schulter 36 in
dem Düsengehäuse 30 und mit
dem anderen Ende auf einem flanschförmigen Teil 37 des
Ventilelements 26. Der flanschförmige Teil 37 enthält Durchgangslöcher 33a, 33b,
so dass der Kanal 33 seine Funktion erfüllen kann und geöffnet ist,
wenn sich das Ventilelement 26 abwärts bewegt. Der flanschförmige Teil 37 liegt
gleitend an einer Wand 40 des Düsengehäuses 30 an. Um zu
verhindern, dass sich das Ventilelement 26 bei einem hohen
Löschmitteldruck
so weit in Richtung der Öffnung der
Düse 5 bewegt,
dass es zu einem Schließen
des Kanals 33 kommt, ist das Düsengehäuse 30 mit einer Schulter 38 versehen.
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Im
Folgenden wird anhand der Figuren der Betrieb des Sprinklers beschrieben.
Aus Gründen der
Vereinfachung sind die Düsen 5, 6 in 2 bis 4 nicht als geschnittene Ansichten dargestellt,
und in 1 ist nicht der
in dem Spindelkanal 13 angeordnete Stift 14 mit
der ihn umgebenden Feder 15 gezeigt.
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Wenn
sich der Sprinkler, wie in 1, 2 und 5 gezeigt, im Standbymodus befindet,
ist das Löschmittel
darin gehindert, von dem Einlass 3 zu einer Düse 5, 6, 4 des
Sprinklers zu strömen.
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Im
Brandfall wird die Ampulle 7 ausreichend heiß, um zu
platzen. Durch die Wirkung der Feder 11 wird der Kanal 17-18-13 geöffnet, und
das Löschmittel
beginnt von dem Einlass 3 zu der Düse 4 zu strömen, um
anschließend
durch die Düse
ausgestoßen zu
werden (vgl. 3, die
den Sprinkler im ausgelösten
Modus zeigt). Aufgrund des Brechens der Ampulle drückt die
Feder 11 die Spindel 9 abwärts, so dass der kolbenartige
Abschnitt 28 die Abzweigkanäle 25 öffnet. Das
Löschmittel
beginnt von dem Einlass 3 durch die Kanäle 25 zu den Düsen 5, 6 zu
strömen und
wird anschließend
durch die Düsen
ausgestoßen (vgl. 3). Falls keine Feder 11 vorhanden
ist, kann hierfür
eine senkrecht zu der Längsrichtung
der Spindel 9 verlaufende und dem Löschmitteldruck ausgesetzte
Fläche
der Spindel 9 genutzt werden. Die Fläche kann beispielsweise die
durch den oberen Rand 41 der Spindel definierte Fläche sein
(siehe 3).
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Da
im Falle eines Auslösens
der Druckausgleich fortfällt, übt das unter
einem Druck von beispielsweise 200 Bar stehende Löschmittel
auf die Spindel 9 eine große Kraft aus, die den Halter
mit der Verriegelungsvorrichtung 20 nach außen stößt. 3 zeigt, dass die Platte 24 bei
einer Abwärtsbewegung
der Spindel 9 ebenfalls nach unten bewegt wird, so dass
die Kugeln 21 aus den Aussparungen 22 herausgeschoben
werden. Die Verschiebung geschieht automatisch, da die Kugeln 21 im
Standbymodus des Sprinklers höchstens
bis zur Hälfte
ihres Durchmesser in den Aussparungen 22 sitzen, und der
Halter 8, wenn dieser durch die Spindel 9 abwärts bewegt
wird, die Kugeln mit sich zieht. Grundsätzlich ist es möglich, die
Verschiebung der Kugeln 21 auf andere Weise, beispielsweise
mittels Schwerkraft zu bewerkstelligen, jedoch lässt sich hierdurch kein effizienter
und zuverlässiger
Betrieb gewährleisten.
Wie in 4 gezeigt, die
den Sprühkopf
in einem vollkommen freigegebenen Modus veranschaulicht, fällt der
Halter 8 herab, da dieser lediglich mittels der Kugeln 21 an
dem Gehäuse 2 befestigt
ist. In dem in 4 veranschaulichten
Modus ist der Sprinkler in der Lage, das Löschmittel mit Kraft in Richtung
des Brandes zu sprühen,
so dass sich der Strahl weit ausbreiten kann, ohne dass der Impulses
des aus der zentralen Düse 4 strömenden Löschmittels
durch den Halter 8 beeinträchtigt wird. Die Düsen 5, 6 und 4 schaffen
gemeinsam einen kräftige
Strahl. Das Löschmittel
ist vorzugsweise Wassernebel. Wenn ein hoher Druck von beispielsweise
30 bis 300 Bar verwendet wird, ist es ferner möglich, eine ähnliche
Konzentration von Strahlen aus unterschiedliche Düsen zu schaffen,
wie in der WO 92/20453 beschrieben. Insbesondere wird bei einem
hohen Druck ein besonders starker Strahl erzielt, da auch der Kanal 33 in den
Düsen 5, 6 geöffnet wird,
so dass das Löschmittel
während
des Versprühens
der Flüssigkeit
durch die Düse 4 durch
beide Kanäle 27 und 33 strömt. In Abhängigkeit
von dem Druck des Löschmittels
verharrt das Ventilelement 26 auf unterschiedlichen Niveaus,
so dass das Ventilelement bei einem niedrigen Druck die in 5 gezeigte Position einnimmt und
unter einem hohen Druck in die in 6 gezeigte Stellung
wandert.
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Die
Erfindung wurde oben lediglich anhand eines einzigen Ausführungsbeispiels
beschrieben. Die Erfindung kann jedoch im Einzelnen auf vielfältige Weise
innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden. Die
den Halter 8 zur Seite bewegende Verriegelungsvorrichtung kann
daher abgewandelt werden: beispielsweise können die Kugeln durch andere
Arten von Verriegelungselementen ersetzt werden. Das Anschlagelement 24 ist
nicht notwendig eine Platte, sondern kann beispielsweise durch ein
der Bewegung der Spindel folgendes Federelement oder durch ein Element,
das sich in eine Nut zurückzieht,
wenn die Spindel bewegt wird, ersetzt werden. Die schrägen Düsen 5, 6, die
jeweils mit zwei Kanälen
ausgebildet sind, sind nicht unbedingt erforderlich, allerdings
sind diese von Vorteil, um gute Ergebnisse zu erzielen. Ferner wird in
der Spindel 9 nicht unbedingt eine Feder 5 benötigt.