DK168942B1 - Termisk udløseindretning for sprinklere til stationære brandslukningsanlæg - Google Patents

Description

i DK 168942 B1

Opfindelsen angår en termisk udløseindretning for sprinklere til stationære brandslukningsan]æg og med et temperaturafhængigt sikringsled, der er udformet som en glasampul med fyld-5 ning og støtteelementer, hvilket sikringsled holder et til sprinkleren hørende lukkelegeme i lukke- eller afspærringsstillingen indtil udløsningstidspunktet.

Kravene til sorinkleme til stationære brans lukningsanlæg går 2q i retning af, at der forlanges stadigt kortere udløsnings tider for at kunne bekæmpe brande hurtigere og herved mere effektivt end hidtil. Et væsentligt kriterium for en sprinklers udløsningstid er udløsningstrægheden af dens som termisk udløseelement udformede sikringsled. I de aktuelle kredse har 25 den såkaldte RTI-værdi, hvor RTI står for "Response Time

Index", altså for "Træghedsindex" internationalt vundet indpas som mål for udløsningstrægheden. RTI-værdien er tidskonstanten for opvarmningen af udløseelementet i en luftstrøm med en hastighed på 1 m/s. Den beregnes efter formlen RTI , , i-—' varmeakkumuleringsevnen -,Ί . , ·, 2ø hvor I = -2- = ualøsningstræghed, og varmeoptagelsesevnen u = røggashastigheden, og varmeakkumuleringsevnen defineres som den pr. °C temperaturstigning i cal, kcal eller Joule målte nødvendige varmemængde og den af lufthastigheden afhængige varmeoptagelsesevne 25 som den i cal/sek., Joule/sek. eller watt målte totalt til udløseelementet tilstrømmende varmemængde fra den omgivne luft pr. °C temperaturdifferens mellem disse og pr. tidsenhed, f.eks. pr. sekund.

30

Ved traditionelle sprinklere er denne tidskonstant i det væsentlige 200-400 sek. Nyudviklinger af udløseelementer, der er udformet som glasampuller, har langt lavere tidskonstanter, som ligger på i det væsentlige 1/5 af den nævnte værdi. Sådanne glasampuludløseelementer er eksempelvis beskrevet i tysk 3 5 patentskrift nr. 32 20 124 og i europæisk patentskrift nr.

0 215 331.

DK 168942 B1 2

Ved tysk patentskrift nr. 32 20 124 bliver sprinklerens udløsningstid forkortet ved, at et i og for sig kendt i glasampullen anbragt fast indlæg, der virker som fortrængningslegeme, fremstilles af et materiale, hvis varmekapacitet er mindre end varmekapaciteten af sprængvæsken i glasampullen, hvorved volumenet af sprængvæsken i glasampullen bliver nedsat på grund af fortrængningslegemet, uden at glaslegemets dimensioner og dermed dettes styrkeegenskaber forandres.

Til forskel herfra bliver der ved europæisk patentskrift nr. 0 215 331 tilstræbt en i overensstemmelse med de nye krav hurtigt reagerende glasampuller uden i det væsentlige at forvolde skade på styrken og evnen til at modstå langtidsbelastning,ved at mindst glasampullens ene ende er gjort tykkere i forhold til den tynde stamme og i forhold til denne stamme har en større diameter.

I begge disse tilfælde forsøges der således at opnå en nedsættelse af udløsningstrægheden og dermed en nedsættelse af 20 sprinklerens udløsningsforsinkelse ved særlig udformning af glasampullen henholdsvis dennes fyldning.

Imidlertid er ikke blot størrelsen af udløsningstrægheden RTI bestemmende for graden af sprinklerens udløsningsforsin-kelse, men også en yderligere størrelse, nemlig den såkaldte C-værdi, der er karakteristisk for udløsningsforsinkelsen som følge af varmebortledning fra udløseelementet via sprinklertilslutningen og frem til det vandfyldte rørnet.

30 Ifølge dokument N 139 fra ISO TC 21 SC 5 WG 1 af Gunnar Heske-stad og Robert G Bill kan temperaturstigningen i udløseelementet beregnes af formlen 1/2 ! d (A^e) u ' ' C i

— = - I ATq--rfpr- ATe I

35 dt RTI i u J

hvor ATe er udløseelementets temperatur minus rørtemperaturen (= vandtemperaturen) i °c, DK 168942 B1 3 u røggashastigheden i m/sek.

ATg røggastemperaturen minus rørtemperaturen (= vandtemperaturen) i °C

g RTI udløseelementets tidskonstant i sekunder ved given røggashastighed RTI = ^ ‘ u1//2 i sekunder * V m/seki og C parameteren for varmeoverførslen fra udløseelement til rørnet ved varmeledning, i 1 m/seJ?.

10

Ved hjælp af denne formel kan temperaturforløbet i udløseelementet og dermed udløsningsforsinkelsen vises ved forskellige røggashastigheder og røggastemperaturer. Herved kan det eftervises, at RTI-værdien er den dominerende parameter, når der ^g sker en stor energitilførsel, f.eks. ved høj røggastemperatur samt høj temperaturforskel mellem røggas og udløseelement.

Ved hjælp af formlen kan det ligeledes eftervises, at C-værdien er den dominerende parameter, når der sker en ringe energi-2q tilførsel, f.eks. ved lav røggastemperatur samt lav temperaturforskel mellem røggas og udløseelement, og at C-værdien således har en stor indflydelse. C-værdiens indflydelse kan herved være så stor, at udløseelementet ikke længere reagerer, selv om røggastemperaturen ligger væsentligt over den forudsete 25 udløsningstemperatur for udløseelementet. Ved brande, der udvikler sig langsomt, vil udløsningen af sprinkleren herved blive forhindret i lang tid, dvs. blive kraftigt forsinket, selv om den for udløsning af sprinkleren forudsete nødvendige værdi af den for brand karakteristiske størrelse "temperatur" 3q allerede tydeligt har eksisteret i en rum tid henholdsvis sågar er overskredet med den konsekvens, at branden udvikler sig i unødvendig grad og kan udbrede sig og unødvendigt store skader derved opstår, inden brandslukningsanlægget træder i aktion, altså har C-værdien en stor indflydelse.

35

En høj C-værdi kan imidlertid også vise sig at være ufordelagtig, når der ved brande, der udvikler sig normalt eller hurtig^samt i stor højde ved rummets loft anbragte sprinklere, DK 168942 B1 4 opstår en lav røggastemperatur og en lav røggashastighed på grund af en blanding af røggassen med den omgivne luft. Muligheden for at bekæmpe branden på et så tidligt tidspunkt 5 som muligt og dermed sikkert slukke denne forbliver også her uudnyttet.

Ved undersøgelser af en række i øjeblikket anvendelige sprinklere, bl.a. sådanne som er kendt fra de tyske patentskrifter nr. 25 39 703 og 26 39 245, i en luftstrøm med en hastighed på 1 m/s og med en temperaturstigning på ca. 0,5°C pr. minut samt ved et af vand med en temperatur på ca. 20°C gennemspulet gevindtilslutning til sprinkleren, dvs. ved en forsøgsindretning, der fuldt ud svarer til de reelle brandforhold, blev 15 det fastlagt, at sprinklerne først udløste ved temperaturer, som lå væsentligt over deres nominelle udløsningstemperatur.

Med andre ord betyder dette, at de kendte sprinklere behøver for lang tid, før de reagerer, således at der i det mindste kan stilles spørgsmål ved en rettidig brandbekæmpelse, og 2q hvorved der er fare for unødigt store brandskader.

Formålet med opfindelsen er at anvise en termisk udløseindretning for sprinklere til stationære brandslukningsanlæg af den art, der er angivet i krav l's indledning med en så kort udløs-2g ningstid, at dens reaktion i brandtilfælde sker så nøjagtigt som muligt ved den forud givne udløsningstemperatur.

Til opnåelse af dette formål er den termiske udløseindretning ifølge opfindelsen ejendommelig ved de i krav 1 anførte kende-2 q tegnende træk.

Ved foranstaltningerne ifølge opfindelsen opnås, at bortførelsen af den ved opståelsen af en brand til udløseelementet (altså glasampullen) af røggasserne i overensstemmelse med 3g disses hastighed og temperatur tilførte varme til lukkelegemet og eventuelt også til bøjlen i videst mulig udstrækning undertrykkes. Den til glasampullen i overensstemmelse med røggas-hastigheden og røggastemperaturen tilførte varmeenergi bliver DK 168942 B1 5 praktisk taget fuldstændigt bibeholdt i denne, således at glasampullen opvarmes forholdsmæssigt hurtig til den forudsete udløsetemperatur og ved opnåelse henholdsvis overskridelse af denne kan udløse, uden at der sker en forsinkelse af udløsningen på grund af en uønsket afkøling forårsaget af varmebort-5 ledning. Den isolerende virkning af den varmeisolerende konstruktionsdel er naturligvis større, jo mindre varmelednings-evne det anvendte materiale har.

^ Dette alene ville imidlertid ikke være tilstrækkeligt til at forhindre varmebortledningen fra udløseelementet til rørnetnettet henholdsvis det vand i dette, der står i forbindelse med lukkelegemet, i tilstrækkelig grad. Som det eksempelvis fremgår af Eduard J. Job's afhandling "Remarks on the Effect of Conductive Heat Loss with regard to Multiple Sprinkler Head Operation" eller det i denne nævnte U.S. patentskrift nr. 431.971 har det i ca. 100 år været kendt ved sprinklere til automatiske brandslukningsanlæg at modvirke bortstrømningen af varme fra udløseelementet til den hermed forbundne rørled-20 ning og det i denne værende vand ved anvendelse af konstruktionsdele af et varmeisolerende, dvs. dårligt varmeledende, materiale, nemlig glas. Dette uden dog at opnå den ønskede effekt, således som det har kunnet fastlægges ved hjælp af undersøgelser. Godt nok er glas som bekendt et materiale, der i sig 25 selv er godt egnet som varmeisolator, men den isolerende virkning bliver påvirket kraftigt i negativ retning af det forholdsvis store materialetværsnit, således som det er vist i det amerikanske patentskrift.

3g Ifølge krav l's kendetegnende del er et væsentligt kriterium for den varmeisolerende konstruktionsdel, at den har lav masse, men en stor overflade, og at især dens tværsnit vinkelret på varmestrommens retning er lille. Den pr. grad temperaturforskel via den varmeisolerende konstruktionsdel bortstrømmende 35 varmemængde fås nemlig af DK 168942 B1 6 I— —1 i i 2 varmeledningstal · tværsnit j cal/cm sek. grad · cm længde L. cm 5 hvor det ved varmeledningstallet drejer sig om varmelednings-tallet for det til den varmeisolerende konstruktionsdel benyttede materiale og ved tværsnittet og længden om det virkeligt for hånden værende tværsnitsareal og længde af konstruktionsdelen.

10 Som det fremgår af formlen, kan den bortstrømmende varmemængde ved valg af et materiale med et så lavt varmeledningstal som muligt samt ved nedsættelse af det virkelige tværsnitsareal samt også ved forøgelse af længden af konstruktionsdelen påvirkes på den ønskede måde, dvs. i retning mod så lille 15 varmebortledning som mulig.

Vælger man til den varmeisolerende konstruktionsdel eksempelvis det i krav 1's kendetegnende del nævnte V2A-stål med 18% chrom og 8% nikkel, så fås ifølge Dubbel, Taschenbuch 20 fiir den Maschinenbau, Springer Verlag, bind I, 12. oplag, 1966, side 572, et varmeledningstal på 0,039 cal/cm sek. grad. Da dette materiale ikke blot har en korrosionsbestandig-hed ifølge et af trækkene i krav l's kendetegnende del, men ligeledes har den passende høje styrke ifølge krav l's kende-25 tegnende træk, kan den i sprinkleren på den varmeisolerende konstruktionsdel virkende støttebelastning på f.eks. 50 kp 2 sikkert optages af et materialetværsnit på eksempelvis 1 mm virkeligt tværsnitsareal, således at ved en varmeisolerende konstruktionsdel på 1 cm's længde fremkommer en værdi på 30 0,039 cal/cm sek. grad -0,01 cm2 . 0,00039 cal/sek.grad.

1 cm I stedet for det nævnte V2A-stål kan der fordelagtigt også 35 benyttes andre legeringer eller ikke-legerede metalliske materialer samt også ikke-metalliske materialer med sammenlignelige egenskaber til den varmeisolerende konstruktionsdel. Medens eksempelvis kobber på grund af sin mange gange større DK 168942 B1 7 varmeledningstal, samt på grund af dens væsentlig ringere styrke kun er forholdsvis dårligt egnet hertil, vil udformningen af den varmeisolerende konstruktionsdel ifølge opfindelsen helt af glas med fordel kunne praktiseres.

5

Yderligere hensigtsmæssige udførelsesformer for opfindelsen fremgår af underkravene. Således er det eksempelvis muligt at opnå en yderligere nedsættelse af varmebortledningen ved at udforme den varmeisolerende konstruktionsdel af flere ^ enkeltdele på grund af varmeovergangsmodstanden mellem de enkelte dele. Endvidere er det ved at anbringe lameller eller tilsvarende af et godt varmeledende materiale, f.eks. af kobber, muligt at forøge den varmeisolerende konstruktionsdels overflade væsentligt med den virkning, at den varmeisolerende 15 konstruktionsdel, når der opstår en brand, bliver opvarmet kraftigt af røggasserne og derved danner en varmespærrer eller en varmepuffer mellem glasampullen og sprinklerlegemet, hvilken varmespærrer eller varmepuffer forhindrer varmebort-ledningen fra glasampullen og endog ved en lagdelt indretning 2q og udformning samt dimensionering sågar leder varme til glasampullen og dermed fremmer dennes udløsning, især når lamellerne eller tilsvarende er anbragt nær glasampullens ende på den varmeisolerende konstruktionsdel og eventuelt også den lamel, der befinder sig nærmest glasampullen, har direkte 25 kontakt med denne. Her virker også glasampuller, som ved deres ende ikke har nogen fortykkelse, men er tyndvæggede, positivt.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til 30 tegningen, der viser udførelsesformer for opfindelsen, og hvor fig. 1 og 2 viser RTI-værdiens dominerende indflydelse ved høj energitilførsel, 35 fig. 3 og 4 C-værdiens dominerende indflydelse ved lav energitilførsel , DK 168942 B1 8 fig. 5a viser i to stolpediagrammer reaktionsforholdet for kendte og brugbare sprinklere af smeltelod- og giasampultypen, hvad angår deres RTI- og C-værdi i retning på langs af og 5 på tværs af sprinklerbøjlen, fig. 5b indflydelsen af forskellige C-værdier på den til udløsning mindst krævede røggastemperatur på 1 m/sek. og en antaget rørtemperatur på 0°C vist ved en antaget tempera-2Q turstilling af røggassen på 2°C/min., fig. 6 et sprinklerhoved ifølge opfindelsen med varmeisolerende og varmeakkumulerende konstruktionsdele med varmeisolerende og varmesamlende byggedele med ringe varmeakkumule-ringsevne ved begge ender af glasampullen, fig. 7 et sprinklerhoved med sammensat varmeisolerende konstruktionsdel ved den ved rørnetsiden liggende ende af glasampullen, 20 fig. 8 et snit efter linien A-A i fig. 7, fig. 9 i et diagram indflydelsen af et nominelt brudsted på glasampullens udløsningsforsinkelse, 25 fig. 10a og 10b de forskellige reaktionsforhold for en glasampul uden og med et nominelt brudsted, fig. 10c et eksempel på en mulig udformning af et forudset 3g brudsted og fig. 11 et yderligere eksempel med en udvendigt på sprede-tallerkenen anbragt varmefanger.

35 I diagrammet i fig. 1 og 2 er tiden i sekunder anført på abscissen og temperaturen i °C på ordinaten. I fig. 1 er røggastemperaturen ifølge linie 1 konstant 400°C ved en ligeledes konstant røggastemperatur på 1 m/sek. Den forudsete DK 168942 B1 9 udløsningstemperatur er ifølge linie 2 konstant 68°C og sprinklerstart- henholdsvis begyndelsestemperaturen 0°C. Som det fremgår af de stiplede kurver 3 og 4 for værdien C = 0 henholdsvis C = 1, skærer disse den rette linie 2 for udløsningstemper-aturen i lille tidsmæssig afstand fra hinanden, nemlig ved t = 18 sek. (C =0; kurve 3) og t = 20 sek. (C = 1; kurve 4). Heraf fremgår, at C-værdien kun har lille indflydelse på opnåelsen af udløsningstemperaturen på 68°C og øver en underordnet indflydelse, og RTI-værdien i overensstemmelse med den høje ^ energitilførsel på grund af den høje temperaturforskel mellem røggassen og udløseelementet er den bestemmende parameter for udløsningsforholdet. Herved blev det på grund af enkelheden antaget, at rør- og vandtemperaturen forblev konstant 0°C.

^ Tilsvarende gælder også, hvad angår diagrammet i fig. 2, i hvilket linien 1 betegner en konstant røggastemperatur på 200°C ved en røggashastighed på 4 m/sek. Den forudsete udløsningstemperatur ifølge fig. 2 er atter 68°C og sprinkler-starttemperaturen 0°C. De stiplede kurver 3 for C = 0 og 20 4 for C = 1 skærer også her den rette linie 2 for udløsnings temperaturen i ringe tidsmæssig afstand fra hinanden, nemlig ved t = 20 sek. (C = 0; kurve 3) og t = 23 sek. (C = 1? kurve 4). Også her er parameterens C indflydelse for varmeoverførsien ved varmeledning fra udløseelementet til rørnettet eller sprinklerlegemet således kun af underordnet betydning, og udløsningsforholdet bliver således her afgørende bestemt af RTI-værdien.

Ved diagrammet i fig. 3, ved hvilket det ligesom ved fig.

3g 4, 5b og 9 atter blev antaget, at rør- og vandtemperaturen forbliver konstant i 0°C, er røggastemperaturen ligesom ved fig 2 atter 200°C, imidlertid er røggashastigheden kun 1 m/sek. som ved fig. 1. Som udløsningstemperatur blev der også her forudset 68°C, og sprinklerstarttemperaturen er 35 0°C. Af de stiplede kurver 3 for C = 0 henholdsvis 4 for C = 1 fremgår, at disse skærer den rette linie, for udløsningstemperaturen 2 ved t = 41 sek. henholdsvis t = 56 sek., altså med væsentlig tidsforsinkelse i forhold til hinanden. Heraf 5 DK 168942 B1 10 følger, at C-værdien her på grund af den væsentligt ringere energitilførsel end i eksemplerne i fig. 1 og 2 spiller en meget væsentlig rolle, hvad angår udløsningsforholdet.

Dette fremgår endnu tydeligere af diagrammet i fig. 4, hvor røggastemperaturen ifølge linie 1 er 130°C, og røggastemperaturen atter er 1 m/sek. Udiøsningstemperaturen og sprinkler-starttemperaturen er atter uforandret 68°C henholdsvis 0°C.

10 Kurven 3 for C = 0 skærer udiøsningstemperaturkurven 2 ved t = 73 sek., hvorimod kurven 4 for C = 1 ikke har nogen skæringspunkt med den rette linie 2, men kun nærmer sig denne.

Med andre ord vil der ved en C-værdi på 1 overhovedet ikke ske en reaktion fra sprinkleren, idet udløsningstemperaturen ikke nås. C-værdien er altså her af helt afgørende betydning.

I stolpediagrammet i fig. 5a er der til venstre vist RTI-værdien for en række kendte og sædvanligvis anvendte smeltelods-og glasampulsprinklere ved påstrømning af røggassen langs 2ø med og på tværs af sprinklerbøjlen og til venstre på tilsvarende måde de tilsvarende C-værdier for de fleste af disse sprinklere optegnet. Som det fremgår af dette diagram, har smeltelodssprinklerne sprinkler nr. 13 og med visse begrænsninger også sprinkler nr. 14, både hvad angår RTI-værdien 25 og C-værdien forholdsmæssigt gunstige værdier, hvorimod alle andre smeltelodssprinklere enten har en ugunstig RTI-værdi eller C-værdi eller for det meste ugunstige værdier for begge.

Væsentlig ugunstige er forholdene for glasampulsprinklere, 3ø hvor kun sprinkler nr. 23 har en gunstig RTI-værdi, men en ugunstig C-værdi, især ved påstrømning af røggassen langs sprinklerbøjlen. Ved alle andre sprinklere er både RTI-værdien og C-værdien, især ved påstrømnings langs bøjlen, forholdsvis høj, hvilket betyder store udløsningstider henholdsvis udløs-35 ningsforsinkelser.

Ved diagrammet i fig. 5b, der tydeligt viser C-værdiens væsentlige indflydelse på udløsningsforsinkelsen og den ved en DK 168942 B1 11 røggashastighed på 1 m/sek. for udløsningen nødvendige mindste-temperatur, er der gået ud fra en røggastemperatur på til at begynde med 70°C og en løbende temperaturstigning på 2°C/min ^ (stiplet linie la) Udløsningstemperaturen (linie 2) er atter fastlagt til konstant 58°C, sprinklerstarttemperaturen til 20°C (linie 2b) og røggashastigheden er atter 1 m/sek. Som det fremgår af de stiplede kurver 3 og 4 for værdien C = 0 henholdsvis C = 1, skærer disse udløsningstemperaturer linien 2 ved ca. t = 170 sek. henholdsvis t = 1,375 sek. Af de for de yderligere C-værdier 0,2, 0,5, 1,5, 2,0 og 2,5 indtegne de kurver 5a til 5e fremgår, at forholdet mellem den til udløsningen mindst krævede røggastemperatur og den nominelle udløsningstemperatur vokser væsentligt. Dette forhold påvirkes yderligere af forskellige rørtemperaturer og/eller røggashastigheder.

Ved den delvis i snit viste sprinkler i fig. 6 er ringbunden 6 forsynet med gevindtappen 7, vandgennemstrømningsåbningen 2Q 8 samt bøjlen 9, der på sædvanlig måde holder spredetallerke- nen 10. Glasampullen 11 er ved dens ender afstøttet i bøjlen 9 via den varmeisolerende konstruktionsdel 12 med de ringkraveformede lameller 12a og via tallerkenfjederen 13 på ringbunden 6 samt via den varmeisolerende konstruktionsdel 14 med 25 ringformede lameller 14a. De varmeisolerende konstruktionsdele 12 og 14 er her udformet som hule cylindre, idet mindst den ved rørnetsiden liggende hule cylinder er lukket i retning mod rørnet- henholdsvis vandsiden for at undgå en direkte kontakt mellem det i rørnettet værende vand og glasampullen 3Q 11, hvilket ville medføre en uønsket bortledning af varme fra glasampullen mod rørnettet henholdsvis vandet. Bortledningen af varme kan eksempelvis også mindskes ved, at den mellem tallerkenfjederen 13 og sprinklerlegemet sædvanligvis benyttede tætning udføres fuldfladet.

35

Naturligvis kunne en lukning også være tilvejebragt på anden måde. Både konstruktionsdelene 12 og 14 og de.på disse tildannede lameller 12a og 14a er udformet med tynde tværsnit, således at de har en forholdsvis lav masse, men en i forhold 12 DK 168942 B1 hertil stor overflade. Tallerkenfjederen 13 og den ved rørnetsiden liggende varmeisolerende konstruktiondel 14 er naturligvis anbragt og udformet således, at der - eventuelt ved hjælp af yderligere ikke viste konstruktionsdele eller elementer -sikres en sikker afspærring af vandet indtil sprinklerens udløsningstidspunkt.

Lamellerne, de ringformede kraver eller tilsvarende 12a og/eller 14a kan være fremstillet af det samme korrosionsbestandige materiale med høj styrke som cylindrene eller cylinderkapperne 12 og 14, eksempelvis af V2A-stål Cr^g Nig eller af et andet, især et godt varmeledende materiale som kobber, sølv, nikkel, aluminium eller tilsvarende. I dette tilfælde bevirker lamellerne en hurtig opvarmning af konstruktionsdelen 12 og/eller ^ 14, hvorved der mellem glasampullen 11 og ringbunden 6 hen holdsvis bøjlen 9 opbygges en varmebarriere, som ved en passende anbringelse og udformning forhindrer, at der fra' glasampullen 11 kan ledes varme til ringbunden henholdsvis bøjlen, især når de op til glasampullen liggende lameller står direkte 2Q i kontakt med denne, og at konstruktionsdelene 12 og/eller 14 sågar kan føre varme til glasampullen 11 og dermed fremskynde dennes udløsning.

Som materiale for de varmeisolerende konstruktionsdele 12 25 og 14 kommer på grund af deres egenskaber, især hvad angår korrosionsbestandighed, høj styrke,lav varmeledningsevne samt stor varmeoptagelsesevne, men lav varmeakkumuleringsevne ud over det nævnte V^A-stål eksempelvis også chrom-nikkel-stål, stål med 36% Ni, Monelmetal, keramik og glas i betragtning.

30 Der kan imidlertid også anvendes bedre ledende materialer, når disse eksempelvis som følge af højre styrke kan kompensere med et lavere materialetværsnit. Kompensation kan også ske ved en længere isoleringsstrækning.

35 Ved udførelsesformen ifølge fig. 7, i hvilken samme dele har samme henvisningstal som hidtil, er lukketallerkenen 15 anbragt mellem tallerkenfjederen 13 og sprinklerringbunden DK 168942 B1 13 6. Tallerkenfjederen 13 overtager her den varmeisolerende konstruktionsdels 12 funktion og er derfor fremstillet af et materiale, der har de herfor nødvendige egenskaber. Ved 5 bøjlesiden er den varmeisolerende konstruktionsdel 14 her udformet som en glasampullens 11 aflukkede ende optagende hulcylinder af et passende velegnet materiale.

Mellem glasampullen 11 og konstruktionsdelene 13 (12) og 10 14 er ringkraverne eller tilsvarende 16 af kobber eller et andet godt varmeledende materiale anbragt med direkte anlæg mod glasampullen. Disse har en indvendig ombertling, som omslutter den op til gasampullen liggende ende af tallerkenfjederen 13 (12) henholdsvis den hule cylinder og er indspændt mellem konstruktionsdelene 13 (12) og 14. De som varmesamlere tjenende tynde ringkraver 16 har i forhold til deres masse stor overflade, hvorved de kan optage en stor varmemængde og således i tilfælde af brand ved hjælp af de optrædende røggasser forholdsmæssigt hurtigt bliver opvarmet i væsentlig grad.

20 Da der via konstruktionsdelene 13 (12) og 14 på grund af disses materialeegenskaber og tværsnitsudformning kun kan bortledes forholdsvis lidt varme, danner ringkraverne en varmebarriere, således at en varmebortledning fra glasampullen til sprinklerkroppen i vid udstrækning undertrykkes og eventuelt 25 tværtimod kan lede varme til glasampullen. Her virker især glasampuller, som ikke er fortykket, men som det hidtil har været almindeligt er forholdsmæssigt tyndvægget i positiv retning og kan herved lette varmestrømmen fra varmesamleren ind i sprængvæsken.

30

Ifølge fig. 8, der viser et forenklet snit efter linien A-A i fig. 7, er sprinklerbøjledelene 9a og 9b i forhold til en tænkt forbindelseslinie, der centralt forbinder disse med hinanden og strækker sig gennem glasampullens 11 akse, udformet 35 med deres tværsnit drejet en vinkel på ca. 60°, således at kun lidt af luften henholdsvis røggasserne, som i overensstemmelse med påstrømningsretningen allerede er blevet afkølet af bøjledelene, også rammer udløseelementet, dvs. glasampullen 5 DK 168942 B1 14 11, hvilket ifølge fig. 5b er en stor fordel for forbedringen af RTI-værdien og C-værdien. Dette princip kan naturligvis også benyttes ved de kendte trearmede eller flerarmede bøjler.

I diagrammet i fig. 9, i hvilket linien 1 viser den konstante røggastemperatur på 200°C og linien 2 den forudsete udløsningstemperatur på 68°C, er udløseforholdet for en sprinkler vist under hensyntagen til en ventetid, der optræder efter at den nominelle temperatur er nået. Denne ventetid skyldes ved smeltelodsprinklere den varme, der skal tilvejebringes på smeltningstidspunktet. Men også ved glasampulsprinklere indtræder denne ventetid med en væsentlig størrelse. Ventetiden kan måleteknisk tilvejebringes ved, at man ved givne prøvnings-betingelser for røggastemperatur og -hastighed bringer sprinklere med forskellige udgangstemperaturer til at udløse og måler disses udløsningstider. Vælger man nu på udløsningstidspunktet som referencetidspunkt og indfører starttemperaturen for den afprøvede sprinkler ved et til venstre i forhold til 20 udløsningstiden forskudt tidspunkt, får man i det mindste frem til den nominelle temperatur udløseelementets sande opvarmningskurve, der som eksempel er vist ved kurve 4a.

Heraf ses, at glasampulsprinkleren, der er startet ved 0°C, ikke udløser efter 27 sekunder (linie a), men efter et længere 25 fastholdelsestidsrum her efter 56 sekunder (linie b). I mod sætning hertil udløser den med et forudset brudsted ifølge opfindelsen forsynede glasampul ved et væsentligt tidligere tidspunkt og en lavere temperatur (linie c). Årsagen til denne forsinkelse er på nuværende tidspunkt ikke efterforsket 20 nøje. Den kan imidlertid delvis tilskrives den energi, der er nødvendig for at opbygge trykket i glasampullen. Endvidere er det kendt, at glas bedre kan tåle kortvarig højere belastninger end langvarig. Det kan derfor antages at være aldeles sandsynligt, at glasampullen over et vist tidsrum kan tåle 35 en højere temperatur end den nominelle temperatur og det dermed forbundne højere tryk. Man har forsøgt at udtrykke dette fænomen vedrørende udløsningsforsinkelsen ved hjælp af en aktiveringsparameter. Denne har enheden °C. Man kan fore 5 DK 168942 B1 15 stille sig denne som et udtryk for temperaturforskellen mellem glasampullens virkelige udløsningstemperatur og den nominelle udløsningstemperatur.

Udløsningstemperaturen er glasampullens brudtemperatur, der tilvejebringes i en væske med langsomt voksende temperatur. Brudtemperaturen bestemmes af den ifyldte mængde afstemt efter arten af det ifyldte stof samt af glasampullens brudtryk.

10

Ved rumtemperatur er de forseglede glasampuller ikke fuldstændigt fyldte, men indeholder et hulrum, der ser ud som en luftblære, men som ud over den ved sammensmeltningen af glasampullen i denne indesluttede luft er fyldt med fordampet 2g sprængvæske. Når glasampullens temperatur stiger, forsvinder dette hulrum mere og mere og kan ved nogle få grader Celsius under brudtemperaturen ikke mere registreres, hvorved det kan antages, at væsken nu fuldstændigt udfylder glasampullens indre. For dette forløb, der er forbundet med en trykforhøjelse 20 o? en samtidig udvidelsesundertrykkelse, skal der ved hjælp af den til glasampullen tilstrømmende varme tilvejebringes energi, som ved en given glasampul er større, jo større komprimeringsevnen K og jo mindre udvidelseskoefficient af den ifyldte væske og jo større specifik varme ESpec af væskevolume-25 net er. Den nødvendige energi er mindre, jo højere den af disse størrelser dannede karakteristiske værdi y i/°c_ 3 K-E 1/bar · cal/grad cm

Sp€C

30 er. Denne værdi er eksempelvis ved kviksølv omkring 100, ved benzen og siliconeolie omkring 27 og ved glycerin og glycol omkring 20. Ved valg af egnede materialer eller også ved egnede tilsætninger er det muligt at påvirke aktiverings-35 parameteren, dvs. nedsætte denne.

Aktiveringsparameteren kan imidlertid også nedsættes i væsentlig grad ved passende udformning af glasampullerne. Glasampul- DK 168942 B1 16 lerne må være langtidsstabile over for optrædende langsgående kræfter, der tjener til at holde lukkelegemet i lukkestillingen. De må ligeledes være stabile over for bøjekræfter. De behøver imidlertid ikke at være stabile over for voksende indre tryk, da dette kun vokser i tilfælde af en opvarmning,

S

idet glasampullen jo netop ved opvarmning til en forud given udløsningstemperatur, hvis indre tryk ikke længere kan modstås, skal udløse ved selvødelæggelse, og sprinkleren ved åbning af lukket skal gå i gang.

10 I fig. 10a er der til venstre i stærkt forstørret målestok og set ovenfra i tværsnit vist en glasampul udformet på sædvanlig måde og med en vægtykkelse, der er konstant over hele omkredsen. Ifølge det ved siden af til højre viste skematiske diagram vokser trykket i glasampullen til at begynde med meget 15 langsomt med voksende opvarmning og tid for dernæst i det væsentlige uden overgang, dvs. inden for en relativt kort tidsperiode, at vokse stærkt for til sidst ved temperaturen Tbrud at na det forholdsvis høje brudtryk Pbru(j r ved hvilket 2Q glasampullen som ønsket bryder.

I fig. 10b er glasampullen 11 vist på samme måde som i fig. 10a, men forsynet med det forudsete brudsted 17. Ifølge det i fig.

10b til højre viste skematiske diagram fremkommer på grund 25 af det forudsete brudsted et meget lavere brudtryk pj3rU(j og dermed også en lavere energi nødvendig for opbygning af trykket. Endvidere bliver den ved hurtig temperaturstigning ellers optrædende forhøjede temperatur reduceret væsentligt.

3g Et eksempel på udformningen af det forudsete brudsted 17 er vist i det stærkt forstørrede længdesnit gennem glasampullen 11 i fig. 10c. Det forudsete brudsted er her udformet som en halvmåneformet notagtig fordybning, således at det undgås, at der optræder kærvspændinger. Andre former for 33 forudsete brudsteder end de i fig. 10b og 10c viste er naturligvis mulige. Ligeledes kan der i stedet for et enkelt forudset brudsted forefindes to eller flere sådanne, fortrinsvis

Claims (20)

1. Termisk udløseindretning for sprinklere til stationære brandslukningsanlæg og med et udløseelement, der er udformet som en med sprængvæske fyldt glasampul, som med sine ender 35 er indespændt mellem et ved rørnetsiden liggende lukkelegeme, eksempelvis et ventilhoved, der ligger an mod et ventilsæde eller tilsvarende, og et anlæg, fortrinsvis en i det væsentlige DK 168942 B1 U-formet bøjlef der bærer en spredetallerken, hvilken glasampul holder lukkelegemet i lukkestillingen indtil udløsningstidspunktet, kendetegnet ved, at glasampullen (11) i det mindste er afstøttet indirekte mod lukkelegemet (13 henholdsvis 15) via en varmeisolerende konstruktionsdel (12,14), som er fremstillet af et korrosionsbestandigt materiale med høj styrke og lav varmeledningsevne samt stor varmeoptagelsesevne, men lav varmeakkumuleringsevne, såsom chrom-nikkel-stål, især CrNi 18,8, stål med 36% Ni, monelmetal, keramik og tilsva- 10 rende, og som har lav masse og stor overflade samt i varme-strømmens retning lille tværsnit.

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den varmeisolerende konstruktionsdel (12,14) er dannet 15 af flere enkeltdele.

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at i det mindste den ved rørnetsiden liggende varmeisolerende konstruktionsdel (12) er udformet som en hul cylinder. 20

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den ved rørnetsiden liggende hule cylinder er lukket ved sin væk fra glasampullen (11) vendende ende. 25

5. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den ved rørnetsiden liggende varmeisolerende konstruktionsdel (12) er adskilt mod direkte kontakt med vandet ved hjælp af en under lukkelegemet (13 henholdsvis 15. liggende tætning. 30

6. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den varmeisolerende konstruktionsdel (12,14) er forsynet med mindst én ribbeagtig udvidelse (12a, 14a). 35 DK 168942 B1

7. Indretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at den ribbeagtige udvidelse (12a,14a) i egenskab af varmesamler er fremstillet af et godt varmeledende materiale, såsom kobber, sølv, nikkel, aluminium eller tilsvarenden. 5

8. Indretning ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at den ribbeagtige udvidelse (12a,14a) er udformet som mindst én i det væsentlige vinkelret på glasampullens akse forløbende lamelagtig tynd vinge, tynd skive eller tilsvarende. 10

9. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-8, kendetegnet ved, at glasampullens (11) afstøtningsområde er udformet tyndvægget. I5

10. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-9, kendetegnet ved, at glasampullen (11) indeholder en fyldning af stoffer med i forhold til volumenet lav specifik varme.

11. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-10, ken detegnet ved, at glasampullen (11) indeholder en fyldning af stoffer, som ved opvarmning udvider sig kraftigt.

12. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-11, k e n -25 detegnet ved, at glasampullen (11) indeholder en fyldning af godt varmeledende og lidet kompressible stoffer.

13. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-12, kendetegnet ved, at glasampullen (11) har et forudset 30 brudsted (17), der virker ved en forudbestemt størrelse af det indre tryk

14. Indretning ifølge krav 13, kendetegnet ved, at det forudsete brudsted (17) er udformet som en i det væsent-35 lige V-formet udvendigt på glasampullen anbragt not, der strækker sig over i det mindste en del af glasampullens (11) aksiale længde. DK 168942 B1

15. Indretning ifølge krav 13 eller 14, kendetegnet ved, at det forudsete brudsted (17) er dannet ved ind-ridsning, indslibning eller tilsvarende i glasampullen (11).

16. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-15, ken detegnet ved, at glasampullen (11) fri for luft er fyldt med benzen, siliconeolie eller tilsvarende.

17. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-16, k e n -10 detegnet ved, at sprinklerens bøjle (9) er udformet således, at den på strømningsmæssig gunstig måde undgår at danne læ for glasampullen (11) og de varmeisolerende konstruktionsdele (12,14).

18. Indretning ifølge krav 17, kendetegnet ved, at tværsnittet af bøjlens (9) arme (9a,9b) - set i et vinkelret på glasampullens (11) akse lagt snit - er anbragt under en skrå vinkel i forhold til en tænkt ret linie, der forbinder armene centralt med hinanden og går gennem glasampullens 20 (11) akse.

19. Indretning ifølge krav 18, kendetegnet ved, at tværsnittet af bøjlens (9) arme (9a,9b) er skråtstillet under en vinkel på i det væsentlige 15 til 60°, fortrinsvis 25 30 til 50° og især 40°.

20. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1-19, k e n -detegnet ved, at glasampullen (11) er forbundet med en uden for bøjlen (9) anbragt varmesamler, der er fremstillet 30 af et godt varmeledende materiale og udformet med stor over flade via et mellemled af et godt varmeledende materiale, såsom kobber eller tilsvarende. 35