EP0301052B1 - Auslöseelement für einen sprinkler - Google Patents

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EP0301052B1
EP0301052B1 EP88901221A EP88901221A EP0301052B1 EP 0301052 B1 EP0301052 B1 EP 0301052B1 EP 88901221 A EP88901221 A EP 88901221A EP 88901221 A EP88901221 A EP 88901221A EP 0301052 B1 EP0301052 B1 EP 0301052B1
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EP
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trigger element
hydrocarbons
low
sprinkler
expanding liquid
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EP88901221A
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Johann Georg Mohler
Petr Bohac
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
    • A62C37/10—Releasing means, e.g. electrically released
    • A62C37/11—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive
    • A62C37/14—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive with frangible vessels

Definitions

  • the most commonly used extinguishing system is the sprinkler system, which is screwed to the water pipe network and is the most common extinguishing system.
  • the water outlet nozzle is closed by a glass barrel filled with a suitable liquid.
  • the hot flue gases heat up the explosive; this expands and bursts the glass keg when a trigger temperature specified by the filling quantity is reached. This automatically releases the nozzle and sprays the source of the fire with an extinguishing jet that is torn into droplets.
  • the thermal capacity of the explosive fluid but also its thermal conductivity and viscosity play an important role. So that the spread of the trigger temperature is within the narrowest possible tolerances of approx. 5%, the explosive liquid should also cause the steepest possible rise in pressure when heated, that is, it should have a high value that is decisive for the rise in pressure with temperature (dP / dT) Have ratio of thermal expansion coefficient to compressibility (> 10 bar / K).
  • the response time can be influenced by the material properties on the one hand, and by design measures on the other.
  • a reduction in response time results, for example, from a reduction in the wall thickness of the glass barrel, an increase in the thermal conductivity of the glass material and / or the explosive fluid, as well as a reduction in volume of the glass barrel.
  • German published patent application DE 32 20 124 A1 published in December 1983, describes a reduction in the volume of filling liquid by means of an inserted displacer.
  • alcohols are mainly used as explosives for glass barrel sprinklers, namely n-butanol, isopropanol and glycerin, less often paraffin oil or more recently ethyl acetate.
  • the present invention shortens the response time by using special explosive liquids, in which the heat absorption takes place particularly quickly, as the inner filling of the sprinkler glass vials. It was found experimentally that the response time of the glass vials serving as trigger elements depends on the one hand on the product of the average thermal capacity of the explosive liquid with its density and the glass barrel volume (thermal capacity of the inner filling), but on the other hand also depends on the thermal conductivity of the explosive liquid and its viscosity. The coefficient of thermal expansion, toxicity and chemical resistance of a liquid over time also play a role in its use as an explosive.
  • Table II below shows the volume-related heat capacities (i.e. the products of the heat capacity and the density), the viscosities, the thermal conductivities and the calculated values of the pressure rise with the temperature (which correspond to the ratio of thermal expansion coefficient to compressibility) of some explosive liquids specified.
  • the volume-related heat capacity C ' has a value ⁇ 1.5 J / ml
  • the viscosity has a value ⁇ 0.8 mPa ⁇ s
  • the thermal conductivity has a value> 0.025 W / cm ⁇ K
  • the Pressure increase with the temperature dP / dT has a value> 10 bar / K.
  • worse values for one or more properties and better values for other properties can balance each other out to some extent.
  • the invention now relates to a trigger element for a sprinkler, wherein the trigger element consisting of a glass barrel and filled with an explosive liquid keeps the water outlet nozzle of the sprinkler closed, which is characterized in that the explosive liquid is composed of lower alkyl homologues of benzene, medium aliphatic hydrocarbons and lower cycloaliphatic Hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and their mixtures with one another or with other liquids miscible therewith are selected.
  • the lower alkyl homologues of benzene, the middle aliphatic hydrocarbons, that is, for example, aliphatic hydrocarbons with 5 to 12 carbon atoms, the lower cycloaliphatic hydrocarbons, that is, for example, cycloaliphatic hydrocarbons with up to 8 carbon atoms, and the halogenated hydrocarbons can, as a rule, with one another and with other liquids with organic compounds known as explosive liquids, such as lower mono- or polyhydric aliphatic alcohols and lower alkyl esters of lower alkane carboxylic acids, in any ratio in which they are miscible with one another.
  • the explosive liquid can consist of toluene, xylene, n-decane, cyclohexane, trichlorethylene, tetrachlorethylene or mixtures thereof.
  • the explosives can be used for different nominal opening temperatures.
  • n-decane is suitable for nominal opening temperatures up to 182 ° C.
  • the explosive liquid can be used as a lower mono- or polyhydric aliphatic alcohol or lower alkyl ester of a lower alkane carboxylic acid or a mixture thereof, e.g. Contain methanol, ethanol, isopropanol, glycerin or ethyl acetate or mixtures thereof, but usually no special advantages can be achieved.

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Description

  • Im Bereich der ortsfesten Feuerlöschanlagen stellen die mit dem Wasserohrnetz verschraubten, thermisch auslösenden Sprinkleranlagen des am meisten verbreitete Löschsystem dar. Bei den Glasfass-Sprinklern ist die Wasseraustrittsdüse durch ein mit einer geeigneten Flüssigkeit gefülltes Glasfässchen verschlossen. Im Brandfall bewirken die heissen Rauchgase eine Erwärmung der Sprengflüssigkeit; diese dehnt sich aus und sprengt beim Erreichen einer durch die Füllmenge vorgegebenen Auslösetemperatur das Glasfässchen. Dadurch wird die Düse automatisch freigegeben und besprüht den Brandherd mit einem zu Tröpfchen aufgerissenem Löschstrahl.
  • Obwohl die ersten automatischen Sprinkler-Löschsysteme bereits im letzten Jahrhundert installiert worden sind, ist deren Entwicklung bis heute nicht abgeschlossen. Um einen Brand gleich nach seinem Ausbruch bekämpfen zu können, muss in erster Linie die Ansprechzeit von Glasfass-Sprinklern - das heisst die zur Erwärmung der Sprengflüssigkeit auf die Auslösetemperatur erforderliche Zeitspanne - noch verkürzt werden. Schnellauslösende (fast response) Sprinkleranlagen bedeuten einen erhöhten Schutz der Sachwerte und vor allem auch der im gefährdeten Raum befindlichen Personen. Zugleich ermöglicht die erzielte Wirkflächen-verminderung eine Reduktion des Löschwasserbedarfes.
  • Die Nennöffnungstemperaturen der GlasfassSprinkler sind durch die Farbe der Sprengflüssigkeit, die durch Zusatz geeigneter Farbstoffe erzielt wird, leicht erkennbar. Die Farbkennzeichnungen sind in der folgenden Tabelle I angegeben:
    Figure imgb0001
  • Für die Ansprechzeit der Glasfass-Sprinkler spielt nicht nur die Wärmekapazität der Sprengflüssigkeit, sondern auch ihre thermische Leitfähigkeit und Viskosität eine wichtige Rolle. Damit die Streuung der Auslösetemperatur im Rahmen möglichst enger Toleranzen von ca. 5% liegt, soll die Sprengflüssigkeit zudem beim Erwärmen einen möglichst steilen Druckanstieg hervorrufen, das heisst, sie soll einen hohen Wert des für den Druckanstieg mit der Temperatur (dP/dT) massgeblichen Verhältnisses von thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu Kompressibilität (> 10 bar/K) aufweisen. Die Ansprechzeit lässt sich einerseits durch die massgebenden Stoffeigenschaften, andererseits durch konstruktive Massnahmen beeinflussen. Eine Ansprechzeitverkürzung resultiert z.B. bei einer Verminderung der Wandstärke des Glasfässchens, bei einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Glasmateriales und/oder der Sprengflüssigkeit, genauso wie bei einer Volumenreduktion des Glasfässchens. Die am l. Dezember 1983 offengelegte deutsche Offenlegungsschrift DE 32 20 124 A1 beschreibt zu diesem Zweck eine Verringerung des Füllflüssigkeitsvolumens mittels eines eingelegten Verdrängekörpers. Zur Zeit werden als Sprengflüssigkeiten für Glasfass-Sprinkler vorwiegend Alkohole, namentlich n-Butanol, Isopropanol und Glycerin, seltener auch Paraffinöl oder neuerdings Ethylacetat verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung verkürzt die Ansprechzeit durch Verwendung von speziellen Sprengflüssigkeiten, bei denen die Wärmeaufnahme besonders schnell erfolgt, als Innenfüllung der Sprinkler-Glasfässchen. Experimentell wurde festgestellt, dass die Ansprechzeit der als Auslöseelemente dienenden Glasfässchen einerseits vom Produkt der mittleren Wärmekapazität der Sprengflüssigkeit mit ihrer Dichte und dem Glasfassvolumen (Wärmekapazität der Innenfüllung), andererseits jedoch ebenfalls von der Wärmeleitfähigkeit der Sprengflüssigkeit und ihrer Viskosität abhängt. Auch der Wärmeausdehnungskoeffizient, die Giftigkeit und die chemische Beständigkeit einer Flüssigkeit im Laufe der Zeit spielen eine Rolle bei ihrer Verwendung als Sprengflüssigkeit.
  • Die experimentell ermittelten relativen Ansprechzeiten einiger Sprengflüssigkeiten sind aus Tabelle II ersichtlich.
    Figure imgb0002
  • Insbesondere bei Toluol und einigen Halogenderivaten der Kohlenwasserstoffe erhält man tiefe Werte für die Ansprechzeiten. Durch die Verwendung dieser Stoffe als Sprengflüssigkeiten lässt sich die Ansprechzeit der Glasfass-Sprinkler gegenüber den bisher verwendeten Sprengflüssigkeiten, wie z.B. Isopropanol, bis auf die Hälfte reduzieren. Ihr Einsatz bedeutet daher einen wesentlichen Schritt bei der Entwicklung schnellauslösender Glasfass-Sprinkleranlagen, die durch ihr schnelles Reagieren einen Brand in einem früheren Stadium löschen.
  • In der folgenden Tabelle II sind die volumenbezogenen Wärmekapazitäten (das heisst, die Produkte aus der Wärmekapazität und der Dichte), die Viskositäten, die Wärmeleitfähigkeiten und die berechneten Werte des Druckanstiegs mit der Temperatur (die dem Verhältnis von thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu Kompressibilität entsprechen) einiger Sprengflüssigkeiten angegeben.
    Figure imgb0003
  • Im allgemeinen ist es vorteilhaft, wenn die volumenbezogene Wärmekapazität C′ einen Wert < 1,5 J/ml hat, die Viskosität einen Wert < 0,8 mPa·s hat, die Wärmeleitfähigkeit einen Wert > 0,025 W/cm·K hat und der Druckanstieg mit der Temperatur dP/dT, wie oben erwähnt, einen Wert > 10 bar/K hat. Jedoch können schlechtere Werte für eine oder mehrere Eigenschaften und bessere Werte für andere Eigenschaften sich in einem gewissen Grade ausgleichen.
  • Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Auslöseelement fur einen Sprinkler, wobei das aus einem Glasfässchen bestehende und mit einer Sprengflüssigkeit gefüllte Auslöseelement die Wasseraustrittsdüse des Sprinklers geschlossen hält, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sprengflüssigkeit aus Niederalkylhomologen des Benzols, mittleren aliphatischen Kohlenwasserstoffen, niederen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, Halogenkohlenwasserstoffen und deren Mischungen miteinander oder mt anderen damit mischbaren Flüssigkeiten gewählt ist.
  • Die Niederalkylhomologen des Benzols, die mittleren aliphatischen Kohlenwasserstoffe, das heisst z.B. aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, die niederen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffe, das heisst z.B. cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, und die Halogenkohlenwasserstoffe können miteinander und mit anderen Flüssigkeiten, in der Regel mit als Sprengflüssigkeiten bekannten organischen Verbindungen, wie niederen ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen und Niederalkylestern von niederen Alkancarbonsäuren, in beliebigen Verhältnissen, in denen sie miteinander mischbar sind, gemischt werden.
  • Beispielsweise kann die Sprengflüssigkeit aus Toluol, Xylol, n-Decan, Cyclohexan, Trichlorethylen, Tetrachlorethylen oder deren Mischungen bestehen. Je nach ihrem Siedepunkt können die Sprengflüssigkeiten für verschiedene Nennöffnungstemperaturen verwendet werden. Z.B. eignet sich n-Decan trotz seiner verhältnismässig langen Ansprechzeit für Nennöffnungstemperaturen bis 182 °C.
  • Die Sprengflüssigkeit kann ausser den oben genannten spezifischen Verbindungen als niederen ein- oder mehrwertigen aliphatischen Alkohol oder Niederalkylester einer niederen Alkancarbonsäure oder Mischung davon z.B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Glycerin oder Ethylacetat oder deren Mischungen enthalten, doch können dadurch in der Regel keine besonderen Vorteile erzielt werden.

Claims (5)

1. Auslöseelement für einen Sprinkler, wobei das aus einem Glasfässchen bestehende und mit einer Sprengflüssigkeit gefüllte Auslöseelement die Wasseraustrittsdüse des Sprinklers geschlossen hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengflüssigkeit aus Niederalkylhomologen des Benzols, mittleren aliphatischen Kohlenwasserstoffen, niederen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, Halogenkohlenwasserstoffen und deren Mischungen miteinander oder mit anderen damit mischbaren Flüssigkeiten gewählt ist.
2. Auslöseelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengflüssigkeit Toluol oder ein Xylol ist oder enthält.
3. Auslöseelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengflüssigkeit n-Decan ist oder enthält.
4. Auslöseelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengflüssigkeit Cyclohexan ist oder enthält.
5. Auslöseelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengflüssigkeit Trichlorethylen oder Tetrachlorethylen ist oder enthält.
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