EP1307683B1

EP1307683B1 - Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung

Info

Publication number: EP1307683B1
Application number: EP01969584A
Authority: EP
Inventors: Thomas Andreas
Original assignee: Luxembourg Patent Co SA
Current assignee: Luxembourg Patent Co SA
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2004-05-12
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: DE50102278D1; CN1230647C; EP1307683A1; AU2001289797A1; JP2004505699A; RU2266464C2; CN1446296A; WO2002012781A1; US20040164868A1; US6836217B2; JP4751007B2; LU90629B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung.

Stand der Technik

Für Feuerlöschvorrichtungen mit gasförmigen Löschmedien ist vorgeschrieben, dass der Druckbehälter, in dem das Löschmedium unter Druck bevorratet wird, auf Gasverluste kontrolliert wird. Bei Kohlendioxid-Druckflaschen muss gewährleistet sein, dass ein Gasverlust von mehr als 10 % des Füllgewichts sicher festgestellt wird. Transportable Kohlendioxid-Feuerlöscher werden bei ihrer periodischen Überprüfung mittels einer geeichten Waage gewogen. Zwischen zwei Überprüfungen bleibt ein Gasverlust demnach unbemerkt. Bei stationären Kohlendioxid-Feuerlöschanlagen hängen die Kohlendioxid-Druckflaschen einzeln in einer Wiegevorrichtung, so dass das Gewicht jeder einzelnen Kohlendioxid-Druckflasche kontinuierlich überwacht wird. Wird ein festgelegtes Gewicht unterschritten, so wird ein Alarm ausgelöst. Solche Wiegevorrichtungen zum Einhängen der Kohlendioxid-Druckflaschen verteuern die stationären Feuerlöschvorrichtungen wesentlich. Sie müssen zudem in regelmäßigen Abständen geeicht werden.

Bis jetzt gab es keine zufriedenstellende Alternative zum Wiegen der Kohlendioxid-Dnrckflaschen.

Drucküberwachungen sind für das Feststellen eines Gasverlustes aus einer Kohlendioxid-Druckflasche völlig ungeeignet da, bei einem üblichen Fültverhältnis von 1:1,50 (d.h. einem Füllgewicht von 0.666 kg Kohlendioxid pro Liter Flaschenvolumen), unterhalb einer Temperatur von 27°C ein Gasverlust von 10% keinen wesentlichen Druckabfall in der Flasche mehr verursacht (bei einem Füllverhältnis von 1:1,34, d.h. einem Füllgewicht von 0.746 kg Kohlendioxid pro Liter Flaschenvolumen, beträgt diese untere Temperaturgrenze sogar zirka 22°C). Zudem ist der Druck in der Kohlendioxid-Druckflasche stark temperaturabhängig.

Auch Füllstandsmesser mit Schwimmkörper haben sich, zumindest bei Feuerlöschvorrichtungen, nicht als Alternative zum Wiegen der Kohlendioxid-Druckbehälter durchsetzen können. Ein Ventil mit einem integrierten Füllstandsmesser mit Schwimmkörper, wie es z.B. aus der Patentschrift US-A-4,580,450 für eine Kohlendioxid-Druckflasche bekannt ist, ist in Kohlendioxid-Feuerlöschanlagen nicht einsetzbar weil die Unterbringung des Gestänges des Füllstandsmessers im Ventilsockel sehr viel Platz beansprucht und hierdurch die Einlassbohrung für das Gas im Ventilsockel relativ klein ausfallen muss. In diesem Zusammenhang ist in der Tat anzumerken, dass Kohlendioxid-Druckflaschen für stationäre Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtungen in ihrem Flaschenhals lediglich ein Innengewinde W 28,8 x 1/14" nach DIN 477 haben. In dieses Innengewinde muss ein Ventilsockel eingeschraubt werden, der eine Einlassbohrung für das Löschmittel von mindestens 12 mm Durchmesser aufweisen soll, damit das Kohlendioxid nach Auslösen der Feuerlöschvorrichtung, mit niedrigem Druckverlust in das Ventil einströmen kann.

Aus der Patentschrift US-A-5,701,932, WELCHE ALS nächstliegender Stand der Technik gilt, ist, für Gasflaschen mit hochreinen Gasen, ein Gasflaschenventil mit einer eingebauten kapazitiven Füllstandsmessvorrichtung als Alternative zu einer mechanischen Füllstandsmessung mit Schwimmer bekannt. Die in der US-A-5,701,932 beschriebene kapazitive Füllstandsmessung basiert hierbei auf dem Prinzip, dass die flüssige Phase eines Gases eine weitaus höhere dielektrische Konstante als die gasförmige Phase aufweist, so dass ein Sinken des FlGssigkeitsstands in der Druckflasche sich in einer Minderung der Kapazität der Sonde niederschlägt. Dieses Messprinzip setzt also voraus, dass die Messung bei einer vorgegeben Umgebungstemperatur erfolgt, bei der gewährleistet ist, dass es zwei getrennte Phasen in der Druckflasche gibt, und dass der Flüssigkeitsstands in der Druckflasche abnimmt falls der Druckflasche Gas entnommen wird. Dies ist jedoch, im Gegensatz zu der in der US-A-5,701,932 beschriebenen Anwendung für hochreine Gase, bei einer Kohlendioxid-Druckflasche für den Feuerlöschbereich längst nicht immer der Fall. In der Tat, in Feuerlöschvorrichtungen werden Kohlendioxid-Druckflaschen u.a. in Maschinenräumen zum Objektschutz eingesetzt, wobei ohne weiteres Umgebungstemperaturen über 40°C erreicht werden können. Nun nimmt bei einem Füllverhältnis der Kohlendioxid-Druckflasche von 1:1,50 (d.h. 0.666 kg Kohlendioxid pro Liter Flaschenvolumen), die flüssige Phase des Kohlendioxids schon ab einer Temperatur von 27,2°C das gesamte Flaschenvolumen ein, so dass oberhalb dieser Temperatur ein Gasverlust nicht mehr unbedingt einer Änderung des Flüssigkeitsstands in der Druckflasche bewirkt. Zudem liegt die kritische Temperatur des Kohlendioxids, ab der das Kohlendioxid ein superkritisches Fluid bildet indem es sowieso keinen Unterschied mehr zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase gibt, schon bei 31 °C.

Weiterhin ist zum Ventil mit der kapazitiven Füllstandsmessvorrichtung aus der US-A-5,701,932 anzumerken, dass es sich auch aus strömungstechnischen Gründen nicht für Kohlendioxid-Druckflaschen in Feuerlöschvorrichtungen eignet. In der Tat, in einem Ventilsockel mit einem W 28,8 x 1/14" Einschraubgewinde nimmt der Einbau der kapazitiven Messsonde soviel Platz ein, dass kein Platz mehr für eine Einlassbohrung von mindestens 12 mm Durchmesser für das Kohlendioxid-Löschgas übrigbleibt. Um genügend Platz für eine solche 12 mm Einlassbohrung im Ventilsockel zu gewinnen, könnte man selbstverständlich den Durchmesser der kapazitiven Messsonde noch verkleinem. Hierbei müsste man jedoch Stabilitätsprobleme der Messsonde mit in Kauf nehmen, die bei einem sicherheitsrelevanten Element nicht zu verantworten sind.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, in einer Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung den Kohlendioxid-Druckbehälter, sowohl bei niedrigen wie auch bei hohen Umgebungstemperaturen, ohne Wiegen zuverlässig auf Gasverluste zu kontrollieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

In einer erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung wird zum Feststellen eines Gasverlustes aus dem Kohlendioxid-Druckbehälter eine kapazitive Messvorrichtung eingesetzt, die für einen Temperaturbereich unterhalb und oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids geeicht ist. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass eine kapazitive Messvorrichtung nicht nur in bekannter Art und Weise Änderungen im Flüssigkeitsstand in dem Druckbehälter messen kann, sondern dass auch oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids, d.h. wenn es keinen physikalischen Unterschied mehr zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase des Kohlendioxids gibt, einem Gasverlust aus dem Druckbehälter eine messbare Kapazitätsänderung eindeutig zugeordnet werden kann. Auf diese Art und Weise wird eine einfache Lösung zum Feststellen eines Gasverlustes aus einem Kohlendioxid-Druckbehälter einer Feuerlöschvorrichtung zur Verfügung gestellt, die auch bei hohen Umgebungstemperaturen (d.h. Temperaturen über 30°C) einsetzbar ist und ein aufwendiges Wiegen des Druckbehälters überflüssig macht.

Eine solche kapazitive Messvorrichtung umfasst vorzugsweise: eine kapazitive Messsonde die sich über die gesamte Höhe des Druckbehälters erstreckt, ein Messmodul zum Messen der Kapazität der kapazitiven Messsonde, einen Mikroprozessor zum Verarbeiten der gemessenen Kapazitätsmesswerte, der einer gemessenen Kapazitätsänderung einen entsprechenden Gasverlust zuordnet, sowie Mittel zum Erzeugen einer Alarmmeldung falls der vom Mikroprozessor ermittelte Gasverlust einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Die Eichung erfolgt vorzugsweise elektronisch, wobei z.B. ein Temperatursensor und einen Speicher mit Eichwerten für einen Temperaturbereich unterhalb und oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids eingesetzt werden. Der Mikroprozessor greift temperaturabhängig auf die Eichwerte im Speicher zurück um einer gemessenen Kapazitätsänderung einen entsprechenden Gasverlust zuzuordnen. Falls der errechnete Gasverlust einen vorgegebenen Wert überschreitet, erzeugt der Mikroprozessor eine Alarmmeldung.

Eine solche Vorrichtung eignet sich hervorragend zur Kontrolle des Gasinhalts von Kohlendioxid-Druckflaschen, sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen. Sie ist demnach besonders für den Einsatz in Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtungen geeignet, bei denen die Umgebungstemperatur zwischen -20°C und +60°C liegen kann.

Damit diese Vorrichtung auch problemlos in einer Kohiendioxid-Feuerlöschvorrichtung in Kombination mit einer Kohlendioxid-Druckflasche einsetzbar ist, hat die vorliegende Erfindung zusätzlich das Problem gelöst, die kapazitive Messsonde derart günstig durch den engen Flaschenhals in die Kohlendioxid-Druckflasche einzuführen, dass der Ausströmwiderstand des Löschgases aus der Druckflasche kaum vergrößert wird. Hierzu hat die vorliegende Erfindung ein Auslassventil für eine Kohlendioxid-Druckflasche mit einer integrierten kapazitiven Messsonde geschaffen, wobei eine erste Messelektrode durch ein Steigrohr ausgebildet wird, das in den Ventilsockel einmündet, und eine zweite Messelektrode durch ein Elektrodenrohr ausgebildet wird, welches das Steigrohr mit einem Zwischenspalt auf seiner gesamten Länge umgibt. Durch dieses Auslassventil ergibt sich endlich eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit transportable Kohlendioxid-Feuerlöscher einfacher und öfters auf Gasverlust zu überprüfen, bzw. aufwendige Wiegevorrichtungen für Kohlendioxid-Druckflaschen in stationären Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtungen zu vermeiden. Es ist insbesondere hervorzustreichen, dass ein solches Auslassventil mit Messsonde ungefähr den gleichen Ausströmwiderstand aufweisen kann wie ein strömungsoptimiertes Auslassventil ohne Messsonde. Hierbei zeichnet sich die kapazitive Messsonde, bei der das Steigrohr eine innere Messelektrode ausbildet, auch bei großen Druckflaschen durch eine ausgezeichnete Stabilität aus.

Es werden ebenfalls Ausführungen dieses Ventils vorgestellt bei denen die elektrische Verbindung mit der kapazitiven Messsonde auf eine besonders platzsparende und störungsfreie Art und Weise gelöst ist.

Bei einer ersten Ausführung umgibt eine Isoliermuffe das erste Ende des Steigrohrs in der Einlassbohrung des Ventilsockels und isoliert es elektrisch vom leitenden Ventilsockel. In der Einlassbohrung des Ventilsockels steht dieses erste Ende des Steigrohrs dann mit einem Kontaktelement, das vom leitenden Ventilsockel elektrisch isoliert ist, elektrisch in Kontakt. Das äußere Elektrodenrohr steht hingegen elektrisch mit dem leitenden Ventilsockel in Kontakt und wird über letzteren elektrisch angeschlossen.Das erste Ende des Steigrohrs weist vorteilhaft eine ringförmige Stirnfläche als Kontaktfläche für das isolierte Kontaktelement auf, so dass zum Herstellen einer zuverlässigen elektrischen Verbindung zwischen dem isolierten Kontaktelement und dem Steigrohr, letzteres lediglich in axialer Richtung an das Kontaktelement in der Einlassbohrung des Ventilsockels angepresst werden muss.

Ein für diese erste Ausführung geeignetes isoliertes Kontaktelement umfasst vorteilhaft einen Kontaktring mit ungefähr gleichem Innen- und Außendurchmesser wie die ringförmige Kontaktfläche des Steigrohrs, sowie einen Isolierring mit größerem Außendurchmesser als der Kontaktring. Dieser Isolierring liegt mit einer Stimfläche an einer Schulterfläche in der Einlassbohrung auf und weist in der anderen Stirnfläche eine Ausnehmung auf, in die der Kontaktring eingepasst ist. Bei dieser Ausführung wird ein großflächiger, störungsfreier Kontakt zwischen Steigrohr und Kontaktelement gewährleistet, wobei gleichzeitig ein elektrischer Kurzschluss zuverlässig verhindert wird.

Der Ventilsockel weist bei dieser ersten Ausführung vorteilhaft einen Anschlusskanal auf, der eine Öffnung in der vorerwähnten Schulterfläche ausbildet, an welcher der Isolierring in der Einlassbohrung aufliegt. Der Isolierring weist dann seinerseits eine Ringnut in der Stirnfläche auf, die an dieser Schulterfläche aufliegt, wobei die Öffnung des Kanals in der Schulterfläche in diese Ringnut einmündet, und eine Durchbohrung des Isolierrings sich von der Ringnut zum Kontaktring erstreckt. Bei dieser Ausführung ist dann ein isolierter Anschlussdraht mit einem ersten Ende an den Kontaktring fest angeschlossen und durch die Durchbohrung und die Ringnut des Isolierrings in den Anschlusskanal eingeführt. Die Ringnut verhindert hierbei, dass der Anschlussdraht abgeschert wird, falls das Kontaktelement in der Einlassbohrung verdreht wird.

Das zweite Ende des vorerwähnten Anschlussdrahts ist fest an ein von außen zugängliches Anschlusselement angeschlossen, wobei letzteres abgedichtet und elektrisch isoliert in eine Bohrung des Ventilsockels eingesetzt ist. Der leitende Ventilsockel stellt einen elektrischen Kontakt zum äußeren Elektrodenrohr her. Der elektrische Kontakt zwischen dem äußeren Elektrodenrohr und dem Ventilsockel kann dann über eine ringförmige Stirnfläche des äußeren Elektrodenrohrs hergestellt werden, die an eine ringförmige Stimfläche des Ventilsockels angepresst ist.

Bei dieser ersten Ausführung ragt ein Ende der Isoliermuffe vorzugsweise aus der Bohrung des Ventilsockels heraus und dient zur Befestigung des äußeren Elektrodenrohrs. In einer vorteilhaften Ausführung ist dieses Elektrodenrohr z.B. derart auf dieses Ende der Isoliermuffe aufgeschraubt, dass seine ringförmigen Stirnfläche fest an die ringförmige Stirnfläche des Ventilsockels angepresst ist. Hierbei erfüllt die Isoliermuffe somit die Funktion eines elektrischen Isolators zwischen Steigrohr und Ventilsockel, eines isolierenden Abstandshalters zwischen Steigrohr und äußerem Elektrodenrohr und einer Befestigungs- und Anpressvorrichtung für das äußere Elektrodenrohr. Durch diese Multifunktionsmuffe wird ein Minimum an Einzelteilen für den Einbau der beiden Messelektroden benötigt. Die Isoliermuffe kann weiterhin eine elektrisch leitende Außenwand aufweisen, über die der Ventilsockel und das äußere Elektrodenrohr elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der elektrische Kontakt zwischen Ventilsockel und äußerem Elektrodenrohr weiter verbessert.

In einer alternativen Ausführung der Messelektrode ist das Steigrohr mit seinem oberen Ende in die Einlassbohrung des Ventilsockels eingeschraubt. Eine obere Isolationsmuffe ist auf das obere Ende des Steigrohr aufgeschoben. Eine untere Befestigungsmuffe wird auf das untere Ende des Steigrohrs aufgeschraubt, wobei die aufgeschraubte Befestigungsmuffe das äußere Elektrodenrohr axial gegen die obere Isolationsmuffe presst. Die obere Isolationsmuffe wird hierbei vorteilhaft gegen eine Stirnfläche des Ventilsockels gepresst. Ein bevorzugte Ausführung der unteren Befestigungsmuffe umfasst einen metallischen Kemkörper der auf das untere Ende des Steigrohrs aufgeschraubt ist und einen Isolator der zwischen dem metallischen Kemkörper und dem äußeren Elektrodenrohr angeordnet ist.

Beschreibung anhand der Figuren

Im folgenden wird nun eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig.1:: ein Blockschema das einen beispielhaften Aufbau einer erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Feuerlöschvoriichtung;
Fig.2:: einen Längsschnitt durch ein Auslassventil einer Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung mit integrierter Vorrichtung zum Feststellen eines Gasverlustes aus der angeschlossenen Kohlendioxid-Druckflasche, wobei eine erste Ausgestaltung eines Steigrohrs gezeigt ist, das als kapazitive Messsonde ausgebildet ist;
Fig.3:: eine Vergrößerung des eingerahmten Details I aus Fig. 2; und
Fig.4:: eine Vergrößerung des eingerahmten Details II aus Fig. 2.
Fig.5:: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines Steigrohrs das als kapazitive Messsonde ausgebildet ist; und
Fig.6:: einen Längsschnitt nach Schnittlinie 6-6 durch das Steigrohr der Fig. 5.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Kohlendioxid-Druckflasche einer Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung. Diese Kohlendioxid-Druckflasche ist z.B. mit einem Füllverhältnis von 1:1,50 mit Kohlendioxid gefüllt, was einem Füllgewicht von 0.666 kg Kohlendioxid pro Liter Flaschenvolumen entspricht. Bei einer Temperatur von -20°C ist die Druckflasche 10 zu 62,8 % mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt. Bei einer Temperatur von +20°C beträgt der Volumenanteil der flüssigen Phase 82%. Bei einer Temperatur von 27,2 C ist die Druckflasche schlussendlich zu 100 % mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt. Ab einer Temperatur von 31°C (=kritische Temperatur des Kohlendioxid) gibt es keinen physikalischen Unterschied mehr zwischen flüssigem und gasförmigem Kohlendioxid, d.h. es gibt auch keinen Übergang mehr zwischen einer gasförmigen und flüssigen Phase des Kohlendioxid. Es bleibt anzumerken, dass der Druck in der Druckflasche von 19 bar bei -20°C auf 170 bar bei +60°C ansteigt.

In Fig. 1 ist die Kohlendioxid-Druckflasche 10 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Feststellen eines Gasverlustes aus der Druckflasche 10 ausgestattet, die global mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Diese Vorrichtung 11 umfasst eine kapazitive Messsonde 12, die sich aus zwei Elektroden zusammensetzt. Letztere erstrecken sich über die gesamte Höhe der Druckflasche 10 und sind durch einen Zwischenspalt voneinander getrennt, in dem das Kohlendioxid ein Dielektrikum ausbildet. Man beachte, dass: (1 ) bei Temperaturen unter 27,2°C das Dielektrikum im oberen Teil des Zwischenspalts durch gasförmiges Kohlendioxid ausgebildet wird (bei 20°C ist die Messsonde 10 z.B. zu 82 % in flüssiges Kohlendioxid eingetaucht, während die restlichen 18 % von gasförmigem Kohlendioxid umgeben sind); (2) bei Temperaturen zwischen 27,2°C und 31°C das Dielektrikum im gesamten Zwischenspalt durch flüssiges Kohlendioxid ausgebildet wird; und (3) bei Temperaturen oberhalb 31°C das Dielektrikum im gesamten Zwischenspalt durch superkritisches Kohlendioxid ausgebildet wird.

Das Funktionsprinzip der Vorrichtung 11 basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass eine kapazitive Messvorrichtung nicht nur in bekannter Art und Weise Änderungen im Flüssigkeitsstand in dem Druckbehälter 10 messen kann, sondern dass einem Gasverlust von einigen Prozent aus dem Druckbehälter 10 eine messbare Kapazitätsänderung der Messsonde 12 auch dann eindeutig zugeordnet werden kann falls:

a) der Druckbehälter 10 zu 100 % mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt ist, und somit ein Gasverlust von einigen Prozent nicht mehr zwangsläufig einer Änderung des Flüssigkeitsstands in der Druckflasche bewirkt; und

b) die kritische Temperatur des Kohlendioxids (31°C) überschritten ist, und das Kohlendioxid somit ein superkritisches Fluid bildet indem es keinen Unterschied mehr zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase gibt.

Dieses Funktionsprinzip der Vorrichtung 11 wird vorzugsweise wie folgt umgesetzt. Die kapazitive Messsonde 12 ist an ein Messmodul 14 angeschlossen, das die Kapazität der kapazitiven Messsonde 12 misst und seine Messwerte an einen Mikroprozessor 16 weitergibt. In einem Speichermodul 20, auf das der Mikroprozessor 16 Zugriff hat, sind Eichwerte für einen Temperaturbereich unterhalb und oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids gespeichert. Mittels einer Temperatursonde 18 wird die Umgebungstemperatur erfasst. Der Mikroprozessor 16 errechnet, anhand der gemessenen Temperatur und des Eichwertes für diese Temperatur, den Kohlendioxidinhalt der Druckflasche 10 und vergleicht diesen errechneten Kohlendioxidinhalt mit dem Sollinhalt der Druckflasche. Falls ein Gasvertust festgestellt wird der einen vorgegebenen Wert überschreitet, erzeugt der Mikroprozessor 16 eine Alarmmeldung, die z.B. mittels einem optischen und/oder akustischen Alarmmodul 22 angezeigt wird. Auf diese Art und Weise wird eine einfache Vorrichtung zum Feststellen eines Gasverlustes aus einem Kohlendioxid-Druckbehälter geschaffen, die auch bei hohen Umgebungstemperaturen einsetzbar ist.

Fig. 2 zeigt ein Auslassventil 30 einer stationären Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung in das eine kapazitive Messsonde 12 integriert ist. Der Oberteil 31 des Auslassventils 30, welcher eine Auslösevorrichtung umfasst, ist in Fig. 2 nur angedeutet, da er für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung ist.

Das Auslassventil 30 umfasst einen Ventilkörper 31 mit einem Ventilsockel 32 mit einem Außengewinde 34, mit dem es in den Flaschenhals einer Kohlendioxid-Druckflasche eingeschraubt wird. Hierzu ist anzumerken, dass die Kohlendioxid-Druckflaschen, die in stationären Feuerlöschvorrichtungen eingesetzt werden, in ihrem Flaschenhals lediglich ein W 28,8 x 1/14" Gewinde nach DIN 477 zum Einschrauben des Ventilsockels 32 aufweisen, d.h. dass im Ventilsockel 32 relative enge Platzverhältnisse vorherrschen.

Innerhalb des Ventilsockels 32 ist eine Einlassbohrung 36 angeordnet, in die ein Steigrohr 38 axial einmündet Dieses Steigrohr 38 erstreckt sich bis in die Nähe des Flaschenbodens. Man beachte, dass in einer stationären Kohlendioxid-Feuerlöschvonichtung die Einlassbohrung 36 im Ventilsockel 32 und das Steigrohr 38 mindestens einen Innendurchmesser von 12 mm haben müssen, damit gewährleistet ist, dass nach Auslösen der Feuerlöschvorrichtung, das Löschgas mit ausreichend niedrigem Druckverlust über das Steigrohr 38 in das Auslassventil 30 einströmen kann.

Die kapazitive Messsonde 12 wird in dem Auslassventil 30 der Fig. 2 durch das Steigrohr 38 und durch ein äußeres Elektrodenrohr 40 ausgebildet, welches das Steigrohr 38 mit einem Zwischenspalt 42 umgibt. Mit anderen Worten, die kapazitive Messsonde 12 umfasst zwei koaxiale rohrförmige Elektroden, wobei das Steigrohr 38 die innere Elektrode, das Elektrodenrohr 40 die äußere Elektrode ausbildet. Der ringförmige Zwischenspalt 42 zwischen den beiden Elektroden 38 und 40 wird durch flüssiges, gasförmiges oder superkritisches Kohlendioxid eingenommen, das ein Dielektrikum zwischen den beiden Elektroden 38 und 40 ausbildet.

Ringförmige Abstandshalter 44, 44' aus einem isolierenden Material, deren Wandstärke der Breite des Zwischenspalts 42 entspricht, sind jeweils mittels einem Paar Sicherungsringe 46, 46' am Steigrohr 38 befestigt und gewährleisten, dass der ringförmige Zwischenspalt 42 zwischen den beiden Elektroden über die ganze Länge der Messsonde 12 konstant bleibt. Man beachte, dass die Abstandshalter 44, 44' lokale Abflachungen 45, 45' aufweisen, so dass das Kohlendioxid an den Abstandshaltem 44, 44' entlang in den Zwischenspalt 42 einströmen kann. Mit dem Bezugszeichen 48 ist eine Lüftungsöffnung am oberen Ende des äußeren Elektrodenrohrs 40 bezeichnet, die gewährleistet, dass das Flüssigkeüsniveau und der Druck in dem Zwischen spalt 42 und der Druckflasche stets übereinstimmen.

Der Einbau der Messsonde 12 in den Ventilsockel 32 wird jetzt anhand der Fig. 3 näher beschrieben. Eine Isoliermuffe 50 ist auf das obere Ende des Steigrohrs 38 aufgeschraubt. Diese Isoliermuffe 50 umfasst an ihrem oberen Ende ein erstes Außengewinde 52 mit dem sie in ein Innengewinde 52' in einer Bohrung des Ventilsockels 32 eingeschraubt ist Das untere Ende der Isoliermuffe 50 steht aus der Bohrung des Ventilsockels 32 hervor und ist mit einem zweiten Außengewinde 54 versehen. Auf dieses zweite Außengewinde 54 ist das obere Ende des äußeren Elektrodenrohrs 40 derart aufgeschraubt, dass es mit seiner Stirnfläche 56 fest an eine Stimfläche 58 des elektrisch leitenden Ventilsockels 32 angepresst ist und somit mit diesem in elektrischen Kontakt steht. Es ist hervorzustreichen, dass die Isoliermuffe 50 folglich die Funktion eines elektrischen Isolators zwischen Steigrohr 38 und Ventilsockel 32, eines isolierenden Abstandshalters zwischen Steigrohr 38 und äußerem Elektrodenrohr 40 und einer Befestigungs- und Anpressvorrichtung für das äußere Elektrodenrohr 40 erfüllt. Durch diese Multifunktionsmuffe wird ein Minimum an Einzelteilen für den Einbau der beiden Messelektroden 38, 40 benötigt. Man beachte weiterhin, dass die Isoliermuffe 50 ebenfalls eine elektrisch leitende Außenwand aufweisen kann, über die der Ventilsockel 32 und das äußere Elektrodenrohr 40 elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der elektrische Kontakt zwischen Ventilsockel 32 und äußerem Elektrodenrohr 40 noch weiter verbessert.

Mit dem Bezugszeichen 60 ist ein Kontaktring bezeichnet, der ungefähr den gleichen Innen- und Außendurchmesser wie die Stirnfläche 62 des Steigrohrs 38 aufweist. Dieser Kontaktring 60 ist in eine Ausnehmung in einer ersten Stirnseite eines Isolierrings 64 eingepasst. Letzterer weist den gleichen Innendurchmesser, jedoch einen größeren Außendurchmesser als der Kontaktring 60 auf und liegt mit seiner zweiten Stirnfläche an einer Schulterfläche 66 in der Einlassbohrung 36 auf. Durch Einschrauben des Steigrohrs 38 mittels der Isoliermuffe 50 in den Ventilsockel 32, wird die Stimfläche des Steigrohrs 38 fest an den Kontaktring 60 angepresst, so dass eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Steigrohr 38 und Kontaktring 60 hergestellt wird. Zusammenfassend bleibt also festzustellen, dass das Steigrohr 38 in der Einlassbohrung 36 des Ventilsockels 32 mit dem Kontaktring 60 großflächig in Kontakt steht, wobei der Kontaktring 60 durch den Isolierring 64 vom leitenden Ventilsockel 32 zuverlässig isoliert ist.

Mit dem Bezugszeichen 70 ist ein Anschlusskanal im Ventilsockel 32 bezeichnet, der in der Schulterfläche 66 eine Öffnung ausbildet, an welcher der Isolierring 64 in der Einlassbohrung 36 aufliegt. Der Isolierring 64 weist eine Ringnut 72 in der Stirnfläche die an der Schulterfläche 66 aufliegt auf, wobei die Öffnung des Anschlusskanal 70 in diese Ringnut 72 einmündet. Eine Durchbohrung 74 des Isolierrings 64 erstreckt sich von der Ringnut 72 zum Kontaktring 60. Ein isolierter Anschlussdraht 76 ist mit einem ersten Ende an den Kontaktring 60 fest angeschlossen und durch die Durchbohrung 74 und die Ringnut 72 des Isolierrings 64 in den Anschlusskanal 70 eingeführt. Die Ringnut 72 verhindert hierbei, dass der Anschlussdraht 76 abgeschert wird, falls der Kontaktring 60 in der Einlassbohrung 36 verdreht wird.

Die Beschreibung wird jetzt anhand der Fig. 4 fortgesetzt. Der Anschlussdraht 76 ist fest an ein stabförmiges Anschlusselement 78 angeschlossen. Letzteres ist abgedichtet in eine konusförmige Isoliermuffe 80 eingesetzt, die ihrerseits mittels einer Klemmschraube 82 in eine konische Bohrung 84 im Ventilkörper abgedichtet eingepresst ist.

Mit dem Bezugszeichen 90 ist in Fig. 4 eine Platine mit einer elektronischen Schattung gezeigt, die in eine Kammer 92 des Ventilkörpers eingepasst ist. Ein Schraubstopfen 94 verschließt die Kammer 92 und fixiert zugleich die Platine 90 in der Kammer 92. Ober das Anschlusselement 78 ist die Platine 90 mit dem Steigrohr 38 verbunden, die bekanntlich die erste Elektrode der kapazitiven Messsonde 12 ausbildet. Ober das elektrisch leitende Ventilgehäuse ist die Platine 90 mit dem äußeren Elektrodenrohr 40 verbunden, das bekanntlich die zweite Elektrode der kapazitiven Messsonde 12 ausbildet. Ein Stecker 96 der abgedichtet in eine Anschlussbuchse im Schraubstopfen 94 eingesteckt ist, ermöglicht es die Platine 90 über eine Anschlussleitung 98 an externe Schaltungen, bzw. externe Stromquellen anzuschließen.

Auf der Platine 90 sind das Messmodul 14, der Mikroprozessor 16, die Temperatursonde 18 und das Speichermodul 20 untergebracht. Ober die Anschlussleitung 98 wird eine Alarmmeldung entweder an ein externes Alarmmodul oder ein zentrales Überwachungsnetz weitergeleitet.

In der Ausführung nach Fig. 5 und 6 ist das Steigrohr 38' mit einem Ende in die Einlassbohrung 36 des Ventilsockels 32 eingeschraubt, wodurch der elektrische Kontakt zwischen Ventilsockel 32 und Steigrohr 38' unmittelbar hergestellt wird. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet eine obere Isolationsmuffe die auf das Steigrohr 38' aufgeschoben ist und über eine Stirnfläche 112 an der Stirnfläche 58 des Ventilsockels 32 anliegt. Das äußere Elektrodenrohr 40' ist mit einem Ende auf das untere Ende der oberen Isolationsmuffe 110 aufgeschoben und liegt mit seiner oberen Stirnfläche an einer Schulterfläche 114 der oberen Isolationsmuffe 110 an. Auf das untere Ende des Steigrohrs 38' ist eine Befestigungsmuffe 116 aufgeschraubt. Letztere weist ein zylindrisches Ende 118 auf, das in das untere Ende des äußeren Elektrodenrohrs 40' eingeführt ist. Beim Festziehen der Befestigungsmuffe 116 stützt sich eine ringförmige Anpressfläche 120 auf der unteren Stirnfläche des Elektrodenrohrs 40' ab, um letzteres axial mit seiner oberen Stirnfläche an die Schulterfläche 114 der oberen Isolationsmuffe 110 anzupressen, welche ihrerseits mit ihrer Stimfläche 112 an die Stirnfläche 58 des Ventilsockels 32 angepresst wird.

Die untere Befestigungsmuffe 116 umfasst vorteilhaft einen metallische Kemkörper 122, in dem das Innengewinde zum Aufschrauben auf das Steigrohr 38' ausbildet ist, sowie eine Isolationsmuffe 124, die auf den metallische Kemkörper 122 aufgesetzt ist und einen elektrischen Kontakt zwischen dem äußeren Elektrodenrohr 40 und dem metallischen Kemkörper 122 vermeidet. Als Alternative zur Isolationsmuffe 124, kann der metallische Kemkörper 122 auch mit einem isolierenden Material beschichtet sein. Als weitere Alternative zur Isolationsmuffe 124, kann eine Befestigungsmuffe eingesetzt werden welche gänzlich aus einem isolierendem Material hergestellt wird. Die Lösung mit einem metallischen Kemkörper 122 zeichnet sich jedoch durch eine größere mechanische Festigkeit bei starken Temperaturschwankungen aus und wird deshalb bevorzugt. Wie in der Ausführung der Fig. 2, gewährleistet mindestens ein ringförmiger Abstandshalter 44 aus einem isolierenden Material, dass der ringförmige Zwischenspalt 42 zwischen den beiden Rohren über die ganze Länge konstant bleibt.

Das Bezugszeichen 130 in Fig. 5 bezeichnet einen Arretierstift der in eine Bohrung in der Stirnfläche 58 des Ventilsockels 32 einschraubt ist und in eine Aussparung der oberen Isolationsmuffe 110 derart eingreift, dass er letztere gegen Verdrehen blockiert. Ein durchbohrter Arretierstift 132 wird vorteilhaft als Kabeldurchführung gebraucht. Hierbei ist ein isoliertes Anschlusskabel 134 durch einen Kabelkanal 136 im Ventilsockel 32 durch den durchbohrten Arretierstift 132 in eine äußere Aussparung 138 der Isotationsmuffe 110 eingeführt, wo er elektrisch leitend mit dem äußeren Elektrodenrohr 40' verbunden ist.

Die Bezugszeichen 140, 142 in Fig. 5 bezeichnen seitliche Öffnungen im unteren und oberen Ende des äußeren Elektrodenrohr 40'. Diese Öffnungen 140, 142 gewährleisten, dass der Zwischenspalt 42 in unmittelbarer Verbindung mit dem Flascheninnenraum steht.

Es bleibt anzumerken, dass die vorliegende Erfindung zwar nur im Zusammenhang mit dem Feststellen eines Gasverlustes aus einem Kohlendioxid-Druckbehälter beschrieben wurde, dass sie selbstverständlich jedoch auch auf andere Gase anwendbar ist die ähnliche Eigenschaften wie Kohlendioxid aufweisen.

Claims

Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung umfassend:

eine Kohlendioxid-Druckflasche (10) zur Löschmittelbevorratung;

eine Vorrichtung zum Feststellen eines Gasverlustes aus der Kohlendioxid-Druckflasche (10);

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Feststellen eines Gasverlustes aus der Kohlendioxid-Druckflasche (10) eine kapazitive Messvorrichtung (11) umfasst, die für einen Temperaturbereich unterhalb und oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids geeicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend:

eine kapazitive Messsonde (12) die sich über die gesamte Höhe des Druckbehälters (10) erstreckt;

ein Messmodul (14) zum Messen der Kapazität der kapazitiven Messsonde (12);

einen Mikroprozessor (16) der einer gemessenen Kapazitätsänderung einen entsprechenden Gasverlust zuordnet; und

Mittel zum Erzeugen einer Alarmmeldung falls der vom Mikroprozessor ermittelte Gasverlust einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend:

einen Temperatursensor (18); und

einen Speichermodul (20) mit Eichwerten für einen Temperaturbereich unterhalb und oberhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxids, wobei der Mikroprozessor (16) temperaturabhängig auf diese Eichwerte zurückgreift um einer gemessenen Kapazitätsänderung einen entsprechenden Gasverlust zuzuordnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, umfassend:

ein Auslassventil (30) mit einem Ventilsockel (32) zum Aufschrauben auf eine Kohlendioxid-Druckflasche (10), wobei dieser Ventilsockel (32) eine Einlassbohrung (36) aufweist;

ein Steigrohr (38) das in die Einlassbohrung (36) des Ventilsockels (32) einmündet, so dass das Kohlendioxid-Gas, nach Auslösen der Feuerlöschvorrichtung, über das Steigrohr (38) in das Auslassventil (30) einströmt; und

eine kapazitive Messsonde (12) die zwei koaxiale Elektroden umfasst, wobei das Steigrohr (38) die erste Elektrode ausgebildet, und die zweite Elektrode durch ein äußeres Elektrodenrohr (40) ausgebildet wird, welches das Steigrohr (38) mit einem Zwischenspalt (42) umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:

eine Isoliermuffe (50), die das Ende des Steigrohrs (38) in der Einlassbohrung (36) umgibt und es vom leitenden Ventilsockel (32) elektrisch isoliert;

ein Kontaktelement (60, 64) in der Einlassbohrung (36) des Ventilsockels (32), das vom leitenden Ventilsockel (32) elektrisch isoliert ist und mit dem ersten Ende des Steigrohrs (38) elektrisch in Kontakt steht;

wobei das äußere Elektrodenrohr (40) elektrisch mit dem leitenden Ventilsockel (32) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (38) eine ringförmige Stirnfläche (62) als Kontaktfläche für das isolierte Kontaktelement (60, 64) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierte Kontaktelement (60, 64) folgende Teile umfasst:

einen Kontaktring (60) mit ungefähr gleichem Innen- und Außendurchmesser wie die ringförmige Kontaktfläche (62) des Steigrohrs (38); und

einen Isolierring (64) mit größerem Außendurchmesser als der Kontaktring (60), der mit einer Stirnfläche an einer Schulterfläche (66) der Einlassbohrung (36) aufliegt und in der anderen Stirnfläche eine Ausnehmung aufweist in die der Kontaktring (60) eingepasst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch:

einen Anschlusskanal (70) im Ventilsockel (32), der eine Öffnung in der Schulterfläche (66) ausbildet an welcher der Isolierring (64) aufliegt;

eine Ringnut (72) in der Stirnfläche des Isolierrings (64) die an dieser Schulterfläche (66) aufliegt, wobei die Öffnung des Anschlusskanals (70) in der Schulterfläche (66) in diese Ringnut (72) einmündet;

eine Durchbohrung (74) des Isolierrings (64) von der Ringnut (72) zum Kontaktring (60); und

einen isolierten Anschlussdraht (76) der mit einem ersten Ende an den Kontaktring (60) fest angeschlossen ist und durch die Durchbohrung (74) und die Ringnut (72) des Isolierrings (64) in den Anschlusskanal (70) eingeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein von außen zugängliches erstes Anschlusselement (78), das abgedichtet und elektrisch isoliert in eine Bohrung des Ventilsockels (32) eingesetzt ist und an welches das zweite Ende des Anschlussdrahts (76) fest angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Elektrodenrohr (40) eine ringförmige Stirnfläche (56) aufweist die an eine ringförmige Stirnfläche (58) des Ventilsockels (32) angepresst ist
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Isoliermuffe (50) aus der Bohrung des Ventilsockels (32) herausragt und das Elektrodenrohr (40) auf dieses Ende der Isoliermuffe (50) derart aufgeschraubt ist, dass seine ringförmige Stirnfläche fest an die ringförmige Stirnfläche des Ventilsockels (32) angepresst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermuffe (50) in die Einlassbohrung (36) eingeschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet:

dass ein erstes Ende der Isoliermuffe (50) in die Einlassbohrung (36) eingeschraubt ist und das zweite Ende der Isoliermuffe (50) aus der Einlassbohrung (36) herausragt;

dass das äußere Elektrodenrohr (40) auf das zweite Ende der Isoliermuffe (50) aufgeschraubt ist; und

dass die Isoliermuffe (50) eine elektrisch leitende Außenwand aufweist, über die der Ventilsockel (32) und das äußere Elektrodenrohr (40) elektrisch miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (38) in die Isoliermuffe (50) eingeschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass:

das Steigrohr (38) mit seinem oberen Ende in die Einlassbohrung (36) des Ventilsockels (32) eingeschraubt ist;

eine obere Isolationsmuffe (110) auf das obere Ende des Steigrohr (38') aufgeschoben ist;

eine untere Befestigungsmuffe (116) auf das untere Ende des Steigrohrs (38') aufgeschraubt ist, wobei die aufgeschraubte Befestigungsmuffe (116) das äußere Elektrodenrohr (40') axial gegen die obere Isolationsmuffe (110) presst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet dass:

die obere Isolationsmuffe (110) gegen eine Stirnfläche (58) des Ventifsockels (32) gepresst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Befestigungsmuffe (116) umfasst:

einen metallischen Kernkörper (122) der auf das untere Ende des Steigrohrs (38') aufgeschraubt ist; und

einen Isolator der zwischen dem metallischen Kemkörper (122) und dem äußeren Elektrodenrohr (40') angeordnet ist.