EP1307683B1 - Carbon dioxide fire extinguishing device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a carbon dioxide fire extinguishing device.
- Pressure controls are for detecting a gas leak from a Carbon dioxide pressure bottle completely unsuitable there, with a usual Ratio of 1: 1.50 (i.e., a fill weight of 0.666 kg of carbon dioxide per Liter of bottle volume), below a temperature of 27 ° C a loss of gas of 10% caused no significant pressure drop in the bottle anymore (at a fill ratio of 1: 1.34, i. a filling weight of 0.746 kg of carbon dioxide per liter of bottle volume, this is the lower temperature limit even about 22 ° C).
- the pressure in the carbon dioxide pressure bottle strongly dependent on temperature.
- level gauge with float have, at least at Fire extinguishing devices, not as an alternative to weighing carbon dioxide pressure vessels can enforce.
- a valve with an integrated level gauge with float as e.g. from the patent US-A-4,580,450 to a carbon dioxide pressure bottle is known in carbon dioxide fire extinguishing systems not usable because the accommodation of the linkage the level gauge in the valve base takes up a lot of space and thereby the inlet hole for the gas in the valve base will be relatively small got to.
- carbon dioxide pressure bottles for stationary carbon dioxide fire extinguishing devices in only a female thread W 28.8 x 1/14 "according to DIN 477 to have. In this internal thread a valve base must be screwed in, the one inlet hole for the extinguishing agent of at least 12 mm in diameter should allow the carbon dioxide after triggering the fire extinguishing device, With low pressure loss can flow into the valve.
- WHICH is considered the closest prior art, is for gas bottles with high purity Gases, a gas cylinder valve with a built-in capacitive level gauge as an alternative to a mechanical level measurement with Swimmers known.
- the capacitive type described in US-A-5,701,932 Level measurement is based on the principle that the liquid phase a gas has a much higher dielectric constant than the gaseous one Phase, so that a sinking of the liquid level in the pressure bottle reflected in a reduction in the capacity of the probe.
- the liquid phase of the carbon dioxide already from a temperature of 27.2 ° C, the entire bottle volume, so that above this temperature a loss of gas is no longer necessarily a change in the liquid level in the pressure bottle causes.
- valve with the capacitive level measuring device from US-A-5,701,932 note that it is also fluidic Do not reason for carbon dioxide pressure bottles in fire extinguishers suitable. In fact, in a valve base with a W 28.8 x 1/14 "screw thread the installation of the capacitive probe takes up so much space that there is no room left for an inlet hole of at least 12 mm diameter for the carbon dioxide quenching gas remains. To have enough space for one To win such 12 mm inlet bore in the valve base, one could of course the diameter of the capacitive probe still smaller. However, one would have to stability problems of the probe with in Take a purchase, which is not responsible for a security-related element are.
- the present invention is therefore based on the object in one Carbon dioxide fire extinguisher the carbon dioxide pressure vessel, both at low as well as high ambient temperatures, without weighing Reliable to control gas losses.
- This object is achieved according to the invention achieved by a device according to claim 1.
- a Capacitive measuring device used for a temperature range is calibrated below and above the critical temperature of the carbon dioxide.
- the present invention is based on the surprising Acknowledgment that a capacitive measuring device not only in a known way and Can measure changes in fluid level in the pressure vessel, but also above the critical temperature of the carbon dioxide, i. if there is no more physical difference between the gaseous and the liquid phase of the carbon dioxide gives a gas loss from the Pressure vessels are assigned a measurable capacity change clearly can.
- Such a capacitive measuring device preferably comprises: a capacitive Measuring probe which extends over the entire height of the pressure vessel, a measuring module for measuring the capacitance of the capacitive measuring probe, a Microprocessor for processing the measured capacitance measurements, a measured capacitance change a corresponding gas loss assigns, as well as means for generating an alarm message if that of the microprocessor determined gas loss exceeds a predetermined value.
- the calibration is preferably done electronically, e.g. a temperature sensor and a memory with calibration values for a temperature range used below and above the critical temperature of the carbon dioxide become.
- the microprocessor accesses the calibration values in a temperature-dependent manner Memory back to a measured capacitance change a corresponding Allocate gas loss. If the calculated gas loss is a exceeds predetermined value, the microprocessor generates an alarm message.
- Such a device is ideal for controlling the gas content of carbon dioxide pressure cylinders, both at high and at low levels Ambient temperatures. It is therefore particularly suitable for use in Carbon dioxide fire extinguishing devices suitable where the ambient temperature between -20 ° C and + 60 ° C can lie.
- the present invention has additionally solved the problem that Capacitive probe so cheap by the tight bottleneck in the Introduce carbon dioxide pressure bottle that the outflow resistance of the Extinguishing gas from the pressure bottle is hardly enlarged.
- the present Invention an outlet valve for a carbon dioxide pressure bottle with a integrated capacitive probe, wherein a first measuring electrode is formed by a riser, which opens into the valve base, and a second measuring electrode is formed by an electrode tube, which surrounds the riser with an intermediate gap over its entire length.
- exhaust valve finally results in a simple, reliable and cost effective way transportable carbon dioxide fire extinguisher easier and more often to check for gas loss, or elaborate weighing devices for carbon dioxide pressure cylinders in stationary carbon dioxide fire extinguishing devices to avoid.
- exhaust valve with probe about the same outflow resistance may be like a flow-optimized outlet valve without a measuring probe. This is where the capacitive measuring probe stands, in which the riser pipe an inner measuring electrode is formed, even with large pressure bottles by a excellent stability.
- an insulating sleeve surrounds the first end of the Riser in the inlet bore of the valve base and it isolated electrically from the conductive valve base.
- this first end of the riser then with a contact element from the conductive valve socket is electrically isolated, electrically in contact.
- the outer Electrode tube is electrically connected to the conductive valve base in Contact and is electrically connected via the latter.
- the first end of the Riser advantageously has an annular end face as a contact surface for the insulated contact element on, allowing to produce a reliable electrical connection between the insulated contact element and the Riser, the latter only in the axial direction of the contact element in the Inlet hole of the valve base must be pressed.
- An insulated contact element suitable for this first embodiment comprises advantageously a contact ring with approximately the same inner and outer diameter as the annular contact surface of the riser, and a Insulating ring with larger outer diameter than the contact ring.
- This Insulating ring lies with an end face on a shoulder surface in the inlet bore and has in the other end face a recess into which the Contact ring is fitted.
- a large area ensures trouble-free contact between riser and contact element, while reliably preventing an electrical short circuit.
- the valve base advantageously has a connection channel in this first embodiment on, which forms an opening in the aforementioned shoulder surface, at which the insulating ring rests in the inlet bore.
- the insulating ring then has in turn an annular groove in the end face, which on this shoulder surface rests, with the opening of the channel in the shoulder surface in this Ring groove opens, and a perforation of the insulating ring from the Ring groove extends to the contact ring.
- an isolated Connecting wire with a first end firmly connected to the contact ring and through the through-hole and the annular groove of the insulating ring in the connection channel introduced. The annular groove prevents this, that the connecting wire is sheared off, if the contact element is twisted in the inlet bore.
- the second end of the aforesaid lead wire is fixed to one of connected externally accessible connection element, the latter sealed and electrically isolated is inserted into a bore of the valve base.
- the conductive valve base makes electrical contact with the outer electrode tube ago.
- the electrical contact between the outer electrode tube and the valve base can then via an annular end face of the outer Electrode tube are produced, which are connected to an annular end face of the Valve socket is pressed.
- one end of the insulating sleeve preferably protrudes from the bore of the valve base and serves to attach the outer electrode tube.
- this electrode tube e.g. screwed onto this end of the insulating sleeve, that its annular end face fixed to the annular end face of the valve base is pressed.
- the insulating sleeve thus fulfills the function of an electrical Isolator between riser and valve base, an insulating Spacer between riser and outer electrode tube and a Fixing and pressing device for the outer electrode tube.
- the insulating sleeve can continue to be an electrical have conductive outer wall, over which the valve base and the outer Electrode tube are electrically connected together. This will be the electrical contact between valve base and outer electrode tube on improved.
- the measuring electrode is the riser with screwed its upper end into the inlet bore of the valve base.
- An upper insulating sleeve is pushed onto the upper end of the riser.
- a lower mounting sleeve is placed on the lower end of the riser unscrewed, with the screwed mounting sleeve the outer Pressing the electrode tube axially against the upper insulating sleeve.
- the upper insulation sleeve This is advantageous against an end face of the valve socket pressed.
- a preferred embodiment of the lower mounting sleeve comprises a metallic Kemlik the screwed onto the lower end of the riser is and an insulator between the metallic core body and the outer electrode tube is arranged.
- reference numeral 10 denotes a carbon dioxide pressure bottle a carbon dioxide fire extinguisher.
- This carbon dioxide pressure bottle is e.g. with a filling ratio of 1: 1.50 with carbon dioxide filled, giving a filling weight of 0.666 kg of carbon dioxide per liter of bottle volume equivalent.
- the pressure bottle 10 is closed 62.8% filled with liquid carbon dioxide.
- the volume fraction of the liquid phase is 82%.
- These Device 11 comprises a capacitive measuring probe 12, which consists of two Composed of electrodes. The latter extend over the entire height the pressure bottle 10 and are separated by an intermediate gap, in which the carbon dioxide forms a dielectric. Note that: (1) at Temperatures below 27.2 ° C the dielectric in the upper part of the intermediate gap is formed by gaseous carbon dioxide (at 20 ° C is the Measuring probe 10 e.g.
- the capacitive measuring probe 12 is connected to a measuring module 14, which measures the capacitance of the capacitive probe 12 and its measured values to a microprocessor 16 passes.
- a memory module 20 on that the microprocessor 16 has access are calibration values for a temperature range below and above the critical temperature of the carbon dioxide saved.
- the microprocessor 16 calculates, based on the measured temperature and the calibration value for this temperature, the carbon dioxide content of the pressure bottle 10 and compares this calculated carbon dioxide content with the target content the pressure bottle. If a Gasvertust is determined the one given Exceeds value, the microprocessor 16 generates an alarm message, e.g. is displayed by means of an optical and / or acoustic alarm module 22. In this way, a simple device for detecting a Gas loss created from a carbon dioxide pressure vessel, which is also at high ambient temperatures can be used.
- Fig. 2 shows an exhaust valve 30 of a stationary carbon dioxide fire extinguishing device in which a capacitive probe 12 is integrated.
- Top 31 of the outlet valve 30, which includes a triggering device is in Fig. 2 only indicated, since it for the understanding of the present invention is not important.
- the outlet valve 30 comprises a valve body 31 with a valve base 32 with an external thread 34, with which it is in the bottleneck of a carbon dioxide pressure bottle is screwed in.
- a carbon dioxide pressure bottle is screwed in.
- the Carbon dioxide pressure cylinders used in stationary fire extinguishing devices are used in their bottleneck only a W 28.8 x 1/14 "thread according to DIN 477 for screwing in the valve base 32, i. that in the Valve base 32 relatively narrow space prevail.
- an inlet bore 36 is disposed, in a riser 38 opens axially this riser 38 extends into the proximity of the bottom of the bottle. Note that in a stationary carbon dioxide fire extinguisher the inlet bore 36 in the valve base 32 and the Riser 38 must have at least an inner diameter of 12 mm, to ensure that after triggering the fire extinguishing device, the Quenching gas with sufficiently low pressure loss via the riser 38 in the Outlet valve 30 can flow.
- the capacitive measuring probe 12 is in the outlet valve 30 of FIG. 2 formed by the riser 38 and by an outer electrode tube 40, which surrounds the riser 38 with an intermediate gap 42.
- the capacitive probe 12 comprises two coaxial tubular Electrodes, wherein the riser 38, the inner electrode, the electrode tube 40th the outer electrode is formed.
- the annular intermediate gap 42 between the both electrodes 38 and 40 is liquid, gaseous or supercritical Carbon dioxide, which is a dielectric between the two Forms electrodes 38 and 40.
- the reference numeral 48 is a ventilation opening at the upper end of the outer electrode tube 40, the ensures that the liquid level and the pressure in the intermediate gap 42 and the pressure bottle always agree.
- An insulating sleeve 50 is on the upper end of the Riser 38 screwed.
- This insulating sleeve 50 comprises at its upper End a first external thread 52 with which they into an internal thread 52 'in one Bore of the valve base 32 is screwed in
- the lower end of the insulating sleeve 50 protrudes from the bore of the valve base 32 and is with a second external thread 54 provided.
- On this second external thread 54 is screwed the upper end of the outer electrode tube 40 so that it with its end face 56 fixed to a face 58 of the electrically conductive Valve socket 32 is pressed and thus in electrical contact with this stands.
- the insulating sleeve 50 thus the function an electrical insulator between riser 38 and valve base 32, a insulating spacer between riser 38 and outer electrode tube 40 and a fastening and pressing device for the outer Electrode tube 40 is satisfied.
- This multifunctional sleeve is a minimum Individual parts for the installation of the two measuring electrodes 38, 40 needed.
- the insulating sleeve 50 is also an electrically conductive Outside wall may have, over which the valve base 32 and the outer Electrode tube 40 are electrically connected together. This will be the electrical contact between valve base 32 and outer electrode tube 40 even further improved.
- the reference numeral 60 denotes a contact ring which is approximately the same inner and outer diameter as the end face 62 of the riser 38 has.
- This contact ring 60 is in a recess in a first End face of an insulating ring 64 fitted.
- the latter has the same inner diameter, however, a larger outer diameter than the contact ring 60th on and lies with its second end face on a shoulder surface 66 in the Inlet bore 36 on.
- the reference numeral 70 denotes a connection channel in the valve base 32, in the shoulder surface 66 forms an opening at which the Insulating ring 64 rests in the inlet bore 36.
- the insulating ring 64 has a Ring groove 72 in the end face which rests against the shoulder surface 66, wherein the Opening of the connection channel 70 opens into this annular groove 72.
- a puncture 74 of the insulating ring 64 extends from the annular groove 72 to the contact ring 60.
- An insulated terminal wire 76 is connected to the contact ring at a first end 60 firmly connected and through the through hole 74 and the annular groove 72nd of the insulating ring 64 inserted into the connection channel 70.
- the annular groove 72 prevents in this case that the connecting wire 76 is sheared off, if the Contact ring 60 is rotated in the inlet bore 36.
- the connecting wire 76 is firmly connected to a rod-shaped connection element 78.
- the latter is sealed inserted into a cone-shaped insulating sleeve 80, the in turn by means of a clamping screw 82 in a conical bore 84 in Valve body is pressed sealed.
- the reference numeral 90 in Fig. 4 is a board with an electronic Shadow shown fitted in a chamber 92 of the valve body is.
- a screw plug 94 closes the chamber 92 and at the same time fixes the Board 90 in the chamber 92.
- the board 90th connected to the riser 38, which is known to be the first electrode of the capacitive probe 12 is formed.
- Above the electrically conductive valve housing the board 90 is connected to the outer electrode tube 40, the As is known, the second electrode of the capacitive measuring probe 12 is formed.
- One Plug 96 sealed in a socket in screw plug 94th is inserted, it allows the board 90 via a connecting line 98 at external circuits or to connect external power sources.
- the measuring module 14 On the board 90 are the measuring module 14, the microprocessor 16, the Temperature probe 18 and the memory module 20 housed. Above the Connecting line 98 is an alarm message either to an external alarm module or a central monitoring network forwarded.
- Reference numeral 110 denotes an upper insulating sleeve which is pushed onto the riser 38 'and an end face 112 on the End face 58 of the valve base 32 abuts.
- the outer electrode tube 40 ' is pushed with one end to the lower end of the upper insulating sleeve 110 and lies with its upper end face on a shoulder surface 114 of upper insulating sleeve 110 at.
- On the lower end of the riser 38 ' is a Attachment sleeve 116 screwed.
- the latter has a cylindrical end 118, which is inserted into the lower end of the outer electrode tube 40 '.
- an annular Contact surface 120 on the lower end face of the electrode tube 40 'from to the latter axially with its upper end face to the shoulder surface 114 of the to press upper insulating sleeve 110, which in turn with its end face 112 is pressed against the end face 58 of the valve base 32.
- the lower attachment sleeve 116 advantageously comprises a metallic Kemographer 122, in which the internal thread for screwing onto the riser 38 'is formed, and an insulating sleeve 124, which on the metallic Kemanalysis 122 is placed and an electrical contact between the outer electrode tube 40 and the metallic core body 122 avoids.
- the metallic core body 122 also be coated with an insulating material.
- a mounting sleeve can be used which is made entirely of an insulating material.
- the solution with a metallic core body 122 is characterized by a larger mechanical strength in the event of severe temperature fluctuations therefore preferred.
- an annular spacer 44 made of an insulating material that of annular intermediate gap 42 between the two tubes over the whole Length remains constant.
- the reference numeral 130 in Fig. 5 denotes a locking pin in a Bore in the end face 58 of the valve base 32 is screwed and in a Recess of the upper insulating sleeve 110 engages such that it the latter blocked against twisting.
- a pierced locking pin 132 is advantageous as Used cable entry.
- an insulated connection cable 134th through a cable channel 136 in the valve base 32 through the pierced Locking pin 132 in an outer recess 138 of the Isotationsmuffe 110th where it is electrically connected to the outer electrode tube 40 ' is.
- the reference numerals 140, 142 in Fig. 5 denote lateral openings in lower and upper end of the outer electrode tube 40 '. These openings 140, 142 ensure that the intermediate gap 42 in immediate connection standing with the bottle interior.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kohlendioxid-Feuerlöschvorrichtung.The present invention relates to a carbon dioxide fire extinguishing device.
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.For fire extinguishing devices with gaseous extinguishing media is prescribed that the pressure vessel in which the extinguishing medium under pressure stored, is checked for gas losses. For carbon dioxide pressure bottles It must be ensured that a gas loss of more than 10% the filling weight is determined safely. Transportable carbon dioxide fire extinguisher are calibrated during their periodic check by means of a Weighed the balance. Between two checks, a gas loss remains unnoticed. In stationary carbon dioxide fire extinguishing systems hang the Carbon dioxide pressure cylinders individually in a weighing device, so that the Weight of each carbon dioxide pressure bottle continuously monitored becomes. If a specified weight is exceeded, an alarm is triggered. Such weighing devices for hanging the carbon dioxide pressure bottles the stationary fire extinguishers increase the cost considerably. You need to also be calibrated at regular intervals.
Bis jetzt gab es keine zufriedenstellende Alternative zum Wiegen der Kohlendioxid-Dnrckflaschen.Until now, there was no satisfactory alternative to weighing the Carbon dioxide 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. Pressure controls are for detecting a gas leak from a Carbon dioxide pressure bottle completely unsuitable there, with a usual Ratio of 1: 1.50 (i.e., a fill weight of 0.666 kg of carbon dioxide per Liter of bottle volume), below a temperature of 27 ° C a loss of gas of 10% caused no significant pressure drop in the bottle anymore (at a fill ratio of 1: 1.34, i. a filling weight of 0.746 kg of carbon dioxide per liter of bottle volume, this is the lower temperature limit even about 22 ° C). In addition, the pressure in the carbon dioxide pressure bottle strongly dependent on temperature.
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.Even level gauge with float have, at least at Fire extinguishing devices, not as an alternative to weighing carbon dioxide pressure vessels can enforce. A valve with an integrated level gauge with float, as e.g. from the patent US-A-4,580,450 to a carbon dioxide pressure bottle is known in carbon dioxide fire extinguishing systems not usable because the accommodation of the linkage the level gauge in the valve base takes up a lot of space and thereby the inlet hole for the gas in the valve base will be relatively small got to. In this context, it is indeed noted that carbon dioxide pressure bottles for stationary carbon dioxide fire extinguishing devices in only a female thread W 28.8 x 1/14 "according to DIN 477 to have. In this internal thread a valve base must be screwed in, the one inlet hole for the extinguishing agent of at least 12 mm in diameter should allow the carbon dioxide after triggering the fire extinguishing device, With low pressure loss can flow into the valve.
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.From US-A-5,701,932, WHICH is considered the closest prior art, is for gas bottles with high purity Gases, a gas cylinder valve with a built-in capacitive level gauge as an alternative to a mechanical level measurement with Swimmers known. The capacitive type described in US-A-5,701,932 Level measurement is based on the principle that the liquid phase a gas has a much higher dielectric constant than the gaseous one Phase, so that a sinking of the liquid level in the pressure bottle reflected in a reduction in the capacity of the probe. This measuring principle thus presupposes that the measurement at a given ambient temperature which ensures that there are two separate There are phases in the pressure bottle, and that the liquid level in the Pressure bottle decreases if gas is removed from the pressure cylinder. This is however, in contrast to the application described in US-A-5,701,932 for high-purity gases, for a carbon dioxide pressure bottle for the fire extinguishing area not always the case. In fact, be in fire extinguishing devices Carbon dioxide pressure bottles u.a. in machine rooms for property protection used, readily reaching ambient temperatures above 40 ° C. can be. Now take at a filling ratio of the carbon dioxide pressure bottle from 1: 1.50 (i.e., 0.666 kg of carbon dioxide per liter of bottle volume), the liquid phase of the carbon dioxide already from a temperature of 27.2 ° C, the entire bottle volume, so that above this temperature a loss of gas is no longer necessarily a change in the liquid level in the pressure bottle causes. In addition, the critical temperature of carbon dioxide, from which the carbon dioxide forms a supercritical fluid by anyway no difference between a gaseous and a liquid phase, even at 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.Furthermore, the valve with the capacitive level measuring device from US-A-5,701,932 note that it is also fluidic Do not reason for carbon dioxide pressure bottles in fire extinguishers suitable. In fact, in a valve base with a W 28.8 x 1/14 "screw thread the installation of the capacitive probe takes up so much space that there is no room left for an inlet hole of at least 12 mm diameter for the carbon dioxide quenching gas remains. To have enough space for one To win such 12 mm inlet bore in the valve base, one could of course the diameter of the capacitive probe still smaller. However, one would have to stability problems of the probe with in Take a purchase, which is not responsible for a security-related element are.
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.The present invention is therefore based on the object in one Carbon dioxide fire extinguisher the carbon dioxide pressure vessel, both at low as well as high ambient temperatures, without weighing Reliable to control gas losses. This object is achieved according to the invention achieved by a device according to claim 1.
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.In a carbon dioxide fire extinguishing device according to the invention is the Detecting a loss of gas from the carbon dioxide pressure vessel a Capacitive measuring device used for a temperature range is calibrated below and above the critical temperature of the carbon dioxide. In other words, the present invention is based on the surprising Acknowledgment that a capacitive measuring device not only in a known way and Can measure changes in fluid level in the pressure vessel, but also above the critical temperature of the carbon dioxide, i. if there is no more physical difference between the gaseous and the liquid phase of the carbon dioxide gives a gas loss from the Pressure vessels are assigned a measurable capacity change clearly can. In this way, a simple solution for determining a Gas loss from a carbon dioxide pressure vessel of a fire extinguisher provided even at high ambient temperatures (i.e. Temperatures over 30 ° C) can be used and a complex weighing of Makes pressure vessel superfluous.
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.Such a capacitive measuring device preferably comprises: a capacitive Measuring probe which extends over the entire height of the pressure vessel, a measuring module for measuring the capacitance of the capacitive measuring probe, a Microprocessor for processing the measured capacitance measurements, a measured capacitance change a corresponding gas loss assigns, as well as means for generating an alarm message if that of the microprocessor determined gas loss exceeds a predetermined value.
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.The calibration is preferably done electronically, e.g. a temperature sensor and a memory with calibration values for a temperature range used below and above the critical temperature of the carbon dioxide become. The microprocessor accesses the calibration values in a temperature-dependent manner Memory back to a measured capacitance change a corresponding Allocate gas loss. If the calculated gas loss is a exceeds predetermined value, the microprocessor generates an alarm message.
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.Such a device is ideal for controlling the gas content of carbon dioxide pressure cylinders, both at high and at low levels Ambient temperatures. It is therefore particularly suitable for use in Carbon dioxide fire extinguishing devices suitable where the ambient temperature between -20 ° C and + 60 ° C can lie.
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.Thus, this device also easily in a carbon dioxide fire extinguishing device in combination with a carbon dioxide pressure bottle is usable, the present invention has additionally solved the problem that Capacitive probe so cheap by the tight bottleneck in the Introduce carbon dioxide pressure bottle that the outflow resistance of the Extinguishing gas from the pressure bottle is hardly enlarged. For this purpose, the present Invention an outlet valve for a carbon dioxide pressure bottle with a integrated capacitive probe, wherein a first measuring electrode is formed by a riser, which opens into the valve base, and a second measuring electrode is formed by an electrode tube, which surrounds the riser with an intermediate gap over its entire length. By this exhaust valve finally results in a simple, reliable and cost effective way transportable carbon dioxide fire extinguisher easier and more often to check for gas loss, or elaborate weighing devices for carbon dioxide pressure cylinders in stationary carbon dioxide fire extinguishing devices to avoid. In particular, it should be emphasized that such exhaust valve with probe about the same outflow resistance may be like a flow-optimized outlet valve without a measuring probe. This is where the capacitive measuring probe stands, in which the riser pipe an inner measuring electrode is formed, even with large pressure bottles by a excellent stability.
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.There are also versions of this valve presented in which the electrical connection with the capacitive probe on a particular space-saving and trouble-free way is solved.
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.In a first embodiment, an insulating sleeve surrounds the first end of the Riser in the inlet bore of the valve base and it isolated electrically from the conductive valve base. In the inlet hole of the valve base is this first end of the riser then with a contact element from the conductive valve socket is electrically isolated, electrically in contact. The outer Electrode tube, however, is electrically connected to the conductive valve base in Contact and is electrically connected via the latter. The first end of the Riser advantageously has an annular end face as a contact surface for the insulated contact element on, allowing to produce a reliable electrical connection between the insulated contact element and the Riser, the latter only in the axial direction of the contact element in the Inlet hole of the valve base must be pressed.
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.An insulated contact element suitable for this first embodiment comprises advantageously a contact ring with approximately the same inner and outer diameter as the annular contact surface of the riser, and a Insulating ring with larger outer diameter than the contact ring. This Insulating ring lies with an end face on a shoulder surface in the inlet bore and has in the other end face a recess into which the Contact ring is fitted. In this embodiment, a large area, ensures trouble-free contact between riser and contact element, while reliably preventing an electrical short circuit.
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.The valve base advantageously has a connection channel in this first embodiment on, which forms an opening in the aforementioned shoulder surface, at which the insulating ring rests in the inlet bore. The insulating ring then has in turn an annular groove in the end face, which on this shoulder surface rests, with the opening of the channel in the shoulder surface in this Ring groove opens, and a perforation of the insulating ring from the Ring groove extends to the contact ring. In this version is then an isolated Connecting wire with a first end firmly connected to the contact ring and through the through-hole and the annular groove of the insulating ring in the connection channel introduced. The annular groove prevents this, that the connecting wire is sheared off, if the contact element is twisted in the inlet bore.
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.The second end of the aforesaid lead wire is fixed to one of connected externally accessible connection element, the latter sealed and electrically isolated is inserted into a bore of the valve base. The conductive valve base makes electrical contact with the outer electrode tube ago. The electrical contact between the outer electrode tube and the valve base can then via an annular end face of the outer Electrode tube are produced, which are connected to an annular end face of the Valve socket is pressed.
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 this first embodiment, one end of the insulating sleeve preferably protrudes from the bore of the valve base and serves to attach the outer electrode tube. In an advantageous embodiment, this electrode tube e.g. screwed onto this end of the insulating sleeve, that its annular end face fixed to the annular end face of the valve base is pressed. In this case, the insulating sleeve thus fulfills the function of an electrical Isolator between riser and valve base, an insulating Spacer between riser and outer electrode tube and a Fixing and pressing device for the outer electrode tube. By This multifunctional sleeve will require a minimum of parts for installation both measuring electrodes needed. The insulating sleeve can continue to be an electrical have conductive outer wall, over which the valve base and the outer Electrode tube are electrically connected together. This will be the electrical contact between valve base and outer electrode tube on improved.
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. In an alternative embodiment of the measuring electrode is the riser with screwed its upper end into the inlet bore of the valve base. An upper insulating sleeve is pushed onto the upper end of the riser. A lower mounting sleeve is placed on the lower end of the riser unscrewed, with the screwed mounting sleeve the outer Pressing the electrode tube axially against the upper insulating sleeve. The upper insulation sleeve This is advantageous against an end face of the valve socket pressed. A preferred embodiment of the lower mounting sleeve comprises a metallic Kemkörper the screwed onto the lower end of the riser is and an insulator between the metallic core body and the outer electrode tube is arranged.
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.
- Fig.1:
- a block diagram illustrating an exemplary structure of a carbon dioxide fire extinguishing Vorparichtung invention;
- Figure 2:
- a longitudinal section through an exhaust valve of a carbon dioxide fire extinguishing device with integrated device for detecting a loss of gas from the connected carbon dioxide pressure bottle, wherein a first embodiment of a riser is shown, which is designed as a capacitive measuring probe;
- Figure 3:
- an enlargement of the framed detail I of Fig. 2; and
- Figure 4:
- an enlargement of the framed detail II of FIG. 2.
- Figure 5:
- a longitudinal section through a further embodiment of a riser which is designed as a capacitive measuring probe; and
- Figure 6:
- a longitudinal section along section line 6-6 through the riser pipe of 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,
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.In Fig. 1, the carbon
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:
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.This operating principle of the
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.Fig. 2 shows an
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.The
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.Within the
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.The
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.The installation of the
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.The
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.The
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.The description will now be continued with reference to FIG. 4. The connecting
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.The
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.On the
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.In the embodiment of FIGS. 5 and 6, the riser 38 'with one end
screwed into the inlet bore 36 of the
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.The
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.The
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.The
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.It should be noted that while the present invention is only in context with the detection of a gas loss from a carbon dioxide pressure vessel was described, of course, but also on Other gases applicable are the similar properties as carbon dioxide exhibit.
Claims (17)
- Carbon dioxide fire-extinguishing device comprising:a carbon dioxide pressure bottle (10) for storing extinguishing medium;a device for detecting gas loss from a carbon dioxide pressure bottle (10)
the device for detecting gas loss from the carbon dioxide pressure bottle (10) includes a capacitative measurement device (11) which is calibrated for a temperature range above and below the critical temperature of carbon dioxide. - Device according to Claim 1, comprising:a capacitative measurement probe (12) which extends over the whole hight of the pressure bottle (10);a measurement module (14) to measure the capacity of the capacitative measurement probe (12);a microprocessor (16) that associates a measured alteration in capacity with a corresponding loss of gas; andmeans for triggering an alert signal if the gas loss measured by the microprocessor exceeds a pre-set threshold.
- Device according to Claim 2, comprising:a temperature probe (18); anda storage module (20) with calibration values for a temperature range below and above the critical temperature of carbon dioxide, the microprocessor (16), as a function of temperature, referring to these calibration values in order to attribute a corresponding loss of gas to a measured alteration in capacity
- Device according to Claims 1, 2 or 3, comprising:an outlet valve (30) with a valve base (32) to be screwed on to a carbon dioxide pressure bottle (10), this valve base (32) being provided with an inlet hole (36):an ascending tube (38) opening into the inlet hole (36) of the valve base (32) so that when the fire extinguisher device is actuated, the carbon dioxide gas flows through the ascending tube (38) into the outlet valve (30); anda capacitative measurement probe (12) comprising two coaxial electrodes, the first electrode being formed by the ascending tube (38), and the second electrode being formed by an outer electrode tube (40) which surrounds the ascending tube (38) with a clearance space (42).
- Device according to Claim 4, characterized in that:an insulating sleeve (50) surrounds the end of the ascending tube (38) in the inlet hole (36) and insulates it electrically from the conductive valve base (32);a contact element (60, 64) in the inlet hole (36) of the valve base (32), which is electrically insulated from the conductive valve base (32) and is in electrical contact with the first end of the ascending tube (38);the outer electrode tube (40) being in contact with the electrically conductive valve base (32).
- Device according to Claim 5, characterized in that the ascending tube (38) is provided with an annular front face (62) as a contact face for the insulated element (60, 64).
- Device according to Claim 6, characterized in that the insulated contact element (60, 64) comprises the following parts:a contact ring (60) with approximately the same internal and external diameter as the annular contact face (62) of the ascending tube (38); and an insulating ring (64) greater in external diameter than the contact ring (60), having one front face in contact with a shoulder surface (66) of the inlet hole (36) and in its other front face a recess into which the contact ring (60) fits.
- Device according to Claim 7, characterized by:a connection channel (70) in the valve base (32), forming an opening in the shoulder surface (66) in contact with the insulating ring (64);an annular groove (72) in the front face of the insulating ring (64) that is in contact with this shoulder surface (66), the mouth of the connection channel (70) in the shoulder surface (66) communicating with this annular groove (72);a hole (74) bored through the insulating ring (64) from the annular groove (72) to the contact ring (60); andan insulated connecting wire (76) which has a first end solidly fixed to the contact ring (60) and is led through the hole (74) and the annular groove (72) in the insulating ring (64) into the connection channel (70).
- Device according to Claim 8, characterized by a first connection piece (78), accessible from the exterior, sealed and electrically insulated in a hole bored in the valve base (32) and to which the second end of the connecting wire (76) is solidly connected.
- Device according to one of Claims 5 to 9, characterized in that the outer electrode tube (40) is provided with an annular front face (56) which is pressed against an annular front face (58) of the valve base (32).
- Device according to Claim 10, characterized in that one end of the insulating sleeve (50) protrudes out of the hole in the valve base (32) and that the electrode tube (40) is screwed on to this end of the insulating sleeve (50) in such a way that its annular front face is pressed firmly against the annular front face of the valve base (32).
- Device according to one of Claims 5 to 11, characterized in that the insulating sleeve (50) is screwed into the inlet hole (36).
- Device according to Claim 10, characterized in that:a first end of the insulating sleeve (50) is screwed into the inlet hole (36) and the second end of the insulating sleeve (50) protrudes from the inlet hole (36);the outer electrode tube (40) is screwed on to the second end of the insulating sleeve (50); andthe insulating sleeve (50) is provided with an electrically conductive outer wall, by means of which the valve base (32) and the outer electrode tube (40) are electrically connected together.
- Device according to one of Claims 5 to 13, characterized in that the ascending tube (38) is screwed into the insulating sleeve (50).
- Device according to Claim 4, characterized in that:the ascending tube (38) has its upper end screwed into the inlet hole (36) in the valve base (32);an upper insulating sleeve (110) is pushed on to the upper end of the ascending tube (38');a lower fixing sleeve (116) is screwed on to the lower end of the ascending tube (38') wherein the fixing sleeve (116) when screwed on presses the outer electrode tube (40') axially against the upper insulating sleeve (110).
- Device according to Claim 15, characterized in that:the upper insulating sleeve (110) is pressed against a front face (58) of the valve base (32).
- Device according to Claim 15 or 16, characterized in that the lower fixing sleeve (116) comprises:a metal core element (122) screwed on to the lower end of the ascending tube (38'); andan insulator located between the metal core element (122) and the outer electrode tube (40').
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