EP4566679A2 - Sprinklergehäuse für einen sprinkler, sowie sprinkler für feuerlöschanlagen mit selbigem und verwendung desselben - Google Patents

Sprinklergehäuse für einen sprinkler, sowie sprinkler für feuerlöschanlagen mit selbigem und verwendung desselben Download PDF

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Publication number
EP4566679A2
EP4566679A2 EP25167163.2A EP25167163A EP4566679A2 EP 4566679 A2 EP4566679 A2 EP 4566679A2 EP 25167163 A EP25167163 A EP 25167163A EP 4566679 A2 EP4566679 A2 EP 4566679A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sprinkler
closure element
sprinkler housing
fluid
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25167163.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4566679A3 (de
Inventor
Stefan Schnell
Frank Rönnfeldt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minimax GmbH and Co KG
Preussag AG Minimax
Original Assignee
Minimax GmbH and Co KG
Preussag AG Minimax
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minimax GmbH and Co KG, Preussag AG Minimax filed Critical Minimax GmbH and Co KG
Publication of EP4566679A2 publication Critical patent/EP4566679A2/de
Publication of EP4566679A3 publication Critical patent/EP4566679A3/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C37/00—Control of fire-fighting equipment
    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
    • A62C37/10—Releasing means, e.g. electrically released
    • A62C37/11—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive
    • A62C37/14—Releasing means, e.g. electrically released heat-sensitive with frangible vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C31/00—Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/28—Accessories for delivery devices, e.g. supports
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/68—Details, e.g. of pipes or valve systems

Definitions

  • the present invention relates to a sprinkler housing for a sprinkler, in particular for operating pressures above 16 bar, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a sprinkler with such a sprinkler housing and the use of such a sprinkler housing.
  • sprinkler housings described above are well known.
  • a recurring problem with such sprinkler housings is the longevity of the sealing elements used in the sprinkler housings. Due to their design, the sealing elements are often attached to the closure element or to a stationary seat opposite the closure element, with which the closure element, together with the seat, closes the fluid channel in the blocked position.
  • US 2014/367125 A1 or US 2014/374126 A1 relate to fire extinguishing sprinklers with a sprinkler housing within which a fluid channel is formed.
  • a movable closure element is arranged within the fluid channel.
  • the sprinkler housing also includes a stationary sealing element.
  • EP 0 797 465 A1 discloses a sprinkler with a sprinkler housing having a central channel extending between an inlet and a plurality of angled nozzles.
  • a closure element is arranged within the central channel and is held in the closed position by a trigger element.
  • a seal is arranged at the upper end of the closure element, which seals the central channel in the direction of fluid flow. After the sprinkler is triggered and the closure element is moved into the release position, the seal is directly exposed to the extinguishing fluid.
  • Each sprinkler has a housing with an inlet and multiple fluid outlets.
  • a channel is provided between the inlet and outlets.
  • a single- or multi-part closure element is arranged in the channel, the upper end of which, with a sealing element, forms a sealing contact with a plug at the upper end of the central channel.
  • thermo-automatic triggering device comprising a three-way shut-off valve with an inlet opening and several line connections for conducting a coolant into a ring line connected to the triggering device, which supplies several fine spray nozzles with extinguishing fluid.
  • the triggering device has a movable valve body and a support arranged thereon for a thermally activated glass vessel as a trigger.
  • a locking piston is movably accommodated in the three-way shut-off valve, which can be moved from its locking position to its triggering position after the glass vessel is triggered.
  • the object of the invention was to provide a sprinkler housing in which the aforementioned disadvantages are overcome as far as possible.
  • the object of the invention was to provide a sprinkler housing in which the risk of clogging of the fluid outlet(s) is reduced.
  • the invention particularly proposes a sprinkler housing for a sprinkler for high operating pressures, in which a fluid channel is provided in the sprinkler housing with a fluid inlet and at least one fluid outlet, a closure element which is movable in a release direction A from a blocking position to a release position, wherein the closure element closes the fluid channel in the blocking position and opens it in the release position, a sealing element which is attached to the closure element and is designed to close the fluid channel in a fluid-tight manner in the blocking position, wherein the sprinkler housing has a recess through which the closure element extends at least in the release position, wherein in the release position a protective chamber is defined between the closure element and the recess, in which the sealing element is arranged.
  • the invention is based on the finding that the most effective protective measure for the sealing element consists in removing it as far as possible from the main flow extending from the fluid inlet to the fluid outlet(s) when triggered, i.e. when the closure element is in the release position.
  • a protective chamber is created between the recess for receiving the closure element and the sealing element, within which the sealing element is arranged.
  • the sealing element in the release position, is located within the recess for receiving the closure element, in a flow-calmed area.
  • the sprinkler housing has a distribution chamber from which both the recess for receiving the closure element and the at least one fluid outlet branch off, wherein the recess for receiving the closure element extends in a first direction, preferably in the same direction as the release direction A, and the at least one fluid outlet extends in a second direction different from the first direction.
  • the sealing element when the closure element is in its release position, is de facto located outside the distribution chamber in a "side arm" which, due to the fact that the main flow is directed in the direction of the fluid outlets, is subjected to less intense flow.
  • turbulence forms in and around the recess for receiving the closure element, which further reduces the flow load on the sealing element.
  • the at least one fluid outlet is located radially outside and/or in front of the recess for receiving the closure element, as seen in the release direction A.
  • a dead space is formed below the fluid outlets during operation, in which the flow is predominantly turbulent.
  • the closure element has a circumferential groove in which the sealing element sits.
  • the circumferential groove creates a recess for receiving the sealing element, which radially accommodates it partially or completely within the closure element, thereby providing further shielding of the sealing element from the surrounding fluid flow.
  • the closure element preferably has a projection adjacent to the circumferential groove accommodating the sealing element, opposite the release direction A, to protect the sealing element from flow influences in the release position.
  • the projection forms the flank of the groove in the direction of the distribution chamber from the groove, in which the sealing element is seated.
  • the provision of such a projection has the effect that the protective chamber formed between the recess for accommodating the closure element and the closure element itself is at least partially closed on its side opposite the release direction A, preferably facing the distribution chamber. This creates a particularly strong partitioning of the sealing element from the flow conditions prevailing in the distribution chamber.
  • This design solution is suitable for particularly high operating pressures, for example in the range above 100 bar.
  • a flow deflector is formed on the projection.
  • the flow deflector is preferably configured to serve as an impact element for the extinguishing fluid entering the distribution chamber and to generate turbulence.
  • the flow deflector preferably extends into the distribution chamber opposite to the release direction A. Furthermore, the flow deflector is preferably configured to deflect extinguishing fluid flowing into the distribution chamber from the first direction in which the recess is oriented.
  • the flow deflector is configured to deflect extinguishing fluid flowing into the distribution chamber toward the second direction in which the fluid outlet(s) are aligned.
  • the projection preferably has a diameter of at least the sum of the base diameter of the groove that accommodates the sealing element and half the material thickness in the radial direction of the sealing element. This ensures good protection and, at the same time, a reliable fit of the sealing element in the groove.
  • the sprinkler housing is advantageously further developed in that the at least one fluid outlet is designed as a bore, or alternatively as a reversibly detachably coupled insert element, which in particularly preferred embodiments has a swirl body.
  • the design as an insert element allows for the realization of a variety of fluid delivery patterns, for example spray cones.
  • the sprinkler housing according to the present invention has a cage that defines a cage space for receiving the closure element in the release position and for receiving a thermally activated trigger element in the blocking position.
  • This embodiment in particular, enables the sprinkler housing to be used as an open extinguishing nozzle if the thermally activated trigger element is not used.
  • the closure element is permanently in the release position in the assembled installation position of the sprinkler housing, which is not disadvantageous because the sealing element is arranged in the protective chamber.
  • this configuration allows the sprinkler housing to be used together with a thermally activated trigger element inserted into the cage space in a sprinkler, particularly in a high-pressure sprinkler. Consequently, the invention also achieves its underlying objective in a sprinkler of the type described above by using a sprinkler housing configured according to one of the preferred embodiments described above.
  • the invention achieves the object underlying it by using a sprinkler housing according to one of the preferred embodiments described above as an extinguishing nozzle, in particular as an extinguishing nozzle for operating pressures in the range above 16 bar.
  • Figure 1 shows a sprinkler 1 according to a preferred embodiment.
  • the sprinkler 1 has a sprinkler housing 50.
  • the sprinkler housing 50 comprises a base body 2, a passage unit 3, and a fluid channel 12, which extends from a Fluid inlet 10 extends to several fluid outlets 8.
  • a closure element 4 is arranged linearly movable inside the sprinkler housing 50.
  • the closure element 4 is in Figure 1 shown in a blocking position in which a sealing element 5 radially and axially compressed between the closure element 4 and the passage unit 3 closes the fluid channel 12 and thus prevents the fluid-conducting connection between the fluid inlet 10 and the fluid outlets 8.
  • an orifice 11 is preferably formed to limit the flow velocity.
  • the closure element 4 is actuated by a thermally activated release element 25 in the Figure 1 shown locked position.
  • the thermally activatable trigger element 25 is held in a cage 27, which is integrally formed on the sprinkler housing 50, in particular on the base body 2.
  • the cage 27 has a first abutment 28 for the axial, and preferably radial, positioning of the thermally activatable trigger element 25, while the closure element 4, at its end facing the thermally activatable trigger element 25, preferably has a second abutment 29 for the axial and/or radial positioning of the thermally activatable trigger element 25.
  • the thermally activatable trigger element 25 is seated in a cage space 31 defined by the cage 27 and is inserted and held there without screwing.
  • the necessary tension to hold the thermally activatable trigger element 25 is determined exclusively by the dimensioning of the closure element 4 and the threaded bores 28 extending in the release direction A ( Figure 5 ) acting pressure force of the extinguishing fluid (reference numeral 33) present above the sealing element 5 in the fluid channel 12.
  • the sprinkler housing 50 includes a receiving channel 16 for receiving a screen unit 9 on the side of the fluid inlet 10, as well as a distribution chamber 15. Branching off from the distribution chamber 15 are the fluid outlets 8 and a recess 17 for receiving the closure element 4.
  • the sprinkler housing 50 has a connection unit 38 with a coupling mechanism 26, preferably an external thread, wherein the connection unit 38 serves to connect the sprinkler 1 to a piping system carrying an extinguishing fluid.
  • the connection unit 38 serves to connect the sprinkler 1 to a piping system carrying an extinguishing fluid.
  • the sprinkler 1 has a sealing element 6.
  • the passage unit 3 is further sealed against the base body 2 by means of a sealing element 7.
  • the base body 2 has a nozzle head 39 adjacent to the section of the connection unit 38.
  • the distribution chamber 15 with the fluid outlets 8 is formed in the section of the nozzle head 39.
  • the cage 27 is integrally formed on the base body 2, so that the base body 2, together with the distribution chamber 15 and the cage 27, is formed in one piece.
  • the fluid outlets 8 extend in one or more second directions B, B' deviating from the release direction A, while the recess 17 extends in the release direction A.
  • the extinguishing fluid flowing into the distribution chamber 15 in the release direction A indicated by reference numeral 33, initially flows in the direction of the recess 17 and must be deflected from this direction in order to exit from the fluid outlets.
  • Figure 5 discussed in more detail.
  • a sealing surface 19 is formed which tapers in the release direction A.
  • the tapered sealing surface 19 is conical with a cone angle ⁇ 2 .
  • Figure 4 The closure element 4 shown in more detail has a sealing surface 32 which, in the assembled state, is also tapered in the release direction A and which, in the above embodiment, is conical and has a cone angle ⁇ 3 .
  • the cone angles ⁇ 2 and ⁇ 3 do not deviate from each other or only slightly, in particular in a range of ⁇ 5°.
  • the preferably correspondingly designed tapered sealing surfaces 19, 32 serve as a stop for the closure element in the release position according to Figure 5 . They preferably form an elastomer-free seal 35.
  • a sealing surface 18 is formed on the passage unit 3 which widens in the release direction A.
  • the widening sealing surface 18 is conical with a cone angle ⁇ 1 .
  • the diameter of the fluid channel 12 consequently increases continuously in the release direction A as the sealing surface 18 widens.
  • the sealing element 5 rests against the expanding sealing surface 18 and is compressed both radially and axially due to the non-parallel course of the expanding sealing surface 18 relative to the release direction A.
  • a first pressure P 1 is present on the inlet side of sprinkler 1.
  • This pressure is also referred to as stand-by pressure and can, for example, be in a range of 10-13 bar, preferably ⁇ 12.5 bar.
  • the sealing element 5 takes on a material thickness S. If the pressure increases to a value P 2 , shown in Figure 6b , the sealing element 5 is initially compressed even further and pressed more strongly in the direction of the expanding sealing surface 18 and the radially extending sealing surface 30. The effective area of the operating pressure on the closure element is increased in this way. This particularly shows the advantageous design of the sealing arrangement in stand-by mode according to Figure 6a .
  • the closure element 4 is released from the blocking position according to Figure 1
  • the sealing element 5 immediately loses contact with the expanding sealing surface 18 after just a few fractions of a millimeter and releases the fluid flow.
  • the passage unit 3 which accommodates the sealing surface 18 widening in the release direction A, is preferably manufactured as a machined workpiece and has a groove 13 on its outer circumferential surface for accommodating the sealing element 7 ( Figure 3 ).
  • extinguishing fluid 33 is forced into the distribution chamber 15 in the release direction A.
  • the closure element 4 is in the position shown in Figure 5 release position shown below.
  • a protective chamber is formed on the distributor chamber 15 between the closure element 4 and the branching recess 17, in which the sealing element 5 is accommodated.
  • Protective chamber 17 is located away from the main flow direction from the fluid inlet to the fluid outlets 8, because they extend in the direction B, B' deviating from the release direction A (see Figure 2 ). Due to this remote arrangement of the sealing element 5, the sealing element 5 is located in a flow-calmed area in the release position of the closure element 4 and is less exposed to wear caused by the fast flow of the extinguishing fluid. This significantly reduces the susceptibility of the sealing element 5 to destruction and reliably prevents the fluid outlets 8 from becoming blocked by sheared or torn-off material of the sealing element 5.
  • the fluid outlets 8 are located radially outside the recesses 17.
  • the closure element 4 has a circumferential groove, characterized by the axially extending sealing surface 36 as the groove base.
  • the sealing element 5 is received in this groove.
  • a projection 21 is formed on the closure element opposite the release direction A and adjacent to the groove 36, which protects the sealing element 5 from flow influences in the release position.
  • a flow deflector 37 is particularly preferably formed on the projection 21 and extends opposite the release direction A.
  • the flow deflector 37 preferably extends through the orifice far into the fluid channel 12 in the direction of the fluid inlet 10.
  • the flow deflector 37 In the Figure 5 In the release position shown, the flow deflector 37 still extends at least largely through the distribution chamber 15 in the direction of the fluid inlet 10. Extinguishing fluid flowing into the distribution chamber 15 is at least slowed down by the flow deflector 37, whereby the dynamic pressure component of the extinguishing fluid decreases and the load on the sealing element 5 decreases even further, or the sealing element 5 is shielded even more strongly.
  • the protected arrangement of the sealing element 5 shown here in the protective chamber between the recess 17 and the closure element 4 makes it possible to use the sprinkler housing 50 as an open extinguishing nozzle without prior insertion of a thermally activated trigger element 25.
  • the closure element 4 is preferably designed as a rotationally symmetrical body with several sections, in the present example four sections.
  • a first section is the projection 21 with a diameter d1.
  • a second section 22 is provided with a diameter d2 and is designed to receive the sealing element 5.
  • the axial sealing surface 36 and the radial sealing surface 30 are formed in this section.
  • the radial sealing surface 30 is also the transition to a third section 23 with an outer diameter d3 and a section tapering in the release direction A with the sealing surface 32.
  • a further section extends with a cylindrical profile in the form of a receiving cylinder 24.
  • the receiving cylinder 24 is designed to enter the cage space 31 of the cage 27 when the closure element is moved from the locked position ( Fig. 1 ) into the release position ( Fig. 5 ) to penetrate.
  • the second abutment 29 is preferably formed in this receiving cylinder 24.
  • the diameters d1, d2, d3, and d4 have the following size relationship: D1 is greater than d2, d2 is smaller than d3, and d3 is greater than d4.
  • the second region 22 with the diameter d2 is preferably adapted in its length to the material thickness of the sealing element 5.
  • the difference d3 - d2 is preferably greater than the material thickness of the sealing element 5 in the unloaded state.
  • the diameter d3 is preferably greater than the outer diameter of the sealing element 5 in the unloaded state.
  • the radially extending sealing surface 30, dimensioned with diameter d3, thus serves as a stop surface for the closure element and, when the first sealing element 5 is pressed against the widening sealing surface 18, also serves to prevent excessive deformation and shearing of the sealing element 5, or to prevent the sealing element 5 from slipping out of the groove during assembly.
  • the groove in the second region 22 characterized by the axially extending sealing surface 36 is to be understood as an asymmetrical groove.
  • the diameter d2 is in a range of 1.5 to 50 mm, particularly preferably in a range of 2 to 12 mm, further particularly preferably in the range of 12 mm to 30 mm.
  • the different variants of the closure element 4 are shown in the Figures 7a to 7f
  • the basic structure of the closure element 4 is similar in all these variants.
  • the main exception is the design of the projection 21 and the flow deflector 37 thereon.
  • the embodiment according to the Figures 7a, b does not have a flow deflector 37, but differs essentially in terms of the design of the receiving cylinder 24 and the axial extent of the area between the sealing area 22 and the receiving cylinder 24, in which according to Figure 7a a cylindrical intermediate section 23b and a slightly conical opposite section 23a are formed
  • the projection 37a can also be defined as a concave recess 41 in the end face 40.
  • a conical tip 37b is formed on the projection 21, which advantageously supports the deflection of the extinguishing fluid penetrating into the distribution chamber 15 radially outwards towards the fluid outlets 8.
  • a tip 37c with a concavely curved surface 42 is formed on the projection 21 of the closure element 4.
  • the concave curvature supports the deflection of the fluid in the direction of the fluid outlets 8 and reduces the impact effect of the impinging fluid on the projection 21.
  • a variant of the closure element 4 is shown, in which a tip 37d with a concavely curved outer surface 43 is also formed on the projection 21, wherein the concavely curved outer surface opens into a concave recess 44 on the end face 40, which Deflecting the fluid impinging on the projection 21 against the release direction A is supported.
  • a thermally activated triggering means 25 can be inserted and then securely held simply by mounting the closure element, preferably in the abutments 28, 29. Inserting and tightening the thermally activated triggering element using union nuts and similar means, as known from the prior art, can be eliminated. During assembly, work steps are saved, and the risk of premature damage to the thermally activated triggering element due to excessive clamping force is prevented.
  • the one-piece base body 2 is preferably made of a seawater-resistant copper alloy, such as seawater-resistant brass or one of the other materials mentioned above. However, the seawater-resistant copper alloy is particularly preferred.
  • the base body is chemically nickel-plated, at least in the area of the fluid outlets, but preferably completely.
  • a nickel-phosphorus coating is applied to the base material in an autocatalytic deposition process. This coating is preferably subsequently cured by means of a heat treatment.
  • the residence time and temperature of the heat treatment are preferably adapted to the melting point of the base material. If polymers are used as the base material, the heat treatment temperature is naturally lower than for metals such as brass.
  • the coating created by chemical nickel plating has the particular advantage that it can be used to significantly increase the abrasion resistance of non-hardenable materials, such as brass. This advantageously combines the advantages of different materials in sprinkler systems.
  • the combination of the one-piece construction with the above-mentioned material selection and heat treatment has the particular advantage that the sprinkler housing 50 as a whole is significantly less susceptible to clogging.
  • the fluid outlets do not change, or only very slightly, in terms of their flow rates during operation. This applies on the one hand to a reduction in the outlet cross-section due to blockages (hence clogging), but on the other hand also to an enlargement of the outlet cross-section due to abrasion.
  • the risk of an enlargement of the outlet cross-section is generally greater than clogging. Due to the increased hardness in conjunction with the corrosion resistance of the base material and the coating, the invention creates surprisingly good properties in this regard with a one-piece base body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sprinklergehäuse (50) für einen Sprinkler (1), insbesondere für Betriebsdrücke oberhalb von 16 bar, mit einem in dem Sprinklergehäuse (50) vorgesehenen Fluidkanal (12) mit einem Fluideinlass (10) und mindestens einem Fluidauslass (8), einem Verschlusselement (4), welches in einer Freigaberichtung (A) von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist, wobei das Verschlusselement (4) den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung schließt und in der Freigabestellung freigibt, einem Dichtelement (5), welches an dem Verschlusselement (4) angebracht und dazu eingerichtet ist, den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung fluiddicht zu verschließen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Sprinklergehäuse (50) eine Ausnehmung (17) aufweist, durch welche sich das Verschlusselement (4) zumindest in der Freigabestellung hindurch erstreckt, wobei in der Freigabestellung zwischen dem Verschlusselement (4) und der Ausnehmung (17) eine Schutzkammer definiert ist, in welcher das Dichtelement (5) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sprinklergehäuse für einen Sprinkler, insbesondere für Betriebsdrücke oberhalb von 16 bar, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Sprinkler mit einem solchen Sprinklergehäuse sowie die Verwendung eines solchen Sprinklergehäuses.
  • Eingangs bezeichnete Sprinklergehäuse sind allgemein bekannt. Ein wiederkehrendes Problem bei solchen Sprinklergehäusen ist die Langlebigkeit der in den Sprinklergehäusen verwendeten Dichtelemente. Die Dichtelemente sind prinzipbedingt häufig am Verschlusselement befestigt, oder an einem dem Verschlusselement gegenüberliegenden stationären Sitz, mit dem das Verschlusselement zusammen in der Sperrstellung den Fluidkanal verschließt.
  • Wird das Verschlusselement geöffnet, kommt es insbesondere bei den vorstehend erwähnten hohen Drücken zu sehr großen Löschfluidströmen innerhalb des Sprinklergehäuses. Diese Löschströme erfassen bei den bekannten Gehäusen auch das Dichtelement und führen dazu, dass das Dichtelement stark auf Scherung und Abrasion beansprucht wird. Dies kann, insbesondere bei nach langen Standzeiten gealterten Dichtelementen, zu teilweiser oder vollständiger Zerstörung des Dichtelements führen. Die losgelösten Teile der Dichtelemente werden von der Strömung erfasst und bewegen sich frei im Inneren des Sprinklergehäuses. Hierbei kann es in Extremfällen dazu kommen, dass sich die Teile der Dichtelemente auf oder in die Fluidauslässe des Sprinklergehäuses setzen und so zu einer partiellen oder schlimmstenfalls vollständigen Verstopfung führen.
  • US 2014/367125 A1 oder US 2014/374126 A1 betreffen Feuerlöschsprinkler mit einem Sprinklergehäuse, innerhalb dessen ein Fluidkanal ausgebildet ist. Innerhalb des Fluidkanals ist ein bewegbares Verschlusselement angeordnet. Ferner umfasst das Sprinklergehäuse jeweils ein feststehendes Dichtelement.
  • EP 0 797 465 A1 , offenbart einen Sprinkler mit einem Sprinklergehäuse, das einen sich zwischen einem Einlass und mehreren Schrägdüsen erstreckenden Zentralkanal aufweist. Innerhalb des Zentralkanals ist ein Verschlusselement angeordnet, das von einem Auslöseelement in Sperrstellung gehalten wird. Am oberen Ende des Verschlusselementes ist eine Dichtung angeordnet, welche den Zentralkanal in Strömungsrichtung des Fluid abdichtet. Nach dem Auslösen des Sprinklers und dem Bewegen des Verschlusselementes in die Freigabestellung wird die Dichtung direkt vom Löschfluid angeströmt.
  • EP 0 797 466 A1 oder EP 1 404 418 A betreffen jeweils Sprinkler mit einem Gehäuse, das einen Einlass und mehrere Fluidauslässe aufweist. Zwischen Einlass und Auslässen ist ein Kanal vorgesehen. Im Kanal ist ein ein- oder mehrteiliges Verschlusselement angeordnet, das mit seinem oberen Ende mit einem Dichtelement an einem Stopfen am oberen Ende des Zentralkanals abdichtend anliegt. Nach dem Auslösen des Sprinklers wird das Verschlusselement in die Freigabestellung überführt und das Löschfluid strömt vom Einlass direkt am Dichtelement vorbei in Richtung der Fluidauslässe, um eine Löschwirkung zu entfalten.
  • DE 198 12 994 A1 betrifft eine thermoautomatische Auslösevorrichtung, welche eine Dreiwegeabsperrarmatur mit einer Einlassöffnung und mehreren Leitungsanschlüssen zum Weiterleiten eines Kühlmittels in eine an die Auslösevorrichtung angeschlossene Ringleitung, welche mehrere Feinsprühdüsen mit Löschfluid versorgt. Die Auslösevorrichtung weist einen bewegbaren Ventilkörper und einen daran angeordneten Träger für ein thermisch aktivierbares Glasgefäß als Auslöser auf. In der Dreiwegeabsperrarmatur ist ein Sperrkolben beweglich aufgenommen, der nach Auslösen des Glasgefäßes von seiner Sperrstellung in seine Auslösestellung überführbar ist.
  • Demnach lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sprinklergehäuse anzugeben, bei welchem die vorstehend erwähnten Nachteile möglichst weitgehend überwunden werden. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Sprinklergehäuse anzugeben, bei dem die Gefahr eines Verstopfens des oder der Fluidauslässe reduziert wird.
  • Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe bei einem Sprinkler der eingangs bezeichneten Art mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Figuren.
  • Die Erfindung schlägt insbesondere ein Sprinklergehäuse für einen Sprinkler für hohe Betriebsdrücke vor, bei dem in dem Sprinklergehäuse ein Fluidkanal vorgesehen ist mit einem Fluideinlass und mindestens einem Fluidauslass, einem Verschlusselement, welches in einer Freigaberichtung A von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist, wobei das Verschlusselement den Fluidkanal in der Sperrstellung schließt und in der Freigabestellung freigibt, einem Dichtelement, welches an dem Verschlusselement angebracht und dazu eingerichtet ist, den Fluidkanal in der Sperrstellung fluiddicht zu verschließen, wobei das Sprinklergehäuse eine Ausnehmung aufweist, durch welche sich das Verschlusselement zumindest in der Freigabestellung hindurch erstreckt, wobei in der Freigabestellung zwischen dem Verschlusselement und der Ausnehmung eine Schutzkammer definiert ist, in welcher das Dichtelement angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die effektivste Schutzmaßnahme für das Dichtelement darin besteht, es im Auslösefall, also wenn das Verschlusselement sich in der Freigabestellung befindet, aus der Hauptströmung, die sich vom Fluideinlass zu dem oder den Fluidauslässen erstreckt, möglichst weit zu entfernen. Hierfür ist gemäß der Erfindung eine Schutzkammer zwischen der Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements und dem Dichtelement geschaffen, innerhalb welcher das Dichtelement angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich das Dichtelement in der Freigabestellung erfindungsgemäß innerhalb der Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements in einem strömungsberuhigten Bereich. Aufgrund des Einlassens in diese Ausnehmung wird das Dichtelement weniger starken Beanspruchungen durch die Fluidströmung des Löschfluids ausgesetzt, und das Risiko einer partiellen aber vollständigen Zerstörung des Dichtelements wird stark vermindert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Sprinklergehäuse eine Verteilerkammer auf, von der sowohl die Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements als auch der mindestens eine Fluidauslass abzweigen, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements sich in einer ersten Richtung, vorzugsweise gleich der Freigaberichtung A, erstreckt und der mindestens eine Fluidauslass sich in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung erstreckt. Dadurch, dass die Ausnehmung von der Verteilerkammer abzweigt, befindet sich das Dichtelement in der Freigabestellung des Verschlusselements de facto außerhalb der Verteilerkammer in einem "Nebenarm" der bereits aufgrund der Tatsache, dass die Hauptströmung in Richtung der Fluidauslässe Platz findet, weniger stark beströmt wird. Zudem bildet sich in der Ausnehmung und um die Ausnehmung herum aufgrund der unterschiedlich ausgerichteten Achsen des Fluidauslasses und der Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements eine Turbulenz um die Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements herum aus, welche die Strömungsbelastung auf das Dichtelement weiter reduziert.
  • Vorzugsweise liegt der mindestens eine Fluidauslass radial außerhalb und/oder in Freigaberichtung A gesehen vor der Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements angeordnet. Insbesondere durch das "Vorziehen" der Fluidauslässe entgegen der Freigaberichtung wird unterhalb der Fluidauslässe im Betrieb ein Totraum ausgebildet, in dem sich Strömung vornehmlich turbulent bewegt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Verschlusselement eine umlaufende Nut auf, in welcher das Dichtelement sitzt. Die umlaufende Nut schafft eine Vertiefung zur Aufnahme des Dichtelements, die dieses radial teilweise oder vollständig in das Verschlusselement aufnimmt, wodurch eine weitere Abschirmung des Dichtelements von der umgebenden Fluidströmung geschaffen wird.
  • Das Verschlusselement weist vorzugsweise entgegen der Freigaberichtung A benachbart zu der das Dichtelement aufnehmenden umlaufenden Nut einen Vorsprung zum Schutz des Dichtelements vor Strömungseinflüssen in der Freigabestellung auf. Der Vorsprung bildet die in Richtung der Verteilerkammer von der Nut aus gelegene Flanke der Nut, in welcher das Dichtelement sitzt. Das Vorsehen eines solchen Vorsprunges hat den Effekt, dass die zwischen der Ausnehmung zur Aufnahme des Verschlusselements und dem Verschlusselement selbst gebildete Schutzkammer auf ihrer entgegen der Freigaberichtung A gelegenen, vorzugsweise der Verteilerkammer zugewandten Seite zumindest teilweise verschlossen wird. Hierdurch wird eine besonders starke Abschottung des Dichtelements vor den in der Verteilerkammer herrschenden Strömungsverhältnissen geschaffen. Diese konstruktive Lösung bietet sich für besonders hohe Betriebsdrücke, beispielsweise im Bereich oberhalb von 100 bar an.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem Vorsprung ein Strömungsablenker ausgebildet. Der Strömungsablenker ist vorzugsweise dazu eingerichtet, als Prallelement für das in die Verteilerkammer eintretende Löschfluid zu dienen und Turbulenzen zu erzeugen.
  • Der Strömungsablenker erstreckt sich vorzugsweise entgegen der Freigaberichtung A in die Verteilerkammer hinein. Weiter vorzugsweise ist der Strömungsablenker dazu eingerichtet, in die Verteilerkammer einströmendes Löschfluid aus der ersten Richtung, in der die Ausnehmung ausgerichtet ist, abzulenken.
  • Weiter vorzugsweise ist der Strömungsablenker dazu eingerichtet, in die Verteilerkammer einströmendes Löschfluid zu der zweiten Richtung, in der oder die Fluidauslässe ausgerichtet sind, hin abzulenken.
  • Der Vorsprung weist vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens der Summe eines Grunddurchmessers der Nut, welche das Dichtelement aufnimmt, und der halben Materialstärke in radialer Richtung des Dichtelements auf. Hierdurch wird ein guter Schutz und gleichzeitig ein zuverlässiger Sitz des Dichtelements in der Nut gewährleistet.
  • Das Sprinklergehäuse wird vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass der mindestens eine Fluidauslass als Bohrung ausgebildet ist, oder alternativ als reversibel lösbar gekoppeltes Einsatzelement, welches in besonders bevorzugten Ausgestaltungen einen Drallkörper aufweist.
  • Durch die Gestaltung als Einsatzelement lassen sich vielfältige Fluidabgabemuster, beispielsweise Sprühkegel realisieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Sprinklergehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung einen Käfig auf, der einen Käfigraum zur Aufnahme des Verschlusselements in der Freigabestellung, sowie zur Aufnahme eines thermisch aktivierbaren Auslöseelements in der Sperrstellung definiert. Insbesondere diese Ausgestaltung ermöglicht den Einsatz des Sprinklergehäuses als offene Löschdüse, wenn auf den Einsatz des thermisch aktivierbaren Auslöseelements verzichtet wird. In diesem Fall ist das Verschlusselement in montierter Einbaulage des Sprinklergehäuses permanent in der Freigabestellung, was deswegen nicht nachteilig ist, weil das Dichtelement in der Schutzkammer angeordnet ist.
  • Alternativ erlaubt diese Ausgestaltung die Verwendung des Sprinklergehäuses zusammen mit einem in den Käfigraum eingesetzten thermisch aktivierbaren Auslöseelement in einem Sprinkler, insbesondere in einem Hochdrucksprinkler. Folglich löst die Erfindung die ihr zugrundeliegende Aufgabe auch bei einem Sprinkler der eingangs bezeichneten Art, indem ein Sprinklergehäuse an ihm verwendet wird, welches nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist.
  • Ferner löst die Erfindung die ihr zugrundeliegende Aufgabe durch die Verwendung eines Sprinklergehäuses nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen als Löschdüse, insbesondere als Löschdüse für Betriebsdrücke im Bereich von oberhalb 16 bar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Sprinklers in einem ersten Betriebszustand,
    Figur 2
    eine Teilansicht des Sprinklers gemäß Figur 1,
    Figur 3
    eine weitere Teilansicht des Sprinklers gemäß Figur 1,
    Figur 4
    noch eine weitere Teilansicht des Sprinklers gemäß Figur 1,
    Figur 5
    eine schematische Ansicht des Sprinklers gemäß Figur 1 in einem zweiten Betriebszustand,
    Figuren 6a,b
    eine Teilansicht des Sprinklers gemäß den vorstehenden Figuren in dem ersten Betriebszustand sowie einem dritten Betriebszustand, und
    Figuren 7a-f
    verschiedene alternative Formgestaltungen eines Teils des Sprinklers gemäß den Figuren 1 bis 6.
  • Figur 1 zeigt einen Sprinkler 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Sprinkler 1 weist ein Sprinklergehäuse 50 auf. Das Sprinklergehäuse 50 umfasst einen Grundkörper 2, eine Durchlasseinheit 3, und eine Fluidkanal 12, der sich von einem Fluideinlass 10 zu mehreren Fluidauslässen 8 erstreckt. Ein Verschlusselement 4 ist im Inneren des Sprinklergehäuses 50 linear beweglich angeordnet. Das Verschlusselement 4 ist in Figur 1 in einer Sperrstellung gezeigt, in welcher ein zwischen dem Verschlusselement 4 und der Durchlasseinheit 3 radial und axial komprimiertes Dichtelement 5 den Fluidkanal 12 verschließt und so die fluidleitende Verbindung zwischen dem Fluideinlass 10 und den Fluidauslässen 8 unterbindet.
  • In der Durchlasseinheit 3 ist vorzugsweise eine Blende 11 zur Beschränkung der Strömungsgeschwindigkeit ausgebildet.
  • Das Verschlusselement 4 wird durch ein thermisch aktivierbares Auslöseelement 25 in der in Figur 1 gezeigten Sperrstellung gehalten. Das thermisch aktivierbare Auslöseelement 25 wird in einem Käfig 27 gehalten, der an dem Sprinklergehäuse 50, insbesondere an dem Grundkörper 2 angeformt ist. Hierzu weist der Käfig 27 ein erstes Widerlager 28 zur axialen, sowie vorzugsweise radialen, Positionierung des thermisch aktivierbaren Auslöseelements 25 auf, während das Verschlusselement 4 an seinem dem thermischen aktivierbaren Auslöseelement 25 zugewandten Ende vorzugsweise ein zweites Widerlager 29 zur axialen und/oder radialen Positionierung des thermisch aktivierbaren Auslöseelements 25 aufweist. Das thermisch aktivierbare Auslöseelement 25 sitzt in einem durch den Käfig 27 definierten Käfigraum 31, und wird verschraubungsfrei dort eingesetzt und gehalten. Die notwendige Spannung zum Halten des thermisch aktivierbaren Auslöseelements 25 wird ausschließlich durch die Dimensionierung des Verschlusselements 4 und der in Freigaberichtung A (Figur 5) wirkenden Druckkraft des oberhalb des Dichtelements 5 im Fluidkanal 12 anstehenden Löschfluids (Bezugszeichen 33) bestimmt.
  • Im Sprinklergehäuse 50 sind ein Aufnahmekanal 16 zur Aufnahme einer Siebeinheit 9 auf der Seite des Fluideinlasses 10, sowie eine Verteilerkammer 15 ausgebildet. Von der Verteilerkammer 15 aus zweigen die Fluidauslässe 8 sowie eine Ausnehmung 17 zur Aufnahme des Verschlusselements 4 ab.
  • Das Sprinklergehäuse 50 weist eine Anschlusseinheit 38 mit einem Koppelmechanismus 26, vorzugweise einem Außengewinde, auf, wobei die Anschlusseinheit 38 dazu dient, den Sprinkler 1 an ein löschfluidführendes Rohrleitungssystem anzuschließen. Zum Abdichten der Anschlusseinheit 38 weist der Sprinkler 1 ein Dichtelement 6 auf. Die Durchlasseinheit 3 ist ferner mittels eines Dichtelementes 7 gegen den Grundkörper 2 abgedichtet.
  • Der Grundkörper 2 weist benachbart zum Abschnitt der Anschlusseinheit 38 einen Düsenkopf 39 auf. In dem Abschnitt des Düsenkopfs 39 ist die Verteilerkammer 15 mit den Fluidauslässen 8 ausgebildet. Axial benachbart zu dem Abschnitt des Düsenkopfs 39 ist der Käfig 27 an den Grundkörper 2 angeformt, so dass der Grundkörper 2 mitsamt Verteilerkammer 15 und Käfig 27 einstückig ausgebildet ist.
  • Wie sich weiter aus Figur 2 in Zusammenschau mit Figur 4 anschaulich ergibt, erstrecken sich die Fluidauslässe 8 in eine oder mehrere zweite, von der Freigaberichtung A abweichende Richtung(en) B, B', während sich die Ausnehmung 17 in der Freigaberichtung A erstreckt. Das in der Freigaberichtung A in die Verteilerkammer 15 einströmende Löschfluid, angedeutet durch Bezugszeichen 33, strömt zunächst in Richtung der Ausnehmung 17, und muss zum Austreten aus den Fluidauslässen aus dieser Richtung abgelenkt werden. Hierauf wird mit Bezug auf Figur 5 näher eingegangen.
  • Am in Figur 2 unteren Ende der Ausnehmung 17 ist eine in Freigaberichtung A verjüngte Dichtfläche 19 ausgebildet. Im vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die verjüngte Dichtfläche 19 kegelförmig ausgebildet mit einem Kegelwinkel α2. Das in Figur 4 näher dargestellte Verschlusselement 4 weist eine in montiertem Zustand in Freigaberichtung A ebenfalls verjüngte Dichtfläche 32 auf, die im vorstehenden Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet ist und einen Kegelwinkel α3 aufweist. Vorzugsweise weichen der Kegelwinkel α2 und α3 voneinander nicht oder nur geringfügig, insbesondere in einem Bereich von < 5°, ab. Die vorzugsweise korrespondierend ausgebildeten verjüngten Dichtflächen 19, 32 dienen als Anschlag für das Verschlusselement in der Freigabestellung gemäß Figur 5. Vorzugsweise bilden sie eine elastomerlose Dichtung 35 aus.
  • Unter Bezugnahme insbesondere auf die Figuren 3, 4 und 6a,b wird nun die Dichtfunktion des Dichtelements 5 näher erläutert. An der Durchlasseinheit 3 ist eine in Freigaberichtung A aufgeweitete Dichtfläche 18 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die sich aufweitende Dichtfläche 18 kegelförmig ausgebildet mit einem Kegelwinkel α1. Der Durchmesser des Fluidkanals 12 wird in Freigaberichtung A im Verlauf der sich aufweitenden Dichtfläche 18 folglich kontinuierlich größer. In der Sperrstellung gemäß Figur 1 liegt das Dichtelement 5 an der sich aufweitenden Dichtfläche 18 an und wird aufgrund des nicht-parallelen Verlaufs der sich aufweitenden Dichtfläche 18 relativ zur Freigaberichtung A sowohl radial als auch axial komprimiert. Unterstützt wird dieses Kompressionsverhalten dadurch, dass das Dichtelement 5 in der Sperrstellung (Figur 1) gegen eine sich radial erstreckende Dichtfläche 30 und eine sich axial erstreckende Dichtfläche 36 gedrückt wird. Die Kontaktflächen zwischen dem Dichtelement 5, der Durchlasseinheit 3 und dem Verschlusselement 4 bilden somit partielle Dichtflächen aus, die jeweils kleiner sind als es eine einzige Dichtfläche bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Sprinkler mit Dichtelement wäre.
  • Unter Bezugnahme insbesondere auf Figuren 6a,b wird nun das Kompressionsverhalten des Dichtelements 5 näher erläutert. In Figur 6a liegt ein erster Druck P1 einlassseitig am Sprinkler 1 an. Dieser Druck wird auch als Stand-By-Druck bezeichnet, und kann beispielsweise in einem Bereich von 10-13 bar, vorzugsweise < 12,5 bar liegen. In dieser Einbausituation nimmt das Dichtelement 5 eine Materialstärke S ein. Steigt der Druck auf einen Wert P2 an, gezeigt in Figur 6b, wird das Dichtelement 5 zunächst noch weiter komprimiert und stärker in Richtung der sich aufweitenden Dichtfläche 18 und der sich radial erstreckenden Dichtfläche 30 gedrückt. Die Wirkfläche des Betriebsdrucks auf das Verschlusselement wird auf diese Weise erhöht. Hier zeigt sich insbesondere die vorteilhafte Ausgestaltung der Dichtanordnung im Stand-By-Betrieb gemäß Figur 6a. Bei Überschreiten des Auslösedrucks, der gleich oder größer dem Wert P2 ist, beispielsweise im Bereich von 40 bar oder mehr, wird das Verschlusselement 4 nach Entweichen des thermisch aktivierbaren Auslöseelements 25 aus der Sperrstellung gemäß Figur 1 fortbewegt. Das Dichtelement 5 verliert unmittelbar, bereits nach wenigen Millimeterbruchteilen, den Kontakt mit der sich aufweitenden Dichtfläche 18 und gibt die Fluidströmung frei.
  • Die Durchlasseinheit 3, die die sich in Freigaberichtung A aufweitende Dichtfläche 18 aufnimmt, ist vorzugsweise als spanend bearbeitetes Werkstück gefertigt und weist an ihrer äußeren Umfangsfläche eine Nut 13 zur Aufnahme des Dichtelements 7 auf (Figur 3).
  • Nachfolgend wird insbesondere eine das Dichtelement 5 in der Freigabestellung gemäß Figur 5 vor Verschleiß und Zerstörung schützende Ausgestaltung erläutert. Hierzu wird insbesondere Bezug genommen auf die Figuren 4 und 5.
  • In der in Figur 5 gezeigten Freigabestellung des Sprinklers 1 drückt Löschfluid 33 in Freigaberichtung A in die Verteilerkammer 15 hinein. Das Verschlusselement 4 befindet sich in der in Figur 5 unten gezeigten Freigabestellung. An der Verteilerkammer 15 ist zwischen dem Verschlusselement 4 und der abzweigenden Ausnehmung 17 eine Schutzkammer ausgebildet, in welcher das Dichtelement 5 aufgenommen ist. Die Schutzkammer 17 liegt abseits der Hauptströmungsrichtung vom Fluideinlass zu den Fluidauslässen 8, weil jene sich abweichend von Freigaberichtung A in den Richtung B, B' erstrecken (siehe Figur 2). Durch diese abseitige Anordnung des Dichtelements 5 befindet sich das Dichtelement 5 in der Freigabestellung des Verschlusselements 4 in einem strömungsberuhigten Bereich und wird einem Verschleiß durch schnell fließende Strömung des Löschfluids weniger stark ausgesetzt. Dies reduziert die Zerstörungsanfälligkeit des Dichtelements 5 signifikant und verhindert zuverlässig ein Blockieren der Fluidauslässe 8 mit abgeschertem oder abgerissenem Material des Dichtelements 5.
  • Die Fluidauslässe 8 liegen radial außerhalb der Ausnehmungen 17. In der abgebildeten Ausgestaltung weist das Verschlusselement 4 eine umlaufende Nut auf, charakterisiert durch die sich axial erstreckende Dichtfläche 36 als Nutgrund. In dieser Nut ist das Dichtelement 5 aufgenommen. Durch das zumindest teilweise in die Nut versenkte Anordnen des Dichtelements 5 am Verschlusselement 4 ist eine Exposition gegenüber der in Richtung der Fluidauslässe 8 gezwängten Strömung des Löschfluids weiter vermindert. Entgegen der Freigaberichtung A benachbart zu der Nut 36 ist an dem Verschlusselement ein Vorsprung 21 ausgebildet, der das Dichtelement 5 vor Strömungseinflüssen in der Freigabestellung schützt. An dem Vorsprung 21 ist besonders bevorzugt ein Strömungsablenker 37 ausgebildet, der sich entgegen der Freigaberichtung A erstreckt. In der in Figur 1 gezeigten Sperrstellung erstreckt sich der Strömungsablenker 37 vorzugsweise durch die Blende hindurch weit in den Fluidkanal 12 in Richtung des Fluideinlasses 10. In der in Figur 5 gezeigten Freigabestellung erstreckt sich der Strömungsablenker 37 immer noch wenigstens größtenteils durch die Verteilerkammer 15 hindurch in Richtung des Fluideinlasses 10. In die Verteilerkammer 15 einströmendes Löschfluid wird durch den Strömungsablenker 37 zumindest abgebremst, wodurch der dynamische Druckanteil des Löschfluids sinkt und die Belastung des Dichtelements 5 noch weiter abnimmt bzw. das Dichtelement 5 noch stärker abgeschirmt wird. Die hier gezeigte geschützte Anordnung des Dichtelements 5 in der Schutzkammer zwischen Ausnehmung 17 und Verschlusselement 4 ermöglicht es, das Sprinklergehäuse 50 ohne vorheriges Einsetzen eines thermisch aktivierbaren Auslöseelements 25 als offene Löschdüse zu verwenden.
  • Hierdurch wird fertigungstechnisch eine erhebliche Synergie generiert, weil ein und dasselbe Bauteil, nämlich das Sprinklergehäuse 50 samt Verschlusselement 4 und Dichtelement 5 für mehrere Einsatzzwecke nutzbar wird, ohne dass es umgerüstet werden müsste. Das Dichtelement 5 wird auf seiner geschützten Anordnung deutlich weniger wahrscheinlich Schaden nehmen oder zerstört werden, wodurch ein ungewolltes Verstopfen der Fluidauslässe 8 noch zuverlässiger verhindert wird.
  • Im Folgenden wird die Struktur des Verschlusselements näher beschrieben, bezugnehmend zunächst auf Figur 4.
  • Das Verschlusselement 4 ist vorzugsweise als rotationssymmetrischer Körper mit mehreren Abschnitten, im vorliegenden Beispiel vier Abschnitten, ausgebildet. Ein erster Abschnitt ist der Vorsprung 21 mit einem Durchmesser d1. Ein zweiter Abschnitt 22 liegt mit einem Durchmesser d2 vor und ist zur Aufnahme des Dichtelements 5 eingerichtet. In diesem Abschnitt sind die axiale Dichtfläche 36 und die radiale Dichtfläche 30 ausgebildet. Die radiale Dichtfläche 30 ist zugleich der Übergang zu einem dritten Abschnitt 23 mit einem äußeren Durchmesser d3 und einem sich in Freigaberichtung A verjüngenden Abschnitt mit der Dichtfläche 32. Es erfolgt eine kontinuierliche Durchmesserabnahme in Freigaberichtung A auf den Durchmesser d4, wobei ein kegelförmiger Verlauf mit dem Kegelwinkel α3 ausgebildet ist. Von da an erstreckt sich ein weiterer Abschnitt mit einem zylindrischen Verlauf in Form eines Aufnahmezylinders 24. Der Aufnahmezylinder 24 ist dazu eingerichtet, in den Käfigraum 31 des Käfigs 27 beim Bewegen des Verschlusselements aus der Sperrstellung (Fig. 1) in die Freigabestellung (Fig. 5) einzudringen.
  • Das zweite Widerlager 29 ist vorzugsweise in diesem Aufnahmezylinder 24 ausgebildet. Vorzugsweise stehen die Durchmesser d1, d2, d3 und d4 in folgender Größenbeziehung:
    D1 ist größer als d2, d2 ist kleiner als d3, und d3 ist größer als d4. Vorzugsweise ist der zweite Bereich 22 mit dem Durchmesser d2 in seiner Länge der Materialstärke des Dichtelements 5 angepasst. Vorzugsweise ist die Differenz d3 - d2 größer ist als die Materialstärke des Dichtelements 5 in unbelastetem Zustand. Vorzugsweise ist der Durchmesser d3 größer als der Außendurchmesser des Dichtelements 5 in unbelastetem Zustand. Die mit Durchmesser d3 dimensionierte sich radial erstreckende Dichtfläche 30 dient somit als Anschlagfläche für das Verschlusselement und dient zudem beim Andrücken des ersten Dichtelements 5 an die sich aufweitende Dichtfläche 18 dazu, eine zu starke Deformation und Abscherung des Dichtelements 5, oder ein Abrutschen des Dichtelements 5 bei der Montage aus der Nut heraus zu verhindern.
  • Aufgrund einer Durchmesserdifferenz zwischen d2 und d3 ist die durch die sich axial erstreckende Dichtfläche 36 charakterisierte Nut in dem zweiten Bereich 22 als asymmetrische Nut zu verstehen.
  • Vorzugsweise liegt der Durchmesser d2 in einem Bereich von 1,5 bis 50 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 12 mm, weiter besonders bevorzugt im Bereich von 12 mm bis 30 mm.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 7a bis 7f ergänzend zur Struktur des Verschlusselements 4 Stellung genommen.
  • Die unterschiedlichen Varianten des Verschlusselements 4 sind in den Figuren 7a bis 7f dargestellt. Die grundsätzliche Struktur des Verschlusselements 4 ähnelt sich in all diesen Varianten. Wesentliche Ausnahme ist die Ausprägung des Vorsprungs 21 und des Strömungsablenkers 37 daran. Während das Ausführungsbespiel gemäß den Figuren 7a, b keinen Strömungsablenker 37 aufweist, sondern sich im wesentlichen hinsichtlich der Gestaltung des Aufnahmezylinders 24 und der axialen Ausdehnung des Bereichs zwischen dem Dichtbereich 22 und dem Aufnahmezylinder 24 unterscheidet, in dem gemäß Figur 7a noch ein zylindrischer Zwischenabschnitt 23b und ein leicht konisch gegenläufiger Abschnitt 23a ausgebildet sind, weist das Verschlusselement 4 gemäß Figur 7c an seinen Vorsprung 21 einen Strömungsablenker 37 in Form eines umlaufenden ringförmigen Vorsprungs 37a an der Stirnseite 40 auf. Der Vorsprung 37a lässt sich umgekehrt auch als eine konkave Ausnehmung 41 in der Stirnseite 40 definieren.
  • Bei dem Verschlusselement 4 gemäß der Figur 7d ist an dem Vorsprung 21 eine Kegelspitze 37b ausgebildet, die vorteilhaft die Ablenkung des in die Verteilerkammer 15 eindringenden Löschfluids radial nach außen zu den Fluidauslässen 8 hin unterstützt.
  • Gemäß Figur 7e ist an dem Vorsprung 21 des Verschlusselements 4 eine Spitze 37c mit konkav gekrümmter Mantelfläche 42 ausgebildet. Die konkave Krümmung unterstützt das Umlenken des Fluids in Richtung der Fluidauslässe 8 und vermindert die Prallwirkung des auftreffenden Fluids auf den Vorsprung 21. In Figur 7f ist eine Variante des Verschlusselements 4 gezeigt, bei dem an dem Vorsprung 21 ebenfalls eine Spitze 37d mit konkav gekrümmter Mantelfläche 43 ausgebildet ist, wobei die konkav gekrümmte Mantelfläche in eine konkave Ausnehmung 44 an der Stirnseite 40 mündet, was ein Umlenken des auf den Vorsprung 21 auftreffenden Fluids entgegen der Freigaberichtung A unterstützt.
  • Nachfolgend wird auf die Vorteile der einstückigen Ausgestaltung des Grundkörpers 2 samt Käfig 27 und die vorteilhaften Effekte bevorzugter Materialkombinationen eingegangen.
  • Dadurch, dass das Sprinklergehäuse 50 einen Grundkörper 2 aufweist, in dem einstückig sowohl die Verteilerkammer 15 mit den Fluidauslässen 8 und der Käfig 27 mit dem Käfigraum 31 ausgebildet sind, kann ein thermisch aktivierbares Auslösemittel 25 eingesetzt werden und dann lediglich durch Montage des Verschlusselements, vorzugsweise in den Widerlagern 28,29, sicher gehalten werden. Ein Einsetzen und Verspannen des thermisch aktivierbaren Auslöseelements mittels Überwurfmuttern und ähnlichen Mitteln, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, kann hierbei entfallen. Bei der Montage werden Arbeitsschritte gespart, und die Gefahr einer vorzeitigen Beschädigung des thermisch aktivierbaren Auslöseelements mittels zu großer Spannkraft wird verhindert.
  • Der einstückige Grundkörper 2 ist vorzugsweise aus einer seewasserbeständigen Kupferlegierung wie etwa seewasserbeständigem Messing oder einem der übrigen vorstehend erwähnten Werkstoffe ausgebildet. Besonders bevorzugt ist jedoch die seewasserbeständige Kupferlegierung. Weiter vorzugsweise ist der Grundkörper zumindest im Bereich der Fluidauslässe, vorzugsweise aber vollständig, chemisch vernickelt. Beim chemischen Vernickeln wird in einer autokatalytischen Abscheidung ein Nickel-Phosphorüberzug auf den Grundwerkstoff gelegt. Vorzugsweise wird anschließend dieser Überzug mittels einer Wärmebehandlung noch ausgehärtet. Die Verweildauer und Temperatur der Wärmebehandlung wird hierbei vorzugsweise an den Schmelzpunkt des Grundwerkstoffs angepasst. Werden Polymere als Grundwerkstoff verwendet, so liegt die Temperatur der Wärmebehandlung naturgemäß niedriger als bei Metallen wie beispielsweise einem Messingwerkstoff. Der mit dem chemischen Vernickeln geschaffene Überzug hat den besonderen Vorteil, dass mit seiner Hilfe die Abrasionsfestigkeit von für sich genommenen nicht aushärtbaren Werkstoffen wie etwa Messing noch deutlich erhöht werden kann. Hierdurch werden die Vorteile verschiedener Werkstoffe durch Sprinkleranlagen günstig miteinander verknüpft.
  • Die Kombination der Einstückigkeit mit der vorstehend erwähnten Materialauswahl und Wärmebehandlung hat den besonderen Vorteil, dass das Sprinklergehäuse 50 insgesamt deutlich weniger anfällig für Clogging ist. Im Rahmen der Zulassungsprüfung von Sprinklern und Löschdüsen muss sichergestellt werden, dass die Fluidauslässe sich im Laufe des Betriebs nicht oder nur sehr geringfügig hinsichtlich ihrer Durchlassmengen verändern. Dies betrifft zum einen ein Verringern des Auslassquerschnitts durch Verstopfungen (daher Clogging) aber andererseits auch das Vergrößern des Auslassquerschnitts durch Abrasion. Insbesondere dann, wenn als Löschfluid Technikwasser, oder Seewasser verwendet wird, also vereinfacht gesprochen Wasser mit Partikelbeladung oder sonstigen Verunreinigungen, ist die Gefahr einer Vergrößerung der Auslassquerschnitte in der Regel größer als eine Verstopfung. Durch die gesteigerte Härte in Verbindung mit der Korrosionsbeständigkeit des Grundwerkstoffs und des Überzugs schafft die Erfindung bei einem einstückigen Grundkörper diesbezüglich überraschend gute Eigenschaften.
    • Bevorzugte Ausführungsbeispiele (Teil der Beschreibung)
    1. 1. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) für einen Sprinkler (1), insbesondere für Betriebsdrücke oberhalb von 16 bar, mit
      • einem in dem Sprinklergehäuse (50) vorgesehenen Fluidkanal (12) mit einem Fluideinlass (10) und mindestens einem Fluidauslass (8),
      • einem Verschlusselement (4), welches in einer Freigaberichtung (A) von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist, wobei das Verschlusselement (4) den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung schließt und in der Freigabestellung freigibt,
      • einem Dichtelement (5), welches an dem Verschlusselement (4) angebracht und dazu eingerichtet ist, den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung fluiddicht zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprinklergehäuse (50) eine Ausnehmung (17) aufweist, durch welche sich das Verschlusselement (4) zumindest in der Freigabestellung hindurch erstreckt, wobei in der Freigabestellung zwischen dem Verschlusselement (4) und der Ausnehmung (17) eine Schutzkammer definiert ist, in welcher das Dichtelement (5) angeordnet ist.
    2. 2. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Sprinklergehäuse (50) eine Verteilerkammer (15) aufweist, von der sowohl die Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) als auch der mindestens eine Fluidauslass (8) abzweigen, wobei die Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) sich in einer ersten Richtung, vorzugsweise gleich der Freigaberichtung (A), erstreckt, und der mindestens eine Fluidauslass (8) sich in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung (B, B') erstreckt.
    3. 3. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidauslass (8) radial außerhalb und/oder in der Freigaberichtung (A) gesehen vor der Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) angeordnet ist.
    4. 4. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (4) eine umlaufende Nut (36) aufweist, in welcher das Dichtelement (5) sitzt.
    5. 5. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (4) entgegen der Freigaberichtung (A) benachbart zu der Nut (36) einen Vorsprung (21) zum Schutz des Dichtelements (5) vor Strömungseinflüssen in der Freigabestellung aufweist.
    6. 6. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorsprung (21) ein Strömungsablenker (37) ausgebildet ist.
    7. 7. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsablenker (37) sich entgegen der Freigaberichtung (A) in die Verteilerkammer (15) hinein erstreckt.
    8. 8. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsablenker (37) dazu eingerichtet ist, in die Verteilerkammer (15) einströmendes Löschfluid aus der ersten Richtung, in der die Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) ausgerichtet ist, abzulenken.
    9. 9. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach einem der Ausführungsbeispiele 6 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsablenker (37) dazu eingerichtet ist, in die Verteilerkammer (15) einströmendes Löschfluid zu der zweiten Richtung (B, B') des mindestens einen Fluidauslasses (8) hin abzulenken.
    10. 10. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach einem der Ausführungsbeispiele 4 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (21) einen Durchmesser von mindestens der Summe eines Grunddurchmessers (d2) der Nut (36) und der halben Materialstärke in radialer Richtung des Dichtungselementes (5) aufweist.
    11. 11. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele,
      dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidauslass (8) als Bohrung oder als vorzugsweise reversibel lösbar gekoppeltes Einsatzelement ausgebildet ist, welches besonders bevorzugt einen Drallkörper aufweist.
    12. 12. Ausführungsbeispiel: Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele, mit
      einem Käfig (27), der einen Käfigraum (31) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) in der Freigabestellung sowie eines thermisch aktivierbaren Auslöseelements (25) in der Sperrstellung definiert.
    13. 13. Ausführungsbeispiel: Sprinkler, insbesondere Hochdrucksprinkler, mit
      einem Sprinklergehäuse (50) nach Ausführungsbeispiel 12, und einem in dem Käfig (27) aufgenommenen thermisch aktivierbaren Auslöseelement (25), welches bis zu seiner Aktivierung das Verschlusselement (4) in der Sperrstellung hält.
    14. 14. Ausführungsbeispiel: Verwendung eines Sprinklergehäuses (50) als Löschdüse, insbesondere für Betriebsdrücke im Bereich von oberhalb 16 bar, wobei das Sprinklergehäuse (50) insbesondere nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 12 ausgebildet ist.

Claims (10)

  1. Sprinklergehäuse (50) für einen Sprinkler (1), insbesondere für Betriebsdrücke oberhalb von 16 bar, mit
    - einem in dem Sprinklergehäuse (50) vorgesehenen Fluidkanal (12) mit einem Fluideinlass (10) und mindestens einem Fluidauslass (8), wobei das Sprinklergehäuse (50) eine Anschlusseinheit (38) mit einem Koppelmechanismus (26), vorzugweise einem Außengewinde aufweist, wobei die Anschlusseinheit (38) dazu dient, den Sprinkler (1) an ein löschfluidführendes Rohrleitungssystem anzuschließen,
    - einem Verschlusselement (4), welches in einer Freigaberichtung (A) von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist, wobei das Verschlusselement (4) den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung schließt und in der Freigabestellung freigibt,
    - einem Dichtelement (5), welches an dem Verschlusselement (4) angebracht und dazu eingerichtet ist, den Fluidkanal (12) in der Sperrstellung fluiddicht zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprinklergehäuse (50) eine Ausnehmung (17) aufweist, durch welche sich das Verschlusselement (4) zumindest in der Freigabestellung hindurch erstreckt, wobei in der Freigabestellung zwischen dem Verschlusselement (4) und der Ausnehmung (17) eine Schutzkammer definiert ist, in welcher das Dichtelement (5) angeordnet ist.
  2. Sprinklergehäuse (50) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Sprinklergehäuse (50) eine Verteilerkammer (15) aufweist, von der sowohl die Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) als auch der mindestens eine Fluidauslass (8) abzweigen, wobei die Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) sich in einer ersten Richtung, vorzugsweise gleich der Freigaberichtung (A), erstreckt, und der mindestens eine Fluidauslass (8) sich in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung (B, B') erstreckt.
  3. Sprinklergehäuse (50) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidauslass (8) radial außerhalb und/oder in der Freigaberichtung (A) gesehen vor der Ausnehmung (17) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) angeordnet ist.
  4. Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (4) eine umlaufende Nut (36) aufweist, in welcher das Dichtelement (5) sitzt.
  5. Sprinklergehäuse (50) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (4) entgegen der Freigaberichtung (A) benachbart zu der Nut (36) einen Vorsprung (21) zum Schutz des Dichtelements (5) vor Strömungseinflüssen in der Freigabestellung aufweist.
  6. Sprinklergehäuse (50) nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (21) einen Durchmesser von mindestens der Summe eines Grunddurchmessers (d2) der Nut (36) und der halben Materialstärke in radialer Richtung des Dichtungselementes (5) aufweist.
  7. Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Fluidauslass (8) als Bohrung oder als vorzugsweise reversibel lösbar gekoppeltes Einsatzelement ausgebildet ist, welches besonders bevorzugt einen Drallkörper aufweist.
  8. Sprinklergehäuse (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Käfig (27), der einen Käfigraum (31) zur Aufnahme des Verschlusselements (4) in der Freigabestellung sowie eines thermisch aktivierbaren Auslöseelements (25) in der Sperrstellung definiert.
  9. Sprinkler, insbesondere Hochdrucksprinkler, mit
    einem Sprinklergehäuse (50) nach Anspruch 8, und einem in dem Käfig (27) aufgenommenen thermisch aktivierbaren Auslöseelement (25), welches bis zu seiner Aktivierung das Verschlusselement (4) in der Sperrstellung hält.
  10. Verwendung eines Sprinklergehäuses (50) als Löschdüse, insbesondere für Betriebsdrücke im Bereich von oberhalb 16 bar, wobei das Sprinklergehäuse (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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