NL8901452A - Thermische activeringsinrichting voor sproeiers voor vaste brandblusinrichtingen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Thermische activeringsinrichting voor sproeiers voor vaste brandblusinrichtingen.

De uitvinding heeft betrekking op een thermische activeringsinrichting voor sproeiers voor vaste brandblusinrichtingen met een als een glascapsule met vulling en ondersteuningselementen uitgevoerd temperatuur-afhankelijk beveiligingselement, dat tot het moment van activering een afsluitlichaam van de sproeier in de sluit- respectievelijk blokkeer stand houdt.

De aan dergelijke sproeiers gestelde eisen voor vaste brandblusinrichtingen gaan zo ver, dat in toenemende mate steeds kortere acti-veringstijden verlangd worden, om ontstane branden sneller en trefzekerder dan tot nu toe te kunnen bestrijden. Een essentieel criterium voor de activeringstijd van een sproeier is de activeringstraagheid van zijn als beveiligingselement uitgevoerd thermisch activeringselement.

Als maat voor de activeringstraagheid heeft in de internationale vakkringen de zogenoemde RTI-waarde zijn intrede gedaan, waarbij RTI voor de uitdrukking "Response Time Index", alsook voor de traagheidsindex, staat. De RTI-waarde is daarbij de tijdconstante voor de opwarming van het activeringselement, die in een luchtstroom met een snelheid van 1/2 1 m/s optreedt. Hij laat zich berekenen volgens de formule RTI® '7^u ' , waarin Ύ= warmteopslagcapaeiteit = activeringstraagheid en warmteopnemingsvermogen u de rookgassnelheid zijn en de warmteopslagcapaciteit als de per °C temperatuurverhoging in cal, kcal of Joule gemeten noodzakelijke warmtehoeveelheid en het van de luchtsnelheid afhankelijke warmteopnemingsvermogen als de in cal/sec, Joule/sec of ook Watt gemeten, naar het activeringselement uit de omgevingslucht per °C temperatuurverschil tussen beiden per tijdseenheid, bijvoorbeeld per sec, totale toestromende warmtehoeveelheid gedefinieerd worden.

Bij bekende sproeiers bedraagt de tijdconstante ongeveer 200 tot 400 sec. Nieuwe ontwikkelingen van als glascapsules uitgevoerde acti-veringselementen hebben veel kleinere tijdconstanten, die ongeveer een vijfde deel van genoemde waarden bedragen. Dergelijke glascapsule-acti-veringselementen worden bijvoorbeeld in het Duitse octrooischrift 3220124 en in de Europese octrooiaanvrage 0215331 beschreven.

Bij de inrichting volgens het Duitse octrooischrift 3220124 wordt de activeringstijd van de sproeiers zodanig verkleind, dat een op bekende wijze in de glascapsule aangebrachte als verdringerlichaam werkende vaste inrichting uit een materiaal vervaardigd wordt, waarvan de warmtecapaciteit kleiner is dan de warmtecapaciteit van de springvloeistof in de glascapsule, waarbij het volume van de springvloeistof in de glascapsule door het verdringerlichaam verkleind wordt, zonder dat het glaslichaam in zijn afmetingen en daardoor met betrekking tot zijn sterkte eigenschappen veranderd wordt.

In tegenstelling daartoe wordt bij de Europese octrooiaanvrage 021531 een zonder aanmerkelijk verlies aan sterkte en duurbelastbaarheid met de nieuwe ontwikkelingen overeenkomend snel aansprekende glascapsule nagestreefd, dat tenminste het ene uiteinde van de glascapsule tegenover de dunne schacht verdikt is en ten opzichte van deze schacht een grotere diameter vertoont.

In beide gevallen wordt ook getracht de verkleining van de acti-veringstraagheid en daarmee de vermindering van de activeringsvertraging van de sproeier te bereiken door middel van bijzondere vormgeving van de glascapsule respectievelijkzijn vulling.

Voor de mate van de activeringsvertraging van de sproeier is echter niet alleen de grote van de activeringstraagheid RTI maatgevend, maar ook nog een andere grootheid, namelijk de zogenaamde C-waarde, die kenmerkend is voor de activeringsvertraging als gevolg van warmteafgifte door het activeringselement via de sproeieraansluiting naar het met water gevulde leidingnet.

Volgens dokument N 139 uit ISO TG 21 SC 5 WG 1 van Gunnar Heskestad en Robert G. Bill laat de temperatuurstijging in het activeringselement zich volgens de volgende formule bepalen

,waarin Λ Te = de temperatuur van het activeringselement minus de leidingtempe-ratuur (= watertemperatuur) in °C u = de rookgassnelheid in m/sec

Δ Tg * de rookgastemperatuur minus de leidingtemperatuur (= watertemperatuur) in °C

r = de tijdconstante van het activeringselement bij gegeven rookgassnelheid in m/sec RTI = Y.u11 in sec. Vm/sec'en C » de parameter voor de warmteoverdracht door warmtegeleiding van het activeringselement naar het leidingnet in \fm/séc.

Met deze formule laat zich het temperatuurverloop in het activerings-element en daarmee de activeringsvertraging bij verschillende rookgassnelheden en rookgastemperaturen weergeven. Zo kan daarmee aangetoond worden, dat de RTI-waarde dan de dominerende parameter is, wanneer een hoge energietoevoer plaats heeft, bijvoorbeeld bij hoge rookgassnelheden alsmede bij een groot temperatuurverschil tussen rookgas en activerings-element. Met deze formule kan eveneens aangetoond worden, dat de C-waarde dan de dominerende parameter is, wanneer een geringe energietoevoer plaats heeft, bijvoorbeeld bij geringe rookgassnelheden alsmede bij gering temperatuurverschil tussen rookgas en activeringselement, waarbij de C-waarde dus een grote invloed heeft. De invloed van C-waarde kan daarbij zo groot worden, dat het activeringselement niet meer aanspreekt, ook kan de rook-gastemperatuur aanzienlijk boven de vooringestelde aetiveringstemperatuur van het activeringselement liggen. Bij langzaam ontwikkelende branden wordt daardoor het activeren van de sproeiers lange tijd verhinderd, dat wil zeggen sterk vertraagd, ofschoon de voor het activeren van de sproeiers vereiste waarde van de brandparameter "temperatuur" reeds eenduidig sinds geruime tijd bereikt respectievelijk zelfs overschreden is, met het gevolg, dat de brand zich in onnodig grote mate ontwikkelen en uitbreiden kan en daardoor onnodige schade ontstaat, voordat de brandblusinrichting in werking treedt.

Een hoge C-waarde kan zich echter ook dan als nadelig voordoen, wanneer bij normaal of snel ontwikkelende branden alsmede bij een op grote hoogte aan het dak van de ruimte aangebrachte sproeiers als gevolg van een vermenging van het rookgas met de omgevingslucht, zich een lagere rookgas-temperatuur en een geringere rookgassnelheid instelt.

Aan de hand van onderzoekingen met een reeks van tegenwoordig gebruikelijke sproeiers, onder andere die volgens de Duitse octrooi-schriften 2539703 en 2639245, in een luchtstroom met een snelheid van 1 m/s en met een temperatuurstijging van ongeveer 0,5°C per min, alsmede bij een met water met een temperatuur van ongeveer 20°C doorstroomde leidingaan-sluiting van een sproeier, alsook bij een onderzoeksopstelling, die volstrekt overeenkomt met reële omstandigheden, werd vastgesteld dat de sproeiers eerst bij temperaturen geactiveerd werden, die aanzienlijk boven hun normwaarde van de activeringstemperatuur lagen. Dit betekent echter niets anders, dan dat de bekende sproeiers een te lange tijd nodig hebben tot zij aanspreken, zodat een tijdige brandbestrijding onzeker is en daardoor het gevaar van onnodig grote brandschade aanwezig is.

Het is het doel van de uitvinding een thermische activeringsinrichting voor sproeiers voor vaste brandblusinrichtingen te verschaffen, die een zodanige activeringstijd vertoont, dat in bet geval van brand hun aanspreken zo mogelijk precies bij de vooraf ingestelde activeringstemperatuur geschiedt.

Bij een thermische activeringsinrichting volgens de kop van conclusie 1 wordt dit doel door een uitvoeringsvorm volgens het kenmerk van conclusie I bereikt.

Door de maatregelen volgens de uitvinding wordt bereikt, dat de afvoer, van de bij het ontstaan van een brand aan het activeringselement alsmede de glascapsule, door rookgassen overeenkomstig hun snelheid en temperatuur toegevormde warmte, van het activeringselement, het afsluit-lichaam en eventueel ook naar de beugel zo veel mogelijk onderdrukt wordt.

De aan de glascapsule overeenkomstig de rookgassnelheid en de rookgastem-peratuur toegevormde warmte-energie blijft dus praktisch volledig behouden, zodat de glascapsule zich relatief snel tot de beoogde activeringstemperatuur opwarmen en bij het bereiken respectievelijk overschrijden van die temperatuur activeren kan, zodat zonder dat door een ongewenste afkoeling als gevolg van warmte-afvoer een vertraging van de activering optreedt. De isolerende werking van het warmte-isolerende element is uiteraard nog groter, des te geringer het warmtegeleidingsvermogen van het toegepaste materiaal is.

Dit alleen zou echter niet voldoende zijn om de warmte-afvoer door het activeringselement naar het met het leidingnet respectievelijk het zich hierin bevindende water in verbinding staande afsluitlichaam in toereikende mate tegen te gaan. Zoals bijvoorbeeld uit het artikel van Eduard J. Job, "Remarks on the Effect of Conductive Heat Loss with Regard to Multiple Sprinkler Head Operation" respectievelijk het daarin vermelde U.S.-PS-431971 te ontlenen is, is het al sedert ongeveer 100 jaar bekend bij sproeiers voor automatische brandblusinrichtingen de afvoer van warmte van het activeringselement naar de daarmee verbonden leiding en het zich daarin bevindende water door toepassing van elementen uit warmte-isolerend materiaal, dat wil zeggen slecht warmtegeleidend materiaal, namelijk glas, tegen te werken. Weliswaar zonder daarbij het gewenste effect te verkrijgen, zoals aan de hand van onderzoekingen vastgesteld kon worden. Zoals bekend is glas weliswaar een als warmte-isolator op zich bijzonder geschikt materiaal, echter wordt de isolerende werking door de relatief grote materiaaldoorsnede, zoals in het U.S.-octrooi getoond wordt, sterk benadeeld.

Volgens het kenmerk van conclusie 1 van de uitvinding is het een essentieel criterium voor het warmte-isolerend element, dat het een geringe massa heeft, maar toch een groot oppervlak vertoont en dat in het bijzonder zijn dwarsdoorsnede loodrecht op de richting van de warmtestroom klein is. De per graad temperatuurverschil via het warmte-isolerende element wegvloeiende warmtehoeveelheid blijkt namelijk uit

waarbij het bij de warmtegeleidingswaarde gaat om het voor het warmte-isolerende element gebruikte materiaal en bij de dwarsdoorsnede en lengte om het feitelijk aanwezige dwarsdoorsnede oppervlak en de lengte van het element.

Zoals uit deze formule blijkt, kan de wegvloeiende warmtehoeveelheid door de keuze van een materiaal met zo laag mogelijke warmtegeleidingswaarde alsmede door verkleining van het feitelijke dwars-doorsnede-oppervlak alsook door vergroting van de lengte van het element op de gewenste wijze, dat wil zeggen in de zin van een zo gering mogelijke warmte-afvoer, beïnvloed worden.

Kiest men voor het warmte-isolerende element, bijvoorbeeld in het kenmerk van conclusie 1 genoemde V2A-staal met 18¾ Cr 8% Ni, dan ontstaat blijkens Dubbel, Handboek voor Machinebouw, Springer Verlag,

Band I, 12de uitgave, 1966, blz. 572 een warmtegeleidingswaarde van 0,039 cal/cm sec grd. Aangezien dit materiaal niet alleen de corrosie-bestendigheid volgens het kenmerk van conclusie 1, maar ook een eveneens volgens het kenmerk van conclusie 1 overeenkomstig grote sterkte vertoont, kan de in de sproeier op het warmte-isolerende element werkende stootbelasting van bijvoorbeeld 50 kp over een materiaal-doorsnede van 2 bijvoorbeeld 1 mm feitelijk dwarsdoorsnede-oppervlak zeker opgevangen worden, zodat een warmte-isolerend element van 1 cm lengte een waarde oplevert van

In plaats van het genoemde V^A-staal kunnen ook alle andere gelegeerde of niet-gelegeerde metaalmaterialen, evenzo echter ook niet-metaal materialen met vergelijkbare eigenschappen, voor het warmte-isolerende element toegepast worden. Aangezien bijvoorbeeld koper hiervoor vanwege zijn veel hogere warmtegeleidingswaarde en ook vanwege zijn aanmerkelijk geringere sterkte relatief slecht geschikt is, is de uitvoering van het warmte-isolerende element volgens de uitvinding uit glas beslist met profijt bruikbaar.

Verdere uitvoeringsvormen van de uitvindingsgedachte zijn in de onderconclusies beschreven. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk door de vorming van het warmte-isolerende element uit meerdere delen, een verdere vermindering van de warmte-afvoer te verkrijgen, door de tussen de afzonderlijke delen optredende warmte-overgangsweerstand. Evenzo is het mogelijk door aanbrenging van lamellen of dergelijken van een materiaal met goed warmtegeleidingsvermogen, bijvoorbeeld koper, de oppervlakte van het warmte-isolerende element te vergroten, met de werking dat het warmte-isolerende element bij het ontstaan van een brand door de rookgassen sterk verhit wordt een daardoor een warmte-blokkering respectievelijk een warmtebuffer tussen de glascapsule en het sproeilichaam vormt, die de warmte-afvoer door de glascapsule tegengaat en bij geschikte rangschikking en vorm alsmede dimensionering zelfs nog warmte aan de glascapsule toevoert en daardoor zijn activering versneld, in het bijzonder wanneer de lamellen of dergelijken nabij het uiteinde van de glascapsule aan het warmte-isolerende element bevestigd zijn en eventueel de zich het dichtst bij de glascapsule bevindende lamel ook nog in direct contact daarmee staat. Hierbij hebben glascapsules, die aan hun uiteinde geen verdikking vertonen, maar dunwandig zijn ook een positieve invloed.

De uitvinding is in de tekening in uitvoeringsvoorbeelden weergegeven en wordt in het hierna volgende nader toegelicht.

Fig. 1 en 2 tonen de dominerende invloed van de RTI-waarde bij hoge energietoevoer; fig. 3 en 4 tonen de dominerende invloed van de C-waarde bij lage energietoevoer; fig. 5a toont in twee staafdiagrammen het aanspreekgedrag van bekende en gebruikelijke sproeiers van het type smeltveiligheid en het glascapsule type met betrekking tot hun RTI- respectievelijk C-waarden in een richting langs en dwars op de beugel van de sproeier; fig. 5b toont de invloed van verschillende C-waarden op de voor het activeren tenminste noodzakelijke rookgassnelheid van 1 m/s en een aangenomen leidingtemperatuur van 0°C, weergegeven bij een aangenomen temperatuurstijging van het rookgas van 2°C/min; fig. 6 toont een sproeikop volgens de uitvinding met warmte-isolerende en warmte-ophopende elementen met geringe warmte-opslag-capaciteit bij de uiteinden van de glascapsule; fig. 7 toont een sproeikop met samengesteld warmte-isolerend element aan het leidingnetzijdige uiteinde van de glascapsule; fig. 8 toont een doorsnede volgens lijn A-A van fig 7; fig .9 toont in een diagram de invloed van een breukplaats op de activeringsvertraging van de glascapsule; fig. 10a en 10b tonen het verschillende aanspreekgedrag van een glascapsule zonder en met een breukplaats; fig. 10c toont een voorbeeld van een mogelijke uitvoering van een breukplaats; fig. 11 toont een verder uitvoeringsvoorbeeld met aan de buitenzijde van de sproeischotel aangebrachte warmtecollector.

In de diagrammen van fig. 1 en 2 is op de absis de tijd in seconden en op de ordinaat de temperatuur in °C uitgezet. In fig. 1 bedraagt de rookgastemperatuur volgens lijn 1 constant 400°C bij een eveneens constante rookgassnelheid van 1 m/sec. De beoogde activeringstemperatuur bedraagt volgens lijn 2 69 °C en de start- respectievelijk begintemperatuur van de sproeier bedraagt 0°C. Zoals aan de hand van de krommen 3 en 4 voor de waarden C e 0 respectievelijk C = 1 te zien is, snijden deze krommen de rechte 2 voor de activeringstemperatuur na slechts een geringe tijdsperiode, namelijk bij t = 18 sec. (C = 0; kromme 3) en t = 20 sec (C 1; kromme 4). Daaruit blijkt, dat de C-waarde op het bereiken van de activeringstemperatuur van 68°C een slechts geringe en ondergeschikte invloed uitoefent en overeenkomstig de grote energietoevoer als gevolg van het grote temperatuurverschil tussen het rookgas en het activeringselement de RTI-waarde de maatgevende parameter voor het activeringsgedrag is. Hierbij werd ter vereenvoudiging aangenomen dat de leiding- en watertemperatuur constant op 0°C blijft.

Het overeenkomstige geldt met betrekking tot het diagram van fig.

2, waarin lijn 1 een constante rookgastemperatuur van 200°C bij een rookgassnelheid van 4 m/sec weergeeft. De beoogde activeringstemperatuur volgens lijn 2 bedraagt wederom 68°C en de starttemperatuur van de sproeier 0°C. De krommen 3 voor C 0 en 4 voor C = 1 snijden de rechte 2 ook hier slechts op geringe tijdsafstand van elkaar, namelijk bij t = 20 sec (C = 0; kromme 3) en t = 23 sec (C = 1; kromme 4). Ook hier is dus de invloed van de parameter C voor de warmteoverdracht door warmte-geleiding van het activeringselement naar het leidingnet respectievelijk sproeilichaam slechts van ondergeschikte betekenis en het activeringsgedrag wordt hier dus hoofdzakelijk door de RTI-waarde bepaald.

In het diagram van fig. 3, waarbij evenals bij fig. 4, 5b en 9a aangenomen wordt dat de leiding- en watertemperatuur constant op 0 C blijft, bedraagt de rookgastemperatuur evenals in fig. 2 200°C, echter is de rookgassnelheid slechts 1 m/sec zoals in fig. 1. Als activeringstempe-ratuur is ook hier 68°C genomen en de starttemperatuur van de sproeier bedraagt 0°C. Aan de hand van krommen 3 voor C = 0 respectievelijk 4 voor C = 1 is te zien dat deze krommen de activeringstemperatuur lijn 2 bij t = 41 respectievelijk t = 56 sec. snijden dus met een aanzienlijke tijdsvertraging ten opzichte van elkaar. Daaruit volgt dat, als gevolg van de aanzienlijk geringere energietoevoer ten opzichte van de voorbeelden van figuren 1 en 2, de C-waarde hier een aanzienlijke rol speelt met betrekking tot het activeringsgedrag.

Dit wordt nog eens verduidelijkt door het diagram van fig. 4, waarin volgens de lijn 1 de rookgastemperatuur 130°C bedraagt en de rookgassnelheid weer op 1 m/s gesteld is. De activeringstemperatuur en de starttempe-ratuur van de sproeier zijn onveranderd op 68°C respectievelijk 0°C gesteld. De kromme 3 voor C=0 snijdt de activeringstemperatuurlijn 2 bij 73 sec, daarentegen heeft de kromme 4 voor C = 1 geen snijpunt met de lijn 2, maar benadert deze slechts. Dit betekent echter niets anders, dan dat bij een C-waarde van 1 hier als gevolg van het bereiken van de activeringstemperatuur het aanspreken van de sproeier in het geheel niet plaatsvindt.

De C-waarde heeft hier dus een alles bepalende betekenis.

In het staafdiagram van fig. 5a zijn links de RTI-waarden voor een reeks van bekende en gewoonlijk toegepaste sproeiers van het smelt-veiligheids- en glascapsuletype bij aanstroming van het rookgas langs en dwars op de sproeierbeugel en rechts op gelijke wijze voor de meeste van deze sproeiers de overeenkomende C-waarden weergegeven. Zoals uit dit diagram blijkt, vertoont bij de smeltveiligheidssproeiers de sproeier nr. 13 en met beperkingen de sproeier nr.14 zowel voor de RTI- alsook voor de C-waarde relatief gunstige waarden, terwijl alle andere smeltveiligheidssproeiers of een ongunstige RTI- of C-waarde of zelfs beiden hebben.

Aanzienlijk ongunstiger zijn de gedragingen bij de glascapsule sproeiers, waarbij alleen de sproeier nr. 23 een gunstige RTI-waarde vertoont, daarentegen echter een ongunstige C-waarde, in het bijzonder bij aanstroming door de rookgassen langs de sproeierbeugel. Bij alle overige sproeiers zijn in dezelfde mate de RTI-waarden alsook de C-waarden, in het bijzonder bij aanstroming langs de beugels, relatief groot, wat op lange activeringstijden respectievelijk activeringsvertragingen wijst.

Bij het diagram van fig. 5b, welke de aanzienlijke invloed van de C-waarden op de activeringsvertraging en op de bij een rookgassnelheid van 1 m/s voor het activeren vereiste minimum temperatuur duidelijk laat zien, is van een aanvankelijke rookgastemperatuur van 70°C bij een lopende temperatuurstijging van 2°C/min uitgegaan (lijn la). De acti-veringstemperatuur (lijn 2) is weer op een constante waarde van 68°C gesteld, de starttemperatuur van de sproeier op 20°C (lijn 2b) en de rookgassnelheid bedraagt wederom 1 m/s. Zoals aan de hand van de krommen 3 en 4 voor de waarden G = 0 respectievelijk C = 1 blijkt, snijden deze de temperatuurlijn 2 bij ongeveer t = 170 sec respectievelijk 1375 sec. Aan de hand van de voor de verdere C-waarden 0,2; 0,5; 1,5; 2,0; 2,5 weergegeven krommen 5a tot 5e is te zien, dat de verhouding tussen de voor het activeren tenminste vereiste rookgastemperatuur en de norm-activerings-temperatuur aanzienlijk toeneemt. Deze verhouding wordt bovendien beïnvloed door verschillende leidingtemperaturen en/of rookgassnelheden.

Bij de gedeeltelijk in doorsnede weergegeven sproeier van fig. 6 is de ringband 6 voorzien van de schroefdraadhals, van de waterdoorgangs-opening 8 alsmede van de beugel 9, die' op een gebruikelijke wijze de sproeischotel 10 vasthoudt. De glascapsule 11 is aan zijn kopeinde 4 via het warmte-isolerende element 12 met de ringkraagvormige lamellen 12a en via de schijfveer 13 door de ringband 6 alsmede via het warmte-isolerende element 14 met ringvormige lamellen 14a in de beugel 9 ondersteund. De warmte-isolerende elementen 12 en 14 zijn hier als holle cilinder uitgevoerd, waarbij tenminste de leidingnetzijdige holle cilinder naar de leidingnet- respectievelijk waterzijde toe doelmatig afgesloten is, om een direct contact tussen het zich in het leidingnet bevindende water en de glascapsule 11 te voorkomen, welk contact een ongewenste afvoer van warmte vanuit de glascapsule naar het leidingnet respectievelijk water tot gevolg zou hebben. De afvoer van warmte laat zich bijvoorbeeld bovendien ook daardoor verminderen, doordat de tussen schijfveer 13 en sproeilichaam gewoonlijk toegepaste afdichting op het volledige oppervlak uitgevoerd wordt.

Vanzelfsprekend kan een afdichting echter ook op andere wijze voorzien worden. Zowel de elementen 12 en 14 alsook de aan hen aangebrachte lamellen 12a en 14a zijn met dunne dwarsdoorsneden uitgevoerd, zodat zij een relatief geringe massa en een in vergelijking daarmee groot oppervlak bezitten. De schijfveer 13 en het leidingnetzijdige warmte-isolerende element 12 zijn vanzelfsprekend zo ingericht en uitgevoerd, dat - eventueel met behulp van verdere niet-weergegeven onderdelen respectievelijk elementen - een zekere blokkering van het water tot het moment van het acti- veren van de sproeier gewaarborgd is.

De lamellen, ringkragen of dergelijken 12a en/of 14a kunnen uit hetzelfde zeer sterke corrosiebestendige materiaal vervaardigd zijn als de cilinder respectievelijk cilinderhulzen 12 en 14, bijvoorbeeld V.A-staal Cr1Q Ni0 of ook uit een ander, in het bijzonder goed warmtegeleidend materiaal zoals koper, zilver, nikkel, aluminium of dergelijken. In dit geval bewerkstelligen de lamellen een snel opwarmen van de elementen 12 en/of 14, waardoor tussen de glascapsule 11 en de ringband 6 respectievelijk de beugel 9 een warmtebarrière opgebouwd wordt, die voorkomt, dat vanaf de glascapsule 11 warmte naar de ringband respectievelijk beugel afgevoerd kan worden, terwijl bij geschikte inrichting en uitvoering, in het bijzonder wanneer de de glascapsule meest nabij gelegen lamellen met de capsule in direct contact staan, vanaf de elementen 12 en/of 14 zelfs nog warmte naar de glascapsule 11 gevoerd wordt en dus zijn activering versneld wordt.

Als materiaal voor de warmte-isolerende elementen 12 en 14 komen op grond van hun eigenschappen, in het bijzonder met betrekking tot corrosiebestendigheid, grote sterkte, gering warmtegeleidingsvermogen alsmede grote warmté-opnamevermogen echter gering warmte-opslagvermogen, naast het genoemde l^A-staal bijvoorbeeld ook chroom-nikkel-staal, staal met 36% Ni, Monelmetaal, keramiek en glas voor de toepassing in aanmerking. Er kunnen echter ook beter geleidende materialen gebruikt worden, wanneer deze bijvoorbeeld als gevolg van een grotere sterkte door geringere materiaal dwarsdoorsnede gecompenseerd kunnen worden.

Een compensatie kan ook door langere isoleerstukken geschieden.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 7, waarbij gelijke onderdelen weer met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid zijn, is tussen de schijf-veer 13 en de ringband 6 van de sproeier de afsluitschijf 15 aangebracht. De schijfveer 13 neemt hier de functie over van het warmte-isolerende element 12 en is daartoe uit een de hiervoor vereiste eigenschappen vertonend materiaal vervaardigd. Beugelzijdig is het warmte-isolerende element 14 hier als een het afdichteinde van de glascapsule 11 opnemende holle cilinder uit overeenkomstig geschikt materiaal uitgevoerd.

Tussen de glascapsule 11 alsmede de elementen 13 (12) en 14 zijn direkt tegen de glascapsule aanliggend de ringkragen of dergelijken 16 uit koper of een ander goed warmtegeleidend materiaal aangebracht, die met een aan de binnenzijde omgebogen rand het het dichtstbij de glascapsule gelegen einde van de schijfveer 13 (12) respectievelijk van de holle cilinder 14 omvatten en tussen de elementen 13 (12) en 14 ingespannen zijn. De als warmtecollectoren dienende dunne ringkragen 16 vertonen een in verhouding tot hun massa groot oppervlak, waardoor zij een grote warmtehoeveelheid opnemen en daardoor in het geval van brand door de optredende rookgassen relatief snel in toenemende mate opgewarmd worden. Aangezien via de elementen 13 (12) en 14 op grond van hun materiaal eigenschappen en dwarsdoorsnedevorm slechts verhoudingsgewijs weinig warmte afgevoerd kan worden, vormen de ringkragen een warmtebarrière, zodat een warmteafvoer vanaf de glascapsule naar het sproeilichaam tenminste in hoge mate onderdrukt, en onder bepaalde omstandigheden zelfs nog warmte naar de glascapsule geleid kan worden. Hier werken in het bijzonder glascapsules, die niet verdikt zijn, maar zoals tot nu gebruikelijk, verhoudingsgewijs dunwandig zijn en daardoor de warmte stroom van de collector naar de springvloeistof vergemakkelijken, positief uit.

Volgens fig. 8, die een vereenvoudigde weergave een doorsnede door fig. 7 volgens de lijn A-A toont, zijn de sproeier beugeldelen 9a en 9b ten opzichte van een deze centrisch met elkaar verbindende en door de as van de glascapsule 11 gaande denkbeeldige verbindingslijn met hun dwarsdoorsnede onder een hoek van ongeveer 60° uitgevoerd, zodat slechts weinig van de lucht respectievelijk de rookgassen, die zich overeenkomstig de aanblaasrichting reeds door de beugeldelen afgekoeld is respectievelijk zijn, ook nog het activeringselement, dat wil zeggen de glascapsule 11 treft, wat volgens fig. 5b voor de verbetering van de RTI- en de C-waarden van groot voordeel is. Dit principe laat zich vanzelfsprekend ook bij de bekende drie-armige of meerarmige beugels toepassen.

In het diagram van fig. 9, waarin de lijn 1 de constante rookgas-temperatuur van 200°C en de lijn 2 de beoogde activeringstemperatuur van 68°C weergeeft, is het activeringsgedrag van een sproeier met inachtneming van een na het bereiken van de normtemperatuur optredende wachttijd weergegeven. Deze wachttijd zou bij smeltveiligheidssproeiers op de op het moment van het smelten op te brengen warmte terug te voeren zijn. Echter ook bij glascapsule sproeiers treedt deze wachttijd in belangrijke mate op. Deze wachttijd kan men meettechnisch vaststellen, doordat men bij gegeven onderzoeksomstandigheden van rookgastemperatuur en -snelheid, sproeiers met verschillende uitgangstemperaturen tot activeren brengt en hun activeringstijden bepaalt. Kiest men nu het activeringstijdstip als referentietijdstip en brengt men de starttemperaturen van de onderzochte sproeiers naar een ten opzichte van de activeringstijdstip naar links verschoven tijdstip, dan verkrijgt men tenminste tot de normtemperatuur de werkelijke opwarmkromme van het activeringselement, als voorbeeld weergegeven door kromme 4a. Daaruit kan men opmerken, dat de bij 0°C gestarte glascapsulesproeier niet na 27 sec (lijn a), maar na een langere tijdsperiode van 56 sec (lijn b), activeert· De met een breukplaats volgens de uitvinding voorziene glascapsule activeert daarentegen reeds bij een aanzienlijk vroeger tijdstip en een lagere temperatuur (lijn c). De oorzaak voor deze vertraging is tot op heden nog niet precies onderzocht. Zij wordt echter voor een deel aan de energie toegesehreven, die vereist is voor het opbouwen van de druk in de glascapsule. Verder is bekend, dat glas kortstondig hogere belastingen kan verduren. Er kan daarom in ieder geval als waarschijnlijk aangenomen worden, dat de glascapsule gedurende een zekere tijdsperiode een hogere temperatuur dan de normtemperatuur en de daarmee overeenkomende verhoogde druk verdragen kan. Men heeft getracht dit fenomeen van de activeringsvertraging door middel van een activeringspara-meter uit te drukken. Deze heeft de eenheid °C. Men kan zich hem zo voorstellen, als zou hij het temperatuurverschil tussen de daadwerkelijke activeringstemperatuur van de glascapsule en de normactiveringstemperatuur weergeven.

De activeringstemperatuur is de barsttemperatuur van de glascapsule, die in een vloeistof met langzaam stijgende temperatuur bepaald wordt.

De barsttemperatuur wordt door de hoeveelheid vulmateriaal, afgestemd op de aard van de ingebrachte stoffen, alsmede door de barstdruk van de glascapsule bepaald. De activeringsparameter hangt af van de aard van de ingebrachte vloeistof en de barstdruk van de glascapsule.

Bij kamertemperatuur zijn de dichtgesmolten glascapsules niet volledig gevuld, beter gezegd bevatten zij een holle ruimte, die er als een luchtbel uitziet, welke in werkelijkheid echter naast de bij het dichtsmelten van de glascapsule ingesloten lucht met verdampte springvloeistof gevuld is. Bij stijgende temperatuur van de glascapsule verdwijnt deze holle ruimte meer en meer en is bij enige graden Celsius onder de barsttemperatuur niet meer waar te nemen, waarbij aangenomen kan worden, dat de vloeistof nu de inwendige ruimte van de glascapsule volledig opvult. Voor dit met een drukverhoging bij gelijktijdige uitzettingsonderdrukking verbonden proces, dient door de naar de glascapsule toestromende warmte allereerst de energie opgebracht te worden, die bij gegeven glascapsule des te groter wordt, naarmate de comprimeerbaarheid K groter en naarmate de uitz< coëfficiënt van de ingebrachte vloeistof kleiner is en naarmate de op het volume van de vloeistof betrokken specifieke warmte Egpec groter is. De vereiste energie wordt des te kleiner, naarmate het uit deze grootheden gevormde kengetal

groter is, welk kengetal bijvoorbeeld voor kwik bij 100, voor benzol en siliconenolie bij 27 en voor glycerine en glycol bij 20 ligt. Door de keuze van geschikte substanties, echter ook door geschikte toevoegingen, heeft men het dus in de hand, de activeringsparameter te beïnvloeden, dat wil zeggen, te verkleinen.

De activeringsparameter laat zich echter ook door geschikte uitvoering van de glascapsule in belangrijke mate verkleinen. De glascapsules dienen duurzaam stabiel te zijn tegen optredende langskrachten, die voor het gesloten houden van het afsluitlichaam dienen. Zij dienen eveneens tegen buigkrachten stabiel te zijn. Zij behoeven echter niet tegen toenemende binnendruk stabiel te zijn, aangezien deze alleen in het geval van een opwarming stijgt, waarbij de glascapsule juist bij opwarming tot een gegeven activeringstemperatuur niet meer tegen de met deze temperatuur overeenkomende binnendruk zal standhouden, in tegendeel door zelfvernietiging activeert en de sproeier door het openen van de afsluiter in werking stelt.

In fig 10a is links op sterk vergrote schaal en in een dwarsdoorsnede in bovenaanzicht een gebruikelijke glascapsule 11, met over zijn gehele omvang een gelijkmatige wanddikte, weergegeven. Volgens het rechts daarnaast weergegeven schematische diagram stijgt de druk in de glascapsule bij toenemende opwarming en voortschrijdende tijd allereerst slechts zeer langzaam, om daarna verhoudingsgewijs plotseling, dat wil zeggen binnen een daaropvolgend relatief klein temperatuurgebied sterk te stijgen totdat uiteindelijk bij de temperatuur Tkarst de relatief hoge barstdruk P, bereikt wordt, waarbij de glascapsule dan zoals gewenst barst breekt. In fig 10b is de glascapsule 11 op dezelfde wijze als in fig. 10a weergegeven, maar is echter nu van de breukplaats 17 voorzien. Volgens het in fig. 10b rechts weergegeven schematische diagram doet zich door de breukplaats een veel geringere barstdruk voor en bijgevolg ook een geringere voor de opbouw van de druk vereiste energie. Ook wordt de bij een snelle temperatuurstijging anders optredende te sterke temperatuurop-hoging aanzienlijk gereduceerd.

Een voorbeeld van de uitvoering van de breukplaats 17 is in de sterk vergrote langsdoorsnede van de glascapsule 11 in fig. 10c weergegeven.

De breukplaats is daarbij als een in het vlak van aanzicht sikkelvormige sleufachtige uitdieping uitgevoerd, zodat het optreden van kerfspanningen vermeden wordt. Andere vormen van de in de fig. 10b en 10c weergegeven breukplaats zijn vanzelfsprekend denkbaar en toepasbaar. Evenzo kunnen in de plaats van een enkele breukplaats ook twee of meerdere bij voorkeur gelijkmatig over de omvang van de glascapsule verdeelde breukplaatsen voorzien zijn.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld van fig. 11, waarbij gelijke onderdelen weer van dezelfde verwijzingscijfers voorzien zijn, is de sproeischotel 11 boven de beugelarmen 9a en 9b aan de van de schroef-draadhals 7 voorziene ringband 6 bevestigd. De glascapsule 11 wordt door middel van het aan zijn ene uiteinde wederom afgesloten en van de ringen, lamellen of dergelijken 12a voorziene warmte-isolerende element 12 via de als afsluitlichaam werkende schijfveer 13 op de ringband 6 en via de aan de binnenzijde aangebrachte ombuiging 18 van de door de centrale opening 19 van de sproeischotel 10 gevoerde en als halfcilinder 20 met aan de buitenkant liggende grootvlakkige dunne schijf 21 uitgevoerde warmtecollector op de sproeischotel 10 ondersteund. Voor de warmtecollec-tor 20, 21 wordt vanzelfsprekend een bijzonder geschikt materiaal zoals koper of dergelijken toegepast en vanzelfsprekend wordt ook hier voor een betrouwbare afsluiting door de schijfveer 13 gezorgd, eventueel door toepassing van een toegevoegd afdichtingsmiddel.

Het valt ook binnen de omvang van de uitvinding om in plaats van de in de figuren 6 tot 8 als voorbeeld weergegeven sproeiers anders gevormde sproeiers in samenhang met anders uitgevoerde warmte-isolerende elementen zonder of eventueel met als warmtecollectoren fungerende ribben, lamellen, ringschijven of dergelijken te gebruiken, voorzover daarbij met de hierboven genoemde volgens de uitvinding essentiële kriteria op de juiste wijze rekening wordt gehouden.

Claims (20)

1. Thermische activeringsinrichting voor sproeiers voor vaste brand-blusinrichtingen, met een met een springvloeistof gevuld, als glascapsule uitgevoerd activeringselement, dat met zijn uiteinden tussen een op een ventielzitting of dergelijken liggend leidingnetzijdig afsluitlichaam, bijvoorbeeld een ventielschijf, en een tegenlager, bij voorkeur een een sproeischotel dragende essentiël U-vormige beugel, ingespannen is en het afsluitlichaam tot het moment van activeren in de afsluitpositie houdt, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) tenminste op het afsluitlichaam (13) respectievelijk (15) indirect via een uit een corrosiebestendig materiaal van grote sterkte en gering warmtegeleidingsvermogen alsmede groot warmte-opname- maar gering warmte-opslagvermogen zoals chroom-nikkel-staal, in het bijzonder Cr10Ni0, staal met 36% Ni, monelmetaal, keramiek io o of dergelijken vervaardigd warmte-isolerend element (12, 14) met geringe massa en groot oppervlak, alsmede met in de richting van de warmtestroom geringe dwarsdoorsnede, ondersteund wordt.

2. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het warrate-isolerende element (12, 14) uit meerdere onderdelen opgebouwd is.

3. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat tenminste het leidingnetzijdige warmte-isoierende element (12) als een holle cilinder uitgevoerd is.

4. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de leidingnetzijdige holle cilinder aan zijn van de glascapsule (11) afgekeerde einde afgesloten is.

5. Thermische activeringsinrichting volgens ëën der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat het leidingnetzijdige warmte-isoierende element (12) door een zich onder het afsluitlichaam (13 respectievelijk 15) bevindende afdichting van direct contact met het water gescheiden is.

6. Thermische activeringsinrichting volgens ëën der conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de warmte-isoierende elementen (12, 14) van tenminste ëën ribbenachtig uitbreiding (12a, 14a) voorzien zijn.

7. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de ribbenachtige uitbreiding (12a, 14a) als warmtecollector van een goed warmtegeleidend materiaal zoals koper, zilver nikkel, aluminium of dergelijken uitgevoerd is.

8. Thermische activeringsinrichting volgens conclusies 6 of 7, met het kenmerk, dat de ribbenachtige uitbreiding (12a, 14a) als tenminste één zich nagenoeg loodrecht op de as van de glascapsule uitstrekkende lamelachtige dunne vleugel, dunne ringschijf of dergelijken uitgevoerd is.

9. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat het ondersteuningsgebied van de glascapsule (11) dunwandig uitgevoerd is. .

10. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 9, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) een vulling van stoffen met op het volume betrokken specifieke warmte bevat.

11. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 10, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) een vulling van bij hun opwarming sterk uitzettende stoffen bevat.

12. Thermische activeringsinrichting volgens ëéfi der conclusies 1 tot 11, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) een vulling van goed warmte-geleidende en weinig samendrukbare stoffen bevat.

13. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 12, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) een op een vooraf bepaalde hoogte van zijn inwendige druk aansprekende breukplaats (17) vertoont.

14. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de breukplaats (17) als een V-vormige, zich over tenminste een deel van de axiale lengte van de glascapsule (11) uitstrekkende, op de buitenzijde van de glascapsule aangebrachte sleuf uitgevoerd is.

15. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk, dat de breukplaats (17) door middel van inkrassen, slijpen of dergelijken van de glascapsule (11) gevormd wordt.

16. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 15, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) vrij van lucht met benzol, siliconenolie of dergelijken gevuld is.

17. Thermische activeringsinrichting volgens één der conclusies 1 tot 16, met het kenmerk, dat de beugel (9) van de sproeier, luwten voor de glascapsule (11) en de warmte-isolerende elementen (12, 14) vermijdend, stromingsgunstig uitgevoerd is.

18. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van de armen (9a, 9b) van de beugel (9) ten opzichte van een - in een loodrecht op de as van de glascapsule (11) hierdoor gelegde doorsnede in bovenaanzicht beschouwd - deze armen centrisch met elkaar verbindende en door de as van de glascapsule (11) gaande denkbeeldige rechte onder een hoek schuin aangebracht is.

19. Thermische activeringsinrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van de armen (9a, 9b) van de beugel (9) onder een hoek van ongeveer 15 tot 60°, bij voorkeur 30 tot 5Ö°, in het bijzonder 40° schuin geplaatst is.

20. Thermische activeringsinrichting volgens éën der conclusies 1 tot 19, met het kenmerk, dat de glascapsule (11) via een tussenelement van een goed warmtegeleidend materiaal, zoals koper of dergelijken, met een buiten de beugel (9) aangebrachte, uit een goed warmtegeleidend materiaal vervaardigde en een groot oppervlak vertonende warmtecollector verbonden is.