WO1997026945A1 - Auslöseglied für einen sprinkler - Google Patents

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    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S169/00—Fire extinguishers
    • Y10S169/03—Trip mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a trigger member for a sprinkler.
  • Trigger elements of this type are used in automatic fire extinguishing systems in which water is used as the extinguishing agent, which is passed through a permanently installed pipe network and is distributed to the source of the fire via automatically opening spray nozzles, the sprinkler heads.
  • a distinction is made between fusible link, melt crystal and glass barrel sprinklers according to the type of triggering.
  • the spray nozzle is closed by a liquid-filled glass vial.
  • the glass barrel is blown up by the expanding liquid and the spray nozzle is released so that extinguishing water can escape.
  • sprinklers with nominal values of the trigger temperature ⁇ 3 A of 57 ... 260 ° C and the response time t A of 10 ... 50 s are used.
  • ü A is the temperature at which the glass drum warmed in a tempering bath bursts.
  • BRSATZBUTT (RULE 26) The figure shows typical dimensions of a glass barrel for this application. With this design, the diameter and wall thickness have already been largely optimized with regard to the previously available explosive liquids, the required strengths and tolerances for the triggering temperature and response time.
  • EP Bl 0 301 052 names a number of physical properties of liquids that favor their suitability as explosive liquids:
  • ⁇ is the product of the specific heat capacity c and the density D.
  • ß is the quotient of the thermal expansion coefficient ⁇ and the compressibility ⁇ .
  • EP B1 0 301 052 It can also be seen from EP B1 0 301 052 that poorer values for one or more properties can be compensated to a certain extent by better values for other properties. For example, excessive ⁇ values, which increase the response time, can be compensated for by higher ß values, by using thinner, but thick-walled glass vials to maintain strength. The increased spread of the trigger temperature due to the thicker cylinder walls tur can be compensated for by the steeper pressure rise due to the higher stress coefficient.
  • the object of the present invention is to provide such a triggering element for a sprinkler which, with good overall usability, ensures a short triggering time.
  • the object is achieved in that the explosive liquid is a substance or contains a substance which is derived from a halogen-free or halogenated carbon hydrogen in such a way that its structural formula
  • S sulfur
  • SO sulfinyl
  • S0 2 sulfonyl
  • Single bonds occur or iii) at least two carbonyl groups occur or iv) at least one oxidized sulfur atom (SO or S0 2 ) occurs or v) at least one nitrogen atom is characteristic of an amide, imide, imine or nitrile.
  • carbonyl group is understood here to mean the functional CO group as it is present in aldehydes and ketones.
  • the functional group of carboxylic acid derivatives is not included in the term “carbonyl group” in the sense of this invention.
  • Carbonyl compounds also give good results, particularly when at least two carbonyl groups occur in the molecule.
  • Preferred substances are, for example, cyclic ethers and cyclic esters as well as substances which contain several ether and / or ester groups. Cyclic ketones and those ketones which contain several ketone groups are also suitable.
  • oxygen-containing compounds instead of oxygen-containing compounds, sulfur- and nitrogen-containing compounds can be used in a similar manner, which are characterized in more detail in the main claim.
  • the explosive liquid can also consist of mixtures of the substances described above or contain such mixtures.
  • the following combinations have proven particularly useful:
  • the explosive liquid can also contain additives, for example solvents for the substances. So that the beneficial properties of the substances are not suppressed, the additives should not exceed 80% of the explosive liquid.
  • Triacetin 259 ° C s 1.12 ° C 12.3 s

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Auslöseglied für einen Sprinkler in automatischen Feuerlöschanlagen. Das Auslöseglied enthält eine Sprengflüssigkeit, die bei insgesamt guter Brauchbarkeit eine kurze Auslösezeit gewährleistet, wobei die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogenfreien oder halogenierten Kohlenwasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturformel a)i) wenigstens eine CH2-Gruppe durch Sauerstoff (O), Schwefel (S), Sulfinyl (SO) oder Sulfonyl (SO2) ersetzt ist oder ii) wenigstens eine CH-Gruppe durch Stickstoff ersetzt ist, b) keine direkt an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel gebundenen Wasserstoffatome vorkommen und c)i) wenigstens ein Ring vorkommt oder ii) mindestens zwei Sauerstoffatome mit jeweils zwei Einfachbindungen vorkommen oder iii) mindestens zwei Carbonylgruppen vorkommen oder iv) mindestens ein oxidiertes Schwefelatom (SO oder SO2) vorkommt oder v) mindestens ein Stickstoffatom charakteristisch ist für ein Amid, Imid, Imin oder Nitril.

Description

Auslöseglied für einen Sprinkler
Die Erfindung betrifft ein Auslöseglied für einen Sprinkler.
Derartige Auslöseglieder werden in automatischen Feuerlösch¬ anlagen verwendet, bei denen als Löschmittel Wasser dient, das über ein fest verlegtes Rohrnetz geleitet und über selbsttätig öffnende Sprühdüsen, die Sprinklerköpfe, auf den Brandherd verteilt wird. Nach der Art der Auslösung unter- scheidet man Schmelzlot-, Schmelzkristall- und Glasfaßsprink¬ ler.
Bei den letzteren ist die Sprühdüse durch ein flüssigkeitsge¬ fülltes Glasfäßchen verschlossen. Wenn heiße Brandgase den Sprinkler erreichen, wird das Glasfaß durch die sich ausdeh¬ nende Flüssigkeit gesprengt und die Sprühdüse freigegeben, so daß Löschwasser austreten kann. Je nach Bedingungen und An¬ forderungen am Einsatzort werden Sprinkler mit Nennwerten der Auslösetemperatur τ3A von 57...260°C und der Ansprechzeit tA von 10...50 s eingesetzt.
üA ist die Temperatur, bei der das in einem Temperierbad er¬ wärmte Glasfaß birst. tA wird als Dauer vom Eintauchen des Sprinklers in einen definierten Warmluftstrom (z.B. 135°C/2,5 m/s bei r>A = 68°C) bis zum Bersten des Fäßchens gemessen. To¬ leranzen und Meßbedingungen werden von den internationalen Zulassungsstellen festgelegt.
Nachdem es in den achtziger Jahren gelungen ist, schnellaus- lösende Sprinkler zu entwickeln, hat sich in den letzten Jah¬ ren im Brandschutz die Überzeugung durchgesetzt, daß für eine wirksame Schadensbegrenzung ein möglichst frühzeitiges Erken¬ nen und Ersticken des Brandes eine Grundvoraussetzung ist. Seitdem ist die Nachfrage insbesondere nach schnellauslösen- den Glasfaßsprinklern mit Ansprechzeiten von 14 s und darun¬ ter sprunghaft angestiegen.
BRSATZBUTT (REGEL 26) Typische Abmessungen eines Glasfasses für diesen Anwendungs¬ zweck zeigt die Abbildung. Durchmesser und Wandstärke sind bei dieser Bauweise in Hinblick auf die bisher verfügbaren Sprengflüssigkeiten, auf die geforderten Festigkeiten und To- leranzen für Auslösetemperatur und Ansprechzeit bereits weit¬ gehend optimiert.
Um die Ansprechzeit unter Beibehaltung der einfachen und da¬ mit kostengünstigen Bauweise zu verkürzen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. So nennt EP Bl 0 301 052 eine Reihe physikalischer Eigenschaften von Flüssigkeiten, die ihre Eignung als Sprengflüssigkeit begünstigen:
1. Wärmekapazitätsdichte ς < 1,5 MJ/m3'K 2. Dynamische Zähigkeit η < 0,8 mPa's
3. Wärmeleitfähigkeit λ > 0,15 W/m"K 1)
4. Spannungskoeffizient ß > 1 MPa/K
ς ist das Produkt aus spezifischer Wärmekapazität c und der Dichte D. ß ist der Quotient aus thermischem Ausdehnungskoeffizi¬ enten γ und der Kompressibilität χ.
1) Die Werte der Wärmeleitfähigkeiten in Tabelle III aus EP Bl 0 301 052 sind fehlerhaft. Multipliziert mit dem Faktor 5,8 erhält man annähernd richtige Werte in W/m'K.
Aus EP Bl 0 301 052 ist ferner zu entnehmen, daß schlechtere Werte für eine oder mehrere Eigenschaften in einem gewissen Grade durch bessere Werte für andere Eigenschaften ausgegli¬ chen werden können. So lassen sich zum Beispiel überhöhte ς- Werte, die die Ansprechzeit verlängern, durch höhere ß-Werte kompensieren, indem dünnere, aber zum Erhalt der Festigkeit dickwandigere Glasfäßchen benutzt werden. Die wegen der dik- keren Zylinderwände vergrößerte Streuung der Auslösetempera- tur kann durch den steileren Druckanstieg infolge des höheren Spannungskoeffizienten ausgeglichen werden.
Ob mit 5, η, λ, und ß alle die Auslösegeschwindigkeit bestim- menden Flüssigkeitsparameter erfaßt sind und wie daraus die Ansprechzeit für ein gegebenes Gefäß unter gegebenen Bedin¬ gungen berechnet werden kann, ist bisher nicht bekannt.
Da neben den genannten noch weitere Eigenschaften zu beachten sind, wie chemische und thermische Beständigkeit, Einfachheit der Verarbeitung, Siede- und Schmelzpunkt, Giftigkeit, Um¬ weltverträglichkeit, Verfügbarkeit und Preis, kann die Wahl einer geeigneten Flüssigkeit schwierig werden. Um diesen An¬ forderungen gerecht zu werden, ist die Erweiterung der aus EP Bl 0 301 052 bekannten Stoffpalette daher dringend erwünscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Auslö¬ seglied für einen Sprinkler bereitzustellen, das bei insge¬ samt guter Brauchbarkeit eine kurze Auslösezeit gewährlei- stet.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogenfreien oder halogenierten Kohlen- Wasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturfor¬ mel
a) i) wenigstens eine CH2-Gruppe durch Sauerstoff (O),
Schwefel (S), Sulfinyl (SO) oder Sulfonyl (S02) ersetzt ist oder ii) wenigstens eine CH-Gruppe durch Stickstoff ersetzt ist,
b) keine direkt an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel gebundenen Wasserstoffatome vorkommen und c) i) wenigstens ein Ring vorkommt oder ii) mindestens zwei Sauerstoffatome mit jeweils zwei
Einfachbindungen vorkommen oder iii) mindestens zwei Carbonylgruppen vorkommen oder iv) mindestens ein oxidiertes Schwefelatom (SO oder S02) vorkommt oder v) mindestens ein Stickstoffatom charakteristisch ist für ein Amid, Imid, Imin oder Nitril.
Der Begriff "Carbonylgruppe" wird hierbei als Bezeichnung für die funktioneile CO-Gruppe, wie sie in Aldehyden und Ketonen vorliegt, verstanden. Die funktioneile Gruppe von Carbon¬ säure-Derivaten ist von dem Begriff "Carbonylgruppe" im Sinne dieser Erfindung nicht umfaßt.
Es konnte nachgewiesen werden, daß bei Ersatz einer CH3- Gruppe durch eine OH-Gruppe die Wärmekapazitätsdichte ς einer Sprengflüssigkeit so stark steigt, daß sich dies durch Vor- teile bei anderen Eigenschaften kaum mehr ausgleichen läßt (Tabelle I). Bei mehreren OH-Gruppen in einem Molekül ist ς noch höher (Tabelle II).
Wird dagegen die CH2-Gruppe im Innern des Moleküls durch Sau- erstoff ersetzt, dann vergrößert sich die Wärmekapazitäts¬ dichte ς nur wenig, wirkt sich aber zugleich recht vorteil¬ haft auf den Spannungskoeffizienten ß aus (Tabelle III).
Gute Ergebnisse liefern auch CarbonylVerbindungen, besonders dann, wenn mindestens zwei Carbonylgruppen im Molekül vorkom¬ men.
Insbesondere wurde gefunden, daß die Versteifung eines Mole¬ küls durch Schließen einer Atomkette zu einem Ring sowohl für die Wärmekapazitätsdichte ς als auch für den Spannungskoeffi¬ zienten ß Vorteile bringt. Ebenso verbessert das Zusammentreffen mehrerer der oben als günstig erkannten Merkmale oder das mehrfache Auftreten eines solchen Merkmals die Brauchbarkeit eines Stoffes als Spreng- flüssigkeit.
Bevorzugte Stoffe sind beispielsweise cyclische Ether und cyclische Ester sowie Stoffe, die mehrere Ether- und/oder Estergruppen enthalten. Ebenso kommen cyclische Ketone und solche Ketone in Frage, die mehrere Ketongruppen enthalten.
Statt sauerstoffhaltiger Verbindungen lassen sich in ähnli¬ cher Weise auch schwefel- und stickstoffhaltige Verbindungen verwenden, die im Hauptanspruch näher gekennzeichnet sind.
Ausgewählte Beispiele bevorzugter Stoffe sind in Tabelle IV zusammengestellt und werden mit Tetrachlorethylen verglichen, das als Sprengflüssigkeit bekannt, jedoch gesundheits- und umweltschädlich ist.
Schließlich kann die Sprengflüssigkeit auch aus Mischungen der zuvor beschriebenen Stoffe bestehen oder derartige Mi¬ schungen enthalten. Besonders bewährt haben sich hierbei fol¬ gende Kombinationen:
Dioxan / Trioxan Dioxolan / Trioxan Tetrahydrofuran / Dioxolan
Darüber hinaus kann die Sprengflüssigkeit auch Zusatzstoffe enthalten, beispielsweise Lösungsmittel für die Stoffe. Damit die vorteilhaften Eigenschaften der Stoffe nicht unterdrückt werden, sollten die Zusatzstoffe einen Anteil von 80% an der Sprengflüssigkeit nicht übersteigen. tv o o ut un
O
Tabelle I OS vβ
Änderung der Wärmekapazitätsdichte c in 4-.
Figure imgf000008_0001
beim Ersatz der Gruppe -CH3 durch die Gruppe -OH
Butan CH3CH2CH2CH3 1,39 Propanol CH3CH2CH2OH 1,99
Pentan CH3CH2CH2CH2CH3 1.48 Butanol CH3CH2CH2CH2OH 1,96
Figure imgf000008_0002
2-Pentanon CH3CH2CH2COCH3 1,85 Buttersäure CH3CH2CH2COOH 1,94
Tabelle II
«3
Wärmekapazitätsdichte ς ein- und mehrwertiger Alkohole O
W
Methanol CH30H 2,02
Glykol CH2OHCH2OH 2,71 o
Glycerin CH2OHCHOHCH2OH 2,98
Ul UI
LΠ O LΠ o LΠ LΠ
VO
Os VO 4».
Tabel le I I I
Änderung des Spannungskoeffizienten ß in MPa/K beim Ersatz der Gruppe -CH2- durch Sauerstoff -0- und beim Schließen eines Ringes
Pentan CH3CH2CH2CH2CH3 0,67 Diethylether CH3CH2OCH2CH3 0,90
1
Figure imgf000009_0001
§ M vo
e
Tabelle IV
Ausgewählte Stoffe/Gemische für schnelle Sprengflüssigkeiten
Bezeichnung Sdp. Auslöse- Auslösezeit temperatur- Mittelwert streuung
Tetrachlorethylen 121°C 1,35°C 11,0 s
1,4-Dioxan 101°C S = 1,15°C 11,3 s
1,3-Dioxolan 75°C s = 1,12°C 10,9 s
Dioxan/Trioxan 108°C s = 1,10°C 11,5 s
Dioxolan/Trioxan 95°C s = 1,10°C 11,0 s
Cyclopentanon 131°C s = 1,20°C 11,0 s
Tetrahydrofuran 66°C s = 1,43°C 11,2 s
Dioxolan/
Ethylencarbonat 150°C s = 0,94°C 11,6 s
Tetrahydropyran 88°C s = 1,35°C 12,5 s
Triacetin 259°C s = 1,12°C 12,3 s
Ethylenglykoldiacetat 190°C s = 1,06°C 12,3 s
Dimethylcarbonat 91°C s = 1,23°C 11,0 s γ-Butyrolacton 206°C s = 1,00°C 11,6 s
Propylencarbonat 242°C s = 1,00°C 11,9 s
Pyridin 115°C s = 1,15°C 11,1 s
Acetonitril 82°C s =r 1,40°C 10,9 s
Methylpyrrolidon 202°C s = 1,05°C 11,1 s
Sulfolan 285°C s = 0,94°C 12,0 Ξ
Tetrahydrothiophen 121°C s = 1,20°C 11,0 s

Claims

Patentansprüche
1. Auslöseglied für einen Sprinkler, das ein mit einer
Sprengflüssigkeit gefülltes Gefäß aufweist, das die Aus¬ trittsdüse des Sprinklers geschlossen hält, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Sprengflüssigkeit ein Stoff ist oder einen Stoff enthält, der sich von einem halogen¬ freien oder halogenierten Kohlenwasserstoff in der Weise ableitet, daß in seiner Strukturformel
a) i) wenigstens eine CH2~Gruppe durch Sauerstoff (0),
Schwefel (S), Sulfinyl (SO) oder Sulfonyl (S02) ersetzt ist oder ii) wenigstens eine CH-Gruppe durch Stickstoff er- setzt ist,
b) keine direkt an Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel gebundenen Wasserstoffatome vorkommen und
c) i) wenigstens ein Ring vorkommt oder ii) mindestens zwei Sauerstoffatome mit jeweils zwei
Einfachbindungen vorkommen oder iii) mindestens zwei Carbonylgruppen vorkommen oder iv) mindestens ein oxidiertes Schwefelatom (SO oder
SO2) vorkommt oder v) mindestens ein Stickstoffatom charakteristisch ist für ein Amid, Imid, Imin oder Nitril.
2. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclischer Ether ist.
3. Auslöseglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Dioxolan ist.
4. Auslöseglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Dioxan ist.
5. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclischer Ester ist.
6. Auslöseglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Lacton ist.
7. Auslöseglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein cyclisches Keton ist.
8. Auslöseglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff Cyclopentanon ist.
9. Auslöseglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengflüssigkeit Zusatzstoffe enthält, deren Menge einen Anteil von 80% an der Spreng¬ flüssigkeit nicht übersteigt.
10. Verwendung eines Stoffes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung einer Sprengflüssigkeit.
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