[0001] Die Erfindung betrifft ein Glasfäßchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
[0002] In Sprinklern, dem Hauptanwendungsgebiet für Glasfäßchen, halten diese als thermisch
aktives Auslöseglied ein Ventil geschlossen. Sie sind in der Regel axial zwischen
zwei Widerlagern des Sprinklers eingespannt, von denen das eine die Kräfte des Ventils
überträgt. Im Brandfalle zerspringt das Glasfäßchen und gibt die Ventilöffnung und
damit das Löschmedium, vorzugsweise Wasser, frei.
[0003] Ein solches Glasfäßchen besteht normalerweise aus einem walzen- oder tonnenförmigen
Schaft unterschiedlichster Länge, häufig mit Kröpfungen in der Wand oder Erweiterungen
zur Mitte hin, der zusammen mit der sich ausdehnenden Flüssigkeit, kurz Sprengflüssigkeit
genannt, den eigentlichen thermischen aktiven Teil bildet. Der Schaft wird an beiden
Enden durch flache, kegelige oder gewölbte, im wesentlichen thermisch inaktive Enden
begrenzt, die die Auflager für die Widerlager des Sprinklers bilden. Eines der Enden
hat gewöhnlich einen Füllstutzen, durch den die Sprengflüssigkeit eingefüllt wird
und der danach verschlossen wird.
[0004] Das Glasfäßchen muß eine bestimmte, von der Art der Ventilkonstruktion oder der Auslöseeinrichtung
abhängige Dauerlast aufnehmen können, damit der Sprinkler über viele Jahrzehnte sicher
geschlossen bleibt und dabei ständig in Bereitschaft gehalten wird.
[0005] Bekannte Glasfäßchen , die die entsprechenden Zulassungsanforderungen erfüllen,
haben einen Durchmesser zwischen 8 und 12 mm bei Wandstärken von 1 bis 1,5 mm und
eine Baulänge von insgesamt 20 bis 30 mm. Derartige relativ dicke Glasfäßchen führen
wegen ihrer ungünstigen Verhältnisse von wärmeaufnehmender Oberfläche zu aufheizendem
Volumen zu langen Auslösezeiten. Ein kugelförmiges Glasfäßchen hat diesbezüglich die
denkbar ungünstigste Form.
[0006] Die Anforderungen an die Glasfäßchen für Sprinkler für automatische Feuerlöschanlagen
und analog für andere thermische Auslöseeinrichtungen gehen dahin, daß zunehmend sehr
viel kürzere Auslösezeiten und zwar bis fast zu einer Zehnerpotenz niedriger gefordert
werden. Soll gleichzeitig die Forderung, die Sprinkler selbst in ihrer bewährten Konstruktion
nicht wesentlich zu ändern, erfüllt werden, darf die Dauerfestigkeit der Glasfäßchen
bei axialer Belastung grundsätzlich nicht abnehmen.
[0007] Ein Vorschlag, diesen Forderungen gerecht zu werden, besteht darin, das Volumen der
Sprengflüssigkeit in dem Glasfäßchen durch Verdrängungskörper zu verkleinern, ohne
daß der Glaskörper in seinen Abmessungen und damit hinsichtlich seiner Festigkeitseigenschaften
verändert wird (DE-OS 32 20 124). Es ist auch schon versucht worden, die Auslösezeiten
dadurch zu verringern, daß man den Durchmesser des Glasfäßchens insgesamt verkleinert
hat, so daß das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen der Sprengflüssigkeit günstiger
wurde. Diese Versuche führten aber zu einer nicht akzeptablen Verringerung der Festigkeit.
[0008] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Glasfäßchen der eingangs genannten
Art zu schaffen, das ohne wesentliche Einbuße an seine Festigkeit und an seine Dauerbelastbarkeit
den neuen Anforderungen entsprechend schnell anspricht, d.h. im Brandfalle zerstört
wird und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
[0009] Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst, wobei
in vorteilhafter Weise die verdickten Enden wie in Anspruch 2 angegeben, an beiden
Auflagern vorgesehen sind.
[0010] Um die gestellten technischen Anforderungen zu erfüllen sind Anwendungsfälle mit
nur einem verdickten Ende denkbar, das dann vorzugsweise den Füllstutzen trägt, in
dem häufig die, dieses Ende zusätzlich schwächende Füllkapillare liegt.
[0011] Durch die Wahl eines besonders dünnen Schaftes, dem eigentlich thermisch aktiven
Teil des Glasfäßchens, wird ein günstiges Verhältnis zwischen der Oberfläche und dem
Volumen des Schaftes und damit auch der Sprengflüssigkeit erreicht. Relativ zur Durchmesserverringerung
wird dadurch sogar eine überproportionale Verkürzung der Auslösezeit erzielt.
[0012] Die mit einer Verminderung des Durchmessers des Schaftes einhergehende an sichun
vermeidbare Herabsetzung der Festigkeit des Glasfäßchens wird durch seine erfindungsgemäß
besondere Gestaltung unter konsequenter Ausnutzung der Materialeigenschaften des
Werkstoffes Glas aufgefangen.
[0013] Vorzugsweise beide Enden des Glasfäßchens sind gegenüber dem Schaft solcherart verdickt,
daß dort alle für Glas ungünstigen Scher- und Zugspannungen und auch die an den dadurch
ebenfalls ermöglichten relativ großen Auflageflächen auftretenden Flächenpressungen
unterhalb kritischer Werte bleiben.
[0014] Die von den Auflagern aufgenommenen Kräfte werden in dem oder den sockelartig verdickten
Enden übertragen, verteilt und frei von allen Biege- und Scherspannungen möglichst
gleichmäßig axial in den als verjüngte Säule ausgebildeten Schaft eingeleitet. Da
die Festigkeit von Glas gegenüber Druckbeanspruchung etwa zwanzigmal größer ist als
bei Zugbeanspruchung, und durch die beschriebene erfindungsgemäße Gestaltung des
Glasfäßchens im Bereich des Schaftes reine Druckspannungen auftreten, wird die besonders
dünne und schlanke spezifisch hochbelastbare Form des Schaftes erst ermöglicht.
[0015] Bei der bei Versuchen schrittweise durchgeführten Verringerung des Durchmessers des
Glasfäßchens wurden in dem den Füllstutzen tragenden Ende des Glasfäßchens zuerst
kritische Festigkeitswerte überschritten. Wenn nur eine mäßige Verkürzung der Auslösezeit
angestrebt wird oder gewisse Einbußen der Festigkeit hingenommen werden, genügt bis
zu bestimmten Grenzen, die Verdickung dieses einen Endes. Dies bringt schon große
Vorteile.
[0016] Dadurch, daß, wie in Anspruch 4 angegeben, sogenannte Übergangsabschnitte zwischen
der oder den Verdickungen und dem Schaft vorgesehen sind, erfolgt die Ein- und Überleitung
der Kräfte in diesem kritischen Bereich besonders günstig unter Vermeidung von Spannungsspitzen.
Die Übergangsabschnitte können unterschiedlich geformt sein und sollen für einen allmählichen
und weichen Übergang der Kräfte in den dünnen Schaft sorgen.
[0017] In vorteilhafter Weise kann die Verdickung oder können die Verdickungen wie in Anspruch
5 angegeben, im Bereich der Auflageflächen annähernd kugelförmig sein, um zusammen
mit dem Widerlager ein Gelenk zu bilden, so daß auch bei gelegentlich unvermeidlicher
seitlicher Verschiebung der beiden Widerlager Biegebeanspruchungen in dem dünnen Schaft
vermieden werden.
[0018] In Anspruch 6 ist eine Ausführungsform unter Schutz gestellt, die sich bei praktischen
Versuchen bewährt hat.
[0019] Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand dreier Ausführungsformen
näher erläutert.
[0020] Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt, stark vergrößert, durch eine Ausführungsform
eines Glasfäßchens nach der Erfindung;
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnit durch eine andere Ausführungsform;
und
Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechenden Schnitt durch noch eine andere Ausführungsform
eines Glasfäßchens nach der Erfindung.
[0021] Das in der Zeichnung stark vergrößert dargestellte Glasfäßchen B ist zum Einsatz
in einen Sprinkler S geeignet, dessen Widerlager mit 12 und 13 bezeichnet sind. Das
Glasfäßchen B weist einen dünnen, thermisch hochaktiven Schaft 1 mit einer dichten
Kammer 1.1 auf, in der sich die Sprengflüssigkeit 2 befindet. In der Sprengflüssigkeit
ist ein kleines Bläschen 2.1 dargestellt.
[0022] Die beiden Enden, die grundsätzlich mit 3 und 4 bezeichnet sind, sind gegenüber dem
dünnen Schaft 1 wulstartig verdickt und sie fangen ungünstige Scher- und Zugspannungen
auf. Das in der Zeichnung unten dargestellte Ende 3 trägt einen Füllstutzen 7, der
bei 8 verschlossen ist.
[0023] Übergangsabschnitte 5 und 6 zwischen dem Schaft 1 und den Enden 3 und 4 sind durch
äußere Übergangslinien 3.1 und 4.1 gleichmäßig gekehlt, wodurch für eine günstige
Krafteinleitung in den dünnen Schaft 1 ohne ungünstige Spannungsspitzen gesorgt
wird, so daß in diesem Bereich reine Druckspannungen auftreten.
[0024] Die Kammer 1.1 weist im Bereich des oberen Endes 4 einen zylindrischen Abschnitt
1.2 mit abgerundeten Ecken und im Bereich des unteren Endes 4 eine innere Übergangslinie
1.3 auf. Durch die entsprechende geometrische Gestaltung der Übergangsabschnitte 5
und 6 zwischen dem dünnen Schaft 1 und den Enden 5 entstehen Verstärkungsabschnitte
3.2 und 4.2, deren Gestalt und glatter Konturenverlauf der Zeichnung deutlich zu entnehmen
ist.
[0025] Dadurch, daß das dünne und schlanke Glasfäßchen im Bereich der Auflageflächen 10,
11 einen im Verhältnis zum Schaft 1 relativ großen Durchmesser aufweist, stehen in
diesem Bereich größere Flächen zur Kraftaufnahme zur Verfügung, so daß die Flächenpressungen
nicht zu groß werden. Außerdem bilden die kugelförmigen Abschnitte der Auflager 10,
11 zusammen mit den Widerlagern 12, 13 Gelenke, die Biegebeanspruchungen des Schaftes
vermeiden.
[0026] Bei einem ausgeführten Beispiel mit einer Gesamtlänge des Glasfäßchens von ca. 25
mm betrug der Abstand zwischen den Auflageflächen 10, 11 ca. 20 mmm. Die Länge des
dünnen, thermisch aktiven Schaftes 1 betrug ca. 15 mm, sein Außendurchmesser knapp
3 mm und die Wandstärke etwa 0,4 mm. Der Außendurchmesser der wulstartig verdickten
Enden 3, 4 lag bei ca. 4 mm.
[0027] Ein Glasfäßchen in üblicher Weise geformt, ohne die erfindungsgemäß beschriebene
Gestaltung mit verdickten Enden, erreichte bei gleichem Durchmesser von ca. 3 mm bei
axialer Belastung ein Viertel der Festigkeit bezogen auf den Querschnitt im Schaft.
[0028] Die Auslösezeiten des beschriebenen Glasfäßchens waren mehr als fünfmal kürzer im
Vergleich zu herkömmlichen Glasfäßchen mit einem Durchmesser von 8 bis 10 mm, bei
etwa gleicher Festigkeit.
[0029] Es wurden bereits erfolgreiche Versuche mit noch dünneren, schnelleren und dennoch
festen Glasfäßchen der erfindungsgemäß beschriebenen Art mit weniger als 2 mm Durchmesser
des Schaftes durchgeführt.
[0030] Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform ist derjenigen nach Fig. 1 sehr ähnlich.
Die Übergangsabschnitte zwischen den Enden 23 und 24 und dem Schaft 21 sind sehr viel
langgestreckter und entsprechend anders verlaufen die Übergangslinien 23.1 und 24.1
bzw. die Verstärkungen 23.2 und 24.2. Auch die Kammer 22 ist entsprechend geformt,
wie beim Betrachten der Fig. 2 deutlich wird. Die Bereiche der Enden 23 und 24, die
an den Widerlagern 12 und 13 des Sprinklers S anliegen bzw. mit diesen im Eingriff
stehen, sind mit 25 bzw. 26 bezeichnet.
[0031] Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sorgt die allmähliche Zunahme des
Durchmessers und der Wandstärke im Bereich der Enden des Glasfäßchens für eine entsprechend
günstige Krafteinleitung und Verteilung.
[0032] Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch im wesentlichen
von derjenigen nach Fig. 1, daß lediglich das Ende 33, das den Füllstutzen 7 aufweist,
einen erweiterten Durchmesser hat. Die Ausbildung des Endes 33 mit der Übergangslinie
33.1 entspricht dem Ende 3 mit der Übergangslinie 3.1 der Ausführungsform nach Fig.
1.
[0033] Das oben liegende Ende 34 hat keinen erweiterten Durchmesser. Der Übergang von dem
Schaft 31 erfolgt durch die dargestellte Übergangslinie 34.1 ohne größeren Durchmesser
zur Ausbildung des Sitzbereiches 35.
1. Glasfäßchen für Sprinkler für Feuerlöschanlagen oder andere thermische Auslöseeinrichtungen
mit einem thermisch aktiven Schaft (1), der mit Sprengflüssigkeit (2) gefüllt ist,
wobei das eine Ende (3) einen Füllstutzen (7) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schaft (1) derart dünn ausgebildet ist, daß wenigstens das den Füllstutzen (7) tragende
Enden (3) verdickt ist, und daß der Durchmesser dieses Endes (3) größer ist als derjenige
des Schaftes (1).
2. Glasfäßchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden (3 und 4)
verdickt ausgebildet sind und einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als derjenige
des Schaftes (1).
3. Glasfäßchen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1)
einen Durchmesser von weniger als 6 mm aufweist.
4. Glasfäßchen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
entsprechenden Verdickung (3,4) und der Wand des Schaftes (1) ein Übergangsabschnitt
(5,6) vorgesehen ist.
5. Glasfäßchen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die verdickten Enden (3,4) im Bereich der Auflager (10,11) einen annähernd kugelförmigen
Abschnitt haben.
6. Glasfäßchen nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke des Schaftes (1) bei einer Länge von ca. 15 mm und einem Durchmesser
von 2 bis 3 mm, 0,2 bis 0,4 mm beträgt, und daß die verdickten Enden (3 oder 4) einen
Durchmesser aufweisen, der 0,1 bis 1 mm größer als derjenige des Schaftes ist.