CN114387835A - 呈现火灾和爆炸场景的演练设备及其执行应急演练的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种呈现爆炸和火灾场景的演练设备以及一种利用该演练设备呈现演练场景，尤其是用于救援人员消防演习训练的方法。

Description

呈现火灾和爆炸场景的演练设备及其执行应急演练的方法

技术领域

本申请涉及一种用于呈现爆炸和火灾场景的演练设备以及一种用于利用该演练设备完成演练场景，尤其是用于培训救援人员消防演习的方法。

背景技术

目前，存在大量的燃烧、消防、作业和应急-演练设施，在这些演练设施中使用到不同的燃烧和其他演练场景。此类构成演练设施核心的场景例如有：燃烧的独栋房屋、高层建筑、工业厂房、飞机、仓库、船舶、石化厂或矿厂。因此，演练场景可以是火灾和烟雾场景，爆炸，灭火、救援、维修、逮捕、解除武装、解救或声音场景和/或光学场景。如：火灾、爆燃、爆炸、泄漏、危险品场景、暗火、烟雾墙、煤气事故、洪水场景、遇险者呼救(包括待营救的测试人员或人偶)、待解除武装的劫匪或塌方场景(例如将要倒塌的建筑物残部)或闪烁的坏损电路。但是，它们也可能反映或呈现救援人员作业时意外出现的其他情况或其方面。场景可能是上述情况的组合。

在此类设施中呈现的演练场景反映了复杂的过程以及好或坏的行为方式和/或决策可能带来的后果。在所呈现的初始场景或发展过程中，也可能会由于错误的行为方式和/或决策导致爆炸，包括多次爆炸。

现有演练设施的不足是，将现实地与爆炸整合起来的成本很高。因此，通常不会这样做，或者人们满足于用不太真实的替代品例如频闪闪光和由扬声器播放的爆炸声，其效果远逊于真实的爆炸。

借助电影、舞台或烟火技术真实呈现爆炸非常昂贵。通常它需要大量准备工作，必要时必须通过相应的和经授权的专家来完成。此外通常材料只能一次性使用，例如易燃物或炸药，这使得场景搭建成本很高。电影、舞台或烟火技术呈现的逼真爆炸效果也无法快速重复。更不要说根据情况对所提到的效果在其强度方面能进行预先选择或影响。烟火技术爆炸(根据范围)也通常会对附近环境造成相当大的伤害和潜在地危险，这对于逼真的演练流程来说是有妨碍的。用于烟火技术爆炸效果的原材料储存也是充满危险的，并且需要专业人士的辅助。基于电影、舞台或烟火的爆炸效果通常有自身的、行业惯用的、专有的控制系统或者说触发系统，其设计目的不能结合到上述演练设施的典型控制系统或防火演练的流程中。

由US2017/0261293A1已知一种用于爆炸发生的演练设备，该演练设备于两个分开的容器中装有两种彼此无关的非爆炸性液态或固态的化学品，它们在一个腔室中混合后，利用诸如“雷管”等电点火器或起爆管引爆。

由US8622740 B1已知了一种用于爆炸发生的演练设备，该演练设备包含所谓的火球发生器，例如装有LPG和甲基乙炔的筒状流体容器、生成烟云的爆破模拟器和“声音增强器”，例如装有铝和高氯酸钾的金属管。

不同的系统部件可以通过远程控制分别或一起触发。其不足是需要为每个系统部件提供“弹药”，并且在每次点火后都必须手动更换。

发明内容

本申请目的在于，建立真实的、能预先调整的无需特殊的“弹药”就能快速且自动重新装料、能重复和能远程控制的火灾和爆炸场景，并与已知的演练设施及其控制系统相结合。与此同时，应将实际的伤害和潜在的危险(当然就像演练设施中那样)限制在绝对的最低限度，并且必须远离真正爆炸造成潜在的破坏和伤害。所述的限制在此不仅涉及演练期间的危险，也应将因储存或保存爆炸性化学品和/或烟火技术的呈现装置可能产生的危险降低到最低限度或消除。此外还应使用在传统演练设施中或是已有的或是能廉价且容易得到的资源。演练设备还应当在一个装备中反映出火灾和具有爆鸣声的爆炸场景。

该任务通过独立权利要求予以解决。从属权利要求为优选的实施方式或进一步描述。

用于呈现火灾和爆炸发生并至少部分在时间上交叠呈现火焰和具有爆鸣声的爆炸的演练设备包括燃烧腔和爆炸腔。此外，演练设备包括控制单元，其用于控制和管控待输送到燃烧腔中并在那里待点燃的燃烧流体，并且优选地还控制和管控待输送到爆炸腔中并在那里待点燃的爆炸流体。

用于呈现火灾和爆炸发生并至少部分在时间上重叠呈现火焰和爆鸣声的演练设备包括燃烧腔、爆炸腔和至少一个控制单元；

其中，燃烧腔具有作为用于燃烧流体的输送部的出口和用于火焰排出的开口和(当爆炸流体未点燃燃烧流体或期望在燃烧腔中有附加点火的可能性时，比方说这是因为例如除了来自收集腔之外还有燃烧流体的第二来源)可选地用于燃烧流体的点火设备；并且

其中，爆炸腔具有至少一个作为用于爆炸流体的输送部的出口和至少一个用于爆炸流体的点火设备；

其中，至少一个控制单元被构建成能调节燃烧流体输送并且至少点燃爆炸流体的点火设备，或者进一步，也点燃燃烧流体的点火设备。

根据一个实施方式，燃烧腔和爆炸腔分别设置有点火设备，这些点火设备同样由控制单元在时间上彼此协调地被激活，从而使得当看到来自燃烧腔的火焰时也能听到被点燃的爆炸流体的爆鸣声。爆炸为具有响亮爆鸣声的爆燃。

根据另外的实施方式，只有爆炸腔设置有点火设备，并且燃烧流体通过爆炸腔中的爆炸被点燃，这是因为被点燃的爆炸流体进入燃烧腔中并且具有足够的能量来点燃燃烧流体。于是，火焰和爆鸣声也几乎同时形成。

爆炸流体经由例如形式为软管或管的输送，分批地被引导到爆炸腔中并点燃。爆炸流体优选在电解设备中产生。

爆炸流体被理解为当被点燃时在爆炸腔中伴有爆鸣声爆炸的流体。爆炸流体可以包含一个或多个组分。因此爆炸流体例如可以包含氢气和氧气或仅包含氢气，其中，在后一种情况下，氢气只有在爆炸腔中存在氧气才具有可爆炸性/可燃爆性。

根据另外的实施方式，爆炸流体经由混合喷嘴(例如文丘里喷嘴)分批地输送进入爆炸腔中，以便使爆炸流体具有可爆炸性。

根据另外的实施方式，爆炸流体经由喷射喷嘴喷射被分批地输送到爆炸腔中，喷射喷嘴将在爆炸腔中提供处于可爆炸性状态下的爆炸流体；尤其，爆炸流体为与空气混合的具有爆炸性的混合物。

燃烧流体通常经由输送部被导引到燃烧腔中所用的时间比能够听到爆鸣声的时间要长。就持续时间而言，燃烧流体因此在燃烧腔中被连续实施，而爆炸流体分批被点燃并因此批次实施。

本申请还涉及用于呈现爆炸声的爆炸设备，它包括爆炸腔和作为演练设施一部分的电解设备，其中，爆炸腔具有至少一个作为用于爆炸流体输入到爆炸腔中的输送部的出口和至少一个用于爆炸流体的点火设备，爆炸腔向上被封闭并且向下至少暂时是开放的，优选是开放的，以便形成开口，其中，用于将爆炸流体输入到爆炸腔中的出口与电解设备形成流体连接，以便将能在电解设备中制备的由氢气和氧气构成的混合物分批地导引到爆炸腔中。

详细说明

在当前，术语流体包括气体和液体。然而，气体对于燃烧流体和爆炸流体是优选的，尤其是对于爆炸流体。

控制单元包括至少一个用于燃烧流体、优选还有爆炸流体输送、用于(多个)点火设备的调节部和控制电子器件，并且与界面，尤其是用户界面，例如软件界面或远程控制联接。

爆炸流体例如包括与氧气(空气)混合的乙炔、(仅包括)乙炔、或与空气混合的C1至C8烃或C1至C3醇(例如经由本生灯或文丘里喷嘴吹入)。

由氢气和氧气构成的混合物特别适合作为爆炸流体。优选地，由氢气和氧气构成的混合物在现场，尤其是在作为演练设备的一部分的电解设备中形成。可燃的由氢气和氧气构成的混合物被称为爆鸣气。

爆鸣气是具有燃爆性的由气态的氢气(H₂)和氧气(O₂)构成的混合物。在与明火、余烬或火花接触时发生所谓的爆鸣气反应。氢气体积百分比占18至76其余为氧构成的混合物具有爆炸性。然而，氢与氧的摩尔比约为2:1(分别为正/负15％，尤其是正/负5％)是优选的，正如其能通过对水的电解获取那样。

爆炸被如此引导，使得产生比声速更快的压力波(燃爆速度)。于是产生了响亮的爆鸣声。

为了进行电解进而为了制备爆炸流体，可以使用所谓的HHO池(也被称为布朗气发生器)。这种池可市购获得，用于在机动车中进行水电解。HHO池可以构建为湿式池和干式池。在湿式池中，电极位于贮槽中并完全被水环绕冲刷。贮槽是气密的，为使气体可以流入气体软管中。在干式池中，电极本身形成贮槽，从而使池对外界保持干燥。

在干式池中，确保供水以使干式池不会变干。为了确保供水，通常在干式池上方安设有水箱，以此使得水通过重力可以流到池中。每个干式池都具有进水口(下)和气体出口(上)。池和水箱之间因此形成循环，水不断地从水箱进入到池中，并且与水混合的气体将回到水箱中。该循环不仅用于供给水，还用于冷却。通常在水中溶解有诸如NaOH或KOH等电解质。

如果HHO池被构造为干式池，则可以设置水位，其可借助例如浮子进行填充度监控以及设置选用性的具有自动进水的控制部。

根据一个实施方式，还监控电解池中的电解质浓度(例如KOH或NaOH)，例如通过电导率测量或密度测量。

如果有需要，附加地还可以为电解设备设置冷却装置或者通风装置。此外，由于电解设备在电流强时会升温，所以温度监控是有意义的，一旦超过事先限定的电解质温度(例如50℃)，温度监控将关断电解设备。

可以设置压力监控/限制单元作为额外的安全措施。通过在达到压力极限值时切断电解电流将电解系统中的压力限制在优选最大300mbar的过压。同样地，HHO池的内部压力可以用压力计来检测。

根据一个实施方式，由电解产生的氢气/氧气混合物可以被导引通过作为电解设备另外部分的气体洗涤器。这可以通过如下方式来实现，即，混合气通过中和溶液或仅通过水冒泡逸出并被中和。例如，爆炸流体从下向上通过既存于气体洗涤器中的水逸出并在此时被洗涤并在必要时被中和。

根据法拉第定律，通过电解所产生的物质量与流过的电荷成正比。这也意味着，气体体积与电荷数成正比。简而言之，电流I与电荷Q之间的关系符合结论I＝ΔQ/Δt。经两侧求积分得到在t₀至t之间的时间段内运动的电荷量：

对于时间上恒定的电流来说，电荷与电流之间的关系简化为：Q＝I*t，因此相应地1库仑＝1As。法拉第常数(96487C/mol)建立了库仑与单位为mol的气体量之间的关系式。然后经由理想气体定律得到在特定的温度和特定的压力下的爆鸣气体积。因此可以从所使用的电流量推导出所产生的爆炸气体的量，然后所述爆炸气体量作为“燃爆份额”在爆炸腔中被导引。

因此，电解设备的电流计的输出随时间的积分提供了在标准压力下的可以在爆炸腔中被点燃的物质量或者说气体体积。如果已产生了设置的气体体积，则可以结束电解或经由控制阀、例如关闭电磁阀结束气体输送。

在通过电解进行爆炸流体生成的整个过程并且爆炸流体作为“爆炸装料”在爆炸腔中积聚期间，控制单元测量电解电流并获取其随时间的变化。以这种方式，控制单元近乎获知爆炸流体的体积。

然而，由于电解设备的效率，基于所测得的电荷，使得借助控制单元电子器件的评估曲线对电荷的测量变量相对所产生的爆鸣气量的评估更容易，并且必要时还能够获知温度和/或压力，或者经由这些变量调整爆炸流体量的大小。

存在以下替代的可行方案，即监控和限制爆炸腔中的爆炸流体的填充体积。例如，这也可以通过在爆炸腔内部交错的高度中安设对爆炸流体敏感的气体探测器实现，或通过测量在用于爆炸流体的输送线路的端部处的通过量来实现，例如通过经由管阻力进行压差测量、超声波测量或弯曲振荡器测量原理实现。

爆炸流体经由用于爆炸流体的输送线路进入爆炸腔中。输送线路与电解设备连接或与用于爆炸流体的存储器连接。

用于爆炸流体的输送线路优选地设置有截止装置。这可以包括止回组件和/或阻火器。

随后爆炸流体以轻微过压的方式沿电流方向克服止回组件。止回组件逆电流方向阻断，并且因此能够不让爆炸压力通过。止回组件可以被构造为加载弹簧的球形止回阀。轻微的过压驱使爆炸流体经由包括止回组件和阻火器的截止机构通过用于爆炸流体的输送线路进入爆炸腔中，其中爆炸腔中的环境空气被向下排挤。

优选地，止回组件紧接着在电解设备和可能的气体洗涤器或用于爆炸流体的存储器之后布置。电解设备与气体洗涤器之间的附加的止回阀还防止了水从气体洗涤器被压回到电解设备中。止回组件的任务是阻断巨大的压力冲击，压力冲击源于爆炸，并会通过输送线路朝控制单元的方向传播，并使压力冲击远离控制单元，尤其是电解设备或用于爆炸流体的存储器。

截止机构中的阻火器或防火焰穿透装置的任务是拦截爆炸腔中生成的爆炸火焰通过输送线路朝控制单元的方向穿透并使其远离控制单元、尤其是远离电解设备或用于爆炸流体或者说其预产品的储备容器并熄灭火焰。阻火器的典型结构包含能透气的并冷却可能穿透过来的火焰的介质，例如开孔的烧结体或金属丝网。

爆炸腔由向上关闭并向下开放的爆炸管形成。爆炸管可为柱体形状，例如其具有平坦的或向外的圆拱形的上底部。爆炸管由能够承受爆炸和火焰压力冲击的材料制成，并且可以例如由加厚的不锈钢构成。

爆炸流体比空气轻(至少是氢气)并且处于环境压力下。它通过火花点燃。为此考虑使用点火设备。

根据另外的实施方式，爆炸流体是能点燃的或具有燃爆性的喷雾或具有燃爆性的混合气，所述混合气在爆炸腔中以能爆炸的形式驻留足够长的时间。

控制单元如上所述经由控制阀或电解电流调控进入到爆炸腔中的爆炸流体的输送，用于调整预先限定的“装料”。在由氢气和氧气构成的能点燃的混合物的情况下，引入很大程度上以非湍流方式进行，目的在于使得已充入的爆炸流体向下挤出爆炸腔中的空气，使其中与空气发生的混合降低到最小限度。

对于比空气重的爆炸流体来说，上述设计特征必须颠倒过来(也就是说爆炸腔向上开放并向下关闭，下面解释的浸没管同样适用)。

优选地，爆炸腔设置有浸没管，浸没管是溢流部并限制了爆炸流体的最大量。浸没管向下开放，并且将多余的爆炸流体从爆炸腔中引流到外部。浸没管的任务在于，通过引流爆炸流体到外部来限制爆炸腔中爆炸流体的最大体积。该限制以流体机械方式通过浮力来实现，并且即使在控制技术失灵的情况下也能正常工作。

浸没管具有可变的推入长度，所述推入长度对应于爆炸流体安全的最大体积。为此，例如浸没管能在爆炸腔上方移动且借助可拆卸的螺丝被密封地紧固，并且随后可以进一步推入到爆炸腔中或进一步拉出，以便根据风险评估和客户意愿以特定体积的形式调整爆炸流体或大于或小于最大能填充的“装料”。因此能通过向下开放的浸没管的浸没深度来调整爆炸腔中的爆炸流体的最大的装料体积。浸没管的下边缘迫使继而流入的爆炸性流体首先涌入到浸没管中，并且然后通过排放线路(例如经由柔性软管)排入外部。因此，浸没管的下边缘将用于积聚爆炸流体的可用容积限制在能调整的安全变量上。通过调节浸没管进入爆炸管中的浸没深度，容积能因此非常容易地按客户或现场指定地调校，以便使其适应演练场景或现场适用的最大允许音量的规定。

进一步地，在用于多余的爆炸流体排入外部的排放线路通口上方存在有用于爆炸流体的气体探测器或用于爆炸流体特殊组分的气体探测器，在当前情况下适当的是氢气传感器。通向外部的通口优选位于壳体的外侧上，以此使得气体探测器同样置于壳体的外侧上并且被保护免受在壳体之内的爆炸或者发生的燃烧。

如果在控制单元中断电解电流和/或爆炸流体的输送之前，涌入的爆炸流体通过浸没管并经由排放线路进入外部的话，则气体探测器可以探测到爆炸流体并且控制单元立即中断电解电流和/或爆炸流体的输送或关闭阀门。例如当由于电解设备或控制单元区域内的其他部分或爆炸流体的输送发生技术上的损坏而造成泄漏并使得爆炸流体从中释放时，则气体探测器的这个功能也是有益的。该泄漏量也会被探测器检测到并导致切断电解电流。为此，气体探测器优选地不仅布置在排放线路的输出端上方而且布置在具有电解设备的控制单元上方。

气体探测器用于防止爆炸流体从爆炸腔溢出。因此，一旦探测到爆炸流体溢出到外部，开关箱中的控制单元就可以立即阻止爆炸流体的输送或生成以及其进一步被导入爆炸腔中。这也防止了爆炸流体持续不必要的被送出到外部。

用于爆炸流体的点火设备优选为带有火花塞的电子点火设备。在爆炸腔充满后，电子点火设备被爆炸流体包围。在控制单元中将进行相关高电压的产生和控制。

燃烧流体例如是LPG(丙烷/丁烷)、天然气、城市煤气、LNG、CNG、柴油、石油、煤油、汽油、乙醇、乙炔或其混合物。优选地是液态的LPG。用于燃烧流体的点火可以通过电点火单元、热丝灯、热丝引火塞、灯丝或引燃火焰完成。

当然，燃烧流体也可以是液态的燃料，所述燃料在压力下形成喷雾和/或喷射并因此与环境空气形成可燃混合物。

由于较高的能量密度使得燃烧流体在燃烧腔中的出口处部分处于液相。在排出时液态的LPG立即蒸发。

根据优选的实施方式，被加压维持的燃烧流体与爆炸流体同步爆炸或稍微在之前(例如提前5秒)被点燃。

燃烧流体的输送可以在控制单元的控制下并借助由该控制单元控制的燃烧流体控制阀和/或用于燃烧流体的压力调节阀或比例阀进行。

用于燃烧流体的点火设备点燃了从燃烧流体的出口排出的燃烧流体。以最简单方式，点火设备可紧固在爆炸管处或壳体处。

点火设备可以是火花塞，待点燃的燃烧流体从下方流向所述火花塞。在该情况下，为了增强爆燃/爆炸效果，首先开启用于燃烧流体的出口，以此产生一定的能点燃的燃烧流体的“云”，然后用于燃烧流体的点火设备在稍微延迟的受控时间对该云进行点燃。

当设置燃烧流体在爆炸发生后应为仍明显继续燃烧时，则点火设备为电子监控的引燃火焰，所述引燃火焰在演练中要么持续燃烧，要么在期望的爆炸触发前不久先被点燃，并随后对从下方向该引燃火焰入流的所生成的能点燃的燃烧流体的“云”进行点燃。

根据另外的实施方式，点火设备为热丝灯、热丝引火塞、灯丝，并且要么在演练中持续保持能点燃燃烧流体的温度，要么在期望的爆炸触发之前不久，先加热并当燃烧流体的可燃“云”从下方入流时点燃。

用于火花塞的附属高电压的产生和控制，在控制单元的控制下并通过包含在控制单元中或者说在那里管控的燃烧流体控制阀以及可选的用于燃烧流体的压力调节阀或比例阀进行。

壳体至少在上方开放并且有燃烧腔。例如当爆炸腔内的爆炸压力波被向下引导并且爆炸腔或者说爆炸管位于燃烧管内部时，壳体还可以向下开放。根据优选的实施方式，壳体是圆柱形，例如其具有圆形或椭圆形的横截面。

壳体主要用于使燃烧流体的能点燃的“云”或者其所产生的火焰转向竖直向上并集束。此外它阻挡了爆炸或火灾呈现造成的干扰，如燃烧或爆炸引起的空气流动和横向风的环境影响。此外它还防止了火焰或压力波造成对人员或技术装置(如气体探测器或控制单元)的危险侧向扩散。

壳体由能承压和耐火的材料构成，例如厚不锈钢。

为了调制火焰图案，壳体可以在其上方开口处具有由厚壁板材制成的部分水平或略微倾斜的覆盖部。因此，可以制止所出现的“燃烧流体云”向上逃逸过快，然后以如下方式将其点燃，即，使一部分燃烧流体堆积在部分的覆盖部下方，并使得爆炸性的“爆燃”效果更强。

在用于燃烧流体的出口的正上方可为如下这样地紧固在两端处开放的竖直的管，使得从那里流出的燃烧流体(其中夹杂有环境空气)自由地吹送到竖直的管中。优选地，竖直的管在上部止于在壳体的下边缘下方。因此，提高了燃烧流体的流速并且使其锥体变窄，这在产生火球或“蘑菇云”的过程中首先生成更高和更窄的竖直火柱。

燃烧腔的开口指向，使得爆炸流体和燃烧流体的压力冲击和火焰/热焰被转向到对于过路人安全的方向，并且无论怎样都是指向向上。

优选地，爆炸腔位于燃烧腔内部。

根据本申请的方法可以示例性地如下描述：

提供量级为PN 2-15bar(此处约为4bar)的液相LPG、水和为颗粒或浓缩物的KOH或NaOH，并提供电源电压。给气体洗涤器注水至容积的约2/3高度。制备约30重量百分比的2升KOH电解质水溶液。HHO池在电解质中20到25A通电高效地经脉宽调制在12VDC下运行。将制备的电解质从上方注入到电解设备的系统中。在此要注意的是，电解设备的罐中的电解质水平保持在最小和最大的标识之间。然后再次关闭注入口和相关的阀。在运行的状态下，将电源电压、来自气瓶或储气罐的处于液相的LPG的压力供应线路与控制单元联接。

控制电子器件可为具有与用户接口连接部的总线系统。在典型的运行过程中，控制电子器件请求为爆炸做准备。该控制电子器件在此向控制单元传输所有对于爆炸和火灾场景必要或期望的参数，例如每次起爆所要导入到爆炸腔中的爆炸流体的量、燃烧流体输送的量和持续时间。

将对爆炸腔装料完成并且将将爆炸预备(和爆炸危险)的状态由控制电子器件发送给用户接口，并且还优选地通过内置的声学或光学的信号装置，例如通过短的、断断续续的哔哔声来实现。

火灾和爆炸场景可以经由用户接口触发。如果发生这种情况，通过控制电子器件例如触发以下动作：打开用于燃烧流体的阀，使燃烧流体竖直向上流出。同时或在很短的时间之后，为了加强燃烧流体的爆燃效果，如果用于燃烧流体的点火设备为火花塞或类似物，则操纵该用于燃烧流体的点火设备。

在其他情况下，当使用引燃火焰或热丝灯、热丝引火塞或灯丝时，有利地，在打开用于燃烧流体的阀之前已经激活了该点火设备。可以根据所期望的火焰效果在用户接口上调整延迟时间。同样的，用于爆炸流体的点火设备也同时被操纵或以另外非常短的时间错开地操纵，以便在最好的时刻将爆炸的爆鸣声添加到火焰的景象中。通过点燃火球(其主要通过燃烧流体产生)并添加爆炸爆鸣声(其主要通过点燃爆炸流体产生)生成了具有爆鸣声和火焰的令人印象极为深刻真实爆炸的呈现，其强度可以分别提前调整。

用于燃烧流体的阀优选再次自动(例如受时间控制地)关闭以结束火灾场景。因此，使得燃烧流体从出口的释放突然停止，并且火焰立即熄灭。从阀打开到它们再次关闭的这个时间段也可以经由根据在装料过程开始时作为参数传输的用户接口，所期望的火灾效果的持续时间进行控制。如果期望的话，燃烧流体的火焰还可以在爆炸发生之前和/或之后(可能更小地)仍然燃烧，那么在相关的安全标准下将用于燃烧流体的点火设备从一开始就实施为电子点火和被监控的引燃火焰，所述引燃火焰在其被熄灭时也强制截断了向主火焰的燃料输送。

通常，例如获得所需资源简单并可用：(液态或气态)燃烧流体、水和电流。在此，燃烧流体用于近似呈现出火灾，例如以“火球”或者说“蘑菇云”的形式呈现。水可以在电流的帮助下电解解离分解成氢气和氧气。它们可以以相应配量的方式直接彼此组合和/或与空气中的氧组合形成爆炸流体(例如爆鸣气)，所述爆炸流体用于呈现出爆炸爆鸣声和/或闪光。在此，爆炸流体可以经电子预控地以精确的量和混合比例来产生并分配，用于即刻所期望的使用并相应于所期望的爆炸强度。以此也不必储存或输送任何其他具有潜在危险的爆炸物或者特殊的化学品。

附图说明

借助以下附图解释本发明。其中：

图1示出演练设备的第一实施例；图2示出演练设备的第二实施例。

具体实施方式

根据图1的演练设备包括用于控制流体流动和点火过程的控制单元1。通过控制单元1将能调整量的爆鸣气(其包括摩尔比约为2:1的氢气和氧气)在近似常压(1013mbar)下经由爆炸流体的输送部3引导入爆炸腔4中。爆鸣气混合物在此穿流过爆炸流体供应线路3中的截止部件2，所述截止部件沿流动方向首先包括止回附件并且然后包括阻火器。截止部件2阻止了压力波和/或火焰在爆鸣气反应的时刻可能朝爆炸流体输送部的方向回击。

爆炸腔4由爆炸管限定，并且向上关闭且向下开放。它具有约为5.5升的容积。爆鸣气混合物比环境空气轻，并且因此停留在爆炸腔4的上方。针对大约3.5升爆鸣气的爆炸流体的相应最大体积9的最大填充度通过阴影面再现，并且通过浸没管5的下端限定。浸没管5在爆炸腔4区域内的高度在交付时一次性地被调整到特定的长度，并且因此调整到特定的最大爆鸣气体积。如果达到爆炸流体的最大填充度或者最大体积9，则多余的爆鸣气将经由浸没管5和与浸没管5的头部区域连接的排放线路6被引导到外部。在排放线路6输出端的上部布置有气体探测器7。因此可以探测要么来自排放线路6的输出端要么来自控制单元1或电解设备15、16的上升的氢气。在图1中，电解设备15、16连同控制单元1一起安装在开关箱中。

作为爆炸流体的爆鸣气通过对水电解获得。为此，开关箱包含电解池，借助所述通电地电解池生成比例为2:1的氢气和氧气。这在图1中没有示出。爆鸣气反应利用点火设备8点燃，由此得到响亮的爆鸣声。

在爆鸣气反应被点燃之前，经由燃烧流体的出口10将燃烧流体送入燃烧腔12中。燃烧腔12通过壳体13相对于环境被界定。壳体13向上且向下开放并且具有柱形的形状。

通过控制部1在基于压力和时间点或持续时间的情况下进行点燃或燃烧流体添加。爆鸣气反应和液化气的点燃可以大致同时进行。

燃烧流体是液化气体，即所谓的LPG，液化气体单独贮存在耐压的存储容器中，并经由耐压的线路在大约4bar的情况下经由控制部1可调节地被供应。LPG(英文“LiquifiedPetroleum Gas”液化石油气)主要包括在C3和C4范围内的短链烃。在气聚集态下，LPG具有比空气大的密度。在室温下，该气体从大约8bar的压力开始液化。

根据图2的演练装备包括用于控制流体流和点火过程的控制部1。经由爆炸流体的供应线路3，使得通过控制单元1将能调整量的爆鸣气(其包括摩尔比约为2:1的氢气和氧气)在近似常压(1013mbar)下经由爆炸流体供应线路3引导到爆炸腔4中。爆鸣气混合物在此穿流过爆炸流体供应线路3中的截止部件2，该截止机构沿流动方向首先包括止回组件然后包括阻火器。截止机构2防止了压力波和/或火焰在爆鸣气反应的时刻能够朝爆炸性流体输送的方向回击。

爆炸腔4通过爆炸管限定并且向上关闭且首先经由阀装置14向下被密封地闭合，由于爆炸流体朝燃烧流体的收集容器27的爆炸压力波，使得阀装置被暂时打开。

爆炸管具有约为5.5升的容积。爆鸣气混合物比环境空气轻，并且因此停留在爆炸腔4上方。大约3.5升爆鸣气的最大填充度9通过阴影面再现，并且通过浸没管5的下端部限定。

浸没管在爆炸腔4的区域内的高度在交付时一次性地被调整到特定的长度，并且因此调整到特定的最大爆鸣气体积。如果达到最大填充度9，则多余的爆鸣气经由浸没管5和与浸没管5的头部区域连接的排放线路6被引导到外部。在排放线路6的输出端的上部布置有气体探测器7，因此可以探测或来自排放线路6的出口或来自控制单元1、电解池15、水箱16(也包含电解质)或气体洗涤器18的上升氢气。

作为爆炸流体的爆鸣气19通过对水电解获得。为此，设置有电解设备15，借助所述电解设备通电生成比例为2:1的氢气和氧气，所述氢气和氧气作为爆鸣气首先在上方被收集在具有填充度监控的水箱16中，并在稍微过压的情况下朝气体洗涤器18克服止回阀17。止回阀17尤其防止让水从气体洗涤器18回吸到水箱16中，尤其是在水箱16和电解设备15中的电解质冷却时。此外，爆炸流体通过存在于气体洗涤器18中的水从下向上冒泡逸出并在这种情况下被洗涤并且必要时被中和。此外，气体洗涤器18用作附加的火焰止回保护部件。存在于气体洗涤器18中的过压驱使爆炸流体经由截止部件2(其包括止回阀和阻火器)通过用于爆炸流体3的输送部进入爆炸腔4中，其中爆炸腔中所含的空气将向下或者说向出口通过浸没管5和浸没管6的排放线路被排挤到外部。

在此，燃烧流体也是液化气，即所谓的LPG，其单独贮存在耐压的储备容器中，并经由通向用于燃烧流体的输送部20的耐压线路在大约4bar的情况下经由控制部1可调节地在能调整的持续时间内被供应。

用于燃烧流体的压力变换器装置23由压力变换器构成，所述压力变换器通过防爆的控制阀与用于燃烧流体的收集容器25分开，并且分别在触发爆炸场景之前立即自动关闭，或者所述用于燃烧流体的压力变换器机构直接由防爆的压力变换器单独构成。用于燃烧流体的压力变换器机构23同样由控制单元1管控。

截止部件21有效地且与控制阀机构22无关地阻止压力波和/或火焰能够朝用于燃烧流体的输送部20的方向回击。

优选地，在爆炸流体流入爆炸腔4中的同时(但在爆炸场景和爆鸣气反应点燃之前及时地)，通过用于燃烧流体的输送部20、用于燃烧流体的截止部件21(包括止回阀和阻火器)以及通过右侧的用于燃烧流体的控制阀机构22并由控制单元1管控，将LPG吹入到用于燃烧流体的收集容器27中，直到由用于燃烧流体的压力变换器机构23测得的燃烧流体的压力在用于燃烧流体的收集容器27中达到预期。在此，收集容器27中燃烧流体最大可达到的压力通过用于燃烧流体的出口设备25的重力来限制，所述出口设备以重力压到密封部29上。因此，用于燃烧流体的出口设备25连同密封部29一起同时用作收集容器27中用于燃烧流体的过压安全阀。

整个场景通过利用点火设备8点燃爆鸣气反应开始。在此过程中产生响亮的爆鸣声。在这种情况下所生成的压力冲击临时将阀设备14向用于燃烧流体的收集容器27打开。此时，爆炸流体的压力冲击从爆炸腔4传输到用于燃烧流体的收集容器27中。该压力冲击随后打开了用于燃烧流体的出口设备25并且将出口设备和燃烧流体向上加速、远离密封部29和所属的用于收集容器27的出口28。在此时并且当随后由于重力而落回到密封部29上时，出口设备25通过制动设备26制动，所述制动设备在此为具有强磁体(例如钕永磁体)的涡流制动器，所述磁体相对于软磁导的金属运动并在此时在该软磁导的金属中感应出强大的涡流。

通过爆炸流体的压力冲击间接打开的用于燃烧流体的出口设备25此时使经加压和进一步加速的燃烧流体(LPG)通过用于收集容器的出口28。

受已经预设的燃烧流体和爆炸流体“装料”强度和范围的预选参数的影响，燃烧流体已经通过转入收集容器27中的爆鸣气爆炸被点燃，或者在朝燃烧腔12的方向离开后通过(可选的)用于燃烧流体的点火装置11被附加点燃。燃烧腔12通过壳体13相对于环境被界定。壳体13向上开放且向下关闭并且具有柱体形状。

通过用于爆炸流体的点火设备8点燃爆鸣气反应并通过用于燃烧流体的点火设备11点燃燃烧流体(LPG)，可以大致同时进行或稍微时间错开地进行，其中首先激活用于爆炸流体的点火设备8。然而同样可能的是，对于收集容器中的燃烧流体来说不需要点火设备11，这是因为爆炸已经点燃了燃烧流体。

用于爆炸流体的压力变换器机构24包括压力变换器，所述压力变换器通过防爆的控制阀与爆炸腔4分开，并且在触发爆炸场景之前分别立即自动关闭。压力变换器机构是选用性的并且被设置用于以下情况，即爆炸腔4应被灌注压力高于大气压的爆炸流体。在该运行方式中，外部6中浸没管的排放线路设置有附加的安全过压阀(图2中未示出)。随后，用于爆炸流体的附加安全过压阀以预设的响应压力吹气，所述响应压力高于爆炸腔4中爆炸流体的最大预期的填充压力。在该运行方式下，爆炸流体在爆炸腔4中的填充由控制单元1切换，直到用于爆炸流体的压力变换器机构向控制单元1报告爆炸腔4中的爆炸流体达到了预期的压力为止。当在用于燃烧流体的出口设备25关闭时也期望有火焰，但火焰只能在爆鸣声期间或之后短暂地以脉冲方式经由收集容器27中附加量的燃烧流体被增强时，在燃烧腔12中能够如图1所示附加地设置有用于燃烧流体的出口10。

在该情况下，控制单元1促使左侧的用于燃烧流体的控制阀机构22打开，从而使燃烧流体经由用于燃烧流体的出口10直接释放到燃烧腔12中并利用用于燃烧流体的点火设备11点燃。

附图标记列表

1 控制单元

2 用于爆炸流体的截止部件

3 作为用于将爆炸流体输入到爆炸腔中的输送部的出口

4 爆炸腔

5 浸没管

6 从浸没管到外部的排放线路

7 气体探测器

8 用于爆炸流体的点火设备

9 用于爆炸流体的最大体积

10 作为用于将燃烧流体输入到燃烧腔中的输送部的出口

11 用于燃烧流体的点火设备

12 燃烧腔

13 燃烧腔的壳体

14 在爆炸压力下打开的阀设备

15 电解设备

16 具填充度监控的水箱

17 止回阀

18 气体洗涤器

19 作为爆炸流体的爆鸣气

20 用于燃烧流体的输送部

21 用于燃烧流体的截止部件

22 用于燃烧流体的控制阀

23 用于燃烧流体的压力变换器

24 用于爆炸流体的压力变换器

25 用于燃烧流体的出口设备

26 制动设备

27 用于燃烧流体的收集容器

28 收集容器的出口

29 密封部

Claims (20)

1.一种演练设备，用于呈现火灾和爆炸场景，至少部分在时间上交叠呈现火焰和爆鸣声，所述演练设备包括燃烧腔(12)、爆炸腔(4)和至少一个控制单元(1)；

其中，所述燃烧腔(12)具有出口(10)和开口，所述出口(10)作为用于将燃烧流体输入到所述燃烧腔(12)中的输送部，所述开口用于暴露火焰，可选地所述燃烧腔(12)还包括用于燃烧流体的点火设备(11)；并且

其中，所述爆炸腔(4)具有作为将爆炸流体输入到所述爆炸腔(4)中的输送部的至少一个出口(3)和用于爆炸流体的至少一个点火设备(8)；

其中，所述至少一个控制单元(1)被构造成，调节所述燃烧流体的输送并且至少使得用于爆炸流体的所述点火设备(8)点火。

2.根据权利要求1所述的演练设备，其中，所述控制单元(1)构造为，控制进入到所述燃烧腔(12)中的燃烧流体的输送、在所述燃烧腔(12)中的燃烧流体的点燃以及在所述爆炸腔(4)中的爆炸流体的点燃，使得在呈现出火焰期间或同时能听到爆鸣声；优选地，通过所述控制单元(1)独立地控制爆炸流体分批输送到所述爆炸腔(4)中。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述控制单元(1)构造为，控制用于燃烧流体的出口(10)以及必要时用于燃烧流体的点火设备(11)，使得燃烧流体在一段时间内持续被导引进入所述燃烧腔(12)中；

a)在用于爆炸流体的所述点火设备(8)在点火过程之后继续导入燃烧流体，以便发出爆鸣声之后，火焰维持一段时间；和/或

b)导入燃烧流体在用于爆炸流体的所述点火设备(8)的点火过程之前开始。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，用于燃烧流体的所述点火设备(11)提供引燃火焰，尤其是受控制的引燃火焰，和/或由被点燃的爆炸流体实现燃烧流体的点燃。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述爆炸腔(4)是在一端封闭并且在另一端至少暂时开放的空心管，以便提供用于声音或压力波的出口，并且优选地所述空心管的取向为，使得所述空心管的轴线基本上竖直地(正/负30°，优选地正/负10°)取向；进一步优选地，所述爆炸腔(4)在爆炸流体比空气轻时至少暂时向下开放，或爆炸流体比空气重时至少暂时向上开放。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述爆炸腔(4)具有浸没管(5)，所述浸没管具有排放线路，用于从所述爆炸腔(4)导出多余的爆炸流体，以便限制所述爆炸腔中的物质的量。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述燃烧流体和所述爆炸流体在1013mbar和25℃下是气体。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述爆炸流体是由氢气和氧气构成的混合物，优选的是爆鸣气，或者含有空气的C1至C8烃。

9.根据权利要求8所述的演练设备，其中，所述氢气，尤其是由氢气和氧气构成的混合物，由所述演练设备中的电解设备(15、16)电解水产生，尤其是分批地产生，其中，所述电解设备(15、16)更优选地是HHO池，所述HHO池被构建为湿式池或干式池。

10.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述燃烧流体是在1013mbar和25℃下气态或液态的烃。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述爆炸腔(4)或爆炸管设置于所述燃烧腔中，并且用于燃烧气体的所述点火设备(11)设置于所述爆炸腔(4)的至少临时性的开口上方，优选地，用于燃烧气体的所述出口(10)也设置于所述爆炸腔的至少临时性的开口上方。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述燃烧腔(12)向上开放，优选地也向下开放。

13.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，所述爆炸腔(4)通过爆炸的压力波而向用于燃烧流体的收集容器(27)打开，并且燃烧流体被强制挤出所述收集容器(27)，以便当燃烧流体离开所述收集容器(27)时在所述燃烧腔(12)中被点燃和/或在燃烧腔中从选用性的点火设备(11)旁引导经过并被点燃。

14.根据前述权利要求中至少一项所述的演练设备，其中，设置有探测器，尤其是气体探测器(7)，用于探测用于多余的爆炸流体的排放线路(6)中的爆炸流体或排放线路(6)的输出端处的爆炸流体，尤其是用于当通过所述探测器探测到爆炸流体时，通过所述控制单元(1)限制爆炸流体输入所述爆炸腔(4)中。

15.用于在根据前述权利要求中任一项所述的演练设备中执行演练的方法，用以在至少部分在时间上交叠呈现火焰和爆鸣声的情况下呈现火灾和爆炸场景。

16.用于呈现爆鸣声的爆炸设备，所述爆炸设备包括爆炸腔(4)和作为演练设施的一部分的电解设备(15、16)；

其中，所述爆炸腔(4)具有作为用于将爆炸流体输入到所述爆炸腔(4)中的输送部的至少一个出口(3)和用于爆炸流体的至少一个点火设备(8)，所述爆炸腔(4)向上关闭并且向下至少暂时开放，优选是开放的，以形成开口，其中，所述用于将爆炸流体输入到所述爆炸腔中的所述出口(3)与所述电解设备形成流体连接，以便将在所述电解设备中制备的氢气和氧气混合物分批导引到所述爆炸腔(4)中。

17.根据权利要求16所述的爆炸设备，其中，所述爆炸腔(4)还具有浸没管(5)，并且所述浸没管(5)设置有用于来自爆炸腔的多余爆炸流体的排放线路(6)，以便将所述爆炸腔(4)中的物质量限制到向上部分地充满所述爆炸腔(4)的体积。

18.根据权利要求16或17所述的爆炸设备，其中，所述电解设备(15、16)是HHO池。

19.根据权利要求17或18中至少一项所述的爆炸设备，其中，所述爆炸设备具有气体探测器(7)，用于探测用于多余爆炸流体的所述排放线路(6)的输出端之中或附近的爆炸流体，尤其是用于在通过所述气体探测器(7)探测爆炸流体时，借助控制单元针对爆炸流体的输送对爆炸流体进入所述爆炸腔(4)中的输送进行限制。

20.用于利用作为演练设备的根据权利要求16至19中至少一项所述的爆炸设备进行演练的方法，以呈现出爆鸣声并且优选附加地利用另外单独的演练设备呈现出火焰，其中，两个演练设备经由公共接口、尤其是公共用户接口进行控制并且是培训设施的一部分。

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