DE10014543A1 - Druckgenerierungseinrichtung, vorzugsweise für Löschsysteme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckgenerierungseinrichtung, bei welcher der Druck durch die Entstehung von Gas, vorzugsweise durch die Zündung von Explosivstoff, erzeugt wird. Dabei kann das Gas unmittelbar auf das mit Druck zu beaufschlagende Medium (2), das sich in einem Druckgefäß (1) befindet, einwirken. Der Explosivstoff ist vorzugsweise in leicht auswechselbaren Patronen (4, 12) angeordnet, wobei zur längeren Aufrechterhaltung des Druckes mehrere Patronen in gewissen Zeitabständen hintereinander gezündet werden können. Hierbei wird die zeitliche Abfolge durch Sensoren (62) und ein elektronisches Steuerungssystem (14) vorgegeben. Die Ventilanordnung (61) bewirkt, dass sich der Druck im Druckgefäß (1) stets auf einem eng tolerierten Niveau unabhängig vom Gasdruck im Druckgefäß (60) hält. An das Druckgefäß (1) werden über die Verbindungsleitung (39) vorzugsweise Drucknebellöschsysteme (9, 10) angeschlossen. Weitere erfindungsgemäße technische Hilfsmittel gestatten die Nutzung der Druckgenerierungseinrichtung für unterschiedliche Anwendungsfälle.

Description

Hydraulischer Druck und hydraulische Energie werden sowohl in geschlossenen als auch in offenen Systemen normalerweise mittels Pumpen erzeugt, weil dies die technisch ein­ fachste, die flexibelste und die wirtschaftlichste Form der Druckerzeugung ist. Das gilt insbesondere dann, wenn der Druck über längere Zeiträume hinweg aufrechterhalten werden muß und dabei große Mengen hydraulischer Energie benötigt werden. Es gibt allerdings auch Anwendungsfälle in der Technik, bei denen die hydraulische Druckgene­ rierung nur äußerst selten zu erfolgen hat und der Druck dann darüber hinaus auch nur über jeweils einen kürzeren Zeitraum hinweg aufrechterhalten werden muß. Auch in der­ artigen Fällen werden gegenwärtig meist Pumpen eingesetzt, die dann allerdings ständig gewartet und in gewissen Zeitabständen in Form von Probeläufen überprüft werden müs­ sen, um die jederzeitige Einsatzbereitschaft zu gewährleisten. Das ist insbesondere dann schwierig, wenn der hydraulische Druck plötzlich und zu unerwarteten Zeitpunkten in Notsituationen zur Verfügung stehen muß. Dieses Problem tritt beispielsweise bei be­ stimmten Druck-Löschsystemen auf, die automatisch oder ferngesteuert im Augenblick der Entstehung von Bränden aktiviert werden müssen, um das zu diesem Zeitpunkt noch eng begrenzte Feuer sofort und mit einer verhältnismäßig geringen Löschmittelmenge zu löschen. Hier entstünde ein weiterer ganz erheblicher Vorteil, wenn das Druck- Löschsystem darüber hinaus von äußerer Energiezufuhr unabhängig wäre und auch ar­ beiten würde, wenn alle Kabel- oder Rohrverbindungen unterbrochen worden sind.

Besonderer Bedarf für ein derartiges Löschsystem ist in Tunneln gegeben, weil die Un­ glücksstelle und der Brandherd nur schwer und bei Verkehrsstau erst nach langer Zeit erreicht werden können. Das haben die Katastrophen im Mont-Blanc- und im Tauern- Tunnel gezeigt. Auch bei Handfeuerlöschern sowie in vielen anderen Bereichen der Technik gibt es noch Anwendungsfälle, in denen relativ selten und dann nur über kürzere Zeiträume hinweg hydraulischer Druck und hydraulische Energie benötigt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckerzeu­ gungssystem zu schaffen, das besser als herkömmliche Pumpen für die seltene und kurz­ zeitige Erzeugung von hydraulischem Druck und hydraulischer Energie geeignet ist. Zur Lösung der Aufgabenstellung dient ein Druckgefäß, in welchem das unter Druck zu set­ zende Medium eingelagert ist, bzw. drucklos oder mit einem Vordruck zugeführt wird sowie anschließend mit Druck beaufschlagt und unter der Wirkung des erzeugten Druc­ kes wieder abgeführt wird, wobei der Druck durch die Entstehung von Gas, vorzugswei­ se von Verbrennungsgas, als Folge eines chemischen Prozesses erzeugt wird und das Gas unmittelbar oder indirekt auf das auf höheres Druckniveau zu bringende Medium ein­ wirkt.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens erfolgt die Druckge­ nerierung durch die Verbrennungsgase von Explosivstoff, wobei sich der Explosivstoff in einer besonders gut handhabbaren Erfindungsvariante in einer leicht auswechselbaren Patrone befindet.

Um ein vorgegebenes Druckniveau über den Zeitraum der Entleerung des Druckgefäßes aufrecht erhalten zu können, sieht die Erfindung mehrere bzw. eine größere Zahl von Explosivstoffpatronen vor, die nacheinander gezündet werden.

Erfindungsgemäß wird dabei die zeitliche Abfolge der einzelnen Zündungen über Senso­ ren und durch ein elektronisches Steuersystem initiiert. Um den Druck vor den Austritts­ düsen der Druckerzeugungseinrichtung bzw. für den Verbraucher der hydraulischen Energie in einem engen Toleranzbereich - unabhängig vom Druck im Druckgefäß - kon­ stant zu halten, befindet sich zwischen dem Druckgefäß und den Austrittsdüsen bzw. dem angeschlossenen Hydraulikgerät eine Regelventilanordnung, vorzugsweise ein Pro­ portionalventil.

Mit der erfindungsgemäßen Druckerzeugungseinrichtung kann auf diese Weise in den Austrittsdüsen ein an sich bekannter Löschnebel mit dem hierzu erforderlichen Tropfen­ größenspektrum und einem hohen kinetischen Energieinhalt erzeugt werden.

Darüber hinaus sieht die Erfindung noch vor, daß das den Druck erzeugende Gas in einer Blase eingeschlossen oder durch eine Membrane von dem mit Druck zu beaufschlagen­ den Medium getrennt ist. Die Trennung von Druckgas und Medium kann auch durch einen Trennspiegel erfolgen.

Weiterhin besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, daß die Trennung von Druckgas und Medium durch einen fliegenden Kolben erfolgt. In weiterer Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens hat der fliegende Kolben zwei unterschiedliche Durchmesser und arbeitet als Druckübersetzer in zwei koaxialen Zylindern ebenfalls unterschiedlichen Durchmessers. Dabei ist am Primärzylinder des Druckübersetzers ein um eine Achse drehbarer Revolverkopf angeordnet, der in entsprechenden Aufnahmevorrichtungen eine ganze Reihe von Explosivstoffpatronen enthält, von denen jeweils eine neue nach Been­ digung eines Arbeitshubes durch Drehen des Revolverkopfes an den Primärzylinder her­ angeführt wird. Das Zurückbewegen des Differentialkolbens nach Beendigung eines je­ den Arbeitshubes erfolgt durch Umschalten eines Steuergerätes und die Kraftwirkung einer Rückstellfeder.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mehrere oder eine ganze Reihe von Druckgefäßen als Batterie zusammengeschaltet werden und nacheinander die Drucker­ zeugung übernehmen. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß zwei Druckgefäße im Wechseltakt arbeiten und dadurch eine kontinuierliche Druckerzeugung über einen län­ geren Zeitraum hinweg gewährleistet wird. Dabei werden die Deckelflanschen der beiden Druckgefäße von einem drehbaren Revolverkopf umgriffen, der vier Aufnahmevorrich­ tungen für Explosivstoffpatronen enthält. Das Entleeren der Druckflaschen und das nachfolgende Wiederbefüllen mit Druckflüssigkeit sowie die Ableitung der verbrauchten Verbrennungsgase wird durch elektrisch betätigte Schaltventile gesteuert, die in elektro­ nisch überwachter Abstimmung mit dem Umsetzen des Revolverkopfes umgeschaltet werden.

In einer anderen Variante des grundsätzlichen Erfindungsgedankens wird das nach dem Zünden der Explosivstoffpatrone entstehende Verbrennungsgas mit sehr hohem Druck­ niveau in einem Druckgefäß gesammelt und über eine Regelventilanordnung, vorzugs­ weise ein Proportional- oder Reduzierventil, in sehr engen Toleranzgrenzen mit dem vorgegebenen Druck, der von dem hydraulischen Verbraucher benötigt wird, in das Druckgefäß weitergeleitet.

Zwischen den Explosivstoffpatronen und den Druckgefäßen können erfindungsgemäß Drosselstellen oder Querschnittsverengungen angeordnet sein.

Grundsätzlich besteht bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen die Möglichkeit, relativ große Explosivstoffpatronen zu verwenden, die mit einem verhältnismäßig lang­ sam abbrennenden Gemisch gefüllt sind, um die Erzeugung von Verbrennungsgas hohen Druckes über einen längeren Zeitraum hinweg auszuweiten.

Erfindungsgemäß ist die Arbeitsweise des Gesamtsystems von äußerer Energiezufuhr und der äußeren Zufuhr von Druckmedium unabhängig. Alle Teile des Systems sind ge­ gen extreme Hitzeeinwirkung durch entsprechende Wärmeisolierung geschützt und kön­ nen dadurch auch im Bereich von Bränden vorgabegemäß arbeiten.

Bei der Nutzung in Tunnel-Löschsystemen werden die erfindungsgemäßen Druckerzeu­ gungseinrichtungen in bestimmten Abständen angeordnet und unmittelbar nach Ausbre­ chen eines Brandes unabhängig voneinander oder auch gemeinsam durch Temperatur­ melder, Rauchgasmelder, Infrarotsensoren, Fernbetätigung oder direkte Einschaltung vor Ort in Betrieb gesetzt. Nach dem Aktivieren eines Druckerzeugungssystems werden in kurzen Zeitabständen auch die benachbarten Systeme in Betrieb gesetzt, um einer Aus­ breitung des Brandes nachhaltig entgegenzuwirken.

Aufbau und Arbeitsweise der Druckgenerierungseinrichtung sind anhand von sechs Ausführungsbeispielen dargestellt und erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Druckgefäß mit einer bzw. mehreren Explosivstoffpatronen, Regel­ ventilanordnung und Druckspeicher;

Fig. 2 ein Druckgefäß mit Gasblase;

Fig. 3 ein Druckgefäß mit Trennspiegel;

Fig. 4 einen durch Explosivstoff beaufschlagten Druckübersetzer, der über einen längeren Zeitraum hinweg arbeiten kann;

Fig. 5 eine Druckgenerierungseinrichtung bestehend aus mehreren Druck­ flaschen;

Fig. 6 zwei Druckgefäße, die im Wechseltakt arbeiten, um eine kontinuierliche Druckerzeugung über einen längeren Zeitraum hinweg aufrecht zu erhal­ ten und

Fig. 7 eine Ausführungsvariante mit zwei Druckgefäßen, von denen im ersten auf einem sehr hohen Druckniveau das entstehende Verbrennungsgas ge­ sammelt und im zweiten mit gleichbleibendem Druck das Druckmedium beaufschlagt und herausgedrückt wird.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Druckerzeugungsein­ richtung, bestehend aus einem Druckgefäß mit einer bzw. mehreren Explosivstoffpatro­ nen, einem elektronischen Steuerungssystem mit Sensoren, einer Regelventilanordnung und Drucknebel-Löscheinrichtungen für einen Tunnel. Die Größenverhältnisse in der bildlichen Darstellung von Druckerzeugungseinrichtung, elektronischem Steuerungs­ system, Regelventilanordnung und Tunnel entsprechen in keiner Weise der Realität und sollen lediglich die Arbeitsweise des Systems erläutern. Das Druckgefäß (1) ist hinsicht­ lich seiner Wandstärke für einen Innendruck ausgelegt, der dem höchsten möglichen Ex­ plosionsdruck der Sprengpatronen entspricht. Das Löschmittel - im dargestellten Fall Wasser (2) - ist durch die Verbrennungsgase (3) der in der bildlichen Darstellung bereits gezündeten Sprengpatrone (4) unter Druck gesetzt und fließt durch die Abflußleitung (5) und die Regelventilanordnung (6) in die Düsenleitung (7), in welcher sich - entsprechend der Form und Größe des jeweiligen Tunnels (8) - zahlreiche Wasserdüsen (9) befinden, die einen Druckwassernebel (10) mit verhältnismäßig hoher kinetischer Energie erzeu­ gen, welcher relativ schnell den gesamten Tunnelquerschnitt ausfüllt und sich entspre­ chend den Pfeilen (11) bis hin zur Tunnelwand ausdehnt. Die Düsen sind so gestaltet, daß ein Druckwassernebel entsteht, der sich aus feinsten Tröpfchen eines ganz bestimm­ ten Tropfengrößenspektrums zusammensetzt. Durch den natürlichen Luftzug im Tunnel entsteht bereits nach relativ kurzer Sprühzeit ein "Nebelpfropfen", der nicht nur Brände in unmittelbarer Nachbarschaft der Nebeldüsen löscht sondern auch auf weiter entfernte Brandherde zutreibt. Werden die Nebeldüsen beiderseits eines Brandes aktiviert, dann kann auf diese Weise sichergestellt werden, daß einer der "Nebelpfropfen" den Brand erreicht und das Löschen bewirkt.

Der Löschvorgang erfolgt dabei in der Weise, daß die feinen und feinsten Wassertröpf­ chen unter der Hitzeeinwirkung in unmittelbarer Nähe des Brandherdes verdampfen und die Sauerstoffzufuhr unterbinden. Weiterhin entzieht die hohe Verdampfungswärme des Wassers dem Feuer Energie und bewirkt unmittelbar nach dem Löschen ein Abkühlen des Brandherdes, so daß eine neuerliche Entzündung nach Beendigung der Nebelzufuhr ausgeschlossen werden kann. Derartige an sich bekannte Löschnebel sind in der Lage, mit außerordentlich geringen Wassermengen große Brände zu löschen. Daher sind sie für Löschsysteme, die unabhängig von äußerer Energie- und Wasserzufuhr arbeiten, in be­ sonderem Maße geeignet. In Tunneln kommt gegenüber dem Löschen im Freien der Vorteil hinzu, daß der Drucknebel im Tunnelquerschnitt eingeschlossen ist und auf diese Weise die gesamte erzeugte Nebelmenge für den Löschvorgang zur Verfügung steht.

Um einen für den Löschvorgang optimalen Druckwassernebel zu erzeugen, ist es zweckmäßig, daß vor den Nebeldüsen (9) in der Düsenleitung (7) ein Druck in der Grö­ ßenordnung von 100 bis 200 bar herrscht. Der Druck im Druckgefäß (1) schwankt und ist unmittelbar nach Zünden der Explosivstoffpatronen relativ hoch, während er mit dem Entleeren des Druckgefäßes und der daraus resultierenden Expansion und Abkühlung der Verbrennungsgase allmählich abnimmt. Da der Druck im Druckgefäß (1) stets höher als in der Düsenleitung (7) sein muß, sind weitere Explosivstoffpatronen (12) im oberen Teil des Druckgefäßes angeordnet, deren Zahl und Größe so bemessen ist, daß die Menge der erzeugten Verbrennungsgase ausreicht, um das Druckgefäß unter Beibehaltung des be­ nötigten Mindestdruckes vollständig zu entleeren. Fällt der Druck im Druckgefäß (1) auf die zulässige Mindestgröße, dann wird über den Drucksensor (13) eine entsprechende Information an das elektronische Steuerungssystem (14) gegeben, welches über die Lei­ tung (15) die Zündung der nächsten Explosivstoffpatrone auslöst. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß das Druckgefäß kontinuierlich sowie vollkommen entleert wird und der Systemdruck stets über dem in der Düsenleitung (7) benötigten Druck liegt.

Damit die Druckschwankungen im Druckgefäß (1) nicht auf die Düsenleitung (7) über­ tragen werden, sind eine Regelventilanordnung (6) und ein oder mehrere Druckspeicher (16) vorgesehen. Diese Regelventilanordnung besteht zweckmäßigerweise aus einem Proportionalventil. Die Druckspeicher dienen zur Dämpfung und Minimierung möglicher Druckschwankungen in der Düsenleitung (7). Übersteigt der Druck in der Düsenleitung (7) die zulässige Obergrenze, dann wird über die Verbindungsleitung (17) die hydrauli­ sche Betätigung (18) für das Umschalten des Steuergerätes (6) ausgelöst. Das Umschal­ ten erfolgt gegen den Druck der Feder (19). Durch den Umschaltvorgang werden das Druckgefäß (1) und die Düsenleitung (7) hydraulisch voneinander getrennt. Sinkt der Druck in der Düsenleitung (7) danach auf den unteren zulässigen Grenzwert, so wird im Steuergerät (6) die hydraulische Verbindung zwischen Druckgefäß (1) und Düsenleitung (7) durch die Kraft der Rückstellfeder (19) wiederhergestellt. Ein Drucksensor (29), der entsprechende Informationen über den Druckverlauf an das elektronische Steuerungssy­ stem (14) weiterleitet, überwacht die gesamten Abläufe.

Im Tunnel sind in der Nähe der Druckerzeugungseinrichtungen an geeigneten Stellen Rauchmelder und Temperaturfühler sowie Infrarotsensoren (21) installiert, welche eine Früherkennung von Bränden im Augenblick ihrer Entstehung ermöglichen und über das elektronische Steuerungssystem (14) die Zündung der ersten Explosivstoffpatrone (4) bewirken. Ferner sind die elektronischen Steuerungssysteme benachbarter Druckerzeu­ gungseinrichtungen in der Weise miteinander verknüpft, daß - möglicherweise mit einer geringen zeitlichen Verzögerung - auch die benachbarten Druckerzeugungseinrichtungen aktiviert werden, um ein Ausbreiten des Brandes zu verhindern. Verschiedene nicht dar­ gestellte, vorzugsweise elektronische Überwachungseinrichtungen und Geber bewirken, daß Druckaktivierung und Löschvorgang jederzeit auch ferngesteuert von der Überwa­ chungszentrale außerhalb des Tunnels oder manuell durch Schalter im Tunnel erfolgen können.

Um Brände in Tunneln im Augenblick ihrer Entstehung wirksam bekämpfen und unmit­ telbar löschen zu können, ist es angebracht, Druckerzeugungseinrichtungen mit den da­ zugehörigen Löschsystemen in Abständen von ca. 50 m anzuordnen. Die Druckerzeu­ gungssysteme sind von äußerer Energie- und Wasserzufuhr unabhängig und einschließ­ lich der elektronischen Steuerungssysteme und Regelventilanordnungen gegen extreme Hitzeeinwirkung durch entsprechende Wärmeisolierungen geschützt, so daß sie auch bei bereits ausgebrochenen Bränden voll wirksam sind. Der gegenseitige Abstand und die Löschmittelmenge (2) der Druckerzeugungseinrichtungen sind vorzugsweise so bemes­ sen, daß der Tunnel unter Berücksichtigung des normalen Luftzuges jederzeit und auf seiner gesamten Länge mit Druckwassernebel ausgefüllt werden kann.

Druckerzeugungseinrichtungen der vorbeschriebenen Form lassen sich nicht nur für Löschzwecke sondern für vielfältige andere Anwendungen einsetzen, bei denen Druck und hydraulische Energie in größeren Zeitabständen und über relativ kurze Zeiträume benötigt werden.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung ein Druckgefäß (1) abgebildet, bei dem die Verbrennungsgase (3) und das mit Druck zu beaufschlagende Medium (2) durch eine Membrane (22) voneinander getrennt sind. Das kann notwendig werden, wenn die Ge­ fahr einer chemischen Reaktion von Verbrennungsgas und Druckmedium besteht oder eine Verunreinigung des Druckmediums durch Verbrennungsgasbestandteile vermieden werden soll. Die Membran ist an der Stelle (23) etwa in der Druckgefäßmitte befestigt und besitzt elastische Eigenschaften, damit sie sich sowohl bei Vollfüllung des Druckge­ fäßes als auch bei vollkommener Entleerung komplett an die Innenwände anlegen kann. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Zustand abgebildet, in dem die erste Explosivstoffpatrone (4) bereits gezündet worden ist und das Verbrennungsgas (3) be­ reits etwa ein Viertel des Druckgefäßes ausfüllt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Membran (22) durch einen Trennspie­ gel (24) ersetzt worden, der sich im Druckgefäß frei auf und ab bewegen kann und eine weitgehende Trennung von Druckgas (3) auf Druckmedium (2) bewirkt. Der dargestellte Betriebszustand nach dem Zünden der Explosivstoffpatrone (4) und der Entleerung von etwa einem Viertel des Druckflüssigkeitsvolumens entspricht dem Zustand in Fig. 2. In Fig. 4 ist der schematische Aufbau eines Druckübersetzers dargestellt, der es gestat­ tet - unabhängig von äußerer Energiezufuhr und der äußeren Zufuhr von Druckmittel - hydraulischen Druck und hydraulische Energie über einen längeren Zeitraum hinweg durch nacheinander erfolgende Zündung von Explosivstoffpatronen zu erzeugen. Dabei werden eine Rückstellfeder und die ausströmenden Verbrennungsgase dazu benutzt, den Kolben nach dem Arbeitshub in seine Ausgangsstellung zurückzufahren und den Se­ kundärzylinder erneut mit Druckmittel zu befüllen. Der Druckübersetzer (25) besteht aus einem Primärzylinder kleineren Durchmessers (26) und einem Sekundärzylinder größeren Durchmessers (27), in denen zwei durch die Verbindungsachse (28) verbundene Kolben (29 und 30) hin- und herbewegt werden. Am Primärzylinder (26) ist ein Revolverkopf (31) angeordnet, der eine größere Zahl von Aufnahmeeinrichtungen (32) für Explosiv­ stoffpatronen (33) trägt und um die Achse (34) gedreht werden kann. Der Revolverkopf (31) umgreift den Primärzylinder (26) an der Stelle (34) in der Weise, daß der bei der Zündung der Explosivstoffpatronen (33) entstehende hohe Druck aufgenommen werden kann, ohne daß die im einzelnen nicht detaillierte dichtende Verbindung zwischen Revol­ verkopf und Primärzylinder im Bereich (35) ihre Dichtwirkung verliert.

Nach dem Zünden der Explosivstoffpatronen (33) durch einen im einzelnen nicht detail­ lierten Zündmechanismus wird die Differentialkolbenkombination (29/30) unter der Druckwirkung der Verbrennungsgase im Primärzylinder (26) in Richtung des Pfeiles (36) bewegt, wobei das Druckmittel im Zylinder (27) über das Rückschlagventil (37) und das Schaltventil (38) unter Druck und ausgestattet mit hydraulischer Energie zum hydrauli­ schen Verbraucher (39) geleitet wird.

Ist der Arbeitshub des Differentialkolbens (29/30) beendet, wird dieses durch einen nicht dargestellten Sensor registriert und an ein ebenfalls nicht dargestelltes Steuergerät wei­ tergeleitet, welches den Impuls für die elektrische Umschaltung des Schaltventils (38) gibt. Mit dem Umschalten wird der Primärzylinder (26) über das Rückschlagventil (40) und das Schaltventil (38) mit dem Druckgefäß (41) verbunden, in dem oberhalb des Druckmediums (42) ebenfalls ein Druck herrscht, der durch das Sicherheitsventil (43) in seiner Höhe festgelegt ist. Unter der Wirkung dieses Druckes wird Druckmedium (42) über das Schaltventil (38) und über das Rückschlagventil (44) in den Zylinder (27) ge­ drückt, so daß sich der Differentialkolben (29/30) entgegen der Richtung des Pfeiles (36) in seine Ausgangsposition für den nächsten Arbeitshub zurückbewegt. Wesentlichen Anteil an diesem Zurückbewegen hat die Rückstellfeder (45).

Der Revolverkopf (31) kann in nicht dargestellter Form auch so ausgebildet sein, daß die Explosivstoffpatronen durch nicht patronierten Explosivstoff ersetzt werden. In diesem Falle werden die Aufnahmekammern für die Patronen - bei entsprechender anderer Ausbildung - an der dem Druckübersetzer gegenüberliegenden Stelle über eine entspre­ chende, ebenfalls nicht dargestellte Dosiereinrichtung mit losem Explosivstoff befüllt. Auch durch diese Anordnung wird ein kontinuierlicher Druckerzeugungsbetrieb gewähr­ leistet. Der Druckübersetzer gemäß Fig. 4 kann - um die Druckschwankungen beim hydraulischen Verbraucher (39) zu beseitigen - mit einer Regelventilanordnung (6) ge­ mäß Fig. 1 kombiniert werden. Außerdem ist es für bestimmte Anwendungszwecke auch ohne weiteres möglich, dem fliegenden Kolben (29/30) und den dazugehörigen Zy­ lindern (26/27) die gleichen Durchmesser zu geben oder sogar Kolben (30) und Zylinder (27) im Durchmesser kleiner zu gestalten als Kolben (29) und Zylinder (26).

Entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 5 kann das Druckgefäß (1) aus Fig. 1 auch durch eine Anzahl von Flaschen (46) ersetzt werden, die über Rückschlag­ ventile (47) mit der Druckleitung (5) verbunden werden. Hierbei sind die Größe und die Füllmengen der Explosivstoffpatronen (4 und 12) so bemessen, daß die Gasmenge jeder Explosivstoffpatrone ausreicht, um die jeweilige Druckflüssigkeitsmenge (2) komplett aus der Druckflasche (46) herauszudrücken und dabei in der Abflußleitung (5) den benö­ tigten Druck aufrechtzuerhalten. In Fig. 5 ist ein Betriebszustand dargestellt, in wel­ chem die Explosivstoffpatrone (4) bereits gezündet worden ist und der Druck des Ver­ brennungsgases (3) die Druckflüssigkeit (2) über das Rückschlagventil (47) in die Abfluß­ leitung (5) drückt. Nicht dargestellte Sensoren registrieren, wenn eine Druckflasche ent­ leert worden ist, und geben über das elektronische Steuerungssystem (14) und die elek­ trische Leitung (15) den Impuls für die Zündung der nächsten Explosivstoffpatrone (12).

Um den Druck beim hydraulischen Verbraucher - beispielsweise einem Drucknebel- Löschsystem gemäß Fig. 1 - nicht den Druckschwankungen in der Abflußleitung (5) auszusetzen, die sich im Zuge der Entleerung der einzelnen Druckflaschen (46) ergeben, ist es zweckmäßig, die Druckflaschenbatterie gemäß Fig. 5 mit der Regelventilanord­ nung (6) gemäß Fig. 1 zu kombinieren.

Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind zwei Druckgefäße dar­ gestellt, die im Wechseltakt arbeiten, um eine kontinuierliche Druckerzeugung über einen längeren Zeitraum hinweg aufrechtzuerhalten. In Abwandlung dieses Ausführungsbei­ spiels können mehr als zwei Druckgefäße zum Erreichen der vorgenannten Zielsetzung benutzt und miteinander kombiniert werden.

Die beiden Druckgefäße (48) sind über Deckelflansche (49) mit einem Revolverkopf (50) verbunden, der die Deckelflansche an den Stellen (51) umgreift, um auch bei dem nach dem Zünden der Explosivstoffpatronen entstehenden hohen Druck eine einwandfreie Dichtung zwischen den Deckelflanschen und dem Revolverkopf über im einzelnen nicht dargestellte Dichtelemente zu erreichen. Der Revolverkopf verfügt über vier Aufnahme­ einrichtungen für vier Explosivstoffpatronen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Explosivstoffpatrone (52) bereits gezündet worden, so daß die Druckflüssigkeit (53) unter Einwirkung der Verbrennungsgase (54) über das elektrisch umsteuerbare Schalt­ ventil (55) in die Abflußleitung (5) gedrückt wird. Die gegenüberliegende Druckflasche wird zur gleichen Zeit infolge der Schaltstellung des Schaltventils (55) aus der Zufuhrlei­ tung (56) wieder mit Druckmedium befühlt. Dabei können die in der Druckflasche noch vorhandenen Verbrennungsgase über das ebenfalls elektrisch gesteuerte Schaltventil (57) ins Freie entweichen. Das gleichartige Schaltventil (58) der unter Druck stehenden Druckflasche ist zu diesem Zeitpunkt geschlossen.

Nach vollständiger Entleerung der unter Druck stehenden Druckflasche (48) werden die Schaltventile (55 und 57) über nicht dargestellte Sensoren und ein ebenfalls nicht darge­ stelltes elektronisches Steuerungssystem umgesteuert, so daß über der inzwischen mit Druckmittel gefüllten Druckflasche die Explosivstoffpatrone (58) gezündet werden kann und sich der Druckgenerierungsvorgang in dieser Druckflasche wiederholt. In den Auf­ nahmevorrichtungen (59), die - in der Drehrichtung des Revolverkopfes gesehen - zwi­ schen den über den Druckflaschen befindlichen Aufnahmevorrichtungen - jeweils zum 90° versetzt - angeordnet sind, werden die leergebrannten Explosivstoffpatronen gegen befüllte ausgetauscht. Zu Beginn und zum Ende dieses Arbeitstaktes werden die elek­ trisch umsteuerbaren Schaltventile (55, 57 und 58) betätigt. Für jeden Arbeitszyklus (Entleeren bzw. Befüllen jeweils einer Flasche) wird der Revolverkopf (50) um jeweils 90° gedreht.

Wegen der Druckschwankungen beim Entleeren der Druckflaschen (48) ist auch bei die­ sem im Wechseltakt arbeitenden System die Kombination mit der Regelventilanordnung (6) zweckmäßig, um beim hydraulischen Verbraucher ein gleichbleibendes Druckniveau mit sehr engen Toleranzgrenzen zu gewährleisten.

Fig. 7 enthält die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiels mit zwei Druckgefäßen, wobei in dem ersten das entstehende Verbrennungsgas mit sehr hohem Druckniveau gesammelt und im zweiten die Druckflüssigkeit mit Ver­ brennungsgas relativ gleichbleibenden Druckes beaufschlagt wird. Im abgebildeten Be­ triebsstand ist die Explosivstoffpatrone (4) bereits gezündet worden, und das Verbren­ nungsgas steht im ersten Druckgefäß (60) mit sehr hohem Druck an. Die weiteren, noch nicht gezündeten Explosivstoffpatronen (12) sind die Energiereserve, um die im zweiten Druckgefäß (1) anstehende Flüssigkeitsmenge (2) unter der Wirkung der Ver­ brennungsgase (3) mit relativ engen Drucktoleranzen über die Abflußleitung (5) zum hy­ draulischen Verbraucher (39) zu drücken. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Gasdruck im Druckgefäß (69) größeren Schwankungen unterworfen. Erreicht dieser Druck den zulässigen Mindestwert, dann wird dies über den Drucksensor (62) an das elektronische Steuersystem (14) gemeldet und über die Steuerleitung (15) der Impuls zur Zündung der nächstfolgenden Explosivstoffpatrone (12) gegeben. Die Regelventil­ anordnung (61), vorzugsweise ein Proportional- oder Reduzierventil, sorgt dafür, daß der Druck des Verbrennungsgases in der Leitung (63) in engen Toleranzen auf dem Ni­ veau gehalten wird, das beim hydraulischen Verbraucher (39), beispielsweise einem Drucknebel-Löschsystem, benötigt wird.

Um den Zeitraum der Erzeugung von Verbrennungsgas beim Zünden einer Explosiv­ stoffpatrone auszuweiten, können zwischen den Explosivstoffpatronen und den Druckge­ fäßen (1, 60) Drosselstellen bzw. Querschnittsverengungen angeordnet oder/und große Explosivstoffpatronen mit langsam abbrennendem Gemisch eingesetzt werden.

Claims (24)

1. Druckerzeugungseinrichtung, vorzugsweise für mit mittlerem und hohem Druck arbeitende Lösch- und Sprühsysteme, in der das mit Druck zu beaufschlagende Medium im Druckgefäß vorhanden ist, drucklos oder mit einem Vordruck zuge­ führt, anschließend mit Druck beaufschlagt und unter der Wirkung des erzeugten Druckes wieder abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck durch die Entstehung von Gas, vorzugsweise von Verbrennungsgas als Folge eines chemischen Prozesses erzeugt wird, das unmittelbar oder indirekt auf das auf höheres Druckniveau zu bringende Medium einwirkt.

2. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckgenerierung durch die Verbrennungsgase von Explosivstoff erfolgt.

3. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Explosivstoff in einer leicht auswechselba­ ren Patrone befindet.

4. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Druckni­ veaus über den Zeitraum der Entleerung des Druckgefäßes (1) mehrere bzw. eine größere Zahl von Explosivstoffpatronen nacheinander gezündet werden.

5. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Abfolge der einzelnen Zündungen über Sensoren (13) und durch ein elektronisches Steuerungssystem (14) erfolgt.

6. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Druckgefäß (1) und den Aus­ trittsdüsen (9) bzw. dem Verbraucher der hydraulischen Energie eine Regelventil­ anordnung (6), vorzugsweise ein Proportionalventil, befindet, welche den Druck vor den Austrittsdüsen unabhängig vom Druck im Druckgefäß in einem engen Toleranzbereich konstant hält.

7. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Austrittsdüsen (9) ein an sich bekannter Löschnebel (10) mit dem hierzu erforderlichen Tropfengrößenspektrum und ho­ hem kinetischem Energieinhalt erzeugt wird.

8. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den Druck erzeugende Gas in einer Blase einge­ schlossen oder durch eine Membrane (22) von dem mit Druck zu beaufschlagen­ den Medium getrennt ist.

9. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung von Druckgas und Medium durch ei­ nen Trennspiegel (24) erfolgt.

10. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung von Druckgas und Medium durch ei­ nen fliegenden Kolben erfolgt.

11. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der fliegende Kolben zwei unterschiedliche Durch­ messer (29, 30) hat und in zwei koaxialen Zylindern (26, 27) ebenfalls unter­ schiedlichen Durchmessers als Druckübersetzer arbeitet.

12. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Primärzylinder (26) des Druckübersetzers ein um eine Achse (34) drehbarer Revolverkopf (31) angeordnet ist, der in entspre­ chenden Aufnahmevorrichtungen (32) eine ganze Reihe von Explosivstoffpatro­ nen (33) enthält, von denen jeweils eine neue nach Beendigung eines Arbeitshu­ bes des Druckübersetzers (25) durch Drehen des Revolverkopfes um die Achse (34) an den Primärzylinder (26) herangeführt wird.

13. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Arbeitshubes das Zurückbe­ wegen des Differentialkolbens (29/30) in den Zylindern (26 und 27) durch Um­ schalten eines Steuergerätes (38) und die Kraftwirkung einer Rückstellfeder (45) erfolgt.

14. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder eine ganze Reihe von Druckgefäßen (46) als Batterie zusammengeschaltet werden und nacheinander die Druckerzeu­ gung übernehmen.

15. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckgefäße (48) im Wechseltakt arbeiten und dadurch eine kontinuierliche Druckerzeugung über einen längeren Zeitraum hin­ weg gewährleisten.

16. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelflanschen (49) der Druckflaschen (48) von einem drehbaren Revolverkopf (50) umgriffen werden, der vier Aufnahme­ vorrichtungen (59) für Explosivstoffpatronen (52, 58) enthält.

17. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Entleeren der Druckflaschen unter der Einwir­ kung des Verbrennungsgases und das nachfolgende erneute Befüllen sowie die Ableitung der entspannten Verbrennungsgase durch elektrisch ansteuerbare Schaltventile (55, 57 und 58) erfolgt, die in elektronisch gesteuerter Abstimmung mit dem Umsetzen des Revolverkopfes umgeschaltet werden.

18. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich das nach dem Zünden der Explosivstoffpatro­ nen (4, 12) entstehende Verbrennungsgas mit sehr hohem Druckniveau in einem Druckgefäß (60) sammelt und über die Regelventilanordnung (61), vorzugsweise ein Proportional- oder Reduzierventil, in sehr engen Toleranzgrenzen mit dem vorgegebenen Druck, der von dem hydraulischen Verbraucher (39) benötigt wird, in das Druckgefäß (1) strömt.

19. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Explosivstoffpatronen und den Druckgefäßen (1, 60) Drosselstellen bzw. Querschnittsverengungen befinden.

20. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosivstoffpatronen relativ groß und mit ei­ nem verhältnismäßig langsam abbrennenden Gemisch gefüllt sind, um die Erzeu­ gung von Verbrennungsgas hohen Druckes über einen längeren Zeitraum hinweg auszuweiten.

21. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsweise des Gesamtsystems von äußerer Energiezufuhr und der äußeren Zufuhr von Medium unabhängig ist.

22. Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile des Systems gegen extreme Hitzeeinwir­ kung durch entsprechende Wärmeisolierung geschützt sind und dadurch auch im Bereich von Bränden vorgabegemäß arbeiten.

23. Zur Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 22 gehörige Verfah­ renstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß bei Löschsystemen in Tunneln in bestimmten Abständen Druckerzeugungseinrichtungen angeordnet werden, die unabhängig voneinander oder auch gemeinsam durch Temperatur­ melder, Rauchgasmelder, Infrarotsensoren, Fernbetätigung oder direkte Einschal­ tung am Ort in Betrieb gesetzt werden können.

24. Zur Druckerzeugungseinrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 23 gehörige Verfah­ renstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aktivieren ei­ nes Druckerzeugungssystems in kurzen Zeitabständen auch die direkt benachbar­ ten Systeme in Betrieb gesetzt werden, um einer Ausbreitung des Brandes im Tunnel nachhaltig entgegenzuwirken.