DE10033395A1 - Verfahren zum Bekämpfen eines Brandes und Brandbekämpfungseinrichtung - Google Patents
Verfahren zum Bekämpfen eines Brandes und BrandbekämpfungseinrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bekämpfen eines Brandes in einem zu schützenden Rauchvolumen, bei dem aufgrund vorzugsweise sensorischer Erkennung eines Brandes eine nichtbrennbare Löschflüssigkeit in das zu schützende Raumvolumen eingespritzt wird, wobei die Löschflüssigkeit unter Inertgaszuführung in dem zu schützenden Raumvolumen vernebelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bekämpfen eines Brandes und eine
Brandbekämpfungseinrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 9.
Das Löschen von Bränden mittels Wasser, das über Sprühdüsen zum
Bekämpfen des Brandherdes versprüht wird, etwa durch Sprinklersysteme ist
bekannt. Hierbei wird das Versprühen des Wassers über Brandmelder ausgelöst,
die üblicherweise Rauchmelder sind.
Außerdem sind zur Branderkennung Wärmemelder und optische Detektoren
bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Brandbekämpfungs
einrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 9 zu schaffen, die eine
wirksame Brandbekämpfung auch bei Vorhandensein von relativ geringen Mengen
von flüssigem Löschmittel ermöglichen.
Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der
Ansprüche 1 bzw. 9 gelöst.
Dadurch, daß die Sprühdüsen Vernebelungsdüsen sind, wobei die
Vernebelung des flüssigen Löschmittels mittels eines Inertgases vorgenommen
wird, wird einerseits ein Löschmittelnebel erzeugt, der zur Brandbekämpfung sehr
wirksam ist, und andererseits wird die Sauerstoffkonzentration durch das zugeführte
Inertgas entsprechend herabgesetzt, wodurch die Brandbekämpfung durch den
Löschmittelnebel unterstützt wird. Hierdurch kann man auch bei relativ geringen
Mengen von etwa in Flugzeugen mitführbarem flüssigem Löschmittel eine wirksame
Brandbekämpfung vornehmen. Außerdem führt die Herabsetzung der
Sauerstoffkonzentration zu einer entsprechend geringeren Neigung zum erneuten
Zünden und zur Herabsetzung eines Explosionsrisikos.
Die Vernebelungsdüsen werden zweckmäßigerweise so angeordnet, daß
deren Sprühkegel ein im zu schützenden Raumvolumen befindliches Objekt, etwa
die Ladung im Laderaum eines Flugzeugs oder Teile hiervon, möglichst
sprühschattenfrei überdecken, wobei die Brandmelder Gasmelder, Rauchmelder,
thermische Melder und/oder optische Strahlungsdetektoren sein können. Das zu
schützende Raumvolumen kann auch der Laderaum eines Schiffs oder
Landfahrzeugs oder ein Raum einer festen Installation auf dem Land sein.
Hierbei kann auch eine Steuerung vorgesehen sein, die zur intermittierenden
Brandbekämpfung ausgelegt ist, so daß pro Branderkennung ein Löschzyklus
bestehend aus mehreren Sprühsequenzen einer vorbestimmten Dauer und mit
einer zwischenliegenden Pause von vorbestimmter Dauer ausgelöst wird, wobei bei
erneuter Branderkennung innerhalb der Pause ein neuer Löschzyklus in Gang
gesetzt wird. Hierdurch kann einerseits in der ersten Sprühsequenz ein
Löschmittelnebel erzeugt werden, der in Abhängigkeit von der Anzahl der
Vernebelungsdüsen bezüglich der Sprüh- und Inertgaszufuhrdauer so eingestellt
ist, daß ein erwarteter Brand hiervon kontrolliert und gegebenenfalls gelöscht wird.
Hierdurch ist es möglich, mit einer minimalen Löschmittelbeaufschlagung des zu
schützenden Objekts zu arbeiten. Bei Vorhandensein von thermisch sensitiven
Oberflächen in dem zu schützenden Raumvolumen können diese sich während der
zwischenliegenden Pause bis zur nächsten Sprühsequenz, die sich
sicherheitshalber anschließt, von der vorhergehenden Sprühnebelbeanspruchung
erholen. Tritt jedoch ein erneuter Brand innerhalb der Pause auf, sind die
vorzugsweise optischen Brandmelder aufgrund ihrer sehr kurzen Ansprechzeit in
der Lage, diesen zu erkennen und einen erneuten Löschzyklus in Gang zu setzen.
Die Beanspruchung von thermisch sensitiven heißen Flächen etwa durch
thermische Schocks wird hierbei minimal gehalten, jedoch der Brandbekämpfung
Vorrang eingeräumt. Dementsprechend ist die Brandlöscheinrichtung dann auch
z. B. in Maschinenräumen einsetzbar, um darin befindliche Objekte als auch
Personen und Einrichtungen zu schützen. Die Löschleistung kann hierbei auf
Brände der Klasse A3 und schwererer Flüssigkohlenwasserstoffe ausgelegt
werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Brandbekämpfungs
einrichtung.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vernebelungsdüse im
Schnitt.
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer
Vernebelungsdüse im Schnitt.
Fig. 4a und 4b zeigen zwei Beispiele eines zeitlichen Diagramms bezüglich
des an Sprühdüsen der Brandlöscheinrichtung anstehenden Wasserdrucks zur
Brandlöschung mittels Löschzyklen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Brandbekämpfungseinrichtung ist einerseits
ein Behälter 1 für flüssiges Löschmittel, etwa Wasser oder eine Lösung auf
Wasserbasis, und andererseits eine Inertgasquelle 2 in Form mindestens einer
aufgedrücktes Inertgas aufnehmenden Gasflasche vorgesehen. Als Inertgas kann
ein sich bei Bränden inertes Gas oder Gasgemisch wie Stickstoff oder eine auf
Stickstoff basierende Mischung oder auch Argon, Kohlendioxid od. dgl
gegebenenfalls in Mischung mit einem oder mehreren anderen Inertgasen
verwendet werden. Wo möglich, kann der Behälter 1 auch an ein
Wasserversorgungsnetz angeschlossen oder hierdurch ersetzt sein.
Der Behälter 1 besitzt einen Füllstandssensor 3, dessen Ausgangssignal
einer Steuerung 4 zugeführt wird, der außerdem Ausgangssignale von
Brandmeldern 5, etwa Rauch- und/oder Gas- und/oder thermische Melder und/oder
UV- und/oder IR-Strahlungsdetektoren, zugeführt werden.
Bis etwa zum Boden des Behälters 1 reicht eine Wasserleitung 6, die zu
Vernebelungsdüsen 7 führt, die in einem von den Brandmeldern 5 überwachten
Raumvolumen angeordnet sind. Insbesondere sind die Vernebelungsdüsen 7
sprühschattenfrei bezüglich eines zu schützenden Objekts angeordnet. Die
Vernebelungsdüsen 7 werden zweckmäßigerweise horizontal beabstandet oberhalb
eines zu schützenden Objekts, etwa der Ladung eines Transportflugzeugs, und
schräg auf dieses gerichtet. Auch können mehrere Vernebelungsdüsen 7
entsprechend bodenseitig und gegebenenfalls stirnseitig und über dem Objekt
angeordnet sein.
Die Vernebelungsdüsen 7 sind ferner jeweils mit einer Gasleitung 8
verbunden, die ihrerseits über einen Druckreduzierer 9 und ein Magnetventil 10 mit
der Inertgasquelle 2 verbunden ist. Das Magnetventil 10 ist von der Steuerung 4
betätigbar. Außerdem zweigt von der Gasleitung 8 eine Gasleitung 11 ab, die über
ein Ventil 12 mit der Atmosphäre über der Flüssigkeit im Behälter 1 in Verbindung
steht. Schließlich ist in der Wasserleitung 6 ein pneumatisch betätigbares Ventil 13
angeordnet, das durch den Druck in der Gasleitung 8 hinter einem von der
Steuerung 4 betätigbaren Magnetventil 14 betätigbar ist, wobei das Magnetventil 14
stromabwärts von der abzweigenden Gasleitung 11 angeordnet ist.
Melden die Brandmelder 5 der Steuerung 4 einen Brand, so bewirkt diese ein
Öffnen des Magnetventils 10, während das Magnetventil 14 zunächst geschlossen
bleibt. Hierdurch kann Inertgas aus der Inertgasquelle 2 über die Gasleitungen 8, 11
in den Behälter 1 strömen, wodurch ein entsprechender Gasdruck über der
Löschflüssigkeit im Behälter 1 aufgebaut wird. Nach einer vorbestimmten Zeit, die
sich gegebenenfalls nach dem durch den Füllstandssensor 3 gemessenen Füllstand
im Behälter 1 richtet, wird auch das Magnetventil 14 durch die Steuerung 4
geöffnet. Hierdurch wird das Ventil 13 geöffnet, da es nunmehr mit Druck
beaufschlagt wird. Außerdem strömt das Inertgas zu den Vernebelungsdüsen 7
ebenso wie das flüssige Löschmittel, das durch den Gasdruck im Behälter 1 und
durch das offene Ventil 13 zu den Vernebelungsdüsen 7 geführt wird, um dort durch
das Inertgas vernebelt zu werden.
Diese Einrichtung nutzt den Inertgasdruck zum Fördern des flüssigen
Löschmittels zu den Vernebelungsdüsen 7. Stattdessen läßt sich aber auch eine
über die Steuerung 4 in Gang setzbare Pumpe einsetzen.
Es ist zweckmäßig, wenn Inertgas und Löschflüssigkeit mit einem Druck von
wenigstens 2 bar geliefert werden.
Das pneumatisch betätigbare Ventil 13 kann auch durch ein von der
Steuerung elektrisch betätigbares Magnetventil ersetzt werden.
Zusätzlich kann auch Inertgas in das zu schützende Raumvolumen
unabhängig von den Vernebelungsdüsen 7 eingeführt werden, um hierdurch die
Sauerstoffkonzentration noch weiter herabzusetzen.
Die Einrichtung ist im allgemeinen automatisch über die Steuerung 4
auslösbar, sie kann auch manuell über einen Taster 15 auslösbar sein.
Üblicherweise wird eine visuelle und/oder akustische Alarmeinrichtung 16
vorgesehen. Die Befüllung und Entleerung des Behälters 1, notwendige
Drucküberwachungen, Wasserfilter, Überdruckventile und dergleichen sind nicht
besonders beschrieben, da sie insoweit bekannt sind.
Die in Fig. 2 dargestellte Vernebelungsdüse 7 besitzt einen mit
Außengewinde und einem Flanschabschnitt versehenen Schaft 17 mit einem
Fortsatz 18 mit vermindertem Durchmesser und einer zentralen Bohrung 19.
Letztere ist zutrittsseitig mit Innengewinde zum Befestigen an der Wasserleitung 6
versehen. Auf den Schaft 17 ist ein Mantel 20 geschraubt, der seitlich eine mit
Innengewinde versehene Bohrung 21 zur Zufuhr von Inertgas aufweist. Zwischen
dem Mantel 20 und dem Fortsatz 18 befindet sich ein Ringraum 22, in den die
Bohrung 21 mündet. Der Mantel 20 besitzt stirnseitig Austrittsöffnungen 23 zum im
wesentlichen axialen Austritt von Inertgas aus dem Ringraum 22. Außerdem besitzt
der Mantel 20 einen zentralen Vorsprung 24 mit schräg seitlich gerichteten
Austrittsöffnungen 25 für Löschflüssigkeit. Die Austrittsöffnungen 23, 25 sind
paarweise mit ihren Achsen derart angeordnet, daß sich die daraus austretenden
Strahlen treffen und dazu führen, daß der Inertgasstrahl den Löschflüssigkeitsstrahl
zerstäubt. Zwischen der Stirnseite des Fortsatzes 18 und dem Bereich des Mantels
20 benachbart zu seinem Vorsprung 24 ist eine Dichtung 26 angeordnet.
Die Vernebelung durch die Vernebelungsdüsen 7 erfolgt zweckmäßigerweise
derart, daß ein Nebel mit Tropfen hauptsächlich mit einem Durchmesser im Bereich
von 60 bis 250 µm erzeugt wird. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Treffpunkt
des jeweiligen Paars von Flüssigkeits- und Inertgasstrahl in einem Abstand von
weniger als etwa 30 mm, insbesondere von etwa 5 mm, von der jeweiligen
Austrittsöffnung 23, 25 liegt. Der Impuls der austretenden und aufeinander
treffenden Strahlen beeinflußt die Sprühnebelqualität.
Anstelle einer Inertgasquelle 2 in Form einer oder mehrerer Gasflaschen
kann auch eine Quelle für im Brandfall pyrotechnisch erzeugtes Inertgas verwendet
werden.
Anstelle einer Inertgasquelle 2 in Form einer oder mehrerer Gasflaschen läßt
sich auch eine solche verwenden, die eine Trenneinrichtung für ein Gasgemisch wie
Luft in Inertgas wie Stickstoff auf der einen Seite und Sauerstoff auf der anderen
Seite beinhaltet, wobei dann der separierte Stickstoff entsprechend aufgedrückt und
in des Brandbereich geleitet wird. Da dann etwas Zeit benötigt wird, bevor die
Sauerstoffkonzentration genügend abgesenkt ist, ist es hierbei zweckmäßig, bereits
vorher mit der Brandbekämpfung durch einen Löschflüssigkeitssprühnebel zu
beginnen und anschließend Stickstoff zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration
in den Bereich des Brandes zu leiten. Man kann aber auch stattdessen zusätzlich
einen kleinen Inertgasvorrat vorsehen, der zu Beginn des
Brandbekämpfungsvorgangs eingesetzt wird, bis die Trenneinrichtung Inertgas
liefert.
Hierzu können auch Vernebelungsdüsen 7 gemäß Fig. 3 verwendet werden,
die auf einen Gewindeanschluß 27 der Wasserleitung 8 geschraubt sind und ein
Innenrohr 28 umfassen, das einen mit Durchtrittsöffnungen 29 versehenen Kragen
30 aufweist, der sich stirnseitig auf dem Gewindeanschluß 27 abstützt und gegen
dieses von einer Außenhülse 31 gedrückt wird. Die Außenhülse 31 besitzt einen
stirnseitigen Fortsatz 32 mit einer Sacklochbohrung 33, die einen Fortsatz 34 des
Innenrohrs 28 aufnimmt und von der eine Reihe von in Umfangsrichtung verteilten
Düsenbohrungen 35 senkrecht zur Düsenachse und damit zur Sacklochbohrung 33
nach außen verlaufen. Außerdem besitzt die Außenhülse 31 eine stirnseitige
Schulter 36 benachbart zum Fortsatz 34. Im Bereich der Schulter 36 sind
Düsenbohrungen 37 angeordnet, die mit dem das Innenrohr 28 umgebenden Raum
innerhalb der Außenhülse 31 in Verbindung stehen und in Richtung zur
Düsenachse oder in einem spitzen Winkel hierzu derart verlaufen, daß die jeweilige
Achse einer Düsenbohrung 35 sich mit der Achse einer zugehörigen Düsenbohrung
37 trifft, d. h. daß die beiden aus zwei zueinander gehörigen Düsenbohrungen 35,
37 austretenden Wasserstrahlen in einem Winkel von etwa 90° oder weniger (je
nach gewünschtem Sprühkegelwinkel) aufeinander treffen, so daß sie sich
gegenseitig zerstäuben und einen Wassernebel bilden. Der Impuls der aus den
Düsenbohrungen 35, 37 austretenden und aufeinander treffenden Wasserstrahlen
beeinflußt hierbei die Sprühnebelqualität.
In dem Gewindeanschluß 27 ist zweckmäßigerweise ein Filter 38
angeordnet. Das Filter 38 kann, wie dargestellt, plan sein, jedoch wird ein konische
Filter 38 bevorzugt, da es wegen seiner größeren Fläche weniger schnell verstopft.
Wie aus Fig. 4a und 4b ersichtlich, wird pro Branderkennung ein Löschzyklus
bestehend aus zwei Sprühsequenzen 39 einer vorbestimmten Dauer und mit einer
zwischenliegenden Pause 40 einer vorbestimmten Dauer, die im allgemeinen länger
als die Dauer der Sprühsequenzen ist, ausgelöst, wobei bei erneuter
Branderkennung innerhalb der Pause (Fig. 4b) ein neuer Löschzyklus in Gang
gesetzt wird. Wird während der Pause 40 eines Löschzyklus erneut ein Brand
erkannt, so wird hierdurch über die Steuerung 4 ein erneuter Löschzyklus
ausgelöst, d. h. eine erste Sprühsequenz 39 mit nachfolgender Pause 40 und
danach - falls nicht innerhalb der Pause 40 erneut ein Brand erkannt wird - eine
zweite Sprühsequenz 39 ausgelöst.
Claims (19)
1. Verfahren zum Bekämpfen eines Brandes in einem zu schützenden
Raumvolumen, bei dem aufgrund vorzugsweise sensorischer Erkennung eines
Brandes eine nichtbrennbare Löschflüssigkeit in das zu schützende Raumvolumen
eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschflüssigkeit unter
Inertgaszuführung in dem zu schützenden Raumvolumen vernebelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Vernebelungsdüsen (7) verwendet werden, bei denen austretende
Flüssigkeitsstrahlen durch darauf auftreffende, austretende Inertgasstrahlen
vernebelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich Inertgas in das zu schützende Raumvolumen injiziert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als Inertgasquelle (2) eine Inertgasflasche verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als Inertgasquelle (2) ein Stickstoff abgebender Anschluß einer
Trenneinrichtung für Luft in Stickstoff und Sauerstoff verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Löschflüssigkeit Wasser oder eine Lösung auf Wasserbasis verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß Stickstoff als Inertgas verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Nebel mit Tropfen hauptsächlich mit einem Durchmesser im Bereich von 60
bis 250 µm erzeugt wird.
9. Brandbekämpfungseinrichtung mit einer Vielzahl von an eine Quelle (1) für
eine nichtbrennbare Löschflüssigkeit angeschlossenen Sprühdüsen und
Brandmeldern (5) in einem zu schützenden Raumvolumen sowie mit einer von
wenigstens einem Brandmelder (5) auslösbaren Steuerung für die
Löschflüssigkeitszufuhr zu den Sprühdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sprühdüsen Vernebelungsdüsen (7) sind und eine Inertgaszufuhr zu dem zu
schützenden Raumvolumen vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vernebelungsdüsen (7) an eine Inertgasquelle (2) angeschlossen sind und Paare
von mit ihren Achsen gegeneinander gerichteten Austrittsöffnungen (23, 25) jeweils
für einen Löschflüssigkeits- und einen Inertgasstrahl aufweisen, wobei sich die
Achsen außerhalb der Vernebelungsdüse (7) treffen.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Inertgasquelle (2) eine Inertgasflasche und/oder eine ein Stickstoff abgebender
Anschluß einer Trenneinrichtung für ein Gasgemisch in Inertgas und Sauerstoff
und/oder eine Quelle für pyrotechnisch erzeugtes Inertgas ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sprühkegel der Vernebelungsdüsen (7) ein im
Raumvolumen befindliches Objekt sprühschattenfrei überdecken.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vernebelungsdüse (7) zwei konzentrische Kammern (19,
22) aufweist, von denen eine mit der Löschflüssigkeitsquelle (1) und die andere mit
der Inertgasquelle (2) verbunden ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Löschflüssigkeitsquelle (1) und die Inertgasquelle (2) einen
Druck von wenigstens zwei bar liefernd ausgebildet sind.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Treffpunkt der Achsen der Paare von Austrittsöffnungen
(23, 25) in einem Abstand von weniger als etwa 30 mm von der jeweiligen
Austrittsöffnung (23, 25) liegt.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der
Treffpunkt in einem Abstand von etwa 5 mm von der jeweiligen Austrittsöffnung (23,
25) liegt.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brandmelder (7) Gasmelder und/oder Rauchmelder
und/oder thermische Melder und/oder optische Strahlungsdetektoren umfassen.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strahlungsdetektoren IR- oder IR/UV-Detektoren umfassen.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerung derart ausgelegt ist, daß pro Branderkennung
ein Löschzyklus bestehend aus mehreren Sprühsequenzen einer vorbestimmten
Dauer und mit einer zwischenliegenden Pause vorbestimmter Dauer ausgelöst wird,
wobei bei erneuter Branderkennung innerhalb der Pause ein neuer Löschzyklus in
Gang gesetzt wird.
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