DE102007002121B4

DE102007002121B4 - Verwendung eines Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder Kampfstoffes

Info

Publication number: DE102007002121B4
Application number: DE200710002121
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Draeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: DE102007002121A1

Abstract

Verwendung eines Flüssiggasgemisches aus 88 Gew.-% 1,1,1,2-Tetrafluorethan, 9 Gew.-% Octafluorpropan und 3 Gew.-% Isobutan als nicht brennbares Treibgas und Lösungsgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder Kampfstoffes und zum Erreichen großer Reichweiten durch Verdampfung des Flüssiggasgemisches bei der Austragung.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines allgemein als Kältemittel bekannten Flüssiggasgemisches als nichtbrennbares Treibgas für Einsatzbereiche von –15°C bis +50°C zur Feinstverteilung und zum erreichen großer Reichweiten für den Einsatz in Sprühanlagen mit Spraydosen oder dünnwandigen Vorratsbehältern, mit denen feste und flüssige Kampf- oder Reizstoffe in großen Innen- oder Außenbereichen zur Abwehr von Personen ausgetragen werden.
Bekannte Reiz- und Kampfstoffsprühanlagen verwenden Treibgase wie z. B. Propan/Butangemische. Sie sind brennbar und deshalb ungeeignet.
Das von Spraydosen her bekannte Treibgas R 134 A mit der chemischen Formel F₃C-CH₂F hat einen Siedepunkt von –36,1°C und erreicht bei einer Temperatur von –15°C einen Dampfdruck von 1,75 bar und bei +50°C einen Dampfdruck von 13,171 bar. Versuche haben aber ergeben, dass das Treibgas R 134 A bei einer Temperatur von –15°C zum Versprühen eines Kampf- oder Reizstoffes nicht geeignet ist. Es bildet bei dieser Temperatur keine für eine Feinstverteilung ausreichend kleine Tröpfchengröße, wie sie für eine hohe Wirksamkeit erforderlich wäre.
Die DE 601 07 983 T2 beschreibt ein Nebelgerät für eine Alarmvorrichtung zum Erzeugen eines Nebels aus einem Alkoholgemisch. Zum Austreiben des Alkoholgemisches wird als Treibgas ein HFC-Gas oder Gasgemisch wie zum Beispiel R 134 A oder R 125 vorgeschlagen.
In der DE 691 02 005 T2 wird eine umweltverträgliche Mischung von Kältemitteln mit sehr niedrigem Siedepunkt beschrieben, deren Einsatz auch als Treibmittel vorgeschlagen wird.
Man hat herausgefunden, dass 1,1,1-Trifluorethan (HFA 143a) und Propan (R 290) ein Azeotrop mit einem minimalen Siedepunkt von etwa –53,4°C bei 1,013 bar bilden, in dem der Gehalt an R 290 beim Siedepunkt unter Normalbedingungen ungefähr 29,4 Gew.-% beträgt. Diese Zusammensetzung kann in Abhängigkeit vom Druck der Mischung variiert und bei gegebenem Druck leicht nach allgemein bekannten Techniken bestimmt werden. Diese Mischung ist zwar als Kältemittel, nicht aber zur Verwendung als Treibgas für dünnwandige Druckbehälter oder Spraydosen mit einem Maximaldruck von 15 bar geeignet, da der Verdampfungsdruck bei +50°C mit 25,8 bar viel zu hoch ist.
Die DE 20 2006 005 658 U1 beschreibt eine Anlage zum Verteilen und Austragen eines Reiz- oder Kampfstoffes, bei der die Stoffe mittels eines Treibgases über ein Leitungssystem in großen Innen- oder Außenbereichen versprüht werden können. Die Stoffe werden in verflüssigten Gaslösungen oder Flüssiggasemulsionen bis zu ihren Austrittsöffnungen (10 bis 15) in flüssiger Form transportiert und treten mit der kinetischen Energie einer Flüssigkeit aus, um durch Verdampfen und der damit verbundenen Expansion des verflüssigten Gases den Reiz- oder Kampfstoff feinst zu verteilen. Unter Feinstverteilung wird dabei eine Verteilung verstanden, bei der die Größe der Tröpfchen unter einer Größe liegt, die herkömmlich als Nebel bezeichnet wird.
Unter Verwendung bisher bekannter Treibgase, wie zum Beispiel R 134 A, ist diese Anlage nur in einem eingeschränkten Temperaturbereich bis –5°C einsetzbar.
Ferner beschreibt die DE 698 29 401 T2 ein Verfahren zum Reduzieren der Tröpfchengröße in Aerosolsprühvorrichtungen. Die Verringerung der Tröpfchengröße erfolgt mechanisch durch die Anordnung einer speziellen Sprühdüse. Auch diese Erfindung löst nicht das Problem, dass beim Einsatz von bekannten Treibgasen eine Feinstverteilung auch bei einer Temperatur von –15°C möglich sein soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flüssiggasgemisch zu finden, das als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen und als Träger eines Reiz- oder Kampfstoffes für den Einsatz in Spraydosen oder dünnwandigen Druckbehältern und zum Erreichen großer Reichweiten geeignet ist, wobei das Flüssiggasgemisch auch bei einer Temperatur von –15°C einen zur Feinstverteilung ausreichenden Ver dampfungsdruck besitzt, ohne dass im oberen Anwendungsbereich von Spraydosen und dünnwandigen Vorratsbehältern bei einer Temperatur von +50°C ein Maximaldruck von 15 bar überschritten wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Es wurde gefunden, dass sich zur Lösung der Aufgabe das Kältemittel R 413 A am besten eignet. Dieser Stoff wird auch in gleicher Zusammensetzung unter anderen Markennamen gehandelt. Der bisher nur als Kältemittel bekannte Stoff R 413 A ist ein Gemisch aus 88 Gew.-% R 134 A (1,1,1,2-Trifluorethan), 9 Gew.-% R 218 (Octafluorpropan) und 3 Gew.-% R 600 A (Isobutan).
R 413 A ist nicht brennbar, hat einen Siedepunkt von –35°C, erreicht bei –15°C einen Dampfdruck von 1,85 bar und bei einer Temperatur von +50°C einen Dampfdruck von 14,3 bar. Insbesondere enthält R 413 A eine Komponente mit einem Verdampfungsdruck größer 1,85 bar bei einer Temperatur von –15°C, ohne dass sich der Verdampfungsdruck der Gesamtmischung bei +50°C über 15 bar erhöht.
Dieses Treibmittel ist für die Aufnahme der entsprechenden Wirkmittel geeignet. Für das Einbringen der Reiz- und Kampfstoffe in das flüssige Treibgas werden die Reiz- oder Kampfstoffe zuvor in einem verflüssigten Gas oder in einem Lösungsmittel gelöst, das wiederum in dem verflüssigten Gas gelöst ist. Es kann aber auch ein an sich unlöslicher Reiz- oder Kampfstoff in Form einer Emulsion in das Treibgas eingebracht werden.
Bei scheinbar gleichem Druck und gleicher Verdampfungstemperatur wird gegenüber R 134 A bei –15°C eine Feinstverteilung durch eine hohe Anfangsexpansion des verdampfenden Gemisches erreicht, ohne dass bei der geforderten oberen Grenztemperatur von +50°C der Dampfdruck über 14,3 bar steigt.
Verantwortlich dafür sind die Beimengungen von Octafluorpropan und Isobutan. Das Octafluorpropan ermöglicht durch seinen niedrigen Siedepunkt von –36,7°C beim Austritt des Treibgases aus der Düse die erhöhte Anfangsverdampfung, die die Oberfläche des Gasgemisches vergrößert und somit eine größere Energieaufnahme aus der Umgebungsluft ermöglicht.
Durch die hohe Anfangsexpansion in Folge der Beimengung von Octafluorpropan und Isobutan wird die Oberfläche des gesamten expandierenden, bei Düsenaustritt flüssigen Gases mit einer höheren Geschwindigkeit aufgeschäumt, womit eine schlagartige Oberflächenvergrößerung des bei Düsenaustritt flüssigen Gasstrahles erfolgt. In Folge der durch Aufschäumung vergrößerten Oberfläche wird eine bessere Energieaufnahme zur Verdampfung des flüssigen Gases aus der Umgebungsluft erreicht und die notwendige geringe Tröpfchengröße für eine Feinstverteilung des Reiz- oder Kampfstoffes ermöglicht.