DE102007027412A1

DE102007027412A1 - Verfahren und Anlage zur Verbesserung der Austragung von Reiz- und Kampfstoffen

Info

Publication number: DE102007027412A1
Application number: DE200710027412
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Draeger
Original assignee: Individual
Current assignee: SCHUBERT, HANS-JOACHIM, DE
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: DE102007027412B4

Abstract

Verfahren und Anlage zur Verbesserung der Austragung von Reiz- und Kampfstoffen. Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Anlage für die Verbesserung der Anlagendurchsatzmenge und Freisetzungsreichweiten von im Lösungsgas gelösten Reiz- und Kampfstofffreisetzungsanlagen, die zur Feinstverteilung des Reiz- und Kampfstoffs die Verdunstungsexpansion von Lösungsgasen nutzen. Durch Druckerhöhung eines niedrig verdampfenden Lösungsgases mittels Pumpe oder Gasauflast werden der Anlagenmengendurchsatz und die Austragungsweite verbessert und Gasdampfblasenbildung verhindert. Eine Austragsweitenverbesserung wird durch eine Kühlung des Lösungsgases erzielt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Verbesserung von Austragungsmenge und Austragungsweite von gelösten oder emulgierten Reiz- und Kampfstoffen zur Tier- und Personenabwehr bei Austragungs- und Verteilungsanlagen in die Umgebungsluft.
Bei der Freisetzung von gelösten oder emulgierten Reiz- und Kampfstoffen im Freien oder in größeren Räumen ist zur Erzielung einer wirksamen Personen- oder Tierabwehr erforderlich, in kurzer Zeit die Umgebungsluft mit Reiz- und Kampfstoffen anzureichern. So ist es z. B. beim Fahrzeugschutz erforderlich, dass der Schutz nach allen Seiten möglichst weit reicht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Austragungsreichweite und die Austragungsstabilität sowie die Anlagendurchsatzmenge der Reiz- oder Kampfstofffreisetzung gegenüber den bisherigen bekannten Anlagen und Verfahren verbessert werden.
Beispielhafte Anwendungen sind: der Fahrzeugschutz, der Objektschutz, die Personenabwehr, die Tierabwehr und die Tierlenkung.
Chemische Stoffe, die auf Menschen oder Tiere bei einer bestimmten, von der Art des Stoffes abhängigen Dosierung eine Reizwirkung ausüben, werden je nach Anwendungszweck bei militärischen, kriegerischen Handlungen als Kampfstoff bezeichnet und bei allen anderen Handlungen als Reizstoff bezeichnet.
Für die Bezeichnung ist der Anwendungszweck das entscheidende Kriterium.
Es sind feste, flüssige und gasförmige Reiz- und Kampfstoffe, die teilweise Druck- und Temperaturabhängig ihre Aggregatzustände verändern können.
Reiz- und Kampfstoffe können auch in Lösung oder in Emulsion mit anderen Stoffen gelagert und ausgetragen werden. Die Austragung kann durch Pumpen, Gasauflast, Treibgase, Expansion von Lösungsgasen, oder Pyrotechnisch erfolgen.
Es besteht auch die Möglichkeit bei einigen Verfahre und Anlagen die Reiz- und Kampstoffe Pyrotechnisch zu erzeugen.
Diese Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung der Austragung von gelösten oder emulgierten festen oder flüssigen Reiz- und Kampfstoffen.
[Stand der Technik]
Austragung von gelösten Reiz- und Kampfstoffen durch Lösungsgasdruck mit mechanischer Verstäubung
Reiz- und Kampfstoffe, die bei atmosphärischen Druck und einem Temperaturbereich von –40°C bis +80°C in festen oder flüssigen Aggregatzustand befinden, werden bekannter Weise in Lösungsmittel gelöst oder emulgiert und dann mittels eines Treibgases über Düsen in der Umgebungsluft mechanisch verstäubt. Bei diesem Verfahren bildet sich eine Nebelwolke, die an der Austrittsdüse mit der Umgebungsluft bei der Freisetzung verwirbelt wird, wodurch die Austragungsweite äußerst begrenzt ist.
Die Verwendung von Treibgasen mit erhöhtem Treibgasdruck, wie z. B. Argon um herkömmlich angewandte Treibgase, z. B. Propan, Butan zu ersetzen, verbessern die Austragweite nur unerheblich, sie erhöhen die Verdampfungsgeschwindigkeit bei ihrer Freisetzung und Verstärken in Folge dessen die Verwirbelung mit der Umgebungsluft, die einer Verbesserung der Austragweite entgegen wirkt.
Mechanische Verstäubung mittels Pumpendruck
Bei einem mechanischen Verstäubungsverfahren, wie sie bei der Spray-Nebelbildung, so z. B. bei so genannten Pumpsprays, bewirkt eine Erhöhung des Pumpendrucks einen ähnlichen, die Verwirbelung an der Austrittsdüse verstärkenden Verwirbelungseffekt, der die Austragungsweite auch bei hohen Drücken nur minimal verbessert.
Hohe Austragungsdrücke alleine verstärken die Verwirbelung bei der Austragung und verbessern die Austragungsweiten wegen der Verstärkung der Verwirbelung mit der Umgebungsluft nur unerheblich.
Freisetzen von gelösten Reiz- und Kampfstoffen durch Freisetzung des Lösungsgases als Flüssiggasstrahl und Feinstverteilung durch Verdampfung des Lösungsgases bei Nutzung des Verdampfungsdrucks des Lösungsgases zum Austreiben
Bei der Freisetzung von Reizgasen im gasförmigen Zustand tritt ebenfalls bei deren Freisetzen eine starke Verwirbelung des Reizgases mit der Umgebungsluft auf, die die Austragungsweite sehr begrenzt, eine Druckerhöhung durch Verdichtung der Reizgase führt bei einer Austragung zu einer Verstärkung der Verwirbelung mit der Umgebungsluft und verbessert die Austragungsweiten nur unerheblich.
Eine weitere Austragungsmöglichkeit von flüssigen, gelösten oder emulgierten Reiz- und Kampfstoffen ist es, diese gelöst mittels eines Lösungsgases als Flüssiggasstrahl, wie in der Patentschriftanmeldung Nr.: 10 2006 016 286.2-15 beschrieben, unter der Nutzung der Verdampfung des Lösungsgases und der damit verbundenen Verdampfungsexpansion des Lösungsgases auszutragen.
Bei diesem Verfahren ist die Austragweite durch die Nutzung des Flüssigkeitsgasstrahls als Trägermittel in der Austragweite gegenüber anderen Verfahren verbessert, sie ist aber vom Verdampfungsdruck des Lösungsgases, das auch als Treibgas wirkt, durch seinen Verdampfungsdruck begrenzt ist.
Bei diesem Verfahren ist die Grenze des Austragungsdrucks der Druck des Lösungsgases, der Verdampfungsdruck des Treibgases, das auch als Lösungsgas dient, begrenzt die Durchsatzmenge der flüssigen Gase durch das zur Austragung erforderliche Leitungssystem ebenso, wie die Austragungsweite des Flüssiggasstrahls in die Umgebungsluft.
Die bei diesem Verfahren als Lösungs- und/oder Treibgas verwendeten Flüssiggase wie z. B. Propan, Butan oder Kältemittelgase usw., die bei einer Temperatur von 20°C je nach Gasart einen Verdampfungsdruck von 5 bis 20 bar haben, sind zur Freisetzung als Flüssigkeit geeignet, begrenzen aber den Austragungsdruck auf ihren Verdampfungsdruck und damit die Austragungsweite auf ihren Verdampfungsdruck.
In der Anmeldung 10 2006 016 286.2-15 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem in einem verflüssigten Lösungsgas gelöste Reiz- und Kampfstoffe durch die Expansion des Lösungsgases freigesetzt werden.
Eine Durchsatzerhöhung und eine Austragungsweite, die über den Verdampfungsdruck des jeweils verwendeten Lösungsgases hinausgeht, ist mit diesem Verfahren nicht möglich.
[Aufgabenstellung]
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und Anlage zur Verbesserung der Anlagendurchsatzmenge, der Austragsweiten und Austragsmengen von flüssigen Lösungs- oder Emulsionsgasen für Reiz- oder Kampfstoffe zur Personen- und Tierabwehr zu schaffen, dass die für die Austragung bekannten positiven Eigenschaften von Flüssiggasen des Druckbereichs von 4 bis 15 bar bei +20°C mit denen von Treibgasen höherer Drücke oder Pumpen zur Erzielung höherer Anlagendurchsätze sowie Wurfweiten miteinander verbindet und durch die Verzögerung der Verdampfung des Lösungsgases mittels Kühlung weiter verbessert.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs und gemäß der Anlage mit den Merkmalen des achten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Für das erfindungsgemäße Verfahren und Anlage sind Flüssiggase, wie z. B. Propan, Butan ebenso geeignet, wie Gase, die auch teilweise als Kältemittel in der Klima- und Kühltechnik dienen, diese haben die für die Austragung als Flüssiggasstrahl in den Raum vorteilhaften Eigenschaften, dass die Energieaufnahme zur Verdampfung verhältnismäßig hoch ist und der Verdampfungsdruck bei Raumtemperatur relativ gering ist. Diese Eigenschaften von Propan/Butan und Kältemittelgasen gestattet es einen Flüssigkeitsgasstrahl bei der Freisetzung aufzubauen.
Im Gegensatz dazu ist die Freisetzung eines Flüssigkeitsstrahls mit Gasen wie Stickstoff, Argon usw., die in einem entschieden höheren Verdampfungsdruckbereich liegen und die einen hohen Verdampfungsdruck bei Raumtemperatur haben, ist technisch sehr aufwendig und teilweise unmöglich.
Der hohe Verdampfungsdruck bei Raumtemperatur lässt diese Gase sofort bei der Freisetzung Verdampfen und mit der Umgebungsluft Verwirbeln, ein zur Erzielung höherer Austragsweiten erforderlicher Flüssiggasstrahl nicht entstehen kann.
Die für den Aufbau des Flüssiggasstrahles bei der Freisetzung in den freien Raum, positiven Eigenschaften von Propan/Butan und als Kältemittel eingesetzte Gase schlagen sich negativ, bei der verdampfungsdruckbedingten Austragungsweite nieder.
Eine weitere negative Eigenschaft für ein Austragungssystem hoher Leistung ist die der starken Druckschwankungen von Propan, Butan und Kühlmittelgasen bei Temperaturveränderungen, die sich direkt in Anlagendurchsatzmengen und Austragungsweitenveränderungen und im Verdampfungsverhalten verändern.
So hat z. B. das häufig als Kälte- und Treibmittel eingesetzte Flüssiggas R134 bei 50°C einen Druck von 13,17 bar, bei 20°C einen Druck von 5,7 bar, bei –25°C einen Druck von 1,3 bar.
Die Temperatur und in deren Folge bedingte Druckunterschiede bedingen ihrerseits annähernd gleichgroße Austragungsunterschiede beim Durchsatz in Leitungssystemen bei der Menge und Austragungsweiten, die sich auf eine definierte Austragsmenge und Weite negativ auswirken.
Die Verwendung von Lösungsgasen, die auch als Treibgase dienen, erfordert zur Erzielung hoher Wurfweiten, die bei der Austragung vorteilhaft sind, dass das Lösungsgas als Flüssigkeit mit der hohen kinetischen Energie und einem relativ geringen Oberflächenverhältnis zur Masse aus der Freisetzungsöffnung in die Umgebungsluft austritt.
Gase die bei einer Temperatur von 20°C einen Dampfdruck von 5 bis 10 bar haben, sind für eine Freisetzung als Flüssigkeitsstrahl wegen ihrem relativ geringen Verdampfungsdruck am besten geeignet.
Ihr geringer Verdampfungsdruck begrenzt aber den Anlagendurchsatz ebenso wie die Austragungsweite, auf ihren Verdampfungsdruck, diese Eigenschaft wirkt sich im Sinne der Erfindung negativ aus.
Eine weitere Eigenschaft dieser Gase, die häufig auch als Kältemittel genutzt werden, ist die relativ hohe Energieaufnahme, Diese relativ hohe Energieaufnahme verzögert das vorzeitige Verdampfen des Flüssigkeitsstrahls und ermöglicht so den Aufbau eines relativ langen Flüssiggasstrahls mit hoher Austragweite.
Die Verbesserung der Anlagendurchsatzmenge sowie Austragungsmenge und Austragsweite von flüssigen Lösungs- oder Emulsionsgasen wird erfinderisch gelöst, in dem:

1. Druckerhöhung des Anlagen- und/oder Austragungsdrucks bei Aufrechterhalten und Nutzen des niedrigen Verdampfungsdrucks des Lösungs- oder Emulsionsgases mittels Pumpe oder Gasauflast oder durch Kombination von Pumpe und Gasauflast.
2. Durch Kühlung des flüssigen Lösungs- oder Emulsionsgases mittels Wärmetauscher, Durchflusskühler, Flaschenkühler oder andere geeignete Kühltechniken vor und bei der Freisetzung des Lösungs- oder Emulsionsgases.

[Beispiele]
An Hand von Zeichnungen wird die Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 die grundsätzliche Arbeitsweise der Freisetzungsanlage mit erhöhtem Austragedruck mittels Pumpe und Kühlung
2 die grundsätzliche Arbeitsweise der Freisetzungsanlage mit erhöhtem Austragedruck mittels Gasauflast und Kühlung
Das Beispiel wird an Hand der Verwendung von in Lösungsgas gelösten Reiz- oder Kampfstoffen mit Druckerhöhung durch Pumpe oder Gasauflast mit Kühlung erklärt. Es sind aber auch Anlagenvariationen möglich, bei denen eine Austragsverbesserung nur durch Kühlung des Lösungsgases ohne Druckerhöhung oder nur Druckerhöhung ohne Kühlung des Lösungsgases erzielbar sind.
1. Maßnahme-Druckerhöhung
Durch Druckerhöhung von Flüssiggasen, die als Lösungsgase dienen, über ihren Verdampfungsdruck werden vorteilhaft die positiven Eigenschaften von z. B. Propan, Butan oder Kältemittelgase beim Aufbau eines Flüssiggasstrahles mit den positiven Eigenschaften eines höheren Anlagendrucks verbunden.
Die Druckerhöhung des Lösungsgases über den Verdampfungsdruck hinaus, verhindert vorteilhaft im gesamten System eine nicht gewollte Dampfblasenbildung und erhöht gleichzeitig die Durchsetzungsmenge des Austragungssystems.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Erhöhung des Austragungsdruckes an den Austragungsöffnungen, der eine höhere Wurfweite des flüssigen Lösungsgases bei seiner Austragung ermöglicht.
Der vorteilhaft, für eine flüssige Austragung niedrige Verdampfungsdruck des flüssigen Lösungsgases verändert sich dabei nicht.
Es wird das flüssige Lösungsgas bei seiner Austragung durch den erhöhten Anlagendruck stärker beschleunigt und mit einer höheren Reichweite ausgetragen, die für die Austragung positive Eigenschaft des niedrigen Verdampfungsdrucks des Lösungsgases bleibt dabei erhalten.
Die Verdampfungszeit, die das im flüssigen Aggregatzustand freigesetzte Lösungsgas zu seiner Verdampfung, den Übergang in den gasförmigen Zustand, benötigt, ist von der Gasart mit seinem jeweils spezifischen Verdampfungsenergiebedarf und Verdampfungsdruck sowie der zum Zeitpunkt der Freisetzung vorhandenen Temperatur und Energiezufuhr abhängig.
Die gasartbedingten Faktoren, wie Verdampfungsenergiebedarf und temperaturbezogener Verdampfungsdruck bilden zusammen mit der Freisetzungstemperatur des Flüssiggases den Basiswert des Energiebedarfs für den Übergang in den gasförmigen Aggregatzustand.
Von diesen flüssiggasartbedingten Basiswerten, zum Zeitpunkt der Freisetzung ausgehend, nehmen die freisetzugsbedingten Faktoren ihren Einfluss auf die Verdampfung.
Die umweltbedingten Freisetzungsfaktoren sind die Temperatur und die Energiemenge, die zugeführt werden.
Die Differenz der Basiswerte zu den Freisetzungsfaktoren bildet den Zeitfaktor zur Energieaufnahme, den das Flüssiggas zum Übergang vom flüssigen Aggregatzustand zum gasförmigen Aggregatzustand benötigt.
Es wurde herausgefunden, dass zum Aufbau eines Flüssiggasstrahls, die Flüssiggase am geeignetsten sind, die bei +20°C einen Verdampfungsdruck zwischen 4 und 15 bar und gleichzeitig einen relativ hohen Energiebedarf haben.
Diese Gase, wie z. B. Propan, Butan und einige Kältemittel, so z. B. R 413A, erfüllen auf Grund ihres Druck- und Energieverhaltens die Anforderung an ein relativ langsames Verdampfen.
Werden diese Gase im flüssigen Aggregatzustand unter Druck gesetzt und anschließend als Flüssigkeitsstrahl freigesetzt, bleibt die Verdampfungszeit nach der Freisetzung annähernd die gleiche, als wenn sie als Flüssigkeit ohne erhöhten Druck nur mit ihrem eigenen Verdampfungsdruck freigesetzt werden.
Die Ursache hierfür ist, dass flüssige Gase physikalisch als Flüssigkeit reagieren und weitgehend inkompressibel sind.
Die Druckerhöhung des flüssigen Gases bewirkt eine höhere Fließgeschwindigkeit innerhalb der Freisetzungsanlage und setzt das flüssige Gas mit einer höheren kinetischen Energie frei, die wiederum eine zur Austragungsweitenverbesserung gewünschte höhere Wurfweite erzielt.
Es wurde herausgefunden, dass z. B. das Kältemittel R 413A, das bei +20°C einen Verdampfungsdruck von 6,83 bar hat, bei flüssiger Freisetzung mit seinem Verdampfungsdruck eine Wurfweite von wenigen Metern erreicht.
Die Erhöhung des Austragedrucks auf 20 bar verbesserte die Wurfweite des Flüssiggasstrahls in etwa auf das Doppelte.
Überraschender Weise wurde gefunden, dass eine Leitungsdurchsatz und Austragungsweitenverbesserung von in Lösungsgasen, wie z. B. Propan, Butan oder Kältemittelgase gelösten oder emulgierten Reiz- und Kampfstoffe durch Erhöhen des Leitungsdrucks über den Verdampfungsdruck des Lösungsgases hinaus mittels Pumpe erreicht wird.
Die Pumpe, soll vorteilhafter Weise zur Verminderung einer großen Saugwirkung, in unmittelbarer Nähe des Lösungsgasvorratsbehälters, mit ausreichendem Querschnitt zur Verhinderung von Dampfblasenbildung und einer vorzeitigen Verdampfung des Lösungsgases, in der Nähe des Lösungsgasbehälter installiert sein. Die Pumpe entnimmt aus den Lösungsgasbehälter das Lösungsgas in flüssiger Form und drückt es durch Leitungen, Ventile so wie alle anderen zum Austragungssystem gehörenden Bauteile über die Austragungsöffnungen in die Umgebungsatmosphäre.
Das zusammenwirken von langsam verdampfenden Lösungsgas und beschleunigte Austragung in Folge von Druckerhöhung verlängert den Flüssiggasstrahl und erhöht den Anlagendurchsatz ebenso wie die Austragungsweite.
Beim Einsatz von diskontinuierlich fördernden Pumpen ist es vorteilhaft einen Windkessel, Ausdehnungsgefäß mit Trennungsmembranen an geeigneter Stelle in der Anlage vorzusehen.
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Hierbei wird das aus der Flüssigphase des Gasvorratsbehälters, z. B. Gasflasche das flüssige Gas angesaugt und mit erhöhtem Druck in das Leitungssystem. Die Zuleitung vom Gasvorratsbehälter muss in ihrem Querschnitt mit der Pumpe so abgestimmt sein, dass ein Verdampfen des Flüssiggases durch den Pumpensog ausgeschlossen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es auf das flüssige Lösungsgas im Vorratsbehälter z. B. Gasflasche ein anderes Gas mit einem höheren Verdampfungsdruck als Auflast zur Druckerhöhung zu legen.
Als Gas zur Auflasterzeugung sind alle Gase geeignet, die sich dem Flüssiggas und dem Reiz- und Kampfstoff gegenüber chemisch neutral verhalten und über einen ausreichend geeigneten großen Druck verfügen. Als geeignet ist der Druck des Auflastgases anzusehen, wenn sein Verdampfungsdruck höher ist wie der des Lösungsgases oder dem gewünschten Druck entspricht.
Es wurde herausgefunden, dass z. B. Argon mit seinen chemischen Eigenschaften und seinem Verdampfungsdruckbereich neben anderen Gasen als Auflast-Treibgas geeignet ist.
Die Anordnung eines dem Stand der Technik entsprechenden Druckminderer zwischen den Auflastgasbehälter und dem Lösungsgasbehälter ermöglicht es den gewünschten Gasauflastdruck unabhängig von dem Verdampfungsdruck, des Auflastgases und temperaturbedingten Druckschwankungen des Auflastgases auf den gewünschten Druck zu reduzieren.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist auch die Verwendung des Druckminderers zur Vermeidung von so genannten kritischen Drücken des Lösungsgases die zu Funktionsstörungen bei der Austragung des Lösungsgases führen können.
Als Gasauflast kann auch Luft verwandt werden, welche mittels Kompressor verdichtet oder aus einem Vorratsbehälter verdichtet entnommen wird und mit dem gewünschten Auflastdruck in den Lösungsgasbehälter geleitet wird.
2. Maßnahme-Kühlung
Eine weitere Verbesserung der Austragsweite des Lösungsgases mit Reiz- und Kampfstoffen lässt sich erzielen, wenn das Lösungsgas vor seinem Freisetzen in die Umgebungsatmosphäre gekühlt wird.
Durch die Kühlung wird dem Lösungsgas Energie entzogen, die das Lösungsgas bei seiner Freisetzung in der Umgebungsatmosphäre aus dieser wieder zur Verdampfung aufnehmen muss.
Bei der Freisetzung eines gekühlten Flüssigkeitsstrahles muss das Flüssiggas nicht nur die Verdampfungsenergie aufnehmen, um in den gasförmigen Aggregatzustand gelangen zu können, das Flüssiggas muss zusätzlich die durch Kühlung entzogene Energie aufnehmen.
Die erhöhte Energieaufnahme verzögert die Verdampfung des Flüssiggasstrahles, wodurch sein Verdampfungsvorgang sich verzögert und dieser in vorteilhafter Weise stabilisiert wird und länger erhalten bleibt.
Bei dieser hier erläuterten Erfindung, bei der das Gas in flüssiger Form als Flüssiggasstrahl austritt ist die Oberfläche, die dem Flüssiggasstrahl für die Energieaufnahme aus der Umgebungsluft zur Verfügung steht, auf die Oberfläche des Flüssiggasstrahls begrenzt.
Die Begrenzung der Oberfläche zur Energiezufuhr verzögert die Energiezufuhr ebenfalls, um den Flüssiggasstrahl bis zur Verdampfungstemperatur zu erwärmen.
Seine Verdampfung und die damit verbundene Expansion setzt erst ein, wenn das gekühlte flüssige Lösungsgas ausreichend Energie aufgenommen hat, um seinen Siedepunkt zu erreichen.
Je weiter das Gas unter seinen Siedepunkt gekühlt wurde, umso mehr Energie muss das Gas als Flüssigkeit aufnehmen um seinen Siedepunkt zu erreichen.
Erst beim Überschreiten des Siedepunkts geht das flüssige Gas in den gasförmigen Aggregatzustand über, es entsteht Gas und die damit verbundene Verwirbelung mit der Luft, die die Austragungsweite stark begrenzt.
Auch bei Kühlung des jeweiligen Lösungsgases in Bereiche, die zwischen der Verdampfungstemperatur und der Umgebungsluft liegen, nimmt der Verdampfungsdruck des Lösungsgases in Folge der Kühlung ab.
Der Verdampfungsdruck sinkt und der Verdampfungsvorgang verlangsamt sich. Diese Verlangsamung des Verdampfungsvorgangs wirkt sich vorteilhaft auf die Austragungsweite aus.
Gleichzeitig nimmt der Verdampfungsdruck des Lösungsgases in Folge der Kühlung ab, so dass auch bei einer Kühlung des Lösungsgases in einem Bereich der über der Verdampfungstemperatur liegt, eine Verdampfungsverzögerung eintritt, die den Flüssigkeitsstrahl, je nach Kühlungsgrad, stabilisiert.
Der Vorteil einer gekühlten Lösungsgasaustragung ist, dass der Flüssiggasstrahl umso länger erhalten bleibt, desto tiefer das Flüssiggas-Lösungsgas gekühlt ist, was sich wiederum in einer Verbesserung des Erhalts und der Stabilität des Flüssiggasstrahls niederschlägt.
In Folge dessen hat der Flüssiggasstrahl mehr Zeit eine größere Freisetzungsstrecke zurückzulegen, sein Volumen vergrößert sich langsamer, mit der Folge, dass er länger in konzentrierter Form mit hoher kinetischer Energie erhalten bleibt und Bremswirkungen in Folge von Verwirbelungen verzögert werden.
Die Verbesserung der Verdampfungsverzögerung und Stabilisierung des Flüssiggasstrahls verbessert direkt die Austragungsweite. Im Zusammenhang mit der vorher beschriebenen Druckerhöhung durch Pumpe oder Gasauflast entsteht ein Synergieeffekt, der die Austragungsweite entscheidend verbessert.

Anlage zur 1

1: Vorratsbehälter
2: Lösungsgas im flüssigen Aggregatzustand mit gelösten Reiz- oder Kampfstoffen
3: Tauchrohr zur Entnahme aus der Flüssiggasphase
4: Leitungen
5: Kühler zur Lösungskühlung (Kühlaggregat)
6: Freisetzöffnung
7: Ventil (Treibgas)
11: Pumpe
13: Ventil (Lösungsgas)
14: Freisetzungsventil
15: Ausdehnungsgefäß

Anlage 2

1: Treibgasbehälter
2: Ventil – Treibgas
3: Gasdruckreduzierventil
4: Leitungen
5: Reizstoffventil
6: Reizstoffbehälter
7: Magnetventilblock
8: Einbaudüsen
9: Reizstoffdosiersteuerung
10: Auslösetastatur

Claims

Verfahren zur Verbesserung des Mengendurchsatzes und der Austragungsweite von, in Lösung oder Emulsion in einem flüssigen Lösungsgas befindlichen Reiz- und Kampfstoffen mittels Anlagendruckerhöhung und Austragungsdruckerhöhung des flüssigen Lösungsgases in einer höheren Art, wie der jeweilige Verdampfungsdruck des verwendeten Lösungsgases ist und der Kühlung des flüssigen Lösungsgases bei seiner Freisetzung.
Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhung des Lösungsgases mittels einer Pumpe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhung des Lösungsgases durch ein anderes Gas erfolgt, das einen höheren Verdampfungsdruck, wie das verwendete Lösungsgas hat und das in den jeweiligen Vorratsbehälter des flüssigen Lösungsgases als Auflast auf das darin befindliche flüssige Lösungsgas geleitet wird, um das flüssige Lösungsgas als Treibgas mit seinem jeweiligen Verdampfungsdruck aus dem Vorratsbehälter in flüssiger Form zu drücken.
Verfahren nach Anspruch 1. und 3. dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Treibgasbehälter und dem Lösungsgasbehälter ein dem Stand der Technik entsprechender Druckminderer befindet, der den jeweils gewünschten Treibgasdruck des Treibgases, das als Auflast auf das flüssige Lösungsgas im Lösungsgasbehälter wirkt und auf den gewünschten Druck regelt.
Verfahren nach Anspruch 1. und 3. und 4. dadurch gekennzeichnet, das als Treibgas verdichtete Luft aus Vorratsbehältern entnommen wird, oder mittels Kompressor erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsgas vor seiner Freisetzung gekühlt wird. Dabei kann die Kühlung an jeder Stelle der Anlage erfolgen, so z. B. am Vorratsbehälter, den Leitungen oder einem in der Anlage an geeigneter Stelle installierten Wärmetauscher sowie auch mit einem zur Kühlung für die jeweilige Anwendung geeigneten Kühlaggregat, es sind auch Kombinationen von verschiedenen Kühlern, wie z. B. Durchlaufkühler, Leitungskühler, Flaschenkühler usw. mit und ohne Wärmetauscher an den verschiedensten Stellen der Anlage möglich, wesentlich ist nicht die Art der Kühlung, wesentlich ist, dass das Lösungsgas gekühlt freigesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung des Lösungsgases ohne Druckerhöhung erfolgt und zur Freisetzung des Lösungsgases nur der Verdampfungsdruck des Lösungsgases genutzt wird.
Der Reiz- und Kampfstoff kann sich in gelöster oder emulgierter Form zusammen mit dem Lösungsgas im Vorratsbehälter des Lösungsgases befinden, oder sich in einem separaten Behälter befindet und an einer geeigneten Stelle der Anlage dem Lösungsgas zugemischt werden. Die Zumischung kann durch Venturidüsen bedingter Ansaugung oder Schwerkraft oder Dosierpumpe erfolgen, oder an anderer, dem Stand der Technik entsprechenden und geeigneten Zumischungsverfahren, oder Zumischungstechnik erfolgt.
Anlage zur Verbesserung des Mengendurchsatzes und der Austragungsweite von, in Lösung oder Emulsion in einem flüssigen Lösungsgas (2) befindlichen Reiz- und Kampfstoffen mittels Anlagendruckerhöhung und Austragungsdruckerhöhung des flüssigen Lösungsgases in einer höheren Art, wie der jeweilige Verdampfungsdruck des verwendeten Lösungsgases ist und der Kühlung (5) des flüssigen Lösungsgases (2) bei seiner Freisetzung (6). Dabei kann die Kühlung durch Kühlung des Lösungsgases in einem Kühler, Kühlaggregat (5) oder durch Kühlung des Vorratsbehälters (1) mit Lösungsgas (2) erfolgen.
Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Drückerhöhung des Lösungsgases durch eine Pumpe (11) erfolgt, in einem Vorratsbehälter (1) sich flüssiges Lösungsgas mit gelösten Reiz- und Kampfstoff (2) befindet, das über ein oder mehrere Ventile (13) und Leitungen (4) zur Pumpe (11) gelangt. Von dort, unter erhöhtem Druck, durch die Leitung (4) zum Ausdehnungsgefäß (15), gelangt von dort durch Leitung (4) zum Freisetzungsventil (14) sowie weiter zum Kühler (5) und durch Leitung (4) zur Freisetzungsöffnung (6) austreibt.
Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Druckerhöhung durch Treibgas (8) erfolgt, das aus den Vorratsbehälter (12) in gasförmiger Form entnommen als Auflast auf das in einem Vorratsbehälter (1) befindliche flüssige Lösungsgas mit gelösten Reiz- und Kampfstoff (2) geleitet wird und das flüssige Lösungsgas über das Tauchrohr (3) zum Ventil (13) leitet, welches das Lösungsgas mit Reiz- und Kampfstoff zur Freisetzung öffnet und durch Leitung (4) zum Kühler (5) leitet und über Leitung (4) über die Freisetzungsöffnung (6) freisetzt.
Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass aus einem Treibgasvorratsbehälter (12) bei Öffnen des Ventils (7) gasförmiges Treibgas (8) das einen höheren Verdampfungsdruck wie das Lösungsgas (2) hat und das zur Druckanpassung an den gewünschten Druck über die Leitung (4) zu dem einem der Stand der Technik entsprechenden Gasdruckreduzierventil (10) und von dort durch die Leitung (4) als Gasauflast (8) durch das Ventil (7) als Treibgas in den Vorratsbehälter (1) geleitet wird. Bei Öffnen des Ventils (13) am Vorratsbehälter (1) wird das flüssige Lösungsgas zusammen mit den gelösten oder emulgierten Reiz- und Kampfstoffen mit dem erhöhten Druck des Treibgases durch das Tauchrohr (3) in die Leitung (4) zum Kühler (5) geleitet. Der Kühler kann einen der gewünschten Kühlungsgrad entsprechender Wärmetauscher (5) oder Kühlaggregat (5) sein. Dieses Kühlaggregat muss über den gewünschten Temperaturbereich und eine entsprechend hohe Energiedichte verfügen, wie es die Durchsatzmenge an Lösungsgas erfordert.
Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, den Vorratsbehälter (1) mit Lösungsgas (2) durch einen Flaschenkühler (5) oder einer Kühlspirale, einem Wärmetauscher im Vorratsbehälter (1) zu kühlen (auf die zeichnerische Darstellung der allgemein bekannten Kühlerformen und Kühlverfahren wird verzichtet). Eine vorteilhafte Anordnung ist dabei, den Wärmetauscher des Kühlaggregats so zu gestalten, dass er den Vorratsbehälter (1) mit Lösungsgas (2) ganz oder teilweise umschließt. Das gekühlte Lösungsgas wird über die Leitung (4) an der Freisetzungsöffnung (6) in die Umgebungsluft freigesetzt.
Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, ist die Leitungen, Ventile und Bauteile vom Vorratsbehälter bis zur Freisetzungsöffnung (6) so zu verengen, dass unter Berücksichtigung der Betriebstemperatur und des Betriebsdruckes eine Verdampfung des Lösungsgases in der Anlage verhindert wird.