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Der
Gegenstand betrifft einen Löschdüsenkörper zum
Versprühen
von Löschfluid
mit zumindest zwei entlang eines Umfangs des Löschdüsenkörper angeordneten Sprühdüsen. Der
Gegenstand betrifft weiterhin eine Brandbekämpfungseinrichtung mit einem
Löschdüsenkörper.
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In
allen öffentlich
frequentierten Bereichen, als auch in sicherheitsrelevanten Bereichen,
ist die Brandbekämpfung
von besonders hoher Bedeutung. Zur Brandbekämpfung werden heutzutage sowohl Sprinklersysteme
als auch Wassernebelsysteme eingesetzt. Die Verwendung von Wassernebelsystemen hat
den Vorteil, dass eine Brandbekämpfung
mit sehr kleinen Mengen an Löschfluid
erfolgen kann. Insbesondere aufgrund der sehr guten Kühlungseigenschaften
von Fluidnebel lässt
sich der den Brand umgebende Raum gut kühlen. Außerdem wird durch die Verdunstung
des Löschfluids
dem Brandherd Sauerstoff entzogen, so dass dieser allmählich erstickt wird.
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Insbesondere
in Tunneln kommt der Brandbekämpfung
eine immer höhere
Bedeutung zu. Es muss vermieden werden, dass sich Rauchgase innerhalb
des Tunnels ausbreiten. Die bekannten Löschnebelsysteme verhindern
die Bildung von Rauchgasen bei gleichzeitig geringem Fluideinsatz. Insbesondere
bei weit verzweigten Systemen ist der geringe Fluideinsatz von Vorteil,
da die Fluidspeicher und die Rohrleitungen nur für geringere Volumina ausgerichtet
sein müssen.
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Die
Verteilung des Löschfluids
im Sprühmuster
hat sich als wesentlicher Parameter für die Löscheigenschaften herausgestellt.
Je nach Anwendungsfall ist entweder ein gerichtetes Sprühmuster
oder eine gleichmäßige Verteilung
innerhalb des Raumes notwendig. Das Sprühmuster lässt sich durch eine geeignete
Anordnung der Sprühdüsen innerhalb
des Löschdüsenkörpers beeinflussen.
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Da
für den
Bekämpfungserfolg
das Sprühmuster
von wesentlicher Bedeutung ist, liegt dem Gegenstand die Aufgabe
zugrunde, ein gleichmäßiges, kegelförmiges Sprühmuster
mit geringem herstellungstechnischem Aufwand bereit zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird mit Hilfe eines Löschdüsenkörpers gelöst, der
zumindest zwei entlang eines Umfangs des Löschdüsenkörpers angeordnete Sprühdüsen, und
zumindest einen im Bereich des Sprühstrahls des aus den Sprühdüsen austretenden Löschfluids
angeordneten Deflektor aufweist, wobei ein Sprühwinkel des Sprühstrahls
relativ zur Mantelfläche
des Löschdüsenkörpers, ein
Anstellwinkel des Deflektors relativ zur Richtung des Sprühstrahls,
ein Abstand des Deflektors von der Mantelfläche des Löschdüsenkörpers und ein Druck des Löschfluids derart
eingestellt sind, dass sich ein kegelförmiges Sprühmuster einstellt.
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Es
hat sich gezeigt, dass durch eine geeignete Wahl des Sprühwinkels
des Sprühstrahls,
des Anstellwinkels des Deflektors und des Druckes ein kegelförmiges Sprühmuster
erzeugbar ist. Ein Deflektor kann hierbei oberhalb der Sprühdüsen angeordnet
sein. Ein Deflektor kann auch durch eine externe Fläche gebildet
sein. Beispielsweise kann ein Löschdüsenkörper mit
Löschdüsen versehen
sein, welche in Richtung einer Wand sprühen. Die Wand kann dann den
Deflektor darstellen. Eine geeignete Ausrichtung zwischen Abstand
zur Wand und Aufprallwinkel erlaubt eine Einstellung des Sprühmusters.
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Die
Sprühwinkel
können
derart sein, dass das austretende Löschfluid kurz nach dem Austritt auf
die Deflektorfläche
auftrifft. Die Sprühdüsen können bereits
ihrerseits derart gestaltet sein, dass beim Austritt des Löschfluids
sehr kleine Tröpfchen
gebildet werden. Diese können
zwischen 10 μm
und 500 μm
groß sein,
vorzugsweise jedoch zwischen 30 μm und
100 μm groß sein.
Die genannten Tröpfchenspektren
können
sich vorzugsweise erst nach dem Aufprall des Sprühstrahls mit der Deflektorfläche bilden.
Diese Fluidtröpfchen
treffen mit hoher genetischer Energie auf die Deflektorfläche und
werden umgelenkt. Hierbei kann ein weiteres Aufspalten der Fluidtröpfchen zu
noch feineren Tröpfchen
erfolgen. Außerdem
kann durch eine geeignete Wahl des Anstellwinkels des Deflektors
die Richtung des gesamten Sprühmusters
des aus den Sprühdüsen austretenden
Löschfluids
variiert werden. Je nachdem, wie weit der Deflektor von den Öffnungen
der Sprühdüsen entfernt
ist, stellt sich eine andere Tröpfchenverteilung
im Sprühmuster
ein.
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Ein
Löschdüsenkörper kann
beispielsweise ein Löschdüsenkopf
sein, welcher in eine Zuleitung eingeschraubt ist. Auch ist es möglich, dass
der Löschdüsenkörper ein
Rohr ist, in welches Löschdüsen eingebracht
sind, z. B. durch Bohren oder Schrauben.
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Durch
eine geeignete Wahl des Druckes, beispielsweise zwischen 30 und
300 bar, kann die Tröpfchengröße, als
auch der Winkel des kegelförmigen
Sprühmusters
variiert werden. Ein Druck von 6–30 bar, bevorzugt über 10 bar
ist auch möglich.
Je höher
der Druck, desto höher
kann die kinetische Energie sein, mit der die Fluidtröpfchen auf
die Deflektorfläche
aufprallen. Hierdurch lassen sich sowohl Abprallwinkel der Fluidtröpfchen von
der Deflektorfläche,
als auch die Tröpfchengröße nach
dem Aufprall auf die Deflektorfläche
einstellen. Durch eine geeignete Wahl des hohen Druckes kann das
Sprühmuster kegelförmig, insbesondere
kegelförmig
gleich verteilt, gestaltet werden.
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Gemäß eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
wird vorgeschlagen, dass der Sprühwinkel
des Sprühstrahls
zwischen 30° und
90° relativ
zur Mantelfläche
des Löschdüsenkopfes
ist. Die Öffnungen der
Sprühdüsen können entweder
senkrecht aus dem Löschdüsenkopf
heraus weisend angeordnet sein, oder winklig zu der Mantelfläche des
Löschdüsenkopfes
angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, eine V-Nut in der Mantelfläche vorzusehen, und
in einer Wand der V-Nut die Sprühdüsen anzuordnen.
Hierdurch lässt
sich der Sprühwinkel
des Sprühstrahls
relativ zur Mantelfläche
des Löschdüsenkopfes
entsprechend dem Winkel der V-Nut einstellen. Je nachdem, welcher
Winkel eingestellt wird, stellt sich ein anderes kegelförmiges Sprühmuster dar.
Insbesondere bei einem großen
Sprühwinkel, beispielsweise
um die 90° herum,
stellt sich ein besonders ebenmäßiges kegelförmiges Sprühmuster ein.
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Gemäß eines
weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels
wird vorgeschlagen, dass der Anstellwinkel des Deflektors zwischen
30° und
60° relativ zur
Richtung des Sprühstrahls
ist. Die Wahl des Anstellwinkels bestimmt auch, unter welchem Winkel die
Fluidtröpfchen
auf die Deflektorfläche
auftreffen. Hierdurch lässt
sich zum einen einstellen, wie groß die Fluidtröpfchen nach
dem Aufprall auf die Deflektorfläche
sind, und zum anderen der Gesamtöffnungswinkel
des kegelförmigen
Sprühmusters.
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Der
Abstand des Deflektors von der Mantelfläche des Sprühkopfes kann gemäß eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
zwischen 0,5 und 5 cm sein. Je näher
die Deflektorfläche
an der Sprühdüse angeordnet
ist, desto höher
ist die Aufprallenergie der Fluidtröpfchen auf die Deflektorfläche. Entsprechend
der Aufprallenergie verändert
sich das Tröpfchenspektrum
des Sprühmusters.
Um ein möglichst gleichförmiges,
kegelförmiges
Sprühmuster
zu erhalten, wird gemäß eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
vorgeschlagen, dass die Sprühdüsen auf
der Mantelfläche
des Löschdüsenkopfes,
in einer Ebene liegend, in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet
sind. Zum einen können
die Sprühdüsen in einer
Ebene angeordnet sein. Unabhängig
davon können
die Sprühdüsen auch
in gleichen Winkelabständen
zueinander angeordnet sein. Dadurch, dass die Sprühdüsen entlang
der Mantelfläche
geeignet angeordnet werden, lassen sich verschiedene Sprühmuster
einstellen. Sind die Sprühdüsen in gleichen
Winkelabständen
zueinander angeordnet, ergibt sich ein sehr ebenmäßiges, kegelförmiges Sprühmuster.
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Gemäß eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
wird vorgeschlagen, dass der Löschdüsenkopf eine
den Löschdüsen in Strömungsrichtung
der Löschflüssigkeit
vorgelagerte Kammer aufweist. In diese Kammer kann Löschfluid
zunächst
einströmen. Im
Brandfall durchströmt
das Löschfluid
die vorgelagerte Kammer und wird hierdurch gleichmäßig auf die
Sprühdüsen verteilt.
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Um
eine gute Verteilung der Fluidtröpfchen innerhalb
des den Brandherd umgebenen Raumvolumens zu erreichen, wird vorgeschlagen,
dass in Strömungsrichtung
des Löschfluids
hinter den Sprühdüsen Zusatzsprühdüsen in der
Mantelfläche
des Löschdüsenkopfes
angeordnet sind. Diese Zusatzsprühdüsen können, ausgehend
von der Zuleitung des Löschdüsenkopfes,
unterhalb der Sprühdüsen angeordnet
sein. Die Zusatzsprühdüsen können beispielsweise
derart angeordnet sein, dass der aus diesen Zusatzsprühdüsen austretende
Sprühstrahl
nicht mehr auf die Deflektorfläche
des Deflektors auftritt. Die Zusatzsprühdüsen können beispielsweise derart eingerichtet
sein, dass sie Löschfluid
mit einem anderen Tröpfchenspektrum
als die Sprühdüsen versprühen. Auch
können
die Zusatzsprühdüsen derart
eingerichtet sein, dass der von ihnen austretende Sprühstrahl
mit dem aus den Sprühdüsen austretenden,
vom Deflektor abgelenkten Sprühstrahl
kollidiert. Durch diese Kollision kann eine bessere Tröpfchenverteilung
erreicht werden.
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Um
das Sprühmuster
der Zusatzsprühdüsen variieren
zu können,
als auch den Sprühwinkel
der Zusatzsprühdüsen einstellen
zu können,
wird gemäß eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
vorgeschlagen, dass die Zusatzsprühdüsen in einer entlang der Mantelfläche des
Löschdüsenkopfes
umlaufenden Nut angeordnet sind.
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Ein
besonders gleichmäßig verteiltes Sprühmuster
wird dadurch erreicht, dass die Zusatzsprühdüsen in Winkelabständen versetzt
zu den Sprühdüsen angeordnet
sind. Hier sprühen
die Zusatzsprühdüsen in radiale
Richtungen, welche nicht von den Sprühdüsen selber abgedeckt sind.
Die radialen Sprührichtungen
der Zusatzsprühdüsen, ausgehend
vom Löschdüsenkopf,
können gemäß dieses vorteilhaften
Ausführungsbeispiels
versetzt zu den radialen Sprührichtung
der Sprühdüsen angeordnet sein.
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Auch
können
die Zusatzsprühdüsen entlang eines
Rohres oder Hohlkörpers
derart angeordnet sein, dass sie in eine Richtung ausgerichtet sind,
beispielsweise um eine Wand zu besprühen.
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Eine
feine Verteilung der Fluidtropfen wird dadurch erreicht, dass die
Sprühwinkel
der Zusatzdüsen
derart sind, dass die Löschfluidtröpfchen des aus
den Zusatzdüsen
austretenden Löschfluids
mit den aus den Löschdüsen austretenden,
vom Deflektor abgelenkten Löschfluidtröpfchen kollidieren,
oder sich mit diesen vermengen.
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Um
zu erreichen, dass die aus den Sprühdüsen austretenden Fluidtröpfchen mit
dem Deflektor kollidieren, wird gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels
vorgeschlagen, dass der Deflektor eine mit dem Anstellwinkel in
Richtung der Sprühdüsen weisende
Deflektorfläche
aufweist.
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Um
zu erreichen, dass möglichst
alle aus den Sprühdüsen austretende
Fluidtröpfchen
abgelenkt werden, wird vorgeschlagen, dass der Deflektor um den
Umfang des Löschdüsenkopfes
herum angeordnet ist.
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Um
zu erreichen, dass im Fall eines Brandes in unmittelbarer Nähe des Löschdüsenkopfes
an dem entsprechenden Löschdüsenkopf
möglichst schnell
Löschfluid
austritt, wird vorgeschlagen, dass der Löschdüsenkopf ein integriertes Branddetektionsmittel
aufweist. Ein solches Branddetektionsmittel kann beispielsweise
ein Glaskolben sein, der bei steigender Temperatur birst. Der Glaskolben
kann beispielsweise eine Spindel in einem geschlossenen Zustand
halten. Birst der Glaskolben, wird die Spindel in einen geöffneten
Zustand verschoben, so dass Löschfluid
in die Kammer eintreten kann.
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Ein
weiterer Gegenstand ist eine Brandbekämpfungseinrichtung mit einem
Hochdruckspeicher für
Löschfluid
und einer den Hochdruckspeicher mit zumindest einem zuvor beschriebenen
Löschdüsenkopf
verbindenden Rohrleitung.
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Um
einen Fluidnebel zu erzeugen, wird vorgeschlagen, dass der Hochdruckspeicher
einen Arbeitsdruck von zumindest 100–150 bar hat. Ein Rohrdruck
in der Rohrleitung kann bei 10–20
bar liegen.
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Nachfolgend
wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Löschdüsenkopf
gemäß eines vorteilhaften
Ausführungsbeispiels;
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2 einen
Löschdüsenkopf
im aktivierten Zustand;
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3 einen
Löschdüsenkopf
gemäß eines vorteilhaften
Ausführungsbeispiels
im aktivierten Zustand;
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4 eine
Brandbekämpfungseinrichtung.
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In
der 1 ist ein Löschdüsenkopf 2 mit
einer Zuleitung 3, welche an eine Rohrleitung angeschlossen
sein kann, gezeigt. Der Löschdüsenkopf 2 wird
mit der Zuleitung 3 beispielsweise verschraubt.
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In
der 1 sind weiterhin Sprühdüsen 4, ein Deflektor 8,
ein Sprühwinkel 10,
ein Anstellwinkel 12 und eine Ebene 16, entlang
derer die Sprühdüsen 4 angeordnet
sind gezeigt. Ferner ist ein Abstand 14 zwischen Mantelfläche des
Löschdüsenkopfes 2 und der
Deflektorfläche
des Deflektors 8 dargestellt.
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Zu
erkennen ist, dass die Sprühdüsen 4 in Winkelabständen in
radialer Richtung zum Löschdüsenkopf
angeordnet sind. Die Sprühdüsen 4 können beispielsweise
als Bohrungen innerhalb des Löschdüsenkopfes 2 vorgesehen
sein. Auch ist es möglich, dass
die Sprühdüsen 4 als
Düseneinsätze, beispielsweise
verschraubbar, im Löschdüsenkopf 2 angeordnet
sein können.
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Die
Sprühdüsen 4 können derart
angeordnet sein, dass ein Sprühstrahl
in die Richtung 7 aus dem Löschdüsenkopf 2 austritt.
Die Richtung 7 ist durch den Sprühwinkel 10 des Sprühstrahls
bestimmt. Durch geeignete Auswahl des Sprühwinkels 10 kann ein
Aufprallwinkel des Sprühstrahls
auf die Deflektorfläche
des Deflektors 8 bestimmt werden.
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Der
Deflektor 8 ist umlaufend um den Umfang des Löschdüsenkopfes 2 angeordnet.
Mit Abstand zum Löschdüsenkopf 2 ist
die Deflektorfläche des
Deflektors 8 nach unten geneigt. Der Anstellwinkel 12 der
nach unten geneigten Deflektorfläche
des Deflektors 8 kann variiert werden, entsprechend den Anforderungen
an das Sprühmuster
des Löschdüsenkopfes 2.
Auch die Länge
der nach unten weisenden Deflektorfläche kann variiert werden, wie
dies durch unterschiedliche Längen
links und rechts der Zentralachse des Löschdüsenkopfes angedeutet ist. Auch
ist es möglich,
die Längen
der Deflektorflächen, die
nach unten weisen, entlang des Umfangs zu variieren, so dass sich
die Projektion des Sprühmusters variieren
lässt.
Beispielsweise ist es möglich,
in einigen Bereichen die Deflektorfläche kürzer zu gestalten und mit einem
anderen Anstellwinkel zu gestalten, als in anderen Bereichen. Dies
führt dazu,
dass das Sprühmuster
entsprechend den Anstellwinkeln variiert werden kann.
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Darüber hinaus
kann der Abstand 14 variiert werden. Je kleiner der Abstand 14 zwischen
Sprühdüse 4 und
Deflektorfläche
des Deflektors 8 ist, desto höher ist die Aufprallenergie
des Löschfluids
auf die Deflektorfläche.
Je nachdem, wie hoch die Aufprallenergie ist, erfolgt eine größere oder
geringere Aufspaltung der Tröpfchen
in feinere Tröpfchen.
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Ferner
ist ein Glaskolben 24 dargestellt, der als Branddetektionsmittel
dienen kann. Der Glaskolben 24 kann derart sein, dass er
zerbirst, wenn in der Umgebung des Löschdüsenkopfes 2 eine erhöhte Temperatur
herrscht. Durch das Zerbersten des Glaskolbens 2 kann eine
nicht gezeigte Spindel innerhalb des Löschdüsenkopfes 2 derart
bewegt werden, dass sie eine Fluidkommunikation zwischen der Zuleitung 3 und
den Sprühdüsen 4 ermöglicht.
Das Löschfluid
kann dann von der Zuleitung 3 in die Sprühdüsen 4 geleitet
werden und als Sprühstrahl austreten.
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In
dem Löschdüsenkopf 2 ist
eine nicht dargestellte Kammer, welche zu den Sprühdüsen 4 verzweigt.
Mit Hilfe der Kammer ist es möglich,
eine gleichmäßige Fluidbeaufschlagung
der Sprühdüsen 4 zu
ermöglichen.
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2 zeigt
einen Löschdüsenkopf 2 im
aktivierten Zustand. Im aktivierten Zustand ist der Glaskolben 24 geborsten,
und Löschfluid
tritt durch die Zuleitung 3 in den Löschdüsenkopf 2 ein. Durch
die Kammer tritt das Löschfluid
in die Sprühdüsen 4 und tritt
als Sprühstrahl 6 aus
den Sprühdüsen 4 aus.
In der 2 ist zu erkennen, dass der Sprühstahl 6 unmittelbar
nach dem Austritt aus den Sprühdüsen 4 auf
die Deflektorfläche
des Deflektors 8 auftrifft. Hierdurch wird der Sprühstahl abgelenkt
und nach unten gerichtet. Die im Sprühstrahl vorhandenen Fluidtröpfchen werden
durch den Aufprall weiter gebrochen und es ergibt sich im Nachfolgenden
ein fein verteiltes Sprühmuster.
Dieses Sprühmuster
zeichnet sich durch eine kegelförmige,
gleichmäßige Fluidtröpfchenverteilung
aus.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiels
eines Löschdüsenkopfes 2.
Zu erkennen ist, dass unterhalb der Sprühdüsen 4 eine umlaufende Nut 20 im
Löschdüsenkopf 2 vorgesehen
ist. In der umlaufenden Nut 20 sind Zusatzdüsen 18 vorgesehen.
Die Zusatzdüsen 18 weisen
versetzt zu den Sprühdüsen 4 in
radiale Richtung. Die Zusatzdüsen 18 sprühen Fluidtröpfchen mit
einem Sprühwinkel 22 vom
Sprühkopf 2 weg.
Die Größe der Fluidtröpfchen lässt sich
durch geeignete Einstellung der Öffnungen der
Zusatzdüsen 8 einstellen.
Im aktivierten Zustand, d. h. nach Zerbersten des Glaskolbens 24 strömt Löschfluid
sowohl aus den Sprühdüsen 4 als
auch aus den Zusatzdüsen 18 aus.
Wie zu erkennen ist, überkreuzen
sich die Sprühstrahlen
der Zusatzdüsen 18 und
der vom Deflektor 8 abgelenkten Sprühstrahlen der Löschdüsen 4 in
der Nähe
des Löschdüsenkopfes 2.
Beim Überkreuzen
der Sprühstrahlen
vermengen sich Fluidtröpfchen,
was zu einer weiteren nebelförmigen
Verteilung des Löschfluids
führt.
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4 zeigt
eine Brandbekämpfungsanlage mit
einem Hochdruckfluidspeicher 26, einem Aktivierungsventil 30,
einer Rohrleitung 28, Branddetektoren 32, und
an die Rohrleitungen 28 angeschlossene Löschdüsenköpfe 2.
Wie zu erkennen ist, verzweigt die Rohrleitung 28 in verschiedene
Unterverteilungen, an denen eine unterschiedliche Anzahl an Löschdüsenköpfen 2 angeordnet
sein können.
Die Rohrleitung 28 kann beispielsweise in einem Tunnelsystem
angeordnet sein. In einem Tunnelsystem können die Unterverzweigungen
verschiedene Bereiche des Tunnels mit Hilfe der Löschdüsenköpfe 2 gegenüber Bränden absichern.
In jedem Bereich kann beispielsweise ein Branddetektor 32 angeordnet sein.
Auch ist es möglich,
dass eine Aktivierung lediglich einzelner Bereiche mit Hilfe der
Branddetektoren 32 möglich
ist.
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Im
Brandfall wird ein Brand durch einen Branddetektor 32 detektiert
und das Aktivierungsventil 30 geöffnet. Löschfluid strömt unter
hohem Druck, beispielsweise zwischen 10 und 150 bar aus dem Hochdruckfluidbehälter 26 in
die Rohrleitung 28 und nachfolgend in die Löschdüsenköpfe 2.
Die Löschdüsenköpfe 2 versprühen das
Löschfluid
als fein verteilter Nebel mit Tröpfchengrößen zwischen
10 und 500 μm,
bevorzugt zwischen 30 μm
und 100 μm.
Das Tröpfchenspektrum
kann variieren, je nach Einstellung der Löschdüsen 4 und der Zusatzdüsen 18,
als auch der Anordnung der Sprühwinkel
des Löschdüsen 4,
des Anstellwinkels des Deflektors 8, des Abstands des Deflektors
von den Sprühdüsen 4,
der Anordnung der Zusatzdüsen 18,
als auch des Sprühwinkels
der Zusatzdüsen 18.
Je nach Anwendungsfall können
in verschiedenen Bereichen des Tunnelsystems unterschiedliche Sprühmuster
notwendig sein, welche mit Hilfe geeigneter Löschdüsenköpfe 2 eingestellt
werden können.
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Mit
Hilfe des gegenständlichen
Löschdüsenkopfes
lässt sich
eine Brandbekämpfung
für verschiedene
Arten von Bränden
anhand der Variation verschiedener Parameter des Löschdüsenkopfes einstellen.