DE102008026449A1

DE102008026449A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Impuls-Ausstoß von Medium

Info

Publication number: DE102008026449A1
Application number: DE102008026449A
Authority: DE
Inventors: Frans Steur Sen.
Original assignee: STEUR ANNE KARIN
Current assignee: STEUR ANNE KARIN
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2009-12-10
Also published as: WO2009147139A2; WO2009147139A3; US20110240759A1; PT2285454E; EA201071347A1; PL2285454T3; EA019407B1; HUE025883T2; ES2557284T3; US9283576B2; EP2285454A2; EP2285454B1; CN102076385A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, mit einem Ausstoßrohr (1) für Medium, aus dem Medium mittels eines Treibmittels durch ein Ausstoßende des Ausstoßrohrs (1) impulsartig in einer Ausstoßrichtung (15) ausgetrieben werden kann, einer Membran (6) im Bereich des Ausstoßendes (1), die bei einem Ausstoßen von Medium elastisch zur Bildung einer Durchtrittsöffnung (20) für Medium verformbar ist, und einem Düsenelement (9) im Ausstoßrohr (1), das für eine Verschiebbarkeit entlang der Ausstoßrichtung zwischen einer Ruheposition (9') und einer Ausstoßposition (9'') ausgestaltet ist, wobei das Düsenelement (9) in der Ausstoßposition (9'') eine Verformung der Membran (6) zur Ausbildung der Durchtrittsöffnung (20) und in der Ruheposition (9') eine geringere oder keine Verformung der Membran (6) bewirkt und wobei das Düsenelement (9) bei einem Ausstoßen von Medium von der Ruheposition (9') in die Ausstoßposition (9'') bringbar ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren sowie eine Membran (6) für eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium und ein Verfahren zur Reichweiten-Erhöhung eines Impuls-Ausstoßes von Medium.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, mit einem Ausstoßrohr für Medium, aus dem Medium mittels eines Treibmittels durch ein Ausstoßende des Ausstoßrohrs impulsartig in einer Ausstoßrichtung ausgetrieben werden kann. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Impuls-Ausstoß von Medium aus einem Ausstoßrohr einer solchen Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium.
Vorrichtungen und Verfahren zum Impuls-Ausstoß von Medium sind beispielsweise in WO 90/07373 A1 oder EP 0 689 857 A2 beschrieben. Insbesondere lassen sich mit diesen Vorrichtungen und Verfahren Feuer mit verhältnismäßig kleinen Mengen an Löschmedium löschen, wobei das Löschmedium durch den Impuls-Ausstoß fein vernebelt bzw. verteilt und mit Luft gemischt wird. Insbesondere infolge der feinen Vernebelung oder Verteilung des Medium, beispielsweise im Fall von Wasser als Löschmedium in Form von Bildung sehr feiner Wassertropfen im Mikrometerbereich, lässt sich die hohe Löschwirkung erreichen.
Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren tritt die Fein-Verteilung bzw. -Vernebelung im Wesentlichen direkt nach einem Austreten des Mediums aus dem Ausstoßrohr auf. So ergibt sich beispielsweise bei einem kommerziellen Produkt der Firma IFEX Technologies (IFEX Dual Intruder) bei 25 bar Treibmitteldruck (Luft) mit 3 bis 12 l Wasser eine Strahlbreite von ca. 4,5 m bei einer Entfernung von 20 m von Ausstoßrohr. Die Löschdistanz mit der besten Effizienz beträgt hierbei 10 bis 40 m. Eine tragbare Vorrichtung der Firma IFEX Technologies erreicht eine maximale Schusslänge von 16 m mit 0,25 bis 1 l Wasser als Medium, ebenfalls mit 25 bar Treibmitteldruck (Luft).
Es kann in Abhängigkeit von den Bedingungen, unter denen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Impuls-Ausstoß eingesetzt werden sollen, und von den mit dem Einsatz angestrebten Ergebnissen wünschenswert sein, eine größere Reichweite bei dem Impuls-Ausstoß zu erreichen, ohne dass beispielsweise eine andere Dimensionierung der Vorrichtung nötig wäre.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Impuls-Ausstoß bereitzustellen, bei denen bei im Wesentlichen gleicher Dimensionierung eine Erhöhung einer Reichweite erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, mit einem Ausstoßrohr für Medium, aus dem Medium mittels eines Treibmittels durch ein Ausstoßende des Ausstoßrohrs impulsartig in einer Ausstoßrichtung ausgetrieben werden kann, einer Membran im Bereich des Ausstoßendes, die bei einem Ausstoßen von Medium elastisch zur Bildung einer Durchtrittsöffnung für Medium verformbar ist, und einem Düsenelement im Ausstoßrohr, das für eine Verschiebbarkeit entlang der Ausstoßrichtung zwischen einer Ruheposition und einer Ausstoßposition ausgestaltet ist, wobei das Düsenelement in der Ausstoßposition eine Verformung der Membran zur Ausbildung der Durchtrittsöffnung und in der Ruheposition eine geringere oder keine Verformung der Membran bewirkt und wobei das Düsenelement bei einem Ausstoßen von Medium von der Ruheposition in die Ausstoßposition bringbar ist.
Ebenfalls wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Impuls-Ausstoß von Medium aus einem Ausstoßrohr einer Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, wobei die Vorrichtung eine Membran im Bereich eines Ausstoßendes des Ausstoßrohres und ein Düsenelement im Ausstoßrohr aufweist, wobei das Düsenelement bei Ausstoßen von Medium von einer Ruheposition zu einer Ausstoßposition gebracht wird, wobei das Düsenelement in der Ausstoßposition eine Verformung der Membran zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung für Medium bewirkt.
Der Erfindung liegt die Einsicht zugrunde, dass einer der die Reichweite (und damit beispielsweise auch die Löschdistanz) begrenzenden Faktoren darin liegt, dass die Verteilung bzw. Vernebelung im Wesentlichen direkt nach dem Ausstoß einsetzt. Andererseits ist eben diese Verteilung bzw. Vernebelung gerade für den Feuerlöscheinsatz derartiger Vorrichtungen und Verfahren ausschlaggebend für den Erfolg. Es wurde gefunden, dass mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit einem erfindungsgemäßen Verfahren eine feine Verteilung oder Vernebelung erreicht werden kann, die erst in einem vergleichsweise größeren Abstand von dem Ausstoßrohr eintritt, womit sich die Reichweite des Ausstoßes von Medium erhöht. Das Düsenelement bewegt sich beim Ausstoßen von Medium von einer Ruheposition zu einer Ausstoßposition, wobei das Düsenelement die elastische Membran zur Bildung einer Austrittsöffnung gewissermaßen aufstößt.
Damit dass die Vernebelung oder Verteilung des Mediums erfindungsgemäß erst im Abstand zum Ausstoßrohr einsetzt, ergibt sich eine vorteilhafter Effekt für eine zusätzliche Anwendungsmöglichkeit für erfindungsgemäße Vorrichtung und erfindungsgemäßes Verfahren. Das Medium kann nun mit einem Reizmittel versehen und eingesetzt werden, ohne dass es zu einer Belästigung oder gar Gefährdung im Bereich der ausstoßenden Vorrichtung selbst käme. Würde beispielsweise mit CS-Gas versetztes Wasser von einer herkömmlichen Vorrichtung „verschossen” werden, so käme es infolge der direkt einsetzenden Vernebelung des CS-Gas-Wasser-Gemischs auch zu einem Ausbringen des CS-Gases im Bereich der ausstoßenden Vorrichtung, was einen derartigen Einsatz mit herkömmlichen Vorrichtungen zwar nicht unmöglich aber unpraktikabel macht. Die Erfindung kann daher insbesondere in vorteilhafter Weise im Bereich des sogenannten „Riot-Control”, also etwa bei der Bekämpfung von Unruhen in einer Krisensituation, eingesetzt werden und damit einerseits den herkömmlichen Einsatz von CS-Gas oder ähnlichem ergänzen und andererseits den Einsatz von Methoden mit höherem Verletzungsrisiko (Wasserwerfer oder gar Waffeneinsatz) ersetzen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Membran für eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, insbesondere für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Membran bei einem Ausstoßen von Medium elastisch zur Bildung einer Durchtrittsöffnung für Medium verformbar ist und wobei die Membran eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen aufweist, die sich in einer Ebene senkrecht zur Ausstoßrichtung von der Mitte der Membran nach außen erstrecken.
Es wurde gefunden, dass sich mit dem Vorsehen einer derartigen Membran überraschenderweise eine zusätzliche Reichweitenerhöhung erreichen lässt. Es wird angenommen, dass sich infolge der Krümmung der Schlitze und der damit verbundenen speziellen Ausformung der Durchtrittsöffnung durch die Membran ein Drall in dem Strahl des ausgestoßenen Mediums ausbildet, der zu einer Stabilisierung des Strahls gegen ein frühzeitiges Aufweiten bzw. Verteilen oder Vernebeln beiträgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reichweiten-Erhöhung eines Impuls-Ausstoßes von Medium, mit den Schritten eines ersten und eines zweiten Impuls-Ausstoßes von Medium, wobei der zweite Impuls-Ausstoß mit dem ersten Impuls-Ausstoß zeitlich und räumlich derart koordiniert ist, dass der zweite Impuls-Ausstoß zur Erhöhung seiner Reichweite im Wesentlichen an den ersten Impuls-Ausstoß anschließt.
Mit einer geeigneten Abstimmung der zwei Impuls-Ausstöße, die auch als Schüsse bezeichnet werden können, miteinander lässt es sich erreichen, dass der zweite Schuss gewissermaßen im „Windschatten” des ersten Schusses diesem folgt, wobei wohl durch den „Windschatten”-Effekt für den zweiten Schuss eine gesteigerte Reichweite erreichbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Düsenelement bei einem Ausstoßen von Medium mittels des Mediums von der Ruheposition in die Ausstoßposition bringbar. Durch das Ausstoßen von Medium ist somit bereits ein Bewegen des Düsenelements bewirkbar, womit auf eine gesonderte Ansteuerung, sei es in mechanischer oder anderer Weise, zur Bewegung des Düsenelements von der Ruheposition in die Ausstoßposition verzichtet werden kann, was einen besonders einfachen und robusten Aufbau der erfindungsgemäßen Erfindung erlaubt.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert das Düsenelement einen Düseninnenraum, durch den beim Ausstoßen Medium hindurchtreten kann, wobei sich der Düseninnenraum entgegen der Ausstoßrichtung aufweitet. Mit dem Aufweiten wird auf einfache Weise dem Medium eine Möglichkeit gegeben, die Bewegung des Düsenelements zu bewirken, ohne dass eventuell störende Wirbel oder sonstige Unregelmäßigkeiten im Strömungsweg des ausgestoßenen Mediums veranlasst würden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Düsenelement mittels einer Rückstellkraft von der Ausstoßposition in die Ruheposition bringbar, wobei sich die Rückstellkraft aus der Verformung der Membran ergibt. Die Membran ist elastisch und die bei der Verformung auftretende Rückstellkraft der Membran wird dazu genutzt oder trägt zumindest dazu bei, das Düsenelement wieder in die Ruheposition zu bringen. Bevorzugt sind die Ausstoßposition und die Ruheposition derart gewählt, dass alleine die Rückstellkraft der Membran die Rückbewegung des Düsenelements bewirken kann. Insbesondere sollte vermieden werden, dass das Düsenelement die Membran derart verformt, dass die dann wirkende Rückstellkraft keinen ausreichenden Kraftanteil entlang der Ausstoßrichtung mehr aufweist. Während des Ausstoßens wird durch die kontinuierliche Einwirkung des ausgestoßenen Mediums das Düsenelement gegen die Rückstellkraft der Membran in der Ausstoßposition gehalten.
Alternativ oder ergänzend kann ein gesondertes Federelement oder eine andere Rückführeinrichtung für das Düsenelement vorgesehen sein, mit dem eine Rückführung in die Ruheposition nach dem Ausstoßen von Medium bewirkt werden kann. Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, eine selektiv zu betätigende Rückführung zu realisieren, für den Fall, dass eine „automatische” Rückführung durch die Rückstellkraft der Membran nicht ausreicht.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Membran eine Vielzahl von Schlitzen auf, die sich in einer Ebene senkrecht zur Ausstoßrichtung von der Mitte der Membran nach außen erstrecken. Mit einer derartigen Ausführung kann in besonders einfacher Weise eine gewünschte und reproduzierbare Austrittsöffnung gewährleistet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Schlitze eine Krümmung auf. Es wurde gefunden, dass mit gekrümmten Schlitzen eine zusätzliche Verbesserung der Reichweite und der Strahlstabilität erreichen werden kann. Es wird hierbei angenommen, dass ein Grund für diese Verbesserung sein könnte, dass der ausgestoßene Medienstrahl durch die sich mit den gekrümmten Schlitzen ergebende Form der Austrittsöffnung mit einem stabilisierenden Drall versehen wird.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt einen zwischen dem Düsenelement und dem Ausstoßrohr angeordneten Dämpfungsraum, der mit zumindest bei in Ruheposition befindlichem Düsenelement mit dem Innenraum des Ausstoßrohrs zur Aufnahme von Medium in Verbindung steht. Beim Füllen des Ausstoßrohres mit Medium gelangt bei dieser Ausführungsform ebenfalls Medium in den Dämpfungsraum, aus dem es bei der durch das Ausstoßen bewirkten Bewegung des Düsenelements herausgedrückt wird, beispielsweise durch an einer Stoßfläche des Düsenelements vorgesehene Öffnungen, wobei durch die Größe und Zahl der Öffnungen im Zusammenspiel mit den Eigenschaften des Mediums eine gewünschte Dämpfung eingestellt werden kann. Mit der Dämpfung und dem damit verbundenen Vermeiden eines nahezu ungebremsten Aufpralls des Düsenelements an einen dafür vorgesehenen Anschlag (der die Ausstoßposition definiert) kann ein materialschonenderer Betrieb erreicht werden, bei dem insbesondere weniger Wartung und Ersatzteilaustausch nötig ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Düsenelement wenigstens eine Zuführöffnung und/oder Zuführaussparung auf, durch die in der Ruheposition der Düseninnenraum mit dem Dämpfungsraum zum Durchtritt von Medium verbunden ist. Auf diese Weise kann der Dämpfungsraum einfach und ohne zusätzlichen Aufwand mit dem Innenraum des Düsenelements und damit mit dem Inneren des Ausstoßrohres verbunden werden.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Düsenelement wenigstens eine Dämpfungsöffnung auf, durch die bei einer Bewegung des Düsenelements von der Ruheposition in die Ausstoßposition Medium aus dem Dämpfungsraum hindurchtreten kann. Die Größe und gegebenenfalls die Anzahl der Dämpfungsöffnung(en) erlaubt in Abstimmung mit den Materialeigenschaften des Mediums eine gezielte Einstellung der Dämpfungseigenschaften. Aus anderer Sicht ergibt sich hier nicht ein Austreiben des Mediums auf dem Dämpfungsraum, sondern eine Bewegung eines Teils des Düsenelements durch den Dämpfungsraum, wobei zur Bewirkung der Dämpfung dieser Bewegung ein Widerstand entgegengebracht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Düsenelement eine Vielzahl Bohrungen auf, die derart angeordnet sind, dass bei einem Ausstoßen von Medium Gas aus der Umgebung durch die Bohrungen mitgerissen werden kann. Es wurde gefunden, dass das Mitreißen von Gas aus der Umgebung, in der Regel also Luft, im ausgestoßenen Strahl ebenfalls zu einer verbesserten Strahlstabilität beiträgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Bohrungen identisch mit den oben erwähnten Zuführöffnungen, womit sich für diese Öffnungen eine doppelte vorteilhafte Funktion ergibt.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Führungshülse, mittels der Düsenelement und Ausstoßrohr miteinander gekoppelt sind und die für eine Führung des Düsenelements ausgestaltet ist. Mit dem Vorsehen einer Führungshülse, die zur Aufnahme des Düsenelements vorteilhafterweise zweiteilig ausgebildet ist, kann auf eine aufwändige Anpassung oder Ausgestaltung des Ausstoßrohres hinsichtlich einer Führung des Düsenelements verzichtet werden, wobei das Ausstoßrohr lediglich zur Aufnahme der Führungshülse geeignet sein muss.
In einer weiteren Ausführungsform setzt sich das oben erwähnte Aufweiten des Innenraums des Düsenelements entgegen der Ausstoßrichtung auch in einem Aufweiten der Führungshülse jenseits des Düsenelements fort.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zum Aufbau eines variablen Drucks eines Treibmittels zum impulsartigen Austreiben von Medium ausgestaltet. Es wurde gefunden, dass mit unterschiedlichen Treibmitteldrücken ein Einfluss auf die Reihweite des Ausstoßes von Medium genommen werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung mit wenigstens zwei benachbarten Ausstoßrohren für wenigstens zweimaliges zeitlich koordiniertes impulsartiges Austreiben von Medium ausgestaltet, wobei sich der zwei Impuls-Ausstoß im Wesentlichen an den ersten Impuls-Ausstoß anschließt. Bei einer entsprechenden Koordination zwischen zwei Ausstößen von Medium wurde gefunden, dass sich für einen der beiden Ausstöße eine verbesserte Reichweite erreichen lässt. Ein Grund für die Verbesserung könnte darin liegen, dass einer der Impuls-Ausstöße gewissermaßen im Windschatten dem anderen folgt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung ausgestaltet, wahlweise das Düsenelement für eine Verschiebbarkeit freizugeben oder das Düsenelement zu fixieren. Mit einer wahlweisen Festlegung bzw. Bewegbarkeit des Düsenelements kann zwischen zwei unterschiedlichen Modi von Impuls-Ausstößen gewählt werden. Bei fixiertem Düsenelement erfolgt der Ausstoß im Wesentlichen entsprechend der herkömmlichen Ausstöße, während bei beweglichem Düsenelement das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt.
Bevorzugt, insbesondere wegen der einfacheren Handhabbarkeit, ist das Medium eine Flüssigkeit, wobei sich in vielen Fällen Wasser als Medium bzw. als Hauptbestandteil (Träger) des Mediums besonders eignet. Andere Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische können jedoch ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen sein. Neben einem flüssigen Medium kann jedoch, entsprechend zu dem in der Einleitung genannten Stand der Technik auch ein festes Medium, beispielsweise in Form eines ausreichend feinen Pulvers verwendet werden.
Das Treibmittel ist vorteilhafterweise gasförmig, wobei sich hier angesichts der einfachen Verfügbarkeit insbesondere Luft als Treibmittel gut eignet. Allerdings können auch andere Gase oder Gasgemische eingesetzt werden.
Je nach der Dimensionierung der Vorrichtung kann die Erfindung entweder in einer für eine Person tragbaren Fassung, in einer auf einem Fahrzeug montierten mobilen Version oder in einer auf dem Boden oder an einem Gebäude installierten Ausbilldung realisiert werden, wobei die eigentliche Erfindung unabhängig von der größenmäßigen Auslegung ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von vorteilhaften Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Ausstoßende-Bereichs einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Düsenelement in Ruheposition,
2 zeigt schematisch eine 1 vergleichbare Schnittansicht des Ausstoßende-Bereichs der Ausführungsform mit dem Düsenelement in Ausstoßposition,
3 zeigt schematisch eine Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran mit gekrümmten Schlitzen,
4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Aspekt und
5 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem zweiten Aspekt.
1 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Ausstoßende-Bereichs einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Düsenelement 9 in Ruheposition 9'. Dies stellt auch den Ruhezustand der Vorrichtung dar.
Die in 1 teilweise gezeigte Vorrichtung umfasst ein Ausstoßrohr 1 und ist mit einer Membran 6 und einem Düsenelement 9 ausgestattet. Das Düsenelement 9 ist verschiebbar in einer Führungshülse angeordnet und wird von dieser Führungshülse zwischen der Ruheposition 9' und der Ausstoßposition 9'' (siehe 2) geführt. Die Führungshülse, umfassend eine Führungsbuchse 8 und eine Gleitbuchse 10, ist in den Ausstoßendbereich des Ausstoßrohres 1 eingebracht. Zudem weist die Vorrichtung einen Anbau 2 auf, an dem über ein Kippgelenk 3 eine Mündungsklappe 4 angebracht ist. Dieser Anbau 2 kann zudem dazu dienen zwei benachbart angeordnete Ausstoßrohre 1 miteinander zu verbinden. Am äußeren Ende (in der Darstellung von 1 links) der Führungsbuchse 8 ist mittels einer Überwurfmutter 7 eine geschlitzte Membran (vgl. 3) angebracht, die den Innenraum des Ausstoßrohres 1 im Wesentlichen abschließt. Infolge der Schlitze ist dieses Abschließen kein gegenüber Durchtritt von Medium (hier: Wasser) dichtes Abschließen, wobei eine Dichtwirkung durch mit einer zwischen der Mündungsklappe 4 und der Überwurfmutter 7 angeordneten Dichtung 5 erreicht wird. Die Dichtung 5 ist an der Mündungsklappe 4 angebracht.
Im Ruhezustand ist die Mündung des Rohres (in der Darstellung von 1 am linken Ende) geschlossen, wobei das Ausstoßrohr 1 zunächst noch nicht mit Medium gefüllt ist. Das Düsenelement 9, hier auch Schiebedüsenkörper 9 genannt, befindet sich dabei mit der Vorderkante (links) bündig hinter der Gummimembran 6 in der hinteren Endlage (rechts in 1), so dass sich zwischen Düsenkörper 9 und Führungshülse mit Führungsbuchse 8 und Gleitbuchse 10 der Dämpfungsraum A bildet. Der Dämpfungsraum verläuft kreisförmig um den gesamten Düsenkörper 9 herum.
Nach vorn wird die Wasserkammer (in diesem Beispiel wird Wasser als Medium benutzt) durch eine Gummidichtung 5 zwischen der Mündungsklappe 4 und der Überwurfmutter 7, die die Gummimembran 6 hält, abgedichtet. Der zum Abdichten notwendige Anpressdruck der Mündungsklappe wird über ein Kippgelenk 3, welches drehbar in der Verbindungsplatte 2 gelagert ist, durch einen Pneumatikzylinder aufgebracht, der die Klappe in Richtung des Rohres zieht. Die Wasserkammer wird über eine Pumpe mit Wasser gefüllt, wobei die zunächst noch in der Kammer befindliche Luft durch eine Entlüftungsbohrung über die Verbindungsplatte entweicht. Das Wasser steigt bis zur Dichtfläche zwischen Mündungsklappe 4 und Überwurfmutter 7. Erreicht das Wasser diese Stelle, fließt es weiter durch die Düsenbohrungen B in den Dämpfungsraum A und füllt diesen komplett aus.
Das Düsenelement 9 ist derart ausgeführt, dass es sich entgegen der Ausstoßrichtung (vgl. 2) aufweitet. Diese Aufweitung des Düsenelements 9 setzt sich in der Gleitbuchse 10 fort. In Ausstoßrichtung ergibt sich somit eine Verjüngung sowohl des Innenbereichs 30 der Gleitbuchse als auch des Innenbereichs 25 des Düsenelements. Infolge dieser Verjüngung ergibt sich beim einem Durchtritt von Medium beim Ausstoßen eine Krafteinwirkung auf das Düsenelement 9, mit der dieses in Ausstoßrichtung auf die Ausstoßposition hin bewegt wird, um somit die Membran 6 zu öffnen.
An der Außenseite (in 1 links) ist zudem ebenfalls innen an dem Düsenelement 9 eine sich aufweitende Kante vorgesehen, in die schräg zur Ausstoßrichtung verlaufende Bohrungen B münden. In der Ruheposition erlauben diese Bohrungen B ein Einströmen von Medium in den Dämpfungsraum A.
2 zeigt schematisch eine 1 vergleichbare Schnittansicht des Ausstoßende-Bereichs der Ausführungsform mit dem Düsenelement 9 in Ausstoßposition 9'', wobei die Mündungsklappe 4 geöffnet ist. Die Ausstoßrichtung 15 wird durch einen Pfeil in 2 angedeutet.
Der Schuss wird erst nach dem Öffnen der Mündungsklappe durch einen Endschalter am Pneumatikzylinder ausgelöst. Dabei wird das in der Wasserkammer enthaltene Wasser mit hohem Druck und entsprechender Geschwindigkeit nach vorn aus dem Rohr gedrückt, wodurch der Düsenkörper nach vorn schnell und die Gummimembran durchstößt. Bei der Vorwärtsbewegung der Düse, die ca. 0,5 Sekunden dauert, wird das Wasser, welches sich im Dämpfungsraum A befindet, über die Dämpfungsbohrungen C nach hinten gepresst, so dass der Düsenkörper lediglich gebremst an die (in der Figur linke) Planfläche der Führungsbuchse 8 anschlägt, womit sich die in 2 gezeigte Ausstoßposition 9'' ergibt. Das überschüssige Wasser aus dem Dämpfungsraum A wird über weitere Bohrungen, die auf dem Umkreis der Gleitbuchse 10 liegen, in die Wasserkammer zurückgeleitet. Nach dem Schuss gleitet der Düsenkörper durch die Federkraft der Gummimembran 6 wieder zurück in seine Ausgangsposition 9' und die Mündungsklappe 4 wird wieder pneumatisch geschlossen.
In der Ausstoßposition 9' kommen die der Innenseite des Düsenelements gegenüberliegenden Öffnungen der Bohrungen B frei, womit es für die Bohrungen B möglich wird, von Luft aus der Umgebung durchströmt zu werden. Das beim Ausstoß durch das Düsenelement 9 hindurchtretende Medium kann damit Luft aus der Umgebung durch diese Bohrungen B mitreißen, womit eine zusätzliche Stabilisierung des ausgestoßenen Strahls erreicht wird.
3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran 6 mit gekrümmten Schlitzen 35.
Die Membran 6 umfasst in der in 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform insgesamt 6 Schlitze, die jeweils symmetrisch von der Mitte der Membran 6 ausgehen und rechtsläufig gekrümmt sind. Alternativ kann die Ausführungsform aus 3 auch mit drei symmetrischen Schlitzen beschrieben werden, die durch die Membran 6 verlaufen, sich in der Mitte der Membran 6 treffen und dabei ihre Krümmungsrichtung wechseln.
In der Ausführungsform von 3 besitzen die Schlitze jeweils durchgehend und auch im Vergleich untereinander die gleiche Krümmung, wobei die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt ist. Zudem ist es ebenfalls möglich, eine linksläufige Krümmung vorzusehen.
4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Aspekt.
Gemäß dem ersten Aspekt beginnt das Ausstoßen von Medium in Schritt 100 und führt zu einer Bewegung eines Düsenelements im Ausstoßendbereich eines Ausstoßrohres einer Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium. Die Bewegung erfolgt in Schritt 105 und führt wiederum in Schritt 110 zu einer Verformung der Membran zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung in der Membran. Die durch die Verschiebung des Düsenelements bewirkte Verformung überlagert sich zumindest zu Beginn des Ausstoßens von Medium mit einer Verformung, die durch das ausgestoßene Medium selbst bewirkt wird, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform während des späteren Verlaufs des Ausstoßens die Verformung im Wesentlichen nur durch das Düsenelement bewirkt wird, das seinerseits durch das austretende Medium gegen die Rückstellkraft der Membran in der Ausstoßposition gehalten wird.
5 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem zweiten Aspekt.
Gemäß diesem zweiten Aspekt folgen zwei Impuls-Ausstöße 115 und 120 ist räumlicher und zeitlicher Koordinierung derart aufeinander, dass das beim einem der Impuls-Ausstöße ausgestoßene Medium gewissermaßen im Windschatten dem Medium des anderen Impuls-Ausstoßes folgt, wodurch eine höhere Reichweite erreicht werden kann. Mit der derzeit verfügbaren Technologie lässt sich mit einem Ausstoßrohr eine ausreichende zeitliche Nähe zweier Impuls-Ausstöße (wenn überhaupt) nur unter großem technischen Aufwand erreichen. Allerdings wurde gefunden, dass mit einer Anordnung von zwei benachbarten und unabhängigen Ausstoßrohren eine entsprechende zeitliche Koordinierung vergleichsweise einfach zu erreichen ist, solange bei im Wesentlichen gleicher Ausstoßrichtung der Abstand der Ausstoßenden quer zur Ausstoßrichtung ausreichend klein gegenüber der gewünschten Schussweite ist. Gute Ergebnisse lassen sich schon mit Abständen von 0,5 m und weniger bei Schussweiten von 30 m und mehr erreichen. Es ist hierbei nicht notwendig, dass sich die Ausstoßenden auf gleicher Höhe befinden, beispielsweise kann eines der Ausstoßrohre auch in Ausstoßrichtung versetzt gegenüber dem anderen angeordnet sein, wobei ein Windschatten-Effekt auch bei einem gleichzeitigen Schuss beider Ausstoßrohre erreicht werden kann.
Im Folgenden wird beispielhaft ein Betrieb einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) der vorliegenden Erfindung beschrieben, die in ihrer Dimensionierung dem bekannten IFEX Dual Intruder (siehe oben) entspricht. Die Vorrichtung ist mit einer Zieleinrichtung zur visuellen Ausrichtung der Ausstoßrichtung und einer Lasereinheit als einem Mittel zur Bestimmung des Abstandes zwischen Ausstoßrohr und Ziel ausgerüstet. Es ist eine Sicherung vorgesehen, die einen vollen Stoß (12 l Wasser, mit 36 bar Luftdruck ausgetrieben, entspricht etwa einer Krafteinwirkung von 250 Kilo) bei einer Entfernung von weniger als 30 Metern nur nach gesonderten Freigabe-Entriegelung erlaubt.
Eine Kamera, die das Zielfeld aufnimmt, kann hierbei beispielsweise über eine Satellitenverbindung mit einer Zentrale verbunden werden. Alternativ oder ergänzend können die von der Kamera aufgenommenen Bilder auch lokal zur Dokumentation gespeichert werden. Die Vorrichtung ist mit einer hydraulischen Ansteuerung bzw. einem entsprechenden Motor versehen und umfasst ein Power-Pack (u. a. Wasserpumpe, Hydraulik, Kompressor in kompakter Anordnung). Eine vollautomatische Zudosierung von einem Additiv wie CS-Gases ist möglich, wobei eine Fehldosierung durch die Dimensionierung der Zugabeeinrichtung verhindert wird. Für die Zieleinrichtung, die Abstandsbestimmung und die Kamera werden herkömmliche, kommerziell erhältliche Produkte eingesetzt.
Die Vorrichtung ist zusätzlich zur sternförmig mit gekrümmten Schlitzen versehenen Gummimembran (siehe 3) mit einer Mündungsklappe versehen, die ein Auslaufen von Wasser verhindert, was ansonsten insbesondere bei abwärts geneigtem Ausstoßrohr auftreten könnte. Die Mündungsklappe wird im Zeitbereich von wenigen Millisekunden vor dem Schuss geöffnet, wobei sichergestellt wird, dass kein Schuss ausgelöst wird, wenn die Mündungsklappe nicht geöffnet ist.
Im Rohrende ist das verschiebbare Düsenelement vorgesehen, das bei einem Schuss in Schussrichtung durch das Wasser bewegt wird und dabei die sternförmig eingeschnittene Membran öffnet. Durch die Elastizität der Membran wird das Düsenelement nach dem Schuss wieder zurück ins Rohr zu seiner Ruheposition geschoben. Der Hauptstrahl bleibt mit dieser Anordnung für ca. 20 Meter erhalten, eine Entfernung, bei der sich bei dem herkömmlichen IFEX Dual Intruder der Strahl bereits auf 4,5 m aufgeweitet hat. Schließlich breitet sich der Strahl jedoch zu einer vernebelten Wolke auf, wobei auch das zugesetzte CS-Gas verteilt wird. Die hierbei entstehende CS-Gas-Wolke ist größer als die Wasser-Wolke bei einem Löscheinsatz und verbleibt vor einem eventuellen Niederschlag auch länger in der Luft.
Im Rohrbereich, der im Grundsatz mit dem schematischen Darstellungen in den 1 und 2 übereinstimmt, sind weitere Bohrungen vorgesehen, durch die die zum Schuss verwendete Flüssigkeit vor einen Absatz des verschiebbaren Düsenelements gelangen kann (Raum A in 1), was eine Dämpfung beim Schuss ermöglicht, so dass das Düsenelement beim Schuss nicht ungebremst an seiner Führung in der Führungshülse anschlägt.
Die Entfernung, bei der die Hauptwolke auftritt, kann beispielsweise über den Ausstoß-Druck eingestellt werden, der etwa von den bisher verwendeten 25 bar bis zu 35 bar erhöht werden kann. Es wurde gefunden, dass mit der oben darstellten Ausführungsformen kontrollierte Schussreichweiten von bis zu 60 m erreicht werden können.
Der mögliche Einsatz der vorliegenden Erfindung im Bereich des „Riot-Control” wurde bereits angesprochen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich jedoch ebenfalls wie die bekannten Vorrichtungen im Bereich der Brandbekämpfung einsetzen. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, eine Neutralisierung/Entgiftung eines kontaminierten Bereichs vorzunehmen, wobei etwa anstelle einer Beimischung eines Reizgases ein geeignetes Neutralisierungsmittel oder Gegengift allein oder mit Wasser oder einem anderen Träger als Medium eingesetzt werden, oder im gezielten Ausbringen eines Behandlungs- oder Düngemittels im Bereich der Landwirtschaft, z. B. in Form eines Fungizid im Bereich des Weinbaus.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 90/07373 A1 [0002]
- EP 0689857 A2 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, mit: einem Ausstoßrohr (1) für Medium, aus dem Medium mittels eines Treibmittels durch ein Ausstoßende des Ausstoßrohrs (1) impulsartig in einer Ausstoßrichtung (15) ausgetrieben werden kann, einer Membran (6) im Bereich des Ausstoßendes (1), die bei einem Ausstoßen von Medium elastisch zur Bildung einer Durchtrittsöffnung (20) für Medium verformbar ist, und einem Düsenelement (9) im Ausstoßrohr (1), das für eine Verschiebbarkeit entlang der Ausstoßrichtung zwischen einer Ruheposition (9') und einer Ausstoßposition (9'') ausgestaltet ist, wobei das Düsenelement (9) in der Ausstoßposition (9'') eine Verformung der Membran (6) zur Ausbildung der Durchtrittsöffnung (20) und in der Ruheposition (9') eine geringere oder keine Verformung der Membran (6) bewirkt und wobei das Düsenelement (9) bei einem Ausstoßen von Medium von der Ruheposition (9') in die Ausstoßposition (9'') bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Düsenelement (9) bei einem Ausstoßen von Medium mittels des Mediums von der Ruheposition (9') in die Ausstoßposition (9'') bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Düsenelement (9) einen Düseninnenraum (25) definiert, durch den beim Ausstoßen Medium hindurchtreten kann, wobei sich der Düseninnenraum (25) entgegen der Ausstoßrichtung (15) aufweitet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Düsenelement (9) mittels einer Rückstellkraft von der Ausstoßposition (9'') in die Ruheposition (9') bringbar ist, wobei sich die Rückstellkraft aus der Verformung der Membran (6) ergibt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Membran (6) eine Vielzahl von Schlitzen (35) aufweist, die sich in einer Ebene senkrecht zur Ausstoßrichtung (15) von der Mitte der Membran (6) nach außen erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruche 5, wobei die Schlitze (35) eine Krümmung aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem zwischen dem Düsenelement (9) und dem Ausstoßrohr (1) angeordneten Dämpfungsraum (A), der mit zumindest bei in Ruheposition (9') befindlichem Düsenelement (9) mit dem Innenraum des Ausstoßrohrs (1) zur Aufnahme von Medium in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Düsenelement (9) wenigstens eine Zuführöffnung (B) und/oder Zuführaussparung aufweist, durch die in der Ruheposition (9') der Düseninnenraum (25) mit dem Dämpfungsraum (A) zum Durchtritt von Medium verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Düsenelement (9) wenigstens eine Dämpfungsöffnung (C) aufweist, durch die bei einer Bewegung des Düsenelements (9) von der Ruheposition in die Ausstoßposition (9'') Medium aus dem Dämpfungsraum (A) hindurchtreten kann.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Düsenelement (9) eine Vielzahl Bohrungen (B) aufweist, die derart angeordnet sind, dass bei einem Ausstoßen von Medium Gas aus der Umgebung durch die Bohrungen (B) mitgerissen werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Führungshülse (8, 10), mittels der Düsenelement (9) und Ausstoßrohr (1) miteinander gekoppelt sind und die für eine Führung des Düsenelements (9) ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zum Aufbau eines variablen Drucks eines Treibmittels zum impulsartigen Austreiben von Medium ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung mit wenigstens zwei benachbarten Ausstoßrohren (1) für wenigstens zweimaliges zeitlich koordiniertes impulsartiges Austreiben von Medium ausgestaltet ist, wobei sich der zwei Impuls-Ausstoß im Wesentlichen an den ersten Impuls-Ausstoß anschließt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, wahlweise das Düsenelement (9) für eine Verschiebbarkeit freizugeben oder das Düsenelement (9) zu fixieren.
Membran (6) für eine Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Membran (6) bei einem Ausstoßen von Medium elastisch zur Bildung einer Durchtrittsöffnung (20) für Medium verformbar ist und wobei die Membran (6) eine Vielzahl von gekrümmten Schlitzen (35) aufweist, die sich in einer Ebene senkrecht zur Ausstoßrichtung (15) von der Mitte der Membran (6) nach außen erstrecken.
Verfahren zum Impuls-Ausstoß von Medium aus einem Ausstoßrohr (1) einer Vorrichtung zum Impuls-Ausstoß von Medium, wobei die Vorrichtung eine Membran (6) im Bereich eines Ausstoßendes des Ausstoßrohres (1) und ein Düsenelement (9) im Ausstoßrohr (1) aufweist, wobei das Düsenelement (9) bei Ausstoßen von Medium von einer Ruheposition (9') zu einer Ausstoßposition (9'') gebracht wird (105), wobei das Düsenelement (9) in der Ausstoßposition (9') eine Verformung der Membran (6) zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung (20) für Medium bewirkt (110).
Verfahren zur Reichweiten-Erhöhung eines Impuls-Ausstoßes von Medium, mit den Schritten eines ersten und eines zweiten Impuls-Ausstoßes (115, 120) von Medium, wobei der zweite Impuls-Ausstoß (120) mit dem ersten Impuls-Ausstoß (115) zeitlich und räumlich derart koordiniert ist, dass der zweite Impuls-Ausstoß (120) zur Erhöhung seiner Reichweite im Wesentlichen an den ersten Impuls-Ausstoß (115) anschließt.