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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Die
DE 10 2006 016 286
A1 offenbart eine Anlage zum Feinstverteilen und Austragen
von Reiz- oder Kampfstoffen. Bei dieser bekannten Anlage wird ein
Reiz- oder Kampfstoff in einem druckverflüssigten Gas gelöst
oder emulgiert, das in seinem flüssigen Aggregatszustand
bis zu den Austrittsdüsen der Anlage transportiert und
in Form eines Flüssigkeitsstrahls ausgetragen wird. Beim
Lösen des Reiz- oder Kampfstoffes in dem flüssigen
Lösungsgas wird die Kristallstruktur aufgelöst
und die Moleküle zwischen den Lösungsgasmolekülen
verteilt.
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Bei
einem Druckabfall unter den Verdampfungsdruck geht das flüssige
Lösungsgas in den gasförmigen Aggregatszustand über.
Dies wird auf dem Weg des Lösungsgases bis hin zu den Austrittsdüsen der
Anlage verhindert. Beim Austritt aus den Austrittsdüsen
verdampft das Gas dann schlagartig. Die für die Verdampfung
notwendige Energie entnimmt das flüssige Lösungsgas
der Umgebungsluft. Bei der Expansion des Lösungsgases werden
die diesem beigemischten Reiz- oder Kampfstoffe unter Aufhebung
bzw. Verhinderung der Oberflächenspannungen bzw. Kristallstrukturen
zusammen mit den Molekülen des Gases zwangsweise auseinander
gerissen. Die Expansion des Lösungsgases erzielt so eine Feinstverteilung
der Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb der Tröpfchengröße
bzw. Kristallbildung in der Umgebungsluft.
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Diese
herkömmliche Anlage ist aufgrund der notwendigen Vorratsbehälter
für das Lösungsgas und die Reiz- oder Kampfstoffe,
Leitungs- und Ventilsysteme sowie Austrittsdüsen relativ
groß und aufwändig. Außerdem wird für
das Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe eine gewisse Zeit benötigt,
da Lösungsgas und Reiz- oder Kampfstoffe erst durch die Anlage
bis zu den Austrittsdüsen transportiert werden müssen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen zu schaffen, die eine
Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe bewirken und zudem bei
einfacher und kompakter Bauweise ein schnelles Austragen der Reiz-
oder Kampfstoffe ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw.
ein Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen mit den
Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen
Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verteilen von
Reiz- oder Kampfstoffen enthält einen Behälter
mit einem Innenraum zum Bereitstellen eines Reiz- oder Kampfstoffes,
der in einem Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck
bzw. Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im
flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert
ist. Der Behälter weist wenigstens eine Sollbruchstelle
auf, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum eine Öffnung
des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt. Weiter
weist die Vorrichtung eine Druckerzeugungseinrichtung auf, die in
dem Innenraum des Behälters einen erhöhten Druck
erzeugen kann, der größer ist als der Berstdruck
der wenigstens einen Sollbruchstelle.
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Diese
Vorrichtung zeichnet sich durch einen sehr einfachen und kompakten
Aufbau aus. Insbesondere sind keine speziellen Vorratsbehälter,
Leitungssysteme und Austrittsdüsen wie bei der eingangs
beschriebenen herkömmlichen Anlage erforderlich. Durch
die Druckerhöhung im Innenraum des Behälters wird
die wenigstens eine Sollbruchstelle zum Bersten gebracht, sodass
sehr schnell eine vordefinierte Öffnung des Innenraums
zur Umgebung des Behälters erzeugt wird. Im Moment des
Berstens der wenigstens einen Sollbruchstelle wird in Bruchteilen
von Sekunden sofort die maximale Freisetzungsmenge des Lösungsgasgemisches
freigesetzt. Die im Innenraum des Behälters bereitgestellte
Lösung oder Emulsion der Reiz- oder Kampfstoffe wird beim
Bersten der Sollbruchstelle schlagartig aus der entstandenen Öffnung
ausgetragen. Dabei verdampft und expandiert das Lösungsgas
schlagartig und bewirkt in ähnlicher Weise wie bei der
herkömmlichen Anlage der
DE 10 2006 016 286 A1 eine
große Austragweite und eine Feinstverteilung der Reiz- oder
Kampfstoffe in der Umgebungsluft.
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Durch
eine geeignete Auswahl von Anzahl und Position(en) der wenigstens
einen Sollbruchstelle wird ein zielgerichtetes Austragen der Reiz-
oder Kampfstoffe erreicht.
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Die
einfache und kompakte Bauweise vereinfacht die Herstellung und senkt
die Produktionskosten. Ebenso ist die Montage der Vorrichtung sehr einfach.
Wegen des Fehlens eines Leitungssystems werden die Austragzeiten
der Reiz- oder Kampfstoffe stark verkürzt. Diese Verkürzung
der Austragzeit erhöht den Wirkungsgrad der Reiz- oder
Kampfstoffe, da die gewünschte Reizstoffkonzentration in
der Umgebungsluft sofort aufgebaut wird. So kann mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sehr schnell und effektiv auf eine Bedrohung reagiert
werden.
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Die
Vorrichtung ist zudem sehr robust aufgebaut und enthält
keine empfindlichen oder komplizierten Komponenten und ist damit
weniger störanfällig als herkömmliche
Systeme. Die Sollbruchstelle ist im Vergleich zu einem Ventil oder
einer Austrittsdüse relativ einfach und zugleich betriebssicher
konstruiert.
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Die
Druckerhöhung im Innenraum des Behälters, die
zum Bersten der wenigstens einen Sollbruchstelle führt,
wird gleichzeitig durch Druckerhöhung des Lösungsgases über
seinen Verdampfungsdruck hinaus zum Erzielen größerer
Wurfweiten für die Reiz- oder Kampfstoffe genutzt.
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Weiter
enthält die Vorrichtung der Erfindung keine Ventile oder
dergleichen. Der Behälter der Vorrichtung ist vollständig
und sicher geschlossen; erst bei einer Betätigung der Vorrichtung
wird bei der wenigstens einen Sollbruchstelle eine Öffnung
erzeugt, durch welche das Lösungsgas mit den Reiz- oder Kampfstoffen
austreten kann. Eine ungewollte Leckage der Reiz- oder Kampfstoffe
und auch des Lösungsgases aus dem Behälter wird
so sicher verhindert.
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Vor
der weiteren Beschreibung der Erfindung und bevorzugter Ausführungsformen
sollen zunächst verschiedene Begriffe näher erläutert
werden.
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Eine „Sollbruchstelle” im
Sinne dieser Erfindung gibt bei einem definierten Berstdruck durch
Materialverformung und/oder -zerstörung eine Öffnung einer
vorbestimmten Größe frei. Die Sollbruchstelle kann
durch eine Materialschwächung oder Materialveränderung
des Behälters oder durch eine in einer Öffnung
des Behälters vorgesehene Komponente wie zum Beispiel eine
Berstscheibe gebildet sein. Die Berstscheibe ist zum Beispiel in
der Öffnung des Behälters verklebt, verschweißt,
verschraubt oder in einer anderen Weise dicht verschließend
eingebracht.
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Das „Bersten” der
Sollbruchstelle ist ein Vorgang, bei dem sich die Sollbruchstelle
bei dem konstruktiv definierten (Berst-)Druck durch Materialverformung
und/oder Materialzerstörung öffnet.
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„Lösungsgase” sind
druck- oder kälteverflüssigte Gase, die in ihrem
flüssigen Aggregatszustand als Lösungsmittel oder
Emulsionsträger für Reiz- oder Kampfstoffe dienen.
Damit das Lösungsgas beim Austritt aus dem Behälter
schlagartig verdampft und expandiert, muss es bei Raumtemperatur
und atmosphärischem Druck im gasförmigen Zustand
vorliegen. Außerdem sollte es eine Verdampfungstemperatur
besitzen, die im Vergleich zur Umgebungstemperatur so niedrig ist,
dass eine schnelle Verdampfung durch Energieübertragung
aus der Umgebungsluft möglich ist. Als Lösungsgase
können zum Beispiel Treibmittel oder Kältemittel
verwendet werden. Für den Einsatz bei niedrigen Umgebungstemperaturen
ist zum Beispiel das Kältemittel R 413 A als Lösungsgas
geeignet.
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„Reizstoffe” sind
Stoffe, die in bestimmten Dosierungen auf Menschen oder Tiere einen
Reiz ausüben, ohne dabei bleibende gesundheitliche Schäden
zu verursachen. Die Reizwirkung ist dabei von der einwirkenden Konzentration
und Art des Reizstoffes abhängig. Die Erfindung bezieht
sich insbesondere auf Reizstoffe, die hauptsächlich über
die Haut, insbesondere die Schleimhaut und die Atmung wirken, ohne
auf diese Art von Reizstoffen beschränkt zu sein. Dabei
ist es unerheblich, ob es sich bei den betreffenden Reizstoffen
um synthetische Stoffe (zum Beispiel CS) oder in der Natur vorkommende
Stoffe (zum Beispiel OC) oder um eine Kombination von synthetischen
Stoffen und Naturstoffen handelt.
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Ob
es sich bei einem „Reizstoff” darüber
hinaus auch um einen „Kampfstoff” handelt, hängt
nach der Chemiewaffenkonvention davon ab, ob der Stoff durch seine
chemische Wirkung den Tode, eine vorübergehende Handlungsunfähigkeit
oder einen Dauerschaden bei Mensch oder Tier herbeiführen
kann. Dies ist in den meisten Fällen wesentlich von der Konzentration
des eingesetzten Reizstoffes abhängig. Darüber
hinaus gilt ein Reizstoff nur dann als Kampfstoff, wenn er – im
Gegensatz zu einem friedlichen oder zivilen Zweck – in
einem bewaffneten Konflikt eingesetzt wird.
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Unter „Feinstverteilung” wird
eine Verteilung der Reiz- oder Kampfstoffe verstanden, bei der die Größe
der Reiz- oder Kampfstoffteilchen unter einer Größe
liegt, die herkömmlich als Nebel bezeichnet wird. Insbesondere
werden die Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb Tröpfchengröße
bzw. Kristallbildung in der Umgebungsluft verteilt. Bezüglich
dieser Feinstverteilung und des Mechanismus zum Erzeugen derselben
wird vollinhaltlich auf die bereits genannte
DE 10 2006 016 286 A1 verwiesen,
die auf den gleichen Erfinder zurückgeht und die diese
Feinstverteilung von Reiz- oder Kampfstoffen erstmals offenbart.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung ist die Druckerzeugungseinrichtung
so ausgebildet und angeordnet, dass sie die Druckerhöhung
direkt in dem Innenraum des Behälters erzeugt. In einer
alternativen Ausführungsform ist die Druckerzeugungseinrichtung
so ausgebildet und angeordnet, dass sie auf einen bewegbaren Kolben
wirkt, um die Druckerhöhung in dem Innenraum des Behälters
durch eine Volumenreduzierung des Innenraums zu erzeugen. Die letztgenannte
Ausführungsvariante ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn ein Kontakt des Lösungsgases oder der Reiz- oder Kampfstoffe
mit der Druckerzeugungseinrichtung vermieden werden soll.
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In
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckerzeugungseinrichtung
eine pyrotechnische Ladung auf, deren Zündung die Druckerhöhung
in dem Innenraum des Behälters bewirkt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die
Druckerzeugungseinrichtung eine von dem Innenraum des Behälters
separate Fluidquelle (Gas oder Flüssigkeit) auf, aus welcher
ein Fluid unter Druck entnehmbar ist, um die Druckerhöhung
in dem Innenraum des Behälters zu bewirken.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die
Druckerzeugungseinrichtung einen elektrischen Antrieb zum Bewegen
des Kolbens auf.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein
in dem Lösungsgas gelöster oder emulgierter Reiz-
oder Kampfstoff in dem Innenraum des Behälters aufgenommen.
Alternativ enthält der Behälter einen weiteren
Raum und eine der Komponenten des Lösungsgases und des
Reiz- oder Kampfstoffes ist in dem Innenraum und die andere in dem
weiteren Raum aufgenommen. Bei der letztgenannten Alternative kann
die Trennung zwischen dem Innenraum und dem weiteren Raum dann entweder
vor dem Betätigen der Druckerzeugungseinrichtung oder durch
die Druckerzeugungseinrichtung selbst aufgehoben werden. Außerdem
besteht die Möglichkeit, den Reiz- oder Kampfstoff und
das Lösungsgas in zwei getrennten Räumen des Behälters aufzunehmen
und beide Komponenten in den Innenraum einzubringen, um die gewünschte
Lösung oder Emulsion des Reiz- oder Kampfstoffes in dem
Lösungsgas bereitzustellen.
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Gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren zum Verteilen von
Reiz- oder Kampfstoffen wird ein Reiz- oder Kampfstoff, der in einem
Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst
oder emulgiert ist, in einem Innenraum eines Behälters
bereitgestellt, wobei das Lösungsgas bei Raumtemperatur
und atmosphärischem Druck bzw. Umgebungsdruck im gasförmigen
Zustand vorliegt und wobei der Behälter wenigstens eine
Sollbruchstelle aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck
im Innenraum eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des
Be hälters erzeugt. Dann wird bei Bedarf der Druck in dem Innenraum
des Behälters bis über den Berstdruck der wenigstens
einen Sollbruchstelle erhöht, sodass das Lösungsgas
mit dem Reiz- oder Kampfstoff durch die durch die geborstene Sollbruchstelle
entstandene Öffnung aus dem Behälter austritt
und unmittelbar danach schlagartig verdampft und expandiert und
so den Reiz- oder Kampfstoff in der Umgebungsluft verteilt.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Druckerhöhung
direkt in dem Innenraum des Behälters erzeugt, in einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Druckerhöhung
in dem Innenraum des Behälters durch eine Volumenreduzierung
des Innenraums erzeugt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein in dem Lösungsgas
gelöster oder emulgierter Reiz- oder Kampfstoff in dem
Innenraum des Behälters aufgenommen. In einer alternativen
Ausgestaltung werden das Lösungsgas und der Reiz- oder
Kampfstoff in getrennten Räumen des Behälters aufgenommen
und vor dem Erzeugen der Druckerhöhung in dem Innenraum
des Behälters in dem Innenraum gemischt und bereitgestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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7 eine
schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem siebten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß der Erfindung
dargestellt.
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Die
Vorrichtung weist einen Behälter 10 beliebiger
Formgebung und Größe auf, in dem ein Innenraum 11 definiert
ist. Der Behälter 10 ist bevorzugt aus einem Metall
oder einem Kunststoffmaterial gebildet. In dem Innenraum 11 ist
eine Lösung oder Emulsion eines Reiz- oder Kampfstoffes
(zum Beispiel CS) in einem Lösungsgas (zum Beispiel Propan,
Butan, Fluorkohlenwasserstoffe, Kältemittel, Kohlensäure,
Stickstoff) in dessen flüssigem Aggregatszustand aufgenommen.
Das Lösungsgas liegt bei Raumtemperatur und atmosphärischem
Druck bzw. Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vor und
besitzt eine im Vergleich zur Umgebungstemperatur niedrige Verdampfungstemperatur.
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Der
Behälter 10 ist mit wenigstens einer Sollbruchstelle 12 versehen.
Anzahl, Position und Größe der wenigstens einen
Sollbruchstelle 12 sind je nach Anwendungsfall so gewählt,
dass sich ein zielgerichtetes Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe
erreichen lässt. Bei der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 handelt
sich zum Beispiel um eine definierte Materialschwächung
und/oder Materialveränderung des Behälters 10.
Alternativ wird die Sollbruchstelle 12 durch das dichte
Verschließen (Verkleben, Verschweißen oder dergleichen)
einer vordefinierten Öffnung im Behälter 10 zum
Beispiel durch eine Berstscheibe gebildet.
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Die
wenigstens eine Sollbruchstelle 12 ist so ausgebildet,
dass sie bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum 11 des
Behälters 10 die vordefinierte Öffnung
im Behälter 10 erzeugt.
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Im
Auslieferungszustand der Vorrichtung ist der Druck im Innenraum 11 des
Behälters 10 deutlich unterhalb des Berstdruckes
der wenigstens einen Sollbruchstelle 12. Außerdem
ist der Innenraum 11 des Behälters 10 dicht
verschlossen. Eine Leckage der Reiz- oder Kampfstoffe und des Lösungsgases aus
dem Behälter ist so vermieden.
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Zum
Erzeugen des notwendigen Überdrucks im Innenraum 11 des
Behälters 10 ist die Vorrichtung ferner mit einer
pyrotechnischen Ladung 14 versehen, die mit einer Zündeinrichtung 16 (z.
B. Zündschnur) gekoppelt ist. Pyrotechnische Ladung 14 und Zündeinrichtung 16 bilden
eine Druckerzeugungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Diese Druckerzeugungseinrichtung 14–16 erzeugt
die Druckerhöhung unmittelbar im Innenraum 11 des
Behälters 10.
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Bei
einer Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
von 1 wird zunächst die pyrotechnische Ladung 14 im
Behälter 10 mittels der Zündeinrichtung 16 gezündet.
Durch die Zündung der pyrotechnischen Ladung 14 werden
Explosionsgasdruck, Explosionswärme und Explosionsschockwelle
erzeugt, welche den Druck im Innenraum 11 des Behälters 10 erhöhen. Übersteigt
der Innendruck im Innenraum 11 den Berstdruck der wenigstens
einen Sollbruchstelle 12, so birst diese und erzeugt sofort
eine vordefinierte Öffnung im Behälter 10.
Durch diese Öffnung tritt dann das Lösungsgas
mit den beigemischten Reiz- oder Kampfstoffen aus dem Behälter 10 aus,
wobei der im Innenraum 11 aufgebaute Überdruck
gleichzeitig zur Austragungsbeschleunigung des Lösungsgases
dient, sodass größere Austragweiten erzielt werden
als sie allein durch den Verdampfungsdruck des Lösungsgases
bewirkt werden würden.
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Beim
Austritt aus der Öffnung des Behälters 10 verdampft
das Lösungsgas dann schlagartig und expandiert. Die für
die Verdampfung notwendige Energie entnimmt das flüssige
Lösungsgas der Umgebungsluft. Bei der Expansion des Lösungsgases
werden die diesem beigemischten Reiz- oder Kampfstoffe unter Aufhebung
bzw. Verhinderung der Oberflächenspannungen und Kristallstrukturen
zusammen mit den Molekülen des Lösungsgases zwangsweise auseinander
gerissen, d. h. vereinzelt. Die Lösungsgasexpansion bewirkt
so eine Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb Tröpfchengröße bzw.
Kristallbildung in der Umgebungsluft.
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Dabei
erfolgt die Austragung des Lösungsgases mit den beigemischten
Reiz- oder Kampfstoffen aus dem Behälter 10 innerhalb
kürzester Zeit nach Betätigung der Vorrichtung,
da die einzelnen Komponenten nicht erst durch Leitungen, Ventile
und Düsen geleitet werden müssen. Außerdem
wird im Gegensatz zur Verwendung eines gesteuerten Öffnungsventils
sofort die gesamte Öffnung im Behälter 10 bereitgestellt,
sodass die gesamte zur Verfügung stehende Menge Reiz- oder
Kampfstoffe sehr schnell ausgetragen wird und so sofort eine ausreichende Reizstoffkonzentration
in der Umgebungsluft erzielt wird.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verteilen
von Reiz- oder Kampfstoffen.
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Bei
manchen Arten von Lösungsgasen und Reiz- oder Kampfstoffen
kann die direkte Einbringung pyrotechnisch erzeugter Verbrennungsgase
zu unerwünschten chemischen Reaktionen führen.
Es ist in solchen Fällen daher vorteilhaft, die pyrotechnische
Ladung 14 von dem Lösungsgasgemisch im Innenraum 11 des
Behälters 10 zu trennen.
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Zu
diesem Zweck ist der Innenraum 11 des Behälters 10 an
wenigstens einer Seite oder Stelle durch einen bewegbaren Kolben 18 begrenzt.
Die pyrotechnische Ladung 14 ist dann auf der dem Innenraum 11 abgewandten
Seite des Behälters 10 angeordnet. Durch das Zünden
der pyrotechnischen Ladung 14 wird der Kolben 18 durch
den Explosionsgasdruck von der Ladung 14 weg (nach oben
in 2) bewegt und verringert so das Volumen des Innenraums 11 des
Behälters 10. Die Volumenreduzierung des Innenraums 11 erzeugt
in diesem einen Überdruck, der den Berstdruck der wenigstens
einen Sollbruchstelle 12 übersteigt, was in der
gleichen Weise wie beim obigen ersten Ausführungsbeispiel zum
Austragen des Lösungsgasgemisches aus dem Behälter 10 und
Feinstverteilen der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft
führt.
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Bezug
nehmend auf 3 und 4 werden
nun ein drittes und ein viertes Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen näher
erläutert.
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Die
beiden Ausführungsformen der 3 und 4 unterschieden
sich von den in 1 und 2 gezeigten
Beispielen jeweils durch die Art der Druckerzeugungseinrichtung.
Während im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
die Druckerzeugungseinrichtung jeweils eine pyrotechnische Ladung 14 enthielt,
ist bei den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 jeweils
eine Fluidquelle 24 wesentlicher Bestandteil der Druckerzeugungseinrichtung.
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Wie
in 3 und 4 veranschaulicht, ist eine
Fluidquelle 24 über eine Fluidleitung 22 mit
dem Behälter 10 verbunden. Im dritten Ausführungsbeispiel
von 3 mündet die Fluidleitung 22 direkt
in den Innenraum 11 des Behälters 10,
der das Lösungsgasgemisch beinhaltet. Beim vierten Ausführungsbeispiel
von 4 dagegen mündet die Fluidleitung 22 in
einen Teilraum unterhalb eines Kolbens 18, der gegen den
Innenraum 11 des Behälters 10 bewegt
werden kann.
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Zum
Erzeugen der Druckerhöhung im Innenraum 11 des
Behälters wird ein Fluid (Gas, Flüssigkeit) unter
Druck in den Behälter 10 eingeleitet, um in dem
Innenraum 11 einen Überdruck größer
als der Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 zu
erzeugen. Das unter Druck stehende Fluid der Fluidquelle 24 kann
zum Beispiel einem Druckbehälter entnommen werden, aus
einem Vorratsbehälter entnommen und verdichtet werden,
aus einem Vorratsbehälter mittels pyrotechnischer Mittel
entnommen werden oder chemisch erzeugt werden. Soll dieses Fluid
der Fluidquelle 24 nicht mit dem Lösungsgasgemisch
im Innenraum 11 des Behälters 10 in Kontakt
kommen, weil dies möglicherweise zu unerwünschten
chemischen Reaktionen im Lösungsgasgemisch führen
kann, so ist die Variante von 4 zu bevorzugen.
Das in den Behälter 10 eingeleitete Fluid drückt
den Kolben 18 gegen den Innenraum 11 des Behälters 10 und
verringert so dessen Volumen, um die Druckerhöhung bis über
den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle zu bewirken.
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Um
ein Ausströmen des Lösungsgasgemisches aus dem
Innenraum 11 des Behälters 10 und/oder
ein Rückströmen des Druckfluids in die Fluidleitung
zu verhindern, ist eine Verschlussvorrichtung 20 zum Beispiel
in Form eines Ventils oder einer Sollbruchstelle wie zum Beispiel
einer Berstscheibe, vorgesehen, wie in 3 und 4 angedeutet.
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Ein
fünftes Ausführungsbeispiel mit einer weiteren
Variante der Druckerzeugungseinrichtung ist in 5 veranschaulicht.
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In 5 wird
zum Erzeugen der Druckerhöhung im Innenraum 11 des
Behälters 10 analog zu den Ausführungsvarianten
von 2 und 4 das Volumen des Innenraums 11 mit
Hilfe eines bewegbaren Kolbens 18 reduziert. Im Gegensatz
zu den in 2 und 4 gezeigten
Beispielen wird dieser Kolben 18 aber nicht pyrotechnisch
oder mittels eines Druckfluids bewegt, sondern mit Hilfe eines elektrischen
bzw. elektromotorischen Antriebs 19.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 enthielt
der Behälter 10 jeweils einen Innenraum 11,
in dem eine fertig dosierte Lösung oder Emulsionen der
Reiz- oder Kampfstoffe in dem flüssigen Lösungsgas
aufgenommen war. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der
Vorrichtung ist es aber auch möglich, die Reiz- oder Kampfstoffe
und das Lösungsgas bis zur Betätigung der Vorrichtung
getrennt voneinander bereitzustellen. Der Vorteil besteht darin,
dass das Unfall- und Verletzungsrisiko durch unbeabsichtigte Freisetzungen aufgrund
einer Beschädigung der Vorrichtung verringert wird, da
bei einer Beschädigung des Behälters 10 zum
Beispiel nur das reine Lösungsgas austreten kann. Entsprechende
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter
Bezug auf die 6 und 7 erläutert.
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Wie
in 6 dargestellt, weist der Behälter 10 neben
dem Innenraum 11 noch einen weiteren Raum 26 auf,
der von dem Innenraum 11 getrennt ist. Der weitere Raum 26 ist
von dem Innenraum 11 durch eine Trennwand 29 getrennt,
die auf keine spezielle Form, Art und/oder Materialauswahl beschränkt
ist, beispielsweise als Membran ausgebildet sein kann. In dem Innenraum 11 befindet
sich das flüssige Lösungsgas und in dem weiteren
Raum 26 befinden sich die Reiz- oder Kampfstoffe. Die Reiz- oder
Kampfstoffe können in dem weiteren Raum 26 wahlweise
in Pulverform vorliegen oder in einem verflüssigten Gas
oder einer Flüssigkeit gelöst sein.
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In
dem weiteren Raum 26 ist zudem eine pyrotechnische Ladung 14 angeordnet,
die bei ihrer Zündung durch die Zündvorrichtung 16 zunächst eine
Druckerhöhung in dem weiteren Raum 26 erzeugt.
Durch diese Druckerhöhung im weiteren Raum 26 wird
die Trennung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren
Raum 26 des Behälters 10 aufgehoben,
zum Beispiel durch Öffnen eines (Trenn-)Ventils oder durch
Bersten einer (Trenn-)Sollbruchstelle 28 in der Trennwand 29 zwischen
Innenraum 11 und weiterem Raum 26, sodass die
Reiz- oder Kampfstoffe mit Druck in das Lösungsgas im Innenraum 11 injiziert
werden.
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Durch
diese Druckinjektion entsteht die gewünschte Emulsion oder
Lösung der Reiz- oder Kampfstoffe in dem Lösungsgas
im Innenraum 11 des Behälters 10. Durch
den weiter steigenden Druck im weiteren Raum 26 und damit
auch im Innenraum 11 wird schließlich der Innendruck
im Behälter 10 bis auf den Berstdruck der wenigstens
einen Sollbruchstelle 12 erhöht. Das Austreten
des Lösungsgasgemisches durch die geöffnete Sollbruchstelle 12 und die
Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft
erfolgen sodann in der oben beschriebenen Weise wie bei den vorherigen
Ausführungsbeispielen.
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In
einer Variante dieses Ausführungsbeispiels können
der Innenraum 11 und der weitere Raum 26 des Behälters 10 auch
in umgekehrter Weise genutzt werden. Das heißt, die Reiz-
oder Kampfstoffe befinden sich in dem Innenraum 11 und
das Lösungsgas ist in den weiteren Raum 26 gefüllt,
bevor die Druckerzeugungseinrichtung 14–16 die
Trennung zwischen Innenraum 11 und weiterem Raum 26 aufhebt,
um das gewünschte Lösungsgasgemisch im Behälter 10 bereitzustellen.
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In
einer noch weiteren Variante des Ausführungsbeispiels von 7 wird
die Trennung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren
Raum 26 nicht durch die pyrotechnische Ladung 14 aufgehoben,
sondern durch einen separaten Öffnungsmechanismus. Bei
Betätigung der Vorrichtung stellt dieser Öffnungsmechanismus
eine Verbindung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren
Raum 26 her, sodass sich die gewünschte Emulsion
bzw. Lösung der Reiz- oder Kampfstoffe in dem Lösungsgas
bilden kann, bevor die pyrotechnische Ladung 14 die Druckerhöhung
in den Räumen 11 und 26 und damit ein
Bersten der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 bewirkt.
Bei diesem Prozess muss darauf geachtet werden, dass das Lösungsgas
trotz der Volumenerweiterung durch den weiteren Raum 26 seinen
flüssigen Aggregatszustand beibehält, um die spätere Feinstverteilung
der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft zu gewährleisten.
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Das
Ausführungsbeispiel von 7 unterscheidet
sich von dem in 6 dargestellten einerseits durch
die Art der Druckerzeugungseinrichtung und andererseits durch die
Art der Druckerhöhung. Wie in 7 gezeigt,
weist die Druckerzeugungseinrichtung insbesondere die Fluidquelle 24 auf
und entspricht damit jener der dritten und vierten Ausführungsbeispiele.
Außerdem ist innerhalb des weiteren Raums 26 ein
bewegbarer Kolben 18 vorgesehen, der bei Betätigung
der Druckerzeugungseinrichtung 20–24 eine
Volumenreduzierung des weiteren Raums 26 bewirkt, um so
die Druckerhöhung zu erzeugen.
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Selbstverständlich
können auch bei diesem Ausführungsbeispiel die
Varianten ausgeführt werden, die oben in Zusammenhang mit
dem sechsten Ausführungsbeispiel von 6 dargestellt
worden sind. Außerdem können die beiden Ausführungsbeispiele
der 6 und 7 in beliebiger Weise miteinander
kombiniert werden; zum Beispiel kann auch bei der Vorrichtung von 6 ein
bewegbarer Kolben 18 in dem weiteren Raum 26 angeordnet
werden.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung (nicht
dargestellt) werden das Lösungsgas und die Reiz- oder Kampfstoffe
in zwei verschiedenen, voneinander getrennten Räumen des
Behälters 10 vorgehalten und dann in einem ersten
Schritt in dem Innenraum 11 zum gewünschten Lösungsgasgemisch
vermengt, bevor in einem zweiten Schritt der benötigte Überdruck
im Innenraum 11 erzeugt wird, um die Sollbruchstelle 12 zum
Bersten zu bringen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung oben anhand verschiedener Ausführungsbeispiele
und Varianten ausführlich beschrieben worden ist, ist die
Erfindung natürlich nicht nur auf diese Ausführungsformen
beschränkt, sondern der Fachmann wird ohne weiteres zahlreiche
Modifikationen und Abwandlungen im Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche erkennen.
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Die
Erfindung ist natürlich weder auf eine spezielle Art von
Lösungsgas noch auf eine spezielle Art von Reiz- oder Kampfstoffen
eingeschränkt. Auch der Zusatz von Additiven zur Austragungs-
und Verteilungsverbesserung ist möglich. Außerdem
ist keine Einschränkung auf spezielle Mengen und Mischungsverhältnisse
des Lösungsgases und der Reiz- oder Kampfstoffe und ggf.
der Additive vorgesehen.
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In
den oben beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen
haben die Behälter 10 bzw. deren Innenräume 11 jeweils
nur eine Sollbruchstelle 12. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung können aber ebenso mehrere Sollbruchstellen an
verschiedenen Positionen des Behälters vorgesehen sein.
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Weiter
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf keine
speziellen Anwendungen beschränkt. Beispielsweise kann
die Vorrichtung sowohl fest montiert werden als auch als mobile
Einzelvorrichtung verwendet werden. Außerdem ist eine Montage
der Vorrichtung an festen Einrichtungen wie Gebäuden und
dergleichen wie auch an mobilen Einrichtungen wie Fahrzeugen und
dergleichen möglich. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise bei Freilandanwendungen verwendbar,
kann aber ebenso in geschlossenen Räumen eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006016286
A1 [0002, 0008, 0020]