DE102021004285A1 - Feuerlöscher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Feuerlöscher der für Feuer-Lösch-Einsätze konzipiert ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Feuerlöschern, liefert der hier einen deutlich höheren Druck, wobei der Löschmittel-Strahl impulsartig abgegeben wird. Die Erfindung nutzt die Druck-Energie des expandierenden Wasserstoffs / Knallgases beim Brennvorgang, die auf das Löschwasser übertragen wird. Eine eingebaute Elektrolyse-Vorrichtung liefert recht schnell kleine Mengen an Wasserstoff, die dann für die Hochdruckerzeugung verwendet werden. Eine weitere Ausführung verwendet einen Butangas-Behälter, um mit Butangas Brennvorgänge zu initiieren und das Löschmittel aus der Löschmittel-Kammer mit hoher Geschwindigkeit zu verdrängen.

Description

• Die Erfindung betrifft einen tragbaren Feuerlöscher, dessen Lösch-Düse mit einem H²-Booster gekoppelt ist. Bis zu der Düse wird das Löschmittel ganz normal transportiert. Dort befinden sich ein paar kleine Hochdruck-Erzeuger-Kammer und eine kleine Patrone, die mit Wasserstoff oder einem anderen Brenngas gefüllt ist.
• Je nach Brennmaterial, sind manche Brände leicht zu bekämpfen, während manchmal die Löscharbeiten sich als sehr schwierig darstellen. In Gebäuden, z.B. Hochhäusern ist oft schwierig einen Brand zu bekämpfen. Wenn kein Zugang im Inneren eines Hochhauses möglich ist, dann versucht die Feuerwehr den Brand von außen zu bekämpfen. Das wird mithilfe von Dreh-Leitern geschafft. In solchen Fällen werden manchmal Hochdruck-Wasserwerfer benutzt. Wasserwerfer sind in der Lage große Wassermengen in einer relativ großen Distanz zu werfen. Diese Art der Brandbekämpfung hat einige Vorteile, weil unter anderen damit die Gefahr für die Feuerwehrleute minimiert wird. Insbesondere ist diese Methode notwendig bei gefährlichen Bränden oder bei bestehender Explosionsgefahr. Die Wirksamkeit dieser Methode ist zwar spürbar, anderseits verhältnismäßig relativ gering, wenn man bedenkt, dass dabei sehr große Wassermengen abgegeben werden, weil der Wasserstrahl mit der Entfernung sich zu sehr zerstreut. Zudem sinkt auch die Treff-Genauigkeit mit der der Wasserstrahl das Ziel erreicht.
• Die US8020628B2 betrifft ein Feuerlöschgerät, bei dem das in einem Tank bevorratete Löschmittel zum Zeitpunkt der Benutzung ausgetrieben wird.
• EP2461872B1 beschreibt ein Verfahren zur Bekämpfung und/oder Vorbeugung eines Brandes einer oder mehrerer Batteriezellen, bevorzugt von Lithium-Ionen-Zellen, wobei eine wässrige Lösung eines Kalzium-Salzes und ein Gel-Löschmittel angewendet werden.
• Es ist bereits bekannt, dass ein Brandherd effektiver mit kleineren Mengen Löschmittel, die mit Hochdruck, schnell und impulsartig abgegeben werden, löschbar ist. Es gibt zahlreiche Patentanmeldungen, die ein solches Verfahren oder Geräte beschreiben.
• Die DE69515143T3 sowie WO 90/07373 ( EP 0 402 425 ) beschreiben ein Gerät mit Impuls-Löschverfahren. Die Feuerlöschverfahren zielen darauf, eine der Bedingungen des Brennens zu beseitigen. Dafür verringern sie entweder die Temperatur des brennenden Materials unter die Zündtemperatur oder sie schließen Sauerstoff aus, der die Verbrennung aufrechterhält.
• Das Problem bei herkömmlichen Geräten ist dass der Hochdruck mit Hilfe von Pumpen erzeugt wird, die derart gross sind, dass sie nicht unbedingt tragbar konstruiert werden können und für Feuerwehrleute kaum über längere Strecken zu tragen ist. Es gibt auch andere Lösungen, bei denen der Druck aus einer Druck-Mittel-Flasche geleitet wird, allerdings dort lässt der Druck nach ein paar Impulsen stark nach.
• Der in den Patentansprüchen 1 bis 10 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen kleinen, kompakten, tragbare Feuerlöscher zu schaffen, mit dem man in der Lage ist, eine Brandstelle, mit Hilfe von Impuls-Strahlen wirksam zu bekämpfen.
• Dieses Problem wird durch einen Feuerlöscher mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 10 gelöst.
• Vorteile der Erfindung sind:
• - verbesserte Löschkraft bei Feuerbekämpfung,
• - sehr effiziente Anwendung,
• - weniger Löschmittel pro Einsatz notwendig,
• - kann auch schwer löschbare Brände bekämpfen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 9 erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Feuerlöscher mit eine Vorrichtung, die mit dem Wasserstoff-Brennvorgang als direkter Druckerzeuger für den Impuls-Löschmittelstrahl arbeitet,
• 2 eine Variante, die aus zwei Kammern besteht, die mit einem Ventil mit einander gekoppelt sind,
• 3 die Energie-Übertragung mit Hilfe eines Kolben,
• 4 eine Variante, bei der die Kolben-Arbeits-Fläche in die Brennkammer kleiner ist, als die der Löschmittelkammer,
• 5 eine Ausführung, bei der die Kolben-Fläche in die Brennkammer grösser als die der Löschmittelkammer,
• 6 den Einsatz einer Trennmembrane,
• 7 eine Variante mit einem drehbaren Hohlzylinder,
• 8 ein Feuerlöscher mit integrierter Elektrolyse-Vorrichtung,
• 9 die markierende Laserdiode.
• Die Vorrichtung ist ein Feuerlöscher 1, der mit einer Löschmittel-Düse 2 und speziellen Vorrichtung ausgestattet ist, die einen sehr hohen Druck erzeugen kann. Der Druckerzeuger ist unmittelbar mit der Löschmittel-Düse gekoppelt oder wird direkt mit der Löschmittel-Düse integriert. Für die Hochdruckerzeugung ist ein spezielles Antriebs-System eingebaut, das einen Impuls-Hochdruck bei Löschvorgang erzeugt. Der Hochdruck kann zwar direkt am Feuerlöscher drin erzeugt werden, bzw. die ganze Ladung unter Hochdruck gesetzt werden, ist aber nicht empfehlenswert, weil weitere Probleme bereiten kann. Das Aufbewahren des Löschmittels 3 in einem solchen Hochdruck-Behälter, in dem 100 oder mehr Bar Druck vorhanden sind, stellt ein Risiko dar. Ein kleinster Materialfehler in die Zylinderwand des Feuerlöschers könnte das Gefäß zerreißen und explodieren, was eine Gefahr für Menschen in der Nähe bedeuten würde. Optimaler ist kleinere, proportionierte Mengen des Löschmittels direkt beim Einsatz unter Hochdruck zu setzen und diese impulsartig abzugeben. In dem Fall wird der Druck erst in eine separate Vorrichtung, die mit der Löschmittel-Düse direkt gekoppelt ist, generiert. Die Vorrichtung weist einen Art H²-Booster auf, der einen extrem hohen Druck erzeugt, deren Werte z.B. zwischen 100 und 1000 Bar betragen. Die Druckenergie wird aus einer speziellen Brennkammer 4 gewonnen, die mit Knallgas 5 gefüllt wird, das elektrisch gezündet wird. Die Expansions-Energie des verbrannten Wasserstoffs wird direkt auf das Löschmittel ( 1 und 2) oder über einen Kolben (3, 4 und 5) oder über eine Membrane (6) übertragen. Die Erfindung funktioniert ganz gut mit Fluid-Löschmittel, aber auch mit Lösch-Pulver. Insbesondere die Membran-Variante ist optimal für Lösch-Pulver geeignet (6).
• Die direkte Variante, die auf der 1 dargestellt wird, weist eine Brennkammer 4 auf, die oben eine Art Kuppe 6 oder Konus mit der Spitze nach oben gerichtet, bildet, in der das Knallgas injiziert und gesammelt wird. Dort sind auch die Hochspannungselektroden 7 eingebaut. Unter der Brennkammer befindet sich anschließend eine Fluid-Kammer bzw. Löschmittel-Kammer 8, in der eine kleine Menge Löschmittel (ca. 200 - 400ml) durch die Löschmittel-Leitung (Schlauch) 9 einfließt. Sobald das Knallgas gezündet wird, wird der Druck direkt auf das Löschmittel 3 übertragen und durch die Löschmittel-Düse 2 herausgeschleudert. Sobald die Löschmittel-Kammer 8 leer wird, wird diese wieder mit Löschmittel aus dem Feuerlöscher über den Schlauch 9 gefüllt. Der Löschmittel-Pegel steigt bis in die Brennkammer 4 hinein, die teilweise mit Wasserstoff-Luftgemisch (Knallgas) gefüllt wird. Es folgt wieder eine Zündung, die das Löschmittel durch die Löschmittel-Düse nach außen verdrängt bzw. herauspresst. Nach jedem solchen Zyklus kann der Vorgang wiederholt werden und ein weiterer Hochdruck-Impuls an Löschmittel abgegeben werden. Die Löschmittelmenge, die durch die Hochdruckimpulse abgegeben wird, kann fast beliebig gestaltet werden. Weil die Vorrichtung komplett in dem Pistolen-Griff-Gehäuse 10, sollte diese möglichst wenig Gewicht mit sich bringen. Die Löschmittel-Kammer kann z.B. 100 bis 300ml Löschmittel aufnehmen und die Brennkammer sollte ca. 5-10cm³ Knallgas aufnehmen können. Diese Knallgasmenge reicht aus, um das Löschmittel aus der Löschmittel-Kammer mit Hochdruck durch die Löschmittel-Düse aus zu pressen. Selbstverständlich, dass es vorkommen kann, dass noch kleine Mengen an Löschmittel noch in die Kammer trotz Explosionskraft des Wasserstoffs bleiben, aber das ist zu vernachlässigen. In ein paar Versuchen wurde durch eine Hochgeschwindigkeitskamera sichtbar gemacht, wie das Wasserstoff beim Brennvorgang das Löschmittel herauspresst, aber zusätzlich den Weg durch die Löschmittel-Menge und Düse teilweise freibahnt, indem das Löschmittel herausgepresst wird. Allerdings gegen Ende des Vorgangs dringt auch vermehrt das Produkt des Brennvorgangs, nämlich Dampf durch die Düse, wobei eine sehr kleine Menge an Löschmittel zurückbleibt. Das Problem kann aber mit einer Trichterform oder Kuppenform der Brennkammer weitgehend gelöst werden. Insbesondere wenn das Löschmittel zuerst nach unten durch eine um 90° gebogene Leitung und dann durch die Düse gepresst wird, bleibt kaum was davon zurück in die Brennkammer.
• Die Variante aus der 2 ist mit zwei Kammern ausgestattet, die durch einer Öffnung oder einem Kanal 11 miteinander verbunden sind. Die Kammer oben dient als Brennkammer 4 und die zweite, die direkt darunter sich befindet, dient als Löschmittel-Kammer 8. Die beiden Kammern sind durch eine Öffnung oder einen Kanal mit einander verbunden. Ein Ventil oder Schließklappen 12 sind so eingebaut, dass der Druck von der Brennkammer ungehindert geleitet wird. Hier wird der Druck direkt aus der Brennkammer oder durch den Durchlass-Ventil / Flatterventil oder Schließklappen 12 auf die Löschmittel-Kammer (Fluid-Kammer) übertragen. Das Löschmittel, bzw. Lösch-Wasser wird mit Hochdruck aus der Löschmittel-Kammer durch die Löschmittel-Düse nach außen befördert.
• Auf der 3 ist eine weitere Ausführung dargestellt. Hier wird eine Kammer durch einen Kolben (Piston) 13 in zwei Teilen getrennt: in eine Brennkammer 4 und eine Löschmittel-Kammer 8. Der Vorteil dieser Methode ist ein nahezu vollständiges Herauspressen des Löschmittels unabhängig davon, wie die Düse oder die Brennkammer steht, oder in welche Richtung gezielt wird. Die Brennkammer ist mit einer Kartusche oder einen kleinen Vorrats-Tank 14 mit Wasserstoff gekoppelt. Von dort aus wird durch einen Ventil 15 dosiert eine kleine Menge Wasserstoff in die Brennkammer fließen, der teilweise auch mit Frischluft gemischt und das Knallgas bildet. In die Wand der Brennkammer ist mindestens eine Hochspannungs-Elektrode 7 eingebaut. Ein Hochspannungsgenerator 16 befindet sich außerhalb der Kammer in einem wasser-geschütztem Kapsel-Gehäuse 17 und ist elektrisch mit der Elektrode gekoppelt. Über einem Schalter 18 kann der Generator ein- und ausgeschaltet werden oder ein Piezo-Element 19, der einen Hochspannungsfunken 20 erzeugt, aktiviert werden. Die Löschmittel-Kammer ist mit dem Feuerlöscher durch einen Schlauch 9 gekoppelt und wird mit Löschmittel oder Löschwasser stets gefüllt. Sobald das Knallgas (kann aber auch ein anderes Gas, wie Propan oder Butangas sein) in die Brennkammer gelangt, wird es durch einen Hochspannungs-Funken gezündet. Das erzeugt kurzzeitig einen enorm hohen Druck, der den Kolben 13 schiebt und den Druck auf das Löschmittel 3 überträgt. Das Löschmittel wird blitzartig verdrängt und durch die Düse 2 nach außen geschleudert. Weil ein Sperrventil / Rückfluss-Stop-Ventil 21 (Rückschlag-Ventil) in die Löschmittel-Zufluss-Leitung 22 oder direkt am Kolben 13 eingebaut ist, wird das Zurückfließen des Löschmittels in die Leitung verhindert. Sobald die Löschmittel-Kammer 8 entleert wird und der Druck leicht unter dem Druckniveau der Löschmittelzufluss-Leitung herabfällt, öffnet sich automatisch das Sperrventil 21 wieder und erlaubt das Zufließen des Löschmittles in die Kammer. Somit wird die Löschmittel-Kammer 8 wieder mit Löschmittel 3 gefüllt und der Vorgang kann wieder von neu anfangen. Dieser Prozess kann in sehr kurzen Zeitabständen wiederholt werden. Es kommt impulsweise ein Löschmittelstrahl 23, der mit hohem Druck abgegeben wird. Das Löschmittel wird fein zerstäubt auf dem brennenden Gegenstand 24 mit Hochdruck abgegeben und auf diese Weise die Effektivität des Löschvorgangs erhöhen. Alle Elemente dieser Vorrichtung sind in einem kleinen kompakten Gehäuse 10 eingebaut, die nur ein paar hundert Gramm wiegt und direkt mit der Löschdüse 2 und dem kurzen Schlauch 9 des Feuerlöschers 1 gekoppelt ist. Es ist praktisch der Pistolen-Griff oder die Lanze 10, in dem / in der alle Hochdruckerzeugungs-Elemente und die Löschmittel-Düse 2 integriert sind. Die Energie-Quelle 25 für den Hochspannungs-Generator 16 kann eine kleine, wieder aufladbare Lithium-Batterie sein, die auch die elektronische Steuerung 26 mit Strom versorgt. Diese steuert den Hochspannungs-Generator 16 so an, dass zu richtigen Zeitpunkt, sobald die Brennkammer 4 mit Knallgas (oder einem anderen Gas) gefüllt wird und ein Abzug-Schalter 27 gedrückt wird, eine Zündung des Gases erfolgt und ein Hochdruck-Löschmittel-Strahl erzeugt wird. Wenn man den Abzug-Schalter im Pistolen-Griff gedrückt hält, dann wartet die Steuerung 26 bis die Brennkammer 4 und die Löschmittel-Kammer 8 dementsprechend gefüllt werden und dann initiiert sie erneut eine Funkenentladung über die Elektroden 7, die das Gas in die Brennkammer zünden. Die Brennkammer soll dabei mit einem Sensor 28 ausgestattet werden, der den Innendruck ermittelt. Auch ein Temperatursensor 29 und eine Auswerteeinheit 30 wären hilfreich für die Ermittlung der Zyklen-Zeitpunkte. Somit bei gedruckter Haltung des Abzug-Hebels / Schalters in dem Pistolen-Griff wird in Sekundentakt oder noch schneller ein Löschmittelstrahl 23 erzeugt, der mit Hochdruck abgegeben wird. Eine kleine H²-Kartusche (Vorrats-Tank) 14 mit 1000ml kann für mehrere hunderte Impuls-Strahlen reichen, je nachdem wieviel H² pro Impuls verbraucht wird. Zwei Rückschlag-Ventile 21 regeln automatisch den Schließ-Vorgang, der abhängig von den Druckwerten in den geteilten-Kammer-Teilen ist. Sie lassen nur eine Fließrichtung zu: von Kartusche / Vorrats-Tank 14 mit Wasserstoff 31 oder Butangas in die Brennkammer, und das zweite von Feuerlöscher in die Lösch-Kammer und nicht umgekehrt. Falls ein elektrisch steuerbares Ventil eingebaut werden soll, müsste in dem Fall es synchron gesteuert werden, dass je nach Ansprechzeit genau zum Zündzeitpunkt oder unmittelbar davor geöffnet wird. Die Ventile können zwar elektrisch auf- und zu gemacht werden, solche Elektroventile sind aber nicht unbedingt notwendig, weil die Vorgänge sehr gut auch mechanische Ventile regeln können. Z.B. ein Sperrventil, ein Flatterventil oder ein Rückschlag-Kugelventil 21, das einen Durchfluss in eine Richtung erlaubt oder auch ein rotierendes, hohlzylindrisches Element 32 mit einem Loch 33 in der Mitte, können die Aufgabe gut meistern. Die Kolbenstange 48 ist rohrförmig und bildet eine Löschmittel-Leitung, die das Löschmittel von der Zufluss-Leitung durch die Brennkammer nach vorne in die Löschmittel-Kammer 8 transportiert. Dort in dem Piston vorne befindet sich auch das Rückschlag-Ventil 21, das den Rückfluss des Löschmittels verhindert. Diese Variante ist sehr kompakt aufgebaut und kann auch in schmalen Lanzen integriert werden.
• Die Variante, die in der 4 dargestellt ist, weist ebenso einen Kolben auf, der die Kammer in zwei Teilen trennt. Allerdings ist hier der Kolben ein Doppelkolben, der verschiedene Arbeitsflächen aufweist. Der Brennkammer-Kolben 34, der in die Brennkammer 4 sich befindet, ist kleiner, als der Löschkammer-Kolben 35, der in die Löschmittel-Kammer 8 sich befindet. Dadurch wird der Druck aus der Brennkammer zwar einen niedrigeren Druck auf der Löschmittelkammer ausüben, aber die Löschmittelmenge, die dabei herausgepresst wird ist deutlich grösser. Durch eine Rückstellfeder 36 kann der Kolben mittig in die Kammer gehalten werden. Sobald die erste Kammer (Brennkammer) mit Wasserstoff + Luft Gemisch / Knallgas gefüllt ist und die zweite Kammer mit Löschmittel, wird eine Zündung des Knallgases eingeleitet. Die dabei erzeugte Druckkraft schiebt das Piston blitzartig nach vorne und somit verdrängt das Löschmittel aus der vorderen Kammer.
  5 zeigt eine Variante, die das Gegenteil deren aus der 4 darstellt. Hier ist die Arbeits-Fläche der Brennkammer-Kolben 34 in die Brennkammer grösser, als die der Löschmittelkammer. Somit wird bei der Bewegung des Kolbens durch die Druckenergie des Brennvorgangs des Knallgases, weniger Löschmittel aus der Löschmittelkammer verdrängt, die Druckkraft ist aber dabei proportional höher. Der Löschmittelstrahl wird hier mit höherer Geschwindigkeit abgegeben, als mit der Variante aus der 4. Natürlich ist dabei die gleiche Knallgasmenge als Referenzwert gemeint.
• Auf der 6 ist eine ähnliche Variante dargestellt worden, mit dem Unterschied, dass hier statt des Kolbens, eine Membrane / Trennmembrane 37 eingebaut ist. Die Membrane, kann elastisch gebaut werden oder sie kann am Rand konzentrische Falten 38 aufweisen, die eine Ausdehnung ermöglichen. Die Falten sind z.B. ähnlich wie bei der Spulen-Membrane eines Lautsprechers gebaut. Die Membrane, wie auch bei der Variante mit dem Kolben, trennt die Kammer in zwei Teilen: in eine Brennkammer 4 und in eine Löschmittelkammer 8. Bei Zündung des Knallgases wird eine Druckenergie freigesetzt, die die Membrane schiebt bzw. der Volumen in die Druckkammer wird grösser. Auf diese Weise bewegt sich die Membrane und übt damit eine Druckkraft auf die Löschmittelkammer bzw. auf das Löschmittel 3, das sich dort befindet. Somit wird das Löschmittel oder Wasser durch die Düse 2 mit hohem Druck herausgepresst. Sobald der Druck in die Brennkammer 4 abgebaut ist, bewegt sich die Membrane wieder durch die Federkraft der konzentrisch angeordneten Falten in Ausgangstellung zurück, das Rückschlag-Ventil öffnet sich und die Löschmittel-Kammer füllt sich mit Löschmittel
• Die Löschmittel-Leitung 9 wird bei den Varianten mit dem Kolben und der Trennmembrane durch einen Rückschlag-Ventil 21 von dem ZurückFließen des Löschmittels in dem Feuerlöschgerät geschützt werden. Bei der Variante mit dem Piston kann durch die Bewegung des Pistons, eine in die Wand eingebaute Öffnung, durch die das Löschmittel in der zweiten Kammer ankommt, geschlossen oder zumindest großteils verdeckt werden und somit ein Rück-Fluss des Löschmittels verhindert werden. Die Zufluss-Öffnung muss nicht vollständig durch das Piston geschlossen werden. Es reicht wenn diese Öffnung deutlich kleiner wird. Je kleiner diese Öffnung wird, desto weniger Löschmittel den Rückfluss antreten wird. Der Explosions-Druck des gezündeten Wasserstoffs wird großteils auf das Löschmittel in die Löschmittel-Kammer übertragen. Das Löschmittel wird mit extrem hohem Druck aus der Düse geschleudert und somit auf dem brennenden Gegenstand abgegeben. Das Piston wird durch die Rückstellfederkraft oder durch den Druck des wieder zufließenden Löschmittels in die Löschmittelkammer, in seine Ausgangsposition zurück geschoben und der Vorgang kann wieder von neuen anfangen. Ein ganzer Zyklus kann Bruchteile von Sekunden dauern, was die Anzahl der Impuls-Abgaben erhöhen kann. Es wäre praktisch leicht realisierbar z.B. eine Impuls-Frequenz von ca. 1 bis 20Hz zu erreichen. Über einem Regler kann die Impulsanzahl gesteuert werden, oder der Feuerwehrmann steuert das manuell über einen Schalter oder Taster. Bei einer optimalen Impuls-Abgabe von ca. 130ml Löschmittel mit einer Frequenz von 3 - 20 Hz wäre eine kleine Brandquelle innerhalb von Sekunden gelöscht. Durch den erhöhten Druck des Löschmittels, weit über dem Feuerwehr-Standard-Druckwerte hinaus, werden sehr kleine, fein zerstäubte Tropfen erzeugt, die auch elektrostatische bzw. Mikro-Barrieren, die durch molekulare Kräfte und Oberflächenspannungen am brennenden Material erzeugt werden, überwinden können. Dadurch wird der Brand schneller und effektiver mit sehr wenig Löschmittel gelöscht.
• Durch die Verbrennung von kleinen Mengen an Knallgas kann man auf diese Weise beliebige Druckimpulse erzeugen. Vor allem die Druckkraft der Druckimpulse kann durch einen Regler 39 beliebig eingestellt werden. Wenn höherer Druckwerte notwendig sind, kann man die Knallgasmenge pro Impuls erhöhen und dadurch wird die Druckkraft erhöht.
• Natürlich ist das Hochdruck-Pump-System, das mit Wasserstoffverbrennung funktioniert und so den Hochdruck generiert, nicht mit einem hohen Wirkungsgrad verbunden. Alleine durch Elektrolyse geht ca. 10-40% der Energie verloren, aber das Konzept der Idee ist, die ganze Hochdruck-Erzeuger-Vorrichtung leichter, einfacher und hochleistungsfähig bei kleinsten Abmessungen zu konzipieren. Diese Anforderungen erfüllt die Wasserstoff-Verbrennungsmethode. Verglichen mit einer Hochdruckpumpe, deren Energie-Versorgung und Begleitelemente, die schnell mehrere Kilogramm schwer werden können, ist dieses Hochdruck-Erzeugungs-System extrem leicht. Ein gebauter Prototyp wiegt lediglich 200g und erzeugt dabei beachtliche Hochdruck-Leistungen. Man kann auch andere Gase (z.B. Butangas) oder gar Zündpatronen mit explosiven Materialien (bestimmte Explosive, die auch in Munitions-Patronen vorkommen) verwenden, aber die Knallgasmethode ist eine sehr umweltfreundliche Methode, die einen sauberen, rußfreie Verbrennung erzeugt. Vor allem ist der Wasserstoff leicht zu erzeugen. Dafür reicht eine Elektrolyse-Vorrichtung vollkommen aus.
• Der Austausch von gebrauchten H²-Behältern / Kartuschen 14 oder Patronen sollte einfach sein, damit ein Feuerwehrmann diese leicht während des Einsatzes austauschen kann. Falls die Kartusche leer werden sollte und keine weiteren Kartuschen mehr zu Verfügung stehen sollen, kann man den Brand immer noch auf konventionelle Weise bekämpfen, weil die Löschdüse dann auf Durchfluss eingestellt werden kann.
• Bei einer anderen Variante wird ein Rückfluss des Löschmittels bei Hochdruck-Antrieb über einer drehbaren Hohlzylinder-Blende 40 verhindert. Hier ist in die Löschmittel-Kammer ein Hohlzylinder 40 eingebaut, der mit Löchern 41 an seine Wand 42 ausgestattet ist, der mit Löschmittel gefüllt wird. Wenn er so weit gedreht wird, dass die Löcher an die Position kommen, wo der Löschmittelzufluss-Leitung 22 sich befindet, dann lässt er das Löschmittel in die Löschmittel-Kammer eindringen. Bei einer Fortsetzung der Drehung wird die Leitung 22 geschlossen und die Verbindung zu Brennkammer und der Düse geöffnet. Man kann den Hohlzylinder halbieren und den so einbauen, dass er nur die Brennkammer und die Zufluss-Leitung von der Löschmittel-Kammer wechselweise trennt und verbindet. Die Verbindung zwischen der Düse und der Löschmittel-Kammer bleibt dagegen permanent offen.
  Je höher die Drehgeschwindigkeit des Hohlzylinders ist, desto mehr Impulse erzeugt werden. Die Drehung erfolgt elektrisch oder auch durch Schubkraft des Löschmittels. Die Methode erfordert gar keine Ventile, auch keine elektrische- oder Flatter-Ventile. Als Ventile dienen die Wände des Hohlzylinders (7). Die Wände der Kapsel sind nur an bestimmten Stellen offen, die nur an bestimmten Rotations-Zyklen den Kammern zu Verfügung stehen. Die Schubkraft ist enorm hoch und kann sehr starke Lösch-Impuls-Strahlen erzeugen.
• Die 8 zeigt eine Variante, bei der der Wasserstoff unmittelbar vor dem Einsatz durch Elektrolyse des Wassers generiert werden kann. Die Elektrolyse-Vorrichtung 43 kann direkt in dem Hochdruckerzeugungs-System integriert werden. Hier werden zwei Elektroden 44, die mit einer Energiequelle 25 verbunden sind, das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten und daraus ein Knallgas erzeugen. Das Gas wird in die Brennkammer 4 geleitet und dort durch einen elektrischen Hochspannungsfunken gezündet. Die Druckenergie wird auf das Löschmittel in der anderen Kammer, wie bei die vorherbeschriebenen Varianten, direkt, durch Kolben oder durch die elastische Membrane abgegeben. Es folgt ein Löschmittelstrahl, der impulsartig und mit Hochdruck abgegeben wird, der geeignet ist, einen Brandherd schnell zu löschen.
• Die Brenn-Zykluse in die Brennkammer können in kurzen Zeitabständen wiederholt werden. Auf diese Weise können die Löschmittelstrahl-Impulse recht schnell hintereinander abgegeben werden. Der dabei erzielte Druck ist ziemlich hoch und kann mehrere hunderte oder bei einer größeren Vorrichtung mit festem Einbau in einem Einsatzfahrzeug auch tausende Bar erreichen.
• Man könnte auch die Feuerlöscher-Flasche mit Hochdruck befüllen und dann den als Treib-Energie für das Löschmittel anwenden, allerdings ein Feuerlöscher, der mit mehrere hunderte Bar Druck gefüllt ist, wäre ziemlich gefährlich für die Einsatzkräfte, falls dabei zu einer Panne kommen sollte. Er könnte explodieren und dann lebensgefährliche Verletzungen verursachen. Hinzu kommt, dass ein solcher Feuerlöscher eine kürzere Lebensdauer hätte, weil eine Materialermüdung durch den Hochdruck schneller einschreiten könnte. Die damit abgegebene Druckkraft wäre zudem nicht konstant. Wenn der Feuerlöscher zu Hälfte leer wäre, ist die Druckkraft dann auch ungefähr halb so hoch, wie anfangs.
• Die Bekämpfung des Brandherdes kann mit der Wasserstoff-Schubkraft-Methode ziemlich schnell erfolgen. Die Vorrichtung kann zwar kompliziert gebaut werden, allerdings funktionieren die relativ einfachen Varianten ebenso gut und sind sehr zuverlässig. Bei der Variante, wobei eine Wasserstoff-Brennkammer direkt mit einen Löschmittel-Kammer gekoppelt ist, die mit Löschmittel oder Löschwasser laufend gefüllt wird, sind keine beweglichen Teile drin. Sobald das Knallgas (Wasserstoff + Sauerstoff bzw. Wasserstoff + Luftgemisch) in die Brennkammer geleitetet und gezündet wird, wird eine Druckkraft erzeugt, die direkt auf die Kammer mit dem Löschmittel oder Löschwasser übertragen wird und das Löschmittel / Löschwasser aus einer Löschdüse nach außen blitzschnell verdrängen. Es wird somit ein sehr schneller Strahl erzeugt, der mit einem extrem hohen Druck abgegeben wird, das den Brandherd trifft. In dem Fall würde das Feuer sehr effektiv und schnell mit Hochdruck Impuls-Löschmittel-Strahlen gelöscht. Der Wasserstrahl-Druckbereich kann kurzzeitig bis zu mehrere hunderte Bar erreichen und einen brennenden Gegenstand durch impulsartig zerstäubtes Wasser oder gezielte Hochdruck-Wasserstrahlen blitzschnell löschen. Weil die Impulse fast beliebig oft erzeugt werden können, wird ein sehr effizienter Löschvorgang erreicht, der mit wenig Löschmittel oder Löschwasser erfolgt.
• Die Variante, die in der 9 dargestellt worden ist, weist ein Laser-Markier-System auf, das den zu sprühenden Bereich per Laserstrahl (z.B. grüne Laserdioden) markiert. Die Methode mit der Laser-Markierung ist sinnvoll, wenn man kleine Brände bekämpfen will, weil damit zielgenau der Löschmittelstrahl auf dem Brandherd abgegeben wird. Hier wird eine Laserdiode 45 verwendet, die einen intensiven Laserstrahl 46 in dem Bereich projiziert, der auch vom Löschmittelstrahl getroffen wird, kann den Bereich genau markieren und man weiss es genaue vorher, wo man mit dem Löschmittelstrahl zielt oder treffen wird.
• Natürlich wird bei allen Varianten die optimale Mischproportion von Wasserstoff und Sauerstoff oder Wasserstoff und Frischluft berücksichtigt bzw. eingeleitet. Wenn zu wenig Sauerstoff in Gasgemisch in die Brennkammer sich befindet, wird der Brennvorgang nicht vollständig stattfinden und die Druckenergie nicht optimal entfaltet. Die Anzahl der Wasserstoff-Moleküle, die sich mit den Sauerstoff-Molekülen verbinden, um Wasser (Wasserdampf) daraus zu gewinnen, sowie der Sauartstoffanteil in der atmosphärischen Luft sind ja bekannt. Deswegen ist ein optimales Mischverhältnis nicht schwer zu berechnen. Die Proportionierung der Wasserstoff-Menge ist relativ einfach durch eine Ventilsteuerung oder Einspritz-Vorrichtung gewährleistet. Diese kann z.B. in Form einer elektrisch angetriebenen Spritze gestaltet werden. Die würde eine kleine Menge Wasserstoff in die Brennkammer einspritzen, in der vorher Frischluft eingesaugt wäre.
• Zu erwähnen ist, dass dieser Feuerlöscher möglicherweise nicht optimal als Feuerlöscher in einem Gebäude an die Wand aufzuhängen geeignet ist, weil die dort möglicherweise jahrelang unbenutzt stehen wird und dabei die Energie-Quelle schwächer wird oder der Wasserstoff aus der Kartusche langsam entweichen kann. Aber als Hand-Feuerlöscher, den die Feuerwehrleute standardmäßig, bzw. regelmäßig benutzen, ist er sehr wohl geeignet. Hier könnte der Feuerlöscher regelmäßig an eine Ladestation angeschlossen werden, durch die der Akku aufgeladen wird. Man könnte dabei auch die dort integrierte Elektrolyse-Vorrichtung aktivieren und Wasserstoff erzeugen, der dann in eine Kammer oder Kartusche bis zu dem Einsatz aufbewahrt wird. Weil er möglicherweise jeden Tag verwendet wird, wird nicht Wasserstoff dabei sich verflüchtigen.
• Um die Nachteile zu vermeiden, falls die aufladbare Energiequelle unerwartet zu Neige geht, kann der Feuerlöscher mit eine Bypass-Leitung gekoppelt werden, die im solchen Fällen einen direkten Löschmittel-Transport von dem Feuerlöscher bis zu der Düse ermöglicht. Das Hochdruck-System wäre dann umgegangen und der Feuerlöscher wie ein herkömmlicher Feuerlöscher funktionieren würde. Die Varianten mit Rückschlag-Ventile an die Löschmittel-Zufluss-Leitung 22 lassen das Löschwasser sowieso durch bis zu der Düse, solange die Brennkammer keinen Hochdruck erzeugt. Erst wenn ein Hochdruck aufgebaut wird, schließt sich das Rückschlag-Ventil zu und unterbricht den Wasserzufuhr von der Löschmittel-Zufluss-Leitung 22.
• Diese Vorrichtung, bzw. die Hochdruck-Erzeugungselemente können in einem kompakten Gehäuse eingebaut werden und dann einfach an einem Standard Feuerlöscher auch nachträglich angebracht oder aufgeschraubt werden. Das wäre dann eine Art Nachrüst-Vorrichtung, die mit einem Feuerlöscher gekoppelt werden kann. An der Stelle des kurzen Schlauchs könnte der Schlauch der Vorrichtung aufgeschraubt werden.
• Weil der Wasserstoff mit der Zeit sich verflüchtigt, kann bei einem Wasserstoffbehälter, der nicht sehr hochwertig ist, nach ein paar Wochen nichts mehr übrig bleiben. Deswegen für einen Feuerlöscher, der lange stehen müsste, sollte dabei ein kleiner, nachfüllbarer Gasdruck-Behälter 47, der statt Wasserstoff mit Butangas 49 gefüllt ist, verwendet werden. Der Behälter kann durchsichtig sein, um die Füllmenge mit Butangas sehen zu können (ähnlich wie bei Feuerzeuge).
• Bezugszeichenliste

1

Feuerlöscher

2

Löschmittel-Düse

3

Löschmittel

4

Brennkammer

5

Knallgas

6

Kuppe

7

Hochspannungselektroden

8

Löschmittel-Kammer

9

Löschmittel-Leitung / Schlauch

10

Pistolen-Griff-Gehäuse / Lanze

11

Kanal

12

Schließklappen

13

Kolben (Piston)

14

Vorrats-Tank mit Wasserstoff

15

Ventil

16

Hochspannungsgenerator

17

Kapsel-Gehäuse

18

Schalter

19

Piezo-Element

20

Hochspannungsfunken

21

Sperrventil / Rückfluss-Stop-Ventil

22

die Löschmittel-Zufluss-Leitung

23

Löschmittelstrahl

24

brennenden Gegenstand

25

Energie-Quelle

26

elektronische Steuerung

27

Abzug-Schalter

28

Sensor 28 / Drucksensor

29

Temperatursensor

30

eine Auswerteeinheit w

31

Wasserstoff

32

hohlzylindrisches Element

33

Loch

34

Brennkammer-Kolben

35

Löschkammer-Kolben

36

Rückstellfeder

37

Membrane / Trennmembrane

38

konzentrische Falten

39

Regler

40

Hohlzylinder

41

Löchern

42

Wand

43

Elektrolyse-Vorrichtung

44

Elektrode

45

Laserdiode

46

Laserstrahl

47

Gasdruck-Behälter

48

Kolbenstange (Rohrförmig)

49

Butrangas

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 8020628 B2 [0003]
• EP 2461872 B1 [0004]
• DE 69515143 T3 [0006]
• WO 9007373 [0006]
• EP 0402425 [0006]

Claims (10)

1. Feuerlöscher, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer kleinen elektrischen Hochdruckpumpe und eine Energie-Quelle, die direkt in dem Griff oder in dem Gehäuse integriert sind, in dem auch die Löschmittel-Düse sich befindet, ausgestattet ist.
2. Feuerlöscher, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Hochdruck-Erzeuger-System, das einen Hochdruck auf das Löschmittel erzeugt, das direkt in dem Griff oder in dem Gehäuse integriert ist, in dem auch die Löschmittel-Düse sich befindet, bestehend aus mindestens - einem Vorrats-Tank oder einer Patrone oder Kartusche, die mit Wasserstoff gefüllt ist, - einer Brennkammer, in die der Wasserstoff aus dem Vorrats-Tank oder Patrone oder Kartusche durch ein Ventil geleitet wird, - eine Frischluftansaugventil, das Frischluft in die Brennkammer leitet, - eine oder zwei Hochspannungselektroden, die in die Brennkammer eingebaut sind, - eine Hochspannungs-Strom-Quelle oder Hochspannungsgenerator sowie eine elektronische Steuerung, die mit den Hochspannungselektroden gekoppelt ist, - eine Löschmittelkammer, die mit einer kleinen Menge Löschmittel aus dem Feuerlöscher über ein Ventil oder Elektroventil oder Rückschlag-Ventil befüllbar ist, die direkt in Verbindung mit der Brennkammer steht oder durch eine Membrane oder Piston getrennt von der Brennkammer, druckübertragend gekoppelt ist, deren Löschmittelaustritt über die Lösch-Düse erfolgt, - eine elektrischen Energie-Quelle, - ein kompaktes Gehäuse, indem alle diese Elemente eingebaut sind, das mit Hilfe eines Schlauchs oder einer Rohrleitung mit dem Feuerlöscher gekoppelt ist, ausgestattet ist.
3. Feuerlöscher nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer hinten und die Löschmittel-Kammer vorne, direkt hinter der Löschmittel-Düse in die Lanze oder in dem Gehäuse eingebaut sind und der, die beiden Kammer voneinander trennender Kolben, mit einer rohrförmigen Kolbenstange ausgestattet ist, durch die, das Löschmittel direkt aus dem Schlauch oder Rohrleitung in die Löschmittel-Kammer geleitet wird, wobei in die Kolbenstange oder vorne am Kolben auf der Seite in die Löschmittel-Kammer ein Rückschlag-Ventil eingebaut ist.
4. Feuerlöscher nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass kleine Mengen des Löschmittels aus der Löschmittel-Kammer während Gas-Zündung in die Brennkammer und dort erzeugten Hochdruck, impulsartig mit Hochdruck durch die Löschmittel-Düse herausgeschleudert werden.
5. Feuerlöscher nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl oder die Frequenz der Impulse manuell durch einen eingebauten Schalter oder automatisch durch einen Regler beliebig oder stufenweise steuerbar ist.
6. Feuerlöscher nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er mit eine Elektrolyse-Vorrichtung, die Wasserstoff oder Knallgas aus Wasser erzeugt und in die Brennkammer leitet, ausgestattet ist.
7. Feuerlöscher nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit eine durch einen Schalter einschaltbare Laserdiode, die in die Löschmittel-Düse oder genauso gerichtet außerhalb angebracht ist, die den Strahlbereich der Löschmittel-Düse per Laserstrahl vorab mit derselben Geometrie markiert oder beleuchtet, ausgestattet ist.
8. Feuerlöscher nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Bypass-Funktion ausgestattet ist, die im Falle einer Störung des Hochdruckerzeugers oder niedrige Energie-Werte der Energie-Quelle, einen direkten Löschmittel-Transport von dem Feuerlöscher bis zu der Düse ermöglicht.
9. Feuerlöscher nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck- und Impuls-Löschmittelstrahl-Erzeugungs-Elemente in einem kompakten Gehäuse eingebaut sind, das als Aufsatz oder als Zusatz-Vorrichtung, die mit einem Feuerlöscher verbindbar ist, konzipiert ist.
10. Feuerlöscher nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe oder das Hochdruck-Erzeuger-System anstatt mit Wasserstoff, mit Butangas funktioniert, wobei ein nachfüllbarer Butangas-Druckbehälter eingebaut ist.

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