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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung und ein Löschverfahren für Brände in Rohrleitungen, insbesondere in pneumatischen Transportleitungen für den Materialtransport innerhalb der Produktion oder etwa die Staubabsaugung in Bearbeitungszentren oder von Fertigungsmaschinen.
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Derartige Rohrleitungsbrände entstehen im Wesentlichen in Materialablagerungen, welche sich besonders stark an den Innenwänden dieser Rohr- und Transportleitungen ablagern und etwa durch Zündinitialen, wie Funken oder Glutnester aus der Materialbearbeitung entzündet werden können.
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Da der Transport von Materialien oder Stäuben pneumatisch durch Druckunterschieden in den Transportleitungen erfolgt, können sich Rohrleitungsbrände, auch durch den im Förderluftstrom vorhandenen Sauerstoff schnell ausbreiten.
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Die hierdurch erhöhte Brandlast in pneumatischen Transportleitungen wird besonders durch zwei umfangreiche Stoffgruppen verursacht.
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Da sind zu einem die Ablagerung von organischen Stoffen, wie etwa Holzspäne oder Nahrungs- und Futtermittel, welche in dem kontinuierlichen Luftstrom der Transportleitungen langsam getrocknet werden und dadurch eine sehr geringe Mindestzündenergie aufweisen.
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Zum andern können auch Ablagerungen von ölhaltigen metallischen Stäuben entlang der Innenwände von pneumatischen Transportleitungen zu einer erhöhten Brandlast führen und sich etwa durch Funkeneintrag oder absinkende Glutnester entzünden, was zu schwer zu kontrollierenden Metallbränden führen kann. Metallbrände entstehen besonders im Zusammenhang mit einer Schweißrauchabsaugung, in Absauganlagen von Gießereien oder in Absaugungen und Transportleitungen von Metallbearbeitungsmaschinen.
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Da es sich bei Rohrbränden in pneumatischen Transportsystemen in der Regel um geschlossene, unzugängliche Leitungsführungen innerhalb von Fertigungsstätten handelt, sind äußere Maßnahmen zu Brandbekämpfung von Bränden innerhalb der Transportrohleitungen wenig aussichtsreich und beeinträchtigen zusätzlich die Arbeitssicherheit von Personen, sowie die weitere Nutzung der im Umkreis befindlichen Anlagen und Maschinen.
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Ein äußerer Löschangriff durch die Feuerwehr, der die Öffnung der betroffenen Transportrohrleitung notwendig mach, würde durch die dabei mögliche Zuführung von Umgebungssauerstoff die Brandsituation nur noch verschlimmern.
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Zur Lösung der Probleme einer effektiven Rohrbrandbekämpfung wurden verschiedene Vorschläge bekannt, deren Löschverfahren direkt an der Quelle der Brandentstehung im Innern von Rohrleitungen ansetzen. So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10160 102A1 eine Vorrichtung zum Löschen eines Brandes in einer Rohrleitung bekannt, welche einen feinverteilten Wassernebel als Löschfluid in die betroffene Rohrleitung einbringt. Da Wasser unbedenklich hinsichtlich des menschlichen und tierischen Körpers und von beherrschbarer korrosiver Wirkung ist, wird es als bevorzugtes Löschmittel gegenüber mit anderen Zusätzen versehenen flüssigen Löschmitteln eingesetzt. Auch soll der verwendete Wassernebel für eine zusätzliche Kühlung der Rohrwände in der Umgebung des Brandherds sorgen und durch eine Löschdüse, bevorzugt in Richtung parallel der Längsachse des Rohres ausgerichtet, eingebracht werden. Die hier beschriebene Vorrichtung wird allerdings zum Löschen von Gasbränden des in Rohrleitungen transportierten Gases und zum Absaugen von entzündlichen Gasströmen verwendet. Die betrachteten Gasströme bilden sich hier aus einem Gemisch von Luft und Brüden, sowie weiteren Dämpfen welche beim frittieren von Lebensmitteln entstehen und sich leicht selbst entzünden können.
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Auf die wichtige Detektion von Bränden durch eine Überwachungseinrichtung wird nicht näher eingegangen.
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Neben deren ausschließlichen Eignung zum Löschen von Gasbränden in Rohrleitungen dieser bekannten Löschvorrichtung, könnte auch ein relativ schnelles Absinken der vernebelten Wassertröpfchen auf den Boden von Rohrleitungen von Nachteil sein und deren effektive Löschwirkung vermindern. Es ist auch anzunehmen, dass sich selbstentzündliche Gasbrände in der Rohrleitung sich sehr schnell ausbreiten und durch die vorgeschlagene Wassernebellöschung nicht erreicht werden.
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Daher ist einer frühzeitigen Detektion von Rohrleitungsbränden, sowie die zeitnahe Auslösung eines effektiven Löschvorgangs von besonderer Wichtigkeit.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile bekannter Löscheinrichtungen und Löschverfahren weitgehend zu vermeiden und eine Löscheinrichtung, sowie ein Löschverfahren vorzuschlagen welche Rohrleitungsbrände, insbesondere Brände in pneumatischen Transportleitungen schnell und ohne wesentliche Nachteile und Störungen für den Betriebsablauf der beteiligten Anlagen, sowie das Betriebspersonal bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird durch die in dem ersten und fünften Patenanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
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In den jeweiligen Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine Löscheinrichtung für Rohrleitungen vorgeschlagen, welche vorzugsweise als pneumatische Transportleitungen ausgebildet sind und im Wesentlichen dem pneumatischen Transport und der Förderung von organischen Stoffen oder ölhaltigen metallischen Stäuben dienen, welche sich vorzugsweise an den Rohrinnenwänden ablagern und eine erhebliche Brandlast ausbilden.
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Die vorgeschlagene Löscheinrichtung weist zur Detektion der Brandentstehung eine Funkenmeldeeinrichtung auf, welche signaltechnisch mit einer Gaslöscheinrichtung zur Rohrbrandlöschung verbunden ist. Die Funkenmeldeeinrichtung umfasst eine Funkenmeldezentrale und mehrere Funkenmelder, welche zur frühzeitigen Detektion von Funken, Glutnestern oder anderen Zündinitialen in die Transportleitung sensorisch integriert sind. Die Steuerausgänge der Funkenmeldezentrale sind erfindungsgemäß mit einer Gaslöscheinrichtung zur Auslösung des Löschvorgangs mit einem Inertgas in das Innenvolumen der Transportleitung verbunden.
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Die erfinderische Gaslöscheinrichtung für pneumatische Transportleitungen umfasst im Wesentlichen einen oder mehrere Löschgasbehälter und mehrere in die Transportleitung integrierte Gaslöschdüsen zur Abgabe des Löschgases.
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Dabei sind die als Löschgasbehälter ausgebildeten Druckbehälter über ein Löschrohrnetz mit den Gaslöschdüsen in der Transportleitung verbunden.
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Unter einer Transportleitung im Sinne dieser Erfindung, sollen jede Art von Rohrleitungen, unabhängig von Ihrem geometrischen Querschnitt und ihrer Rohrwandung verstanden werden, welche der Förderung und dem Transport von entzündlichen Materialien dienen und sich in inneren Rohrabschnitten ablagern können.
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Die vorgeschlagene Löscheinrichtung wir vorzugsweise in einem kritischen Rohrabschnitt, etwa kurz nach deren Machinenanbindung angeordnet und durch eine Absperreinrichtung gasdicht abgeschlossen.
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Die Absperreinrichtung wird vorzugsweise durch jeweils einen am Eingang und Ausgang des kritischen Rohrabschnitts angeordneten Schieber gebildet, dessen Steuerung und Auslösung durch die elektronischen Steuerausgänge der Funkenmeldezentrale erfolgt.
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Im Alarmfall, also etwa beim Überschreiten der Detektion einer bestimmten Mindestzahl von Funken durch die Funkenmelder, wird der kritische Rohrabschnitt eingangs- und ausgangsseitig gegen jeden weiteren Material- und Gasfluss mittels der beiden als Schieber ausgebildeten Absperreinrichtungen gesperrt und die Gaslöscheinrichtung zur Einleitung des Löschgases in den kritischen Rohrabschnitt ausgelöst. Diese Steuervorgänge erfolgen durch die Funkenmeldezentrale der Funkenmeldeeinrichtung.
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Zur Vermeidung von entzündlichen Staubaufwirbelungen bei der Zuführung eines Inertgases in die Transportleitung wird dessen Strömungsgeschwindigkeit erfindungsgemäß vermindert. Die Verminderung wird durch die Absenkung des Gasdrucks einer als Löschgasbehälter ausgebildeten Löschgasflasche mittels eines Druckminderers in das Löschrohrnetz und in einer zweiten Stufe durch besonders ausgebildete Löschgasdüsen erreicht.
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Die Erfindung soll nun anhand einer Zeichnung und mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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1 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung 1 und deren Anordnung in einem Lösch- und Detektionsbereich 12 einer pneumatischen Transportleitung 2.
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Die Löscheinrichtung 1 kann erfindungsgemäß zur Bekämpfung von Rohrbränden mit unterschiedlichen Brandlasten für verschiedene Absaug-, Rohr- und Transportleitungen vorteilhaft eingesetzt werden.
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In der vorliegenden Erfindung werden allerdings vorzugsweise Transportleitungen betrachtet, welche etwa als Absaug-, und Transportleitung für organische Stoffe, wie Holzspäne, Nahrungsbestandteile oder Futtermittel oder auch metallische Stäube bei Maschinen der Metallbearbeitung Verwendung finden.
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Die mit einem Förderluftstrom transportierten Stoffe und Stäube lagern sich häufig an den Innenwänden der Transportleitungen ab und können zu entzündlichen Brandlasten führen.
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Bei der Ablagerung dieser Stoffe in der Transportleitung 2 erfolgt auch deren langsame aber sichere Trocknung durch einen kontinuierlichen Förderluftstrom und bewirkt deren sehr geringe Mindestzündenergie.
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Auch abgelagerte ölhaltige metallische Stäube in Absaugeinrichtungen bei der Metallbearbeitung und deren Transportleitungen 2 stellen in Verbindung mit möglichen Metallbränden eine erhebliche Brandlast dar. Kommt es etwa während der laufenden Produktion zum Eintrag von Funken oder Glutnestern, die in der Transportleitung zu Boden sinken, kann sich die dort abgelagerte Brandlast entzünden.
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Ein kritischer Rohrabschnitt könnte so als Zündschnur die gesamte Transportleitung 2 entzünden, da sich brennbares Material meist entlang der gesamten Leitungslänge ablagert und ein Rohrbrand durch den kontinuierlichen Luftstrom der pneumatischen Förderung noch zusätzlich angefacht wird.
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Ein kontinuierlicher Förderluftstrom wird etwa durch einen in die Transportleitung 2 integrierten Transportventilator 11 (1) erzeugt.
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Da die genannten Brandlasten unabhängig vom Verlauf der Transportleitung entstehen können, ist auch die Anordnung der Löscheinrichtung unabhängig von deren räumlichen Orientierung, etwa senkrecht oder waagerecht.
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Die in 1 dargestellte Löscheinrichtung 1 kann erfindungsgemäß für einen beliebigen kritischen Rohrabschnitt einer pneumatischen Transportleitung 2 vorgesehen werden und wird durch die als Schieber 7 ausgebildete Absperreinrichtung gas- und materialdicht in einen Lösch- und Detektionsbereich 12 eingeschlossen.
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Wie schon angemerkt, wird der Förderluftstrom zum Transport der entzündlichen Partikel des Transportgutes durch einen in der Transportleitung 2 angeordneten Transportventilator 11 realisiert.
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Zur Erkennung von Funken oder anderen Zündinitialen in dem Lösch- und Detektionsbereich 12 der Transportleitung 2 findet eine an sich bekannte Funkenmeldeeinrichtung 3, deren Bauart häufig schon aus Funkenlöschanlagen bekannt ist Verwendung.
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Zur Funkenerkennung werden vorzugsweise zwei gegenüberliegende Funkenmelder 3 in die Rohrwände der pneumatischen Transportleitung 2 integriert.
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Dabei können verschiedene Typen von Funkenmeldern in Abhängigkeit der Art der zu erwartenden Brandlast und Detektionstemperatur zur Anwendung kommen.
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So sind etwa verschiedene Funkenmelder für die Detektion von Funken in organischen, nicht-organischen oder metallischen Stäuben verwendbar.
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Bekannte Funkenmelder, wie etwa FSK-Melder der Fa. T&B electronic GmbH sind etwa für die Erfassung von Funken mit Temperaturen über 700 °C gut geeignet, FST-Melder registrieren schon Partikel ab einer Temperatur von etwa 300 °C und FST-It-Melder registrieren schon mäßig heiße Körper ab 150 °C. Es stehen also verschiedene Funkenmelder der genannten Firma für einen breiten Anwendungs- und Temperaturbereich zur Detektion von Zündinitialen verschiedener Stoffe und Partikel zur Verfügung.
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Diese, in die Transportleitungen integrierten Funkenmelder erfüllen auch die Anforderungen des VdS und können eine große Anzahl von Funken und/oder Glutnestern oder auch einen offenen Brand detektieren, sowie erfindungsgemäß eine Gaslöscheinrichtung 5 über die signaltechnisch verbundene Funkenmeldezentrale 4 ansteuern.
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Die an die Funkenmeldeeinrichtung 3 angeschlossene Gaslöscheinrichtung 5 erfindungsgemäß wird über die Funkenmeldezentrale 4 angesteuert und initialisiert (1).
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Zur Löschung von Bränden oder Glutnestern im Innern von pneumatischen Transportleitungen verwendet die erfindungsgemäße Gaslöscheinrichtung 5 ein Inertgas, welches in den Lösch- und Detektionsbereich 12 der Transportleitung 2 eingeleitet wird und den vorhandenen Luftsauerstoff verdrängt.
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Bekannte Inertgase sind etwa Stickstoff, Argon und Kohlendioxid oder Gasgemische, wie Inergen oder Argonite.
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Für die vorliegende Erfindung wird das Inertgas Argon als Löschgas verwendet und im Alarmfall über ein Löschrohrnetz 13 und mindestens eine Gaslöschdüse 6 in die Transportleitung 2 eingeleitet. Das Löschgas Argon (Ar) wird komprimiert in den als Druckbehälter 8 ausgebildeten Löschgasbehälter 8 gelagert. Der Druckbehälter 8 verfügt über einen elektrischen Auslösekopf 9, der über die Funkenmeldezentrale 4 zur Öffnung des Druckbehälters 8 und Abgabe des Löschgases angesteuert wird. Als Druckbehälter 8 kommt im Normalfall eine mit dem Inertgas Argon gefüllte Druckgasflasche 8 zum Einsatz, an deren Flaschenventil ein Druckminderer angeschlossen ist. Das Flaschenventil ist dabei als Gaslöschventil ausgebildet.
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Über den ausgangsseitigen Anschluss des Druckminderers wird das Löschgas Argon erfindungsgemäß in das verbundenen Löschrohrnetz 13 und die in die Rohrwandung der Transportleitung 2 integrierten Gaslöschdüsen 6 abgegeben.
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Die in 1 dargestellten beiden Gaslöschdüsen 6 sind dabei in den durch die Schieber 7 verschließbaren Lösch-und Detektionsbereich 12 der Transportleitung 2 angeordnet. Das in der Druckgasflasche 8 befindliche Löschgas Argon wird mit einem Druck von 200 bar gelagert und abgegeben. Zur Abgabe in das Löschgasnetz 13 wird der Druck durch den Druckminderer erfindungsgemäß auf 12 bar reduziert, um Staubaufwirbelungen bei der Einleitung des Löschgases in der Transportleitung 2 zu vermeiden. Bei Staubaufwirbelungen in den Lösch- und Detektionsbereich 12 der Transportleitung 2 besteht die Gefahr, ungewollt eine Ex-Atmosphäre zu schaffen, die im Brandfall zu einer Explosion führen kann.
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Daher sind zusätzlich zur Druckreduzierung des Druckminderers die Gaslöschdüsen 6 derart ausgebildet und konstruiert, dass die Strömungsgeschwindigkeit des in die Transportleitung 2 einströmenden Löschgases erfindungsgemäß vor dem Einströmen nochmals reduziert wird.
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Es liegt auch im Bereich der Erfindung mehr als eine Löschgasflasche 8 oder zwei Gaslöschdüsen 6 zum Einbringen des Löschgases vorzusehen, insbesondere in Abhängigkeit von dem zu inertisierenden Rohrvolumen oder der Rohrlänge.
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In der Regel muss die Löschgaskonzentration in der Rohrleitung 2, insbesondere in dem Lösch- und Detektionsbereich 12 ca. 60 % betragen um einen ausreichenden Brandschutz zu erzielen. Praktisch sind für die Berechnung der notwendigen Löschgaskonzentrationen auch Abströmverluste oder die Nachlaufzeiten von Transportventilatoren 11 zu berücksichtigen.
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Die notwendige Löschgaskonzentration ist zusätzlich auch von der Brandlast der in einer pneumatischen Transportleitung 2 abgelagerten Stoffe und Stäube abhängig.
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Entsprechende Auslegekonzentrationen ergeben sich allgemein etwa auch aus den Vorschriften des Verbandes der Sachversicherer (VdS) für gasförmige Löschmittel. Gemäß der dortigen Vorschrift VdS 2380 werden Inertgas-Konzentrationen von etwa 49 % für organische Ablagerungen, oder max. 59% für abgelagerte Öle für den zu schützenden Löschbereich empfohlen.
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Dementsprechend ergeben sich auch eine maximale Flutungszeit von 60 Sekunden nach Alarmauslösung und Haltezeiten von bis zu etwa 10 Min. für die in das Löschvolumen einströmemden Löschgase aus o.g. VdS-Vorschriften.
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In der Regel sind die eingesetzten Mengen von Argon als Löschgas dabei so gering, dass sie als ungiftiges Edelgas bei einem eventuellen Austritt aus der Transportleitung 2 innerhalb eines Produktionsbereiches nur so wenig Sauerstoff verdrängt, dass keine weiteren Personenschutzmaßnahmen erforderlich sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Funkenmeldezentrale zusätzlich über eine Signalleitung 10 mit der oder den Bearbeitungsmaschinen, welche die abgesaugten brennbaren Partikel erzeugen zu deren Abschaltung verbunden.
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Dazu verfügt die Funkenmeldezentrale 4 über ein Maschinenabschaltrelais welches über Signalleitungen mit den Bearbeitungsmaschinen und/oder dem Transportventilator 11 verbunden ist. Im Alarmfall erfolgt etwa die Abschaltung und die Blockierung gegen Wiederanlaufen des Transportventilators 11.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt die Festlegung der zur Alarmauslösung zu registrierenden Funkenzahl durch die Funkenmeldeeinrichtung 3. Erfindungsgemäß wird ein Rohrbrand in einer pneumatischen Transportleitung 2 als Brand definiert, wenn eine Anzahl von 10 Funken innerhalb von 20 Sekunden durch die Funkenmelder 3 erfasst werden. Dadurch wird die fälschliche Auslösung der Gaslöschung schon durch einzelne Funken vermieden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen effektiven Brandschutz in pneumatisch betriebenen Transportleitungen, welche im Wesentlichen zum Transport und zur Absaugung und von entzündlichen organischen oder anorganischen Stoffen oder Stäuben aus Produktionsanlagen oder von Bearbeitungszentren dienen und sich vorwiegend an deren Innenwänden ablagern.
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Durch die vorgeschlagene Löscheinrichtung 1 wird die Anwendung eines Inertgases zur Rohrbrandlöschung in der Transportleitung 2 ermöglicht und die Nachteile bekannter Löschverfahren mit einem Wassernebel vermieden.
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Die Kombination einer frühzeitigen Erkennung von Zündinitialen, wie Funken und Glutnestern durch eine Funkenmeldeeinrichtung 3 und der in der Transportleitung angeordneten hochsensiblen Funkenmeldern zur Auslösung einer schnell auslösbaren Gaslöscheinrichtung 5, welche die Transportleitung 2 in kurzer Zeit mit dem Inertgas Argon flutet, ermöglicht ein schnelle Beseitigung der entstehenden Brandgefahr. Dabei wird weder die nachfolgend weitere Nutzung von Produktionsanlagen beeinträchtigt, noch die Gesundheit des Betriebspersonals gefährdet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Löscheinrichtung
- 2
- Transportleitung, Rohrleitung
- 3
- Funkenmeldeeinrichtung mit Funkenmeldern und 4
- 4
- Funkenmeldezentrale von 3
- 5
- Gaslöscheinrichtung
- 6
- Gaslöschdüsen
- 7
- Schieber für Transportleitung 2, Absperreinrichtung
- 8
- Löschgasbehälter, Druckbehälter mit Druckminderer, Löschgasflasche
- 9
- Elektrischer Auslösekopf für 8
- 10
- Signalleitung zur Maschinenabschaltung
- 11
- Transportventilator
- 12
- Lösch- und Detektionsbereich
- 13
- Löschrohrnetz für Löschgas
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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