DE10210769B4

DE10210769B4 - Absaugvorrichtung

Info

Publication number: DE10210769B4
Application number: DE2002110769
Authority: DE
Inventors: Volkhard Dr.-Ing. Nobis
Original assignee: Hiserv Gebaudedienstleistungen GmbH; HiServ Gebaeudedienstleistungen GmbH
Current assignee: Kessler and Luch Entwicklungs- und Ingenieurgese De
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: DE10210769A1; DE10262177B4

Abstract

Absaugvorrichtung (1), vorzugsweise für einen Tunnel (2), insbesondere für einen Autotunnel, mit wenigstens einer Wirbelhaube (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine wenigstens eine Düse (18) aufweisende Eindüseinrichtung (17) vorgesehen ist, daß die Düse (18) der Eindüseinrichtung (17) zur Eindüsung von Fluidtröpfchen mit einem mittleren Tropfendurchmesser von < 100 μm, insbesondere von < 10 μm, ausgebildet ist und daß die Düse (18) derart außerhalb der Wirbelhaube (4, 5), vorzugsweise auf der Außenseite der Wirbelhaube (4, 5), angeordnet ist, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel (32) von der in die Wirbelhaube (4, 5) gerichteten Einsaugströmung (33) abgebremst, umgelenkt und im wesentlichen schlupffrei mitgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung, vorzugsweise für einen Tunnel, insbesondere für einen Autotunnel, mit wenigstens einer Wirbelhaube. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Absaugung von Gasen mittels wenigstens einer Absaugvorrichtung der vorgenannten Art.

Aus der DE 299 11 569 U1 ist ein automatisches Brandschutzsystem für einen Verkehrstunnel bekannt, wobei die verbrauchte Luft im Tunnel durch eine oder mehrere Ableitungsvorrichtungen mit rundem oder rechteckigem Querschnitt mit jeweils mehreren Einströmöffnungen zu beiden Tunneleingängen hin durch jeweils eine am Tunneleingang befindliche Kaminröhre mittels des durch diese erzeugten Kamineffekts in die Atmosphäre abgeleitet wird. An beiden Tunnelwänden unterhalb der Tunneldecke und an den Tunnelwänden in einer Höhe von ca. 3 m ist jeweils eine Zuleitung für Löschmittel angebracht, in der sich ein unter Druck vorgehaltenes Löschmittel befindet. Im Notfall, beispielsweise einem Brand o. ä., öffnen die in den Löschmittelleitungen angebrachten Sprinklerventile automatisch dann, wenn an ihnen eine Mindesttemperatur überschritten wird. In solch einem Fall tritt das unter Druck vorgehaltene Löschmittel aus den Löschmittelleitungen aus und verteilt sich abhängig von der Wirkungsart der durch die Hitzeeinwirkung geöffneten Sprinklerventile gezielt auf den Brandherd bzw. im Bereich des Brandes. Durch den automatisch eingeleiteten Löschvorgang wird der Brand unmittelbar nach Ausbruch unverzüglich und gezielt am Brandherd bekämpft, auch dann, wenn eine aktive Brandbekämpfung durch Verkehrsteilnehmer nicht oder nicht mehr möglich ist. Zudem bleibt durch die Reduktion des Brandes und der Brandhitze sowie des vom Brand ausgehenden Rauchs auf den Brandherd die Versorgung von Verletzten im Tunnelbereich durch Erste Hilfe von Verkehrsteilnehmern und die Rettung und Bergung von Verletzten durch die Feuerwehr sowie die Versorgung mit notärztlicher Hilfe möglich.

Das bekannte Brandschutzsystem zielt auf eine Brandbekämpfung im Bereich des Brandherdes ab. Der Einsatz von Sprinkleranlagen zur gezielten Brandbekämpfung ist aus dem Stand der Technik bereits seit langem bekannt. Aufgrund des relativ großen Tropfendurchmessers der aus den Sprinklerventilen austretenden Löschmittelflüssigkeit und des großen freigesetzten Löschmittelvolumenstromsist es möglich, einen Brand unmittelbar am Entstehungsort zu löschen.

Von Nachteil bei dem bekannten Brandschutzsystem und dem Einsatz von Sprinkleranlagen zur Brandbekämpfung ist, daß Rauchgase, die den Bereich um den Brandherd bereits verlassen haben und in Richtung zur Tunneldecke strömen, von der Sprinkleranlage nicht oder nur unzureichend erfaßt werden können. Darüber hinaus ist der Verbrauch an Löschmittelflüssigkeit beim Einsatz einer Sprinkleranlage sehr groß, wobei nur ein vergleichsweise kleiner Teil der Löschmittelflüssigkeit effektiv zur Brandbekämpfung nutzbar ist. Ein vergleichsweise größerer Teil der Löschmittelflüssigkeit trifft außerhalb des Brandherdes auf dem Tunnelboden auf und tritt ungenutzt in das Kanalisationssystem ein. Schließlich ist von Nachteil bei den bekannten Brandschutzsystemen, daß Rauchgase, die trotz Sprinkleranlage zur Tunneldecke aufsteigen, aufgrund der hohen Rauchgastemperaturen zu Schäden an der Absaugvorrichtung führen. Die vorgenannten Nachteile tragen unter anderem dazu bei, daß die Betriebs- und Wartungskosten des bekannten Brandschutzsystems vergleichsweise hoch sind.

Aus der DE 100 09 734 A1 ist zudem ein Verfahren und eine Absauganlage zum Entlüften eines Tunnels bekannt. Die bekannte Absauganlage weist eine Wirbelhaube auf.

Absaugvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Wesentlicher Bestandteil derartiger Absaugvorrichtungen sind linienförmige Erfassungselemente in Form von sogenannten Wirbelhauben. Genutzt wird dabei das aus der Natur bekannte Prinzip der Wirbelstürme, bei dem die Überlagerung einer Senkenströmung mit einem Potentialwirbel erfolgt. Im Kern des Wirbels, dem Wirbelfaden, gibt es große Unterdrücke mit bis zu –5000 Pa. Die Rotationsgeschwindigkeit um den Kern beträgt etwa das zehnfache der Absauggeschwindigkeit. Die Vorteile dieser Strömungsform liegen in der guten Absaugwirkung begründet, mit der sich insbesondere impulsbehaftete Gasströme wie etwa thermische Konvektionsströme besonders gut erfassen lassen. Derartige Systeme werden bislang vorzugsweise in der Eisen- und Stahlindustrie zum Absaugen von schadstoffbeladenen Konvektionsströmen und zur Absaugung von Rauch oder Schadgasen, beispielsweise im Brandfall, eingesetzt.

Wie bekannt, entwickelt ein Wirbelsturm in seiner Umgebung enorme Sogkräfte. Diese Sogwirkung wird bei einer Wirbelhaube durch einen künstlich erzeugten Wirbel erzielt, so daß der an einem Brandherd entstehende Rauch oder Schadgase umgehend abgesaugt werden. Diese Strömungen sind 50-100 Mal so stark wie herkömmliche Absaugverfahren. Dabei ist der Wirbel so stabil, daß er beliebig verlängert werden kann. Dafür werden in regelmäßigen Abständen Absaugöffnungen installiert, die den Wirbel "stützen". Auf diese Weise kann ein Tunnel oder eine Tiefgarage auf der gesamten Länge mit einer "Wirbelhaube" ausgestattet werden. Im Brandfall werden automatisch genau die Abschnitte aktiviert, die dem Brandherd am nächsten sind. So gelingt es, die Rauchausbreitung zu begrenzen und die Flucht- und Rettungswege rauchfrei zu halten.

Absaugvorrichtungen der vorgenannten Art haben, wie ausgeführt, bereits sehr gute Absaugeigenschaften.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Absaugvorrichtung und ein Verfahren jeweils der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die Absaugeigenschaften noch weiter verbessert sind und darüberhinaus eine Schädigung der Absaugvorrichtung im Brandfall weitgehend vermieden und unmittelbar auf den Brandherd Einfluß genommen werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einer Absaugvorrichtung mit den Oberbegriffsmerkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen, daß wenigstens eine wenigstens eine Düse aufweisende Eindüseinrichtung vorgesehen ist, daß die Düse der Eindüseinrichtung zur Eindüsung von Fluidtröpfchen mit einem mittleren Tropfendurchmesser von < 100 μm, insbesondere von < 10 μm, ausgebildet ist und daß die Düse derart außerhalb der Wirbelhaube, vorzugsweise auf der Außenseite der Wirbelhaube, angeordnet ist, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel von der in die Wirbelhaube gerichteten Einsaugströmung abgebremst, umgelenkt und im wesentlichen schlupffrei mitgeführt wird. Verfahrensgemäß ist dementsprechend vorgesehen, daß in das abzusaugende Gas ein Fluid unmittelbar vor der Wirbelhaube in der Art eines Sprühnebels mit einem mittleren Tropfendurchmesser von < 100 μm, insbesondere von < 10 μm, derart eingedüst wird, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel von der Einsaugströmung abgebremst, umgelenkt und im wesentlichen schlupffrei mitgeführt wird.

Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, daß das Fluid in den abzusaugenden Gasstrom oder in die die Absaugvorrichtung umgebende Luft eingedüst wird. Wird das Fluid in den abzusaugenden Gasstrom, bei dem es sich beispielsweise um heiße Rauchgase und/oder Gase mit einer hohen Partikelbeladung handelt kann, eingedüst, so wird der Gasstrom durch die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren bereits im Umgebungsbereich der Absaugvorrichtung schnell und effizient abgekühlt. Gleichzeitig werden Partikel im Gasstrom bereits vor dem Eintritt in die Absaugvorrichtung gebunden. Wird das Fluid in die Umgebungsluft eingedüst, so können die physikalisch-chemischen Parameter der Umgebungsluft positiv beeinflußt werden. Eine Schädigung der im Brandbereich befindlichen Gegenstände bzw. Personen wird dadurch verringert oder zumindest erheblich verzögert.

Um die Wärmeübertragungsrate bzw. die Geschwindigkeit der Gaskühlung zu erhöhen, wird das Fluid als Sprühnebel mit einer großen Wärme- und Stoffaustauschfläche in den Gasstrom eingebracht. Auf diese Weise kann zum einen die Absaugvorrichtung als solche vor dem schädigenden Einfluß der abgesaugten Gase, insbesondere vor den hohen Rauchgastemperaturen, geschützt werden. Zum anderen sind aufgrund der geringeren Temperaturbelastung der Absaugvorrichtung geringere Anlagenkosten zu veranschlagen.

Wie zuvor erwähnt, erfolgt die Eindüsung vorzugsweise außerhalb der Wirbelhaube, und zwar am besten entgegen der in die Wirbelhaube gerichteten Ansaugströmung. Es ist auch denkbar, daß die Eindüsung quer zu der in die Wirbelhaube gerichteten Einsaugströmung erfolgt. Um eine besonders starke Verwirbelung des eingedüsten Fluides sicherzustellen, kann die Düse der Eindüseinrichtung auf der Außenseite der Wirbelhaube im Bereich der Absaugöffnung angeordnet sein. Denkbar ist jedoch auch, die Düse von außen im mittigen Bereich und/oder im Bereich der Stirnseiten der Wirbelhaube und/oder über geeignete Abstandshalter entgegen oder quer zu der Einsaugströmung anzuordnen.

Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel von der Einsaugströmung schnell abgebremst, umgelenkt und anschließend nahezu schlupffrei mitgeführt wird. Dabei kommt es zur schlagartigen Verdampfung zumindest eines Teils des eingedüsten Fluides, wobei die Wärmeübertragungsrate bzw. die Abkühlgeschwindigkeit des heißen Rauchgases stark ansteigt. Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung resultieren also aus einem verbesserten Wärmeübergang zwischen dem eingedüsten Sprühnebel und dem abgesaugten heißen Rauchgas. Ein möglichst effizienter Wärmeübergang kann bei stark turbulenten Strömungen und hohen Temperaturdifferenzen erreicht werden. Letztlich wird durch die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, daß die heißen Rauchgase vor Eintritt in die Wirbelhaube in Bruchteilen einer Sekunde abgekühlt werden. Dies trägt im ganzen auch zur Leistungssteigerung des Entrauchungssystems bei.

Durch die Eindüsung eines Fluides in der Art eines Sprühnebels in die Umgebungsluft können die Lufttemperatur und die Partikelbeladung der Luft reguliert werden. Auch hier kommt es infolge der großen Wärme- und Stoffaustauschflächen des Sprühnebels unmittelbar zu einer raschen Abkühlung bzw. Partikelbindung der Umgebungsluft. Zusammen mit den Partikeln können gleichzeitig andere Schadgaskomponenten durch den Sprühnebel gebunden werden, wobei als Fluid beispielsweise ein Absorptionsmittel eingesetzt werden kann. Bei den durch Absorption an das Absorptionsmittel gebundenen Schadgaskompontenten kann es sich beispielsweise um Kohlenmonoxid, Stickoxide, Schwefel- oder saure Gasbestandteile handeln. Letztlich trägt die Eindüsung eines Fluides in die Umgebungsluft dazu bei, daß die Luftqualität im Bereich der Absaugvorrichtung im ganzen verbessert wird. Personen, die sich im Bereich der Absaugvorrichtung aufhalten, werden durch dichte Rauchschwaden nicht länger in ihrer Orientierung behindert.

Das über die Düse der Eindüseinrichtung eingedüste Fluid sollte vorzugsweise einen mittleren Tropfendurchmesser von weniger als 100 μm, insbesondere von weniger als 10 μm aufweisen. Auch ein kleinerer Tropfendurchmesser ist möglich. Je kleiner der Durchmesser der eingedüsten Fluidtröpfchen ist, desto schneller werden die eingedüsten Fluidtröpfchen von der Einsaugströmung abgebremst, umgelenkt und anschließend nahezu schlupffrei mitgeführt. Gleichzeitig steigt mit sinkendem Tropfendurchmesser die Wärmeübertragungsrate, das heißt die Rauchgase werden schneller abgekühlt. Letztlich trägt ein geringerer Tropfendurchmesser dazu bei, daß der eingedüste Sprühnebel stärker verwirbelt wird, was sich wiederum positiv auf den Wärmeübergang auswirkt.

Wird die Absaugvorrichtung in einem Tunnel eingesetzt, so kann die Wirbelhaube der Absaugvorrichtung vorzugsweise unterhalb der Tunneldecke, insbe sondere in Längsrichtung des Tunnels angeordnet werden. Darüber hinaus können mehrere Wirbelhauben vorgesehen sein, wobei die Wirbelhauben vorzugsweise in Längsrichtung des Tunnels gegenüberliegend bzw. nebeneinander angeordnet sind und wobei die Absaugöffnungen der Wirbelhauben voneinander abgewandt sind. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine der beiden gegenüberliegend angeordneten Wirbelhauben zur Luftzufuhr einzusetzen, während die andere der beiden Wirbelhauben zur Absaugung der Rauchgase oder der Schadgase dient. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Absaugvorrichtung in einem Tunnel angeordnet ist, der mehrere Fahrspuren aufweist, wobei die Absaugvorrichtung eine solche Breite haben sollte, daß sie sich quer zur Fahrtrichtung über mehrere Fahrbahnen erstreckt. Kommt es zum Brand auf einer der beiden Fahrbahnen, kann bedarfsweise jeweils eine der nebeneinander angeordneten Wirbelhauben zur Absaugung bzw. zur Zuluftzuführung vorgesehen werden.

Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß auch denkbar, daß wenigstens eine weitere Düseneinrichtung mit wenigstens einer weiteren Düse vorgesehen ist, wobei die weitere Düse innerhalb der Wirbelhaube der Absaugvorrichtung angeordnet ist. Dadurch können die Vorteile der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit den Vorteilen kombiniert werden, die sich aus der Anordnung der Düse innerhalb der Wirbelhaube und der Eindüsung des Fluids in das abgesaugten Gastrom nach Eintritt in die Absaugvorrichtung ergeben.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die Eindüsung eines Fluides nur im Brandfall oder bei Entstehen hochpartikelbeladener Abgase vorgesehen wird. Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, die Eindüsung des Fluides in regelmäßigen Abständen bereits vorzusehen, so daß ein Brand gar nicht erst auftritt. Auch nach dem Brand kann bedarfsweise eine Eindüsung des Fluides notwendig sein, nämlich dann, wenn zu befürchten ist, daß der Brand erneut auflebt.

Je nach Art und Anwendungszweck ist es möglich, die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung in unterschiedlicher Weise auszugestalten. So ist es grundsätzlich möglich, daß die Eindüseinrichtung lediglich eine einzige Düse aufweist, über die das Fluid in das abgesaugte Gas bzw. die Umgebungsluft eingedüst wird. Da Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art aber in der Regel Gehäuse haben können, die mit einer Vielzahl von Strömungssenken eine erhebliche Länge erreichen, ist konstruktiv vorgesehen, daß die Eindüseinrichtung eine Mehrzahl von Düsen aufweist, so daß verfahrensgemäß das Fluid an einer Mehrzahl von Stellen eingedüst wird. Dabei kann vorgesehen sein, daß über die Länge des Gehäuses verteilt eine Mehrzahl von Düsen angeordnet sind, wobei auch an bestimmten Stellen über den Querschnitt des Gehäuses verteilt mehrere Düsen angeordnet sein können. Je nach Anwendungszweck muß es dabei nicht so sein, daß benachbarte Düsen auf einer gleichen Gehäuselängsachse liegen. Auch eine spiralige oder aber eine Zickzackanordnung ist möglich. Letztlich hängt die Anzahl und die Anordnung der Düsen von den jeweiligen Einsatzerfordernissen ab. Dabei gilt der Grundsatz, daß um so mehr Düsen bzw. Eindüsstellen erforderlich sind, je höher die Temperatur des Abgasstrom und/oder die Umgebungstemperatur bzw. je höher die Partikelbeladung ist.

Da sich selbst bei Eindüsung des Fluids mit einem sehr kleinen Tropfendurchmesser nicht vermeiden läßt, daß sich gegebenenfalls ein geringerer Teil der Tropfen an der Gehäusewandung der Wirbelhaube abscheidet, bietet es sich an, am Gehäuse wenigstens eine in Längsrichtung des Gehäuses verlaufende Sammel- und Ablaufrinne vorzusehen. Diese Rinne kann einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, diese Rinne nachträglich, beispielsweise über ein entsprechendes Blech anzusetzen.

Zur Verbesserung der Dispersion des Fluids beim Eindüsen bietet es sich an, dem Fluid ein Dispersionsgas, jedenfalls unmittelbar vor dem Eindüsen, zuzugeben. Konstruktiv ist hierzu eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorzusehen. Diese Steuer- oder Regeleinrichtung steuert aber nicht nur die Zugabe des Dispersionsgases, sondern sie dient auch dazu, das Fluid und/oder Dispersionsgas bedarfsweise zuzugeben. So ist es also möglich, über die Steuer- oder Regeleinrichtung nur das Fluid, nur das Dispersionsgas oder ein mit Dispersionsgas gemischtes Fluid in die Einsaugströmung einzudüsen. Die Eindüsung erfolgt dabei bedarfsgesteuert.

Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, daß als Düsen Zweistoffdüsen verwendet werden, über die sowohl das Dispersionsgas als auch das Fluid eingedüst wird. Bei Verwendung von Zweistoffdüsen und durch einen kontinuierlichen Durchfluß des Dispersionsgases kann eine Verschmutzung der Düsenöffnung und damit ein Verschluß der Öffnung auch bei abgeschalteter Einspritzung des Fluids verhindert werden.

Die Zuführung des Fluids bzw. des Dispersionsgases erfolgt über entsprechende Zuleitungen, die grundsätzlich in das Gehäuse integriert oder an dieses angebaut werden können. Das Gehäuse der Wirbelhauben weist, wie dies im Stand der Technik üblich ist, in Längsrichtung eine Mehrzahl von miteinander verbindbaren Gehäuseabschnitten auf. Erfindungsgemäß weisen die einzelnen Gehäuseabschnitte dann Zuleitungsabschnitte auf, die endseitig mit abdichtenden Anschlüssen versehen sind, so daß die einzelnen Zuleitungsabschnitte abgedichtet miteinander verbunden werden können. Es versteht sich natürlich, daß es grundsätzlich auch möglich ist, entsprechende Zuleitungen nachträglich an das Gehäuse anzusetzen.

Wie zuvor ausgeführt worden ist, erfolgt die Eindüsung bedarfsgesteuert. Von besonderem Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, daß zur Einstellung gewünschter Tropfenverteilung, Abgastemperaturen und/oder Haubentemperaturen und/oder Partikelbeladungen die Menge und/oder der Vordruck des Fluids gesteuert oder geregelt wird. Konstruktiv ist hierzu eine entsprechende Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise mit den Düsen gekoppelt ist, so daß bestimmte Düsendurchmesser einstellbar sind. Des weiteren ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß jede Düse oder aber Gruppen von Düsen über die Steuer- und Regeleinrichtung ansteuerbar sind. Auch die Menge an eingedüsten Fluid und/oder Gas sind steuer- bzw. regelbar.

Zur Messung der relevanten Werte im Zusammenhang mit der Steuerung bzw. Regelung sind entsprechende Sensoren vorgesehen, die zur Extinktions-, Feuchte- und/oder Temperaturmessung dienen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt
1 eine perspektivische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung,
2 eine schematische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit Fluid-Eindüsung,
3 eine schematische Darstellung der Eindüsung eines Fluides in Form eines Sprühnebels entgegen der Einsaugströmung einer Wirbelhaube,
4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer in einem Tunnel angeordneten Absaugvorrichtung mit zwei gegenüberliegenden Wirbelhauben zur beidseitigen Entrauchung im Brandfall und
5 eine schematische Darstellung der Absaugvorrichtung aus 4 für eine einseitige Entrauchung mit Einnebelung des Brandherdes im Brandfall.
Dargestellt ist in 1 eine Absaugvorrichtung 1 für einen Tunnel 2, insbesondere für einen Autotunnel. Es versteht sich, daß der Begriff Tunnel sehr weit zu verstehen ist, also auch Flure und ähnliche tunnelartige Bauten umfaßt. Die Absaugvorrichtung 1 weist einen Kanal 3 auf, der von einer oberen Begrenzung und einer unteren Begrenzung begrenzt ist. Des weiteren weist die Absaugvorrichtung 1 zwei Wirbelhauben 4, 5 auf.
Vorgesehen ist nun, daß die Wirbelhauben 4, 5 zwischen der oberen Begrenzung und der unteren Begrenzung angeordnet sind und daß der Kanal 3 seitlich von je einer Wirbelhaube 4, 5, d. h. von der Wandung des Gehäuses der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 begrenzt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es dabei so, daß die Wirbelhauben 4, 5 auf der unteren Begrenzung angeordnet sind. Die untere Begrenzung selbst ist als untere im wesentlichen ebene Kanalplatte 6 und einstückig mit den Wirbelhauben 4, 5 ausgebildet. Die obere Begrenzung der Vorrichtung 1 wird durch eine obere Kanalplatte 7 gebildet, die ebenfalls einstückig mit den Wirbelhauben 5, 6 ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 weist eine Vielzahl derartiger Baueinheiten auf, bei denen es sich um einzelne Segmente handelt, die an die Länge des Tunnels 2 angepaßt aneinander gereiht werden können. Die obere Begrenzung kann auch von der Tunneldecke gebildet werden.
Jede der Wirbelhauben 4, 5 weist eine Mehrzahl von Absaugrohren 8 auf, die aus der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 unmittelbar in den Kanal 3 hineinragen. Wird über den Kanal 3 abgesaugt, bilden sich zwischen benachbarten Absaugrohren 8 Wirbel mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit aus, die zu einem hohen dynamischen und damit geringen statischen Druck im Bereich der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 führen, so daß Abgase dementsprechend abgesaugt werden können.
Der Kanal 3 weist eine mittige Trennwand 9 auf, durch die der Kanal 3 in zwei Teilkanäle 10, 11 aufgeteilt ist. Dabei ist der Teilkanal 10 der Wirbelhaube 4 zugeordnet, während der Teilkanal 11 der Wirbelhaube 5 zugeordnet ist. Die Aufteilung des Kanals 3 in die Teilkanäle 10, 11 ermöglicht es, über einen Teilkanal Zuluft zuzuführen und über den anderen Teilkanal Abluft abzuführen.
Darüber hinaus ist eine Verschlußeinrichtung 12 zum bedarfsweisen Verschließen und Öffnen der Öffnungen der Absaugrohre 8 vorgesehen. Die Verschlußeinrichtung 12 weist im einzelnen in den 1 und 2 nicht dargestellte Verschlußelemente, beispielsweise in Form von Klappen auf, die vorliegend über ein Verbindungsgestänge 13 miteinander verbunden sind. Das Verbindungsgestänge 13 dient zur gemeinsamen Betätigung einer Mehrzahl von Verschlußelementen.
In der 2 ist eine weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erfassen und Absaugen von Luft oder anderen Gasen dargestellt. Die Absaugvorrichtung 1 weist ebenfalls zwei Wirbelhauben auf, die wiederum jeweils ein Gehäuse 14 haben, das während des Betriebes der Vorrichtung 1 eine sich innerhalb des Gehäuses 14 ausbildende Wirbelströmung zumindest teilweise umschließt. Das Gehäuse 14 weist eine langgestreckte Form auf, wobei das Gehäuse 14 zum Erfassen bzw. Absaugen eine in axialer Richtung verlaufende Absaugöffnung 15 aufweist. Das Gehäuse 14 selbst hat eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei sich der Querschnitt an einer Seite verengt. Statt dessen kann das Gehäuse auch spiralförmig oder in Art eines Schneckenganges ausgebildet sein. In das Gehäuse 14 münden eine Mehrzahl von Absaugrohren 8, die auf der anderen Seite in den Kanal 3 hineinragen. Die einzelnen Absaugrohre 8 sind über den Kanal 3 bzw. den Teilkanal 10 mit einer Absaugeinrichtung 16 verbunden.
Der Vorrichtung 1 ist erfindungsgemäß eine Eindüseinrichtung 17 zum Eindüsen eines Fluids an der Außenseite des Gehäuse 14 zugeordnet, wobei das Fluid in den abgesaugten bzw. zugeführten Gasstrom außerhalb der Wirbelhaube bzw. in die Umgebungsluft eingedüst wird. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, daß die Eindüseinrichtung 17 lediglich eine einzige Düse 18 aufweist, sind in allen dargestellten Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Düsen 18 vorgesehen. Aus 2 ergibt sich, daß über die Länge des Gehäuses 14 verteilt eine Mehrzahl von Düsen 18 vorgesehen sind. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die einzelnen Düsen 18 an anderer Stelle am Gehäuse 14 anzuordnen, beispielsweise im Bereich der Stirnseiten 19, 20 des Gehäuses 14 oder aber im Bereich der Absaugrohre 8.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist weiterhin eine Steuer- oder Regeleinrichtung 21 vorgesehen, durch die bedarfsweise Fluid oder aber auch ein Dispersionsgas zugeführt werden kann. Über die Einrichtung 21 ist es also möglich, entweder nur Fluid, nur Dispersionsgas oder aber mit Gas dispergiertes Fluid einzudüsen. Hierzu sind die Düsen 18 bevorzugt als Zweistoffdüsen ausgebildet. Diese Düsen 18 zeichnen sich dadurch aus, daß das Fluid und das Gas getrennt zugeführt und dann in der Düse vermischt werden. Anschließend tritt das mit Gas dispergierte Fluid über eine gemeinsame Düsenöffnung aus. Zur Steuerung bzw. Regelung ist die Einrichtung 21 mit den Fördereinrichtungen 22 für das Fluid und 23 für das Dispersionsgas gekoppelt. Auf diese Weise läßt sich der Durchfluß und damit die eingedüste Menge an Fluid und/oder Dispersionsgas steuern bzw. regeln. Weiterhin ist die Steuer- oder Regeleinrichtung 21 zur Steuerung oder Regelung der gewünschten Tropfenverteilungen, der Abgastemperaturen und/oder der Gehäusetemperaturen vorgesehen. Im übrigen versteht es sich, daß die Eindüseinrichtung 17 neben den Fördereinrichtungen 22, 23 für das Fluid bzw. das Dispersionsgas entsprechende Zuleitungen 24, 25 aufweist, über die das Fluid bzw. das Gas den Düsen 18 zugeführt wird. Die Zuleitungen 24, 25 können in das Gehäuse 14 integriert oder aber auch nachträglich angebaut sein.
In der 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Ausschnitts aus einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 dargestellt. Gemäß der 3 weist die Absaugvorrichtung 1 wenigstens eine Wirbelhaube 4 und wenigstens eine wenigstens eine Düse 18 aufweisende Eindüseinrichtung 17 auf. Im vorliegenden Fall ist die Düse 18 der Eindüseinrichtung 17 auf der Außenseite 31 der Wirbelhaube 4 im Bereich der Absaugöffnung 15 angeordnet. Vorzugsweise ist die Austrittsöffnung der Düse 18 entgegen oder quer zu der in die Wirbelhaube 4 gerichteten mit Strömungspfeilen versehenen Einsaugströmung 33 gerichtet. Die Einsaugströmung 33 wird nach Passieren der Absaugöffnung 15 im Inneren der Wirbelhaube 4 umgelenkt, so daß sich eine Wirbelströmung 34 einstellt. Die Wirbelströmung 34 bildet sich dabei zwischen zwei benachbarten Absaugrohren 8 der Wirbelhaube 4 aus, wobei in 3 nur ein Absaugrohr 8 dargestellt ist. Gemäß der 1 ist die Absaugvorrichtung 1 beispielsweise unter einer Tunneldecke 35 angeordnet, wobei die Wirbelhaube 4 nach unten durch eine untere Begrenzung 6 begrenzt ist.
Die Eindüsung des Fluides erfolgt außerhalb der Wirbelhaube 4 entgegen der Einsaugströmung 33 bzw. -richtung in Form eines Sprühnebels. Die eingedüsten Flüssigkeitströpfchen werden von der Einsaugströmung 33 schnell abgebremst, umgelenkt und anschließend nahezu schlupffrei mitgeführt. Durch die Eindüsung der Flüssigkeitströpfchen entgegen oder quer zur Einsaugströmung 33 kommt es im Eindüsbereich zur Ausbildung eines Sprühnebels 32 mit turbulentem Strömungsprofil. Die Turbulenzen tragen dazu bei, daß der Wärmeübergang zwischen der Einsaugströmung 33, bei der es sich beispielsweise um heiße Rauchgase oder partikelbeladene Rauchgase handeln kann, und dem Sprühnebel 32 sehr schnell abläuft, wobei ein großer Teil der auf den Sprühnebel 32 übertragenden Wärme zur Verdampfung des Fluides führt. Die von der Einsaugströmung 33 angesaugten Rauchgase werden dadurch schlagartig abgekühlt. Gleichzeitig werden die im Rauchgas enthaltenden Partikel gebunden. Die Abkühlung der Rauchgase führt zu einer Volumenverminderung des abgesaugten Gasstroms, so daß die zur Absaugung benötigte Leistung der Absaugvorrichtung 1 letztlich sinkt. Dies wirkt sich positiv auf die Höhe der Investitions- und Betriebskosten der Absaugvorrichtung 1 aus. Darüber hinaus werden die Rauchgase im Bereich unterhalb der Absaugvorrichtung 1 abgekühlt, wodurch Schäden an den unterhalb der Absaugvorrichtung 1 angeordneten Gegenständen bzw. an der Absaugvorrichtung 1 verringert bzw. verzögert werden können. Zudem werden Personen, die sich im Tunnel 2 aufhalten, geschützt.
In der 4 ist ein möglicher Betriebszustand der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 beispielhaft dargestellt. Die Absaugvorrichtung 1 weist gemäß der 4 wenigstens zwei Wirbelhauben 4, 5 in zwei von einander getrennten Kanälen 10, 11. In regelmäßigen Abständen sind Absaugrohre 8 vorgesehen, wobei jeweils nur ein Absaugrohr 8 einer Wirbelhaube 4, 5 dargestellt ist.
Die beiden Wirbelhauben 4, 5 der Absaugvorrichtung 1 sind zwei unterschiedlichen Tunnelbereichen zugeordnet. Kommt es infolge eines Brandes, beispielsweise infolge eines brennenden Kraftfahrzeugs 37 zur Ausbildung eines Brandherdes 36 unterhalb der Wirbelhauben 4, so können vorzugsweise beide Wirbelhauben 4, 5 zur Absaugung der freigesetzten Rauchgase dienen. Durch die Eindüsung eines Fluides über die Eindüseinrichtung 17 werden die Rauchgase in der zuvor beschriebenen Weise abgekühlt.
In der 5 ist eine alternative Betriebsweise der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 bei deren Anordnung in einem Tunnel 2 dargestellt. Die Konfiguration der Absaugvorrichtung 1 und der Anordnung der Eindüseinrichtung 17 entsprechen der in 3 dargestellten Konfiguration. In Abweichung zu der in der 4 dargestellten Betriebsweise ist es gemäß der 5 vorgesehen, daß die Absaugung der Rauchgase lediglich auf der dem Brandherd 36 zugewandten Seite der Absaugvorrichtung 1 mittels der diesen Bereich zugeordneten Wirbelhaube 5 erfolgt. Die dem Brandherd 36 abgewandte Wirbelhaube 4 führt entweder Zuluft in den Tunnel 1 oder ist komplett deaktiviert. Vorgesehen ist nun, daß die Eindüsung eines Fluides durch die Eindüseinrichtung 17 auf der dem Brandherd 36 abgewandten Seite der Absaugvorrichtung 1 weiter betrieben wird. Dabei ist es so, daß die Düse 18 der Eindüseinrichtung 17 auf der dem Brandherd 36 abgewandten Seite der Absaugvorrichtung 1 in Richtung der dem Tunnel 2 zugeführten Luftströmung gerichtet ist. Das in die Zuluftströmung eingedüste Fluid führt dazu, daß sich ein Bereich 38 mit vernebelter Luft ausbildet.
Infolge der unterschiedlichen Strömungsrichtungen der beiden Wirbelhauben 4, 5 stellt sich eine Zirkulationsströmung in dem Tunnel 2 ein, die von der dem Brandherd 36 abgewandten Seite der Absaugvorrichtung 1 in Richtung auf die dem Brandherd 36 zugewandten Seite der Absaugvorrichtung 1 gerichtet ist. Infolge dessen wird der Bereich 38 mit vernebelter Luft in Richtung des Brandherdes 36 transportiert, wobei der Brandherd 36 mit Wassertröpfchen vernebelt wird. Die vernebelte Luft wird bei der Verbrennungsreaktion im Brandherd 36 zum Teil verbraucht, wobei die Wassertröpfchen die Temperaturen im und um den Brandherd 36 herum reduzieren. Dadurch sinkt die Brandleistung und somit auch der Rauchgasvolumenstrom.
Nicht dargestellt ist im übrigen, daß die Wirbelhaubensegmente 4, 5 der Absaugvorrichtung 1 vorzugsweise nur in den Bereichen aktiviert werden, in denen ein Brandherd 36 besteht. Dadurch kann sichergestellt werden, daß sich der Bereich 38 mit vernebelter Luft nicht über den gesamten Tunnel 2 ausbreitet, sondern lediglich im Bereich des Brandherdes 36. Darüber hinaus ist es möglich, daß das zuvor beschriebene Verfahren Anwendung auch bei Absaugvorrichtungen findet, bei denen an Stelle einer Wirbelhaube 4, 5 ein anderes Absaugelement vorgesehen ist.
Eine weitere, nicht im einzelnen dargestellte Betriebsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 besteht darin, daß nach der Absaugung des Rauchgases auf beiden Seiten der Absaugvorrichtung 1 eine Eindüsung des Fluides in den Tunnel 2 vorgesehen wird. Dadurch kann eine weitgehend vollständige Benebelung des Tunnels 2 erreicht werden. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn zu befürchten ist, daß der Brandherd 36 nach dem Erlöschen erneut auflebt oder weitere Brandherde an anderen Stellen entstehen können.

Claims

Absaugvorrichtung (1), vorzugsweise für einen Tunnel (2), insbesondere für einen Autotunnel, mit wenigstens einer Wirbelhaube (4, 5), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine wenigstens eine Düse (18) aufweisende Eindüseinrichtung (17) vorgesehen ist, daß die Düse (18) der Eindüseinrichtung (17) zur Eindüsung von Fluidtröpfchen mit einem mittleren Tropfendurchmesser von < 100 μm, insbesondere von < 10 μm, ausgebildet ist und daß die Düse (18) derart außerhalb der Wirbelhaube (4, 5), vorzugsweise auf der Außenseite der Wirbelhaube (4, 5), angeordnet ist, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel (32) von der in die Wirbelhaube (4, 5) gerichteten Einsaugströmung (33) abgebremst, umgelenkt und im wesentlichen schlupffrei mitgeführt wird.
Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung der Düse (18) entgegen oder quer zu der in die Wirbelhaube (4, 5) gerichteten Einsaugströmung (33) ausgerichtet ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelhaube (4, 5) unterhalb der Tunneldecke (35), vorzugsweise in Längsrichtung des Tunnels (2) angeordnet ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Wirbelhauben (4, 5) vorgesehen sind, wobei die Wirbelhauben (4, 5) sich vorzugsweise in Längsrichtung des Tunnels (2) erstrecken und nebeneinander angeordnet sind und wobei die Absaugöffnungen (15) der Wirbelhauben (4, 5) voneinander abgewandt sind.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Wirbelhauben (4, 5) in wenigstens einem vorzugsweise eine obere Begrenzung und eine untere Begrenzung aufweisenden Kanal (3) zwischen der oberen und der unteren Begrenzung angeordnet sind und daß der Kanal (3) vorzugsweise von je einer Wirbelhaube (4, 5) begrenzt ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Düseneinrichtung mit wenigstens ei ner weiteren Düse (18) vorgesehen ist und daß die weitere Düse (18) innerhalb der Wirbelhaube (4, 5) angeordnet ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüseinrichtung (17) eine Mehrzahl von Düsen (18) aufweist und/oder daß über die Länge der Wirbelhaube (4, 5) von außen verteilt eine Mehrzahl von Düsen (18) angeordnet sind und/oder daß über den Querschnitt der Wirbelhaube (4, 5) verteilt eine Mehrzahl von Düsen (18) von außen angeordnet sind.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Düse (18) von außen im mittigen Bereich und/oder im Bereich der Stirnseiten (19, 20) der Wirbelhaube (4, 5) und/oder der Absaugöffnungen (15) vorgesehen ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am oder im Gehäuse (14) der Wirbelhaube (4, 5) wenigstens eine in Längsrichtung des Gehäuses (14) verlaufende Sammel- und Ablaufrinne vorgesehen ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (21) zur bedarfweisen Zuführung des Fluids und/oder eines Dispersionsgases für das Fluid vorgesehen ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Düsen (18) Zweistoffdüsen zur Zuführung des Dispersionsgases zum Fluid vorgesehen sind.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengendurchfluß des Fluids und/oder des Dispersionsgases einstellbar ist.
Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Steuer- oder Regeleinrichtung zur Steuerung oder Regelung gewünschter Tropfenverteilungen, Abgastemperaturen und/oder Gehäusetemperaturen vorgesehen ist.
Absaugvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Steuer- oder Regeleinrichtung mit den Düsen (18) gekoppelt ist und daß, vorzugsweise, jede Düse (18) oder Gruppen von Düsen (18) über die weitere Steuer- und Regeleinrichtung ansteuerbar sind.
Absaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Steuer- oder Regeleinrichtung mit Sensoren zur Extinktionsmessung, Feuchtemessung und/oder Temperaturmessung gekoppelt ist.
Verfahren zur Absaugung von Gasen mittels wenigstens einer Absaugvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Absaugung von Rauchgasen aus einem Tunnel (2), dadurch gekennzeichnet, daß in das abzusaugende Gas ein Fluid unmittelbar vor der Wirbelhaube (4, 5) in der Art eines Sprühnebels (32) mit einem mittleren Tropfendurchmesser von < 100 μm, insbesondere von < 10 μm, derart eingedüst wird, daß die eingedüste Flüssigkeit bzw. der Sprühnebel (32) von der Einsaugströmung (33) abgebremst, umgelenkt und im wesentlichen schlupffrei mitgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid entgegen oder quer zur Richtung der Einsaugströmung (33) des Gases eingedüst wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß nur im Brandfall das Fluid eingedüst wird.