DE19645004A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Sprühnebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Sprühnebel, insbesondere bestimmt für den Einsatz in Brandbekämpfungsanlagen.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Erzeugung von Sprühnebel bekannt, welche als Düsen ausgebildet sind.

Dabei sind diese Düsen so gestaltet, daß das zugeführte Wasser vernebelt austritt und sich ein kegelartiger Sprühnebel ausbildet. Die Wirkungsweise derartig ausgebildeter Düsen ist sehr gering und es werden erhebliche Wassermengen für eine Brandbekämpfung benötigt, wodurch die Effektivität der bekannten Verfahren und zum Einsatz kommenden Düsen sehr gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen Wassernebel mit kleinsten Wassertröpfchen erzeugt werden können, eine effektive Brandbekämpfung und der Löschwasserbedarf wesentlich verringert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das neue Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß ein Luft-Wasser-Gemisch unter gleichem Druck und stetig auf ein Membranventil geführt wird, von dort über Zuführungsleitungen auf eine Düse, in der das Luft-Wasser-Gemisch vernebelt wird, und der Wassernebel in feinst verteilter Form pulsartig aus der Düse austritt.

Dabei entstehen im Intervall wechselnde Vermischungszonen der erzeugten Sprühnebel, die sich als Sprühkegel ausbilden. Die Wassertropfengröße in diesem Sprühkegel liegen unter 0,1 mm Durchmesser. Durch eine wechselnde Durchdringung der hohlkegeligen Sprühstrahlen erfolgt ein feinster Wassernebel und durch die stoßartigen Beimischungen von Luft wird erreicht, daß aus den Düsen ein flockenartiger Wassernebel austritt, welcher sich impulsartig ausbreitet.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch eine Düse gekennzeichnet, welche als Mehrfachdüse ausgebildet ist.

Dies bedeutet, daß in einem Gehäuse 3 Düseneinsätze integriert sind, welche untereinander von Ringspalten umgeben sind und zentrische Austrittsöffnungen besitzen, über die das Wasser-Luft-Gemisch transportiert und letztendlich aus dem Mundstück der Mehrfachdüse in vernebelter Form austritt. Der austretende Nebel läßt kegelförmige Sprühkegel entstehen, die sich als äußerer Sprühkegel, als mittlerer Sprühkegel und als innerer Sprühkegel ausbilden.

Bei Inbetriebsetzung einer derartigen Mehrfachdüse vibriert der äußere Hohlkegel in wechselnder Folge von außen nach innen. Der innere Hohlkegel vibriert ständig von innen nach außen und zurück, während der mittlere Hohlkegel zwischen dem äußeren und inneren Hohlkegel vibriert und bewirkt somit eine Vergrößerung der Wurfweite des Wassernebels. Dabei werden Wurfweiten von 6 m bei einem Druck von 4 bar erzielt.

Die Erfindung soll mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazu gehörige Zeichnung stellt prinziphaft den Aufbau einer Mehrfachdüse dar.

Durch die intervallmäßige Beaufschlagung der Düse entstehen wechselnde Vermischungszonen der Sprühkegel, die

• a) zur Vermehrung von kleinsten Wassertröpfchen, z. B. < 0,1 mm durch wechselnde Durchdringung der hohlkegeligen Sprühstrahlen,
• b) zur stoßartigen Beimischungen von Luft zum Erreichen eines flockenartigen Wassernebels, welcher sich impulsartig forttransportiert,

beitragen.

Die Druckwerte bei Fall a) sind schwellend von 1 bar bis z. B. 4 bar oder 8 bar usw. über die Vibration der Membrane eines speziellen Membranventils zu erzeugen. Dabei wird lediglich das Membranventil für 1 Sekunde geöffnet und ca. 15 bis 30 Sekunden von der Ansteuerung her (manuell oder über ein Elektromagnetventil) "geschlossen".

Der Wirkmechanismus bei Fall b) ist zu a) analog, aber die zugeführte Luft wird konstant dem Membranventil in den wasserführenden Durchgang nach der Membrane zugeführt.

Dabei strömt einige Sekunden, z. B. 5 bis 10 Sekunden, je nach Größe des Fließdruckes, nur Wassernebel in schwellender Mischung der 3 Hohlkegel aus der Mehrfachdüse.

Nach vorgenannter Zeit erfolgt das pulsierende Zumischen der Luft und es "flattern" die 3 Hohlkegel in verschiedensten Schwingungen, Wurfweiten und Hohlkegeldurchmessern in- und auseinander. Dabei entsteht eine äußerst intensive "Dichte" des Strömungsbildes, was sonst bei bekannten Düsen entweder nur mit Vollkegel-Wassernebeldüsen, Hohlkegeldüsen mit Druck über 25 bar usw. zu erreichen ist, aber nicht die so entscheidend notwendige pulsierende Strömung haben.

Die pulsierende Strömung ist insbesondere wichtig für die Vermischungsintensität des Wassernebels mit den Rauchgasen einerseits zwecks deren Auswaschung und andererseits zur Erzielung des "Stickeffektes" ("Sauerstoffarmut" am Brandherd).

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch eine neue Mehrfachdüse gekennzeichnet, welche drei koaxial zueinander angeordnete Einsätze aufweist. Die Vermischungszone ist durch ein intervallmäßiges Vermischen der drei Sprühkegel untereinander gekennzeichnet. Kleinste Wassertröpfchen (< 0,1 mm) werden durch wechselnde Durchdringung der hohlkegelförmigen Sprühstrahlen erzielt. Durch eine stoßartige Beimischung von Luft wird ein flockenartiger Wassernebel erzeugt, der sich impulsartig ausbreitet, schnell ein großes Volumen ausfüllt und dadurch überall, auch an versteckte Bereiche gelangt. Der Sprühdüse wird über ein intervallmäßig gesteuertes Membranventil sowohl Löschwasser als auch Luft zugeführt.

Der mit der neuen Mehrfachdüse erreichte wesentliche Vorteil besteht in einem um 60% geringeren Wasserverbrauch bei einem zuverlässigen Betrieb der Löschanlage im Niederdruckbereich (ca. 4 bar). Dadurch wird sowohl die Bevorratung mit Löschwasser als auch die Löschanlage selbst weniger aufwendig als bisherige Löschsysteme. Der geringere Bedarf an Löschmittel hat im Brandfall auch einen geringeren Löschmittelschaden zur Folge. Deshalb und wegen der geringeren Löschmittelbevorratung eröffnen sich für die neue Löschdüse auch neue Anwendungsfälle.

Wie in der beigefügten Zeichnung dargestellt, besteht diese neue Mehrfachdüse 1 aus einem Grundkörper 2, in dem drei Einsätze 4 koaxial angeordnet sind. Zwischen den Einsätzen 4 befinden sich ringförmige Durchtrittsöffnungen 3, die jeweils in Austrittsöffnungen an der Stirnfläche des Grundkörpers 2 münden. Unmittelbar an der Stirnfläche der Mehrfachdüse 1 ist ein Mundstück 5 vorgesehen, welches den Vernebelungsprozeß positiv beeinflußt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Erzeugung von Sprühnebel, vorzugsweise in Brandschutzanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luft-Wasser-Gemisch stetig unter gleichem Druck auf ein Membranventil geführt wird, von dort über Zuführungsleitungen auf eine Mehrfachdüse gelangt, in dieser Mehrfachdüse umgelenkt und feinst verteilt wird, so daß aus der Mehrfachdüse ein Wassernebel pulsartig austritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulsartig aus der Mehrfachdüse austretende Nebel sich hohlkegelförmig ausbildet, und drei Hohlkegel, einen äußeren, einen inneren und einen mittleren Hohlkegel bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlkegel ständig von außen nach innen, der innere Hohlkegel ständig von innen nach außen vibriert und sich der mittlere Hohlkegel zwischen dem äußeren und inneren Kegel ausbildet und zwischen dem äußeren und inneren Hohlkegel vibriert und gleichzeitig die Wurfweite des Wassernebels einwirkt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Mehrfachdüse (1) aus drei in einem Grundkörper (2) angeordneten Einsätzen (4) besteht, die untereinander ringförmige Durchtrittsöffnungen (3) besitzen und dem Grundkörper (2) an seiner Austrittsöffnung ein Mundstück (5) zugeordnet ist.