DE19717044A1 - Vorrichtung zum Feuerlöschen in Räumen und aerosolbildende Zusammensetzung dafür - Google Patents
Vorrichtung zum Feuerlöschen in Räumen und aerosolbildende Zusammensetzung dafürInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Feuerwehrtechnik,
insbesondere eine Vorrichtung zum räumlichen
Feuerlöschen und eine dieser Vorrichtung verwendbare
aerosolbildende Zusammensetzung.
Bekannt sind Vorrichtungen zum räumlichen Feuerlöschen,
bei denen Kühlmittel verwendet werden (s. z. B.
GB-PS 20 20 971). Die Kühlmittel bewirken
einen Abbau der Ozonschicht der Erde und weisen eine hohe
Giftigkeit auf.
Die genannten Nachteile sind teilweise bei Vorrichtungen
zum Feuerlöschen behoben, bei denen als Feuerlöschzusammensetzung
eine pyrotechnische Ladung oder
eine Festtreibstoffladung verwendet wird (s. GB-PS
20 28 127).
Die genannten Vorrichtungen weisen wegen einer notwendigen
hohen Feuerlöschkonzentration an gasförmigen Verbrennungsprodukten
und deren hoher Giftigkeit einen niedrigen
Wirkungsgrad auf.
Als höchsteffektiv gelten Vorrichtungen zum Feuerlöschen
auf der Basis von Festtreibstoffen, bei deren
Verbrennen neben den Gasen sehr kleine kondensierte Feststoffpartikel
gebildet werden.
Die sich beim Brennen der Festtreibstoffe entwickelnden
Gase gewährleisten die Beförderung von hochdispersen Feststoffpartikeln
in den Brandherd.
Als am höchsten kommende technische Lösung gilt eine
Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen mit einem Gehäuse,
an dessen Stirnseite zumindest eine Öffnung ausgebildet
ist, und in dem ein Mittel zur Brandmeldung, ein Mittel
zur Initiierung des Brennens einer Ladung und eine Kanalladung
mit einer Feuerlöschzusammensetzung vorgesehen
sind (s. Patent der RF 29 46 614).
Bei der genannten Vorrichtung erfolgt der Austritt
der Verbrennungsprodukte durch eine Austrittsöffnung des
Gehäuses.
Als rauchbildende Zusammensetzung wurde eine verwendet,
die Alkalimetallnitrat und/oder Alkalimetallperchlorat
und ein brennbares Bindemittel enthält. Die rauchbildende
Zusammensetzung kann zusätzlich einen Brennstoff
oder Ammoniumperchlorat enthalten. Als rauchbildende Zusammensetzung
wurde eine verwendet, welche aus
Alkalimetallnitrat und/oder Alkalimetallperchlorat
und Ballistitpulver (Cellulosenitrat versetzt mit schwerflüchtigem Lösungsmittel) besteht.
Die Nachteile der genannten Vorrichtung bestehen
in der Hochtemperatur des hinter der Austrittsöffnung
des Gehäuses gebildeten Gasaerosolstrahles mit einer
großen Flammzone und in unbefriedigenden toxikologischen
Eigenschaften des gebildeten Aerosols infolge dessen CO-,
NH₃- und HCN-Anteils.
Die nicht vollständige Oxidation der Zersetzungsprodukte
des brennbaren Bindemittels und des zusätzlichen Brennstoffs
infolge einer ungenügenden Sauerstoffmenge und des
Nachbrennens mit Luftsauerstoff führt zur Bildung einer
ausgedehnten Hochtemperaturzone.
Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde
gelegt, eine Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen zu
schaffen, bei welcher eine aerosolbildende Zusammensetzung
mit niedriger Temperatur des gebildeten schwachgiftigen
oder nicht giftigen Feuerlöschaerosols mit minimalem
CO-, NH₃-, HCN-Anteil verrwendet wird, das einen
hohen Wirkungsgrad des Feuerlöschens aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß bei einer Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen
mit einem Gehäuse, an dessen einer Stirnseite zumindest
eine Öffnung ausgebildet ist, und in dem ein Mittel zur
Brandmeldung, ein Mittel zur Initiierung des Brennens
einer Ladung und eine Kanalladung mit einer Feuerlöschzusammensetzung
vorgesehen sind,
die Kanalladung der Feuerlöschzusammensetzung koaxial im Gehäuse neben der einen Stirnseite angeordnet ist und aus einer aerosolbildenden Zusammensetzung besteht, die einen Koeffizienten "α" des Oxidationsmittelüberschusses aufweist, der im Bereich zwischen 0,8 und 1,45 liegt und die Außenfläche der Kanalladung in eine unbrennbare Hülle eingeschlossen ist,
in dichter Nähe von der Stirnseite des Gehäuses, an der zumindest eine Öffnung ausgebildet ist, eine Kühleinheit aus porösem Material angeordnet ist, deren Masse 0,75 bos 1,25 der Ladungsmasse beträgt, und die aus einem inerten Stoff oder aus einem chemisch wirksamen Stoff besteht, welcher ohne Bildung giftiger Bestandteile zerlegbar ist,
an der seitlichen Innenfläche des Gehäuses die Schicht eines Wärmeschutzüberzugs vorgesehen ist, und
eine Kammer für die Aerosolformierung im Gehäuse zwischen der Kanalladung der Feuerlöschzusammensetzung und der Kühleinheit gebildet ist.
die Kanalladung der Feuerlöschzusammensetzung koaxial im Gehäuse neben der einen Stirnseite angeordnet ist und aus einer aerosolbildenden Zusammensetzung besteht, die einen Koeffizienten "α" des Oxidationsmittelüberschusses aufweist, der im Bereich zwischen 0,8 und 1,45 liegt und die Außenfläche der Kanalladung in eine unbrennbare Hülle eingeschlossen ist,
in dichter Nähe von der Stirnseite des Gehäuses, an der zumindest eine Öffnung ausgebildet ist, eine Kühleinheit aus porösem Material angeordnet ist, deren Masse 0,75 bos 1,25 der Ladungsmasse beträgt, und die aus einem inerten Stoff oder aus einem chemisch wirksamen Stoff besteht, welcher ohne Bildung giftiger Bestandteile zerlegbar ist,
an der seitlichen Innenfläche des Gehäuses die Schicht eines Wärmeschutzüberzugs vorgesehen ist, und
eine Kammer für die Aerosolformierung im Gehäuse zwischen der Kanalladung der Feuerlöschzusammensetzung und der Kühleinheit gebildet ist.
Es ist vorteilhaft, als Ladung der Feuerlöschzusammensetzung
eine Ladung zu verwenden, welche zumindest zwei
Kanäle besitzt.
Es ist von Vorteil, die Vorrichtung mit einem Gitter
zu versehen, das zwischen der Kammer für die Aerosolbildung
und der Kühleinheit eingebaut wird.
Es ist vorteilhaft, daß die Schichtdicke des Wärmeschutzüberzugs
in der Kammer für die Aerosolbildung
größer ist als Dicke des Wärmeschutzüberzugs der Seitenfläche
des Gehäuses.
Es ist weiter vorteilhaft, daß die Kühleinheit
Granulien aus porösem Material enthält.
Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß
die aerosolbildende Zusammensetzung mit einem Gehalt an
Alkalimetallnitrat und einem brennbaren Bindemittel zusätzlich
einen Stoff, der aus der aus Dicyanidiamid, Melem,
Melamin bestehenden Gruppe gewählt ist, sowie einen
Stoff, der aus der aus CuO, K₂Cr₂O₇, CuCr₂O₇ × 2 H₂O,
C₆H₂O₇N₃K bestehenden Gruppe gewählt ist, enthält, wobei
als Alkalimetallnitrat KNO₃- und/oder NaNO₃-Salz mit
folgendem Verhältnis der Bestandteile (Masse-%) verwendet
wird:
Brennbares Bindemittel: 2,2 bis 2,5
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₃K: 1 bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₃K: 1 bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beschreibung
einer konkreten Ausführungsform unter Verweisungen
auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen
(in einem Längsschnitt) gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 eine Kanalladung (im Querschnitt).
Die Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen enthält
ein Gehäuse 1 (Fig. 1), an dessen Stirnseite 2 zumindest
eine Öffnung 3 für den Austritt der Produkte des Feuerlöschens
ausgebildet ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform
ist die Stirnseite 2 des Gehäuses 1 perforiert
ausgebildet. Im Gehäuse 1 sind ein Mittel 4 zur Brandmeldung,
en Mittel 5 zur Initiierung des Brennens der
Ladung und eine Kanalladung 6 vorgesehen. Als Mittel 4
zur Brandmeldung wurde beispielsweise eine Zündschnur
und als Mittel 5 zur Initiierung des Brennens eine Pyropatrone
verwendet.
Die Kanalladung 6 der Feuerlöschzusammensetzung ist
koaxial an der einen Seite des Gehäuses 1 angeordnet und
besteht aus einer aerosolbildenden Zusammensetzung, die
einen Koeffizienten "α" für den Oxidationsmittelüberschuß
aufweist, welcher im Bereich zwischen 0,8 und 1,45
liegt. Die Außenfläche der Kanalladung 6 ist in eine
unbrennbare Hülle 7 aus beispielsweise Wasserglas/Eisenoxid-
Gemisch mit einem Verhältnis von 1 : 3 eingeschlossen.
Die Hülle 7 der Außenfläche der Ladung 6 verhindert
die Entzündung der Stirn- und Seitenflächen. Die
Ausbildung der Ladung mit einem Kanal/mit Kanälen und
die Hülle 7 aus einer unbrennbaren Zusammensetzung ermöglicht
es, je nach den Forderungen, die Temperatur
des gebildeten Aerosols durch die Regelung der Brennfläche
der Ladung einzustellen.
An der anderen Seite des Gehäuses ist in unmittelbarer
Nähe der Stirnseite 2 eine aus porösem Material
bestehenden Kühleinheit 8 vorgesehen. Die Masse des Materials
beträgt 0,75 bis 1,25 der Masse der Kanalladung 6.
Die Kühleinheit 8 enthält einen inerten Stoff oder einen
chemisch wirksamen ohne Bildung giftiger Bestandteile
zerlegbaren Stoff.
An der seitlichen Innenfläche des Gehäuses 1 ist
eine Schicht 9 eines Wärmeschutzüberzugs, beispielsweise
aus einem Glimmer-Kunststoffmaterial vorgesehen; das schützt das Gehäuse
6 gegen eine Überhitzung. Der Wärmeschutzüberzug
in der Zone der Kammer 10 für die Aerosolbildung ist
von großer Bedeutung; dieser ermöglicht, die Wärmeabführung
zu reduzieren, ein vollständiges Brennen der Aerosolzusammensetzung
zu gewährleisten und eine qualitativ verbesserte
Aerosolzusammensetzung zu erhalten.
Zwischen der Kanalladung 6 der Feuerlöschzusammensetzung
und der Kühleinheit 8 des Gehäuses 1 besteht eine Kammer
10 für die Aerosolbildung. Als Kanalladung
6 der Feuerlöschzusammensetzung wurde eine Ladung
verwendet, die zumindest einen Kanal 11 (Fig. 2) aufweist.
Es ist eine Variante gezeigt, bei welcher die Zahl
der Kanäle gleich fünf ist (Fig. 3).
Im allgemeinen kann die Zahl der Kanäle variieren
und hängt von der Leistung der Vorrichtung ab.
Die Vorrichtung enthält weiter ein Gitter 12, welches
unter Bildung eines Spaltes zwischen der Stirnseite 2
des Gehäuses und der Kühleinheit 8 eingebaut ist. Im Gitter
12 ist eine Anzahl von Öffnungen 13 für den Austritt
der Produkte zum Feuerlöschen vorgesehen. Die Dicke eines
Wärmeschutzüberzugs 14 in der Kammer 10 für die Aerosolbildung
ist größer als die des Wärmeschutzüberzugs 9 der
Seitenfläche des Gehäuses 1.
Die Kühleinheit 8 enthält als inerten Stoff Granalien
15 aus porösem Material, beispielsweise grobkornigen Flußsand.
Zwischen der Kammer 10 für die Aerosolbildung und
der Kühleinheit 8 ist ein Verteiler 16 angeordnet, welcher
für ein vollständigeres Befüllen der Kühleinheit mit Aerosol
sorgt. Die Kühleinheit 8 kann aber auch aus einem chemisch
wirksamen beim Zerfall keine giftigen Bestandteile ausscheidenden
Stoff, beispielsweise aus einem Stoff der Klasse
der Kristallhydrate, die im Kristallgitter Wasser
enthalten, ausgebildet sein. Der Stoff wird zu porösen
Granalien mit einem Durchmesser von 8 bis 10 mm
geformt, die chaotisch geschüttet sind, was es ermöglicht,
den Grad der Aerosolkühlung durch die Vergrößerung
der Kontaktfläche zu erhöhen.
Die Kristallhydrate können mit inerten Naturbindemitteln
(beispielsweise mit Kaolinen oder Tonen) gemischt
werden. In der Mischstufe können die porösen Elemente in
Form von Granalien hergestellt und
in Hydraulikpressen zu Produkten mit unterschiedlichen
Profilen geformt werden.
Die aerosolbildende Zusammensetzung enthält ein
Alkalimetallnitrat und ein brennbares Bindemittel sowie
zusätzlich einen Stoff, der aus der aus Dicyandiamid, Melem
oder Melamin bestehenden Gruppe gewählt ist, und einen Stoff, der
aus der aus CuO, K₂Cu₂O₇, CuCr₂O₇ × 2 H₂O, C₆H₂O₇N₃K bestehenden
Gruppe gewählt ist, wobei als Alkalimetallnitrat
KNO₃-Salz und/oder NaNO₃-Salz mit folgendem Verhältnis
der Bestandteile (Masse-%) verwendet wird:
Brennbares Bindemittel: 2 bis 2,5
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₃K: 1 bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₃K: 1 bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
Als brennbares Bindemittel kann ein Phenolformaldehydharz
oder ein Epoxidharz verwendet werden.
Die Ausbildung der Ladung des Feuerlöschstoffs erlaubt,
ein Aerosol mit hohem Feuerlöschwirkungsgrad zu erhalten,
das sich durch den hohen Anteil an festen Partikeln vom
Typ K₂O, Na₂O, KOH, K₂CO₃, Na₂CO₃ sowie Inertgasen N₂ und
CO₂ auszeichnet. Dabei ist die Stufe des Nachbrennens der
Verbrennungsprodukte mittels des Luftsauerstoffs nicht
mehr erforderlich, da der "innere" Sauerstoff des Oxidationsmittels
ausreicht. Dabei liegt der CO-, NH₃ und HCN-
Anteil deutlich unter den Werten, die durch die Europäischen
Standards zugelassen sind. Eine Vergleichsanalyse
des Wirkungsgrads des Feuerlöschens, des Gehalts an giftigen
Bestandteilen der gattungsnächsten Analogielösung
und der beanspruchten Zusammensetzung ist in Tabelle 1
gezeigt.
Die Vorrichtung zum räumlichen Feuerlöschen hat folgende
Funktionsweise.
Bei einem Brand löst das Mittel 4 zur Brandmeldung
aus. Ein Wärmeimpuls des Mittels 5 zur Initiierung
entzündet die Kanalladung 6 der Feuerlöschzusammensetzung.
Die Verbrennungsprodukte gelangen über den Kanal 11 in
die Kammer 10 für die Aerosolbildung, wo die Zusammensetzung
restlos verbrennt, was durch den hohen Koeffizienten
des Überschusses an Oxidationsmittel von
0,8 α 1,45, das Vorhandensein des Wärmeschutzüberzugs
9 des Gehäuses 1 und die unbrennbare Hülle 7 der Ladung gewährleistet
wird. Über den Verteiler 12 gelangen die Verbrennungsprodukte
in die Kühleinheit 8. Der chemisch
wirksame poröse Stoff der Kühleinheit wird unter Einwirkung
der Hochtemperatur der Verbrennungsprodukte zu feindispersen
Partikeln zerlegt, so daß die Aktivaerosolmenge
zusätzlich vergrößert wird, was gleichzeitig den
Wirkungsgrad der Zusammensetzung erhöht. Außerdem ermöglicht
die Kühleinheit 8, die Aerosoltemperatur am
Austritt der Vorrichtung auf die erforderlichen Grenzwerte zu
senken.
Die Verbindung der konstruktiven Besonderheiten der
Vorrichtung mit der Zusammensetzung des aerosolbildenden
Stoffs ermöglicht somit, die erforderlichen Kennwerte
des Feuerlöschaerosols zu erhalten, welche die Forderungen
des Europäischen Standards bezüglich des Anteils giftiger
Stoffe bei einem hohen Feuerlöschwirkungsgrad erfüllen.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Feuerlöschen in Räumen mit einem Gehäuse (1), an dessen
Stirnseite (2) zumindest eine Öffnung (3) ausgebildet ist, und in dem ein Mittel (4) zur
Brandmeldung ein Mittel (5) zur Initiierung des Brennens einer Ladung und eine
Kanalladung (6) einer Feuerlöschzusammensetzung vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalladung (6) der Feuerlöschzusammensetzung
koaxial im Gehäuse (1) an der einen Stirnseite angeordnet ist und aus einer
aerosolbildenden Zusammensetzung besteht, die einen Koeffizienten "α" für den
Oxidationsmittelüberschuß aufweist, der im Bereich zwischen 0,8 und 1,45 liegt, und
die Außenfläche der Kanalladung (6) in einer unbrennbaren Hülle (7) eingeschlossen ist,
in unmittelbarer Nähe der anderen Stirnseite (2) des Gehäuses (1), in der zumindest eine Öffnung (3) ausgebildet ist, eine Kühleinheit (8) aus porösem Material angeordnet ist, deren Masse 0,75 bis 1,25 der Masse der Ladung (6) beträgt und die aus einem inerten Stoff oder aus einem chemisch wirksamen Stoff besteht, der ohne Bildung giftiger Bestandteile zersetzbar ist,
an der seitlichen Innenfläche des Gehäuses (1) eine Schicht (9) eines Wärmeschutzüberzugs vorgesehen ist, und eine Kammer (10) für die Aerosolbildung im Gehäuse (1) zwischen der Kanalladung (6) der Feuerlöschzusammensetzung und der Kühleinheit (8) gebildet ist.
in unmittelbarer Nähe der anderen Stirnseite (2) des Gehäuses (1), in der zumindest eine Öffnung (3) ausgebildet ist, eine Kühleinheit (8) aus porösem Material angeordnet ist, deren Masse 0,75 bis 1,25 der Masse der Ladung (6) beträgt und die aus einem inerten Stoff oder aus einem chemisch wirksamen Stoff besteht, der ohne Bildung giftiger Bestandteile zersetzbar ist,
an der seitlichen Innenfläche des Gehäuses (1) eine Schicht (9) eines Wärmeschutzüberzugs vorgesehen ist, und eine Kammer (10) für die Aerosolbildung im Gehäuse (1) zwischen der Kanalladung (6) der Feuerlöschzusammensetzung und der Kühleinheit (8) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kanalladung (6) der Feuerlöschzusammensetzung eine
Ladung verwendet wird, welche zumindest zwei Kanäle (11) hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Gitter (16) versehen ist, das zwischen der
Kammer (10) für die Aerosolbildung und der Kühleinheit (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Wärmeschutzüberzugs (14) in der Kammer
(10) für die Aerosolbildung dicker ist als der Wärmeschutzüberzug (9) an der
Seitenfläche des Gehäuses (1).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit (8) Granalien (15) aus porösem Material
enthält.
6. Aerosolbildende Zusammensetzung, enthaltend ein Alkalimetallnitrat und ein
brennbares Bindemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Stoff aus der aus Dicyandiamid,
Melem, Melamin bestehenden Gruppe sowie einen Stoff aus der aus CuO, K₂Cr₂O₇,
CuCr₂O₇x × 2 H₂O, C₆H₂O₇N₃K bestehenden Gruppe enthält, wobei als Alkalimetallnitrat
ein KNO₃- und/oder ein NaNO₃-Salz mit folgendem Verhältnis der Bestandteile
(Masse-%) verwendet wird:
Brennbares Bindemittel: 2,2 bis 2,5
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₂K: γ bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
Brennbares Bindemittel: 2,2 bis 2,5
Dicyandiamid oder Melem oder Melamin: 15 bis 20
CuO oder K₂Cr₂O₇ oder CuCr₂O₇ × 2 H₂O oder C₆H₂O₇N₂K: γ bis 3
KNO₃ und/oder NaNO₃: Rest
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