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Die
Erfindung betrifft die Verwendung eines allgemein als Kältemittel
bekannten Flüssiggasgemisches
als nichtbrennbares Treibgas für
Einsatzbereiche von –15°C bis +50°C zur Feinstverteilung
und zum Erreichen großer
Reichweiten für
den Einsatz in Sprühanlagen
mit Spraydosen oder dünnwandigen Vorratsbehältern mit
denen feste und flüssige
Kampf- oder Reizstoffe in großen
Innen- oder Außenbereichen
zur Abwehr von Personen ausgetragen werden.
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[Stand der Technik]
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Bekannte
Reiz- und Kampfstoffsprühanlagen
verwenden Treibgase, wie z. B. Propan/Butangemische. Sie sind brennbar
und deshalb ungeeignet.
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Das
von Spraydosen her bekannte Treibgas R134A mit der chemischen Formel
F3C-CH2F hat zwar
einen Siedepunkt von –36,1°C und erreicht
bei einer Temperatur von –15°C einen Dampfdruck
von 1,75 bar und bei +50°C
einen Dampfdruck von 13,171 bar.
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Versuche
haben ergeben, dass das Treibgas R134A bei einer Temperatur von –15°C zum Versprühen eines
Kampf- oder Reizstoffes nicht geeignet ist. Es bildet bei dieser
Temperatur keine für
eine Feinstverteilung ausreichend kleine Tröpfchengröße, wie für eine hohe Wirksamkeit erforderlich
wäre.
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In
der
DE 691 02 005
T2 wird eine umweltverträgliche Mischung von Kältemitteln
mit sehr niedrigem Siedepunkt beschrieben, deren Einsatz auch als
Treibmittel vorgeschlagen wird.
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Man
hat herausgefunden, dass 1,1,1-Trifluorethan (HFA 143a) und Propan
(R290) ein Azeotrop mit einem minimalen Siedepunkt von etwa –53,4°C bei 1,013
bar bildet, in dem der Gehalt an R290 beim Siedepunkt unter Normalbedingungen
ungefähr
29,4 Gew.-% beträgt.
Diese Zusammensetzung kann in Abhängigkeit vom Druck der Mischung
variiert und bei gegebenem Druck leicht nach allgemein bekannten
Techniken bestimmt werden.
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Diese
Mischung ist zwar als Kältemittel
nicht aber zur Verwendung als Treibgas für dünnwandige Druckbehälter oder
Spraydosen mit einem Maximaldruck von 15 bar geeignet, da der Verdampfungsdruck
bei +50° C
viel zu hoch ist (25,8 bar).
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Die
DE 20 2006 005 658
U1 beschreibt eine Anlage zum Verteilen und Austragen eines
Reiz- oder Kampfstoffes, bei der die Stoffe mittels einem Treibgas über ein
Leitungssystem in großen
Innen- oder Außenbereichen
versprüht
werden können.
Die Stoffe werden in verflüssigten
Gaslösungen
oder Flüssiggasemulsionen
bis zu ihren Austrittsöffnungen
(10 bis 15) in flüssiger
Form transportiert und treten mit der kinetischen Energie einer
Flüssigkeit
aus, um durch Verdampfen und der damit verbundenen Expansion des
verflüssigten
Gases den Reiz- oder Kampfstoff feinst zu verteilen. Unter Feinstverteilung wird
dabei eine Verteilung verstanden, bei der die Größe der Tröpfchen unter einer Größe liegt,
die herkömmlich
als Nebel bezeichnet wird.
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Unter
Verwendung bisher bekannter Treibgase, wie z. B. R134A ist diese
Anlage nur unter einem eingeschränkten
Temperaturbereich bis –5°C einsetzbar.
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Ferner
beschreibt die
DE 698 29 401 ein
Verfahren zum Reduzieren der Tröpf-
chengröße in Aerosolsprühvorrichtungen.
Die Verringerung der Tröpfchengröße erfolgt
mechanisch durch die Anordnung einer speziellen Sprühdüse.
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Auch
diese Erfindung löst
nicht das Problem, dass beim Einsatz von bekannten Treibgasen eine Feinstverteilung
auch bei einer Temperatur von –15° C möglich ist.
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[Aufgabe der Erfindung]
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Flüssiggasgemisch
zu finden, das als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen
und als Träger
eines Reiz- oder Kampfstoffes für
den Einsatz in Spraydosen oder dünnwandigen
Druckbehältern
und zum Erreichen großer
Reichweiten geeignet ist, wobei das Flüssiggasgemisch bereits bei
einer Temperatur von –15°C einen zur
Feinstverteilung ausreichenden Verdampfungsdruck besitzt, ohne dass
im oberen Anwendungsbereich von Spraydosen und dünnwandigen Vorratsbehältern ein
Maximaldruck von 15 bar bei einer Temperatur von +50°C überschritten
wird.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es
wurde die Verwendung eines Flüssiggasgemisches
als nichtbrennbares Treibgas zum Feinstverteilen eines Reiz- oder
Kampfstoffes und zum Erreichen großer Reichweiten gefunden, bei
der das Flüssiggasgemisch
bei einer Verdampfungstemperatur von –15° C einen Verdampfungsdruck von
1,85 bar und bei einer Temperatur von +50° C einen Dampfdruck von 14,3
bar aufweist.
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Außerdem muss
das Treibmittel für
die Aufnahme der entsprechenden Wirkmittel geeignet sein. Für das Einbringen
der Reiz- und Kampfstoffe in ein flüssiges Treibgas sind deshalb
die Reiz- oder Kampfstoffe zuvor in einem verflüssigten Gas oder in einem Lösungsmittel
gelöst,
das wiederum in dem verflüssigten
Gas gelöst
ist. Es kann aber auch ein an sich unlöslicher Reiz- oder Kampfstoff
in Form einer Emulsion in das Treibgas eingebracht werden.
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Es
wurde ferner gefunden, dass sich zur Lösung der Aufgabe das Kältemittel
R413A am besten eignet. Dieser Stoff wird auch in gleicher Zusammensetzung
unter anderen Markennamen gehandelt.
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Der
bisher als Kältemittel
bekannte Stoff R413A ist ein Gemisch aus 88 Gew.-% R134A (1,1,2,2-Tetrafluorethan),
9 Gew.-% R218 (Octafluorpropan) und 3 Gew.-% R600A (Isobutan).
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R413A
ist nicht brennbar, hat einen Siedepunkt von –35°C, erreicht bei –15°C einen Dampfdruck
von 1,85 bar und bei einer Temperatur von +50°C einen Dampfdruck von 14,3
bar.
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Bei
scheinbar gleichem Druck und gleicher Verdampfungstemperatur wird
gegenüber
R134A bei –15° C eine Feinstverteilung
durch eine hohe Anfangsexpansion des verdampfenden Gemisches erreicht,
ohne dass bei der geforderten oberen Grenztemperatur von +50° C der Dampfdruck über 14,3
bar steigt.
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Verantwortlich
dafür sind
die Beimengungen von Octafluorpropan und Isobutan. Das Octafluorpropan
ermöglicht
durch seinen niedrigen Siedepunkt von –36,7°C beim Austritt des Treibgases
aus der Düse
die erhöhte
Anfangsverdampfung, die die Oberfläche des Gasgemischs vergrößert und
somit eine größere Energieaufnahme
aus der Umgebungsluft ermöglicht.
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Durch
die hohe Anfangsexpansion in Folge der Beimengung von Octafluorpropan
und Isobutan wird die Oberfläche
des gesamten expandierenden bei Düsenaustritt flüssigen Gases
mit einer höheren Geschwindigkeit
aufgeschäumt,
womit eine schlagartige Oberflächenvergrößerung des
bei Düsenaustritt
flüssigen
Gasstrahles erfolgt. In Folge der durch Aufschäumung vergrößerten Oberfläche wird
eine bessere Energieaufnahme zur Verdampfung des flüssigen Gases
aus der Umgebungsluft erreicht und die notwendige geringe Tröpfchengrößen für eine Feinstverteilung
des Reiz- oder Kampfstoffes ermöglicht.