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Düsenvorrichtung für Halon-Feuerlöschgeräte11
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenvorrichtung für Halon-Feuerlöschgeräte
mit einer Düse, die gegenüber ihrer Mündung zurückversetzte Einlaßöffnungen für
Umgebungsluft besitzt.
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Es sind verschiedene Düsen der vorgenannten Art für Halon-Feuerlöschgeräte
bekannt. Dabei können entweder die Einlaßöffnungen für die Umgebungsluft unmittelbar
in glatte, durchgehende Düsenbohrungen einmünden oder - wie nach der DE-OS 26 30
519 bekannt - in einen den Halon-Kanal umgebenden Ringkanal übergehen, die erst
am Vorderende der Düse ineinandergeführt sind.
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Den bekannten Düsenvorrichtungen haftet der Nachteil an, daß sie einen
starken, konzentrierten Löschmittelstrahl bilden, der mit hoher Geschwindigkeit
ausgeworfen wird. Ein solch rasanter Loschmittelstrahl ist jedoch für die Brandbekämpfung
mit den fluorierten
Halogen-Kohlenwasserstoffen, den Halonen, wenig
geeignet~. Es ist vielmehr wichtig, die Düsenvorrichtungen für Halon-Feuerlöschgeräte~so
auszubilden, daß ein nebelartiges Halon-Umgebungsluft-Gemisch mit einem Halonanteil
von einigen Volumen-% gebildet wird, wobei dieses Gemisch als Löschmittelstrahl
mit möglichst großer Wurfweite ausgesprüht werden soll. Mit den bekannten Düsenkonstruktionen
erreicht man dieses nebelartige Halon-Luft-Gemisch nur unvollkommen, denn in den
meisten Fällen bleibt in der Strahlmitte die Halonkonzentration zu groß, so daß
keine optimale Verteilung des Löschmittels stattfindet.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile gibt es Düsenkonstruktionen für Halon-Löscher,
bei denen im Innern eines Düsenrohres gegenüber der Düse ein Prallteller angeordnet
ist, der den scharfen Halon-Strahl aufreißen soll. Durch den Prallteller wird jedoch
der Löschmittelstrahl zu stark abgebremst, wodurch sich die Wurfweite in nachteiliger
Weise verkürzt.
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Einen großen Einfluß auf die Funktionsfähigkeit der Düsenvorrichtungen
für Halon-Löscher hat vor allem die Umgebungstemperatur. Mit den bekannten Düsenvorrichtungen
kann man eine optimale Vergasung des Löschmittels allenfalls in einem bestimmten,
eng begrenzten Temperaturbereich erzielen. Um auch bei extremen Temperaturen mit
Halon-Feuerlöschgeräten arbeiten zu können, muß jedoch eine Funktionsfähigkeit der
Düsenvorrichtung für den Temperaturbereich von -400C bis +809C sichergestellt sein.
Dies ist mit den herkömmlichen Halon-Düsen nicht zu erreichen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Düsenvorrichtung
für Halon-Feuerlöschgeräte zu schaffen, die in einem breiten Temperaturbereich von
etwa -400C bis etwa +800C einen optimalen Löschstrahl erzeugt, der also einerseits
das zur vollständigen Vergasung des Halons erforderliche Mischungsverhältnis von
Halon und Umgebungsluft aufweist und andererseits dabei noch eine ausreichende Wurfweite
sicherstellt.-
Diese Aufgabe wird bei einer Düsenvorrichtung der
eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Düse ein über
die Düsenmündung nach vorn hinaus ragendes und an seiner vorderen Stirnseite offenes
Düsenrohr koaxial angesetzt ist, das zumindest den vorderen Bereich der Düse mit
Abstand umgibt und in das die Lufteinlaßöffnungen der Düse öffnen, wobei das Düsenrohr
längs seines Umfangs verteilte Luftlöcher hat, die gegenüber der Radialebene der
Düsenmündung nach hinten versetzt sind.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung liegt
darin, daß das Halon zunächst in der Düse selbst schon mit Umgebungsluft vorgemischt
und im Mischrohr dann weiter mit Umgebungsluft verwirbelt wird. Der aus der Düsenmündung
austretende, durch die Vormischung mit Umgebungsluft bereits aufgerissene Strahl
expandiert unter Mitreißen von Umgebungsluft im Mischrohr weiter und wird zugleich
durch das Mischrohr derart geführt, daß er gezielt ausgetragen wird.
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Die weiteren Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus der nachstehenden Beschreiben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Düsenvorrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Mischrohr der neuen Düsenvorrichtung,
Fig. 3 die Rückansicht des Mischrohrs nach Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt durch
die Düse der neuen Düsenvorrichtung und Fig. 5 die Draufsicht auf die Düsenvorrichtung
nach Fig. 4.
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Fig. 1 zeigt eine gesamte Düsenvorrichtung der erfindungsgemäßen Art
einschließlich eines Anschlußstücks 1 zur Verbindung mit einer nicht näher dargestellten
Ventilarmatur eines Halon-Speichers. Am-Anschlußstück 1 sitzt eine flexible Leitung
2, die in einen koaxial dazu angeordneten, hohlen Handgriff 3 eingeführt ist. Am
Vorderende des rohrförmigen Handgriffs 3 sitzt eine Düse 4, auf die die Leitung
2 im Innern des Handgriffs 3 aufgesteckt ist. Die Düse 4, die auch in Fig. 4 dargestellt
ist, besitzt einen unmittelbar an die flexible Leitung 2 anschließenden Düsenkanal
5, der koaxial in einen vorderen Mündungskanal 6 übergeht. Der Mündungskanal 6 endet
an der vorderseitigen Düsenmündung 7 der Düse 4 und geht nach hinten hin über einen
konischen Abschnitt 8 in den Düsenkanal 5 über-. Der Düsenkanal 5 hat einen größeren
Querschnitt als der Mündungskanal 6, so daß das vom Düsenkanal 5 in den Mündungskanal
6 übertretende Medium seine Geschwindigkeit beschleunigen muß. Das Verhältnis, in
dem die Querschnittsfläche des Düs-enkanals 5 zur Querschnittsfläche des Mündungskanals
6 größer ist, beträgt etwa 3 : 1 bis 4 : 1. Dabei sind sowohl der Mündungskanal
6 als auch der Düsenkanal 5 zylindrisch ausgebildet.
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Der Düsenkanal 5 der Düse 4 ist mit deren äußerer Umgebung über Lufteinlaßöffnungen
9 verbunden. Zweckmäßig liegt die in den 0 Düsenkanal 5 gerichtete Mündung der Lufteinlaßöffnungen
9 im Bereich des konischen übergangsabschnittes 8 der Düse 4. Die Längs achse der
Lufteinlaßöffnungen 9 ist gegenüber der Längsachse des Düsenkanals 5 in Abhängigkeit
vom Steigungswinkel des konischen Abschnittes 8 geneigt. Die Durchlaßrichtung der
Lufteinlaßöffnungen 9 ist somit gegenüber der Durchlaßrichtung des Düsenkanals 5
schräg entgegengerichtet.
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Wie Fig. 5 zeigt sind beim Ausführungsbeispiel insgesamt vier Lufteinlaßöffnungen
9 auf einer Kreislinie um die Längsachse des Düsenkanals 5 herum angeordnet. Je
nach dem gewünschten resultierenden Durchlaßquerschnitt können es auch mehr oder
weniger Lufteinlaßöffnungen 9 sein, über die der Düsenkanal 5 mit der äußeren Umgebung
der Düse 4 in Verbindung steht.
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Am rückwärtigen Ende im Bereich des Düsenkanals 5 besitzt die Düse
4 noch einen nach außen konisch abfallenden Kragen 20, der der Verbindung mit der
flexiblen Leitung 2 dient. In ihrem mittleren Bereich besitzt die Düse 4 noch einen
radial gerichteten Flansch 19, der einerseits auf der rückwärtigen Seite als Anschlag
für die Leitung 2 dient, die mittels einer Spange 21 (Fig. 1) an der Düse 4 fixiert
ist. Nach vorn hin liegt vor dem Flansch 19 auf der Außenseite des Körpers der Düse
4 ein Gewinde 18, das zur Befestigung eines Düsenrohres 10 über eine Mutter 16 dient,
was in Fig. 1 zu erkennen ist.
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Die Einzelheiten des Düsenrohres 10 ergeben sich aus den Figuren 2
und 3. Es besitzt eine vorn offene Stirnseite 11 im Bereich eines vorderen, zylindrischen
Abschnittes 12. Nach hinten schließt sich an den zylindrischen Abschnitt 12 ein
konischer Bereich 13 an, der in einen Flansch 15 mit einer zentralen öffnung 17
übergeht. Der Flansch 15 und die öffnung 17 dienen zur Befestigung des Düsenrohres
10 an der Düse 4 wie Fig. 1 veranschaulicht.
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In der montierten Lage schlägt das Düsenrohr 10 mit dem Flansch 15
am radial gerichteten Flansch 19 der Düse 4 an und ist dagegen über die Mutter 16
verpannt.
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In seinem konischen Bereich 13 besitzt das Düsenrohr 10 Luftlöcher
14, die auf einem konzentrisch zur Längsachse des Mischrohres 10 liegenden Kreis
angeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel sind vier dieser Luftlöcher 14 vorgesehen,
deren Zahl je nach dem gewünschten gesamten Durchtrittsquerschnitt variiert werden
kann. Auch die Form der Löcher 14 kann in weiten Grenzen beliebig gestaltet werden,
beim Ausführungsbeispiel sind sie kreisrund, wodurch die Festigkeit des Düsenrohres
10 im konischen Bereich 13 so wenig wie möglich beeinträchtigt ist. Infolge der
Konizität des Bereichs 13 ist die Durchlaßebene der Luftlöcher 14 gegenüber der
Richtung der Längsachse des Düsenrohres 10 geneigt. Von außen gesehen zeigt die
Öffnung der Luftlöcher 14 im konischen Bereich 13 des Düsenrohres 10 schräg nach
hinten.
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Wie Fig. 1 wiedergibt, liegen die Luftlöcher 14 des Düsenrohres 10
im montierten Zustand etwa in Höhe der Lufteinlaßöffnungen 9 der Düse 4 bezogen
auf die Längsachse der Gesamtanordnung. Insbesondere sind also die Luftlöcher 14
des Düsenrohres 10 hinter der Düsenmündung 7 der Düse 4 angeordnet. Ferner steht
die durch die Querschnittsebene der Luftlöcher 14 hindurchgehende Achse etwa senkrecht
auf der Längsachse, die durch die etwa zylindrischen Lufteinlaßöffnungen 9 hindurchgeht.
Diese Achsen müssen sich jedoch nicht schneiden,.es können die Luftlöcher 14 des
Düsenrohres 10 gegenüber den Lufteinlaßöffnungen 9 der Düse 4 verdreht sein. Entscheidend
ist, daß die Einlaßrichtung die durch die Luftlöcher 14 bestimmt ist, eine Komponente
hat, die in Austrittsrichtung der Düse 4 liegt. Anders verhält es sich bei den Lufteinlaßöffnungen
9 der Düse 4, die eine Komponente ihrer Durchtrittsrichtung haben, die der Durchtrittsrichtung
des Düsenkanals 5 entgegengerichtet ist.
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Die Funktion der neuen Düsenvorrichtung ist folgende: Das unter Druck
durch die Düse 4 hindurchtretende Halon wird im vorderen Bereich des Düsenkanals
5 mit durch die Lufteinlaßöffnungen 9 eintretende Umgebungsluft verwirbelt und vergast
bereits zu einem Teil im Bereich des Mündungskanals 6, in-welchem sich unter Druckabfall
die Geschwindigkeit des hindurchtretenden Mediums infolge der Querschnittsverengung
erhöht. Das aus der Düsenmündung 7 austretende Gemisch vereinigt sich mit weiterer
Umgebungsluft, die über die Luftlöcher 14 des Düsenrohres 10 angesaugt wird. Der
durch die Luftlöcher 14 eintretende Luftstrom tritt zu einem überwiegenden Teil
in den zylindrischen Bereich 12 des Düsenrohres 10 über, um zur Vergasung bzw. weiteren
Vernebelug des Halons beizutragen. Ein Bruchteil dieses Luftstroms zweigt sich durch
den Ansaugeffekt der Lufteinlaßöffnungen 9 der Düse 4 ab. Die im Innern des Düsenkanals
5 infolge der Durchlaßrichtung der Lufteinlaßöffnungen 9 dem Halon zunächst entgegenströmende
Luft wird dann umgelenkt und in Richtung auS den Mündunegskarlal 6 miLgerissen.
Dadurch findet schon im Innern der Düse 4 eine gute Vermischung zwischen dem
Halon
und der eingeführten Luft statt.
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Um die Strömungsverhältnisse im Innern des Düsenrohres 10 optimal
zu gestalten, liegt vorteilhaft der Knick zwischen dem zylindrischen Abschnitt 12
und dem konischen Bereich 13 des Düsenrohres 10 etwa in der Ebene, die durch den
-Radius der kreisrunden Düsenmündung 7 aufgespannt wird. Damit das Gesamtgemisch
im zylindrischen Teil 12 des Düsenrohres 10 noch ausreichend lange geführt wird,
beträgt die axiale Länge dieses 'Abschnittes 12 vorzugsweise etwa das zwölffache
des Durchmessers der Düsenmündung 7, wobei dann der Innendurchmesser des zylindrischen
Düsenrohrabschnittes 12 etwa 10mal so groß wie der Innendurchmesser der Düsenmündung
7 ist.
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Auch die Durchtrittsquerschnitte der Luftlöcher 14 des Düsenrohres
10 und der Lufteinlaßöffnungen 9 der Düse 4 sind aufeinander abgestimmt. Versuche
haben ergeben, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Luftlöcher 14 des Düsenrohres
10 etwa 16mal größer sein sollte als der Durchtrittsquerschnitt der Lufteinlaßöffnungen
9 der Düse 4.
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Verzichtet man auf eine Beeinflußung des durch die Lufteinlaßöffnungen
9 der Düse 4 hindurch tretcndcn Luftstroms durch die in das Mischrohr über die Luftlöcher
14 einströmende Luft, kann man auch die Lufteinlaßöffnungen 9 an der Düse 4 außerhalb
des Bereichs des Düsenrohres 10 vorsehen, so daß in das Halon unmittelbar Umgebungsluft
mit atmosphärischem Druck injiziert wird.