DE3122897C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Feuerlöschsystem für im Untertagebergbau eingesetzte Fahrzeuge, mit wenigstens einer am Fahrzeug angeordneten Feuerlöschflasche mit einem Ausström­ stutzen für pulverförmiges Löschmittel sowie mit einer an der Feuerlöschflasche angeordneten Zündeinrichtung, der eine Span­ nungsquelle zur Bereitstellung der Zündspannung zugeordnet ist.

Im Untertagebergbau besteht zwecks Vermeidung von Brandunfällen und Brandschäden die Notwendigkeit, eingesetzte Fahrzeuge gegen die bestehenden Brandgefahren zu sichern. Diese ergeben sich aus der Verwendung der für den Betrieb der Fahrzeuge notwendigen Betriebsstoffe, beispielsweise Dieselöle sowie dem Einsatzbereich im Steinkohlebergbau, wo auf den Fahrzeugen sich ablagernde Kohlenstäube Glimmbrände verursachen können. Insbesondere besteht die Brandgefahr auch nach dem Abstellen der Fahrzeuge durch das bekannte Nachheizen von Motoren oder Antriebsaggregaten. Bisher ist der Brandgefahr durch Anordnung von Feuerlöschflaschen am Fahrzeug begegnet worden, deren Aus­ lösung mittels einer handbetätigten Spannungsquelle, nämlich einem Kurbelinduktor, vom Fahrzeugführer vorgenommen wurde, nachdem er visuell einen entstehenden Brand ermittelt hatte. Die durch Kurbeln erzeugte Generatorspannung bringt in der Zündkapsel des Feuerlöschgerätes einen Heizdraht zum Glimmen, dessen Temperatur zu einer Zündung von Schwarzpulver in an sich bekannter Weise ausgenutzt wird, dessen Explosionsdruckfront eine Sollbruchstelle des Feuerlöschgeräts zerstört und damit das Ausströmen des Feuerlöschpulvers aus dem Stutzen der Flasche ermöglicht.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Feuerlöschsystem, daß die Brandgefahr visuell vom Fahrzeugführer erfaßt werden muß, dessen Aufmerksamkeit subjektiv verschiedensten Einflüssen unterliegt, so daß in der Regel das Auftreten eines Brandes relativ spät erkannt wird. Darüber hinaus macht sich der bis zur Zündung der Zündkapsel und dem Ausströmen des Feuerlösch­ mittels ablaufende zeitliche Verzug nachteilig bemerkbar, da zunächst von Hand die Zündspannung erzeugt werden muß, bis der eigentliche Löschvorgang stattfindet. Seit langem besteht daher ein Bedürfnis, ein automatisches Feuerlöschsystem zu entwickeln. Insbesondere ergab sich dieses Bedürfnis auch daraus, daß es wegen der Gefahr von Nachbränden bislang zwingend war, die Fahrzeuge außerhalb der Betriebszeiten in Werkstätten abzustellen, die mit Wasserlöschanlagen aus­ gerüstet sind. Ein Verbleiben der Fahrzeuge auf der Strecke war nicht zulässig.

Aus der US-PS 34 65 827 ist ein automatisches Feuerlöschsystem für ein Flugzeug bekannt, welches in die Klimaanlage inte­ griert ist. Zur Aktivierung des Feuerlöschsystems kann ent­ weder im Brandfalle das System von Hand oder bei einer Bruch­ landung des System durch ein Erschütterungssensor in Form eines Beschleunigungsmessers ausgelöst werden.

Aus der US-PS 35 68 774 ist ein automatisches Feuerlöschsystem für ein Fahrzeug bekannt. Das System weist dabei einen am Fahrzeug angeordneten Feuerlöschbehälter mit einem Ausström­ stutzen für das Löschmittel auf. Zur Aktivierung des Feuer­ löschsystems ist ein Feuerwarnsensor in Form eines eine Flüssigkeit enthaltenden Körpers vorgesehen, die sich bei einer Temperaturerhöhung ausdehnt und somit das Ventil der Feuerlöschflasche zum Ausströmen des Löschmittels öffnet.

Ausgehend von einem automatischen Feuerlöschsystem für im Untertagebergbau eingesetzte Fahrzeuge der eingangs angegebenen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein bordfestes automatisches Feuerlöschsystem zu ent­ wickeln, mit dem Brände aller mitgeführten brennbaren Flüssig­ keiten und Betriebsstoffe sicher abgelöscht werden können, wobei die selbsttätige Auslösung durch eigensichere Einrichtungen auch bei Stillstand des Fahrzeugs derart zu erfolgen hat, daß eine hohe Ausstoßrate unter zwei Sekunden erzielbar ist.

Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch einen Feuerwarnsensor, ein Prüf- und Auslösegerät mit einer zu­ geordneten eigensicheren Batterie als Spannungsquelle zum kon­ tinuierlichen Erfassen der Signale des Feuerwarnsensors, wobei das Prüf- und Auslösegerät nach Überschreiten eines vor­ gegebenen Grenzwertes einen Alarm auslöst und dabei das Batteriepotential auf die Zündeinrichtung setzt sowie einen potentialfreien Kontakt zur Stillsetzung des Fahrzeugs schaltet, weiterhin durch eine Rückmeldeeinrichtung zur Rück­ meldung des Fahrzeugstillstandes zum Prüf- und Auslösegerät, weiterhin durch eine dem Prüf- und Auslösegerät zugeordnete elektronische Kontrolleinrichtung mit Gegentaktwandler und nachgeschalteter auswertender Kapazitiv- und Isolations-Wider­ standsmessung in Verbindung mit einer Prüfeinrichtung für die Funktion des Feuerwarnsensors und der Eigenbetriebsbereit­ schaft sowie schließlich durch einen oder mehrere Zeitver­ zögerungsschalter, die in die Schaltung vor der Zündeinrichtung integriert sind, und die gleichzeitig nach Empfang der Rückmeldung und bei aktiviertem Alarmspeicher gesetzt werden und unterschiedliche Laufzeiten haben.

Durch die Erfindung ist eine bordfeste automatische Feuer­ löscheinrichtung für Fahrzeuge des Untertagebergbaus vorge­ schlagen, die geeignet ist, Brände aller mitgeführten brenn­ baren Flüssigkeiten und brennbaren Betriebsstoffe sicher ab­ zulöschen. Auch brennbare Feststoffe und glutbildende Stoffe innerhalb der durch die Löscheinrichtung geschützten Fahrzeug­ räume können erfaßt werden. Bei Versuchen hat sich ergeben, daß mit dem erfindungsgemäßen Feuerlöschsystem auch eine hohe Ausstoßrate erzielbar ist. So werden die Feuerlöschdruck­ flaschen deutlich unterhalb von zwei Sekunden entleert. Durch die selbsttätige Auslösung im Brandfall ist die durch die bis­ herige visuelle Überwachung mittels des Fahrzeugführers be­ stehende Unsicherheit oder Verzögerung des Erkennens von Bränden ausgeschaltet. Alle Systemteile sind eigensicher und schlagwettergeschützt, hinsichtlich ihrer Betriebsbereitschaft ständig prüfbar oder automatisch auf Störungen überwacht, so daß erstmals ein vollautomatisches Feuerlöschsystem für Fahrzeuge des Untertagebergbaus geschaffen ist. Der Gegentakt­ wandler, an dessen Sekundärwicklung eine Wechselspannung mit beispielsweise rechteckähnlichem Impulsverlauf mit einer Frequenz von etwa 1 kHz anliegt, ermöglicht die Erstellung einer einfachen Prüfschaltung der Funktionsbereitschaft sowohl des Feuerwarnsensors als auch des Gerätes selbst unter Vermeidung der Gefahr der Auslösung eines Löschvorgangs beim Testen der Eigenbetriebsbereitschaft.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß der Kontroll­ einrichtung ein elektronischer Alarmspeicher nachgeschaltet ist, dessen Relais bei Meldung einer Kapazitätsänderung des Feuerwarnsensors an die Kontrolleinrichtung und Aktivierung des Alarmausgangs der Kontrolleinrichtung gesetzt wird und damit in den Zustand der Selbsthaltung geht, wobei gleich­ zeitig der potentialfreie Kontakt betätigbar ist.

In einer weiteren Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß in die Schaltung des Prüf- und Auslösegeräts ein Relais zwischen dem Alarmspeicher und der Zündeinrichtung integriert ist, das mittels eines Stillstandsignals des Fahrzeugs betätigbar ist.

Erst mit dieser sogenannten Rückmeldung ist der Schaltkreis zur Zündeinrichtung geschlossen, so daß eine Auslösung des Löschvorgangs erst bei Stillstand des Fahrzeugs erfolgen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Rückmeldeeinrichtung ist diese ein Fliehkraftregler.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß als Zeitverzögerungs­ schalter vorzugsweise zwei Timer vorgesehen sind.

In der nachfolgenden Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines automatischen Feuerlöschsystems für eine Grubenlok schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Feuerlöschanlage für eine Grubenlok, schematisch;

Fig. 2 eine Feuerlöschflasche der Anlage der Fig. 1, im Schnitt;

Fig. 3 einen zur Feuerlöschflasche der Fig. 2 gehörenden Zünd­ körper mit separat gezeichneter Heizwedel;

Fig. 4 einen Verteiler für ein Rohrleitungssystem einer Feuerlöschanlage, im Schnitt und

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines automatischen Feuerlöschsystems.

Eine automatische Feuerlöschanlage der dargestellten Art findet Ein­ satz an einer Grubenlok des Untertage-Steinkohlenbergbaus. Sie besteht aus vier Feuerlösch-Druckflaschen 2, deren Ventil 3 durch die elektrische Zündung einer Auslösekapsel 4 im Brandfall automa­ tisch geöffnet wird. Die Auslösekapsel 4 stellt eine elektropyro­ technische Zündeinrichtung dar.

Über eine elektrische Leitung 5 ist die Auslösekapsel 4 der Feuer­ lösch-Druckflasche 2 an ein elektronisches Prüf- und Auslösegerät 6 angeschlossen, welches in der weiter unten beschriebenen Weise im Falle eines Alarms die selbsttätige, nach gewünschten Kriterien gesteuerte Auslösung des Löschvorgangs durch Betätigung der Zünd­ einrichtung bewirkt sowie Überwachungsfunktionen für die Feuer­ löschanlage oder ihre Teile erfüllt.

Eingangsseitig ist an das Prüf- und Auslösegerät 6 ein Feuerwarn­ sensor 7 angeschlossen, dessen Signale in dem Prüf- und Auslösegerät 6 erfaßt und ausgewertet werden. Als Spannungsquelle dient eine eigensichere 12 V, 500-mA-Batterie 8. Feuerwarnsensoren 7 sind an sämtlichen brandgefährdeten Stellen der Grubenlok angeordnet und mit dem Prüf- und Auslösegerät 6 verbunden, damit Brände aller mitgeführten brennbaren Flüssigkeiten und Betriebsstoffe durch die Feuerwarnsensoren 7 erfaßt und gelöscht werden können. Vor Auslösung der Feuerlösch-Druckflaschen 2 ist die Grubenlok still­ zusetzen, wozu das Prüf- und Auslösegerät im Alarmfall einen potential­ freien Kontakt 9 zur Stillsetzung des Fahrzeugs durch Abschalten des Dieselmotors schaltet.

Die in Fig. 2 der Zeichnung im einzelnen dargestellte Feuerlösch- Druckflasche 2 ist mit 4 kg ABC-Löschpulver gefüllt und auf einen Druck von 60 bar gebracht. Die Druckflasche 2 ist für den Unter­ tagebetrieb zugelassen. Auf ihren offenen Hals ist eine Feuerlösch­ armatur 10 aufgeschraubt und gesichert. Diese enthält einen Zünd­ kanalstopfen 11, mit dem die Flaschenöffnung verschlossen ist. Darüber ist ein Ventilkopf 12 mit einem Ausströmstutzen 13 und einem Füh­ rungsrohr 14 für den Zündkanalstopfen geschraubt. Seitlich in dem Gehäuse sind ein Füllstutzen 15 und demgegenüber ein Flansch für die Aufnahme der Auslösekapsel 4 angebracht.

Die Zündung der Pulverladung (0,6 kg Schwarzpulver) in der Auslöse­ kapsel 4 verursacht in einer Sollbruchstelle in Form einer ring­ förmigen Nut im Zündkanalstopfen einen Schwadendruck von ca. 1500 bar. Der Zündkanalstopfen 11 wird an der Sollbruchstelle abgetrennt und in das Führungsrohr 14 hineingedrückt, womit die Druckflasche 2 geöffnet ist und das Löschmittel durch den Ausströmstutzen 13 direkt oder über ein angeschlossenes Rohrleitungssystem ausströmen kann. Zur bestmöglichen Verteilung des Löschmittels ist auf den Ausströmstutzen 13 bzw. das Ende eines angeschlossenen Rohrleitungs­ systems jeweils eine Laval-Düse 16 aufgeschraubt, die einen einge­ setzten Drallkörper 17 aufweist. Der Drallkörper 17 ist ein zentrisch in der Düse angeordneter Kegelstumpfkörper mit abgerundeter An­ strömfläche und Haltekreuz 18 an der Austrittsöffnung. Eine unver­ lierbar daran befestigte Staubschutzkappe 19 verschließt normaler­ weise die Öffnung der Düse 16 und wird im Falle der Zündung auto­ matisch weggedrückt. Mittels eines Manometers 20 kann der Innen­ druck geprüft werden.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Auslösekapsel 4 der oben beschriebenen Art, deren Heizwedel 21 in ein chemisches exothermes Mittel 1 eingebettet ist. Hierdurch kommt der Brückenzünder mit 100 mA Zündstrom aus und erbringt dennoch die notwendigen hohen Impulse zur Zündung des Schwarzpulvers. Hiermit ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber bisherigen Zündeinrichtungen erreicht.

Für den Fall der Verwendung eines Rohrleitungssystems, das es beispielsweise ermöglicht, mit einer Druckflasche durch Aufgliederung in zwei Teilströme zwei Brandherde zu bekämpfen, ist gemäß Fig. 4 der Zeichnung die Anwendung eines Verteilers 22 vorgesehen. Dieser besteht aus einem Messingkörper mit drei Y-förmig zueinander gestellten Bohrungen 23, 24, 25, die mit Anschlußgewinden versehen sind, so daß der aus der Druckflasche kommende Löschmittelstrom homogen und strömungsgünstig in zwei Zweigkanäle aufgegliedert wird. Der Winkel zwischen den beiden Abzweigbohrungen 24, 25 beträgt 30°, da Versuche ergeben haben, daß mit diesem Winkel eine verlustarme Aufteilung des Löschpulvers ermöglicht ist.

Das Blockschaltbild der Fig. 5 der Zeichnung verdeutlicht den Gesamtaufbau und die Funktion des automatischen Feuerlöschsystems in einer Ausgestaltung mit vier Feuerlösch-Druckflaschen 2 sowie insbesondere den Aufbau und die Funktion des elektronischen Prüf- und Auslösegeräts 6, welches in Fig. 5 der Zeichnung durch die gestrichelte Umrandung symbolisiert ist. Demnach sind die äußeren Elemente des automatischen Feuerlöschsystems ein Feuerwarnsensor 7, eine eigensichere 12-Volt-Batterie 8, die genannten vier Druckflaschen 2, ein im Fahrzeug, nämlich der Grubenlok, angeordneter Fliehkraftregler 26, der die Rückmeldung des Fahrzeug-Stopps auslöst sowie der Nothandschalter 27. Alle anderen Teile sind im elektronischen Prüf- und Auslösegerät 6 zusammengefaßt, welches damit ein kompaktes sicheres und leicht handhabbares Steuergerät der automatischen Feuerwarn- und Löschanlage für Untertage-Bergbau- Fahrzeuge ist. Es hat in der beschriebenen Ausführungsform die Maße 260 × 160 × 95 mm und wiegt 3,5 kg.

Als Feuerwarnsensor 7 findet eine als "Fire-Wire" technisch bezeichnete Edelstahlkapillare 28 mit koaxial geführtem Innen­ leiter 29 als Temperaturfühler Verwendung. Als Füllmaterial dient eine Substanz mit sehr genau definiertem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands. Die Fire-Wire-Leitung ist eine herme­ tisch abgeschlossene Einheit mit Steckanschlüssen und daher exakt in den Gefahrenbereich verlegbar. Der Anschluß an das Prüf- und Auslösegerät 6 erfolgt durch Steckerkontakte 30.

Die Auswertung der Signale des Feuerwarnsensors 7 findet im Kontroller des Prüf- und Auslösegeräts statt, der durch seinen Aufbau und seine Schaltung die Funktionsüberwachung der Fire-Wire-Leitung sowie der Gesamtanlage ermöglicht, was im Blockschaltbild durch das mit "Test" bezeichnete Kästchen symbolisiert ist. Bei einer Betätigung des Test-Schalters zur täglichen Überwachung des Gerätes auf Defekte müssen alle Anzeigen in Form von LEDs, die auf der Frontseite des Prüf- und Auslösegeräts 6 angeordnet sind, aufleuchten. Die Anzeigen betreffen die Spannungsüberwachung der Batterie, die Alarmauslösung, die Feuermeldung, die Leitungsüberwachungen zu den vier Zündkapseln der vier Druckflaschen 2, der Nothand- und der Rückmeldungsleitung. In der Zeichnung ist die jeweilige Überwachungsfunktion durch das Wort "Überwachung" oder "Kontrolle" ausgedrückt. Bei Betätigung des Testschalters müssen also alle LEDs aufleuchten und nach Los­ lassen erlöschen. Leuchtet eine Anzeige, die im Blockschaltbild mit der Ziffer 1 bezeichnet ist, beispielsweise weiter, so deutet dies auf eine offene Leitung des dazugehörigen Zündkapselkreises hin. Leuchtet beispielsweise die mit "Feuer" gekennzeichnete Anzeige nicht auf, so ist entweder die Fire-Wire-Leitung unterbrochen oder der Kontroller defekt. Die dazu notwendigen Verbindungen sind im Blockschaltbild durch Pfeile verdeutlicht.

Die Erkennung eines Feuers erfolgt über den Feuerwarnsensor 7, der dem Kontroller eine Kapazitätsänderung meldet und somit den Alarmausgang, gekennzeichnet durch das Wort "Alarm", aktiviert. Da­ durch wird der Alarmspeicher gesetzt. Nach Setzen des Alarmspeichers werden der Kontroller und die Anzeigenleuchten abgeschaltet. Dies ist zweckmäßig, um mit dem zur Verfügung stehenden Strom von maximal 500 mA die Auslösekapseln 4 einwandfrei zu zünden.

Gleichzeitig mit dem Setzen des Alarmspeichers wird der potential­ freie Kontakt 9 zur Stillsetzung der Grubenlok betätigt. Der Fliehkraftregler 26 der Grubenlok meldet den Fahrzeug-Stopp zurück in das Prüf- und Auslösegerät auf ein Relais 32, das zwi­ schen dem Alarmspeicher und der Zündeinrichtung in die Schaltung integriert ist. Ferner ist an den Alarmspeicher der Nothandschalter 27 angeschlossen, der den gleichen Vorgang auslöst, wie die Fire- Wire-Leitung im Brandfall.

Ferner sind im Prüf- und Auslösegerät 6 zwei Timer 33, 34 vorgesehen, durch die zwei unterschiedliche Zeitglieder von 6 sec und 7 sec gesetzt werden, nach deren Ablauf die eigentliche Zündung der Aus­ lösekapseln 4 und das Ausströmen des Löschmittels aus den Feuer­ lösch-Druckflaschen erfolgt. Dabei leuchtet die Auslösungs-Anzeige "Ausl" permanent auf. Sie kann durch Betätigen des Testschalters quittiert werden, jedoch leuchten die Kapselanzeigen 1, 2, 3 und 4 solange weiter, bis die Kapseln erneuert werden. Ferner bleibt die Anzeige "Feuer" solange bestehen, wie das Feuer bzw. die Überhitzung ansteht. Bei Verwendung von weniger als 4 Feuerlösch-Druckflaschen leuchten nur die LEDs der zugehörigen Flaschen auf.

Das Blockschaltbild verdeutlicht die automatische Funktion des Löschsystems, dessen Löschleistung im übrigen der Gefahrenquelle leicht anpaßbar durch Auslegung des Löschleitungsnetzes sowie der Anzahl der Löschdüsen ist.

Claims (5)

1. Automatisches Feuerlöschsystem für im Untertagebergbau ein­ gesetzte Fahrzeuge,
mit wenigstens einer am Fahrzeug angeordneten Feuerlösch­ flasche (2) mit einem Ausströmstutzen für pulverförmiges Löschmittel sowie mit einer an der Feuerlöschflasche (2) angeordneten Zündeinrichtung (4), der eine Spannungsquelle zur Bereitstellung der Zündspannung zugeordnet ist,
gekennzeichnet durch
einen Feuerwarnsensor (7),
ein Prüf- und Auslösegerät (6) mit einer zugeordneten eigensicheren Batterie (8) als Spannungsquelle zum kon­ tinuierlichen Erfassen der Signale des Feuerwarnsensors (7), wobei das Prüf- und Auslösegerät (6) nach Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes einen Alarm auslöst und dabei das Batteriepotential auf die Zündeinrichtung (4) setzt sowie einen potentialfreien Kontakt (9) zur Stillsetzung des Fahrzeugs schaltet,
eine Rückmeldeeinrichtung zur Rückmeldung des Fahrzeugstillstandes zum Prüf- und Auslösegerät (6),
eine dem Prüf- und Auslösegerät (6) zugeordnete elektronische Kontrolleinrichtung mit Gegentaktwandler und nachgeschalteter auswertender Kapazitiv- und Isolations-Widerstandsmessung in Verbindung mit einer Prüfeinrichtung für die Funktion des Feuerwarnsensors (7) und der Eigenbetriebsbereitschaft sowie durch
einen oder mehrere Zeitverzögerungsschalter, die in die Schaltung vor der Zündeinrichtung (4) integriert sind und die gleichzeitig nach Empfang der Rückmeldung und bei aktiviertem Alarmspeicher gesetzt werden und unterschiedliche Laufzeiten haben.

2. Feuerlöschsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrolleinrichtung ein elektronischer Alarm­ speicher nachgeschaltet ist, dessen Relais bei Meldung einer Kapazitätsänderung des Feuerwarnsensors (7) an die Kontrolleinrichtung und Aktivierung des Alarmausgangs der Kontrolleinrichtung gesetzt wird und damit in den Zustand der Selbsthaltung geht, wobei gleichzeitig der potential­ freie Kontakt (9) betätigbar ist.

3. Feuerlöschsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltung des Prüf- und Auslösegerätes (6) ein Relais (32) zwischen dem Alarmspeicher und der Zündein­ richtung (4) integriert ist, das mittels eines Stillstands­ signals des Fahrzeugs betätigbar ist.

4. Feuerlöschsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldeeinrichtung ein Flieh­ kraftregler (26) ist.

5. Feuerlöschsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitverzögerungssschalter zwei Timer (33, 34) vorgesehen sind.