DE69001694T2 - Spruehduesen zur brandbekaempfung. - Google Patents
Spruehduesen zur brandbekaempfung.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse und insbesondere eine Sprühdüse zur Feuerbekämpfung.
- Viele Sprühdüsen zur Feuerbekämpfung erzeugen Sprühnebel, die kreisförmigen transversalen Querschnitt haben. Die Verwendung derartiger Sprühdüsen kann insbesondere in begrenzten Räumen oder bei eingeschränkter Zugänglichkeit zu einer Vergeudung von Flüssigkeit führen. Bei der Feuerbekämpfung in Korridoren beispielsweise kann sich durch den Einsatz von Sprühnebeln mit kreisförmigem Querschnitt eine Vergeudung von Flüssigkeit an den Wänden der Korridore ergeben. In ähnlicher Weise kann, wenn bei der Feuerbekämpfung unter Fahrzeugen Sprühnebel mit kreisförmigem Querschnitt verwendet werden, Flüssigkeit an den geiten des Fahrzeugs vergeudet werden.
- In EP-A-0 314 354 mit dem Prioritätsdatum vom 24. Oktober 1987, jedoch erst am 3. Mai 1989 veröffentlicht, ist ein Feuerbekämpfungsverfahren zur Verwendung mit Doppel-Fluidsprühdüsen beschrieben, bei denen Druckgas und -flüssigkeit durch Einlässe in eine Mischkammer eingeführt werden und Sprühnebel durch einen Auslaß austritt. Die Kammer kann torisch ausgebildet sein. Diese Offenbarung enthält jedoch keinen Hinweis auf die Erzeugung eines Sprühnebels mit ovalem transversalen Querschnitt. Die offenbarte torische Kammer hat lediglich kreisförmigen Querschnitt.
- Es hat sich nun erwiesen, daß eine gasbetriebene Sprühdüse, die einen Sprühnebel mit ovalem transversalen Querschnitt erzeugt, besonders geeignet zur Feuerbekämpfung ist.
- Somit ist mit der Erfindung eine zur Feuerbekämpfung vorgesehene Sprühdüse vorgesehen, die eine Mischkammer mit ovalem transversalen Querschnitt und mit mindestens einem Auslaß, mindestens einem Einlaß für Druckgas und mindestens einem Einlaß für Druckflüssigkeit aufweist, die sich in die Mischkammer öffnen, welche derart ausgebildet ist, daß in der Flüssigkeit und dem Gas, die der Mischkammer zugeführt werden, ein torisches Mischmuster erzeugt wird, wobei der Auslaß oder die Auslässe derart positioniert sind, daß das erzeugte Gas/Flüssigkeits-Gemisch als Sprühnebel mit ovalem transversalen Querschnitt ausgestoßen wird.
- Mit einem ovalen transversalen Querschnitt ist ein Querschnitt gemeint, der die Gestalt eines Ovals hat. Ein Oval ist eine Kurve, die geschlossen und überall zum Zentrum hin konkav ist, jedoch kein Kreis ist. Beispiele für Ovale sind der Längsquerschnitt eines Eis oder eine Ellipse.
- Torische Gegenstände weisen im wesentlichen die Gestalt eines Toroiden auf. Während ein Toroid normalerweise als eine Fläche definiert ist, die erzeugt wird, wenn ein Kreis im Raum um eine Achse gedreht wird, die in seiner Ebene liegt, den Kreis jedoch nicht schneidet, bedeutet bei der Erfindung "torisch" : eine Gestalt aufweisend, die definiert wird, indem eine Gestalt (longitudinaler Halbquerschnitt) im Raum entlang einem ovalen Weg in einer rechtwinklig zur Ebene der Gestalt verlaufenden Ebene gedreht wird, und bedeutet bei der Erfindung ferner: eine ähnliche Gestalt aufweisend, welche vom Effekt her gleichwertig ist. Der longitudinale Halbquerschnitt kann um den Toroiden gleichförmig oder ungleichförmig sein.
- Vorzugsweise ist die Mischkammer torisch im Sinne der vorstehenden Definition und hat ovalen transversalen Querschnitt. Vorzugsweise unterstützt die Innenfläche der Mischkammer die Mischung von Gas und Flüssigkeit, die durch die Einlässe eingeführt werden. Die Mischkammer kann elliptischen transversalen Querschnitt haben. Die Mischkammer kann torisch mit kreisförmigem longitudinalen Halbquerschnitt ausgebildet sein, und der Durchmesser des kreisförmigen longitudinalen Halbquerschnitts kann um die Mischkammer herum variieren. Die Mischkammer kann die Gestalt eines Toroiden gemäß der obigen Definition mit einem oder mehreren radial miteinander verbundenen Hohlräumen oder Durchlässen aufweisen.
- Vorzugsweise sind die Einlässe derart ausgerichtet, daß Gas und Flüssigkeit, die durch die Durchlässe eingeführt werden und dabei aufeinander auftreffen, sich innerhalb der Mischkammer mischen und ungemischtes Gas oder Flüssigkeit daran gehindert werden, die Mischkammer zu verlassen. Die Einlässe können so angeordnet sein, daß sie nicht direkt mit den Auslässen ausgerichtet sind, damit ein Austreten von ungemischtem Gas oder Flüssigkeit aus der Mischkammer vermieden wird. Falls einige der Einlässe direkt mit den Auslässen ausgerichtet sind, dann wird - vorzugsweise bei Betrieb - der durch die anderen Einlässe verlaufende Gas- oder Flüssigkeitsstrom so eingestellt, daß der durch die erstgenannten Einlässe verlaufende Gas- oder Flüssigkeitsstrom umgelenkt wird, um ein Austreten von ungemischtem Gas oder Flüssigkeit aus der Mischkammer zu verhindern. Vorzugsweise sind die Gas- und die Flüssigkeitseinlässe umfangsmäßig um die Mischkammer angeordnet. Der eine oder die mehreren Flüssigkeitseinlässe können radial außerhalb des einen oder der mehreren Gaseinlässe angeordnet sein, oder der eine oder die mehreren Gaseinlässe können radial außerhalb des einen oder der mehreren Flüssigkeitseinlässe angeordnet sein. Es können mehr radial äußere Einlässe als radial innere Einlässe existieren. Die Einlässe können kreis- oder spaltförmig ausgebildet sein.
- Die Mischkammer kann einen einzigen spaltförmigen Auslaß aufweisen, der mit der Längserstreckung der ovalen Mischkammer ausgerichtet ist. Die Mischkammer kann mehrere Ausgänge aufweisen, die in einer ovalen Anordnung, die mit dem ovalen transversalen Querschnitt der Mischkammer ausgerichtet ist, umfangsmäßig um die Mischkammer angeordnet sind.
- Ohne sich in Abhängigkeit von irgendeiner Theorie begeben zu wollen, wird angenommen, daß das Gas und die Flüssigkeit, die in die Sprühdüse eingeführt werden, durch Scherkräfte derart in Interaktion treten, daß sie das torische Mischmuster bilden. Der Grad der Scherung und der Mischung in der Mischkammer beeinflußt die Qualität des erzeugten Sprühnebels, d.h. die Tropfengröße und dgl. können je nach Anwendungsfall durch passende Ausgestaltung der Düse gewählt weren.
- Ferner ist nach der Erfindung ein Verfahren zur Feuerbekämpfung vorgesehen, bei dem Gas und nichtentzündliche Flüssigkeit separat und unter Druck einer vorstehend beschriebenen Sprühdüse zugeführt werden und der aus dem einen oder den mehreren Auslässen austretende erzeugte Sprühnebel zur Bekämpfung des Feuers ausgerichtet wird.
- Die Feuerbekämpfung kann eine oder mehrere der folgenden Aktivitäten umfassen: Löschen eines Feuers, Begrenzen der Entwicklung oder Ausbreitung eines Feuers, Abkühlung eines Feuers und seiner Umgebung, Abkühlen von an das Feuer angrenzenden Bereichen, und insbesondere die Erhöhung der Überlebenschancen in einem eingeschlossenen Bereich durch Abziehen von Rauch, Dunst, giftigen Gasen und dgl. aus dem Raum und Reduzierung der Flammenstrahlungsintensität und anderer Aktivitäten. Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung sind besonders geeignet für Flüssigkohlenwasserstoff- Feuer.
- Es wird angenommen, daß, wenn ein mittels der Vorrichtung und des Verfahrens der Erfindung erzeugter Sprühnebel bei der Feuerbekämpfung auf ein Feuer gerichtet wird, der Sprühnebel die für eine zufriedenstellende Feuerdurchdringung erforderliche Stoßkraft hat und daß die Tropfen, obwohl sie beim Austreten aus der Düse und vor dem Erreichen des Kerns des Feuers aufgrund von Verdunstung Gewucht verlieren, beim Auftreffen auf den Feuerkern ihren flüssigen Zustand beibehalten. Dadurch kann bei der Verdunstung der Flüssigkeitstropfen eine beträchtliche Hitzeabsorption aus dem Feuer erfolgen, insbesondere im Fall von auf Wasser basierenden Flüssigkeiten, die hohe latente Verdunstungswärme und hohe Wärmekapazität aufweisen. Man nimmt an, daß der Sprühnebel auf Wasserbasis zusätzlich zu der Tatsache, daß er eine weitgehende und schnelle Reduzierung der Temperatur des Feuerkerns erzielt, zudem, sobald er sich in der heißen Umgebung zu Dampf gewandelt hat, Wassermoleküle liefert, die die Entzündbarkeitsgrenzen der brennbaren Bestandteile in dem Feuerkern durch Behinderung der Entzündbarkeitsreaktionen auf dem Molekularniveau einschränken können. Ferner wird angenommen, daß der Temperaturreduzierungseffekt zur Verhinderung eines Wiederaufflammens des Feuers beiträgt. Bei auf Flüssigkohlenwasserstoff basierenden Feuern kann die Bildung einer Wasser/Öl-Emulsion ebenfalls ein Wiederaufflammen verhindern.
- Bei dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung ist das Gas vorzugsweise Luft, aber es können auch andere Gase, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid-Fackelgas oder Mischungen von Luft und Stickstoff oder sogar halogenierte Kohlenwasserstoffe, z.B. Halon (Warenzeichen) verwendet werden. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit Wasser oder eine Wasserlösung, z.B. eine Wasserlösung mit Feuerunterdrückungs- oder -löschmitteln, oder Salzwasser. Es können jedoch auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, etwa nichtentzündliche Feuerlöschflüssigkeiten.
- Nach der Erfindung können eine oder mehrere Sprühdüsen in festen Einrichtungen, z.B. Gebauden oder Fahrzeugen, in halbtragbaren Einrichtungen, z.B. Feuerlöschschläuchen, oder in tragbaren Geräten verwendet werden, z.B. tragbaren Feuerlöschern.
- Ferner ist nach der Erfindung ein Feuerbekämpfungssystem vorgesehen, das mehrere Sprühdüsen der oben beschriebenen Art und eine Einrichtung aufweist, die Gas und nichtentzündliche Flüssigkeit separat und unter Druck den Sprühdüsen zuführt.
- Bei Benutzung erzeugt die Sprühdüse nach der Erfindung einen Sprühnebel mit ovalem transversalen Querschnitt, der so gelenkt werden kann, daß er ein Feuer ohne unnötige Vergeudung von Sprühnebel bekämpft. Insbesondere können eine oder mehrere Sprühdüsen nach der Erfindung verwendet werden, um einen Sprühnebelvorhang zur Feuerbekämpfung zu bilden. Auf diese Weise kann der Sprühnebel vor Türen oder Fenster gerichtet werden, um ein Eindringen eines äußeren Feuers zu verhindern. Der Sprühnebel kann an Korridoren entlang gelenkt werden, ohne daß übermäßige Vergeudung von Sprühnebel an den Wänden erfolgt, wie es bei einem Sprühnebel mit kreisförmigem transversalen Querschnitt der Fall wäre.
- Aufgrund der relativ kleinen Menge an Flüssigkeit, die bei der Sprühdüse der Erfindung erforderlich ist, ist diese besonders geeignet zur Verwendung in Fahrzeugen und dgl., wo nur eine begrenzte Menge an Flüssigkeit zur Verfügung steht. In diesem Anwendungsfall kann die Flüssigkeitszufuhr für den Sprühnebel von der fahrzeugeigenen Wasserzufuhr abgezweigt werden, um eine Betätigung auch dann zu erlauben, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. In ähnlicher Weise kann die Gaszufuhr von der fahrzeugeigenen Druckgaszufuhr abgezweigt werden. Zu den Fahrzeugen, bei denen die Erfindung anwendbar ist, zählen Züge und deren Transportgut, Tanks sowie gepanzerte Fahrzeuge und dgl., Schiffe, Luftkissenboote, Unterseeboote, Onshore- und Offshore-Module, Ölmaste und insbesondere Flugzeuge. Bei Ausfall der Energiezufuhr in dem Fahrzeug kann die Flüssigkeit unter Druck mittels eines von einem Behälter zugeführten Druckgases zugeführt werden. Die begrenzte Menge an verfügbarer Flüssigkeit und der Vorrat an Druckgas in dem Fahrzeug können bei dessen Ankunft von den Notwartungsdiensten aufgefüllt werden, d.h. zusätzlich zu den üblicherweise durchgeführten Brandschutzabläufen. Druckgas kann von einem Notwartungsfahrzeug durch einen Kompressor, der von der Druckwasserzufuhr des Notwartungswagens gespeist ist, zugeführt werden.
- Die Erfindung ist auch in begrenzten Räumen anwendbar, in denen die Verwendung übermäßiger Mengen von Flüssigkeit, wie sie bei der herkömmlichen Feuerbekämpfung erforderlich wären, vermieden werden muß oder diese Flüssigkeit nicht verfügbar ist, z.B. in Tunneln, Minen oder anderen unterirdischen Abbaubereichen. Die Sprühdüsen können als feste Installationen in dem Tunnel selbst vorgesehen oder an Fahrzeugen angeordnet sein, die die Tunnels durchfahren.
- Die Erfindung ist ferner dort anwendbar, wo ein aufgrund von übermäßigem Einsatz von Flüssigkeit auftretender Schaden vermieden werden soll, z.B. in Hotels, Lagerhäusern, Computer- und Geräteräumen und dgl.
- Im folgenden wird die Erfindung exemplarisch im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
- Fig. 1 zeigt einen Längsquerschnitt einer Sprühdüse nach der Erfindung;
- Fig. 2 zeigt einen transversalen Querschnitt der gleichen Sprühdüse wie in Fig. 1 längs der Linie X-X;
- Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht der Düse von Fig. 1 längs der Linie Y-Y;
- Fig. 4 zeigt einen Längsquerschnitt einer Sprühdüse, die derjenigen von Fign. 1 bis 3 ähnlich ist; und
- Fig. 5 zeigt einen Längsquerschnitt einer Sprühdüse nach der Erfindung, bei der die Mischkammer torisch mit einem zentralen Hohlraum ausgebildet ist.
- In den Fign. 1 bis 5 weist jede nach der Erfindung vorgesehene Sprühdüse zwei Teile 1,2 auf, die durch eine Buchse 3 in Gewindeeingriff mit einer Sicherungsmutter 4 zusammengehalten sein können. Zur Gewährleistung der korrekten Ausrichtung der Teile können diese einen Keil und eine Nut (nicht gezeigt) aufweisen. Die in Fig. 4 gezeigte Düse weist O-Ring-Dichtungen 20 zwischen den Teilen der Düse und einem weiteren inneren Buchsenteil 22 auf. Im zusammengefügten Zustand definieren die beiden Teile 1,2 zwischen sich eine Mischkammer 6, die in der Richtung X-X von Fig. 1 einen ovalen transversalen Querschnitt aufweist. In den Fign. 1 bis 4 ist die Mischkammer torisch mit einem kreisförmigen longitudinalen Halbquerschnitt. Dies bedeutet, daß die Gestalt der Mischkammer definiert ist durch einen Kreis, der durch einen ovalen Weg in einer rechtwinklig zur Ebene des Kreises verlaufenden Weg bewegt wird. In den Fign. 1 bis 3 ist der kreisförmige longitudinale Halbquerschnitt um den Toroiden nicht gleichförmig, wobei der Kreis unterschiedliche Durchmesser aufweist, so daß die radiale Breite des Toroiden ungleichförmig ist. Fig. 5 zeigt einen Längsquerschnitt einer Sprühdüse nach der Erfindung, die derjenigen von Fign. 1 bis 3 ähnlich ist, und bei der die Mischkammer ein Toroid ist, wobei der Mittelbereich 18 teilweise weggenommen ist, um einen zentralen Hohlraum 19 zu bilden. Der kreisförmige Längsquerschnitt von Fig. 5 ist kleiner als derjenige in Fig. 1, so daß das Gesamtvolumen der Mischkammer bei beiden Düsen gleich ist. In den Fign. 1 bis 5 weist jede Mischkammer 6 mehrere (in diesem Fall acht) Gaseinlässe 8 und eine gleiche Anzahl von Flüssigkeitseinlässen 10 auf, die umfangsmäßig um die Mischkammer angeordnet sind. Die Gas- und die Flussigkeitseinlässe 8,10 sind so ausgerichtet, daß Gas und Flüssigkeit, die durch die Einlässe eingeführt werden, aufeinander auftreffen. Jede Mischkammer weist acht Auslässe 12 auf, die umfangsmäßig derart um ein Ende der Mischkammer angeordnet sind, daß sie nicht direkt mit den Gas- und den Flüssigkeitseinlässen ausgerichtet sind. Die Auslässe sind in einer ovalen Anordnung angelegt, die der Gestalt der Mischkammer entspricht. Jede Sprühdüse weist ferner einen ringförmigen Gaszuführdurchlaß 14 und einen Flüssigkeitszuführdurchlaß 16 auf.
- Bei Benutzung wird Gas, z.B. Luft, unter Druck durch den ringförmigen Zuführdurchlaß 14 und die Gaseinlässe 8 in die Mischkammer 6 der fertigen Düse geleitet. Flüssigkeit, z.B. Wasser, wird unter Druck durch den Zuführdurchlaß 16 und die Flüssigkeitseinlässe 10 zugeführt. Das Gas und die Flüssigkeit treffen aufeinander auf und scheren einander, wobei sie die Bildung eines Sprühnebels bewirken und sich in einem torischen Mischmuster in der Mischkammer mischen, bevor sie in Form eines Sprühnebels mit ovalem transversalen Querschnitt durch die Auslässe 12 austreten.
- Der durch diese Sprühdüsen erzeugte Sprühnebel kann bei einem Feuerbekämpfungsverfahren verwendet werden, z.B. indem er so gelenkt wird, daß er einen Sprühnebelvorhang längs eines Durchlasses oder vor einer Tür bildet, um ein Feuer unter Kontrolle zu halten.
Claims (14)
1. Sprühdüse zur Feuerbekämpfung, mit einer
Mischkammer (6) mit ovalem transversalen Querschnitt und
mit
mindestens einem Auslaß (12),
mindestens einem Einlaß (8) für Druckgas, und
mindestens einem Einlaß (10) für Druckflüssigkeit,
der sich in die Mischkammer (6) öffnet, welche
derart ausgebildet ist, daß in der Flüssigkeit und dem
Gas, die der Mischkammer zugeführt werden, ein
torisches Mischmuster erzeugt wird, wobei der
Auslaß oder die Auslässe derart positioniert sind, daß
sie das erzeugte Gas/Flüssigkeits-Gemisch als
Sprühnebel mit ovalem transversalen Querschnitt
ausstoßen.
2. Sprühdüse nach Anspruch 1, bei der die Mischkammer
(6) torisch mit ovalem Querschnitt ist.
3. Sprühdüse nach Anspruch 2, bei der die Mischkammer
(6) torisch mit kreisförmigem longitudinalen
Halbquerschnitt ist.
4. Sprühdüse nach Anspruch 3, bei der der Durchmesser
des kreisförmigen longitudinalen Halbquerschnitts
um die Mischkammer (6) variiert.
5. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der
die Mischkammer (6) torisch mit mindestens einem
radial verbindenden Hohlraum (19) ist.
6. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der
die Einlässe (8,10) derart ausgerichtet sind, daß
bei Benutzung Gas und Flüssigkeit, die durch die
Einlässe eingeführt werden, aufeinander auftreffen.
7. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der
die Einlässe (8,10) umfangsmäßig um die Mischkammer
(6) angeordnet sind.
8. Sprühdüse nach Anspruch 7, bei der die Mischkammer
(6) mehr radial äußere Einlässe (8) als radial
innere Einlässe (10) aufweist.
9. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der
die Mischkammer einen einzigen spaltförmigen Auslaß
(12) aufweist.
10. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der
die Mischkammer (6) mehrere Auslässe (12) aufweist,
die umfangsmäßig um die Mischkammer in einer ovalen
Konfiguration angeordnet sind, die mit dem ovalen
transversalen Querschnitt der Mischkammer
ausgerichtet ist.
11. Fahrzeug, welches mit einer Sprühdüse nach einem
der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11, das ein Zug, ein
Flugzeug oder ein Schiff ist.
13. Feuerbekämpfungssystem mit mehreren Sprühdüsen nach
einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Einrichtung,
die separat und unter Druck den Einlässen der
Sprühdüsen Gas und nichtentzündliche Flüssigkeit
zuführt.
14. Verfahren zur Feuerbekämpfung, mit den folgenden
Schritten:
(a) separate und unter Druck erfolgende Zufuhr von
Gas und nichtentzündlicher Flüssigkeit zu einer
Sprühdüse mit
einer Mischkammer (6) mit ovalem transversalen
Querschnitt und mit
mindesten einem Einlaß (8) für Druckgas, und
mindestens einem Einlaß (10) für
Druckflüssigkeit, der sich in die Mischkammer (6) öffnet,
welche derart ausgebildet ist, daß in der
Flüssigkeit und dem Gas, die der Mischkammer
zugeführt werden, ein torisches Mischmuster erzeugt
wird, wobei der Auslaß oder die Auslässe (12) der
Mischkammer derart positioniert sind, daß sie das
erzeugte Gas/Flüssigkeits-Gemisch als Sprühnebel
mit ovalem transversalen Querschnitt ausstoßen,
und
(b) Lenken des aus dem Auslaß oder den Auslässen
austretenden erzeugten Sprühnebels derart, daß das
Feuer bekämpft wird.
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