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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Ein derartiges Gerät
ist aus WO 90/07373 (
EP 0 402
425 ) bekannt.
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Alle
Feuerlöschverfahren
zielen darauf, eine der Bedingungen des Brennens zu beseitigen.
Dafür verringern
sie entweder die Temperatur des brennenden Materials unter die Zündtemperatur
oder sie schließen
Sauerstoff aus, der die Verbrennung aufrechterhält.
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Um
die Temperatur des brennenden Materials zu verringern, sollte das
Feuerbekämpfungsmaterial
(Wasser, Pulver, Halon) so fein wie möglich verteilt werden, was
jedoch den effektiven Abstand der Feuerbekämpfung verringert. Wenn andererseits
der effektive Abstand erhöht
ist, wird der emittierte Strahl die Flammen oder das brennende Material
lediglich auf einem sehr kleinen Oberflächenbereich treffen. Daher
ist dessen Kühleffizienz
niedrig und der Kühlmittelverbrauch
ist hoch. Gleichzeitig ist im Fall des Löschens mit Wasser der sekundäre Schaden
erheblich.
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Durch
Sauerstoffausschluss kann ein recht effizientes Löschen erreicht
werden, aber es ist schwierig, den notwendigen Ausschluss vor allem
in offenen oder zum Teil offenen Räumen sicherzustellen. Wenn
in derartigen Fällen
beispielsweise mit Pulver gelöscht
wird, sollte die Konzentration des in den Raum emittierten Pulvers
den kritischen Konzentrationswert (100 bis 500g pro Sekunde pro
m2) des gegebenen Feuerbekämpfungspulvers überschreiten.
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Herkömmlicherweise
bestehen Feuerlöscher,
beispielsweise Wasser oder Pulverstrahler, normalerweise aus einem
Behälter
für das
Feuerbekämpfungsmittel,
einer Pumpe oder Röhren
und einer Auslassdüse.
Der Widerstand der Röhren
und der Düse
begrenzen jedoch die Menge des Feuerbekämpfungsmittels, das pro Zeitein heit
emittiert werden kann. Daher wird die notwendige Konzentration zum
Löschen
mit herkömmlichen
Strahlern in Extremfällen
nicht erreicht, egal wie lange es versucht wird.
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Wenn
das Feuerbekämpfungsmittel
mit feiner Luft oder anderen Gasen gemischt werden könnte, könnte ein
effizienteres Löschen
sichergestellt werden. Für
diese Zwecke sind jedoch keine kontinuierlich zerstäubenden
oder abstrahlenden Ausrüstungen
bekannt.
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Ein
Gerät gemäß dem US-Patent
4,687,135 wurde zum Abstrahlen in den Luftraum mit hoher Energie
entwickelt. Der Treibstoff in dem Gerät wird durch die explosionsartige
Verbrennung von Gas bereitgestellt, und pulverisiertes Metall, Metallkeramik, feuer-
und hitzebeständige
elektrisch isolierende oder elektrisch leitende Materialien werden
in die Düse
gelassen. Die pulverisierte Substanz, die aus der in die Nähe ihres
Schmelzpunktes erwärmten Düse fließt, wird
mit hoher Energie auf die behandelte Oberfläche geschleudert, und bildet
eine Schicht auf ihr aus. Das Gerät arbeitet periodisch.
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Dieses
Gerät ist
theoretisch in der Lage, unbegrenzte Mengen von Produkten abzustrahlen,
in der Tat ist es langsam, weil eine Erhöhung der Menge, die pro Zeiteinheit
abgestrahlt wird, durch das Zerstäubungssystem begrenzt ist.
Dementsprechend kann dieses Gerät
nicht zum Feuerlöschen
verwendet werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Gerät bereitzustellen,
wobei eine große Menge
von Feuerbekämpfungsmaterial
zugleich in den Luftraum durch Verwendung eines Treibstoffs verteilt
werden kann. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass, wenn
das Feuerbekämpfungsmaterial
in den Luftraum mit hoher Geschwindigkeit abgestrahlt wird, der
Luftwiderstand so groß sein
kann, dass die Masse von Flüssigkeitstropfen
beim Aufprall zusammenbricht, ähnlich
dem Verhalten von feinkörnigen
Pulvern. Also ist die Abstrahlgeschwindigkeit des Feuerbekämpfungsmaterials
eine kritische Frage und dementsprechend ist das Problem des Emittierens
hoher Mengen von Feuerbekämpfungsmaterial
in der Form von ausreichend feinen Partikeln in die Luft eine Frage
der Emissionsgeschwindigkeit.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Feuerlöschgerät mit den
Merkmalen nach Anspruch 1 ein Abstrahlrohr für das Feuerbekämpfungspulver
oder die Feuerbekämpfungs-Flüssigkeit und
einen Behälter
für einen
gasförmigen
Treibstoff, der mit dem Abstrahlrohr verbunden ist, wobei ein Schnellwirkungsschließelement
zwischen dem Behälter
und dem Abstrahlrohr untergebracht ist. Das Schnellwirkungsschließelement
ist in dem Behälter angeordnet,
um sich frei darin zu bewegen und ihn gleichzeitig in zwei Teile
aufzuteilen: eine Antriebskammer und einen Ausgleichsraum. Das Abstrahlende
des Abstrahlrohrs ragt in den Luftraum, während das Eingangsende in der
Treibstoffkammer derart angeordnet ist, dass es in der ersten Position
des Schnellwirkungsschließelements
offen und in der anderen Position geschlossen ist.
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Der
Druck in der Ausgleichskammer muss höher als in der Treibstoffkammer
sein, und Füllleitungen
sind sowohl mit der Treibstoffkammer als auch mit der Ausgleichskammer
verbunden.
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Das
Schnellwirkungsschließelement
kann eine von einer Basisplatte getragene Membran sein, die mit
Bohrlöchern
oder einem Kolben bereitgestellt ist, wobei eine Einlassleitung
durch die Ausgleichskammer und das Schnellwirkungsschließelement
in das Abstrahlrohr ragt.
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Feuerlöschen mit
dem Gerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer außergewöhnlich kurzen
Zeit durchgeführt
werden. Die Wolke des Feuerbekämpfungsmaterials
füllt den
Raum um das Feuer innerhalb von 0,01 Sekunden.
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Die
extrem hohe Geschwindigkeit des Löschvorgangs verringert das
Ausmaß des
Feuerschadens. Seine sofortige und totale Effizienz ist vor allem
vorteilhaft, wenn Ausrüstung
am Ort ist, mit der das Feuer sofort gelöscht werden kann, wenn es ausbricht,
ohne Zeit zu verlieren.
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Die
Menge des Feuerbekämpfungsmaterials,
das zum Löschen
notwendig ist, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung sehr klein. Wenn Feuer in geschlossenen Räumen gelöscht werden,
und Wasser als Feuerbekämpfungsmaterial
verwendet wird, kann das Feuerlöschen
mit ungefähr
1,5 bis 2m3 Wasser durchgeführt werden.
Eine verteilte Wasserwolke zum Löschen
eines Feuers in einem geschlossenen Raum kann mit 10 bis 15 Litern
Wasser hergestellt werden. Ein Außenraum AS-100-Testfeuer kann unter Verwendung
von 6 bis 7 Litern Wasser gemäß der Erfindung
anstelle von 100 Litern bei herkömmlichen Verfahren
gelöscht
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben werden. Es zeigen:
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1 einen
länglichen
Abschnitt eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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2 einen
länglichen
Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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3 einen
länglichen
Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung und
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4 einen
länglichen
Abschnitt von noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
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Das
in 1 gezeigte Gerät
umfasst ein Abstrahlrohr 1 und einen Treibstoffgasbehälter 2.
Ein oberes (Abstrahl)Ende des Abstrahlrohrs 1 ist frei und
dessen tieferes (Einlass)Ende ist von einem Schnellwirkungsschließelement 3 bedeckt.
Das Treibstoffgas wird in dem Gasbehälter 2 von einem Gastank 4 durch
die Leitungen 41, 42 und 42' eingefüllt. Leitung 42 ist
mit dem oberen Teil des Gasbehälters 2 durch
Ventil 23 verbunden, und Rohr 42' ist mit dem tieferen Teil des
Gasbehälters 2 durch
Ventil 24 verbunden. Ventil 24 enthält auch
ein Schnellöffnungsventil 5.
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Die
Funktionsweise des Gerätes
der vorliegenden Erfindung ist wie folgt:
Die Treibstoffkammer 21 und
die Ausgleichskammer 22 werden mit Treibstoffgas (Luft,
CO2 etc.) gefüllt, und ein Druck von mindestens
10 bar wird in dem Gasbehälter 2 erzeugt.
Ventile 23 und 24 werden derart gesteuert, dass
der Druck (P2) in der Ausgleichskammer 22 höher als
der Druck (P1) in der Treibstoffkammer 21 ist.
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Das
Gerät wird
sodann von dem System getrennt, dass das Treibstoffgas bereitstellt.
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Beim
Auffüllen
wird das Schnellöffnungsventil 5 geschlossen.
Der Druck (P2) in der Ausgleichskammer 22 stellt sicher,
dass das Schnellwirkungsschließelement 3 auf
das Eingangsende des Abstrahlrohrs 1 gedrückt wird,
und trennt zugleich die Treibstoffkammer 21 von der Ladung 11 in
dem Abstrahlrohr 1.
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Das
Verhältnis
zwischen dem Volumen des Abstrahlrohrs und dem Volumen der Ladung
sollte zwischen 25 und 100% liegen. Sein Effekt ist direkt proportional
zu dem Kegelwinkel der Verteilung, d.h. wenn das Verhältnis der
Volumina kleiner wird, wird der Kegelwinkel der Verteilung auch
kleiner. Bei kleinerem Volumenverhältnis wird die Abdeckung des Gerätes größer und
die Zerstäubung
feiner und homogener.
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Das
unter Normalbedingungen gemessene Verhältnis zwischen dem Volumen
der Ladung und dem Volumen des Treibstoffgases wird ein Abstecken
des Anwendungsgebietes des Gerätes
erheblich beeinflussen. Dieses Verhältnis kann zwischen 30 und
750 gewählt
werden. Offensichtlich charakterisiert dies die Größe der für das Abstrahlen
verwendeten Energie. Das Gerät
gemäß der Erfindung
kann auch derart hergestellt werden, dass es in der Hand gehalten
werden kann, oder es kann mit größeren Dimensionen
und einer stabilen Konstruktion hergestellt werden.
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Manuelle
Nutzung, d.h. kleine Feuerlöscher, erfordern
keine große
Energie, und es wird auch nicht empfohlen, weil die Rückstoßkraft exzessiv
sein kann, was zur Verletzung des Anwenders führt.
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Zugleich
ermöglicht
die Erfindung die Produktion eines Gerätes, das zum Stillen von Öl- oder Gasexplosionen
geeignet ist. Ein derartiges Gerät wird
an einem fixierten Standort weit von dem Bohrturm entfernt aufgestellt,
und das Abstrahlen wird mit derartiger Energie ausgeführt, dass
nicht nur die feuerlöschende
Ladung effektiv sein sollte, sondern auch die Flamme ausgeblasen
werden sollte.
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Es
ist sinnlos, die Energie ohne Beschränkung zu erhöhen. Der
Luftwiderstand begrenzt den Aktionsradius und verengt die Verteilung.
Daher ist es unnötig, über 750
mit dem Volumenverhältnis
zu gehen.
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Nach
dem Auffüllen
der Treibstoffkammer und der Ausgleichskammer und dem Einführen der Ladung
in das Abstrahlrohr wird der Druck der Ausgleichskammer durch Öffnen des
Schnellöffnungsventils
freigelassen. Der verbleibende Druck in der Treibstoffkammer entfernt
dann sofort das Schnellwirkungsschließelement und öffnet das
Eingangsende des Abstrahlrohrs. Das Treibstoffgas bläst dann explosionsartig
die Ladung aus dem Abstrahlrohr in den umgebenden Raum.
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Nach
dem Abstrahlen kann das Laden des Gerätes wiederholt werden und auf
diese Weise kann der Vorgang periodisch ausgeführt werden.
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Die
Geschwindigkeit des Vorgangs pro Zeit und die Größe der verwendeten Energie
spielen eine entscheidende Rolle. Wenn der Treibstoff hinter die Ladung
in mehr als 20 ms gebracht wird, oder der Druck des Treibstoffs
nicht 10 bar erreicht, dann wird weder die Größe der Flüssigkeitstropfen noch ihre Verteilung
homogen sein, und die Tropfengröße wird größer als
Nebel, Sprühnebel
oder Erosol. Daher ist es extrem wichtig, ein Schnellwirkungsschließelement
und ein Öffnungsventil
einzusetzen.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Dieses Gerät ähnelt dem Gerät aus 1,
und daher werden dieselben Bezugszeichen verwendet. Dieses Ausführungsbeispiel enthält jedoch
ein Schnellwirkungsschließelement, das
als Membran 31 ausgeführt
ist.
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Eine
mit Bohrungen 261, 262 bereitgestellte Basisplatte 26 wird
als Teil des Schnellwirkungsschließelements eingesetzt, um die
Membran 31 zu halten. Auf der anderen Seite der Membran 31 ist
ein Boden 27 untergebracht.
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Basisplatte 26 und 27 sind
miteinander durch Schrauben 29 verbunden, während der
Gasbehälter 2 und
die Basisplatte 26 vorzugsweise zusammengeschweißt sind.
Der Druckunterschied zwischen der Treibstoffkammer 21 und
der Ausgleichs kammer 22 wird von einem Prüfventil 43 gesteuert,
und daher ist ein Ventil 23 notwendig.
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Die
Membran 31 wird von dem hohen Druck p2 in der Ausgleichskammer 22 gegen
die Basisplatte 26 gedrückt,
um die Bohrungen 261, 262 zu schließen. Wenn
das Schnellöffnungsventil
geöffnet
wird, wird das Gas in der Kammer 22 belüftet, und die Membran 31 wird
von dem Druck P1 des Gases in der Treibstoffkammer 21 in
die Kammer 22 deformiert, wodurch die Öffnungen 261, 262 in
der Basisplatte 26 geöffnet
werden und die Kammer 21 mit dem Abstrahlrohr 1 verbunden
wird, so dass das Treibstoffgas das Feuerlöschungsmedium aus dem Rohr 1 abstrahlt.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei das Schnellwirkungsschließelement
ein Kolben 32 ist, der mit einem Dichtungsring 35 zwischen
seiner äußeren Oberfläche und
der Innenwand des Gasbehälters 2 bereitgestellt ist,
und mit einer Dichtung 34 zwischen dem Eingangsende des
Abstrahlrohrs und der entsprechenden Endoberfläche des Kolbens 32 bereitgestellt
ist.
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Eine
Einlassleitung 6 ist mit dem Kolben 32 abdichtend
angeordnet, um eine Vorbereitungszeit zu verringern, die zum Laden
des Abstrahlrohrs 1 notwendig ist. Der Dichtungsring 33 ist
zwischen der Einlassleitung 6 und dem Zylinder 32 angeordnet. Die
Einlassleitung 6 ist mit einem Feuerbekämpfungsmaterialtank verbunden
und geht durch die Wand einer Gewindekappe 28 und schließt die Ausgleichskammer 22.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem
aus 3, aber hier ist das Dichtungselement zwischen
dem Zylinder 32 und der Innenwand des Gasbehälters 2 ein
spezieller V-Ring 36, der in der Lage ist, den Druck in
der Treibstoffkammer 21 zu steuern.
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Durch
Einsetzen des Gerätes
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein Wasserschaden beim Feuerlöschen in Innenräumen praktisch
vermieden werden, und ein Wasserverbrauch kann auch erheblich vermindert
werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die verfügbare Menge
Wasser ausreichen kann, um größe re Feuer
als zuvor zu löschen.
Dies ist von Wichtigkeit in den Fällen von Feuern an Orten, wo
es eine Wasserknappheit gibt, und Löschfahrzeuge nur das Wasser
verwenden können, das
sie mit sich führen.
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Das
Feuerlöschen
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist vollkommen harmlos für
Menschen. Experimente haben gezeigt, dass der Wassernebel auf eine
Person im Abstand von drei Metern ausgestoßen werden kann, ohne diesen
zu verletzen. Die Wolke umgibt die menschliche Gestalt und die Oberflächen werden
nass aufgrund der Turbulenz. Der Nebel verursacht keine Verletzungen
oder Unannehmlichkeiten.
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Herkömmliche,
Luftschaum erzeugende Feuerbekämpfungsmaterialien
können
auch in dem Gerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, aber diese Materialien haben keine außerordentliche
Wirkung. In einigen Fällen
könnte
es nützlich
sein, Luftschaum erzeugende Materialien zu verteilen, die zu Schaum
werden, wenn sie auf Wärme treffen.
Auf diese Weise kann die hohe Kühl-
und Rauchunterdrückungseffizienz
des Nebels mit der Fähigkeit
des Schaums, Oberflächen
abzudecken, kombiniert werden.