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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Feuerunterdrückungs- bzw. Feuerlöschsystem
und ein Verfahren zum Löschen
von Feuern durch die Abgabe einer Feuerlöschzusammensetzung auf ein
Feuer unter nachfolgendem Einsatz von Wasser. Das System kann eine
besondere Löschzusammensetzung nutzen,
welche ein einzigartiges Gemisch aus wenigstens zwei Salzen umfasst,
wobei das Gemisch einen einzigen minimalen Schmelzpunkt aufweist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im
Feuerlöschwesen
werden Feuer in vier allgemeine Klassen eingeteilt, nämlich Klasse
A, Klasse B, Klasse C und Klasse D.
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Feuer
der Klasse A sind jene, welche gewöhnliches brennbares Material,
wie Papier, Holz etc. betreffen, und können durch Löschen und
Abkühlen
mit grossen Mengen von Wasser oder Lösungen, welche einen grossen
Prozentsatz Wasser enthalten, gelöscht werden.
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Feuer
der Klasse B sind jene, welche Backfett, Öle, Fette, leicht brennbare
Flüssigkeiten,
etc. betreffen. Bei diesem Typ von Feuer ist die Verwendung von
Wasser im Allgemeinen wirkungslos, weil der Kontakt von Wasser mit
dem heissen Öl
ein starkes Spritzen ohne Löschen
der Flammen verursacht und das heisse brennende Öl oder Fett das Feuer ausbreiten
kann. Dieser Typ von Feuer ist der am schwierigsten zu löschende,
und zwar aufgrund der niedrigen Selbstentzündungspunkte (autoignition points)
von Backfett, Ölen
und Fetten, welche im Bereich von etwa 360°C bis 380°C liegen. Des weiteren macht
es das Vorhandensein von leicht brennbaren Materialien in grossen
Mengen äusserst
wichtig, das Feuer so rasch wie möglich zu löschen und auch die Temperatur
herunterzubringen, um ein Wiederaufflammen zu verhindern, was bei
einer niedrigeren Temperatur von 337 °C eintritt.
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Feuer
der Klasse C betreffen elektrische Einrichtungen bzw. Geräte. Daher
ist die elektrisch leitende Eigenschaft des Löschmaterials ein wesentlicher
Gesichtspunkt. Aus diesem Grund hat man herausgefunden, dass trockene
Feuerlöschmittel
im Allgemeinen nützlicher
sind. Es wurde auch gefunden, dass die für Feuer der Klasse B nützlichen
Feuerlöschmittel
im Allgemeinen auch für
Feuer der Klasse C nützlich
sind.
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Feuer
der Klasse D betreffen brennbare Metalle und werden mit speziellen
Trockenpulvern gelöscht.
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Viele
verschiedene Feuerlöschzusammensetzungen
und Feuerlöschsysteme,
die solche Zusammensetzungen verwenden, wurden entwickelt und sind
auf dem Markt verfügbar.
Das Wiederaufflammen oder die Selbstzündung von heissem Backfett, Ölen oder
Fetten bei Feuern der Klasse B bleibt jedoch ein ernstes Problem.
Das gilt insbesondere dann, wenn solche Feuer grosse gewerbliche
Einrichtungen, wie Restaurants, Cafeterien, Messehallen etc. betreffen.
Die potentielle Gefahr solcher Feuer bei diesen Typen von Einrichtungen
ist wohlbekannt.
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Systeme
aus dem Stand der Technik zum Löschen
bzw. Unterdrücken
von Feuern bei Kocheinrichtungen bzw. -geräten in einer Küche machten sich
einen Wasserregen bzw. eine Sprinkleranlage zunutze. Wenn solche
Systeme verwendet werden, kann das Löschen von Fett-, Öl-, Backfett-
oder Flüssigfett-Feuern
bis zu 6 Minuten dauern. Das Spritzwasser kann eine heftige Flammenbildung
verursachen. Bei solchen Systemen wird das Fett-, Öl-, Backfett-
oder Flüssigfett-Feuer
am Ende aufgrund der Kühlwirkung
des eingesetzten Wassers an dem heissen Öl oder Fett gelöscht. Ein
System, das einen Sprinkler-Feuerschutz für Abzüge über Kocheinheiten nutzt, ist
in der
US-PS 4,356,870 gezeigt.
Ein weiteres System, das automatisch einen starken Fluss von Löschmittel über kritischen
Bereichen eines Fett- oder Ölfeuers
freisetzt, ist in der
US-PS 3,584,688 offenbart.
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Verschiedene
Feuerschutzsysteme aus dem Stand der Technik für Restaurants verwenden geschützte Nasschemikalien,
um aggressive Feuer in Abzügen,
Rohrleitungen und Kochgerätschaften
zu unterdrücken
bzw. niederzuhalten. Diese Nassmittel sind typischerweise wässrige Lösungen von
organischen Salzen, die speziell ausgebildet sind, um tief brennende
Fett-Feuer in zwei unterschiedlichen Phasen zu unterdrücken. Während der
ersten Phase wird das Agens bzw. Mittel direkt auf das Fett-Feuer
zum raschen Löschen
(etwa 5 Sekunden) der Flammen durch eine che mische Reaktion aufgespritzt.
In der zweiten Phase wird das Nassagens bzw. Nassmittel weiter auf
die Gefahrenstelle ausgetragen, um das heisse Fett sowohl abzukühlen als
auch sich damit zu verbinden, um eine schützende Schaumdecke über dem
heissen Fett zu erzeugen. Die Schaumdecke schützt das heisse Fett vor einer
Rückzündung bzw. einem
Wiederaufflammen, indem Luft ausgeschlossen wird, bis das Fett entweder
unter seine Rück- bzw.
Selbstzündungstemperatur
abkühlt
oder die Schaumdecke aufgrund der Hitze des heissen Fettes darunter
zusammenbricht, oder beides. Der Gehalt an Wasser in dem Nassmittel
bzw. Nassagens ist ein wirksames Kühlungsmittel (ein positives
Merkmal), wird aber durch die isolierende Wirkung der Schaumdecke
aufgehoben, welche die Hitzefreisetzung des heissen Fettes verzögert (ein
negatives Merkmal). Wenn Wasser alleine auf ein Fett-Feuer gespritzt wird,
hat es sich als ein sehr schwaches Löschmittel aber als ein wirksames
Kühlmittel
erwiesen, vorausgesetzt, dass es für einen längeren Zeitraum (im Mittel
etwa 6 bis 9 Minuten) ausgetragen wird. Tatsächlich wird Wasser alleine
die Flammen nicht löschen, bis
das heisse Fett unter seine Rück-
bzw. Selbstzündungstemperatur
abgekühlt
ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feuerunterdrückungssystem
bereit zustellen, das ein rasches Niederschlagen der Flammen durch
den Einsatz einer nassen Chemikalie vorsieht sowie ein Kühlen und
Sichern der heissen Fette, Öle, des
Backfetts, Flüssigfetts
oder leicht entzündlicher Flüssigkeiten
(Kraftstoffe) durch den weiteren Einsatz einer unbegrenzten Menge
an Wasser liefert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Feuerunterdrückungssystem
bereit zustellen, das eine bessere Abdeckung über einem Fett- oder Ölfeuer ergibt
und das bei vorhandenen Kücheneinrichtungen
leicht installiert werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Feuerunterdrückungssystem und ein Verfahren,
bei dem zum raschen Löschen
des Feuers ein Löschmittel
automatisch aus einer begrenzten Einspeisungsquelle bzw. Zufuhrquelle
des Nasschemikalien-Löschmittels ausgetragen
bzw. abgegeben wird, wonach Wasser am Ort des Feuers aus einer unbegrenzten
Quelle einer Wasserversorgung aufgebracht wird. Die nachfolgende
automatische Aufbringung von Wasser liefert eine rasche Abkühlung des
heissen brennenden Materials unter seine Rückentzündungs- bzw. Flammpunkttemperatur.
Die schützende
Schaumdecke, welche normalerweise durch ein Löschmittel alleine erzeugt wird,
kann durch Spritzwasserverdünnung
negiert werden, um die überragenden
Kühlwirkungen
von Wasser gegenüber
dem heissen brennenden Material, wie einem Fett oder Öl, zu maximieren.
Das vorliegende Hybrid-System nützt
jedoch die besten Feuerunterdrückungseigenschaften
von beiden Mitteln gegen Feuer aus, d. h. das Nasschemikalienlöschmittel
liefert eine rasche Flammenlöschung und
Wasser liefert eine rasche Kühlung
nach dem Löschen.
Das vorliegende Hybrid-System ist wesentlich unempfindlicher (die
Feuerprüfvariablen
sind weniger kritisch hinsichtlich der Feuerunterdrückungsleistung)
als derzeitige Wasser- oder Nasschemikaliensysteme.
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Bei
der Trockensteigleitungsausführungsform
(dry pipe embodiment) des vorliegenden Systems wird ein Löschmittel
in flüssiger
Form automatisch durch ein Feuerunterdrückungssystem einem Feuer zugeführt. Das
Feuerunterdrückungssystem umfasst
eine Einrichtung zur automatischen Feuerdetektion, eine Einrichtung
zur automatischen Betätigung
des Unterdrückungssystems,
ein Speicherbehältnis
bzw. einen Lagerbehälter
für ein
Löschmittel, eine
Verteilungsrohrleitung bzw. Verteilungsverrohrung für das Löschmittel
und das Wasser und Düsen zum
Verspritzen bzw. Versprühen
des Nasschemikalienlöschmittels
und nachfolgend des Wassers auf das Feuer. Der Betrieb des Systems
ist so, dass nach dem Ende des Austragens des Löschmittels eine automatisch
umschaltende Einrichtung das nachfolgende Aufbringen von Wasser
automatisch durch dieselbe Verteilungsrohrleitung und dieselben
Spritzdüsen des
Systems bewirkt, wie diese für
die Abgabe des Löschmittels
auf das Feuer verwendet werden.
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Die
automatisch umschaltende Einrichtung zum Umschalten vom Löschmittelfluss
zum Wasserfluss wird durch ein automatisches Ventil ausgeführt. Das
automatisch umschaltende Ventil wird entweder durch Gasdruck oder
hydraulischen Druck betrieben, und zwar je nachdem, welches der
drei möglichen Ventile
mit dem Trockensteigleitungssystem verwendet wird, wie dies im folgenden
Abschnitt beschrieben wird, der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Figuren darstellt.
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Bei
einer Nasssteigleitungsausführungsform (wet
pipe embodiment) der Erfindung ist ein flüssiges Löschmittel in der Verteilungsrohrleitung
aufgenommen und wird an das Feuer durch ein System abgegeben, das
eine Einrichtung zur Feuerdetektion, eine Einrichtung zur automatischen
Betätigung,
Verteilungsrohrleitungen bzw. eine Verteilungsverrohrung für das Löschmittel
und Wasser und Spritzdüsen zum Abgeben
des Löschmittels
und des Wassers auf das Feuer umfasst. Am Ende der Abgabe des flüssigen Löschmittels
erfolgt das nachfolgende Aufbringen von Wasser automatisch mittels
eines automatischen Rückschlagventils
durch dieselbe Verteilungsrohrleitung und dieselben Spritzdüsen.
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Das
Löschmittel
kann auch in fester anstatt in flüssiger Form in einer Primärlagereinrichtung
gelagert werden und kann durch das Einfliessen von Wasser in die
Primärlagereinrichtung
gelöst
werden. Das Einfliessen des Wassers wird automatisch durch eine
Einrichtung zur Feuerdetektion und eine Einrichtung zur automatischen
Betätigung
betrieben. Der Fluss des in Wasser gelösten Löschmittels erfolgt durch die
Verteilungsrohrleitung und Spritzdüsen, wobei das Fliessen des
Wassers fortgesetzt wird, nachdem die gelöste Löschmittellösung verbraucht ist.
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Das
Löschmittel
kann auch in fester Form innerhalb mehrerer Lager- bzw. Speichereinrichtungen vorliegen,
welche direkt vor jeder Spritzdüse
angeordnet sind, und es kann durch das Einfliessen von Wasser gelöst werden.
Das Einfliessen von Wasser wird automatisch durch eine Einrichtung
zur Feuerdetektion und eine Einrichtung zur automatischen Betätigung betätigt bzw.
betrieben. Der Fluss des in Wasser gelösten Löschmittels erfolgt durch die Spritzdüsen, wobei
das Fliessen von Wasser fortgesetzt wird, nachdem die gelöste Salzlösung verbraucht
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht für
die Trockensteigleitungsausführungsform
eines Feuerlöschsystems
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht für
die Nasssteigleitungsausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3A, 3B und 3C sind
Einzelheiten für
eine Ventil-Ausgestaltung für
ein Trockensteigleitung-Feuerlöschsystem
der Erfindung.
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4A und 4B sind
Einzelheiten einer zweiten Ventil-Ausgestaltung eines Trockensteigleitung-Feuerlöschsystems.
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5 ist
eine Einzelheit einer dritten Ventil-Ausgestaltung eines Trockensteigleitung-Löschsystems.
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6 ist
eine Einzelheit einer bei dem vorliegenden System verwendbaren Düse.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Trockensteigleitungsausführungsform (dry
pipe embodiment) der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
Ein eine Lösung
der Feuerlöschzusammensetzung 1 aufnehmender
Tank 3 ist über Rohrleitungen 7 mit
Aufbringdüsen 6,
Verteilerkanaldüsen 8 und
Rohrleitungsdüsen 9 verbunden.
Ein Ventilaufbau 4 (Einzelheiten sind in den 4A und 4B gezeigt),
welcher an dem Tank 3 montiert ist, kontrolliert bzw. steuert
die aufeinanderfolgende Freisetzung der Lösung der Feuerlöschzusammensetzung
und anschließend
des Wassers. Wenn ein Feuer durch eine Detektionseinrichtung festgestellt
wird, wird eine Dichtung in einer Gaspatrone 2 durchstossen
und Gas wird mit hohem Druck aus der Gaspatrone 2 freigesetzt.
Das Hochdruckgas drückt
gleichzeitig einen federbelasteten bzw. federvorgespannten Kolben
gegen das Wassereinlassventil (nicht gezeigt), um zu verhindern,
dass Wasser ausgetragen wird, und bewirkt, dass die Lösung in
dem Tank durch die Düsen 6, 8 und 9 ausgetragen
bzw. abgegeben wird. Wenn der Gasdruck auf einen bestimmten Druck
reduziert wird, wie beispielsweise 45 psi, bewegt sich der federbelastete
Kolben des Ventilaufbaus in eine offene Position, so dass Wasser
zum Tank 3 und aus den Düsen fliessen kann.
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Die
in 2 gezeigte Ausführungsform ist ein Nasssteigleitungssystem
(wet pipe system). Vor einer Inbetriebnahme des Systems werden der
Speicher- bzw. Lagertank 20 und die Verteilungsrohrleitung
bzw. Verteilungsverrohrung 21 mit Nassmittel bzw. Nassagens
gefüllt.
Der Tank 20 und die Verteilungsrohrleitung 21 stehen
durch komprimiertes Gas am Kopf des Agenstanks unter Druck. Die
Austragsdüsenventile 22, 23, 24 sind
geschlossen. Wenn sich eines oder mehrere der durch Hitze betätigten Düsenventile 22, 23, 24 in
Reaktion auf Hitze von einem aggressiven Feuer öffnet bzw. öffnen, wird Nassagens automatisch
aus dem Agenstank 20 und die Verteilungsrohrleitung 21 durch
die offenen Düsen 27, 28, 29 durch
das komprimierte Gas in dem Tank 20 ausgetrieben. Wenn
der komprimierte Gasdruck unter den Wasserdruck am Wassereinlass-Rückschlagventil 26 fällt, wird
Wasser automatisch durch die Verteilungsrohrleitung 21 und
dieselben offenen Düsen 27, 28, 29 fliessen,
bis die Wasserversorgung von Hand abgedreht wird. Nur jene Düsen 27, 28, 29, welche
sich in Reaktion auf Hitze von aggressivem Feuer öffnen, werden
automatisch Mittel bzw. Agens und Wasser auf die brennende Gefahrenstelle
austragen.
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Die 3A, 3B und 3C zeigen Querschnittsansichten
einer automatischen Ventil-Ausgestaltung
eines Trockensteigleitungssystems. Der Speicher- bzw. Lagertank 31 ist
mit einer Nasschemikalie 32 gefüllt und steht unter Atmosphärendruck.
Ein Ventil 33 weist einen Gaseinlassanschluss bzw. eine
Gaseinlassöffnung 34 auf,
welcher mit einer Gasdruckreguliereinrichtung (nicht gezeigt) an
der Ansul Automan-Freisetzungsanordnung (nicht gezeigt) verbunden
ist. Die Gasreguliereinrichtung ist mit einer Treibgaspatrone verbunden,
welche Stickstoff- oder Kohlendioxid-Treibgas unter hohem Druck enthält. Der
Ventilwassereinlass 35 ist mit einer öffentlichen bzw. städtischen
Wasserversorgung oder einem Restaurant-Nasssprinklersystem verbunden und
steht unter statischem Wasserdruck. Der Doppelkolbenaufbau 36 ist
in der geschlossenen Stellung durch den federbelasteten Rückstellstift 37 festgestellt,
so dass der statische Wasserdruck den Doppelkolbenaufbau 36 nicht
bewegen wird. Die Ventilaustragsöffnung 38 ist
mit vielen Austragsdüsen (nicht
gezeigt) verrohrt, wovon jede auf eine potentielle Feuergefahrenstelle
gerichtet ist.
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Wenn
ein aggressives Feuer festgestellt wird, wirkt der federbelastete
Freigabeaufbau 39 (nicht gezeigt) automatisch dahingehend,
die Dichtung der Treibgaspatrone (nicht gezeigt) zu durchstossen,
wodurch Treibgas unter hohem Druck durch die Druckreguliereinrichtung
(nicht gezeigt) freigesetzt wird, wo der Druck auf einen niedrigeren
Betriebsdruck reduziert wird, und anschließend zum Ventil 33.
Das Treibgas erfüllt
zwei Funktionen in dem Tankaufbau 31. Zunächst verschiebt
es den Doppelkolbenaufbau 36 zur Wassereinlassöffnung 35 hin, um
den federbelasteten Rückstellstift 37 freizugeben, welcher
in eine Ausnehmung in dem Ventilkörper, wie in 3B gezeigt,
einfährt.
Zweitens wird das Treibgas durch das Ventil 33 zum Kopf
des Tankes gebracht, wo es das Nassagens 32 unter Druck
setzt, um es im Tank abwärts,
entlang der Aufnahmerohrleitung 41 aufwärts, durch die Ventilaustragsöffnung 38 und
aus den Austragsdüsen
(nicht gezeigt) zu treiben. Während
des Nassagensaustrages halten der Gasdruck am Kolben 42 und
der Flüssigkeitsdruck vom
Nassagens am anderen Kolben 43 den Kolbenaufbau 36 gegen
den statischen Wasserdruck in der unverschlossenen Position.
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Wenn
das Nassagens aus dem Tank ausgetrieben ist und der Gasdruck auf
eine kritischen Wert abfällt,
wird sich die Netto-Kraft an dem Doppelkolbenaufbau umkehren (die
Kraft, durch den Wasserdruck zu öffnen,
wird grösser
sein als die Kraft, das Verschliessen unter abnehmendem Druck fortzusetzen)
und der statische Wasserdruck wird den Kolbenaufbau 36 in
Richtung des Gaseinlass 34 verschieben, wodurch die Wassereinlassöffnung 35 zur
Austragsauslassöffnung
hin geöffnet
wird, wobei Wasser aus derselben Austragsrohrleitung zu den Austragsdüsen fliessen
kann. Das Wasser wird fliessen, bis es von Hand bzw. manuell stromaufwärts des
Ventils abgedreht wird. Die Sperr- bzw. Rückschlagkugel 44 verhindert,
dass Wasser in den Tank eintritt.
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Das
vorliegende Ventil wird mechanisch betätigt, indem Patronendruck verwendet
wird, um das Ventil pneumatisch zu betätigen und den Fluss des Löschmittels
zu starten.
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Im
Falle eines Feuers wird der Betätigungspatronendruck
zum Anschluss bzw. zur Öffnung 34 freigesetzt.
Der Druckkolben gibt den Riegel-/Rückstellstift 37 frei.
Dieser Stift ist federbelastet, um sich von dem Kolben wegzuziehen,
wenn die Verriegelung freigegeben wird. Druck, welcher durch den
Einlass 34 getragen wird, ist auch direkt mit dem Kopfraum
des Tanks verbunden, wo das Mittel bzw. Agens durch das Gas aus
der Patrone ausgetrieben wird. Wenn der Tankdruck nach dem Austreiben
der Nasschemikalie abfällt,
nimmt die auf den Kolbenbereich wirkende Haltekraft ab, wodurch
der Wasserdruck das Ventil in eine "Wasser offen"-Position verschieben kann. Dann fliesst
Wasser durch die Verteilungsrohrleitung und wird auf die gelöschte Gefahrenstelle
aufgetragen, was das Fett oder die Kochoberfläche abkühlt und verhindert, dass eine
Rückzündung bzw.
ein Wiederaufflammen eintritt.
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Die 4A und 4B zeigen
eine weitere automatische Ventil-Ausgestaltung eines Trockensteigleitung-Feuerschutzsystems.
Der Tank 50 ist mit einer Nasschemikalie 51 unter
atmosphärischem Druck
gefüllt.
Die Wassereinlassöffnung
bzw. der Wassereinlassanschluss 52 des Ventilaufbaus 53 ist mit
einer Wasserversorgungsquelle verrohrt. Das Ventil 53 ist
verschlossen und steht unter statischem Wasserdruck. Die verbundene
Wasserleitung (nicht gezeigt) umfasst ein Rückschlagventil (nicht gezeigt), um
einen Rückfluss
zu verhindern, wenn das System anfänglich in Betrieb gesetzt wird.
Der Hochdruck-Gaseinlassanschluss 54 des Ventils 53 ist
mit der Hochdruckseite der Gasdruck-Reguliereinrichtung (nicht gezeigt)
an dem federbelasteten Freigabeaufbau (nicht gezeigt) verrohrt und
steht unter Atmosphärendruck,
bis das Feuerschutzsystem in Betrieb gesetzt wird. Die Hochdruckleitung
(nicht gezeigt) umfasst ein Rückschlagventil
(nicht gezeigt), um Hochdruckgas in der Leitung einzuschliessen, wenn
das System in Betrieb gesetzt wird. Als wahlweises Merkmal kann
die Hochdruck-Gasleitung eine Auslassöffnung bzw. Entlüf tungsöffnung umfassen, so
dass das Hochdruckgas langsam freigesetzt wird, damit der Wasserdruck
automatisch das Ventil verschliessen kann, nachdem das Wasser für eine minimale
Zeitdauer ausgetragen worden ist, um ein Überfluten zu minimieren. Der
Niederdruck-Gaseinlassanschluss bzw. die Niederdruck-Gaseinlassöffnung 55 an
dem Aufnahmerohraufbau ist mit der Niederdruckseite derselben Gasdruck-Reguliereinrichtung
verrohrt und steht ebenfalls unter Atmosphärendruck, bis das System in
Betrieb gesetzt wird. Die Gasdruck-Reguliereinrichtung (nicht gezeigt)
ist mit einer Gaspatrone (nicht gezeigt) und einem kleinen Druckbehälter verrohrt,
der eine bestimmte Menge Stickstoff- oder Kohlendioxidtreibgas unter
hohem Druck enthält.
Der Tankaustragsanschluss bzw. die Tankaustragsöffnung 56 an dem Aufnahmerohraufbau 57 ist
mit vielen Austragsdüsen
(nicht gezeigt) verrohrt, wovon jede auf eine potentielle Feuergefahrenstelle
gerichtet ist.
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Wenn
ein aggressives Feuer durch das Feuerschutzsystem detektiert bzw.
festgestellt wird, wirkt der federbelastete Freigabeaufbau (nicht
gezeigt) automatisch dahingehend, die Dichtung der Treibgaspatrone
zu durchstossen, wodurch Gas unter hohem Druck sowohl an den Hochdruckgaseinlass
des Ventils 54 als auch an die Druckreguliereinrichtung freigegeben
wird, wo der hohe Gasdruck auf einen niedrigeren Betriebsdruck reduziert
wird. Das Hochdruckgas öffnet
das Ventil 53 zur Wasserversorgung, indem der Kolben- 59 und
Stangenaufbau 60 zum Wassereinlass 52 hin gegen
die Kraft der Feder 61 und des statischen Wasserdruckes
geschoben wird. Sobald der Stangenaufbau 59 geöffnet ist,
wird das eingefangene Hochdruckgas ihn offen halten, bis der Gasdruck
manuell nach dem Feuerereignis freigegeben wird, wenn das System
wieder aufgefüllt
und wieder eingestellt wird. Das Niederdruckgas aus der Reguliereinrichtung
tritt in den Kopf des Tankes ein, um das Nassagens 51 aus
dem Tank 50 durch den Tankauslassanschluss 56,
die Austragsverrohrung (nicht gezeigt) und die Austragsdüsen (nicht
gezeigt) auszutreiben. Sobald das Niederdruckgas fliesst, wird die
Reguliereinrichtung das Niederdruckgas in den Tank bei einem konstanten
Druck einspeisen, bis der abfallende Druck des Gases in der Festvolumenpatrone
unter den voreingestellten Auslassdruck der Reguliereinrichtung
abfällt,
zu welcher Zeit der Gasdruck von der Reguliereinrichtung ebenfalls
mit der Zeit abfallen wird.
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Obwohl
das Ventil ursprünglich
durch das Hochdruckgas geöffnet
worden ist, wird Wasser nicht in den Tank 50 fliessen,
bis der Wasserdruck aus der Wasserversorgung den abnehmenden Gasdruck
des Niederdruckgases im Kopf des Tanks 50 überschreitet,
zu welcher Zeit Wasser automatisch durch den Tank 50, di
Austrags rohrleitung und die Austragsdüsen zu fliessen beginnen wird.
Das Wasser wird weiter fliessen, bis es manuell stromabwärts des
Ventils abgedreht wird, nachdem das Feuerereignis beendet ist.
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5 zeigt
eine dritte automatische Ventil-Ausgestaltung des Trockensteigleitungssystems. Das
automatische, fernbetätigte
Ventil 70 kann in der Agensverteilungsrohrleitung (nicht
gezeigt) des vorliegenden Feuerschutzsystems zwischen dem Nassagens-Lagertank
(nicht gezeigt) und den Austragsdüsen (nicht gezeigt) angeordnet
sein. Die Agenseinlassöffnung 71 am
oberen Ende des Ventils ist mit der Austragsverbindung an dem Nassagens-Lagertank
verrohrt und steht unter Atmosphärendruck,
bis das System ausgetragen wird. Der Austragsanschluss 72 am
Ventil ist mit vielen Austragsdüsen bzw.
Abgabedüsen
(nicht gezeigt) verrohrt, wovon jede auf eine potentielle Feuergefahrenstelle
gerichtet ist. Der Wassereinlassanschluss 76 am Boden des
Ventils ist mit einer Wasserversorgungsquelle verrohrt und steht
unter statischem Wasserdruck. Der Kolben 74 umfasst zwei
umfängliche
O-Ringe (nicht gezeigt), um gegen den hydraulischen Druck von jeder
Seite abzudichten. Der Kolben 74 ist in der geschlossenen
Stellung durch einen federbelasteten Rückstellstiftaufbau 75 festgelegt,
um dem statischen Wasserdruck zu widerstehen. Da der Rückstellstift 75 an
dem Kolben angehakt ist, kann er nicht unter Federlast zurückziehen
(sich zur rechten Seite bewegen), bis der Kolben während des
Betriebszyklus nach unten bewegt wird.
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Wenn
ein aggressives Feuer durch das System festgestellt wird, wirkt
der federbelastete Freigabeaufbau (nicht gezeigt) automatisch dahin,
die Dichtung der Treibgaspatrone (nicht gezeigt) zu durchstossen,
wodurch Treibgas (Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft) unter hohem
Druck durch die Druckreguliereinrichtung (nicht gezeigt) freigegeben
wird, wo der Druck auf einen niedrigeren Betriebsdruck reduziert
wird. Von der Reguliereinrichtung wird das Gas in das Innere des
Agens-Lagertankes (nicht gezeigt) geführt, wo es das Nassagens aus
dem Tank, durch die normal offenen Anschlüsse bzw. Öffnungen in dem automatischen
Ventil 70 und aus den Austragsdüsen (nicht gezeigt) treibt.
Der hydraulische Druck des Nassagens, das durch das automatische
Ventil 70 fliesst, wird den Kolben 74 gegen den
Wasserdruck nach unten schieben, um den Rückstellstift 75 loszumachen,
welcher dann unter seiner Federkraft in die Wand des Ventilkörpers einfährt. Während das Nassagens
durch das Ventil 70 unter maximal reguliertem Gasdruck
fliesst, wird der Kolben 74 in der geschlossenen Stellung
verbleiben, da der hydraulische Druck des Nassagens gegen den grösseren Durchmesser
des Kolbens 74 den Wasserdruck gegen den kleineren Durchmesser
des Kolbens überschreitet.
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Wenn
das Nassagens bzw. das Nassmittel aus dem Tank ausgetrieben ist
und der Gasdruck aus der Patrone auf einen kritischen Wert abfällt, wird sich
die Netto-Kraft
des Kolbens umdrehen (die Kraft, sich durch Wasserdruck zu öffnen, wird
grösser
sein als die Kraft, das Verschliessen des Kolbens unter abfallendem
Nassagensdruck fortzusetzen) und der Kolben wird nach oben geschoben,
um den Agenseinlassanschluss 71 zu verschliessen und den
Wassereinlassanschluss 76 zum Austragsauslass hin zu öffnen, wodurch
Wasser zu den Austragsdüsen
bzw. Abgabedüsen
fliessen kann, bis es manuell abgedreht wird.
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Eine
besondere Systemdüse,
welche bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist in 6 gezeigt.
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Die
Düse 80 weist
ein Drehgelenk 81 auf, so dass es um bis zu 30 Grad in
jede Richtung von der Mittellinie des Körpers gedreht werden kann.
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Die
Düse 80 umfasst
auch eine Rad- bzw. Leitschaufel 83, welche die Flüssigkeit,
welche aus der Spitze 82 ausgetragen wird, dreht bzw. spint,
um den Ausgangssprühkonus
zu stabilisieren. Die innere Bohrung der Düsenspitze ist zu einer Konfiguration ausgearbeitet,
welche sowohl den kritischen Fliess- als auch Spritzwinkel des Austrages
kontrolliert. Im Falle der neuen Gerätedüse wird die nominale Fliessgeschwindigkeit
1,7 Gallonen Wasser pro Minute (6,4 l/min) bei 80 psi Düsendruck
betragen. Der Spritzwinkel (einschliesslich dem Winkel des Konus
von Wasser, das ausgetragen wird) wird nominal 60 Grad betragen.
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Die
Fliessgeschwindigkeiten und Spritzwinkel für die Düsen, welche Dunstabzüge und Rohrleitungen über den
Gerätschaften
schützen,
werden basierend auf den Umfeldbedingungen der Düsenanstellung und basierend
auf dem bekannten Erfordernis von Feuerlöschmittel und Wasser an der
Düsenposition
eingerichtet. Die Gerätedüse weist
ein eingebautes Drehgelenk auf, wohingegen sich die Düsen für die Abzugshaube
und die Rohrleitungen nicht drehen brauchen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Feuerschutzsystem, das automatisch
den aufeinanderfolgenden Austrag einer Feuerlöschzusammensetzung und Wasser
betätigt.
Das Feuerschutzsystem umfasst neue Ventilaufbauten. Der Ventilaufbau
kann am oberen Ende eines Tanks installiert werden, der die Feuerlöschzusammensetzung
enthält,
oder der Ventilaufbau kann sich entfernt vom Tank befinden. Bevorzugte
Ventilaufbauten bzw. -zusammenstellungen sind oben beschrieben.
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Feuerlöschsysteme
zur Verwendung in einer gewerblichen Küche werden gewöhnlich als
Teil der Abzugshaube bzw. des Dunstabzuges über dem Kochbereich eingerichtet.
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Das
vorliegende Feuerlöschsystem
kann unter Verwendung verschiedener bekannter Löschmittel verwendet werden.
Verschiedene Typen von Düsen
mit verschiedenen Fliessgeschwindigkeitssteuerungen und verschiedenen
Spritzwinkeln sind für
die verschiedenen Kochgeräte,
wie Friteusen, Grills und Kochbereiche erforderlich.
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Eine
bevorzugte Feuerlöschzusammensetzung
ist in der gleichzeitig angemeldeten anhängigen US-Patentanmeldung mit
der Seriennr. mit dem Titel "Eine
Kombination einer neuen, ein eutektisches Salzgemisch und Wasser
verwendenden Feuerlöschzusammensetzung
und ein Verfahren zu deren Verwendung zum Feuerlöschen" offenbart, und diese bevorzugte Zusammensetzung
ist besonders vorteilhaft bei dem Betrieb des vorliegenden Feuerunterdrückungssystems.
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Die
bevorzugte neue Feuerlöschzusammensetzung,
welche ein einzigartiges Gemisch aus wenigstens zwei Salzen I und
II umfasst, worin Salz I aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Carbonat
oder Bicarbonat von Natrium oder Kalium besteht, und Salz II aus
der Gruppe ausgewählt
ist, die aus einem Chlorid, Sulfat oder Tartratsalz von Natrium
oder Kalium besteht, und das Gemisch aus I und II zeigt einen einzelnen
Minimum-Schmelztemperaturbereich bei DSC. Das Gemisch ist insbesondere wirksam,
wenn es in Kombination mit zusätzlichem Wasser
eingesetzt wird. Die Eigenschaft dieses einzigartigen Gemisches
ist analog zu der eines Eutektikums, worin ein Gemisch von zwei
oder mehr Metallen oder Salzen einen Minimum-Schmelzpunkt zeigen.
I ist ein Salz mit den folgenden Eigenschaften: es dissoziiert unter
Bildung von Kohlendioxid beim Erhitzen und es ist im Bereich von
etwa 25 g bis 150 g/100 ml Wasser löslich. II ist ein Salz oder
ein Gemisch, das, wenn es in einem besonderen Verhältnis mit
I vermischt ist, einen einzigen Minimum-Schmelztemperaturbereich
liefert. Es wurde gefunden, dass durch Zugabe einer kleinen Menge
von 10 Mol-% bis 20 Mol-% II zu I das Gemisch einen einzelnen Minimum-Schmelztemperaturbereich
zeigt, der niedriger ist als der von I alleine oder II alleine.
Auch liegt bei dieser Temperatur die Wärmekapazität des Ge misches, seine Fähigkeit
Wärme aufzunehmen,
bei einem Maximum, bei einem Wert der grösser ist als die Wärmekapazität der einzelnen
Komponenten. Der einzige Minimum-Schmelztemperaturbereich ist durch
Verwendung der Differentialscanningkalorimetrie (differential scanning
calorimetry; DSC) bestimmbar.
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Es
wurde gefunden, dass wenn das einzigartige Gemisch als Feuerlöschmittel,
gefolgt von Wasser, eingesetzt wird, die Kombination äusserst
wirksam zum Löschen
von Feuern der Klasse B ist, welche Öle oder Fette betreffen, und
eine Rückzündung/Selbstentzündung verhindern
wird. Das Gemisch kann auf das Feuer in Form einer konzentrierten
wässrigen
Lösung
von etwa 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% in Wasser mit nachfolgendem Einsatz
weiteren Wassers gespritzt werden. Das Gemisch wird beim ursprünglichen
Aufspritzen auf ein Feuer bei einer Fliessgeschwindigkeit von etwa
4,5 l/min bis 7,5 l/min eine dicke Schaumschicht, welche Kohlendioxid
enthält,
erzeugen. Bei diesen Fliessgeschwindigkeiten beträgt der Druck
etwa 30 psi bis 100 psi. Diese dicke Schaumschicht erstickt die
brennende Flamme rasch innerhalb 2 bis 10 Sekunden. Wenn ein Einsatz
von Wasser folgt, wird ein weiteres Schäumen zusammen mit einem raschen
Abkühlen des
heissen Öles/Fettes
erzeugt. Ein Wassereinsatz von 2 Minuten bei einer ähnlichen
Fliessgeschwindigkeit von etwa 4,5 l/min bis 7,5 l/min verursacht mehr
Schäumen
und reduziert zur gleichen Zeit die Temperatur des heissen Öles auf
unter 330°C,
so dass eine Rückzündung verhindert
wird.
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Offensichtlich
absorbiert die einzigartige Mischung, wenn sie auf brennendes Öl aufgetragen wird,
eine grosse Menge an Hitze von dem Öl. Es wurde gefunden, dass
bei einer Fliessgeschwindigkeit von etwa 4,5 l/min/Düse bis 7,5
l/min/Düse
eine 2 bis 10 Sekunden lange Anwendung einer 25 Gew.-%igen Lösung eines
Gemisches aus Kaliumbicarbonat und Natriumsulfat in einem Mol-%-Verhältnis von
85:15, gefolgt von einer 2 bis 10 Minuten langen Anwendung von Wasser
bei derselben Fliessgeschwindigkeit eine aktiv brennende Friteuse,
welche etwa 50 l(13 Gal.) Kochöl
enthält,
vollständig
löscht. Des
weiteren wird das Öl
auf unter 330°C
unter Verhinderung der Rückzündung abgekühlt.
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Die
vorliegende Erfindung sieht verschiedene Betriebsmöglichkeiten
vor. Das Löschmittel
kann jedes bekannte Löschmittel
sein oder ist bevorzugt die in der gleichzeitigen Anmeldung offenbarte
oben diskutierte Salzmischung. Das Löschmittel kann als flüssige Lösung verwendet
werden, oder das System kann so aus gestaltet sein, ein Löschmittel
in trockener, fester Form zu verwenden, welches in eine flüssige Lösung umgewandelt
wird, wenn das System aktiviert wird.
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Es
gibt auch verschiedene Lagermöglichkeiten
für das
Löschmittel.
Das Löschmittel
kann in einem oder mehreren Behältern
unter komprimiertem Gasdruck in einem Trockensteigleitungssystem
enthalten sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Löschmittel
in einem oder mehreren Behältern
unter Atmosphärendruck
in einem Trockensteigleitungssystem enthalten sein. In einer weiteren
Ausführungsform
kann flüssiges
Löschmittel
in einer Austragsrohrleitung unter komprimiertem Gasdruck als ein
Nasssteigleitungssystem enthalten sein.
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Es
gibt auch verschiedene Betätigungsmöglichkeiten
für das
Wasserventil, einschliesslich:
- a) Gasdruck,
- b) Wasserdruck,
- c) federbelasteter Schaltmechanismus,
- d) elektrisches Solenoid und
- e) eine Kombination aus oben
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Mögliche Treibmittel
für das
Agens bzw. Mittel umfassen:
- a) Gasdruck,
- b) Wasserdruck,
- c) Gas/Wasserdruckkombination und
- d) eine Auslassabsaugung.
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Möglichkeiten
zum Lagern von komprimiertem Gas umfassen:
- a)
Gaspatrone oder
- b) Agenstank (gespeicherter Druck).