-
Vorrichtung zum Feststellen und Unterdrücken von Feuer oder Explosionen,
z. B. in Brennstoffbehältern bei Flugzeugen oder in Bergwerken Die Erfindung befaßt
sich mit der Feststellung und mit dem Vermindern des Höchstdruckes bei Explosionen
von Gemischen aus Luft mit dampf-oder gasförmigen oder festen zerstäubten, nebel-oder
staubförmigen Brennstoffen oder anderen Stoffen. Ferner bezweckt sie das Verhüten
oder Löschen von Bränden bei solchen Explosionen., lm Vergleich mit der Explosion
von Stoffen, die den zur Verbrennung benötigten Sauerstoff selbst enthalten, ist
der Druckanstieg bei der Explosion von Luft-Öl-Dümpfen oder ähnlichen Gemischen
verhältnismäßig langsam. Zum Beispiel braucht die Explosion eines Gemisches aus
zerstäubtem Paraffin und Luft o,5 Sekunden bis zum Höchstdruck. Es ist bei Feuerlöscheinrichtungen
nach dem Berieselungssystem bereits bekannt, auf Druck ansprechende Einrichtungen
in den zu schützenden Räumen vorzusehen, welche die Luft in einer Leitung verdrängen
und hierdurch die Wasserleitung für das Berieselungssystem öffnen. Solche Systeme
wirken aber zu "langsam, um die Explosion selbst zu verhüten..
-
Zum Schutz, von Ölen in elektrischen Transformatoren ist schon vorgeschlagen
worden, eine auf Druck ansprechende Einrichtung zu verwenden, die einen elektrischen
Ausschalter betätigt, sobald der Druck einenIestimmten Wert überschreitet.
-
Nach der Erfindung soll eine unerwünschte Verbrennung angezeigt .und
bekämpft werden, bevor
die Explosion ihren Höchstdruck erreicht.
Zu diesem Zweck wurde ein Meßgerät entwickelt, das in Verbindung mit einem rasch
wirkenden Sprengstoff steht, der bei seiner Explosion eine Substanz verteilt, welche
die Verbrennung unterdrückt, einen Brand verhindert bzw. löscht. Diese Substanz
wird im folgenden vereinfachend Feuerlöschmittel genannt.
-
Kennzeichnend für die Erfindung ist es, daß das Druckmeßgerät bei
einem Druckanstieg von mehr als 3,5 Atm. je Sekunde innerhalb o,o2 Sekunden anspricht,
hierbei den Sprengstoff zur Explosion bringt und infolgedessen innerhalb
0,05 Sekunden nach Beginn des Druckanstieges das Feuerlöschmittel in der
gewünschten Weise verteilt. Hierdurch kann z. B. eine Explosion in nicht abgeschlossenen
Räumen, insbesondere die Explosion von Grubengas oder ähnlichen Gasen in Kohlengruben,
verhindert werden.
-
Die Meßgeräte nach der Erfindung können auch dazu dienen, einen ungewöhnlichen
Druckanstieg in Flüssigkeiten anzuzeigen. Zum Beispiel können sie einen solchen
Druckanstieg in Treibstoffbehältern für Flugzeuge anzeigen, wenn in diesen durch
eine Bewegung des Flugzeugs oder anderweitig eine ungewöhnliche Beschleunigung auftritt.
Diese Beschleunigung übt auf das Meßgerät einen Druck aus, und dieses Meßgerät setzt,
sobald der Druckanstieg das zulässige Geschwindigkeitsmaß überschreitet, einen rasch
wirkenden Sprengstoff in Tätigkeit, der zum Entladen von Feuerlöschgeräten dient.
Zum Beispiel können solche unerwünschten Beschleunigungen beim Aufprall des Flugzeugs
auf dem Boden auftreten, und das Feuerlöschmittel verhütet in diesem Fall einen
Brand oder bringt ihn zum Erlöschen.
-
Der Druckanstieg in geschlossenen Räumen kann bei seinem Auftreten
an einer Stelle augenblicklich an jeder anderen Stelle des Raumes festgestellt werden.
Hierdurch kann bei Explosionen der Einsatz von Feuerlöschmitteln durch Geräte nach
der Erfindung, die auf den Druckanstieg bei einer Mindestgeschwindigkeit ansprechen,
im allgemeinen schneller erfolgen als durch Geräte, die in Abhängigkeit vom Temperaturanstieg
wirken. Bei Explosionen in nicht abgeschlossenen Räumen ist die Überlegenheit der
neuen Vorrichtungen noch ausgeprägter, wenn der Ursprung der Explosionen, die Druck-
und Temperaturerhöhungen mit sich bringen, sich in gewisser Entfernung von demn
oder den Anzeigegeräten liegt. Damit eine Explosion unterdrückt werden kann, bevor
ein hoher Druck entwickelt ist, muß das rasche Ansprechen der Anzeigevorrichtung
durch eine rasch wirkende Vorrichtung, zur Auslösung des Feuerlöschmittels unterstützt
werden. Hierzu kann ein rasch wirkender Zünder verwendet werden, der einen Behälter
mit dem Feuerlöschmittel 'zum Zerbersten bringt. Es kann aber auch von jeder anderen
Methode Gebrauch gemacht werden, bei der ein Feuerlöschmittel unter hohem Druck
rasch freigegeben wird.
-
Ähnlich betätigt das Druckmeßgerät bei Explosionen in Kohlengruben
rasch wirkende Einrichtungen zum Unterdrücken der Explosion. oder Feuer in einem
hinreichenden Abstand vom- Anzeigegerät und von der Entstehungsquelle der Explosibn.
Hierdurch soll gewährleistet werden, daß das Feuerlöschmittel zerstreut oder entladen
wird unter Füllung der Durchgangswege der Explosionswelle, wodurch deren Ausbreitung
und Fortpflanzung entlang dieser Wege verhindert wird.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
Fig. i ist ein Schnitt eines Meßgeräts, das an einem Flugzeugtreibstoffbehälter
befestigt ist, wobei das Meßgerät in den flüssigen Treibstoff eintaucht; Fig.2 ist
ein Grundriß des. Meßgeräts nach Fig. i, gesehen von der Außenseite des Treibstoffbehälters
nach Entfernung des Abschlußdeckels; Fig:3 ist ein Schnitt eines Behälters für das
Feuerlöschmittel mit einer rasch wirkenden Zündeinrichtung zum Verteilen des Feuerlöschmittels;
auch diese Einrichtung ist oben in einem Flugzeugtreibstoffbehälter angeordnet;
Fig. 4 zeigt den Grundriß der Vorrichtung nach Fig.3 von außen gesehen nach Fortnahme
des Verschlußdeckels ; Fig. 5 ist ein Teilschnitt eines Flugzeugflügels mit einem
Treibstoffbehälter mit darin angeordneten Geräten nach Fig. i und 3 ; Fig.6 zeigt
ein Kathodenstrahloszillogramm einer erfindungsgemäß unterdrückten Explosion; Fig.
7 ist ein Teilschnitt eines Flugzeugs mit den elektrischen Leitungen eines Systems
zum Verhüten und Löschen von Bränden; Fig. 8 gibt einen Schnitt durch eine Kohlengrube
mit dem Einbau von Geräten zum Anzeigen und Unterdrücken von Explosionen und Bränden
nach der Erfindung; Fig. 9 ist ein Schnitt durch einen Stollen; Fig. io ist ein
dem in Fig. i gezeigten Gerät ähnliches Gerät, das für den Gebrauch in Gruben abgeändert
ist; Fig. i i gibt einen Grundriß des Geräts nach Fig, io; Fig. 12 gibt ein weiteres
Gerät für die Verwendung in Gruben, und Fig. 13 gibt eine Grundansicht des Geräts
nach Fig. 12.
-
In den Fig. i und 2 bezeichnet 2 eine Mehrzahl von Kapseln aus dünnen
Metallfolien, wie sie bei Instrumenten zur Ermittlung und Aufzeichnung barometischer
Druckänderungen verwendet werden, wobei in diesem Fall drei Kapseln zu einem Stapel
vereinigt sind. Eine Platte 3 ist an der zentralen Öffnung der äußeren Kapsel 2
befestigt und mit einer Kontaktstange versehen, die in eine Isoliermuffe 5 eingesetzt
ist, welche an einer an der Platte 3 befestigten Stützeinrichtung 6 sitzt.
-
Ein Flanschrohr 7 ist mit dem Flansch an der äußeren Öffnung der Kapsel
2 befestigt, wobei das Rohr durch ein Loch in einem Gehäuse 8 ragt, das mit seinem
Flansch 9 und Bolzen io an der Öffnung 12 des Treibstoffbehälters i i befestigt
ist. Der
Treibstoffbehälter i i kann aus biegsamem Material hergestellt
sein. Es ist daher ein Metallring 13 für die Bolzen io vorgesehen, und ein Dichtungsring
14 zwischen dem Flansch 9 und dem Behälter i i soll ein Auslaufen des Treibstoffs
verhindern.
-
Das Gehäuse 8 hat einen vorstehenden Rand 15, der die Kapseln 2 umgibt
und sie gegen mechanische Beschädigung und gegen ein Schwappen des Treibstoffs im
Behälter i i schützt. Eine Stoßstange, die am Rand 15 durch Schrauben 17 befestigt
ist, begrenzt die Ausdehnung der Kapseln 2. Das Flanschrohr 7 ist bei 18 mit einem
Schraubengewinde versehen und tränt die Mutter i9, wodurch die Kapseln 2 fest mit
dein Gehäuse 8 verbunden werden. Der Dichtungsring 20 zwischen dem Flanschrohr 7
und dem Gehäuse 8 N@erhindert das Auslaufen von Treibstoff.
-
Der Flansch des Rohres 7 hat eine kleine Öffnung 21, die durch ein
Kapillarrohr 22 mit dem Luftraum in dem Treibstoffbehälter verbunden ist, um den
Luftdruck im Innern der Kapsel 2 mit dem Außendruck entsprechend der Flughöhe des
Flugzeugs auszugleichen. Eine Öffnung von i mm Durchmesser ist für diesen Ausgleich
ausreichend, ohne daß eine Ausdehnung oder Zusammenziehung der Kapseln 2 verursacht
wird. Treibstoffbehälter werden zuweilen mit Überdruck betrieben, um den Treibstoff
zum Flugmotor zu drücken. Auch ein solcher Überdruck wird durch die Öffnung 21 und
Rohr =2 ausgeglichen, so daß die Kapseln 2 hierdurch nicht beeinflußt werden.
-
Das Röhr 22 reicht durch einen Schlitz 15a im Rand 15 und wird durch
eine Schelle 22a am Gehäuse gehalten, wobei eine nachgiebige Hülse 22b über dem
Rohr 22 vorgesehen ist. Um ein Eindringen von Treibstoff in das Rohr 22 zu verhindern,
wenn das Flugzeug auf dem Rücken oder im Steilflug fliegt, ist ein Verschluß oder
Haube 22° über das offene Ende des Rohres geschoben und wird durch einige dreiarmige
Trägerstücke 22b gehalten, die nur ein langsames Durchfließen von Treibstoff ermöglichen.
-
Auf dem Gehäuse 8 ist ein an sich bekanntes elektrisches Klemmenbrett
23 mit einer Deckplatte 24 angeordnet. Die Deckplatte 24 ist in Fig. 2 entfernt.
-
Das Brett 23 ist mit eingepreßten Klemmen 25 und 26 versehen, von
denen die elektrischen Leitungen zu einer Stromquelle, z. B. der Flugzeugbatterie,
führen. Eine Kontaktschraube 27 ist im Rohr 7 angeordnet und dort durch die Isolierhülse
28 mit der Mutter iga befestigt und ragt bis nahe an die Kontaktschraube 4 vor.
Der Kontaktspalt ist durch Drehen der Schraube 7 einstellbar, und die Mutter 29
dient zum Anklemmen der elektrischen Leitung. Ein isolierter Leitungsdraht
30 ist an der Schraube 4 durch einen biegsamen Kontaktstift 30" befestigt
und mit der Klemme 25 verbunden. Elektrische Leitungen von einer Stromquelle sind
mit den Klemmen 26 und Mutter 29 verbunden, und sobald die Kontakte 27 und 4 infolge
einer auf die Kapseln 2 wirkenden ungewöhnlichen Druckerhöhung zur Berührung gebracht
werden wird der Stromkreis von der Stromquelle über Klemme 25, Leitung 3o, Kontakt
4 und Schraube 27 geschlossen, so daß ein Strom fließt.
-
Es sei angenommen, daß das in Fig. i gezeigte Gerät in einem Treibstoffbehälter,
wie in Fig.5 bei A gezeigt ist, eingebaut ist, wobei die Kapseln 2 in den flüssigen
Treibstoff eintauchen. Ein gleiches Gerät wird bei B oben im Behälter i i angeordnet.
Bei diesem kann jedoch das Rohr 22 fehlen, da die Öffnung 21 direkt in den Raum
oberhalb des flüssigen Treibstoffs mündet.
-
Das Gerät B ist mit einem in Fig. 3 und 4 gezeigten und in Fig. 5
mit C gezeichneten Gerät verbunden. Dieses Gerät C hat ein starres Guß- oder Formstück
31, das mit einem Flansch 32 mit dem Behälter i i in ähnlicher Weise wie das Gehäuse
8 durch Bolzen io, Klemmring 13 und Dichtungsring 14 verbunden ist. Das Stück 31
hält einen halbkugelförmig oder andersartig geformten Teil 32, der z. B. durch Löten
flüssigkeitsdicht bei 33 befestigt und mit einem Stöpsel 34 versehen ist, der in
eine Füllöffnung 35 eingeschraubt ist. Durch diese Füllöffnung wird das Feuerlöschmittel
eingefüllt.
-
Der Stöpsel 34 ist mit der Sprengladung 36 versehen, die durch einen
elektrischen Zünder 37 gezündet wird. Diese Ladung wird von einem Halter 38, der
auf dem Stöpsel 34 aufgeschraubt ist und einen zerbrechlichen Teil 39 hat,
welcher in die Mitte des halbkugelförmigen Teiles 32 vorragt, umschlossen.
-
Ein Klemmbrett 4o ist auf dem Stück 31 angeordnet und mit einem Deckel
41 versehen, der in Fig. 4 nicht dargestellt ist, um die Klemmen 42 und 43 freizulegen,
mit denen d'ie Leitungen 44 und 45 vom Zünder 37 mit den Klemmen 26 und 27 des in
Fig. 5 bei B dargestellten Geräts verbunden sind. Die Zündvorrichtung 37 und die
Sprengladung 36 bilden eine außergewöhnlich rasch wirkende "Zündeinrichtung.
-
In Fig. 5 ist ferner eine an sich bekannte Feuerlöschvorrichtung,
die durch das Gerät C ausgelöst wird, bei D gezeichnet. Ferner bedeuten in Fig.
5 a die Bespannung des Flugzeugs, b die Stützglieder für den Treibstoffbehälter
im Flugzeugrahmen und c Anschlagglieder. Das Rohrsystem zur Verteilung des Feuerlöschmittels
ist mit d bezeichnet.
-
Bei Militärflugzeugen besteht die Möglichkeit, daß der Treibstoffbehälter
von Brandgeschossen durchdrungen wird. Hierbei wird der Treibstoffdampf in den Behältern
entzündet und zur Explosion gebracht, wobei er einen Teil des Flugzeugrahmens oder
-flügels zerreißt, den brennenden Treibstoff darüber ausbreitet und das Flugzeug
in Brand setzt.
-
Versuche haben gezeigt, daß Erdöldampf in freier Luft 0,04 Sekunden
nach der Entzündung einen Druck von etwa 5,6 Atm. entwickelt, während zerstäubtes
Paraffin o,2 bis 0,3 Sekunden benötigt, um den Höchstdruck von etwa 2,8 bis
4,2 Atm. zu entwickeln. Um festzustellen, ob Explosionen in Paraffintreibstoff behältern
in Düsenflugzeugen durch Geräte nach der Erfindung
unterdrückt werden
können, wurde ein Gerät nach Fig. i in einen Metallbehälter eingeschlossen, der
mit Einrichtungen zum Einspritzen von Paraffinnebel und eine Hochdruckzerstäuberpumpe
und zum Entzünden dieses Nebels versehen war. Hierbei wurde ein Explosionsdruck
von etwa 2,8 bis 3,5 Atm. mit einem Druckmesser angezeigt.
-
Die Resultate wurden durch einen Kathodenstrahloszillographen photographisch
registriert. Fig. 6 zeigt ein solches Oszillogramm. Das Zeitmaß ist auf dem Film
bei e dargestellt und durch einen Kathodenstrahl von 5o Perioden erzeugt. Das die
Explosion oder den Druck registrierende Strahlenbündel wurde durch einen in der
Behälterwand angeordneten elektrostatischen Kondensator geregelt, wobei eine dem
Druck proportionale Ablenkung erzeugt und aufgezeichnet wurde. Mit dem Registriergerät
wird ausgehend von einem Druck von Null eine durch eine Explosion erzeugte Schwingungskurve
bei f dargestellt, die bei Verlängerung zeigen würde, daß zur Entwicklung des Maximaldrucks
vom etwa 2,8 bis 3,5 Atm. 0,2 bis 0,3 Sekunden nötig sind. Um die Wirksamkeit
des Geräts nach @Fig. i zu ermitteln, wurden die Klemmen mit einem elektrostatischen
Kondensator verbunden, und bei einem Kontaktspalt von 0,5 mm kam der Kathodenstrahl
innerhalb o,oi Sekunden nach Beginn der Explosion zum Stillstand und zeigte damit
das Schließen der Kontakte 4 und 27 an. Um unter diesen Bedingungen eine Explosion
zu unterdrücken, wurde eine Miniatureinrichtung nach Fig. 3 in den Behälter eingebaut,
wobei der rasch wirkende Sprengstoff eine kleine Menge flüssigen Feuerlöschmittels
beim Entzünden durch das Gerät B verbreitet.
-
In diesem Falle wurden die Kontakte 4 und 27 mit einer elektrischen
Stromquelle und den Klemmen 42 und 43 verbunden, um eine Explosion zu verursachen.
Das Diagramm der Fig.6 zeigt die Ergebnisse der Entzündung des Paraffinnebels und
die Unterdrückung der so eingeleiteten Explosion.
-
Der registrierende Kathodenstrahl steigt anfänglich auf der Kurve
f, wird jedoch nach einer halben Periode der Zeitkurve nach Beginn des Druckanstiegs
abgefangen, was einer Verzögerung von o,oi Sekunden entspricht. An diesem Punkte
detoniert der Sprengstoff und verteilt das flüssige Feuerlöschmittel mit der Folge,
daß der Kathodenstrahl unterbrochen wird, der ungefähr für eine Periode in der Nullinie
stehenbleibt und anzeigt, daß die Anzeige innerhalb o,oi Sekunden und die Unterdrückung
der Explosion innerhalb 0,02 Sekunden stattfand, was einer. Gesamtverzögerung von
0,03 Sekunden von der Explosion bis zur Unterdrückung der Explosion entspricht.
-
Die Aufzeichnung f zeigte, daß der Kathodenstrahl vor der Explosion
einen geringen Nullpunktfehler hatte. Das Maximum des Druckanstiegs lag daher bei
o,i4 Atm., und die Druckzunahme von etwa o,oi Atm. rührte vom Dampf des Feuerlöschmittels
her. Eigentlich hätte bei einer allmählichen Druckerhöhung auf 0,14 Atm. die Öffnung
21 einen Druckausgleich innerhalb und außerhalb der Kapseln 2 bedingen müssen, und
die Kontakte und 27 hätten sich nicht schließen sollen. Die Druckzunahme auf etwa
o,14 Atm. erfolgte jedoch in 0,02 Sekunden entsprechend einem Druckanstieg von 7
Atm. je Sekunde, was keinen Druckausgleich in den Kapseln zuließ, und folglich wurden
die Kontakte 4 und 27 geschlossen.
-
Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Geräte an Flugzeugen werden
jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 7 erörtert, die ein. Flugzeug E mit Motorengondeln
F und Maschineneinheiten G darstellt. Das Flugzeug ist mit einem bekannten Feuerlösc'hsystem
ausgerüstet, das den Feuerlöscher H für d'ie Maschinen mit dem Sprührohr l und einen
Säugstutzenlöscher I mit dem Rohrsystem K enthält.
-
Das System weist ferner ein Feueranzeigegerät L mit der Feuerwarnlampe
M für den Piloten und einen von diesem betätigten Feuerlöschhalter N auf, der eine
augenblickliche Entladung des Feuerlöschers I und eine verzögerte Entladung des
Löschers A entsprechend der Betätigung eines Verzögerungsschalters O bewirkt.
-
Ein Trägheitsschalter P und ein Schalter Q, der Geschoßeinschläge
ermittelt, betätigen über die Erregung der Wicklung S durch die Batterie T das Relais
R, sobald ein Bruch auftritt.
-
Der Brennstoffbehälter i i ist außerhalb der Steuerbordmaschine G
angeordnet und mit den Geräten A, B und C einschließlich Löscher
D und Verteilungsrohr d ausgerüstet.
-
Die elektrische Leitung U von der Batterie T ist mit den Geräten A
und B so geschaltet, d'aß beim Schließen ihrer Kontakte die Geräte C und D von der
Batterie T unter Strom und damit in Tätigkeit gesetzt werden. Eine Hilfsleitung
h, die in gestrichelten Linien von den Leitungen W abzweigt, die von einem Kontaktpaar
am Relais R abgehen, das von der Batterie T im Falle eines Bruches erregt wird,
wird nur für Zivilflugzeuge vorgesehen. Stößt der Flügel eines Zivilflugzeugs an
ein Hindernis, z. B. an einen Baum oder einen Kirchturm, so würde dies nicht genügen,
um die Geräte P und Q zu betätigen, jedoch bewirkt die ungewöhnliche Verzögerung,
daß der Treibstoff im Behälter i i sich nach vorn bewegt und. schnell einen Druck
auf die Kapsel 2 des Gerätes A ausübt, wodurch die Kontakte 4 und 27 geschlossen,
das Gerät C betätigt und die Entladung der Löscher D, E und I ausgelöst
wird. Hierdurch wird wiederum die Feuersgefahr am Flugzeug, seiner Kraftanlage und
seinem Treibstoffbehälter weitgehend vermindert. Dabei werden die Brennstoffbehälter
und Maschineneinheiten in der Tragfläche nicht beeindfußt, was, ein wichtiges Merkmal
dieser Einrichtung darstellt.
-
Trifft bei Militärflugzeugen ein Brandgeschoß den Behälter i i und
verursacht das Explodieren des Treibstoffdampfes über dem Flüssigkeitsspiegel, so
bringt das, Gerät B das Gerät C zur Detonation, wodurch das Feuerlöschmittel, vorzugsweise
Methylbromid, in dem Raum verbreitet wird und die Explosion unterdrückt, bevor der
Druck über 0,4 bis 0,21 Atm. über den Normaldruck ansteigt.
. In
diesem Falle wird die Verbindungsleitung V nicht benötigt, die ja zu einer Entladung
der Löscherl und H und damit zu einem für den Luftkampf sehr unerwünschten Kraftverlust
führen würde.
-
Trifft jedoch ein Brandgeschoß oder ein anderes Geschoß die Flüssigkeit
im Behälter L, so betätigt die hydraulische Stoßwelle das Gerät A. Auf jeden Fall
wird über die in der Zeichnung dargestellte Zwischenverbindung eine Betätigung eines
der Geräte A oder D oder beider Geräte -die Geräte C und D auslösen.
Neben dem Wunsch, die Explosion durch das Gerät C zu unterdrücken, besteht auch
das Bestreben, Feuerlöschmittel in den den Behälter umgebenden Raum zu spritzen,
für den Fall, daß brennender Treibstoff durch die Behälterwand hindurch eingesaugt
wird, wodurch eineEntzündung von Brennstoffdampf innerhalb des Behälters verursacht
werden könnte.
-
Etwa 450 g Methylbromid genügen, um eine Explosion in einem nur mit
Treibstoffdampf gefüllten Behälter von etwa q.501 zu unterdrücken. Größere Brennstoffbehälter
werden daher mit zusätzlichen Geräten C, und zwar mit je einem für je 4501 Fassungsvermögen,
versehen. Infolge der hohen Flüchtigkeit des Methylbromids wird nur eine geringe
Verunreinigung des Brennstoffs. durch die Entladung des Gerätes C verursacht, so
daß aus dem Tank Treibstoff entnommen werden kann, selbst wenn ein Brandgeschoß
hindurchgegangen ist und die Geräte C und D ausgelöst hat, vorausgesetzt, daß die
Treibstoffleitung nicht beschädigt wurde.
-
Gewisse Kohlen geben brennbare Gase, wie Wasserstoff oder mehr noch
Methan, ab. Wenn Luft mit ioo/o Methan gemischt wird, ist das Gemisch hochexplosiv,
was bei der Anwendung der Erfindung zur Unterdrückung von Explosionen in Kohlengruben
zu beachten ist.
-
In Fig.8 bezeichnet ioo einen Wetterschacht und ioi einen Abzugsschacht.
Die Stollen 102 haben eine Luftbewetterung in der durch die Pfeile angezeigten Richtung,
während die Querstollen 103 mit Toren oder festen Verschlüssen 104 versehen sind,
um sicherzustellen, daß Frischluft vor Ort io5 gelangt.
-
Während der Grubenarbeit entweichen bekanntlich die erwähnten Gase
aus, den Kohlen, und die Bewetterung der Grube soll diese Gase abführen. Wenn plötzlich
das Methan@Luft-Gemisch ein explosives Verhältnis annimmt und durch den Pickel eines
Bergmanns oder eines Kohlenbrechers ein Funke ausgelöst wird, kann eine Explosion
entstehen.
-
Versuche 'haben gezeigt, daß die Fortpfla-nzungsgeschwind,igkeit einer
Explosionswelle von - der Größe des Stollens abhängt und auch, davon, ob der Stollen
an beiden Enden offen oder an einem Ende geschlossen ist.
-
Die Anfangsgeschwindigkeit der Fortpflanzung einer Explosionswelle
aus einem Gemisch aus Luft mit ioo/o Methan in einem an einem Ende geschlossenen
großen Bohrungsrohr scheint zwischen 3 und 6 m je Sekunde zu liegen und nimmt nach
dem offenen Ende hin rasch zu.
-
Die Wirkung der Explosion auf die Bergleute ist gefährlich, da ihre
Kleider gewöhnlich mit Gas und Kohlenstaub gesättigt sind, :so daß diese herabgerissen
und durch das brennende Gas ernste Verbrennungen 'hervorgerufen werden. Daneben
hat offenbar auch der höhe Druck, ähnlich den durch Paraffinstaub entwickelten Drucken,
verhängnisvolle Wirkungen.
-
Die Geräte nach der Erfindung können einen Druckanstieg von mehr als
3,5 Atm. je Sekunde innerhalb o,oi bis o,o2 Sekunden nach ihrem Beginn feststellen
und weiterhin Stoffe zur Unterdrückung der Explosion in die Durchgangswege oder
Stollen innerhalb von weiteren 0,02 bis o,o5 Sekunden schleudern. So wird die gesamte
Operation innerhalb o,i Sekunden durchgeführt und eine Explosion bereits in der
Nähe des Entstehungsortes unterdrückt. In zu Explosionen oder Bränden neigenden
Gruben ist es allgemein üblich, ausbalancierte, mit Steinstaub beladene Schalen
in der Nähe der Decke in den Stollen vorzusehen. Diese werden durch die Explosionswelle
gekippt und erzeugen Staubvorhänge, welche die Explosion unterdrücken. Diese arbeiten
jedoch nicht so schnell wie die Geräte nach der Erfindung.
-
In der in Fig.8 dargestellten Grube sei die Kohlenfläche io5 auf der
linken Seite diejenige, die am meisten der Explosionsgefahr ausgesetzt ist, weil
die Bewetterung zuerst durch die beiden anderen Stollen geführt wird und die Wetter
infolgedessen bereits mit Gas verunreinigt sein können, bevor sie die Kohlenfläche
5 erreichen. Die Bauart der Geräte nach der Erfindung für Gruben ist in den Fig.
io und i i gezeigt. Die Kapseln 2 sind in einem Schutzdeckel 50, z. B. einem Messinggehäuse,
angeordnet. das mit Öffnungen 51 versehen ist, damit die Kapseln dem umgebenden
Atmosphärendruck ausgesetzt, aber gleichzeitig gegen mechanische Beschädigung oder
Lagerung geschützt sind. Der Deckel 5o ist an einer Grundplatte 52 durch Augen 53
und Schrauben 54 befestigt, wobei die Grundplatte an einem Hauptgehäuse 55 befestigt
ist, das Vorsprünge 56 mit Schraubengewinde 6o aufweist, mit denen elektrische Leitungen
durch Verbindungsstücke 57 verbunden werden. Zwei Vorsprünge 56 sind an dem Gehäuse
55 vorgesehen, für zwei Leitungen vom Druckmeßgerät zum Löschgerät der in Fig. 3
und 4 oder in Fig. 12 und 13 gezeigten Art. Die Platte 52 ist durch Augen 58 und
Schrauben 59 am Hauptgehäuse 55 befestigt, mit einem Abdichtungsring dazwischen,
wie in Fig. io gezeigt ist. In dem. unteren Grundgehäuse 55 ist eine Isolierplatte
61 angebracht und durch Schrauben 62 befestigt. An ihr sind Klemmen 63 und 64 angebracht,
mit denen Leitungen 30 und die Kontaktschraube 27 verbunden sind.. Die Grundplatte
55 ist mit Ohren 55° versehen, die die Befestigung des Gerätes an der Wand oder
an der Decke eines Stollens erleichtern.
-
` Ein Behälter für das.Feuerlöschmittel, ähnlich
dem
in Fig. 3 und 4 dargestellten, jedoch für die Anordnung in Gruben von größerem Fassungsvermögen,
ist in Fig. 12 und 13 gezeigt. Eine zerbrechliche oder zerreißbare Halbkugel
32 ist an einem Gehäuse 7o aus Messing oder Kanonenmetall befestigt, das
auf einer Grundplatte 71 aus ähnlichem Material angebracht ist. Die Grundplatte
71 hat kräftige Ohren 72 zum Befestigen des Gerätes an Grubenwänden oder -decken
durch lange Bolzen. Schrauben 73 halten die Teile 7o und 71
an der Verbindungsstelle
74 zusammen. Ansc'hlußköpfe für Kabel und Leitungen sind auf der Grundplatte
71 für die elektrische Verbindung mit dem Gerät E nach Fig. io und i i vorgesehen.
Die Zümderdrähte 44 und 45 sind mit den Klemmen 76 und 77 des Isolierringes 78 auf
der Grundplatte 71 verbunden.
-
Bei diesem Gerät ist eine elektrische Batterie 78° lösbar an der Grundplatte
71 befestigt, um die Einrichtung 37 zu zünden. Einelektrischer Kondensator 79 ist
parallel mit ihren Anschlüssen geschaltet, um die Zündung der Zündeinrichtung und
die Explosion der Sprengstoffladung zu beschleunigen.
-
Ein Druckmeßgerät B in der Ausbildung nach Fig. io und i i wird in
der Nähe der Kohlenfläche in dem Stollen, wie in Fig. 8 angezeigt, angeordnet. Nach
dem Auftreten einer Explosion trifft die Druckwelle auf das Gerät B. Infolgedessen
sollte dieses Gerät so. nahe wie möglich vor Ort angebracht sein, aber ein Abstand
von 1,5 bis 3 m genügt.
-
Ein Gerät C in der Ausbildung nach Fig. 12 und 13 verteilt
das Feuerlöschmittel quer durch den Stollen 102 innerhalb 0,05 Sekunden,
wobei angenommen sei, daß die gesamte Operation innerhalb o, i Sekunden beendet
ist. Bei einer Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Explosionswelle von 6 m je Sekunde
wird die Explosionswelle kurz hinter dem Gerät B aufgefangen.
-
Um jedoch eine Gegenexplosionswelle durch das Gerät C zu erzeugen,
müßten zwei solche Geräte in einem Stollen angeordnet werden, wie in Fig. 9 gezeigt
wird, und zwar in den Ecken der Decke, um das Feuerlöschmittel quer über den Stollen
zu schleudern. Hierzu soll normalerweise das Gerät C vom Gerät B einen Abstand von
etwa 3 bis 6 m in Richtung von der Explosionsstelle weg aufweisen. Wenn das Feuerlöschmittel
den Stollen entlang in Richtung auf den Abbauort und in entgegengesetzter Richtung
geschleudert wird., wird ein tiefer Vorhang einer Substanz zur Unterdrückung der
Explosion erzeugt, den die Explosionswelle nicht durchdringen kann.
-
Um die Unterdrückung der Explosion an ihrer Entstehungsstelle zu gewährleisten,
werden zusätzliche Geräte C so nahe wie möglich vor Ort io5 angeordnet.
-
In den Gruben können aber auch abseits vom Abbauort Explosionen auftreten,
z. B. durch Beschädigungen an der elektrischen Ausrüstung, wie Transformatoren oder
den elektrischen Leitungen, bei denen elektrische Funken auftreten. Daher wird normalerweise
ein Gerät B nahe bei einem solchen möglichen Brandherd oder einer solchen Funkenquelle
zusammen mit einem. Gerät C an jeder Seite in einem hinreichendem Abstand- angeordnet,
um jede Explosion zu unterdrücken.
-
Als wirkungsvollstes Feuer- und Explosionslöschmittel ist Methylbromid
bekannt, teils wegen seiner hohen Dichte als Flüssigkeit, teils wegen seiner hohen
Flüchtigkeit, in erster Linie jedoch wegen seiner außergewöhnlichen Eigenschaften,
Feuer und Verbrennungen zu verhindern. Aber auch andere feuerlöschende Pulver, wie
Steinstaub, können an Stelle von oder zusammen mit Methylbromid verwendet werden.
-
Methylbromid ist schwach giftig, aber seine Dämpfe sind für den Menschen
ungefährlich, wenn die Konzentration nicht äußerst hoch ist oder seine Dämpfe länger
als einige Minuten eingeatmet werden. In Gruben ist die Methylbromiddampfkonzentration
stets äußerst niedrig, und die Dämpfe werden durch die Bewetterung bald abgeführt
und zerstreut, so daß sie nur einige Sekunden eingeatmet werden. Im Vergleich mit
den Vorteilen der Unterdrückung der Explosion ist die Vergiftungsgefahr durch Methylbromid
zu vernachlässigen.
-
Weitere Anwendung für die Vorrichtungen nach der Erfindung sind. z.
B. die Unterdrückung von Explosionen in mit Staub oder Mehl beladener Luft, wie
sie bei verschiedenen technischen Verfahren, z. B. beim Spinnen von Baumwolle oder
in Mühlenbetrieben, auftreten können.