EP0848967B1

EP0848967B1 - Apparatus for extinguishing fires

Info

Publication number: EP0848967B1
Application number: EP19970121300
Authority: EP
Inventors: Ulrich Dr. Schleicher
Original assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2002-07-03
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: EP0848967A2; ES2179257T3; EP0848967A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Löschen von Bränden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for extinguishing fires the preamble of claim 1.

Übliche Anordnungen zum Löschen von Bränden bestehen aus Sprinkleranlagen, die sensorgesteuert einen Raum, in dem ein Brand festgestellt wurde, unter Wasser setzen. Andere Anordnungen sehen vor, einen, durch Brand gefährdeten Raum mit Kohlendioxyd anzufüllen, um den Bandherd zu ersticken. Neben Kohlendioxyd sind noch Halone bekannt, die den selben Effekt erzielen.Common arrangements for extinguishing fires consist of sprinkler systems, the sensor controlled a room in which a fire was found under water put. Other arrangements provide for a room that is at risk of fire Add carbon dioxide to suffocate the band hearth. In addition to carbon dioxide are still known halons that achieve the same effect.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Löschen von Bränden vorzusehen, bei der die Gefahren bzw. Schäden durch das Löschen für Mensch und Material möglichst vernachlässigbar klein sind. Dabei soll die Anordnung einen einfachen Aufbau aufweisen und kostengünstig sein.The object of the invention is to provide an arrangement for extinguishing fires, in which the dangers or damage from extinguishing for people and material are as small as possible. The arrangement should be a simple one Have structure and be inexpensive.

Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention solves this problem according to the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the dependent claims refer to.

Erfindungsgemäß ist mit dem Löschverfahren jeder denkbare Brand in jeder Umgebung zu löschen. Kolateralschäden, d. h., Schäden, die nicht durch den Brand, sondern durch das Löschen auftreten, sind minimiert. Damit liegt auch die Hemmschwelle, das Löschverfahren einzusetzen, sehr tief. Daneben sind die Kosten für Installation, Einsatz und Verbrauchsmaterial des Löschsystems gering und die Handhabung des Löschsystems ist einfach.According to the invention, with the extinguishing method, every conceivable fire is possible in any environment to delete. Collateral damage, d. i.e., damage not caused by fire, but occurring through deletion are minimized. This is also the inhibition threshold, use the deletion process, very deep. In addition, the cost of Installation, use and consumables of the extinguishing system low and the Handling the extinguishing system is easy.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1: einen Brandherd in einem Raum in einer Ansicht von oben,
Fig. 2: einen Querschnitt II - II nach Fig. 1,
Fig. 3: eine Einzelheit III nach Fig. 2,
Fig. 4, 5: Kavitationsdüsen und
Fig. 6: Tropfenbildung der Düsen nach den Fig. 4 und 5 in einem Diagramm.

Embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows:

Fig. 1: a source of fire in a room in a top view,
Fig. 2: a cross section II - II of FIG. 1,
Fig. 3: a detail III of FIG. 2,
4, 5: Cavitation nozzles and
Fig. 6: Drop formation of the nozzles according to FIGS. 4 and 5 in a diagram.

Ein Raum 1 weist zwei Zugänge 2, 3 auf und ist jeweils im Eckenbereich einer Decke mit einer Kavitationsdüse 4 bis 7 und mit einem Zentral ebenfalls an der Decke des Raumes (nicht dargestellt) angeordneten Sensor 8 zur Rauch- bzw. Feuermeldung versehen. Der Raum 1 als auch die Zugänge 2, 3 weisen verschiedene Einbauten, siehe auch Fig. 2, aufA room 1 has two entrances 2, 3 and is one in the corner area Cover with a cavitation nozzle 4 to 7 and also with a central on the Ceiling of the room (not shown) arranged sensor 8 for smoke or Provide fire alarm. The room 1 and the entrances 2, 3 have different Built-in components, see also FIG. 2

In den Zugängen 2, 3 sind aufgeblasene Luftsäcke 10, 11 mit zugeordneten Hilfssäcken 12, 13 querschnittsfüllend angeordnet.In the accesses 2, 3 there are inflated air bags 10, 11 with associated auxiliary bags 12, 13 arranged to fill the cross-section.

Entsprechend Fig. 2 sind an den Seitenwänden 30 und im Bereich der Decke 31 des Zugangs 2 Einbauten, wie Rohre 32, Schächte 33, 34 für Hydraulik bzw. elektrische Leitungen oder ähnliches fest angeordnet.2 are on the side walls 30 and in the area of the ceiling 31st the access 2 internals, such as pipes 32, shafts 33, 34 for hydraulic or electrical Lines or the like arranged fixed.

Um den Zugang 2 luftdicht abzuschließen, weist der Luftsack 10 entsprechend den Eckbereichen 35 und den Zwischenräumen 36 Hilfssäcke 12 bis 16 auf Der Luftsack 10 und die Hilfssäcke 12 bis 16 sind so geschnitten, daß - abweichend von der schematischen Darstellung in Fig. 2 - sämtliche Lücken und Zwischenräume, die in der schematischen Darstellung sichtbar dargestellt sind, ausgefüllt oder wenigstens nahezu ausgefüllt sind.In order to seal the access 2 airtight, the airbag 10 has the corresponding Corner areas 35 and the spaces 36 auxiliary bags 12 to 16 on the air bag 10 and the auxiliary bags 12 to 16 are cut so that - different from the schematic representation in Fig. 2 - all gaps and spaces that in the schematic representation are shown visibly, filled in or at least are almost filled.

Der Luftsack 10 bzw. 11 und die Hilfssäcke 12 bis 16 werden von einem stationären Luftdrucknetz - nicht dargestellt - oder durch einen pyrotechnischen Gasgenerator - ebenfalls nicht dargestellt - mit Luft versorgt bzw. aufgeblasen. Hierbei kann auch eine Lösung vorgesehen sein, bei der die Luftsäcke 10; 11 jeweils mit einem Gasgenerator versehen sind, der dann auch die Hilfssäcke 12 bis 16 speist.The airbag 10 and 11 and the auxiliary bags 12 to 16 are made by a stationary Air pressure network - not shown - or by a pyrotechnic gas generator - also not shown - supplied with air or inflated. in this connection a solution can also be provided in which the air bags 10; 11 each with a gas generator are provided, which then also feeds the auxiliary bags 12 to 16.

Zwischen dem Luftsack 10 bzw. 11 und den Hilfssäcken 12 bis 16 besteht eine Verbindung über ein Ventil 17 in Form einer Folie 18, die ab einem bestimmten Druck innerhalb des Luftsackes 10; 11 aufreißt, so daß entsprechend dem Pfeil 19 der Hilfssack 14 ebenfalls aufgeblasen wird, siehe die Fig. 2 und 3.Between the airbag 10 and 11 and the auxiliary bags 12 to 16 there is one Connection via a valve 17 in the form of a film 18, starting from a certain Pressure within the airbag 10; 11 tears open, so that according to the arrow 19th the auxiliary bag 14 is also inflated, see FIGS. 2 and 3.

Die kavitierende Düse bzw. Kavitationsdüse 4 bis 7 weist nach den Fig. 4 und 5 eine Stufe 19 am Mundstück 20 auf. Damit wird bei relativ geringem Druck bereits Kavitation erzeugt.The cavitating nozzle or cavitation nozzle 4 to 7 has according to FIGS. 4 and 5 a level 19 on the mouthpiece 20. So that is already at relatively low pressure Cavitation creates.

Eine andere, gleich wirkende Ausbildung geht aus Fig. 5 hervor, wonach am Mundstück 21 eine Blende 22 vorgesehen ist.Another, equivalent effect training is shown in Fig. 5, after which Mouthpiece 21 an aperture 22 is provided.

Andererseits wird abhängig vom Mediumdruck in der Kavitationsdüse 4 bis 7 der Strahl 25 in seiner Resonanzfrequenz so stark angeregt, daß er kurz nach Verlassen der Düse 4 bis 7 in kleine Tropfen 26 zerplatzt. Die Erregung geschieht durch Druckschwankungen, die in der Düse 4 bis 7 im Strahl 25 durch gewollte Kavitation erzeugt werden.On the other hand, depending on the medium pressure in the cavitation nozzle 4 to 7 Beam 25 excited so strongly in its resonance frequency that it shortly after leaving the nozzle 4 to 7 burst into small drops 26. The excitement happens through Pressure fluctuations in the nozzle 4 to 7 in the jet 25 due to intentional cavitation be generated.

Nach Fig. 6 ist der Wassernebel, bestehend aus den feinen Tropen 26 in dem Diagramm mit den Koordinaten 40 für die Tröpfchengröße der Wassertropfen und der Koordinate 41 für die Zeit durch den Bereich 42 dargestellt.6 is the water mist consisting of the fine tropics 26 in the diagram with the coordinates 40 for the droplet size of the water drops and the Coordinate 41 for the time represented by the area 42.

Das "Einspritzgesetz", d. h., die zeitabhängige Tropfendurchmesserverteilung kann leicht über das an die Düse 4 bis 7 angelegte Einspritzdruckprofil gesteuert werden. Zum Beispiel liefern "unsaubere" Start- und Stoppprofile größere Tropfen 27 entsprechend der Bereiche 43, 44 als der "stationäre" Auslegungsteil des Einspritzdruckprofils mit dem Bereich 42.The "injection law", i. that is, the time-dependent drop diameter distribution can can be easily controlled via the injection pressure profile applied to the nozzle 4 to 7. For example, "dirty" start and stop profiles deliver larger drops 27 corresponding to areas 43, 44 as the "stationary" design part of the injection pressure profile with the area 42.

Mit derartigen Düsen 4 bis 7 erhält man mit minimalem Energieeinsatz auf der einen Seite ein sehr enges Tropfenspektrum kleiner Tropfen 26 und auf der anderen Seite - bei entsprechendem Einspritzdruckprofil - wesentlich größere Tropfen 27.With such nozzles 4 to 7, one obtains with minimal energy input One very narrow drop spectrum of small drops 26 and on the other Side - with a corresponding injection pressure profile - significantly larger drops 27.

Im Gegensatz zu den konventionellen Düsen, die mit Schubspannungs- und Oberflächenstabilitätseffekten arbeiten, hat die Kavitationsdüse 4 bis 7 einen relativ hohen Wirkungsgrad und ein gleichmäßigeres Tropfenspektrum in wenigstens zwei Bereichen 42; 43, 44 der Tropfengröße 26, 27. In contrast to the conventional nozzles, which have shear stress and surface stability effects work, the cavitation nozzle 4 to 7 has a relatively high Efficiency and a more uniform drop spectrum in at least two Areas 42; 43, 44 of drop size 26, 27.

Durch die exakte und vollständige Zerlegung des Strahls 25 in kleine Tropfen 26 wird das versprühte Wasser nahezu komplett für das Löschen eines Brandherdes 50, siehe Fig. 1, verbraucht; man löscht "Trocken". Die üblichen Wasserschäden, Folgeschäden durch das Überangebot an Wasser, das zum eigentlichen Löschvorgang eigentlich nichts beiträgt, treten nicht auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch empfindliche Güter, wie z. B. EDV-Geräte zu löschen ohne die bekannten Wasserschäden.Through the exact and complete decomposition of the beam 25 into small drops 26 the sprayed water becomes almost complete for extinguishing a source of fire 50, see Figure 1, consumed; you delete "dry". The usual water damage, Consequential damage due to the excess supply of water, which leads to the actual extinguishing process actually contributes nothing, do not occur. With the method according to the invention are also sensitive goods, such as B. delete EDP devices without the known water damage.

Durch den Wassernebel aufgrund der kleinen Tropfen 26 gemäß dem regulären Arbeitsbereich 42 (Fig. 6) wird ein feiner Wassernebel am Brandherd 50 erzeugt, der für den generellen Wärmeabzug sorgt.Through the water mist due to the small drops 26 according to the regular Working area 42 (FIG. 6), a fine water mist is generated at the source of the fire 50, which provides general heat extraction.

Entsprechend den Arbeitsbereichen 43, 44 werden durch entsprechende Drucksteuerungen in der wasserzuführenden Leitung bzw. in den Düsen 4 bis 7 relativ große Tropfen erzeugt. Diese sind relativ energiereich und ermöglichen einen Durchschlag auf den Brandherd 50 um diesen abzudecken.Corresponding to the work areas 43, 44 by appropriate pressure controls in the water supply line or in the nozzles 4 to 7 relative produces large drops. These are relatively high in energy and enable one Penetration on the fire source 50 to cover it.

Da das gesamte Wasser effektiv genutzt wird, benötigt man wenig Wasser. Bei stationären Anlagen zum Raumschutz können die Kaviationsdüsen 4 bis 7 unmittelbar aus einem Wasserleitungsnetz gespeist werden. Der Massenstrom und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in den Rohren ist so niedrig, daß die Rohrleitungsverluste akzeptabel sind. Speicherbehälter unmittelbar vor den Kavitationsdüsen 4 bis 7, aus denen Wasser im Bedarfsfall, z. B., mit Druckluft durch die Kavitationsdüsen 4 bis 7 gefördert wird, können entfallenSince all the water is used effectively, little water is required. at stationary systems for room protection can use the cavitation nozzles 4 to 7 directly be fed from a water supply network. The mass flow and therefore the flow rate of the water in the pipes is so low that the Pipeline losses are acceptable. Storage tank immediately in front of the cavitation nozzles 4 to 7, from which water if necessary, for. B., with compressed air the cavitation nozzles 4 to 7 are conveyed can be omitted

Handgeräte zum Objektschutz können erfindungsgemäß klein und damit leicht und handlich gebaut werden. Ihr Aufbau ist sehr einfach: Das Wasser befindet sich vor den Kavitationsdüsen 4 bis 7 in einem flexiblen Sack (nicht dargestellt), der von Außen durch das Druckgas beaufschlagt wird. Damit kann der nicht dargestellte Löscher unabhängig von seiner Orientierung eingesetzt werden.Handheld devices for object protection can, according to the invention, be small and therefore light and be built handy. Its construction is very simple: the water is there the cavitation nozzles 4 to 7 in a flexible bag (not shown) made by Is acted upon externally by the compressed gas. So that the not shown Extinguishers can be used regardless of their orientation.

Vorteilhaft ist auch, daß die Transport- und Lagertanks für Wasser sehr klein sind. Wegen seiner geringen Masse beeinflußt dieses Löschsystem die Stabilität von Fahrzeugen, wie Luft-, Wasser- und Landfahrzeuge nur wenig. It is also advantageous that the transport and storage tanks for water are very small. Because of its low mass, this extinguishing system affects the stability of Vehicles such as air, water and land vehicles only a little.

Im Brandfall nach Fig. 1 werden die Luftsäcke 10 bis 16 aufgeblasen und versperren dann die Zugänge 2, 3; d. h., sie verhindern ein weiteres Ausbreiten des Brandes 50 oder ein Ausbreiten der Rauchgase sowie die Zufuhr von Luftsauerstoff. Danach oder parallel dazu wird in dem Raum 1, in dem es brennt und/oder dem eigentlichen Brandherd 50 die Reaktionswärme durch einen Wassernebel aus größeren und kleineren Wassertropfen 26, 42; 43, 44 entzogen. Der Wassernebel bzw. die Tropfen 26, 27 wird durch die Düsen 4 bis 7 erzeugt, wobei der Löschvorgang durch den Sensor 8 oder eine Alarmanlage ausgelöst wird. Der eventuell noch vorhandene Restbrand kann von dem Feuerlöschpersonal mit Wassernebel aus Handgeräten bekämpft werden.In the event of a fire according to FIG. 1, the air bags 10 to 16 are inflated and blocked then the entrances 2, 3; d. that is, they prevent the fire from spreading further 50 or a spread of the flue gases as well as the supply of atmospheric oxygen. Afterwards or in parallel with this, room 1 in which it burns and / or in the actual source of fire 50 the heat of reaction from a water mist from larger and smaller drops of water 26, 42; 43, 44 withdrawn. The water mist or the drops 26, 27 is generated by the nozzles 4 to 7, the deletion process is triggered by the sensor 8 or an alarm system. The possibly still existing Residual fire can be caused by fire extinguishing personnel using water mist from handheld devices be fought.

Als Löschmedium soll Wasser eingesetzt werden. Wasser ist ungiftig und chemisch neutral, hat eine hohe Wärmekapazität und eine hohe Verdampfungswärme und ist jederzeit verfügbar. Wegen seiner hohen Dichte wird die Bewegung von Wassertropfen durch eine Gasströmung relativ wenig beeinflußt.Water should be used as the extinguishing medium. Water is non-toxic and chemical neutral, has a high heat capacity and a high heat of vaporization and is available at any time. Because of its high density, the movement of water drops relatively little influenced by a gas flow.

Mit den Kavitationsdüsen 4 bis 7 erhält man mit minimalem Energieeinsatz ein sehr enges Tropfenspektrum kleiner Tropfen 26.With the cavitation nozzles 4 to 7 you get a very low energy consumption narrow drop spectrum of small drops 26.

Der für das Zerstäuben benötigte Druck kann im Gegensatz zu bekannten Verfahren ("low fog" / "high fog", Δp = 100 - 1000 bar) mit Drücken arbeiten, die in jedem Bord-Druckluftnetz angeboten werden (Δp ≈ 6 bar). Man kann deshalb nicht nur auf vorhandene Installationen zurückgreifen, man muß auch keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen treffen.The pressure required for the atomization can be in contrast to known methods ("low fog" / "high fog", Δp = 100 - 1000 bar) work with pressures in each On-board compressed air network can be offered (Δp ≈ 6 bar). So you can't only use existing installations, you don't have to use any special ones Take safety precautions.

Das Auslegen einer solchen Kavitationsdüse 4 bis 7 birgt kein Risiko, wenn man die Stoffeigenschaften von Strahl und umgebendem Medium, hier Luft, kennt.Laying out such a cavitation nozzle 4 to 7 does not pose any risk if one knows the material properties of the jet and the surrounding medium, here air.

Bei der Wahl des Löschmediums ist man nicht an "sauberes" Wasser gebunden. Salzwasser Trinkwasser oder Wasser mit Additiven, z. B. mit Schaumzusätzen zum Abdecken des Brandherdes, kann genauso wie destilliertes Wasser zerstäubt werden.When choosing the extinguishing medium, you are not tied to "clean" water. Salt water Drinking water or water with additives, e.g. B. with foam additives to cover the source of the fire, can be atomized just like distilled water become.

Die Luft- bzw. Hilfssäcke 10 bis 16 können mit einer Ablationsschicht versehen sein. Die Geometrie dieser Säcke 10 bis 16 ist entsprechend den abzusperrenden Querschnitten auszulegen und sind mit Sicherheits-, Überdruckventile für das eingesetzte Gas, wie Luft, Kohlendioxyd auszulegen. Derartige Luftsäcke sind einfach im Aufbau und sind schnell und preiswert zu installieren bzw. zu ersetzten. Sie unterbinden auf einfache Weise die Luftsauerstoffzufuhr zum Brandherd 50. Daneben verhindern sie schnell und sicher das unerwünschte, unkontrollierte und gefährliche Ausbreiten von Rauch- und Löschgasen. Der Bedarf an Löschgas und damit an Druckflaschen wirkt sich u. a. günstig auf die Systemkosten und dem Platzbedarf und - bei Fahrzeugen - wegen der niedrigeren Masse vorteilhaft auf die Stabilität der Fahrzeuge aus. Die Luftsäcke 10 bis 16 sind mit jedem Gas aufblasbar, also auch mit dem Löschgas. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau der Löschanlage erheblich.The air or auxiliary bags 10 to 16 can be provided with an ablation layer his. The geometry of these bags 10 to 16 is in accordance with those to be blocked To design cross sections and are with safety, pressure relief valves for the used Gas, such as air, to interpret carbon dioxide. Such air bags are simple under construction and are quick and inexpensive to install or replace. she prevent the supply of atmospheric oxygen to the source of the fire 50 in a simple manner prevent unwanted, uncontrolled and dangerous quickly and safely Spread of smoke and extinguishing gases. The need for extinguishing gas and with it on pressure bottles u. a. favorable on the system costs and the Space requirements and - for vehicles - because of the lower mass advantageous on the Stability of vehicles. The air bags 10 to 16 are inflatable with any gas, also with the extinguishing gas. This simplifies the structure of the extinguishing system considerably.

Das erfindungsgemäße Löschsystem entsprechend der beschriebenen Anordnung belasten Mensch, Umwelt und Maschine minimal. Zum Beispiel wird ein in dem Raum 1 eingeschlossener Mensch durch das Löschen nicht gefährdet oder geschädigt. Das Druckniveau im Raum 1 bleibt konstant. Damit treten Belastungen der Einbauten in Fahrzeugen, wie Luft-, Wasserfahrzeuge beim Löschen nicht auf. Die erfindungsgemäße Anordnung ist im Aufbau und in der Arbeitsweise sehr einfach. Daher ist es schnell an jedem Ort zu installieren, einzusetzen und zu Testzwecken zu kontrollieren. Die Folgeschäden sind gering, da der Raum 1 sofort nach dem Löschen wieder betreten werden kann. Die Kosten, also Wartungs-, Instands- und Betriebskosten sind sehr niedrig.The extinguishing system according to the invention in accordance with the arrangement described have a minimal impact on people, the environment and machinery. For example, one in the Room 1 trapped person not endangered or damaged by the extinguishing. The pressure level in room 1 remains constant. With this, burdens occur Installations in vehicles, such as aircraft, watercraft, do not open when extinguishing. The The arrangement according to the invention is very simple in structure and operation. It is therefore quick to install, use and test anywhere to control. The consequential damage is minor, since room 1 immediately after the Delete can be entered again. The costs, i.e. maintenance, repair and Operating costs are very low.

Claims

An arrangement for extinguishing fires in buildings, aircraft, watercraft and land vehicles, the rooms or compartments of which are equipped with sensors for detecting fires and with extinguishing means,
characterized in that
bulkhead installations, consisting of at least one inflatable bag (10 to 16), are disposed in air-conducting passageways (1, 2) or shafts;
in the space (1) at risk of fire, at least one cavitation nozzle (4 to 7) is provided for atomizing fire-extinguishing substances, such as fluids,
the bulkhead installations and the cavitation nozzles (4 to 7) being triggered by sensors (8).
An arrangement according to Claim 1,
characterized in that
the air bag or air bags (10 to 16) are attached to a compressed-air supply or in each case they have a pyrotechnical gas generator in the central air bags (10, 11).
An arrangement according to Claim 1,
characterized in that
the bag material is provided with a coating, such as an ablation coating or metal coating.
An arrangement according to Claim 1,
characterized in that
the bag (10, 11) is connected to at least one additional auxiliary bag (12 to 16) by way of a valve (17).
An arrangement according to Claim 1,
characterized in that
the cavitation nozzle (4 to 7) has fittings (19) or an orifice (22).
Method of operating the arrangement according to Claim 1,
characterized in that the cavitation nozzle (4 to 7) can be controlled by way of an injection pressure profile for producing either small drops (26) or large drops (27).
An arrangement according to Claim 1,
characterized in that
the jet (25) passing through the cavitation nozzle (4 to 7) can be excited in its resonant frequency for the production of small drops (26).