EP0904806A1 - Mischvorrichtung für Fluide - Google Patents

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EP0904806A1
EP0904806A1 EP97810719A EP97810719A EP0904806A1 EP 0904806 A1 EP0904806 A1 EP 0904806A1 EP 97810719 A EP97810719 A EP 97810719A EP 97810719 A EP97810719 A EP 97810719A EP 0904806 A1 EP0904806 A1 EP 0904806A1
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EP
European Patent Office
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housing
metering valve
extinguishing agent
wall
vortex
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EP97810719A
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Frédéric Äbischer
Manfred Russwurm
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General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Priority to PT97810719T priority patent/PT904806E/pt
Priority to EP97810719A priority patent/EP0904806B1/de
Priority to ES97810719T priority patent/ES2185894T3/es
Priority to DK97810719T priority patent/DK0904806T3/da
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Priority to CN98125007A priority patent/CN1102415C/zh
Priority to JP10278963A priority patent/JPH11165053A/ja
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    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/43197—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
    • B01F25/431971—Mounted on the wall
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/008—Making of fire-extinguishing materials immediately before use for producing other mixtures of different gases or vapours, water and chemicals, e.g. water and wetting agents, water and gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
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    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
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    • B01F25/43171—Profiled blades, wings, wedges, i.e. plate-like element having one side or part thicker than the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/918—Counter current flow, i.e. flows moving in opposite direction and colliding

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing CO 2 into a preferably liquid extinguishing medium, consisting essentially of a housing with an extinguishing agent supply line, a supply pipe for CO 2 provided with a metering valve, and an outlet line.
  • a device for introducing CO 2 into a preferably liquid extinguishing medium consisting essentially of a housing with an extinguishing agent supply line, a supply pipe for CO 2 provided with a metering valve, and an outlet line.
  • Such mixing devices are well known, for example from WO.95 / 24272.
  • the inert gas is usually added in gaseous form and also serves as a blowing agent for the extinguishing agent.
  • the inert gas is intermittently fed into the mixing device in order to achieve a defined plug flow in the feed line to the extinguishing nozzles.
  • Another known solution for manual fire extinguishers according to DE-U1 295 10 982 provides that CO 2 is added to the extinguishing agent at the extinguishing nozzle itself. This is to produce an aerosol-like mixture with water droplets brought to freezing temperature. It goes without saying that this measure cannot create a homogeneous bubble flow upstream of the extinguishing nozzle.
  • the invention has for its object to provide a mixing device of the type mentioned, in which a largely homogeneous two-phase mixture is generated with defined CO 2 bubbles, which predominate up to the downstream quenching nozzle. Another task is seen in providing a measure with which icing of the extinguishing agent on the occasion of the expansion of the liquid CO 2 is considerably avoided.
  • the housing is aligned vertically in its longitudinal axis, that the extinguishing agent supply line is connected to the housing at its lower end, that the outlet line branches off from the upper end of the housing, that the CO 2 supply pipe enters the housing from above flows out, extends at least approximately to its lower end and is provided with injection means at the pipe end, the CO 2 in the supply pipe being guided in countercurrent to the extinguishing agent and the length of the supply pipe between the metering valve and the injection device being such that during the Operation with the metering valve closed forms a gas cushion on its downstream side.
  • the advantages of the invention include the particular simplicity of the Measure to see.
  • the device is also very effective in one Operating pressure less than 12 bar. This means that the entire extinguishing system with the lines and fittings in it can be used for fire protection just 16 bar.
  • the feed pipe on its outer wall and / or the housing on its inner wall with three-dimensional vortex-generating Means is provided.
  • This allows large-scale longitudinal vertebrae are generated, the fast, controlled mixing of the flowing substances enable with short pressure loss within the shortest distance.
  • the element can usually by its hollow interior to be used, the inert gas in the extinguishing agent to flow through the channel.
  • the device consists of a housing 1 arranged vertically in its longitudinal axis, which in the simplest case can be a cylindrical, metallic tube. At its lower end, it is connected to an extinguishing agent supply line 2 via a commercially available attachment (not shown). At its upper end, the housing is penetrated by a supply pipe 4 for CO 2 provided with a metering valve 3, the metering valve being located directly outside the housing. A CO 2 connection 8 is provided upstream of this metering valve. Also from the upper end, an outlet line 5 leading to the extinguishing nozzles branches off from the housing.
  • the CO 2 supply pipe 4 extends coaxially to the lower end of the housing.
  • injection means 6 which in the simplest case are bores arranged regularly over the circumference of the pipe. It goes without saying that in this case the pipe end should be closed.
  • the feed pipe is designed in two parts, the part 4a adjoining the metering valve being made of a material with poor thermal conductivity and the part 4b adjoining the injection means being made of a material having good thermal conductivity. This is based on the following considerations, explained on the basis of the mode of operation:
  • Water is used as an extinguishing agent with a pressure between 4 and 10 bar, preferably 6 bar, and a temperature of preferably 10 ° C. Within the housing 1, a water speed of approximately 5 m / sec is considered favorable.
  • CO 2 is used as the inert gas, although other water-soluble agents are of course also conceivable.
  • the liquid CO 2 via a high pressure line, not shown, with a pressure of max. 70 bar fed in at a temperature of approx. 30 ° C.
  • the metering valve is used for the actual volume control. At the same time, it functions as a check valve when starting up and shutting down the system or during any intermittent operation.
  • the extinguishing agent penetrates from the housing 1 via the injection means 6 into the interior of the feed pipe 4 and rises therein. It compresses the gas column contained therein - which at least consists of air when starting up - and moves it against the metering valve 3 to form a gas cushion 7.
  • the gas cushion prevents water from contacting the metering valve reached. From this it can be seen that the feed tube 4 must not be less than a certain length in order to generate a suitable gas plug.
  • the gas cushion 7 must be dimensioned in such a way that even with the strongest turbulence in the water column, no water reaches the valve in order to avoid icing.
  • the liquid CO 2 is expanded to approx. 8 bar in the valve and can reach a temperature of -45 ° C. It goes without saying that any contact with water would immediately freeze it and would close the feed pipe.
  • the liquid inert gas penetrates the feed pipe and shifts the extinguishing agent column back into the housing via the gas cushion.
  • the CO 2 heats up and when it reaches its triple point, evaporation begins at least in part. This is the point of dividing the feed pipe 4 in two.
  • the part 4a adjoining the metering valve is preferably made of poorly conductive plastic in order to ensure the lowest possible heat exchange between the cold liquid inert gas flowing in countercurrent and water in the housing. In any case, it is important to avoid that icing, also local, occurs in the interior of the housing in this area. On the other hand, to promote the heating and evaporation of the inert gas further downstream, a material with good thermal conductivity is selected here in part 4b.
  • the injection means which are radial bores or a screen-like attachment can be dimensioned such that when the inert gas is injected into the channel through which the extinguishing agent flows is a homogeneous fine distribution of the Gases in water with the smallest possible gas bubbles. However, this is on it to ensure that the nozzle bores are large enough to accommodate a Avoid freezing the openings with certainty.
  • the first step is to add as much gas solve as possible; The goal is to achieve the saturation state of the mixture.
  • the mixture tends to depend on the respective pressure and temperature to evaporate; a pressure loss in the line therefore leads to evaporation Episode.
  • a pressure loss in the line therefore leads to evaporation Episode.
  • degassing the dissolved inert gas part of the pressure drop becomes compensated.
  • the evaporation causes an increase in volume.
  • such a vortex generator essentially exists from three freely flowing triangular surfaces. These are a roof surface 10 and two side surfaces 11 and 13. These surfaces run in their longitudinal extent at certain angles in the direction of flow.
  • the side walls which consist of right triangles, are with their Long sides fixed on the housing wall 21. They are so oriented to them their narrow sides form a joint, including an arrow angle ⁇ .
  • ⁇ is designed as a sharp connecting edge 16 and is also vertical to that wall 21 with which the side surfaces are flush. In one Channel installed, the flow cross-section becomes due to the sharp connecting edge hardly affected by blocking.
  • the two enclosing the arrow angle ⁇ Side surfaces 11, 13 are symmetrical in shape, size and orientation and are arranged on both sides of an axis of symmetry 17. This axis of symmetry 17 is the same direction as the channel axis.
  • the roof surface 10 lies with a wall extending transversely to the wall and very flat edge 15 on the same wall 21 as the side walls 11, 13. Their longitudinal edges 12, 14 are flush with those in the Flow channel protruding longitudinal edges of the side surfaces.
  • the Roof surface runs at an angle ⁇ to wall 21. Its longitudinal edges 12, 14 together with the connecting edge 16 form a tip 18.
  • the connecting edge 16 of the two side surfaces 11, 13 forms the downstream edge of the vortex generator 9.
  • the cross to the flow around the wall 21 extending edge 15 of the roof surface 10 is thus that of the channel flow edge applied first.
  • the vortex generator works as follows: When flowing around the At edges 12 and 14 the flow is converted into a pair of opposing vortices. The vortex axes lie in the axis of the flow. The geometry of the Vortex generators are selected so that there are no backflow zones during vortex generation arise.
  • the swirl number of the vortex is determined by a corresponding choice of the angle of attack ⁇ and / or the arrow angle ⁇ . With increasing angles, the vortex strength becomes or the number of twists and the location of the vortex break (vortex break down) - if this is desired at all - migrates upstream to in the area of the vortex generator itself. Depending on the application, these are two Angle ⁇ and ⁇ due to constructional conditions and the process itself given. Then only the height of the vortex generator has to be adjusted, which corresponds to that of the connecting edge 16.
  • the height h of this connecting edge 16 becomes the channel height H vote that the vortex generated is immediately downstream of the vortex generator already reached such a size that the full channel height or filled the full height of the channel part assigned to the vortex generator becomes what leads to an even distribution in the loaded cross section leads.
  • Another criterion which influences the chosen ratio h / H can take is the pressure drop that flows around the vortex generator occurs. It goes without saying that with a larger ratio h / H the Pressure loss coefficient increases.
  • the sharp connecting edge 16 in FIG. 3 is that point which is acted upon first by the channel flow.
  • the element is 180 ° turned.
  • Vortex changed their sense of rotation. They rotate along and above the roof surface strive towards the wall on which the vortex generator is mounted.
  • the housing wall 21 there are a number of vortex generators 9 in the circumferential direction strung together with or without spaces.
  • the height h of the elements 9 is approximately 90% of the channel height H. It can also be in several levels of the housing such vortex generators staggered evenly or axially to be ordered.
  • the invention is of course not limited to the exemplary embodiment shown and described.
  • a water-foam mixture would also be conceivable.
  • CO 2 in addition to CO 2 .
  • nitrogen or air can also be used as the inert gas. Larger variations in the values specified for extinguishing agents and inert gas are also possible. Basically, the higher the water pressure and the lower the water temperature, the more CO 2 can be dissolved.
  • vortex-generating elements other than the vortex generators shown can also be used; basically all static mixers are suitable, provided their pressure drop is not too great.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Einbringung von CO2 in ein vorzugsweise flüssiges Löschmedium besteht aus einem Gehäuse (1) mit einer Löschmittelzufuhrleitung (2), eines mit einem Dosierventil (3) versehenen Zuführrohres (4) für CO2 sowie einer Austrittsleitung (5). Das Gehäuse (1) ist in seiner Längsachse vertikal ausgerichtet; die Löschmittelzufuhrleitung (2) ist mit dem Gehäuse an dessen unteren Ende verbunden; die Austrittsleitung (5) zweigt vom oberen Ende des Gehäuses ab. Das CO2-Zuführrohr (4) mündet von oben in das Gehäuse ein, erstreckt sich bis an dessen unteres Ende hin und ist am Rohrende mit Eindüsungsmitteln (6) versehen. Das CO2 ist im Zuführrohr im Gegenstrom zum Löschmittel geführt; die Länge des Zuführrohres zwischen Dosierventil (3) und Eindüsungsmitteln (6) ist so bemessen, dass sich während des Betriebes bei geschlossenem Dosierventil (3) an dessen stromabwärtiger Seite ein Gaspolster (7) bildet. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von CO2 in ein vorzugsweise flüssiges Löschmedium, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse mit einer Löschmittelzufuhrleitung, eines mit einem Dosierventil versehenen Zuführrohres für CO2 sowie einer Austrittsleitung. Mit derartigen Vorrichtungen können homogene Blasenströmungen stromaufwärts der Löschdüse von Brandlöschanlagen erzeugt werden.
Stand der Technik
Solche Mischvorrichtungen, allerdings nicht für CO2 sind hinlänglich bekannt, bspw. aus der WO.95/24272. Dabei wird das Inertgas in der Regel gasförmig zugegeben und dient zudem als Treibmittel für das Löschmittel. Das Inertgas wird intermittierend in die Mischvorrichtung eingegeben, um eine definierte Propfenströmung in der Zuleitung zu den Löschdüsen zu erzielen. Eine weitere bekannte Lösung für Handfeuerlöscher gemäss DE-U1 295 10 982 siehr vor, dass CO2 an der Löschdüse selbst zum Löschmittel zugegeben wird. Damit soll ein aerosolähnliches Gemisch mit auf Gefriertemperatur gebrachten Wassertröpfchen erzeugt werden.Es versteht sich, dass mit dieser Massnahme keine homogene Blasenströmung stromaufwärts der Löschdüse geschaffen werden kann.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein weitgehend homogenes Zweiphasengemisch erzeugt wird mit definierten CO2-Blasen, welche bis zur stromabwärtigen Löschdüse vorherrschen. Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, eine Massnahme vorzusehen, mit welcher eine Vereisung des Löschmittels anlässlich der Entspannung des flüssigen CO2 erheblich vermieden wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Gehäuse in seiner Längsachse vertikal ausgerichtet ist, dass die Löschmittelzufuhrleitung mit dem Gehäuse an dessen unteren Ende verbunden ist, dass die Austrittsleitung vom oberen Ende des Gehäuses abzweigt, dass das CO2-Zuführrohr von oben in das Gehäuse einmündet, sich zumindest annähernd bis an dessen unteres Ende hin erstreckt und am Rohrende mit Eindüsungsmitteln versehen ist,wobei das CO2 im Zuführrohr im Gegenstrom zum Löschmittel geführt ist und wobei die Länge des Zuführrohres zwischen Dosierventil und Eindüsungsmitteln so bemessen ist, dass sich während des Betriebes bei geschlossenem Dosierventil an dessen stromabwärtiger Seite ein Gaspolster bildet.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem in der besonderen Einfachheit der Massnahme zu sehen. Die Vorrichtung ist zudem sehr wirkungsvoll bei einem Betriebsdruck kleiner als 12 bar. Dies bedeutet, dass das gesamte Löschsystem mit den darin befindlichen Leitungen und Armaturen können auf die für Feuerschutz gerechten 16 bar ausgelegt werden.
Es ist besonders zweckmässig, wenn das Zuführrohr an seiner Aussenwandung und/oder das Gehäuse an seiner Innenwandung mit dreidimensionalen wirbelerzeugenden Mitteln versehen ist. Hiermit können gross-skalige Längswirbel erzeugt werden, die ein schnelles, kontrolliertes Mischen der strömenden Stoffe bei gleichzeitig geringem Druckverlust innert kürzester Strecke ermöglichen. Der Vorteil eines solchen Wirbel-Generators ist in seiner besonderen Einfachheit in jeder Hinsicht zu sehen. Desweiteren kann das Element durch seinen in der Regel hohlen Innenraum dazu benutzt werden, das Inertgas in den vom Löschmittel durchströmten Kanal einzudüsen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Längsschnitt einer Mischvorrichtung;
  • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Wirbel-Generators;
  • Fig. 3 eine Anordnungsvariante des Wirbel-Generators.
    • Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind die stromaufwärts der Mischvorrichtung vorgenommene Bereitstellung des Inertgases und des Löschmittels sowie die stromabwärts der Mischvorrichtung angeordeten Löschdüsen.
    Weg zur Ausführung der Erfindung
    Gemäss Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem in seiner Längsachse vertikal angeordneten Gehäuse 1, welches im einfachsten Fall ein zylindrisches, metallisches Rohr sein kann. An seinem unteren Ende ist es über eine handelsübliche, nicht dargestellte Befestigung mit einer Löschmittelzufuhrleitung 2 verbunden. An seinem oberen Ende ist das Gehäuse von einem mit einem Dosierventil 3 versehenen Zuführrohr 4 für CO2 durchdrungen, wobei sich das Dosierventil unmittelbar ausserhalb des Gehäuses befindet. Stromaufwärts dieses Dosierventils ist ein CO2-Anschluss 8 vorgesehen. Ebenfalls vom oberen Ende zweigt eine zu den Löschdüsen führende Austrittsleitung 5 vom Gehäuse ab.
    Das CO2-Zuführrohr 4 erstreckt sich im Beispielsfall koaxial verlaufend bis zum unteren Gehäuseende. Am Rohrende ist es mit Eindüsungsmitteln 6 versehen, welche im einfachsten Fall regelmässig über den Umfang des Rohres angeordnete Bohrungen sind. Es versteht sich, dass in diesem Fall das Rohrende verschlossen sein sollte. Das Zuführrohr ist zweiteilig ausgeführt, wobei das an das Dosierventil angrenzende Teil 4a aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit und das an die Eindüsungsmittel angrenzende Teil 4b aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht. Dem liegende die nachstehenden, anhand der Betriebsweise erläuterten Überlegungen zugrunde:
    Zugrundegelegt werden folgende Daten: Als Löschmittel wird Wasser verwendet mit einem Druck zwischen 4 und 10 bar, vorzugsweise 6 bar, und einer Temperatur von vorzugsweise 10°C. Innerhalb des Gehäuses 1 wird eine Wassergeschwindigkeit von ca. 5 m/sek als günstig erachtet. Als Inertgas wird CO2 verwendet, wobei selbstverständlich auch andere wasserlösliche Mittel denkbar sind. In den Anschluss 8 wird das flüssige CO2 über eine nicht dargestellte Hochdruckleitung mit einem Druck von max. 70 bar bei einer Temperatur von ca. 30°C eingespeist. Das Dosierventil dient der eigentlichen Mengenregelung. Gleichzeitig übt es die Funktion als Rückschlagventil aus beim Anfahren und Abfahren der Anlage oder bei derem allfällig intermittierendem Betrieb.
    Bei geschlossenem Dosierventil 3 dringt das Löschmittel aus dem Gehäuse 1 über die Eindüsungsmittel 6 in das Innere des Zuführrohres 4 ein und steigt darin hoch. Dabei komprimiert es die darin vorhandene Gassäule - welche zumindest beim Anfahren aus Luft besteht - und verschiebt sie unter Bildung eines Gaspolsters 7 gegen das Dosierventil 3. Diesem Zustand entspricht sie Darstellung in Fig. 1. Das Gaspolster verhindert, dass Wasser mit dem Dosierventil in Kontakt gelangt. Hieraus ist erkennbar, dass zur Erzeugung eines geeigneten Gaspropfens das Zuführrohr 4 eine gewisse Länge nicht unterschreiten darf. Das Gaspolster 7 muss so bemessen sein, dass selbst bei stärkster Verwirbelung der Wassersäule kein Wasser an das Ventil gelangt, um eine Vereisung zu vemeiden. Diese Verwirbelung und die dadurch verursachte Vereisungsgefahr besteht nämlich beim darauffolgenden Öffnen des Dosierventils. Das flüssige CO2 wird im Ventil auf ca 8 bar entspannt und kann dabei eine Temperatur von -45°C erreichen. Es versteht sich, dass ein eventueller Kontakt mit Wasser dieses sofort vereisen liesse und das Zufuhrrohr verschliessen würde. Das flüssige Inertgas dringt in das Zuführrohr ein und verschiebt über das Gaspolster die Löschmittelsäule zurück ins Gehäuse. Hierbei erwärmt sich das CO2 und bei Erreichen seines Tripelpunktes setzt zumindest teilweise eine Verdampfung ein. Hier ergibt sich der Sinn der Zweiteilung des Zuführrohres 4. Das an das Dosierventil angrenzende Teil 4a ist vorzugsweise aus schlecht leitendem Kunststoff ausgeführt, um einen möglichst geringen Wärmeaustausch zwischen den im Gegenstrom strömenden kaltem flüssigem Inertgas und Wasser im Gehäuse zu gewährleisten. Es gilt auf jeden Fall zu vermeiden, dass in diesem Bereich im Gehäuseinnern noch Vereisungen, auch lokaler Art, auftreten. Um andererseits weiter stromabwärts die Erwärmung und Verdampfung des Inertgases zu fördern, wird hier im Teil 4b ein Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit gewählt.
    Die Eindüsungsmittel, welche radiale Bohrungen oder ein siebähnlicher Vorsatz sein können, sind so bemessen, dass bereits beim Eindüsen des Inertgases in den vom Löschmittel durchströmten Kanal eine homogene Feinverteilung des Gases im Wasser mit kleinstmöglichen Gasblasen erfolgt. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Düsenbohrungen wiederum gross genug sind, um ein Einfrieren der Öffnungen mit Sicherheit zu vermeiden.
    Auch wenn der oben erwähnte Tripelpunkt innerhalb des Rohres 4 nicht erreicht, so verdampft das flüssige Inertgas in jedem Fall beim Kontakt mit dem wärmeren Wasser und geht dabei in Lösung. Dabei wird zunächst angestrebt, soviel Gas zu lösen wie möglich; Ziel ist das Erreichen des Sättigungszustandes des Gemisches.
    Zwecks Bildung einer definierten Blasenströmung stromabwärts der Eindüsung wird mehr CO2 in das Löschmittel eingeführt als darin in Lösung gehen kann. Der nicht gelöste überschüssige Anteil liegt in Form von Blasen vor.
    Das Gemisch hat die Tendenz, abhängig von jeweiligen Druck und Temperatur auszudampfen; ein Druckverlust in der Leitung hat demnach ein Ausdampfen zu Folge. Durch Entgasung des gelösten Inertgases wird ein Teil des Druckabfalls kompensiert. Das Ausdampfen bewirkt eine Volumenzunahme. Als Beispiel seien folgende, Werte angegeben:
    Beim Eindüsen von 25 Gramm Inertgas mit einem Druck von 7 bar in 1 Liter Wasser von 10°C gehen 15 Gramm in Lösung; 10 Gramm expandieren bei 7 bar zu einem Volumen von 0.8 Liter. Das Gesamtvolumen beträgt somit 1.8 Liter und das Totalgewicht des Gemisches beträgt 1025 Gramm. Das Gemisch weist demnach ein spez. Gewicht von ca 0.57 kg/Liter auf. Dies bedeutet gegenüber einer reinen Wasserströmung einen erheblich geringeren Druckverlust im Leitungssystem zu den Löschdüsen. Mit der neuen Massnahme wird zumindest eine vorteilhafte Druckhaltung im System erzielt, wie durch Versuche ermittelt wurde. Dies bedeutet letztlich, dass alle Löschdüsen unabhängig von der zugehörigen Leitungslänge mit annähernd dem gleichen Löschdruck beaufschlagt werden.
    Die oben erwähnten grossen Löcher der Eindüsenmittel 6 könnten zur Folge haben, dass die bereits anfänglich gewünschte homogene Feinverteilung des Gases im Wasser nicht durchführbar ist. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind im durchströmten Kanal an der Gehäusewand 21 strömungsbeeinflussende Mittel in Form von Wirbelerzeugern 9 angeordnet. Diese Wirbelerzeuger sind so angeordnet, dass stromabwärts davon eine genügend grosse Mischzone 22 innerhalb des Gehäuses zur Verfügung steht.
    Gemäss Figuren 2 und 3 besteht ein solcher Wirbel-Generator im wesentlichen aus drei frei umströmten dreieckigen Flächen. Es sind dies eine Dachfläche 10 und zwei Seitenflächen 11 und 13. In ihrer Längserstreckung verlaufen diese Flächen unter bestimmten Winkeln in Strömungsrichtung.
    Die Seitenwände, welche aus rechtwinkligen Dreiecken bestehen, sind mit ihren Längsseiten auf der Gehäusewand 21 fixiert. Sie sind so orientiert, dass sie an ihren Schmalseiten einen Stoss bilden unter Einschluss eines Pfeilwinkels α. Der Stoss ist als scharfe Verbindungskante 16 ausgeführt und steht ebenfalls senkrecht zu jener Wand 21, mit welcher die Seitenflächen bündig sind. In einem Kanal eingebaut, wird wegen der scharfen Verbindungskante der Durchströmquerschnitt kaum durch Sperrung beeinträchtigt. Die beiden den Pfeilwinkel α einschliessenden Seitenflächen 11, 13 sind symmetrisch in Form, Grösse und Orientierung und sind beidseitig einer Symmetrieachse 17 angeordnet. Diese Symmetrieachse 17 ist gleichgerichtet wie die Kanalachse.
    Die Dachfläche 10 liegt mit einer quer zur umströmten Wand verlaufenden und sehr flach ausgebildeten Kante 15 an der gleichen Wand 21 an wie die Seitenwände 11, 13. Ihre längsgerichteten Kanten 12, 14 sind bündig mit den in den Strömungskanal hineinragenden längsgerichteten Kanten der Seitenflächen. Die Dachfläche verläuft unter einem Anstellwinkel β zur Wand 21. Ihre Längskanten 12, 14 bilden zusammen mit der Verbindungskante 16 eine Spitze 18.
    In Fig. 2 bildet die Verbindungskante 16 der beiden Seitenflächen 11, 13 die stromabwärtige Kante des Wirbel-Generators 9. Die quer zur umströmten Wand 21 verlaufende Kante 15 der Dachfläche 10 ist somit die von der Kanalströmung zuerst beaufschlagte Kante.
    Die Wirkungsweise des Wirbel-Generators ist folgende: Beim Umströmen der Kanten 12 und 14 wird die Strömung in ein Paar gegenläufiger Wirbel umgewandelt. Die Wirbelachsen liegen in der Achse der Strömung. Die Geometrie der Wirbel-Generatoren ist so gewählt, dass bei der Wirbelerzeugung keine Rückströmzonen entstehen.
    Die Drallzahl des Wirbels wird bestimmt durch entsprechende Wahl des Anstellwinkels β und/oder des Pfeilwinkels α. Mit steigenden Winkeln wird die Wirbelstärke bzw. die Drallzahl erhöht und der Ort des Wirbelaufplatzens (vortex break down) - sofern dies überhaupt gewünscht ist - wandert stromaufwärts bis hin in den Bereich des Wirbel-Generators selbst. Je nach Anwendung sind diese beiden Winkel α und β durch konstruktive Gegebenheiten und durch den Prozess selbst vorgegeben. Angepasst werden muss dann nur noch die Höhe des Wirbel-Generators, welche jener der Verbindungskante 16 entspricht.
    In der Regel wird man die Höhe h dieser Verbindungskante 16 so mit der Kanalhöhe H abstimmen, dass der erzeugte Wirbel unmittelbar stromabwärts des Wirbel-Generators bereits eine solche Grösse erreicht, dass die volle Kanalhöhe oder die volle Höhe des dem Wirbel-Generators zugeordneten Kanalteils ausgefüllt wird, was zu einer gleichmässigen Verteilung in dem beaufschlagten Querschnitt führt. Ein weiteres Kriterium, welches Einfluss auf das zu wählende Verhältnis h/H nehmen kann, ist der Druckabfall, der beim Umströmen des Wirbel-Generators auftritt. Es versteht sich, dass mit grösserem Verhältnis h/H auch der Druckverlustbeiwert ansteigt.
    Im Gegensatz zu Fig. 2 ist in Fig. 3 die scharfe Verbindungskante 16 jene Stelle, die von der Kanalströmung zuerst beaufschlagt wird. Das Element ist um 180° gedreht. Wie aus der Darstellung erkennbar, haben die beiden gegenläufigen Wirbel ihren Drehsinn geändert. Sie rotieren oberhalb der Dachfläche entlang und streben der Wand zu, auf welcher der Wirbel-Generator montiert ist.
    An der Gehäusewand 21 ist eine Anzahl von Wirbel-Generatoren 9 in Umfangsrichtung mit oder ohne Zwischenräume aneinandergereiht. Die Höhe h der Elemente 9 beträgt ca. 90% der Kanalhöhe H. Es können auch in mehreren Ebenen des Gehäuses derartige Wirbel-Generatoren gleichmässig oder axial gestaffelt angeordnet werden.
    Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. In Abweichung zu reinem Wasser als Löschmittel wäre auch ein Wasser-Schaum-Gemisch denkbar. Neben CO2. als Inertgas können auch Stickstoff oder Luft verwendet werden. Auch sind grössere Variationen bei den für Löschmittel und Inertgas angegebenen Werten möglich. Grundsätzlich gilt, dass je höher der Wasserdruck und je tiefer die Wassertemperatur ist, umso mehr CO2 kann gelöst werden. Es versteht sich, dass auch andere wirbelerzeugende Elemente als die gezeigten Wirbelgeneratoren zur Anwendung gelangen können; grundsätzlich sind alle statischen Mischer geeignet, sofern ihr Druckverlust nicht allzu gross ist.
    Bezugszeichenliste
    1
    Gehäuse
    2
    Löschmittelzufuhrleitung
    3
    Dosierventil
    4
    CO2-Zuführrohr
    5
    Austrittsleitung
    6
    Eindüsungsmittel
    7
    Gaspolster
    8
    CO2-Anschluss
    9
    wirbelerzeugende Mittel
    10
    Dachfläche
    11
    Seitenfläche
    12
    Längskante
    13
    Seitenfläche
    14
    Längskante
    15
    quer verlaufenden Kante von 10
    16
    Verbindungskante
    17
    Symmetrielinie
    18
    Spitze
    21
    Wand
    22
    Mischstrecke
    β
    Anstellwinkel
    α
    Pfeilwinkel
    h
    Höhe von 16
    H
    Kanalhöhe

    Claims (6)

    1. Vorrichtung zur Einbringung von CO2 in ein vorzugsweise flüssiges Löschmedium, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einer Löschmittelzufuhrleitung (2), eines mit einem Dosierventil (3) versehenen Zuführrohres (4) für CO2 sowie einer Austrittsleitung (5),
      dadurch gekennzeichnet,
      dass das Gehäuse (1) in seiner Längsachse vertikal ausgerichtet ist; dass die Löschmittelzufuhrleitung (2) mit dem Gehäuse an dessen unteren Ende verbunden ist, dass die Austrittsleitung (5) vom oberen Ende des Gehäuses abzweigt,
      dass das CO2-Zuführrohr (4) von oben in das Gehäuse einmündet, sich zumindest annähernd bis an dessen unteres Ende hin erstreckt und am Rohrende mit Eindüsungsmitteln (6) versehen ist;
      wobei das CO2 im Zuführrohr im Gegenstrom zum Löschmittel geführt ist und wobei die Länge des Zuführrohres zwischen Dosierventil (3) und Eindüsungsmitteln (6) so bemessen ist, dass sich während des Betriebes bei geschlossenem Dosierventil (3) an dessen stromabwärtiger Seite ein Gaspolster (7) bildet.
    2. Vorrichtung. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr zweiteilig (4a,4b) ausgeführt ist, wobei das an das Dosierventil angrenzende Teil (4a) aus einem Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht und das an die Eindüsungsmittel angrenzende Teil (4b) aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht.
    3. Vorrichtung. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr an seiner Aussenwandung und/oder das Gehäuse an seiner Innenwandung (21) mit wirbelerzeugenden Mitteln (9) versehen ist.
    4. Vorrichtung. nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
         dass die Mittel Wirbel-Generatoren (9) sind, von denen über der Breite oder dem Umfang der Gehäusewand (21) quer zur Strömungsrichtung mehrere nebeneinander angeordnet sind,
      dass ein Wirbel-Generator (9) drei frei umströmte Flächen aufweist, die sich in Strömungsrichtung erstrecken und von denen eine die Dachfläche (10) und die beiden andern die Seitenflächen (11, 13) bilden,
      dass die Seitenflächen (11, 13) mit einer gleichen Wand (21) bündig sind und miteinander den Pfeilwinkel (α) einschliessen,
      dass die Dachfläche (10) mit einer quer zur umströmten Wand (21) verlaufenden Kante (15) an der gleichen Wand anliegt wie die Seitenwände,
      und dass die längsgerichteten Kanten (12, 14) der Dachfläche, die bündig sind mit den in den Strömungskanal hineinragenden längsgerichteten Kanten der Seitenflächen unter einem Anstellwinkel (β) zur Wand (21) verlaufen.
    5. Vorrichtung. nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Höhe (h) des Wirbel-Generators zur Höhe (H) des Kanals so gewählt ist, dass der erzeugte Wirbel unmittelbar stromabwärts des Wirbel-Generators die volle Teilkanalhöhe oder die volle Höhe des dem Wirbel-Generators zugeordneten Kanalteils ausfüllt.
    6. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
      bei geschlossenem Dosierventil dringt das Löschmittel über die Eindüsungsmittel in das Zuführrohr ein, komprimiert die darin vorhandene Gassäule und verschiebt sie unter Bildung eines Gaspolsters gegen das Dosierventil,.worauf das Dosierventil öffnet, flüssiges CO2 in das Zuführrohr eindringt und die Löschmittelsäule zurück ins Gehäuse verschiebt, wobei sich das CO2 erwärmt und bei Erreichen des Tripelpunktes zumindest teilweise verdampft, und dass zwecks Bildung einer Blasenströmung über die Eindüsungsmittel mehr CO2 in das Löschmittel eingeführt wird als darin in Lösung gehen kann.
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