EP1078653A1 - Vorrichtung zum Einbringen eines Inertgases in ein Löschmittel - Google Patents

Vorrichtung zum Einbringen eines Inertgases in ein Löschmittel Download PDF

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EP1078653A1
EP1078653A1 EP99810756A EP99810756A EP1078653A1 EP 1078653 A1 EP1078653 A1 EP 1078653A1 EP 99810756 A EP99810756 A EP 99810756A EP 99810756 A EP99810756 A EP 99810756A EP 1078653 A1 EP1078653 A1 EP 1078653A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
extinguishing
line
nozzles
inert gas
extinguishing agent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99810756A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frédéric Aebischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Minimax GmbH and Co KG
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Minimax GmbH and Co KG
Preussag AG Minimax
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Minimax GmbH and Co KG, Preussag AG Minimax, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Priority to EP99810756A priority Critical patent/EP1078653A1/de
Priority to US09/643,681 priority patent/US6443233B1/en
Publication of EP1078653A1 publication Critical patent/EP1078653A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing liquid and / or gaseous inert gas in a liquid extinguishing medium, consisting essentially of from an extinguishing line provided with extinguishing nozzles, into which one with a Extinguishing agent supply line provided check valve opens, and into which one with a dosing valve supply pipe for the liquid and / or gaseous Inert gas flows.
  • the invention has for its object a device of the beginning to create the type mentioned, in which while avoiding flow-influencing Aids all extinguishing nozzles with sufficient pressure be supplied.
  • this is achieved in that inside the extinguishing line the feed pipe merges into a perforated distribution body, which extends along the Extinguishing line extends, and being between two in the flow direction of the Extinguishing medium successive extinguishing nozzles in the extinguishing line at least a hole is arranged in the distribution body.
  • the advantages of the invention include the particular simplicity of the Measure to see.
  • the device is very effective for a given low water pressure.
  • the extinguishing system upstream of the check valve can be designed for the 16 bar suitable for fire protection, while the System downstream of the check valve to medium pressures in the range of approx. Is to be dimensioned 40 bar.
  • Increase pressure level - among other things because of the finer atomization that can be achieved with increased throw range at the same time - a greater extinguishing capacity for Episode.
  • the Extinguishing agent quantity can be massively reduced. Because the pressure is not upstream in the system is introduced, but in close proximity to the extinguishing nozzles, responds the system extremely fast. By now within the extinguishing line arranged distribution body omitted multiple connection points.
  • the distribution body is a flexible hose.
  • Such a distribution body can be connected to any possible geometry of the extinguishing line can be easily adjusted.
  • plastic can be used as a flexible distribution body with a high-pressure plastic hose to use.
  • a commercially available product for example for pressures up to to 90 bar, is easy to machine.
  • Defused the use of plastic furthermore the problem of icing when the liquid inert gas enters into the extinguishing agent, thereby simplifying the choice of size and number of Holes in the distribution body.
  • the extinguishing nozzles in the extinguishing line with their axes are aligned at least approximately parallel to the potential fire area. So-called room protection can be implemented in this way.
  • Essentially vertical spraying of the fire area usually needs be sprayed against the thermal of the flame. This makes it for the extinguishing agent difficult to get to the actual source of the fire.
  • the new parallel Spraying - what is meant in the case of a machine to be protected that the axis of the spray cone is substantially coaxial with the axis of the machine runs - based less on the previously known cooling principle, but rather on the suffocation principle.
  • the idea is with the extremely fine extinguishing agent mist just blow the flame away.
  • the extinguishing agent is in the zone sprayed between the fire and the flame.
  • a gas turbine block is shown schematically with the elements Generator 6, air intake 1, compressor 2, combustion chamber 3, gas turbine 4 and outlet diffuser 5.
  • Such a gas turbine block is said to be in the area of its two Fire extinguishing agents at the ends.
  • These funds consist of consisting essentially of an extinguishing line 7 with extinguishing nozzles 8 extending therefrom.
  • Extinguishing lines 7 are directed towards each other. They are arranged and dimensioned so that the entire machine surface is coated with extinguishing agent can and affect the surrounding space.
  • the extinguishing agent essentially parallel to the machine axis resp. to the endangered surface guided.
  • the arrangement of the extinguishing nozzles is shown in FIG.
  • the extinguishing nozzles to be used have an effective spray cone 9 of approx. 1.7 m in diameter, given the relevant diameter the machine to be protected has an annular arrangement of ten Extinguishing nozzles evenly distributed over the circumference.
  • Machine diameter can be, for example, the one around the machine Folded annular fuel supply line 10 to the burners of the combustion chamber 3 can be viewed.
  • the ten extinguishing nozzles are in a frame-like extinguishing line 7 arranged here eight (8) same sides having. It is understood that the geometry of the actual extinguishing line without Is important. For the sake of simplicity, it can be ring-shaped and preferably made of Round tube exist.
  • the absorption capacity is decisive for the functioning of the invention the line.
  • the extinguishing line 7 is filled with water via an extinguishing agent supply line 13, with a pressure between 4 and 10 bar, preferably 6 bar, and a temperature of preferably 10 ° C.
  • an extinguishing agent supply line 14 There is a check valve in this extinguishing agent supply line 14 arranged.
  • the extinguishing line existing air (or residual gases from a previous extinguishing cycle) sprayed out of the system via the extinguishing nozzles 8.
  • the filling process is considered complete. After that, the water in the low pressure area flows pretty ineffectively out of the nozzles.
  • the portion that is sprayed out is permanently via the check valve updated.
  • the filled extinguishing line 7 can be quasi-closed System. This means that all measures downstream of the check valve basically in a standing, not in a flowing Extinguishing media are made. It is understood that depending on the geometry and size of line 7 and the number and distribution of the extinguishing nozzles Extinguishing line also have several evenly distributed filler necks can. This is particularly the case when a quick filling process is desired.
  • the invention provides for the required pressure in the immediate vicinity of the extinguishing nozzles to be introduced into the system filled with extinguishing agent, here water.
  • extinguishing agent here water.
  • the liquid or gaseous inert gas here CO 2
  • CO 2 is first introduced into the extinguishing line 7 by means of a feed pipe 15, as in the case of the solutions belonging to the prior art.
  • a metering valve 16 is arranged in this feed pipe, which is fed via a CO 2 connection (not shown ) .
  • CO 2 instead of CO 2 , of course, other water-soluble agents and / or N 2 resp. Air conceivable.
  • the liquid CO 2 via a high pressure line, also not shown, with a pressure of max. 55 bar fed at a temperature of approx.
  • the CO 2 expands to an extinguishing agent pressure of approx. 6-10 bar and increases the pressure of the discharge line contents to approx. 30 bar.
  • the liquid CO 2 which has a maximum of -30 ° C, heats up to the extinguishing agent temperature.
  • extinguishing line - the same as before can be of any geometry and size - one with holes 12 provided inert gas distribution body 11 relocated.
  • it is a flexible, commercially available high-pressure plastic hose, which extends along the extinguishing line.
  • the transition from feed pipe 15 to perforated Distribution body 11 in the extinguishing line 7 takes place at two points according to FIG. 2. This is on the one hand due to the fact that with a large number one serial arranged extinguishing nozzles 8 with a corresponding length of the distribution body would like to avoid a greater pressure drop.
  • the loading one of two (or more) parallel branches of the hose with inert gas faster triggering of the deletion cycle.
  • the distribution body is not a closed one System can form. At their end opposite the inlet are the The hose ends are therefore closed.
  • the delete line 7 was filled with water in the direction of arrow 40. Liquid is now supplied via the feed pipe 15 Inert gas directed into the distribution body in the direction of arrow 41. It displaces it Extinguishing agent that may have penetrated through the holes 12 in the distribution body was. The inert gas reaches the extinguishing line via these same holes 12, where it to a gas cushion 17 and an immediate pressure increase in the extinguishing agent is coming. In addition, depending on the pressure and temperature, a considerable part goes of the injected inert gas in solution with the extinguishing agent.
  • a plurality of holes or bores 12 are provided as injection means in the hose 11 between two extinguishing nozzles 8. These radial bores in the hose 12 are dimensioned such that a homogeneous fine distribution of the gas in the water with the smallest possible gas bubbles already takes place when the inert gas is injected into the interior of the extinguishing line 7 filled with extinguishing agent. However, it is important to ensure that the nozzle bores 12 are large enough to reliably prevent the openings from freezing. The liquid inert gas changes to the gaseous state when it comes into contact with the warmer water and thereby dissolves.
  • the first goal is to dissolve as much gas as possible;
  • the goal is to achieve the saturation state of the mixture.
  • more CO 2 is introduced into the extinguishing agent than can dissolve in it.
  • the undissolved excess portion is in the form of bubbles 18.
  • the resulting pressure increase within the extinguishing line and the outflow mechanism from the extinguishing nozzles are the same as in the above-mentioned example with only one hole between two extinguishing nozzles.
  • the extinguishing nozzles 8 are arranged and dimensioned in such a way that they can coat the entire machine surface with extinguishing agent and affect the surrounding space equally.
  • the extinguishing agent is in the essentially parallel to the machine axis resp. to the endangered surface guided. This "axial" spraying thus creates actual room protection.
  • This space protection may be highly desirable, in particular for machines that are surrounded by a sound-absorbing envelope.
  • Fig. 2 such is the gas turbine in its essential parts surrounding Shell 19 partially shown.
  • These soundproofing elements are Tin cassettes, which are filled with mineral wool.
  • the inner wall will formed by a perforated plate through which the sound waves into the sound absorption mass can penetrate.
  • a spray cone 9 Room 21 (shown with cross hatching) is limited on the one hand by the potential Fire area of the burning object, in the example the fuel supply line 10 and on the other hand through the inner wall 20 of the gas turbine housing, here the envelope 19.
  • the invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown and described.
  • a water-foam mixture would also be conceivable.
  • CO 2 as the inert gas
  • nitrogen or air can also be used. 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, which has an advantageous effect on the performance of the spray cone.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zum Einbringen von flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas in ein flüssiges Löschmedium besteht im wesentlichen aus einer mit Löschdüsen (8) versehenen Löschleitung (7), in welche eine mit einem Rückschlagventil (14) versehene Löschmittelzufuhrleitung (13) mündet, und in welche ein mit einem Dosierventil (16) versehenes Zuführrohr (15) für das flüssige und/oder gasförmige Inertgas mündet. Im Innern der Löschleitung (7) geht das Zuführrohr (15) in einen gelochten Verteilkörper (11) über. Zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Löschmediums aufeinanderfolgenden Löschdüsen (8) ist in der Löschleitung mindestens ein Loch (12) im Verteilkörper (11) angeordnet. Vorzugsweise ist der Verteilkörper (11) ein biegsamer Schlauch. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas in ein flüssiges Löschmedium, im wesentlichen bestehend aus einer mit Löschdüsen versehenen Löschleitung, in welche eine mit einem Rückschlagventil versehene Löschmittelzufuhrleitung mündet, und in welche ein mit einem Dosierventil versehenes Zuführrohr für das flüssige und/oder gasförmige Inertgas mündet.
Stand der Technik
Das Einbringen von flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas in ein flüssiges Löschmedium ist hinlänglich bekannt:
  • In der WO-95/24274 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher das gasförmige Inertgas zudem als Treibmittel für das Löschmittel dient. Das Inertgas wird intermittierend in die Mischvorrichtung eingegeben und zwar in einer ganz bestimmten Menge, um eine definierte Propfenströmung mit separierten Gas- und Wasserteilen in der Zuleitung zur Löschdüse zu erzielen. Die aus der Löschdüse austretende Strömung wird einem akustischen Feld ausgesetzt, dessen Frequenz ein Mehrfaches der Frequenz der Propfenströmung innerhalb der Zuleitung ist.
  • Eine weitere bekannte Lösung für Handfeuerlöscher gemäss DE-U1 295 10 982 sieht vor, dass CO2 an der Löschdüse selbst zum Löschmittel zugegeben wird. Damit soll ein homogener aerosolähnlicher Wassernebelstrahl mit auf Gefriertemperatur gebrachten Wassertröpfchen erzeugt werden.
  • Weiter bekannt aus der WO-95/28204 oder der WO-95/28205 sind Mischvorrichtungen, bei welchen das gasförmige Inertgas ebenfalls als Treibmittel für das Löschmittel dient. Beabsichtigt ist bei diesen Vorrichtungen eine effektive und unverzügliche Mischung des Gases mit der Löschflüssigkeit. Diese Mischung strömt dann über eine Leitung den stromabwärts in Serie angeordneten Löschdüsen zu. Versuche haben ergeben, dass bei einer solchen Anordnung der Druck im System sofort zusammenbricht, sobald das gashaltige Löschmittel die erste Löschdüse beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass die stromabwärts liegenden Löschdüsen nicht mehr ausreichend mit Löschmittel versorgt werden.
  • In der EP-A-0 798 019 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher dem Löschmittel ein flüssiges Inertgas unter erhöhtem Druck zugegeben wird zur Erzeugung einer Zweiphasen-Blasenströmung. Hierzu wird mehr Inertgas zugegeben, als unter den gegebenen Druckverhältnissen und der gewählten Verweildauer in Lösung gehen kann. An der Löschdüse entsteht ein Aerosol mit optimaler Tropfengrösse für die Brandbekämpfung.
  • Versuche haben ergeben, dass bei der Vorrichtung nach EP-A-0 798 019 der Inertgas-Überschuss sich in der Rohrleitung nach einer gewissen Zeit wieder vom Löschmittel trennt. Abhilfe schafft hier eine Nachmischvorrichtung, wie sie aus der EP-A-0 904 806 bekannt ist und bei welcher wieder ein mit Inertgas übersättigtes Löschmittel erzeugt werden. Die Eindüsungsmittel, welche radiale Bohrungen sein können, sind bei der Mischvorrichtung nach EP-A-0 904 806 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. 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. Mit dieser 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. Jedoch kann bei allzu grossen Löchern der Eindüsungsmittel die bereits anfänglich gewünschte homogene Feinverteilung des Gases im Wasser nicht durchführbar sein. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind im durchströmten Kanal strömungsbeeinflussende Mittel in Form von Wirbelerzeugern angeordnet. Diese Wirbelerzeuger sind so angeordnet, dass stromabwärts davon eine genügend grosse Mischzone innerhalb des Gehäuses zur Verfügung steht. Diese strömungsbeeinflussenden Mittel können auch weiter stromabwärts wieder vorgesehen werden, wenn der Inertgas-Überschuss sich vom Löschmittel zu trennen beginnt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher unter Vermeidung von strömungsbeeinflussenden Hilfsmitteln alle Löschdüsen mit Löschmittel ausreichenden Druckes versorgt werden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Innern der Löschleitung das Zuführrohr in einen gelochten Verteilkörper übergeht, welcher sich längs der Löschleitung erstreckt, und wobei zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Löschmediums aufeinanderfolgenden Löschdüsen in der Löschleitung mindestens ein Loch im Verteilkörper angeordnet ist.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem in der besonderen Einfachheit der Massnahme zu sehen. Die Vorrichtung ist sehr wirkungsvoll bei einem gegebenen niedrigen Wasserdruck. Das Löschsystem stromaufwärts des Rückschlagventils kann auf die für Feuerschutz gerechten 16 bar ausgelegt werden, während das System stromabwärts des Rückschlagventils auf Mitteldrücke im Bereich von ca. 40 bar zu dimensionieren ist. Das gegenüber üblichen Niederdrucksystemen erhöhte Druckniveau hat - unter andern wegen der erzielbaren feineren Zerstäubung bei gleichzeitiger erhöhter Wurfweite - eine grössere Löschleistung zur Folge. Durch die gegebene Möglichkeit eines zyklischen Betriebes kann die Löschmittelmenge massiv reduziert werden. Da der Druck nicht stromaufwärts in das System eingebracht wird, sondern in nächster Nähe der Löschdüsen, reagiert das System ausserordentlich schnell. Durch den nunmehr innerhalb der Löschleitung angeordneten Verteilkörper entfallen mehrfache Anschlussstellen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Verteilkörper ein biegsamer Schlauch ist. Ein solcher Verteilkörper kann an jede mögliche Geometrie der Löschleitung mühelos angepasst werden.
Es bietet sich an, als biegsamen Verteilkörper einen Hochdruck- Kunststoffschlauch zu verwenden. Ein solch handelsübliches Produkt, bspw. für Drücke bis zu 90 bar, ist leicht zu bearbeiten. Die Verwendung von Kunststoff entschärft darüber hinaus das Problem der Vereisung beim Eintritt des flüssigen Inertgases in das Löschmittel und vereinfacht dadurch die Wahl der Grösse und Anzahl der Löcher im Verteilkörper.
Es ist zweckmässig, wenn die Löschdüsen in der Löschleitung mit ihren Achsen zumindest annähernd parallel zur potentiellen Brandfläche ausgerichtet sind. Damit kann ein sogenannter Raumschutz verwirklicht werden. Beim bisher üblichen, im wesentlichen senkrechten Besprühen der Brandfläche muss in der Regel gegen die Thermik der Flamme gespritzt werden. Dadurch ist es für das Löschmittel schwierig, zum eigentlichen Brandherd zu gelangen. Das neue parallele Besprühen - worunter im Fall einer zu schützenden Maschine verstanden wird, dass die Achse des Sprühkegels im wesentlichen koaxial zur Achse der Maschine verläuft - basiert weniger auf dem bisher bekannten Kühlprinzip, sondern vielmehr auf dem Erstickungsprinzip. Die Idee ist, mit dem äusserst feinen Löschmittelnebel die Flamme einfach wegzublasen. Hierbei wird das Löschmittel in die Zone zwischen dem Brandgut und der Flamme gesprüht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Anwendung an einer Gasturbinenanlage vereinfacht dargestellt.
Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Längsansicht einer mit zwei Löschleitungen ausgerüsteten Anlage;
  • Fig. 2 eine Vorderansicht der Anlage mit Löschvorrichtung;
  • Fig. 3 ein Detail des druckbeaufschlagten Löschmittels;
  • Fig. 4 eine Ausführungsvariante zur Lochanordnung nach Fig. 3.
    • Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind die stromaufwärts der Löschvorrichtung vorgenommene Bereitstellung des Inertgases und des Löschmittels.
    Weg zur Ausführung der Erfindung
    Gemäss Fig. 1 ist schematisch ein Gasturbinenblock dargestellt mit den Elementen Generator 6, Luftansaugung 1, Verdichter 2, Brennkammer 3, Gasturbine 4 und Austrittsdiffusor 5. Ein solcher Gasturbinenblock soll im Bereich seiner beiden Enden mit Feuerlöschmitteln versehen sein. Diese Mittel bestehen im wesentlichen aus je einer Löschleitung 7 mit davon ausgehenden Löschdüsen 8. sie während ihres Betriebes Die Löschdüsen der beiden axial beabstandeten Löschleitungen 7 sind gegeneinander gerichtet. Sie sind so angeordnet und dimensioniert, dass die ganze Maschinenoberfläche mit Löschmittel bestreichen können und den umgebenden Raum beaufschlagen. Dabei wird das Löschmittel im wesentlichen parallel zur Maschinenachse resp. zur gefährdeten Oberfläche geführt.
    In Fig. 2 ist die Anordnung der Löschdüsen gezeigt. Unter der Voraussetzung, dass die zu verwendenden Löschdüsen einen wirksamen Sprühkegel 9 von ca. 1.7 m Durchmesser aufweisen, ergibt sich angesichts der massgebenden Durchmesser der zu schützenden Maschine eine ringförmige Anordnung von zehn gleichmässig über dem Umfang verteilten Löschdüsen. Als einer der massgebenden Maschinen-Durchmesser kann hier beispielsweise die um die Maschine herumgelegte ringförmige Brennstoffzufuhrleitung 10 zu den Brennern der Brennkammer 3 angesehen werden. Im gezeigten Beispiel sind die zehn Löschdüsen in einer rahmenartigen Löschleitung 7 angeordnet, die hier acht (8) gleiche Seiten aufweist. Es versteht sich, dass die Geometrie der eigentlichen Löschleitung ohne Belang ist. Der Einfachheit halber kann sie ringförmig sein und vorzugsweise aus Rundrohr bestehen. Massgeblich für die Funktionsweise der Erfindung ist die Aufnahmekapazität der Leitung.
    Bezüglich dieser Aufnahmekapazität wird davon ausgegangen, dass Wasser als Löschmittel vorgesehen ist. Ferner wird vorausgesetzt, dass ein Brand in einem Löschzyklus gelöscht werden kann. Schliesslich wird für den Löschvorgang eine Sprühwassermenge von ca. 4 Liter Wasser pro Düse angenommen. Verläuft die Löschleitung als kreisförmiger Ring und ist der Ringdurchmesser aufgrund der Maschinenvorgaben bekannt, so kann der für die Aufnahme des Löschmittels erforderliche Querschnitt der Löschleitung bestimmt werden.
    Über eine Löschmittelzufuhrleitung 13 wird die Löschleitung 7 mit Wasser gefüllt, mit einem Druck zwischen 4 und 10 bar, vorzugsweise 6 bar, und einer Temperatur von vorzugsweise 10°C. In dieser Löschmittelzufuhrleitung ist ein Rückschlagventil 14 angeordnet. Während des Füllvorganges wird die in der Löschleitung vorhandene Luft (oder Restgase von einem vorhergehenden Löschzyklus) über die Löschdüsen 8 aus dem System herausgedüst. Wenn alle Gase entfernt sind und die Ringleitung nur noch Wasser enthält, gilt der Füllvorgang als abgeschlossen. Danach strömt das Wasser im Niederdruckbereich ziemlich wirkungslos aus den Düsen. Der ausgedüste Anteil wird permanent über das Rückschlagventil nachgeführt. Die gefüllte Löschleitung 7 kann als quasi-geschlossenes System betrachtet werden. Hierunter wird verstanden, dass alle Massnahmen stromabwärts des Rückschlagventils grundsätzlich in stehendem, nicht in strömendem Löschmittel vorgenommen werden. Es versteht sich, dass je nach Geometrie und Grösse der Leitung 7 sowie Anzahl und Verteilung der Löschdüsen die Löschleitung auch über mehrere gleichmässig verteilte Einfüllstutzen verfügen kann. Dies insbesondere, wenn ein schneller Füllvorgang erwünscht ist.
    Soweit sind Löschsysteme bekannt. Um nun den Druck in der Löschleitung auf ein wirkungsvolles Mass zu erhöhen, wird wie eingangs beschrieben, dem System ein unter Druck stehendes Inertgas zugegeben. Dies geschieht in der Regel entweder an zentraler Stelle weit stromaufwärts der Löschdüsen oder unmittelbar innerhalb der Löschdüsen. Beide Lösungen weisen so schwerwiegende Nachteile auf, dass sie für viele Anwendungen nicht in Betracht gezogen werden können.
    Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie sieht vor, den erforderlichen Druck in unmittelbarer Nähe der Löschdüsen in das mit Löschmittel, hier Wasser, gefüllte System einzubringen. Hierzu wird zunächst - wie bei den zum Stand der Technik zählenden Lösungen - das flüssige oder gasförmige Inergas, hier CO2, mittels eines Zuführrohres 15 in die Löschleitung 7 eingebracht. In diesem Zuführrohr, welches über einen nicht dargestellten CO2-Anschluss angespiesen wird, ist ein Dosierventil 16 angeordnet. Statt CO2 sind selbstverständlich auch andere wasserlösliche Mittel und/oder N2 resp. Luft denkbar. In den Anschluss wird das flüssige CO2 über eine ebenfalls nicht dargestellte Hochdruckleitung mit einem Druck von max. 55 bar bei einer Temperatur von ca. 15°C eingespeist. Dabei entspannt sich das CO2 auf den Löschmitteldruck von ca. 6-10 bar, und erhöht dabei den Druck des Loschleitung-Inhaltes auf ca. 30 bar. Während dieses Einströmprozesses erwärmt sich das flüssige, maximal -30°C aufweisende CO2 auf Löschmittel-Temperatur.Das Dosierventil 16 dient der eigentlichen Mengenregelung, auch allfällig intermittierendem Betrieb.
    Das Einbringen des erforderlichen Druck in unmittelbarer Nähe der Löschdüsen erfolgt nunmehr auf einfachste Weise. Innerhalb der Löschleitung - die wie bereits erwähnt von beliebiger Geometrie und Grösse sein kann - wird ein mit Löchern 12 versehener Inertgas-Verteilkörper 11 verlegt. Im Beispielsfall handelt es sich um einen biegsamen handelsüblichen Hochdruck-Kunststoffschlauch, welcher sich längs der Löschleitung erstreckt. Der Übergang vom Zuführrohr 15 zum gelochten Verteilkörper 11 in der Löschleitung 7 erfolgt gemäss Fig. 2 an zwei Stellen. Dies ist einerseits dadurch begründet, dass man bei einer grösseren Anzahl seriell angeordneter Löschdüsen 8 mit entsprechender Länge des Verteilkörpers einen grösseren Druckabfall vermeiden möchte. Andererseits lässt das Beaufschlagen von zwei (oder mehreren) parallelen Ästen des Schlauches mit Inertgas eine schnellere Auslösung des Löschzyklus' zu. Bei der gezeigten Anordnung mit 2 parallelen Strängen versteht es sich, dass der Verteilkörper kein geschlossenes System bilden kann. An ihren dem Einlass gegenüberliegenden Ende sind die Schlauchenden demzufolge verschlossen.
    Die Idee ist nunmehr, dass zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Löschmediums aufeinanderfolgenden Löschdüsen 8 in der Löschleitung 7 mindestens ein Loch 12 im Verteilkörper 11 angeordnet ist. Mit Strömungsrichtung ist hier die Fliessrichtung 40 des Löschmediums anlässlich des Füllvorgangs zu verstehen. Damit soll bewirkt werden, dass während eines Löschzyklus' eine Löschdüse aus dem quasi-geschlossenem System zur Hälfte mit stromabwärtgen und zur Hälfte mit stromaufwärtigen Wasser beaufschlagt wird. Dabei wird bei gefüllter Löschleitung ein Löschzyklus von lediglich ca. 3-4 Sekunden angestrebt, d.h. innerhalb dieser Zeit sollte alles Wasser ausgedüst sein.
    An zwei Ausführungsvarianten wird die Funktionsweise der Erfindung nachstehend erläutert. In beiden Fällen beträgt der Durchmesser der kreisrunden Löschleitung ca. 50-70 mm, jener des Schlauches ca. 10 mm.
    Im ersten Beispiel, welches in Fig. 3 illustriert ist, ist tatsächlich zwischen je zwei Löschdüsen 8 nur ein Loch 12 im Schlauch 11 angeordnet. Es versteht sich, dass es sich auch um eine Lochgruppe handeln kann, die in einer gleichen Ebene über den Umfang des Schlauches regelmässig verteilt sein könnten. Im Beispielsfall beträgt der Durchmesser des nur einseitig angebrachten Loches ca. 3 mm. Versuche haben ergeben, dass dieser Schlauch 11 keineswegs koaxial innerhalb der Löschleitung verlaufen muss. Wird der Schlauch mit Inertgas beaufschlagt, welches aus den Löchern 12 in die Löschleitung austritt, so zentriert er sich selbst. Ausserdem sollte an dieser Stelle erwähnt werden, dass der angegebene Lochdurchmesser von 3 mm nur für einen bestimmten Druck gilt. Sinkt im Fall von zahlreichen seriell angeordneten Löchern der Druck infolge des nicht zu vermeidenden Druckverlustes in einem längeren Verteilkörper, so muss weiter stromab der Durchmesser der Löcher 12 erhöht werden, um das gleiche Gasvolumen in das Löschmittel einzubringen.
    Bei Auslösung eines Löschzyklus' geschieht folgendes: Die Löschleitung 7 wurde in Pfeilrichtung 40 mit Wasser gefüllt. Via Zuführrohr 15 wird nunmehr flüssiges Inertgas in den Verteilkörper geleitet in Pfeilrichtung 41. Daraus verdrängt es Löschmittel, das eventuell über die Löcher 12 in den Verteilkörper eingedrungen war. Über diese gleichen Löcher 12 gelangt das Inertgas in die Löschleitung, wo es zu einem Gaspolster 17 und zu einer sofortigen Druckerhöhung im Löschmittel kommt. Darüberhinaus geht je nach Druck und Temperatur ein beträchtlicher Teil des eingedüsten Inertgases in Lösung mit dem Löschmittel. Wie Versuche ergaben, schnürt das druckerhöhte Löschmittel beim Austritt aus den Löschdüsen den Sprühkegel gehörig ein, was auf einen grossen Energieinhalt schliessen lässt. Entsprechend gross ist die Wurfweite des Sprühnebels. In der Regel wird man über den Inertgaszufluss den Druck in der Löschleitung solange aufrechterhalten, bis alles Wasser herausgedüst wurde. In diesem Fall dehnt sich das Gaspolster 17 beidseitig in Pfeilrichtung 42 aus aus. Erreicht die Gasblase 17 nach vollständigem Hinausschieben der Wassersäule die Löschdüse 8, so bricht der Druck im Innern der Löschleitung 7 zusammen. Sofern die Inertgaszufuhr nicht schon vorher abgestellt war, wird sie nunmehr über das Dosierventil 16 geschlossen. Das Zusammenbrechen des Druckes innerhalb der Löschleitung hat zur Folge, dass sich das Rückschlagventil 14 durch den zuströmseitigen Druck öffnet. Hierdurch wird die Löschleitung 7 wieder mit Löschmittel gefüllt und ist für einen neuen Löschzyklus bereit. In der Regel wird ein Flammenmelder über das weitere Vorgehen entscheiden. Selbstverständlich können auch für den Fall, dass kein Feuer mehr vorherrscht, weitere Zyklen gefahren werden. Dies könnte sich insbesondere dann als sinnvoll erzeigen, wenn es darum geht, heisse Flächen mit geringstmöglichen Wassermengen zu kühlen. Es hat sich gezeigt, dass die beschriebene Anordnung mit nur einem Loch 12 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löschdüsen 8 sowohl bei vertikal verlaufenden als auch bei horizontal verlaufenden Löschleitungen 7 wirksam ist.
    Im zweiten Beispiel, welches in Fig. 4 illustriert ist, sind zwischen je zwei Löschdüsen 8 eine Mehrzahl von Löchern oder Bohrungen 12 als Eindüsungsmittel im Schlauch 11 vorgesehen. Diese radialen Bohrungen im Schlauch 12 sind so bemessen, dass bereits beim Eindüsen des Inertgases in den mit Löschmittel gefüllten Innenraum der Löschleitung 7 eine homogene Feinverteilung des Gases im Wasser mit kleinstmöglichen Gasblasen erfolgt. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Düsenbohrungen 12 gross genug sind, um ein Einfrieren der Öffnungen mit Sicherheit zu vermeiden. Das flüssige Inertgas geht beim Kontakt mit dem wärmeren Wasser in den gasförmigen Zustand über 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 18 vor. Die resultierende Druckerhöhung innerhalb der Löschleitung sowie der Ausström-Mechanismus aus den Löschdüsen sind die gleichen wie beim obenerwähnten Beispiel mit nur einem Loch zwischen zwei Löschdüsen.
    Wie bereits erwähnt, sind die Löschdüsen 8 so angeordnet und dimensioniert, dass sie die ganze Maschinenoberfläche mit Löschmittel bestreichen können und den umgebenden Raum gleichermassen beaufschlagen. Das Löschmittel wird im wesentlichen parallel zur Maschinenachse resp. zur gefährdeten Oberfläche geführt. Diese "axiale" Versprühung bewirkt somit einen eigentlichen Raumschutz. Dieser Raumschutz kann unter Umständen stark erwünscht sein, insbesondere bei Maschinen, die von einer schallschluckenden Hülle (enclosure) umgeben sind. In Fig. 2 ist eine solche die Gasturbine in ihren wesentlichen Teilen umgebende Hülle 19 partiell dargestellt. Bei diesen Schallschutzelementen handelt es sich um Blechkassetten, welche mit Mineralwolle gefüllt sind. Die Innenwandung wird gebildet durch ein gelochtes Blech, durch welches die Schallwellen in die Schallschluckmasse eindringen können. Der von einem Sprühkegel 9 beaufschlagte Raum 21 (kreuzschraffiert dargestellt) ist begrenzt einerseits durch die potentielle Brandfläche des brennenden Objektes, im Beispielsfall die Brennstoffzufuhrleitung 10 und andererseits durch die Innenwand 20 der Gasturbinen-Einhausung, hier die Hülle 19.
    Es könnte durchaus der Fall eintreten, wie in Fig. 2 symbolisch mit 30 bezeichnet, dass brennendes Öl aus der Brennstoffzufuhrleitung 10 gegen die Hülle 19 spritzt und an der Innenwand 20 entlang nach unten läuft. Es ist unschwer zu erkennen, dass bei den bisherigen Lösungen, bei denen die Löschdüsen in der Regel im Bereich der Aussenhülle angeordnet waren und nahezu senkrecht auf die Maschine gerichtet waren - in diesem Falle radial - der Raum 21 selbst nicht geschützt war. Dies gilt insbesondere für den unmittelbaren Bereich der Hüllenwandung. Die neue Art der Düsenausrichtung hingegen löscht sowohl den Brandherd selbst als auch die Flammen an der brennenden Hülle. Dies geschieht durch Wegblasen der Flamme mittels des leistungsstarken feinen Löschmittelnebels und durch anschliessendes Ersticken. Es ist möglich, dass von der Wand 20 herunterlaufendes brennendes Öl nicht vom Löschmittel eines ersten, dem entprechenden Wandabschnitt zugeordneten Sprühkegels gelöscht wird. In diesem Fall wird das brennende Öl beim Herunterlaufen in den Wirkungsbereich des darunterliegenden, benachbarten Sprühkegels gelangen und dort gelöscht werden.
    Dieser Vorgang kann möglicherweise im gleichen Löschzyklus geschehen. Wie bereits erwähnt, ist nämlich beabsichtigt, entstandenes Feuer innerhalb nur eines Zyklus' mit einer Dauer von ca. 3-4 Sekunden zu löschen. Es kann selbstverständlich vorkommen, insbesondere beim geschilderten Fall eines Jet-Feuers mit Brand der umgebenden Hülle, dass in dem kurzen Intervall von 3-4 Sekunden das Feuer nicht vollständig gelöscht wird. So kann sich an der Innenwand 20 im Bereich 31 noch brennendes Öl zwischen zwei Sprühkegeln befinden, auch wenn der Brandherd selbst bereits gelöscht ist. Das Feuer hat die Eigenschaft, den feinen Wassernebel, erzeugt durch starke Turbulenzen, selbst anzusaugen.
    Hier wäre nun ein weiterer Löschzyklus erforderlich. Um solche Fälle abzudecken, ist es zur Überwachung zweckmässig, innerhalb der Hülle 19 Flammenmelder anzuordnen. Diese können vom an sich bekannten Infrarot-Typ sein, d.h. sie sind in der Lage, durch einen Rauch- und/oder Wassernebel hindurch ein Feuer zu erkennen. Es ist auch denkbar, eine selbsttätige Steuerung von Löschzyklen durch Infrarot-Flammenmelder vorzunehmen.
    Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele 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, was sich vorteilhaft auf die Leistungsfähigkeit des Sprühkegels auswirkt.
    Bezugszeichenliste
    1
    Luftansaugung
    2
    Verdichter
    3
    Brennkammer
    4
    Gasturbine
    5
    Austrittsdiffusor
    6
    Generator
    7
    Löschleitung
    8
    Löschdüsen
    9
    Sprühkegel
    10
    Brennstoffzufuhr
    11
    Verteilkörper
    12
    Loch
    13
    Löschmittelzufuhrleitung
    14
    Rückschlagventil
    15
    Zuführrohr
    16
    Dosierventil
    17
    Gaspolster
    18
    Blasenströmung
    19
    Hülle
    20
    Innenwand der Hülle
    21
    von Sprühkegel 9 beaufschlagter Raum
    30
    brennender Ölstrahl
    31
    brennender Wandabschnitt
    40
    Strömungsrichtung des Löschmittels im Füllvorgang
    41
    Strömungsrichtung Inertgas
    42
    Strömungsrichtung des Löschmittels im Löschzyklus

    Claims (6)

    1. Vorrichtung zum Einbringen von flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas in ein flüssiges Löschmedium, im wesentlichen bestehend aus
      einer mit Löschdüsen (8) versehenen Löschleitung (7),
      in welche eine mit einem Rückschlagventil (14) versehene Löschmittelzufuhrleitung (13) mündet,
      und in welche ein mit einem Dosierventil (16) versehenes Zuführrohr (15) für das flüssige und/oder gasförmige Inertgas mündet,
      dadurch gekennzeichnet,
      dass im Innern der Löschleitung (7) das Zuführrohr (15) in einen gelochten Verteilkörper (11) übergeht, welcher sich längs der Löschleitung erstreckt, und wobei zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Löschmediums aufeinanderfolgenden Löschdüsen (8) in der Löschleitung mindestens ein Loch (12) im Verteilkörper (11) angeordnet ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Loch (12) im Verteilkörper so dimensioniert ist, dass während eines Löschzyklus' in der Löschleitung zwischen zwei benachbarten Löschdüsen (8) ein im Bereich des Loches entstehendes und auf das Löschmittel einwirkendes Gaspolster (17) gebildet wird.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Löcher im Verteilkörper zwischen jeweils zwei Löschdüsen vorgesehen sind, wobei die Löcher so angeordnet und dimensioniert ist, dass während eines Löschzyklus' im Löschmittel ein Zweiphasengemisch mit Blasenströmung (18) gebildet wird.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilkörper (11) ein biegsamer Schlauch ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der biegsame Schlauch ein Hochdruck-Kunstoffschlauch ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschdüsen (8) in der Löschleitung (7) mit ihren Achsen zumindest annähernd parallel zur potentiellen Brandfläche ausgerichtet sind.
    EP99810756A 1999-08-24 1999-08-24 Vorrichtung zum Einbringen eines Inertgases in ein Löschmittel Withdrawn EP1078653A1 (de)

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