EP1078653A1 - Device for inserting an inert gas in a fire extinguishing agent - Google Patents
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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
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- EP
- European Patent Office
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- extinguishing
- line
- nozzles
- inert gas
- extinguishing agent
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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.
Abstract
Description
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.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.
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.
- WO-95/24274 describes a device in which the gaseous inert gas also serves as a blowing agent for the extinguishing agent. The inert gas is introduced intermittently into the mixing device and in a very specific amount in order to achieve a defined plug flow with separated gas and water parts in the feed line to the extinguishing nozzle. The flow emerging from the extinguishing nozzle is exposed to an acoustic field, the frequency of which is a multiple of the frequency of the plug flow within the feed line.
- 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 a homogeneous aerosol-like water mist jet with water droplets brought to freezing temperature.
- Also known from WO-95/28204 or WO-95/28205 are mixing devices in which the gaseous inert gas also serves as a blowing agent for the extinguishing agent. The aim of these devices is an effective and immediate mixing of the gas with the extinguishing liquid. This mixture then flows via a line to the extinguishing nozzles arranged in series downstream. Tests have shown that with such an arrangement, the pressure in the system collapses as soon as the gas-containing extinguishing agent acts on the first extinguishing nozzle. As a result, the extinguishing nozzles located downstream are no longer adequately supplied with extinguishing agent.
- EP-A-0 798 019 describes a method and a device in which a liquid inert gas is added to the extinguishing agent under increased pressure to produce a two-phase bubble flow. To this end, more inert gas is added than can dissolve under the given pressure conditions and the chosen residence time. An aerosol with the optimal droplet size for fire fighting is created at the extinguishing nozzle.
- Tests have shown that in the device according to EP-A-0 798 019 the excess inert gas in the pipeline separates again from the extinguishing agent after a certain time. This is remedied by a post-mixing device, as is known from EP-A-0 904 806 and in which an extinguishing agent oversaturated with inert gas is again generated. The injection means, which can be radial bores, are dimensioned in the mixing device according to EP-A-0 904 806 in such a way that even when the inert gas is injected into the channel through which the extinguishing agent flows, a homogeneous fine distribution of the gas in the water with the smallest possible gas bubbles takes place. However, it is important to ensure that the nozzle bores are large enough to prevent the openings from freezing. In order to form a defined bubble flow downstream of the injection, more CO 2 is introduced into the extinguishing agent than can dissolve in it. The undissolved excess is in the form of bubbles. The mixture tends to evaporate depending on the respective pressure and temperature; a pressure loss in the line consequently leads to evaporation. Part of the pressure drop is compensated for by degassing the dissolved inert gas. The evaporation causes an increase in volume. With this measure, at least advantageous pressure maintenance in the system is achieved, as was determined by tests. Ultimately, this means that all extinguishing nozzles are subjected to approximately the same extinguishing pressure regardless of the associated line length. However, if the injection agent holes are too large, the homogeneous fine distribution of the gas in the water that was initially desired may not be feasible. To remedy this, flow-influencing means in the form of vortex generators are arranged in the flow-through channel. These vortex generators are arranged so that a sufficiently large mixing zone is available within the housing downstream of them. These flow-influencing agents can also be provided further downstream if the excess of inert gas begins to separate from the extinguishing agent.
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. 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.
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.According to the invention, 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.
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.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. Compared to conventional low pressure systems increased 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. Given the possibility of cyclical operation, 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.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Verteilkörper ein biegsamer Schlauch ist. Ein solcher Verteilkörper kann an jede mögliche Geometrie der Löschleitung mühelos angepasst werden.It is particularly advantageous if 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.
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. It can be used as a flexible distribution body with a high-pressure plastic hose to use. Such 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.
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.It is useful if 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. With the usual, 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. Here the extinguishing agent is in the zone sprayed between the fire and the flame.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Anwendung an einer Gasturbinenanlage vereinfacht dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is in use shown in simplified form on a gas turbine system.
Es zeigen:
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. Only the elements essential for understanding the invention are shown. Not shown are those made upstream of the extinguishing device Provision of the inert gas and the extinguishing agent.
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.1, a gas turbine block is shown schematically with the elements
Generator 6, air intake 1,
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.The arrangement of the extinguishing nozzles is shown in FIG. Provided,
that 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. As one of the decisive ones
Machine diameter can be, for example, the one around the machine
Folded annular
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.With regard to this absorption capacity, it is assumed that water as Extinguishing media is provided. It is also assumed that there is a fire in a Deletion cycle can be deleted. Finally, a for the deletion process Spray water quantity of approx. 4 liters of water per nozzle is assumed. Runs the Extinguishing line as a circular ring and is the ring diameter due to Known machine specifications, so that the absorption of the extinguishing agent required cross section of the extinguishing line can be determined.
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.The extinguishing
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.So far extinguishing systems are known. To put the pressure in the extinguishing line on An effective measure of increasing the system as described at the beginning pressurized inert gas added. This usually happens either at a central location far upstream of the extinguishing nozzles or immediately inside the extinguishing nozzles. Both solutions have such serious disadvantages that they cannot be considered for many applications.
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.This is where the invention begins. It 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. For this purpose, the liquid or gaseous inert gas, here CO 2 , is first introduced into the extinguishing
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. The introduction of the required pressure in the immediate vicinity of the extinguishing nozzles
is now done in the simplest way. Within the extinguishing line - the same as before
can be of any geometry and size - one with
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.The idea is now that between two in the flow direction of the
Extinguishing medium
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.The functioning of the invention is illustrated below with two design variants explained. In both cases the diameter is circular Extinguishing line approx. 50-70 mm, that of the hose approx. 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.In the first example, which is illustrated in FIG. 3, there is actually between two
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.When a delete cycle is triggered, the following happens: The
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.In the second example, which is illustrated in FIG. 4, a plurality of holes or bores 12 are provided as injection means in the hose 11 between two extinguishing
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. As already mentioned, the extinguishing
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.The case could certainly occur, as symbolically designated by 30 in FIG. 2,
that burning oil from the
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.This may happen in the same erase cycle. How
already mentioned, it is intended to fire within only one
Cycle 'with a duration of about 3-4 seconds. It can go without saying
occur, especially in the case of a jet fire described
Fire of the surrounding shell that in the short interval of 3-4 seconds
Fire is not completely extinguished. So can on the
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.Another delete cycle would be required here. To cover such cases it is useful for monitoring, 19 flame detectors within the shell to arrange. These can be of the infrared type known per se, i.e. they are able to fire through smoke and / or water mist detect. It is also conceivable to control delete cycles automatically with infrared flame detectors.
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. The invention is of course not limited to the exemplary embodiments shown and described. In contrast to pure water as an extinguishing agent, a water-foam mixture would also be conceivable. In addition to 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.
- 11
- LuftansaugungAir intake
- 22nd
- Verdichtercompressor
- 33rd
- BrennkammerCombustion chamber
- 44th
- GasturbineGas turbine
- 55
- AustrittsdiffusorOutlet diffuser
- 66
- Generatorgenerator
- 77
- LöschleitungExtinguishing line
- 88th
- LöschdüsenExtinguishing nozzles
- 99
- SprühkegelSpray cone
- 1010th
- BrennstoffzufuhrFuel supply
- 1111
- VerteilkörperDistribution body
- 1212th
- Lochhole
- 1313
- LöschmittelzufuhrleitungExtinguishing agent supply line
- 1414
- Rückschlagventilcheck valve
- 1515
- ZuführrohrFeed pipe
- 1616
- DosierventilDosing valve
- 1717th
- GaspolsterGas cushion
- 1818th
- BlasenströmungBubble flow
- 1919th
- HülleCover
- 2020th
- Innenwand der HülleInner wall of the case
- 2121
- von Sprühkegel 9 beaufschlagter Raumarea acted upon by spray cone 9
- 3030th
- brennender Ölstrahlburning jet of oil
- 3131
- brennender Wandabschnittburning wall section
- 4040
- Strömungsrichtung des Löschmittels im FüllvorgangDirection of flow of the extinguishing agent in the filling process
- 4141
- Strömungsrichtung InertgasInert gas flow direction
- 4242
- Strömungsrichtung des Löschmittels im LöschzyklusDirection of flow of the extinguishing agent in the extinguishing cycle
Claims (6)
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.Device for introducing liquid and / or gaseous inert gas into a liquid extinguishing medium, consisting essentially of
that in the inside of the extinguishing line (7) the feed pipe (15) merges into a perforated distribution body (11) which extends along the extinguishing line, and at least one hole (2) in the extinguishing line between each two extinguishing nozzles (8) following one another in the flow direction of the extinguishing medium 12) is arranged in the distribution body (11).
Priority Applications (2)
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