EP2259847A1 - Vorrichtung zum aktiven brandschutz in flugzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum aktiven brandschutz in flugzeugen

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EP2259847A1
EP2259847A1 EP09726973A EP09726973A EP2259847A1 EP 2259847 A1 EP2259847 A1 EP 2259847A1 EP 09726973 A EP09726973 A EP 09726973A EP 09726973 A EP09726973 A EP 09726973A EP 2259847 A1 EP2259847 A1 EP 2259847A1
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EP
European Patent Office
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fire
intumescent
temperature
aircraft
intumescent material
Prior art date
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EP09726973A
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EP2259847B1 (de
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Berend Schoke
Heinz-Peter Busch
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Airbus Operations GmbH
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Airbus Operations GmbH
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Publication date
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Publication of EP2259847B1 publication Critical patent/EP2259847B1/de
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/065—Physical fire-barriers having as the main closure device materials, whose characteristics undergo an irreversible change under high temperatures, e.g. intumescent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
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    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/24—Operating or controlling mechanisms
    • A62C2/246—Operating or controlling mechanisms having non-mechanical actuators
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • A62C3/08—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles in aircraft

Definitions

  • the usually at least limited flexible and possibly electrically insulated heating wires can be in an advantageous manner
  • the protective shield for pipe closure can be formed in the event of fire with a honeycomb-shaped structure whose webs and / or cell surfaces facing the cargo space are at least partially coated with an electrically conductive paste which acts as an electrical heating device.
  • Honeycomb-shaped core structure, the webs of the ®, for example, Nomex -paper formed are preferably continuously coated with a suitable intumescent material.
  • Ijjeiz is given by the coated with the conductive paste edges of the honeycomb core structure, whereby the intumescent material foams, swells or inflates and securely closes all chambers of the honeycomb structure against the passage of flue gases.
  • a heater may also serve an electrically conductive, in particular band-shaped nonwoven, which is additionally equipped with an intumescent material.
  • a nonwoven for example a nonwoven fabric formed with electrically conductive carbon fibers or woven copper filaments, can serve, for example, for fireproof sealing of joints between sufficiently fire-resistant ceiling, wall or floor slabs within the hold of an aircraft.
  • a nonwoven is formed self-adhesive, to facilitate installation on the joints or joints, and ideally, to hermetically seal all joints, openings and recesses within the hold, in addition to the sealing of the pipes against the passage of flue gases and the commonly used aerospace fire extinguishing agent Halon ® can.
  • the two heating wires 24,25 serve as heaters to rapidly heat the grid 23 in case of fire by means of a heating current I ⁇ eiz to a required for the intumescent material required initial temperature of for example 250 0 C to the intumescent reaction of the coating of the grid 23 already in one Temperature range between 90 ° and 150 0 C run controlled.
  • the intumescent coating of the grid 23 may be any suitable be formed intumescent epoxy resin or with an intumescent thermoplastic material.
  • Wire braids or wire mesh coated with an intumescent material can be used beyond the use as a fire barrier for the fire protection of electronic components, cable bundles or piping systems (esp. Fuel lines and hydraulic lines).
  • the relevant component or line can be bandaged or wrapped with such intumescent coated or equipped wire mesh.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum aktiven Brandschutz in Flugzeugen mittels mindestens eines Schutzschildes (12,13). Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Schutzschild (12,13) mit einem intumeszierenden Material gebildet, das im Brandfall mittels einer elektrischen Heizeinrichtung (18,19) weit unterhalb der für intumeszierende Materialien ansonsten üblichen Initialtemperatur in der Größenordnung von 250 °C kontrolliert aktivierbar, insbesondere aufschäumbar, ist. Mittels mindestens eines Temperaturfühlers (21) wird im Frachtraum (3) (bevorzugt an verschiedenen Temperaturmessstellen) des Flugzeugs die aktuelle Temperatur gemessen und an eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) übermittelt. Im Brandfall werden innerhalb eines Temperaturintervalls zwischen 90°C und 150 °C die Heizeinrichtungen (18,19) aktiviert und die intumeszierenden Reaktionen der Schutzschilde (12,13) zum Brandschutz ausgelöst. Die Heizeinrichtungen (8,19) sind vorzugsweise im Bereich der Schutzschilde (12,13) angeordnet bzw. in diese integriert und mit mindestens einem Heizdraht (17) und/oder mit einem Flächenheizelement (20) gebildet. Die Schutzschilde (12,13) können sowohl als Platte (14) oder als Gitter (15) ausgebildet sein, die jeweils unter Verwendung eines geeigneten intumeszierenden Materials hergestellt werden. Alternativ kann ein Schutzschild für ein Bauteil mit einer intumeszierenden Beschichtung und einer hierin eingebetteten elektrischen Heizeinrichtung gebildet sein. Die Vorrichtung ist unter anderem für den aktiven Brandschutz im Bereich eines Frachtraums (3) eines Flugzeugs geeignet.

Description

Vorrichtung zum aktiven Brandschutz in Flugzeugen
BEZUG AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 61/072,483 eingereicht am 31. März 2008 und der deutschen Patentanmeldung 10 2008 016 421.6-22, eingereicht am 31. März 2008, deren Inhalte hierin durch Bezug inkorporiert werden.
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum aktiven Brandschutz in Flugzeugen mittels mindestens eines Schutzschildes.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Intumeszierende Werkstoffe zum Brandschutz werden im Allgemeinen mit einem konventionellen organischen Kunststoffmaterial und weiteren Zuschlagstoffen gebildet. Im Brandfall schäumt der intumeszierende Werkstoff zu einem anorganischen, nicht oder nur schwer brennbaren Material auf, worauf die brandhemmende Wirkung der intumeszierenden Substanzen beruht.
Derartige intumeszierende Materialien können beispielsweise mit einem mit Blähgraphit versetzten Polyurethan hergestellt werden, wobei der Blähgraphit im
Brandfall sein Volumen vervielfacht. Alternativ können intumeszierende Materialien auf der Basis von Epoxidharzen erzeugt werden, die mit Zuschlagsstoffen versehen werden, deren Volumen unter Hitzewirkung um ein Vielfaches im Vergleich zum Ausgangszustand zunimmt.
Hierdurch wird es beispielsweise möglich, vom Frachtraum in den Passagierraum führende Leitungen im Brandfall von Innen selbsttätig abzudichten, so dass die Brandgase nicht vom Frachtraum in die Passagierkabine gelangen können. Das den Blähgraphit einschließende Polyurethan wird durch die Hitzeeinwirkung im Wesentlichen vollständig thermisch zersetzt. Infolge der Brandeinwirkung wird das intumeszierende Material vollständig "karbonisiert" und bildet somit einen kunststofffreien, anorganischen Stoff, der in der Lage ist, zum Beispiel eine Leitung feuerhemmend und gegen den Durchtritt von Rauchgasen zu verschließen. Ein zur Einlagerung in das Polyurethan geeignetes intumeszierendes Material ist zum Bespiel der unter der Markenbezeichnung "BayGraphit®" bekannte Werkstoff.
Anstelle von Polyurethan können auch Silikonschaumkunststoffe und/oder Polyimidschaumkunststoffe zur Schaffung des intumeszierenden Materials herangezogen werden. Im Fall des Einsatzes von Silikonschaumkunststoffen bzw. von Polyimidschaumkunststoffen werden diese in der Regel nicht mit einem Blähgraphit ausgerüstet. Bei dieser abweichenden Zusammensetzung wird im Allgemeinen ein anderer intumeszierender Bestandteil, wie zum Beispiel der unter der Markenbezeichnung "Vermiculit®" bekannte Werkstoff, zugesetzt, um die erwünschte brandhemmende Wirkung zu erzielen. Weiterhin können thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe mit eingelagerten, unter der Einwirkung von Hitze intumeszierenden Substanzen, wie beispielsweise Blähgraphit oder "Vermiculit®" verwendet werden. Weiterhin können auch Elastomere über intumeszierende Eigenschaften verfügen. Ein Beispiel hierfür ist die
Gummimischung "FS 195" von 3M®, die mit Natriumsilikat-Kügelchen versetzt ist.
Aufgrund der Grobkörnigkeit des Blähgraphites bzw. der von Vermiculit®- Zuschlägen sind diese in der Regel nicht als funktionale Füllstoffe für die Herstellung von intumeszierenden Beschichtungswerkstoffen, wie zum Beispiel Lacke oder Anstriche, geeignet. In diesem Fall werden als intumeszierende Zuschlagsstoffe vorzugsweise Mischungen aus kolloidalen Kieselsäuren, Aluminiumoxide, Aluminiumhydrate, Aluminiumsilikate sowie weitere Metalloxide eingesetzt. Durch den Einsatz der genannten Zuschlagsstoffe wird die Erzeugung von nahezu homogenen, intumeszierenden Beschichtungen mit geringen Materialstärken zum Schutz von Bauteilen gegen die Einwirkung von Bränden möglich.
Allen genannten Stoffzusammensetzungen ist gemein, dass die gewünschten intumeszierenden Reaktionen im Brandfall erst ab einer bestimmten materialspezifischen Initialtemperatur einsetzen. Diese Initialtemperatur darf einerseits jedoch nicht zu klein sein, damit es im Bereich der normalen Betriebstemperaturen des Flugzeugs nicht zu einer ungewollten intumeszierenden Reaktion kommt. Andererseits darf die Initialtemperatur auch nicht zu hoch sein, um im Brandfall eine hinreichend schnelle und zuverlässige Reaktion zu gewährleisten und damit im Ergebnis eine sichere Brand- bzw. Rauchgasunterdrückung zu bewirken. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird in der Regel versucht, eine Initialtemperatur der intumeszierenden Stoffe in einer Größenordnung von 250 0C einzustellen.
Für viele Bauteile, zum Beispiel Komponenten aus temperaturempfmdlichen Werkstoffen oder Brandschotts, ist jedoch eine kontrollierte Intumeszenz bei einer relativ niedrigen Temperatur, die nur wenig oberhalb der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Flugzeugs liegt, wünschenswert. Derzeit lassen sich jedoch keine Bauteile bzw. Räume auf diese Weise im Brandfall gegeneinander abdichten, da die heutigen intumeszierenden Werkstoffe bei einer Umgebungstemperatur im Bereich von 100 0C noch keine zuverlässige Aufschäumreaktion zeigen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum aktiven Brandschutz in Flugzeugen zu schaffen, bei der ein Brandschutz durch eine kontrollierte
Intumeszenz bei einer Temperatur von deutlich weniger als 250 0C möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass der mindestens eine Schutzschild mit einem intumeszierenden Material gebildet ist, das im Brandfall mittels einer elektrischen Heizeinrichtung aktivierbar, insbesondere aufschäumbar, ist, ergibt sich eine gute und vor allem kontrollierbare Brandschutzwirkung in einem relativ niedrigen Temperaturbereich von 100 0C bis etwa 150 0C, die weit unterhalb der zum Auslösen der intumeszierenden Reaktion erforderlichen Initialtemperatur von etwa 250 0C liegt. Der erfmdungsgemäße Schutzschild kann gleichermaßen als innere Abdichtung in Rohrleitungen oder als ein zumindest bereichsweise wirkender Oberflächenschutz von Bauteilen innerhalb des Flugzeugs dienen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an eine Steuer-und Regelungseinrichtung mindestens ein Temperaturfühler angeschlossen, um eine Temperatur in einem Brandbereich zu überwachen.
Infolge dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine Grenztemperatur im Brandbereich, ab der das durch die Heizeinrichtung bewirkte kontrollierte Aufschäumen des mit einem intumeszierenden Material gebildeten Schutzschildes erfolgt, in einem weiten Temperaturintervall vorzugsweise stufenlos einzustellen. Hierbei ist es in der Regel nicht notwendig, zusätzliche Temperaturfühler für die aktive Brandschutzeinrichtung vorzusehen.
Vielmehr können in vorteilhafter Weise die ohnehin für die Funktion der Feuerlöscheinrichtung im Flugzeug notwendigen, bevorzugt im Frachtraum angeordneten, Temperatursensoren mit benutzt werden. In diesem Fall wird bei Auslösung der automatischen Feuerlöscheinrichtung im Frachtraum zugleich das
Aufschäumen bzw. Aktivieren des intumeszierenden Materials durch das Einschalten der elektrischen Heizeinrichtung veranlasst. Für getrennte Auslösezeitpunkte müssen jedoch separate Temperaturfühler vorhanden sein. Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrische Heizeinrichtung in einem Temperaturintervall von 90 0C bis zu 150 0C mittels der Steuer- und Regeleinrichtung eingeschaltet wird, um das kontrollierte Aufschäumen des intumeszierenden Materials einzuleiten.
Hierdurch wird es möglich, für die Herstellung des mindestens einen erfindungsgemäßen Schutzschildes intumeszierende Materialien einzusetzen, die über eine relativ hohe Initialtemperatur von beispielsweise bis zu 250 0C verfügen, und dennoch das aktive Schutzschild im Brandfall bei einer vergleichsweise niedrigen Raumtemperatur zwischen 90 0C und 1500C durch Aufschäumen kontrolliert gesteuert und zuverlässig zu aktivieren.
Eine weitere Fortbildung der Vorrichtung sieht vor, dass das eingesetzte intumeszierende Material beim Erreichen einer Temperatur von mehr als 250 0C, insbesondere ab einer materialspezifischen Initialtemperatur, selbsttätig aufschäumt. Hierdurch ergibt sich eine Rückfallposition (Redundanz) des aktiven Feuerschutzsystems für den Fall, dass die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung und/oder die elektrische Heizeinrichtung - beispielsweise im Fall eines brandbedingten Versagens der elektrischen Notstromversorgung oder dergleichen - nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert. Denn unbeschadet der beabsichtigten kontrolliert-defϊnierten Aktivierung bzw. Auslösung des Schutzschildes mittels der elektrischen Heizeinrichtung beim Erreichen einer Temperatur zwischen 900C und 150 0C im Brandbereich bzw. im Frachtraum, erfolgt in jedem Fall beim Erreichen bzw. beim Überschreiten einer Grenztemperatur (Initialtemperatur) von etwa 250 0C die automatische Auslösung des intumeszierenden Schutzschildes durch das selbsttätige Aufschäumen des das Schutzschild bildenden intumeszierenden Materials.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die elektrische Heizeinrichtung mindestens einen Heizdraht aufweist. Hierdurch ist ein konstruktiv einfacher Aufbau der elektrischen Heizeinrichtung unter Verwendung von standardisierten und jederzeit verfügbaren Komponenten gewährleistet. Durch das Einspeisen eines ausreichend hohen Heizstromes Iπeiz in den Heizdraht wird dieser auf die zur Auslösung der intumeszierenden Reaktion der Beschichtung erforderliche Initialtemperatur in einem Bereich von etwa 180 0C bis 220 0C gebracht.
Darüber hinaus lassen sich die in der Regel zumindest begrenzt flexiblen und gegebenenfalls elektrisch isolierten Heizdrähte in vorteilhafter Weise in
Schutzschilde mit einer komplexeren geometrischen Form integrieren. Als ein Beispiel hierfür ist ein Gitter bzw. eine gitterartige Struktur zu nennen, das zumindest teilweise mit dem intumeszierenden Material gebildet ist.
Weiterhin ist es möglich, ein derartiges Gitter zumindest teilweise mit elektrischen Heizdrähten (Widerstandsdrähten) herzustellen, wobei das Gitter, einschließlich der einfachen, nicht beheizbaren Drähte, bevorzugt vollständig mit einem intumeszierenden Material beschichtet und innerhalb einer Rohrleitung angeordnet wird. Hierdurch kann zum Beispiel eine Belüftungsleitung zwischen einem Frachtraum und einer Passagierkabine eines Flugzeugs im Brandfall durch das aktive Aufschäumen des intumeszierenden Materials mittels der Heizdrähte gasdicht gegenüber toxischen Rauchgasen und weiteren nachteiligen Brandwirkungen in Gestalt von Hitzestrahlung abgedichtet werden. In der Regel wird ein derartiges Gitter, in Abhängigkeit von einer Querschnittsgeometrie des zu verschließenden Rohres, über eine kreisförmige, elliptische, ovale oder viereckige Grundfläche verfügen. Erforderlichenfalls sind Isolierstücke jeweils in Kreuzungspunkten des Gitters vorzusehen, um Kurzschlüsse zwischen den Heizdrähten und den übrigen Metalldrähten des Gitters zu vermeiden. Nicht als Heizdrähte fungierende Metalldrähte des Gitters sind gegebenenfalls mit einem Isolier lack zu versehen, um eine ungewollte Überbrückung von nicht isolierten Heizdrähten und eine hierdurch verringerte Heizleistung zu verhindern.
Darüber hinaus können fertige Metallgitter ("Maschendraht" etc.) eingesetzt werden, die zumindest abschnittsweise bzw. bereichsweise mit elektrischen Heizdrähten umwickelt werden. Erforderlichenfalls müssen auch derartige Metallgitter mit einer zusätzlichen elektrischen Isolierung, zum Beispiel einem Phenolharz-Isolierlack, einer Tauchisolierung oder dergleichen versehen werden, um eine unkontrollierte Überbrückung der eingeflochtenen, gegebenenfalls elektrisch leitfähigen Heizdrähte zu unterbinden.
Ferner kann der Schutzschild zum Rohrleitungsverschluss im Brandfall mit einer honigwabenförmigen Struktur gebildet sein, deren zum Frachtraum weisende Stege und/oder Zellenflächen zumindest abschnittsweise mit einer elektrisch leitfähigen Paste beschichtet sind, die als elektrische Heizeinrichtung wirkt. Die Stege der zum Beispiel mit Nomex®-Papier gebildeten honigwabenförmigen Kernstruktur sind vorzugsweise durchgehend mit einem geeigneten intumeszierenden Material beschichtet. Im Brandfall wird ein ausreichend hoher Heizstrom Ijjeiz durch die mit der Leitpaste beschichteten Kanten der honigwabenförmigen Kernstruktur gegeben, wodurch das intumeszierende Material aufschäumt, aufquillt bzw. sich aufbläht und sämtliche Kammern der Honigwabenstruktur gegen den Durchtritt von Rauchgasen sicher verschließt.
Bei einer hinreichend großen Höhe der Honigwabe von beispielsweise mehr als 5 cm in Richtung der Längsachse des abzudichtenden Rohres, ist ein hinreichend druckbelastbarer Verschluss im Brandfall durch das aufgequollene intumeszierende Material erreichbar. Eine weitere Fortbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die elektrische Heizeinrichtung mit mindestens einem flächenhaften Heizelement, insbesondere mit einer elektrischen Widerstands folie oder dergleichen, gebildet ist.
Diese Variante der Heizeinrichtung kann vor allem dann in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, wenn ein im Wesentlichen ebenes, temperaturempfindliches Bauteil zum Brandschutz zumindest bereichsweise ein- oder zweiseitig mit einem flächenhaften Schutzschild aus dem intumeszierenden Material beschichtet und/oder mit Platten aus dem intumeszierenden Material belegt und/oder beschichtet werden soll. In einer solchen Konstellation wird das flächenhafte elektrische Heizelement in und/oder unterhalb der intumeszierenden Schicht bzw. in eine mit dem intumeszierenden Material hergestellte Platte eingebettet, so dass ein flächendeckendes und zeitgleiches Aufschäumen des Schutzschildes im Brandfall möglich ist. Eine oberflächliche Anordnung des Flächenheizelementes auf dem intumeszierenden Material ist von Nachteil, da das Heizelement in diesem Fall unmittelbar der Wirkung des Feuers bzw. der Strahlungswärme ausgesetzt ist.
Unbeschadet hiervon erlaubt das flächenhaft ausgestaltete Heizelement ein gleichmäßiges und schnelles Erhitzen des intumeszierenden Materials des Schutzschildes, wodurch ein gleichmäßiger und rascher Aufschäumprozess bewirkt wird, der zu einer Verringerung von Brandschäden an den zu schützenden Bauteilen beiträgt.
Als Heizeinrichtung kann ferner auch ein elektrisch hinreichend leitfähiges, insbesondere bandförmiges Vlies dienen, das zusätzlich mit einem intumeszierenden Material ausgerüstet ist. Ein derartiges Vlies, zum Beispiel ein mit elektrisch leitfähigen Kohlefasern oder eingewebten Kupferfilamenten gebildetes Vlies, kann zum Beispiel zur brandsicheren Abdichtung von Fugen zwischen an sich hinreichend feuerresistenten Decken-, Wand- oder Bodenplatten innerhalb des Frachtraums eines Flugzeugs dienen. Vorzugsweise wird ein derartiges Vlies selbstklebend ausgebildet, um die Montage auf den Fugen bzw. Trennstellen zu erleichtern, und im Idealfall alle Fugen, Öffnungen und Ausnehmungen innerhalb des Frachtraums in Ergänzung zur Versiegelung der Rohrleitungen gegen den Durchtritt von Rauchgasen sowie dem üblicherweise in der Luftfahrt eingesetzten Löschmittel Halon® im Brandfall hermetisch abdichten zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 Ein Schutzschild zum Verschließen einer Rohrleitung im Brandfall gegen den Durchtritt von Rauchgasen sowie eine mit einem weiteren Schutzschild geschützte Trennwand, und
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein mit einem intumeszierenden Material gebildetes
Gitter als Schutzschild zum Verschluss einer Rohrleitung (Belüftungsbzw. Klimatisierungsleitung) gemäß Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Verschließen einer
Rohrleitung, insbesondere einer Belüftungsleitung, und zum Schutz einer Trennwand (Brandschott) in einem Brandfall.
Eine Vorrichtung 1 ist im Bereich einer Trennwand 2 angeordnet, die zwischen einem Frachtraum 3 eines Flugzeugs und einem Passagierraum 4 senkrecht verläuft. Im Frachtraum 3 ist ein Feuer 5 lokalisiert. Der Frachtraum 3 ist mit dem Passagierraum 4 durch eine Rohrleitung 6, insbesondere eine Belüftungsleitung, verbunden, die in einer Verbindungsöffnung 7 in der Trennwand 2 aufgenommen ist. Luft aus dem Frachtraum 3 wird mittels eines Gebläses 8 in Richtung der Pfeile 9,10 in den Passagierraum 4 gefördert und hierbei zugleich mittels einer Einrichtung 11 klimatisiert, das heißt insbesondere wird die Temperatur, der Druck und/oder die Luftfeuchte der dem Passagierraum 4 zugeführten Luft eingestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Temperaturfühler 21 sowie zwei Schutzschilde 12,13, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mit einer Platte 14 mit einem intumeszierenden Material zum Schutz der Trennwand 2 vor der Wirkung des Feuers 5 und als ein Gitter 15 zur Abdichtung der Rohrleitung 6 gegenüber vom Feuer 5 ausgehenden Rauchgasen 16 ausgestaltet sind. Anstelle der Platte 14 kann die Trennwand 2 auch mit einer Beschichtung mit einer Stärke von bis zu 3 mm aus einem intumeszierenden Material gebildet sein.
Das Gitter 15 weist zumindest abschnittsweise eine mit Heizdrähten 17 bzw. Widerstandsdrähten gebildete elektrische Heizeinrichtung 18 auf, wobei die Heizdrähte 17 sowie die übrigen nicht mit einer Bezugsziffer bezeichneten Metalldrähte des Gitters 15 zumindest abschnittsweise mit einem geeigneten intumeszierenden Material beschichtet, das heißt allseitig umgeben sind. Die Heizdrähte 17 des Gitters 15 können zugleich auch als Gitterdrähte dienen.
Die vor der Trennwand 2 angeordnete Platte 14 kann vollständig oder zumindest teilweise mit einem intumeszierenden Material gebildet sein, in das eine elektrische Heizeinrichtung 19 eingebettet ist. Alternativ kann die Heizeinrichtung 19 auch hinter der Platte 14 angeordnet sein.
Alternativ kann eine zum Frachtraum 3 weisende Seite der Trennwand 2 zumindest bereichsweise mit einer intumeszierenden Beschichtung versehen sein, in die oder unterhalb der eine elektrische Heizeinrichtung mit einer möglichst geringen Bauhöhe, insbesondere Heizdrähte mit geringen Querschnitten und/oder eine Heizfolie, angeordnet ist. Die Beschichtung weist vorteilhafterweise eine Materialstärke von weniger als 1 mm auf. Die Heizeinrichtung 19 innerhalb der Platte 14 wird in vorteilhafter Weise mit flächenhaften Heizelementen 20, insbesondere in der Form einer elektrischen Widerstandsfolie, mäandrierenden Heizdrähten mit geringen Abständen oder dergleichen, realisiert.
Der im Brandfall vollständig aufgeschäumte Zustand der Beschichtung des Gitters 15 ist in der Fig. 1 durch die unregelmäßige Freihand-Umrisslinie (mit punktierter Füllung) stark überhöht angedeutet. Entsprechend ungleichmäßig schäumt im Brandfall auch die zum Feuer 5 weisende, nicht mit einer Bezugsziffer bezeichnete Oberfläche der anfänglich vollkommen ebenen Platte 14 zum Schutz der Trennwand 2 auf.
Für den Fall, dass die Trennwand 2 mit hinreichend feuerresistenten Plattenelementen gebildet ist, ist ein Schutz durch die intumeszierende Platte 14 bzw. eine intumeszierende Beschichtung vom Grundsatz her nicht notwendig. Da die Plattenelemente in der Regel auf Stoß unter Bildung von Fugen aneinander und an die Frachtraumbegrenzung stoßen, können die entstehenden Fugen jedoch mit einem bandförmigen, elektrisch leitfähigen Vlies als Schutzschild bedeckt werden, das mit einem intumeszierendem Material ausgerüstet bzw. beschichtet ist. Das elektrisch leitfähige Vlies wirkt als Heizeinrichtung und veranlasst das kontrolliert-aktive Aufquellen des damit in Kontakt stehenden intumeszierenden Materials im Brandfall, so dass ein Durchtritt von Rauchgasen durch beispielsweise sich infolge der Brandeinwirkung erweiternde Fugen zwischen den Plattenelementen verhindert wird. Die Veränderung der Fugenbreite kann im Brandfall unter anderem durch eine thermische Verformung bzw. Verwerfung der Unterkonstruktion der Trennwand 2 hervorgerufen werden.
Mittels eines derartigen Vlieses kann der Frachtraum im Brandfall hermetisch gegenüber dem Passagierbereich gegen den Durchritt von Brandgasen abgedichtet werden. AIs ein geeignetes intumeszierendes Material kommen für die Beschichtung des Gitters 15 zum Beispiel Polyurethane oder andere streich- und/oder tauchfähige Kunststoffmaterialien in Betracht, die mit geeigneten intumeszierenden Zuschlagsstoffen, wie den eingangs erwähnten kolloidalen Kieselsäuren, Aluminiumoxiden, Aluminiumhydraten, Aluminiumsilikaten oder anderen Metalloxiden, versetzt sind.
Eine lediglich intumeszierende Beschichtung für die Trennwand 2 mit einer zumindest bereichsweise integrierten elektrischen Heizeinrichtung - ohne eine vorgelagerte intumeszierende Platte 14 - weist bevorzugt eine entsprechende Zusammensetzung auf.
Alternativ kann die Trennwand 2 mit intumeszierenden Vliesen, Geweben oder ähnlichen intumeszierenden Halbzeugen belegt sein.
Abweichend von den vorstehend erwähnten intumeszierenden Materialien können eine Vielzahl von anderen intumeszierenden Werkstoffen bzw. Zuschlagsstoffen zur Herstellung der Schutzschilde 12,13 verwendet werden.
Durch das Feuer 5 wird im Brandfall im Bereich eines Temperaturfühlers 21 eine Temperatur von 100 0C in der Regel schnell erreicht und überschritten. In diesem Fall werden die Heizeinrichtungen 18,19 durch eine Steuer- und Regeleinrichtung 22 aktiviert, so dass sowohl die Platte 14 als auch das Gitter 15 rasch auf die Initialisierungstemperatur von etwa 250 0C gebracht werden und der aktive Brandschutz im Hinblick auf die Trennwand 2 und die Rohrleitung 6 durch das
Aufschäumen des intumeszierenden Materials wirksam wird, obwohl im Bereich des Temperaturfühlers 21 anfänglich noch relativ geringe Temperaturen von etwas 100 0C vorherrschen. Zugleich wird die Rohrleitung 6 durch die aufschäumende intumeszierende Beschichtung des Gitters 15 gegen den Durchtritt der toxischen Rauchgase 16 sicher versiegelt. Ferner kann alternativ oder zusätzlich zu der temperaturgesteuerten Aktivierung eine manuelle Auslösung der Heizeinrichtungen 18,19 durch das Bordpersonal vorgesehen sein. In diesem Fall ist bevorzugt mindestens ein zusätzliches Betätigungselement, insbesondere ein elektrischer Schalter, im Bereich des Passagierraums und/oder im Cockpit des Flugzeugs angeordnet.
Die Grenztemperatur, ab der die beiden Heizeinrichtungen 18,19 von der Steuer- und Regeleinrichtung 22 selbsttätig eingeschaltet werden, ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 90 0C und 150 0C stufenlos einstellbar, da die maximal zulässige Betriebstemperatur eines (Passagier-)Flugzeugs im Allgemeinen bei ungefähr 80 0C liegt. Unter Umständen müssen für die Auslösung der Heizeinrichtung 18,19 daher vom Feuerlöschsystem unabhängige Temperatursensoren eingesetzt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Gitter, das zum selbsttätigen, gesteuerten Verschluss von Rohrleitungen, insbesondere von Belüftungsleitungen in Flugzeugen, im Brandfall vorgesehen ist.
Ein Gitter 23 zum Einsatz innerhalb einer Rohrleitung mit viereckigem, rundem oder ovalem Querschnitt ist mit zwei mäandrierend verlegten Widerstandsdrähten bzw. elektrisch leitfähigen Heizdrähten 24,25 gebildet. Die vorzugsweise durchgehend mit einem intumeszierenden Material beschichteten Heizdrähte 24,25 bilden eine Vielzahl von Ausnehmungen 26 zum Durchtritt der zu klimatisierenden Luft, die nicht durchgängig mit einer Bezugsziffer versehen sind.
Die beiden Heizdrähte 24,25 dienen als Heizeinrichtungen, um das Gitter 23 im Brandfall mittels eines Heizstromes Iπeiz bis auf eine für das eingesetzte intumeszierende Material erforderliche Initialtemperatur von beispielsweise 250 0C zügig aufzuheizen, um die intumeszierende Reaktion der Beschichtung des Gitters 23 schon in einem Temperaturbereich zwischen 90° und 150 0C gesteuert ablaufen zu lassen. Die intumeszierende Beschichtung des Gitters 23 kann mit jedem geeigneten intumeszierenden Epoxidharz oder mit einem intumeszierenden thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet sein. Infolge der intumeszierenden Reaktion werden die Ausnehmungen 26 schnell und vollständig durch Aufschäumen bzw. Aufblähen geschlossen und somit der Durchtritt von "kalten" Rauchgasen durch das Gitter 23 im Brandfall schon bei relativ geringen Temperaturen zuverlässig verhindert.
Um Kurzschlüsse zwischen den Heizdrähten 24,25 zu vermeiden, ist es in der Regel erforderlich, jeweils in Knotenpunkten des Gitters 23 eine hochtemperaturfeste elektrische Isolierung vorzusehen, von denen lediglich drei Isolierungen 27 bzw. Isolierelemente stellvertretend für die übrigen mit einer Bezugsziffer versehen sind. Abweichend von der gezeigten mäandrierenden Anordnung der beiden Heizdrähte 24,25 können abweichende Verlegeformen gewählt werden, um eine möglichst gleichmäßige, effektive und schnelle Erhitzung des Gitters 23 zu bewirken. Beispielsweise können vorgefertigte, handelsübliche Metallgeflechte bzw. Gitter verwendet werden, in die eine ausreichende Anzahl von Heizdrähten eingeflochten wird.
Mit einem intumeszierenden Material beschichtete Drahtgeflechte bzw. Drahtgitter können über die Anwendung als Brandschott hinaus auch zum Brandschutz von elektronischen Komponenten, Kabelbündeln oder Rohrleitungssystemen (insb. Kraftstoffleitungen und Hydraulikleitungen) eingesetzt werden. In diesem Fall kann die betreffende Komponente oder Leitung mit einem solchen intumeszierend beschichteten bzw. ausgerüsteten Drahtgeflecht bandagiert bzw. umwickelt werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein aktiver Brandschutz in einem Auslösebereich zwischen 90 0C und 150 0C mit Schutzschilden 12,13 aus intumeszierenden Werkstoffen gewährleistet, obwohl sich die Initialtemperaturen derartiger Materialien heutzutage in der Regel in einer Größenordnung von etwa 250 0C bewegen. Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Trennwand
3 Frachtraum (Flugzeug)
4 Passagierraum (Flugzeug)
5 Feuer
6 Rohrleitung
7 Verbindungsöffnung (Trennwand)
8 Gebläse
9 Pfeil
10 Pfeil
11 Einrichtung (Klimatisierungseinrichtung)
12 Schutzschild
13 Schutzschild
14 Platte
15 Gitter
16 Rauchgas
17 Heizdraht
18 Heizeinrichtung
19 Heizeinrichtung
20 flächenhaftes Heizelement (z.B. elektrische Widerstands folie)
21 Temperaturfühler (Sensor)
22 Steuer- und Regeleinrichtung
23 Gitter
24 Heizdraht
25 Heizdraht
26 Ausnehmung
27 Isolierung (Isolierelement)

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Vorrichtung (1) zum aktiven Brandschutz in Flugzeugen mittels mindestens eines Schutzschildes (12,13), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schutzschild (12,13) mit einem intumeszierenden Material gebildet ist, das im Brandfall mittels einer elektrischen Heizeinrichtung (18,19) aktivierbar, insbesondere aufschäumbar, ist.
2. Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) mindestens ein Temperaturfühler (21) angeschlossen ist, um eine Temperatur in einem Brandbereich zu überwachen.
3. Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (18,19) in einem Temperaturbereich zwischen 90 0C und
150 0C mittels der Steuer- und Regeleinrichtung (22) einschaltbar ist, um das kontrollierte Aufschäumen des intumeszierenden Materials auszulösen.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das intumeszierende Material ab einer Temperatur von 250 0C, insbesondere ab einer materialspezifischen Initialtemperatur, selbsttätig aufschäumt.
5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (18,19) mindestens einen Heizdraht aufweist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizeinrichtung (18,19) mit mindestens einem flächenhaften Heizelement (20), insbesondere mit einer elektrischen Widerstands folie, gebildet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brandbereich, insbesondere ein Frachtraum (3) eines Flugzeugs, von einem Schutzbereich, insbesondere einer Passagierkabine (4) eines Flugzeugs, durch eine Trennwand (2) mit mindestens einer Verbindungsöffnung (7), insbesondere mit mindestens einer Rohrleitung (6), separiert ist, wobei der Schutzschild (13) in der mindestens einen Verbindungsöffnung (7) angeordnet ist, um diese im Brandfall druckdicht zu verschließen.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schutzschild (12) mit mindestens einer Platte (14) gebildet ist, die zumindest bereichsweise mit dem intumeszierenden Material gebildet ist.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schutzschild (13) mit mindestens einem Gitter (15) gebildet ist, das zumindest bereichsweise mit dem intumeszierenden Material beschichtet ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bauteil im Bereich des Frachtraums (3), insbesondere die Trennwand (2) zwischen dem Frachtraum (3) und dem Passagierraum (4), zumindest bereichsweise mit dem intumeszierenden Material beschichtet ist.
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