WO1995025564A1 - Gasgeneratoren und ihre verwendung in pulverfeuerlöschern - Google Patents

Gasgeneratoren und ihre verwendung in pulverfeuerlöschern Download PDF

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WO1995025564A1
WO1995025564A1 PCT/EP1994/000926 EP9400926W WO9525564A1 WO 1995025564 A1 WO1995025564 A1 WO 1995025564A1 EP 9400926 W EP9400926 W EP 9400926W WO 9525564 A1 WO9525564 A1 WO 9525564A1
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WO
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gas
powder
charge
gas generator
openings
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PCT/EP1994/000926
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English (en)
French (fr)
Inventor
Vladimir Michajlovic^¿ SAKURIN
Vjac^¿eslav Borisovic^¿ MARTYS^¿EV
Original Assignee
Pronova Technologie- Und Vertriebsgesellschaft Mbh
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.)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C13/00—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use
    • A62C13/02—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals
    • A62C13/22—Portable extinguishers which are permanently pressurised or pressurised immediately before use with pressure gas produced by chemicals with incendiary substances producing pressure gas

Definitions

  • the present invention relates to the field of fire extinguishing technology, in particular powder fire extinguishers which are equipped with a pyrotechnic gas generator, and gas generators therefor which represent the means for generating the operating pressure in the housings of the powder fire extinguishers, and can be fire extinguishing when fired Powder are used.
  • a powder fire extinguisher with a gas generator is known.
  • the generator is formed by a chamber with a gas-generating charge, a cooler, which is provided with a sublimating insert, and a gas line for supplying the generator gas into the bottom region of the housing of the fire extinguisher, which are connected in series.
  • the generator is formed by a chamber containing a gas-generating charge, a cooler, which is designed in the form of coaxial cylinders made of a heat-absorbing material, and a gas line, which are connected to each other.
  • a gas generator of a powder fire extinguisher is also known, the gas generator of which has a chamber with an initiator arranged therein with a part of the gas-generating charge, to which a coaxial one Gas line is arranged, the side surfaces are partially provided with a perforation. The main part of the gas generation charge is arranged around the perforation of the gas line.
  • the known fire extinguisher contains a housing with a fire-extinguishing powder, a gas generator, which includes a starter system, a cylindrical combustion or decomposition chamber with a gas-generating charge arranged therein, the chamber having openings in its side wall which are in the lower part of the housing of the fire extinguisher are arranged.
  • a gas generator which includes a starter system, a cylindrical combustion or decomposition chamber with a gas-generating charge arranged therein, the chamber having openings in its side wall which are in the lower part of the housing of the fire extinguisher are arranged.
  • Ammonium phosphate has a melting temperature of 180 ° C, but the temperature of the generator gas that is formed when the gas-generating charge is burned is from 500 to 1500 ° C. Therefore, when using the known device for displacing a powder on a light-melting basis, partial melting occurs due to the action of the high-temperature gas on the powder, and agglomerates form in the powder which prevent the free outflow of the powder from the housing of the Extinguish the fire extinguisher.
  • the present invention has for its object to significantly expand the application possibilities of a powder fire extinguisher equipped with it by constructive improvements to the pyrotechnic gas generators for use in powder fire extinguishers.
  • a gas generator in particular for a powder fire extinguisher, with an ignition head, a combustion chamber with openings for the escape of a gas, and a gas-generating charge which is arranged in the chamber and which is arranged with a space between the walls of the combustion chamber , in which (i) the gas-generating charge has a degressive fire surface and is produced from a composition which burns to produce gas at atmospheric pressure, the area of the openings for the exit of the gas being (0.0013-0.05 ) times the total initial area of the surface of the charge, and / or (ii) which additionally contains a porous body which has elastic properties and is located in the combustion chamber between the charge and the openings for the The outlet of the gas is arranged, a substance in the form of a finely dispersed powder being embedded in the porous body, which sublimes when exposed to high temperature.
  • the gas-generating charge is designed in the form of a set of channelless tablets
  • the openings for the gas outlet are covered with a material which is under the action of the burning temperature of the gas-generating charge or at a pressure , which does not exceed the value of a supercritical pressure drop for the generator gas, is decomposed or destroyed
  • the openings for the gas outlet in the lower region of the gas generator are arranged opposite the ignition head
  • the porous body is made of a fiber material
  • / or e) is the material covering the openings.
  • the invention further relates to the use of a gas generator of the type mentioned in a powder fire extinguisher, in particular in a powder fire extinguisher with an extinguishing powder based on low-melting compounds, or powder fire extinguishers which are equipped with a gas generator according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the basic structure of a gas generator, the openings for the gas outlet being covered with a paper tape that can be destroyed under pressure or temperature after the charge has been ignited;
  • Figure 2 shows the overall view of a powder fire extinguisher with a gas generator with a porous body made of a fiber material, in which an endothermic decomposable or volatilized finely dispersed powder is embedded.
  • a gas generator generally has: a closure / 3 starter head 3 with an igniter 6, a generally cylindrical combustion chamber 4 with a charge 7 arranged therein, which with a space to the Walls is arranged and which is made of a compressed pyrotechnic mixture, and openings 10 for the gas outlet, which are arranged in the lower part of the combustion chamber 4 or, in accordance with the arrangement of the gas generator in the powder fire extinguisher, also in the lower end of the housing 1 of the fire extinguisher are.
  • the fire extinguisher points - cf.
  • Figure 2 - a housing 1, which is filled with a fire-extinguishing powder 2, as well as the gas generator mounted therein, and an outlet valve 5.
  • the gas-generating charge 7 In the combustion chamber 4 there is an initiator or ignition composition 6, the gas-generating charge 7, and according to FIG 2 a porous body 8, namely between the charge 7 and the openings for the gas outlet 10, arranged.
  • a substance 9 which sublimates at high temperature in the form of a finely dispersed powder is introduced into the porous body 8. stores.
  • the charge 7 should be able to burn stably in the combustion chamber 3 at normal pressure.
  • a composition which fulfills these requirements is, for example, one according to patent SU 1 445 739 A1. Openings 10 with a total area are formed in the walls of the combustion chamber, which ensure that a gas jet emerges from the gas generator in the subsonic region.
  • the fire area of the cargo which determines the gas supply, do not increase over time but have a degressive surface, ie a surface that diminishes over time.
  • the speed of the gas stream flowing out of the gas generator has the highest value at the beginning and decreases over time, which ensures that there is no negative influence of the generator gas on the powder during the entire work of the gas generator.
  • nerators is exercised, even taking into account a certain acceleration in the burning of the composition owing to an increase in the pressure in the housing of the fire extinguisher and, accordingly, also in the combustion chamber of the gas generator.
  • the degressive shape of the fire surface of the load ensures that the pressure in the housing of the fire extinguisher rises rapidly at the beginning of the work of the gas generator and subsequently that it is not maintained too high when the outlet valve is opened (when the powder is supplied) to the source of the fire) until the work of the gas generator is finished.
  • the total area of the outlet openings in the gas generator which ensures the outflow of the gas which forms without a supercritical pressure drop occurring between the combustion chamber of the gas generator and the housing of the fire extinguisher, can be derived from the following equation of continuity (equality between gas supply and gas discharge) ):
  • V r -p r -s a s r -up t (l- ⁇ ) (I)
  • T ro - temperature of the generator gas in the gas generator ° K
  • v r - velocity of the gas flow flowing out of the combustion chamber of the gas generator kg / s.
  • R - the gas constant of the generator gas, J / kg ° K
  • T ro temperature of the generator gas in the chamber of the gas generator, ° K
  • k coefficient of the isentrope of the generator gas
  • the execution of the gas-generating charge in the form of a set of pressed tablets ensures a degressive form of the fire surface, a channelless tablet proving to be the most technologically expedient form of the charge, which proves to be an important factor in the mass production of powder fire extinguishers.
  • the gas generator in a powder fire extinguisher cannot only be used in a vertical arrangement with respect to the housing (such an arrangement of the generator prevents the fire extinguishing powder from entering the housing of the fire extinguisher into the gas generator chamber above the level of the exit openings ), but also in a horizontal arrangement.
  • the design of the fire extinguisher with a horizontal arrangement of the gas generator and its arrangement in the bottom area of the housing of the fire extinguisher body can be, for example, in portable and mobile stationary fire extinguishers may be advantageous.
  • the covering of the openings for the gas outlet with a material 11, which decomposes or is destroyed under the influence of the burning temperature of the gas generating composition or at a pressure which does not exceed the value of the supercritical pressure drop for the generator gas makes it possible to start up the gas generator to charge the housing of the fire extinguisher with compressed gas without the negative effects of high-temperature gases on low-melting fire-extinguishing powder.
  • the gas generator additionally contains a porous body 8, which has elastic properties and is arranged in the combustion chamber 3 between the charge 7 and the openings 10 for the gas, a substance 9 being embedded in the porous body which is exposed to high temperature sublimed and in the form of a finely dispersed powder, it is possible to cool the gases generated in the combustion chamber 3 before leaving the combustion chamber.
  • the porous body 8 which has elastic properties and is arranged in the combustion chamber 3 between the charge 7 and the openings 10 for the gas, a substance 9 being embedded in the porous body which is exposed to high temperature sublimed and in the form of a finely dispersed powder, it is possible to cool the gases generated in the combustion chamber 3 before leaving the combustion chamber.
  • Body 8 which is arranged in the combustion chamber 3 of the gas generator, is made of a fiber material.
  • the introduction of a porous body having elastic properties into the combustion chamber prevents the gas-generating charge from being destroyed during transportation of the fire extinguisher and when it is used on objects on which it is exposed to vibrations.
  • the execution of the porous body from a fiber material ensures a manufacturing suitability when incorporating the subliming substance into the porous body and assembling the gas generator.
  • the fire extinguisher works as follows:
  • the gas generator is put into operation with the aid of the closure starter head 3. It depends on the amount used
  • Initiator composition 6 ignites the gas-generating charge 7.
  • a high-temperature generator gas is formed which leads to the openings for the gas emerges 10 flows and acts on the sublimating substance during passage through the porous body 8.
  • the decomposition of the sublimating substance leads to a cooling of the generator gas, which, exiting the decomposition chamber through the openings 10, aerates the powder arranged in the bottom area of the housing of the fire extinguisher and builds up the required working pressure in the housing of the fire extinguisher . After the working pressure has been reached, the powder is released through the outlet valve 5 into the source of the fire.
  • the generator gas which forms, when the cross-sectional area of the openings is correctly determined in relation to the initial surface of the charge, emerges through the openings 10 at subsonic speed and generates the working pressure in the housing of the fire extinguisher.
  • the pressure in the combustion chamber follows the pressure in the fire extinguisher housing, i.e. as the pressure in the fire extinguisher housing increases, so does the pressure in the combustion chamber, but the pressure drop between the combustion chamber and the housing of the gas generator remains at a subcritical level throughout the operation of the gas generator.
  • the use of the proposed technical solution enables, in comparison with the known device, powder from the fire extinguisher to be used both on a melting base (for example sodium bicarbonate), which are used to extinguish fires of fire classes B, C, E, and on a melting base (eg ammonium phosphates), which in turn are used to extinguish class A, B, C, E fires.
  • a melting base for example sodium bicarbonate
  • a melting base eg ammonium phosphates

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Abstract

Gasgeneratoren, insbesondere für Pulverfeuerlöscher, mit einem Zündkopf (3), einer Brennkammer (4) mit Öffnungen (10) für den Austritt eines Gases sowie einer in der Kammer angeordneten gaserzeugenden pyrotechnischen Ladung (7), die mit einem Zwischenraum zu den Wänden der Brennkammer angeordnet ist, wobei die Gasgeneratoren so ausgeführt sind, daß sie auch zur Verdrängung niedrigschmelzender Löschpulver geeignet sind, indem bei ihnen (i) die gaserzeugende Ladung eine degressive Brandoberfläche aufweist und aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die unter Erzeugung von Gas bei Normaldruck abbrennt, wobei die Fläche der Öffnungen für den Austritt des Gases das (0,0013-0,05)-fache der gesamten Anfangsfläche der Oberfläche der Ladung beträgt, und/oder (ii) zusätzlich ein poröser Körper (8) vorhanden ist, der elastische Eigenschaften aufweist und in der Brennkammer zwischen der Ladung (7) und den Öffnungen (10) für den Austritt des Gases angeordnet ist, wobei in den porösen Körper eine Substanz (9) in Form eines feindispersen Pulvers eingelagert ist, die bei der Einwirkung hoher Temperatur sublimiert.

Description

GASGENERATOREN UND IHRE VERWENDUNG IN PULVERFEUERLÖSCHERN
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Feuer¬ löschtechnik, insbesondere Pulverfeuerlöscher, die mit einem pyrotechnischen Gasgenerator ausgerüstet sind, sowie Gasge- neratoren dafür, -die Mittel zur Erzeugung des Betriebsdrucks in den Gehäusen der Pulverfeuerlöscher darstellen, und sie kann beim Feuerlöschen unter Abgabe feuerlöschender Pulver zur Anwendung kommen.
Es ist aus dem sowjetischen Urheberschein No. 753436 (IPC4 A62C 13/22, 1978) ein Pulverfeuerlöscher mit einem Gasgene¬ rator bekannt. Der Generator wird gebildet von einer Kammer mit einer gaserzeugenden Ladung, einem Kühler, der mit einem sublimierenden Einsatz versehen ist, und einer Gasleitung zur Zuführung des Generatorgases in den Bodenbereich des Gehäuses des Feuerlöschers, die hintereinander geschaltet sind.
Aus dem sowjetischen Urheberschein No. 860773 (IPC4 A62C 13/22, 1979) ist ein weiterer Pulverfeuerlöscher mit einem Gasgenerator bekannt. Der Generator wird gebildet von einer Kammer, die eine gaserzeugende Ladung enthält, einem Kühler, der in Form koaxialer Zylinder aus einem wärmeabsorbierenden Material ausgeführt ist, und einer Gasleitung, die hinter- einander geschaltet sind.
Aus dem Patent der Russischen Föderation 1537279 (IPC4 A62C 13/76, 1990) ist ferner ein Gasgenerator eines Pulverfeuer- löschers bekannt, dessen Gasgenerator eine Kammer mit einem darin angeordneten Initiator mit einem Teil der gaserzeu¬ genden Ladung aufweist, zu dem koaxial eine Gasleitung angeordnet ist, deren Seitenoberflächen teilweise mit einer Perforation versehen sind. Um die Perforation der Gaslei- tung herum ist der Hauptteil der Gaserzeugungsladung an¬ geordnet.
Als Mangel der bekannten Vorrichtungen erweist sich entwe¬ der ihr niedriger Arbeitswirkungsgrad, der durch die hohen Massenabmessungs-Kenndaten und die Kompliziertheit der Konstruktion der Feuerlöscher bedingt ist, oder die Kom¬ pliziertheit und technologische Unzweckmäjßigkeit der Kon¬ struktionen sowie in einer Reihe von Fällen die Unmöglich¬ keit ihrer Verwendung zur Verdrängung von feuerlöschenden Pulvern auf niedrigschmelzender Grundlage aus dem Körper des Feuerlöschers.
Den der vorliegenden Erfindung am nächsten kommenden Stand der Technik bildet ein Pulverfeuerlöscher bzw. Gasgenerator gemäß dem Patent der Russischen Föderation Nr. 1637813
(IPC4 A62C 13/50, 1990) , weil diese mit dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung die größte Zahl gemeinsamer Merkmale aufweisen.
Der bekannte Feuerlöscher enthält ein Gehäuse mit einem feuerlöschenden Pulver, einen Gasgenerator, zu dem ein Startersystem, eine zylindrische Brenn- oder Zersetzungs¬ kammer mit einer darin angeordneten gaserzeugenden Ladung gehören, wobei die Kammer in ihrer Seitenwand Öffnungen aufweist, die im unteren Teil des Gehäuses des Feuerlö¬ schers angeordnet sind. Als Mängel des Pulverfeuerlöschers bzw. Gasgenerators des genannten Patents erweist sich seine eingeschränkte Ein¬ satzmöglichkeit. Der genannten Mangel ist dadurch bedingt, daß es mit dem bekannten Feuerlöscher nicht möglich ist, ihn zur Verdrängung von feuerlöschenden Pulvern zu ver¬ wenden, die aus leichtschmelzenden Komponenten bestehen, z.B. aus Ammoniumphosphaten. Ammoniumphosphat weist eine Schmelztemperatur von 180°C auf, aber die Temperatur des Generatorgases, das bei der Verbrennung der gaserzeugenden Ladung gebildet wird, beträgt von 500 bis 1500°C. Daher kommt es bei der Verwendung der bekannten Vorrichtung zur Verdrängung eines Pulvers auf leichtschmelzender Grundlage aufgrund der Einwirkung des Hochtemperaturgases auf das Pulver zu einem teilweisen Aufschmelzen, und es bilden sich in dem Pulver Agglomerate, die den freien Abfluß des Pul¬ vers aus dem Gehäuse des Feuerlöschers behindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch konstruktive Verbesserungen der pyrotechnischen Gasgeneratoren für eine Verwendung in Pulverfeuerlöschern die Anwendungsmöglichkeiten eines damit ausgerüsteten Pulverfeuerlöschers erheblich zu erweitern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gasgenerator, ins- besondere für einen Pulverfeuerlöscher, mit einem Zündkopf, einer Brennkammer mit Öffnungen für den Austritt eines Gases sowie einer in der Kammer angeordneten gaserzeugende Ladung, die mit einem Zwischenraum zu den Wänden der Brenn¬ kammer angeordnet ist, bei dem (i) die gaserzeugende Ladung eine degressive Brandoberfläche aufweist und aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, die unter Erzeugung von Gas bei Normaldruck abbrennt, wobei die Fläche der Öff¬ nungen für den Austritt des Gases das (0,0013 - 0,05) -fache der gesamten Anfangsfläche der Oberfläche der Ladung be- trägt, und/oder (ii) der zusätzlich einen porösen Körper enthält, der elastische Eigenschaften aufweist und in der Brennkammer zwischen der Ladung und den Öffnungen für den Austritt des Gases angeordnet ist, wobei in den porösen Körper eine Substanz in Form eines feindispersen Pulvers eingelagert ist, die bei der Einwirkung hoher Temperatur sublimiert.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen a) ist die gaserzeugen¬ de Ladung in Form eines Satzes kanalloser Tabletten ausge¬ bildet, b) sind die Öffnungen für den Gasaustritt mit einem Material bedeckt, das sich unter der Einwirkung der Brenn- temperatur der gaserzeugenden Ladung oder bei einem Druck, der den Wert eines überkritischen Druckabfalls für das Generatorgas nicht überschreitet, zersetzt oder zerstört wird, c) sind die Öffnungen für den Gasaustritt im unteren Bereich des Gasgenerators gegenüber dem Zündkopf angeord- net, d) ist der poröse Körper aus einem Fasermaterial hergestellt, und/oder e) ist das die Öffnungen bedeckende Mate-rial Papier.
Die Merkmale (i) und (ii) sowie in Verbindung damit die bevorzugten Ausführungsformen gemäß a) bis e) können in einem erfindungsgemäßen Gasgenerator jeweils einzeln oder in Kombination miteinander verwirklicht werden.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Gasgene- rators der genannten Art in einem Pulverfeuerlöscher, ins¬ besondere in einem Pulverfeuerlöscher mit einem Löschpulver auf der Grundlage niedrigschmelzender Verbindungen, bzw. Pulverfeuerlöscher, die mit einem erfindungsgemäßen Gasge¬ nerator ausgerüstet sind.
Die Merkmale (i) und/oder (ii) gewährleisten, daß die in der Brennkammer des Gasgenerators durch Abbrennen einer pyrotechnischen Ladung erzeugten Gase so durch die Öff¬ nungen des Gasgenerators abgegeben werden, daß sie auch zur Verdrängung niedrigschmelzender Löschpulver geeignet sind, indem ihre Temperatur und/oder Austrittsgeschwindigkeit kontrolliert wird. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf zwei Figuren noch näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaus eines Gasgenerators, wobei in der dargestellten Ausführung die Öffnungen für den Gasaustritt mit einem unter Druck- bzw. Temperatureinwirkung nach Zünden der Ladung zerstörbaren Papierband abge¬ deckt sind; und
Figur 2 die Gesamtansicht eines Pulverfeuerlöschers mit einem Gasgenerator mit einem porösen Körper aus einem Fasermaterial, in das ein endotherm zer- setzliches bzw. verflüchtigbares feindisperses Pulver eingelagert ist.
Bezug nehmend auf Figur 1 und Figur 2 weist ein Gasgenera- tor generell auf: einen Verschlu/3-Starterkopf 3 mit einem Zünder 6, eine in der Regel zylindrische Brennkammer 4 mit einer darin angeordneten Ladung 7, die mit einem Zwischen¬ raum zu den Wänden angeordnet ist und die aus einer ver- preßten pyrotechnischen Mischung hergestellt ist, und Öffnungen 10 für den Gasaustritt, die im unteren Teil der Brennkammer 4 bzw. entsprechend der Anordnung des Gasgene¬ rators im Pulverfeuerlöscher auch im unteren Ende des Gehäuses 1 des Feuerlöschers angeordnet sind. Der Feuerlö¬ scher weist - vgl. Figur 2 - ein Gehäuse 1 auf, das mit einem feuerlöschenden Pulver 2 gefüllt ist, sowie den darin montierten Gasgenerator, sowie ein Austrittsventil 5. In der Brennkammer 4 ist eine Initiator- oder Zündzusammen¬ setzung 6, die gaserzeugende Ladung 7, sowie gemäß Figur 2 ein poröser Körper 8, und zwar zwischen der Ladung 7 und den Öffnungen für den Gasaustritt 10, angeordnet. In den porösen Körper 8 ist eine bei hoher Temperatur sublimie- rende Substanz 9 in Form eines feindispersen Pulvers einge- lagert .
Die Ladung 7 soll in der Lage sein, in der Brennkammer 3 bei Normaldruck stabil zu verbrennen. Eine diese Anforde- rungen erfüllende Zusammensetzung ist beispielsweise eine gemäß dem Patent SU 1 445 739 AI. In den Wänden der Brenn¬ kammer sind Öffnungen 10 mit einer Gesamtfläche ausgebil¬ det, die einen Austritt eines Gasstrahls aus dem Gasgenera¬ tor im Unterschallbereich gewährleistet.
Bei experimentellen Untersuchungen wurde nämlich festge¬ stellt, daß Generatorgase hoher Temperatur nur beim Vor¬ liegen eines überkritischen Druckabfalls zwischen der Brennkammer des Gasgenerators und dem Gehäuse des Feuerlö- schers eine negative Einwirkung auf Pulver, die aus einer niedrigschmelzenden Grundlage hergestellt sind, ausüben, wenn sich ein Überschallstrahl des Gases ausbildet, der aus dem Gasgenerator austritt . Nur in diesem Fall kommt es zu einem Schmelzen des Pulvers und zur Bildung von Agglomera- ten im Pulver, die den freien Austritt des Pulvers aus dem Gehäuse des Feuerlöschers durch das Ausgangsventil behin¬ dern. Bei Unterschallgeschwindigkeit des Gasaustritts aus dem Gasgenerator in das Pulver bilden sich in diesem keine Agglomerate, und es kommt zu keiner negativen Einwirkung des Hochtemperatur-Generatorgases auf niedrigschmelzende Pulver.
Zur Gewährleistung einer Unterschallgeschwindigkeit des Austritts des Gases aus dem Gasgenerator ist es uner- läßlich, eine Ladung aus einer Zusammensetzung zu verwen¬ den, die in der Lage ist, Gas auch in Abwesenheit eines Überdrucks in der Brennkammer zu erzeugen, d.h. die in der Lage ist, in einem geschlossenen Raum bei Normaldruck zu verbrennen, und die Gesamtfläche der Öffnungen für den Austritt des Gases soll den Abstrom des sich bildenden Gases ohne Auftreten eines Überdrucks in der Brennkammer ermöglichen. Außerdem soll sich die Brandfläche der Ladung, die die Gaszufuhr bestimmt, .im Laufe der Zeit nicht ver¬ größern sondern eine degressive Oberfläche aufweisen, d.h. eine sich über die Zeit vermindernde Oberfläche.
In diesem Falle weist die Geschwindigkeit des Gasstroms, der aus dem Gasgenerator herausströmt, den höchsten Wert im AnfangsZeitpunkt auf und vermindert sich im Laufe der Zeit, was sicherstellt, daß kein negativer Einfluß des Generator¬ gases auf das Pulver während der gesamten Arbeit des Gasge- nerators ausgeübt wird, und zwar auch bei Berücksichtigung einer gewissen Beschleunigung des Abbrennens der Zusammen¬ setzung aufgrund einer Erhöhung des Drucks im Gehäuse des Feuerlöschers und dementsprechend auch in der Brennkammer des Gasgenerators.
Außerdem gewährleistet die degressive Form der Brandober¬ fläche der Ladung zu Beginn der Arbeit des Gasgenerators einen schnellen Anstieg des Drucks im Gehäuse des Feuerlö¬ schers und im Anschluß daran seine nicht zu hohe Aufrech- terhaltung bei der Öffnung des Austrittsventils (bei der Zuführung des Pulvers in den Brandherd) bis zur Beendigung der Arbeit des Gasgenerators.
Die Gesamtfläche der Ausgangsöffnungen im Gasgenerator, die den Abstrom des sich bildenden Gases ohne Auftreten eines überkritischen Druckabfalls zwischen der Brennkammer des Gasgenerators und dem Gehäuse des Feuerlöschers gewährlei¬ stet, kann aus der folgenden Kontinuitätsgleichung herge¬ leitet werden (Gleichheit zwischen Gaszufuhr und Gasab- fuhr) :
Vr-pr-sa = sr-u-pt(l-κ) (I)
worin sind sr - die Anfangsfläche der Oberfläche der gas- erzeugenden Ladung, m2; u - die Abbrenngeschwindigkeit der gaserzeugen- 8 den Zusammensetzung, m/s; κ - die relative Menge der sich beim Verbrennen der Zusammensetzung bildenden Schlacken; pt - die Dichte der gaserzeugenden Zusammenset- zung, kg/m3; sa - die Gesamtfläche der Öffnungen für den Gas- austritt im Gasgenerator, m2;
pr = Dichte des Generatorgases im RTro Anfangszeitpunkt der Arbeit des
Gasgenerators, kg/m3; PH - Anfangsdruck im Gehäuse des Feuerlöschers im Anfangsmoment der Arbeit des Gasgenerators, N/m2; R - Gaskonstante des Generatorgases, J/kg°K;
Tro- Temperatur des Generatorgases im Gasgenera¬ tor, °K; vr - Geschwindigkeit des Gasstroms, der aus der Brennkammer des Gasgenerators ausströmt, kg/s.
Nehmen wir an, daß die Geschwindigkeit des Gasstroms der kritischen Geschwindigkeit gleich ist, über die sie nicht ansteigen soll:
Figure imgf000010_0001
worin R - die Gaskonstante des Generatorgases, J/kg°K; Tro - Temperatur des Generatorgases in der Kammer des Gasgenerators, °K; k - Koeffizient der Isentrope des Generatorga¬ ses.
Durch Umformung des Anfangsausdrucks (I) erhalten wir die folgende Abhängigkeit für die Bestimmung der Gesamtfläche der Austrittsöffnungen des Gasgenerators, die das Nichtauf- treten eines überkritischen Druckabfalls gewährleistet : 2k
= u-pt- (l-κ)ϊ RTro / PHΪ (3)
Sr k+1
Indem man den Grenzwert für die Eigenschaften der gaserzeu¬ genden Zusammensetzungen einsetzt, die in den Gasgenerato¬ ren von Pulverfeuerlöschern einsetzbar sind (u = (0,5 - 5) -10-3 m/s, pt = (1,4 - 1,6) -10-3 kg/m3, κ = (0 - 0,55), R = (330 - 360) J/kg°K, Tro = (773 - 1773) °K, k = (1,15 - 1,27)) , erhalten wir in Abhängigkeit von den Kennwerten der verwendeten GaserzeugungsZusammensetzung ein Verhältnis der Gesamtfläche der Ausgangsöffnungen des Gasgenerators zur gesamten Anfangsfläche der Ladung, das beträgt:
Sa/Sr = (0,0013 - 0,05)
Die Ausführung der gaserzeugenden Ladung in Form eines Satzes gepreßter Tabletten gewährleistet eine degressive Form der Brandoberfläche, wobei eine kanallose Tablette sich als technologisch zweckdienlichste Form der Ladung erweist, was sich als gewichtiger Faktor bei der Massen¬ produktion von Pulverfeuerlöschern erweist.
Wenn die Öffnungen zum Gasaustritt mit einem Material 11, z.B. einem Papierband, bedeckt sind, das sich unter der Einwirkung der Brenntemperatur der Gaserzeugungszusammen¬ setzung oder bei einem Druck, der den Wert eines überkriti¬ schen Druckabfalls für das Generatorgas nicht überschrei¬ tet, zersetzt oder zerstört wird, kann der Gasgenerator in einem Pulverfeuerlöscher nicht nur in vertikaler Anordnung bezüglich des Gehäuses verwendet werden (eine solche Anord¬ nung des Generators verhindert ein Eindringen des Feuer¬ löschpulvers aus dem Gehäuse des Feuerlöschers in die Gasgeneratorkammer oberhalb des Niveaus der Ausgangsöff- nungen) , sondern auch in horizontaler Anordnung. Die Bauart des Feuerlöschers mit horizontaler Anordnung des Gasgenera¬ tors und dessen Anordnung im Bodenbereich des Gehäuses des Feuerlöscherkörpers kann beispielsweise in tragbaren und fahrbaren stationären Feuerlöschern vorteilhaft sein. Die Abdeckung der Öffnungen für den Gasaustritt mit einem Material 11, das sich unter der Einwirkung der Brenntempe¬ ratur der Gaserzeugungszusammensetzung oder bei einem Druck, der den Wert des überkritischen Druckabfalls für das Generatorgas nicht überschreitet, zersetzt oder zerstört wird, gestattet es, beim Anfahren des Gasgenerators das Aufladen des Gehäuses des Feuerlöschers mit Druckgas ohne eine negative Einwirkung von Hochtemperaturgasen auf nied- rigschmelzende Feuerlöschpulver durchzuführen.
Wenn der Gasgenerator zusätzlich einen porösen Körper 8 enthält, der elastische Eigenschaften aufweist und in der Brennkammer 3 zwischen der Ladung 7 und den Öffnungen 10 für das Gas angeordnet ist, wobei in den porösen Körper eine Substanz 9 eingelagert ist, die bei der Einwirkung hoher Temperatur sublimiert und in Form eines feindispersen Pulvers vorliegt, ist es möglich, die in der Brennkammer 3 erzeugten Gase vor dem Verlassen der Brennkammer abzuküh- len. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der poröse
Körper 8, der in der Brennkammer 3 des Gasgenerators an¬ geordnet ist, dabei aus einem Fasermaterial hergestellt.
Indem man in die Brennkammer eines Gasgenerators eines Pulverfeuerlöschers einen porösen Körper einführt und ihn zwischen der Ladung und den Öffnungen für den Austritt des Gases anordnet und innerhalb dieses Körpers eine unter dem Einfluß einer hohen Temperatur endotherm sublimierende oder sich zersetzende Substanz anordnet, ist es möglich, die Temperatur des Generatorgases infolge der Wärmeabsorption bei der endothermen Sublimation bzw. Zersetzung der Sub¬ stanz und der Verdünnung des Generatorgases mit den Produk¬ ten der Zersetzung der sublimierenden Substanz abzusenken. Mit den abgekühlten Gasen kann man dann nicht nur hoch- schmelzende feuerlöschende Pulver verdrängen, sondern auch Pulver auf leichtschmelzender Grundlage, und infolgedessen können die Einsatzmöglichkeiten des Feuerlöschers erweitert werden .
Außerdem beugt die Einführung eines porösen Körpers, der elastische Eigenschaften aufweist, in die Brennkammer einer Zerstörung der gaserzeugenden Ladung beim Transport des Feuerlöschers und bei seiner Anwendung auf Gegenständen vor, auf denen er einer Vibrationseinwirkung ausgesetzt ist.
Die Ausführung der bei hoher Temperatur sublimierenden Sub¬ stanz als feindisperses Pulver und ihre Anordnung im porö¬ sen Körper sorgt für eine entwickelte Wärmeaustauschfläche und ermöglicht die Abkühlung des Gases innerhalb der kurzen Zeit der Arbeit des Gasgenerators (tp = 2 - 12 s) und er- laubt es der sublimierenden Substanz nicht, die Zerset¬ zungskammer durch die Öffnungen für den Gasaustritt unzer- setzt zu verlassen.
Die Anordnung des porösen Körpers mit der sublimierenden Substanz zwischen der Ladung und den Öffnungen für den Aus¬ tritt des Gases verhindert zusammen mit der Abkühlung des Generatorgases ein Zusetzen der Austrittsöffnungen des
*
Gasgenerators durch die heiße Ladung.
Die Ausführung des porösen Körpers aus einem Fasermaterial gewährleiset eine Fertigungsgerechtheit bei der Einarbei¬ tung der sublimierenden Substanz in den porösen Körper und des Zusammenbaus des Gasgenerators.
Der Feuerlöscher arbeitet wie folgt:
Mit Hilfe des Verschluß-Starterkopfes 3 wird der Gasgenera¬ tor in Betrieb gesetzt. Dabei wird von der Einsatzmenge der
Initiatorzusammensetzung 6 die gaserzeugende Ladung 7 ent¬ zündet. Beim Verbrennen der Ladung 7 bildet sich ein Hoch¬ temperatur-Generatorgas, das zu den Öffnungen für den Gas- austritt 10 strömt und beim Durchgang durch den porösen Körper 8 auf die sublimierende Substanz einwirkt . Bei der Zersetzung der sublimierenden Substanz kommt es zu einer Abkühlung des Generatorgases, das, aus der Zersetzungs- kammer durch die Öffnungen 10 austretend, das im Bodenbe¬ reich des Gehäuses des Feuerlöschers angeordnete Pulver belüftet und im Gehäuse des Feuerlöschers den erforderli¬ chen Arbeitsdruck aufbaut. Nach dem Erreichen des Arbeits¬ drucks wird das Pulver durch das Austrittsventil 5 in den Brandherd abgegeben.
Das sich bildende Generatorgas tritt bei der korrekten Festlegung der Querschnittsfläche der Öffnungen in Relation zu der Anfangsoberfläche der Ladung durch die Öffnungen 10 mit Unterschallgeschwindigkeit aus und erzeugt im Gehäuse des Feuerlöschers den Arbeitsdruck. Der Druck in der Brenn¬ kammer folgt dem Druck im Gehäuse des Feuerlöschers, d.h. mit dem Wachstum des Drucks im Gehäuse des Feuerlöschers wächst auch der Druck in der Brennkammer, wobei jedoch während der gesamten Zeit des Betriebs des Gasgenerators der Druckabfall zwischen der Brennkammer und dem Gehäuse des Gasgenerators einen unterkritischen Wert beibehält.
Die Verwendung der vorgeschlagenen technischen Lösung ermöglicht es im Vergleich mit der bekannten Vorrichtung, aus dem Feuerlöscher Pulver sowohl auf schwerschmelzender Grundlage (z.B. Natriu bicarbonat) , die zum Löschen von Feuern der Brandklassen B, C, E verwendet werden, als auch Pulver auf leichtschmelzender Grundlage (z.B. Ammonium- phosphate) zu verdrängen, die ihrerseits zum Löschen von Bränden der Klassen A, B, C, E verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Gasgenerator, insbesondere für einen Pulverfeuerlö¬ scher, mit einem Zündkopf, einer Brennkammer mit Öffnungen für den Austritt eines Gases sowie einer in der Kammer angeordneten gaserzeugende Ladung, die mit einem Zwischen¬ raum zu den Wänden der Brennkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gaserzeugende Ladung (7) eine de¬ gressive Brandoberfläche aufweist und aus einer Zusammen¬ setzung hergestellt ist, die unter Erzeugung von Gas bei Normaldruck abbrennt, und daß die Fläche der Öffnungen (10) für den Austritt des Gases das (0,0013 - 0,05) -fache der gesamten Anfangsfläche der Oberfläche der Ladung beträgt, und/oder daß der Gasgenerator zusätzlich einen porösen Körper (8) enthält, der elastische Eigenschaften aufweist und in der Brennkammer (4) zwischen der Ladung (7) und den Öffnungen (10) für den Austritt des Gases angeordnet ist, wobei in den porösen Körper (8) eine Substanz in Form eines feindispersen Pulvers (9) eingelagert ist, die bei der Ein¬ wirkung hoher Temperatur sublimiert.
2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gaserzeugende Ladung (7) in Form eines Satzes kanalloser Tabletten ausgebildet ist.
3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Öffnungen (10) für den Gasaustritt mit einem Material (11) bedeckt sind, das sich unter der Ein¬ wirkung der Brenntemperatur der gaserzeugenden Ladung oder bei einem Druck, der den Wert eines überkritischen Druck¬ abfalls für das Generatorgas nicht überschreitet, zersetzt oder zerstört wird.
4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (10) für den Gasaustritt so angeordnet sind, daß sie im unteren Bereich des Gasgene¬ rators gegenüber dem Zündkopf (3) angeordnet sind.
5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (8) aus einem Faser¬ material hergestellt ist.
6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß das die Öffnungen (10) bedeckende Material (11) Papier ist.
7. Verwendung eines Gasgenerators nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 6 in einem Pulverfeuerlöscher, der ein mit einem feuerlöschenden Pulver (2) gefülltes Gehäuse (1) und ein Ventil (5) zur Abgabe dieses Pulvers aufweist.
8. Verwendung nach Anspruch 7 in einem Pulverfeuerlöscher mit einem feuerlöschenden Pulver auf niedrigschmelzender Grundlage.
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