WO2001074452A2

WO2001074452A2 - Verfahren zur unterdrückung anlaufender explosionen

Info

Publication number: WO2001074452A2
Application number: PCT/DE2001/001259
Authority: WO
Inventors: Joachim Sans; Steffen Schilling
Original assignee: Bayern-Chemie Gmbh
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2001-03-31
Publication date: 2001-10-11
Also published as: CZ20022692A3; EP1268003A2; WO2001074452A3; HUP0300197A2; SK11612002A3; DE10016738B4; DE10016738A1; US20030127234A1; US6868915B2

Abstract

Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen, insbesondere in Behältern oder Räumen mit explosionsgefährdeten Stäuben oder Gasen, mit einem Gasgenerator, dessen Druckgas nach Erreichen eines Maximaldruckes das Löschmittel als Einheit aus dessen Behälter austreibt und anschliessend als Löschstaubwolke raumfüllend seitlich und nach vorn verteilt.

Description

Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen unter Verwendung eines Löschgeräts, in dessen Gehäuse (8) ein pyro- technischer Gasgenerator ( 1 ) sowie ein mit Berstmembranen (3, 4) verschlossener Behälter (5) eines Löschmittels (6) vorgesehen ist, wobei das Löschmittel (6) mit Hilfe des vom Gasgenerator (1) erzeugten Druckgases ausgestoßen und vom mit Schallgeschwindigkeit nachfolgenden Gasstrahl zur Seite hin verteilt und auch nach vorne beschleunigt wird.

Für die Unterdrückung anlaufender Explosionen, z. B. von Mehlstäuben, Kohlestäuben, Lösungsmitteldämpfen wurden bisher mit Löschmittel, bevorzugt Löschpulver, gefüllte und unter Dauerdruck stehende Behälter eingesetzt, die im Bedarfsfall über ein Schnellöffnungsventil das Löschmittel in den zu schützenden Raum einblasen. Zur gleichmäßigen Verteilung, insbesondere für die seitliche Ausbreitung des Löschmittels dient eine entsprechende Düse, die meistens die Form einer geschlitzten oder mit mehreren Bohrungen versehenen Halbkugel aufweist (vgl. Firmendruckschrift "HRD-Systeme", Juni 1995, Firma Total Walther Feuerschutz GmbH).

Weiterhin sind Feuerlöschsysteme bekannt geworden, die aus einer Hinter- einanderanordnung eines Gaserzeugers, einem Löschmittelbehälter und einer Austrittsöffnung bestehen. Diese Geräte sind jedoch vom Konzept her nicht für die Unterdrückung einer anlaufenden Explosion geeignet. Im Fall einer Explosion muss die Reaktion im Zeitbereich von wenigen Millisekunden ablaufen, um die Explosion noch im Entstehen, d. h. vor dem Auftreten der für eine Explosion typischen Drücke, wirksam zu bekämpfen.

Die US 870,479 beschreibt eine Löschmittelkartusche, bei der eine Zentralladung mit Hilfe frei verlegter Zündschnüre ausgelöst wird. Die Auslösung er- folgt nur mittels offenen Feuers, eine Reaktion auf eine anlaufende Explosion ist prinzipbedingt nicht möglich. Die Pulverzerstäubung ist nur für die Bekämpfung von Feuer geeignet.

Gemäß der US 2,383,048 wird pyrotechnisch erzeugtes Druckgas zentral in einen Löschmittelbehälter mit relativ großem Querschnitt eingeleitet. Dadurch werden Löschmittel und Fördergas zunächst vermischt und dann gemeinsam ausgestoßen. Dieses Gerät ist als Handlöscher nur mit einer kleinen pyrotechnischen Ladung ausgerüstet, es erzeugt deshalb auch nur eine geringe Ausstoßgeschwindigkeit und seitliche Verteilung des Löschmittels.

In der US 5,305,957 wird vorgeschlagen, ein Löschgerät mit flüssigem Löschmittel, einer langen, rohrförmigen Beschleunigungsstrecke und einem Gaserzeuger mit geringem Förderdruck von etwa 10 bar auszustatten. Damit wird zwar eine hohe Austrittsgeschwindigkeit des Löschmittels erreicht, die seitliche Ausbreitung des Löschmittelstrahls bleibt jedoch gering und der Tröpf- chenzerfall findet aufgrund des geschwindigkeitsabhängigen Luftwiderstandes erst in einer größeren Distanz vor dem Gerät statt. Somit ist dieses Löschgerät nur für eine punktförmige Brandbekämpfung geeignet.

Schließlich beschreibt die DE 195 44 399 C2 der Anmelderin eine Anordnung, die als Löschgerät zur Unterdrückung anlaufender Explosionen grundsätzlich geeignet ist. Es wird jedoch kein Hinweis darauf gegeben, wie eine Optimierung des Löschergebnisses unter Nutzung der bekannten Bauweise erzielt werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Löschverfahren anzugeben, das geeignet ist, anlaufende Staubexplosionen, wie beispielsweise von Le- bensmittelstäuben, in abgeschlossenen Räumen mittels einer das Raumvolumen ausfüllenden Löschmittelstaubwolke innerhalb kürzester Zeit zu unterdrücken. Die Aufgabe wird den in Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmalen des Löschverfahrens in einfacher Weise gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Löschverfahren ermöglicht erstmals, in einem be- grenzten Raum wie einem Lagerraum oder einem Container eine innerhalb weniger als 15 msec dieses Volumen ausfüllende Flüssigkeitsstaubwolke zu erzeugen, wenn mittels eines dafür geeigneten Sensors der für eine anlaufende Explosion typische Druckanstieg detektiert wurde. Die Explosion wird damit weit vor ihrer maximalen Ausbildung abgefangen und unterdrückt. Größe- re Schäden wie die Zerstörung des zu schützenden Behälters oder Raums und das sich nach der Explosion ausbreitende Feuer können damit wirksam vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Die Figur zeigt schematisch vereinfacht den grundsätzlichen Aufbau des Löschgeräts, das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegt. In einem Gehäuse 8, das die Form eines Rohrabschnittes aufweist, ist ein über eine Zündleitung 7 initiierbarer pyrotechnischer Gasgenerator 1 vorgesehen. Dieser Gasgenerator ermöglicht eine ausreichende Gaserzeugung innerhalb der für das Löschverfahren erforderlichen kurzen Zeitspanne. Um die gewünschte Form der vom Löschgerät erzeugten Flüssigkeitsstaubwolke zu erzeugen, ist es notwendig, innerhalb von weniger als 15 msec , vorzugsweise in 10 msec, das Leistungsmaximum des Gasgenerators zu erreichen, bei dem eine Gasförderquote von 1 kg/sec erzielt wird. Die Brenndauer des Gasgenerators beträgt etwa 30 msec. Nur mit den dabei auftretenden Gastemperaturen können die erforderlichen hohen Volumenströme bei relativ geringer Gasmasse erzeugt werden.

Das vom Gasgenerator 1 erzeugte Gas strömt in ein Puffervolumen 2, das vom Gehäuse 8, dem Gasgenerator 1 und der ersten Berstmembran 3 des Löschmittelbehälters 5 umschlossen ist. Im Puffervolumen 2 wird das erzeugte Gas bis zu einem Maximaldruck von 30-50 bar, vorzugsweise etwa 40 bar, gespeichert. Bei diesem Maximaldruck ist die Berstschwelle der ersten Berstmembran 3 erreicht, die so konzipiert ist, dass zuerst der gewölbte Mittelbe- reich der Membran in Ausstoßrichtung 1 1 durchknickt und gleichzeitig die Membran am gesamten Umfang ihres Randes abschert. Infolge dessen schert auch die zweite Berstmembran in gleicher Weise ab, so dass das Löschmittel 6 über seinen gesamten Querschnitt gleichförmig mit dem entstandenen Druck beaufschlagt wird. Das ganze Löschmittel wird als Einheit über die A- pertur 10 des Gehäuses 8 in Ausstoßrichtung 1 1 transportiert. Erst unmittelbar nach der Apertur 10 beginnt der Prozess der Zerstäubung des flüssigen Löschmittels 6 im Freiraum.

Das nach dem Bersten der Membranen 3, 4 weiterhin erzeugte Gas tritt mit Schallgeschwindigkeit aus dem Gehäuse 8 aus, trifft von hinten auf das Löschmittel auf und verteilt dieses aufgrund dessen Massenträgheit zuerst rechtwinklig zur Ausströmrichtung 1 1. Die seitliche Ausdehnung der Löschmittelwolke beträgt in dieser Phase das drei- bis vierfache der Ausdehnung in der Ausstoßrichtung 1 1. Anschließend erfolgt zunehmend eine Beschleunigung der Löschmittelwolke in axialer Richtung, was mit einer deutlichen Er- höhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Ausstoßrichtung 1 1 einhergeht.

Entscheidend für die erfolgreiche Formung der Löschmittelwolke ist der erforderliche hohe Druck des Gasgenerator 1, die Anwendung des Druckes auf den gesamten Querschnitt des Löschmittels 6, die Lage des Löschmittelbe- hälters 5 unmittelbar an der Apertur 10 des Gehäuses 8 und das Längen- / Durchmesser-Verhältnis des Löschmittelbehälters 5 und den streng kreiszylindrischen Querschnitt des Gehäuses 8 ohne Aufweitungen und ohne Lenkmittel, die die Bewegung des Löschmittels beeinflussen. Nur wenn alle Parameter im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt sind, kann ein optimales Ergebnis der Verteilung des Löschmittels erreicht werden. Die Verwendung eines Gasgenerators erweist sich als vorteilhaft, da die Gaserzeugungsrate für den Löschmittelausstoß und den anschließenden Verteilvorgang in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Ein Dauerdruckbehälter ist nicht erforderlich. Dadurch lässt sich das Löschgerät sehr kompakt bauen. Der Wartungs- und Prüfaufwand wird erheblich reduziert. Die Montage erfolgt mittels eines Flansches 9 in einer Öffnung des zu schützenden Behälters oder Raumes. Wird vom Gasgenerator erfindungsgemäß ein nichttoxisches Gas erzeugt und wird als Löschmittel 6 Wasser verwendet, so ist auch der Einsatz in personenbesetzten Räumen oder im Lagerbereich von Lebensmitteln mög- lieh.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen unter Verwendung eines Löschgeräts, in dessen Gehäuse (8) ein pyrotechnischer Gasgene- rator ( 1) sowie ein mit Berstmembranen (3, 4) verschlossener Behälter (5) eines Löschmittels (6) vorgesehen ist, wobei das Löschmittel (6) mit Hilfe des vom Gasgenerator ( 1) erzeugten Druckgases ausgestoßen und vom mit Schallgeschwindigkeit nachfolgenden Gasstrahl zur Seite hin verteilt und auch nach vorne beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

nach erfolgter Zündung des Gasgenerators (1) innerhalb kurzer Zeit die maximale Gasförderung erreicht wird,

ein zwischen dem Gasgenerator ( 1 ) und der ersten Berstmembran (3) des Löschmittelbehälters (5) angeordnetes Puffervolumen (2) bis zu einem Maximaldruck von 30 - 50 bar, vorzugsweise etwa 40 bar, gefüllt wird,

bei Erreichen des Maximaldrucks die Berstmembranen (3, 4) aufgerissen werden und das Löschmittel (6) zunächst als kompakte Einheit ausgestoßen wird,

mittels des nachströmenden Gasstroms das Löschmittel (6) vor dem Gehäuse (8) des Löschgeräts zerstäubt wird.

2. Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zündung des Gasgenerators (1) in weniger als 15 msec die maximale Gaserzeugung von mehr als 1 kg/sec erreicht wird.

3. Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgestoßene Löschmittel (6) vor dem Gehäuse (8) des Löschgeräts zuerst radial zur Ausstoßrichtung (1 1) verteilt wird und danach zunehmend eine Verteilung in Ausstoßrichtung (1 1) erfolgt.

4. Verfahren zur Unterdrückung anlaufender Explosionen nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Löschmittel (6), vorzugsweise Wasser, verwendet wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgangsseitige Ende des Löschmittelbehälters (5) an der Apertur (10) des Gehäuses (8) des Löschgeräts angeordnet ist.

6 Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschmittelbehälter ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis kleiner als 2, vorzugsweise um 1, aufweist.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) ein nichttoxisches Gas erzeugt.