WO2017046152A1 - Brandbekämpfungssystem mit zweistufiger heizung - Google Patents

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WO2017046152A1
WO2017046152A1 PCT/EP2016/071673 EP2016071673W WO2017046152A1 WO 2017046152 A1 WO2017046152 A1 WO 2017046152A1 EP 2016071673 W EP2016071673 W EP 2016071673W WO 2017046152 A1 WO2017046152 A1 WO 2017046152A1
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heating
extinguishing agent
agent container
fire fighting
fighting system
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PCT/EP2016/071673
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English (en)
French (fr)
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Roger Dirksmeier
Jörg Dahlhaus
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Fogtec Brandschutz Gmbh & Co. Kg
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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
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
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    • A62C35/02—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance
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    • A62C35/13—Permanently-installed equipment with containers for delivering the extinguishing substance controlled by a signal from the danger zone with a finite supply of extinguishing material
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    • A62C37/08—Control of fire-fighting equipment comprising an outlet device containing a sensor, or itself being the sensor, i.e. self-contained sprinklers
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    • A62C3/002—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods
    • A62C3/004—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods for freezing warehouses and storages

Definitions

  • the subject matter relates to a fire fighting system with a heating means.
  • At least one extinguishing agent container is used, in which
  • Extinguishing agent such as water is stored.
  • Extinguishing agent such as water
  • This system can trigger autonomously without the need for a pump or other propellant to expel the extinguishing agent from the extinguishing agent container.
  • so-called two-flap systems is in a bottle the
  • Extinguishing agent stored without pressure and a second bottle stores the propellant, in particular a propellant gas, for example nitrogen under pressure.
  • a propellant gas for example nitrogen under pressure.
  • Triggering a valve between the two bottles is opened so that the
  • Propellant drives out the extinguishing agent from the extinguishing agent tank. In both systems, however, the risk of freezing of the extinguishing agent
  • Extinguishing agent available. This increases on the one hand the energy consumption for heating the extinguishing agent and on the other hand, the duration until the extinguishing agent is heated.
  • rail vehicles must be ready to operate the firefighting system immediately upon commissioning of the rail vehicle. If, for example, the vehicle is in the cold overnight and the extinguishing agent is frozen, an unnecessarily long time must be waited for operation until the rail vehicle can actually be used for passenger transport, namely only when the fire fighting system is ready for use, ie when the extinguishing agent has thawed ,
  • the object was the object, the operational readiness of
  • the fire-fighting system comprises a pressure-resistant extinguishing agent tank.
  • an extinguishing agent container may, for example, be a steel cylinder, in which the extinguishing agent, for example water, under pressure or without pressure can be stored.
  • the extinguishing agent container for example, be a composite container, for example made of a plastic composite material, preferably from a
  • Plastic fiber composite material In particular, type 4 composite containers are suitable here.
  • the fiber composites can, for example
  • the extinguishing agent container preferably at least one opening is arranged.
  • the orifice is typically provided as an outlet on the neck of the bottle, but may preferably be used on composite containers at any other location on the bottleneck
  • Extinguishing agent container may be provided.
  • the opening may not only be designed as an outlet, but it is also possible that the subject opening is an inlet or even formed only as a service opening, via which a heating means and / or a sensor is inserted into the extinguishing agent container.
  • Extinguishing agent can be introduced into the extinguishing agent container via an inlet or, in the case of a two-bottle system, a propellant gas can be driven into the extinguishing agent container in order to expel the extinguishing agent from the extinguishing agent container.
  • a pipe is preferably arranged.
  • This tube is preferably formed within the extinguishing agent container, when the opening is the outlet, as a riser, via which the extinguishing agent can be expelled from the extinguishing agent container.
  • the riser opens in an adapter piece at the opening and is transferred to an outlet pipe outside the extinguishing agent container.
  • the riser pipe and the outlet pipe may be integral or multi-piece.
  • the adapter piece may preferably be designed as a seal of the tube at the opening, so that the tube is pressure-tightly guided into the interior of the container.
  • the heating means has at least two independently switchable heating circuits. It has been recognized that by two independently switchable Heating circuits the heating of the extinguishing agent depending on the respective
  • a second heating circuit can be connected or supplied with electrical energy, which can be operated with a higher electrical power than the first heating circuit.
  • the heating circuits can be operated with heating resistors of different cable cross sections.
  • the heating resistor with the smaller cross-section can be designed for the lower electrical power and convert its electrical energy into heat energy by its corresponding resistivity even with lower electrical power with good efficiency.
  • the heating circuit with the heating resistor with the larger cable cross-section can be used for rapid heating. In this case, the current in the heating conductor with the lower wire cross-section would be too high and this would be destroyed. Hence the second heating circuit designed for the higher currents.
  • the two heating circuits can be switched independently of each other, but also be applied simultaneously with electrical power, so as to achieve the maximum possible heating power.
  • the heating circuits each have at least one heating resistor.
  • the heating resistor is preferably a heating wire with a respective adapted to the heating power resistivity and / or line cross-section.
  • the line cross-section is relevant to the current carrying capacity, which is preferably different in the two heating resistors.
  • the power loss through the heating resistor, which is converted into heat output, is therefore higher at this heating resistor, as compared to the heating resistor with the larger resistivity.
  • the two heating resistors are preferably designed for the respectively applied electrical heating power or electrical power, so that their
  • the two heating circuits can each be operated with different heating power, in particular different electrical power.
  • the subject fire fighting system is particularly suitable for heating the extinguishing liquid in different situations, such that it is advantageous to operate the voltage sources at different electrical voltages, so that the heating resistors are subjected to different electrical voltages.
  • the tensions are there
  • a low DC voltage is suitable, for example a 24 V or a 110 V DC voltage. This can be fed, for example, from an accumulator.
  • a second DC voltage is preferably one
  • the heating circuits are encapsulated in a common housing of the heating medium.
  • the heating circuits are arranged in the heating jacket.
  • the heating means may be arranged in and / or on the extinguishing agent container.
  • Extinguishing agent container may be arranged. It is also possible that the heating sleeve is arranged on the outer lateral surface of the extinguishing agent container, in particular in the form of a heating mat is wound around the extinguishing agent container.
  • Heating means can also be arranged only on the adapter or on the adapter head in the region of the opening of the extinguishing agent container. If the heating means is only located outside of the extinguishing agent container, so can for a better
  • the riser is formed of a metal material, preferably copper material, which has a relation to a stainless steel riser increased thermal conductivity.
  • the arrangement of the heating means only on the adapter head is to be regarded as independent, but can be combined with all other features, as described here. According to one embodiment, it is proposed that at least one
  • Temperature sensor is arranged in or on the extinguishing agent container. With the aid of the temperature sensor, it is possible to detect the temperature of the extinguishing agent container and / or the temperature of the extinguishing agent. By evaluating the temperature measured by the temperature sensor, an activation of the heating means can be controlled.
  • a controller controls depending on a detected temperature of at least one temperature sensor, the application of electrical voltage to the heating resistors.
  • a hysteresis can be programmed so that when falling below a limit temperature, a heating circuit is turned on and when overwriting a second, higher than the first limit temperature of the heating circuit is turned off again.
  • the extinguishing agent container is pressure-resistant.
  • Another aspect is a method of operating a
  • Extinguishing agent container and / or the extinguishing agent detected in the extinguishing agent container If the measured temperature falls below a first limit temperature, initially only the first heating circuit is activated. Will be a second, smaller than the first
  • the second heating circuit is activated.
  • the activation of the second heating circuit can be cumulative or alternatively to the first heating circuit.
  • the second heating circuit initially remains activated until a third, greater than the second limit temperature is reached and only then the second heating circuit is deactivated.
  • a hysteresis control can be established, so that only when overwriting a fourth limit temperature, which is greater than the first
  • the first heating circuit is operated with a smaller heating power than the second heating circuit.
  • the heating of the extinguishing agent is best done where the extinguishing agent itself is stored, ie directly on the extinguishing agent.
  • the heater is arranged in the interior of the extinguishing agent container. To optimize the pressure resistance of the extinguishing agent container, however, it is advantageous if as few openings as possible are provided on the extinguishing agent container.
  • the tube arranged in the opening is preferably acted on by a heating medium, so that a double tube of heating medium and tube is formed, which is guided through the opening into the interior of the extinguishing agent container.
  • the heating means is arranged directly, so that the pipe and the heating means preferably form an assembly.
  • the planar heating means is arranged on the lateral surface of the tube and surrounds these at least partially.
  • the heating means is formed as a flat part, which leads in a uniform substrate at least one heating resistor.
  • the heating medium can in the
  • Settlement be a flat part, which can be wrapped around the pipe.
  • the heating means Preferably, in the interior of the heating means, at least in areas no voids, so that the heating means can be clamped at the opening, in particular via the adapter piece, so as to be able to seal the opening with respect to the heating means together with the pipe.
  • a heating sleeve can be shaped as a flat component, which is preferably formed from a solid material. In the solid material, at least one heating resistor can be performed as a heating coil. According to one embodiment, it is proposed that the heating sleeve completely surrounds the tube. By the complete encompassing, in particular in parts along the longitudinal axis of the tube, in particular in a region of the opening can be ensured that the opening can be sealed. In addition, the largest possible area of the heating jacket for heating the extinguishing agent is provided by embracing.
  • the heating sleeve can surround the tube at least in the region of the opening and in the interior of the extinguishing agent container. If the heating sleeve surrounds the tube inside the extinguishing agent container, the effective heating surface is maximized.
  • the heating sleeve surrounds the pipe in the region of the opening, it is possible, as described above, to seal the extinguishing agent container in a gas-tight and / or liquid-tight manner between the heating jacket and the inner circumference of the opening.
  • the tube with the heating means forms a double-walled tube.
  • the heating means may be an outer tube arranged around the tube, wherein an annular space is preferably formed between the tube and the outer tube.
  • the outer tube is metallic and in the
  • the heating resistor is preferably coiled in the annulus between the tube and the outer tube.
  • the volume not filled in the annular space by the heating resistor is filled with an electrically non-conductive material.
  • non-conductive metal alloys or metal oxides in particular magnesium alloys or magnesium oxides or oxides of the respective alloys.
  • the heating means is formed from a flat main body with at least one heating resistor arranged in the main body.
  • the heating means is formed from a flat part of solid material, in which the heating resistor is guided.
  • Heating resistor to be embedded in the solid material of the body Preferably, the solid material of the base body is electrically non-conductive.
  • the heating means is a metallic heating sleeve.
  • Inner circumference of the opening made, for example, with a
  • Compression fitting or an O-ring can be made a corresponding seal of the metallic heating jacket in the same manner as
  • the collar is formed of a non-conductive metal alloy or a non-conductive metal oxide, for example a magnesium component.
  • a heating resistor is preferably arranged, preferably embedded and completely encompassed by the material of the heating cuff.
  • the heating jacket or the heating resistor and the material of the heating jacket are formed from a plastically non-destructively deformable material.
  • the deformability is such that the heating sleeve non-destructively wrap around the circumference of the pipe.
  • the tube or the tube radius determines the minimum bending radius, which the material of the
  • Heating jacket allows.
  • the heating sleeve is bent or wound around the pipe.
  • the tube may be bent within the extinguishing agent container.
  • the heating sleeve can also be bent inside the extinguishing agent container.
  • the tube is in the direction of an outer wall of the
  • a riser pipe is usually provided in an extinguishing agent tank, in particular if the opening is an outlet opening.
  • the tube according to one embodiment is a riser.
  • the heating means is arranged at least in the region of the opening and in the interior of the extinguishing agent container on the pipe.
  • the arrangement in the region of the opening allows easy sealing, wherein the placing inside the extinguishing agent container the
  • a valve is arranged at the opening, which is preferably an extinguishing agent outlet.
  • the riser or the pipe in the interior of the extinguishing agent container opens via the adapter piece in the valve. The valve can be opened through the valve and
  • the heating means may extend across the opening into the interior of the extinguishing agent container along the tube.
  • the heating means extends from the valve through the opening to the interior of the extinguishing agent container.
  • an electrical connection of the heating resistor can take place outside the extinguishing agent container, in particular in the region of the valve or the adapter piece.
  • the tube and the heating means are mounted directly adjacent to each other.
  • the immediate Concerning one another means that there is no air gap between the pipe and the heating medium.
  • the heating means and the heating medium are mounted directly adjacent to each other.
  • a surface of the tube is provided an adhesive which causes a seal by adhering or sticking of the heating means to the tube.
  • a sealing of the opening is necessary.
  • the tube itself is preferably closed by the valve.
  • the outer wall of the heating jacket must face the opening of the
  • Extinguishing agent container be sealed.
  • this seal according to one embodiment, liquid-tight and / or gas-tight.
  • the heating means together with the tube forms a double-walled cylinder.
  • the heating means is guided on its lateral surface at the opening by a seal. This will seal between
  • Mantle surface of the heating means and opening or inner circumference of the opening allows, so that the extinguishing agent container is sealed to the seal liquid-tight and / or gas-tight.
  • the heating means is preferably a heating resistor.
  • this heating resistor can be provided with an electrical connection outside the extinguishing agent container, so that electric power can be applied to the heating resistor via this electrical connection.
  • FIG. 1 a fire fighting system
  • Fig. 2 is a schematic view of a pipe with a heating sleeve
  • 3a is a schematic plan view of a heating jacket
  • 3b is a sectional view of a heating sleeve
  • FIG. 4 shows a sectional view of a further embodiment of a heating means
  • Fig. 6 shows an arrangement of a heating means on an extinguishing agent container
  • Fig. 7 shows a schematic arrangement of an electric heating means
  • Fig. 8 is a schematic view of an outlet including temperature sensors and
  • Fig. 9 shows an operation of a subject fire fighting system
  • FIG. 10 is a schematic view of a rail vehicle with a
  • FIG. 1 shows a fire fighting system 2 with an extinguishing agent container 4.
  • a riser 6 is provided, which opens via an adapter 8 in a valve 10.
  • the adapter piece 8 is arranged in the region of an outlet opening 12 of the extinguishing agent container 4 and preferably screwed sealingly there.
  • the extinguishing agent container 4 is in the variant shown a steel cylinder, which has on its inner surface a liner 14 made of plastic to the material of Extinguishing agent container 4 to protect against corrosion.
  • extinguishing agent container 4 is extinguishing liquid 16, in the present case in the form of water, stored under pressure.
  • the extinguishing agent container 4 is at a static pressure of more than 5 bar, preferably more than 20 bar, in particular more than 100 bar in a standby mode.
  • the extinguishing liquid 16 is expelled via the riser 8 from the extinguishing agent tank 4 and can then for example via a
  • Fire fighting system is used in conventional sprinkler systems, since there is the problem of freezing there.
  • FIG. 2 shows the riser 6, which is sheathed by a heating sleeve 18.
  • the heating sleeve 18 is directly connected to the outer wall of the tube 6, for example glued.
  • the connection between the heating sleeve 18 and riser 6 is such that no gap between the outer wall of the tube 6 and the heating sleeve 8 is formed.
  • the connection between the heating sleeve 18 and riser 6 is such that between the heating sleeve 18 and riser 6 no gas or liquid can flow.
  • At least one heating resistor 20 is provided in the heating sleeve 18.
  • the heating resistor 20 is encapsulated in the heating sleeve 18 and wound around the riser in the assembled state.
  • Heating jacket 18 is preferably a solid material, in particular of a non-conductive metal alloy or a non-conductive metal oxide formed inside the heating jacket 18 at least one heating resistor 20 is guided as a heating wire. Due to the insulating property of the material of the heating jacket 18, the heating resistors 20 can be guided directly in the material of the heating jacket 18.
  • Fig. 3a shows a development of a heating jacket 18 in a plan view.
  • the heating resistors 20a, 20b each have two electrical connections 22 (22a ', 22a "and 22b', 22b").
  • About these two electrical connections 22 can be the heating resistors 20a, 20b, which can be designed as heating wires, each act on an electrical voltage, which may also be different.
  • the electrical power fed into the heating resistors 22a, 22b may be different, so that the
  • Heating resistors 22a, 22b may have different heating outputs.
  • the heating sleeve 18 can be wound around the riser pipe 6 when the material of the heating sleeve 18 and the heating resistors 22a, 22b is plastically deformable.
  • a minimum bending radius can be predetermined by the outer radius of the riser 16. Up to such a bending radius, the material of the heating sleeve 18 and the heating resistor 20a, 20b should be plastically non-destructive deformable.
  • 3b shows a cross section through a heating sleeve 18. It can be seen that the conductor cross sections of the heating resistors 20a, 20b can be of different sizes, which leads to different heating powers, in particular different current carrying capacity. Also the melting points of the materials of the
  • Heating resistors 20a, 20b may be different.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a heating means 24 on a riser 6. It can be seen that the heating means 24 from an outer tube 24 a and in a
  • Annular space 24b between the outer tube 24a and the riser 6 arranged filling material 24c and at least one heating resistor 20 is formed.
  • Filler material 24 is preferably electrically non-conductive and thus isolates the heating resistor 20.
  • the material is preferably thermally good conductive, so that the heating power of the heating resistor 20 without large temporal
  • Delay can be discharged via the outer tube 24a to the extinguishing agent 16.
  • a heating sleeve 18, as shown in Fig. 3a, can be wound around the riser 6 in the form shown in Fig. 5 or wound.
  • the heating means need not necessarily be arranged on the riser 6, but may also be arranged on the adapter piece 8 (not shown) as well as on the outer jacket surface of the extinguishing agent container 6.
  • 6 shows a heating mat 26 which has two switchable resistors 20 (not shown) which can be connected to one another separately
  • Terminals 22 can operate the heating resistors at different times and with different electrical powers, so that depending on a temperature of the extinguishing agent container 6 and des in the
  • Extinguishing agent container 6 stored extinguishing agent 16 only one heating resistor or optionally two heating resistors can be operated.
  • connection and disconnection of the electrical supply to the heating resistors 20a, 20b is shown in FIG. In FIG. 7, for example, a 24 V is
  • DC voltage supply 28 shown as an accumulator. Next to it is a
  • Rectifier 30 is provided, which is connected to the power supply of the vehicle, such as a rail vehicle and provides via its outlets a DC electrical voltage of 380 V or 400 V. Through respective switches 32, 34 accumulator 28 and rectifier 30 are connected to the electrical terminals 22 of the heating resistors 20a, 20b (not shown).
  • a control circuit 36 receives from a temperature sensor, not shown, a temperature signal 38 and evaluates this. Depending on the evaluation of the temperature signal 38, the control circuit 36 closes or opens the switches 32, 34. Thus, when the temperature falls below a first limit temperature, for example 10 ° C., the switch 32 can be closed while the switch 34 remains open. With a relatively small electric power, the heating resistor 20a is operated and the temperature of the extinguishing agent 16 is merely maintained. However, if the outside temperature drops further, this low heat output may not be sufficient. The temperature of the extinguishing agent then drops below a second limit temperature.
  • a first limit temperature for example 10 ° C.
  • the temperature of the extinguishing liquid 16 may fall below the second, lower than the first limit temperature.
  • a temperature triggers a corresponding temperature signal 38, which is evaluated by the control circuit 36 so that the switch 34 is closed.
  • the switch 34 may be cumulatively closed to the switch 32 or alternatively to the switch 32.
  • Temperature sensor 40b may be arranged.
  • the temperature sensors 40a, 40b can transmit a temperature signal 38 to the controller 36.
  • heating sleeve 18 is arranged directly on the riser 6.
  • the riser 6 is together with heating sleeve 18, which is preferably formed at least on its outer surface of metal, through the
  • Adapter piece 8 passed.
  • the heating sleeve 18 is sealingly received, which is schematically indicated by the O-rings 8a and 8b.
  • the seal is well known and will therefore not be described in detail.
  • the electrical connections 22a and 22b are provided, via which the heating resistors 20a, 20b of the heating jacket 18 can be electrically contacted.
  • the heating resistors 20a, 20b are operated with a hysteresis.
  • a temperature value on the X axis in ° C is plotted.
  • the switching states 1 and 2 are plotted on the Y axis.
  • the switching state 1 means that only one heating resistor is activated and the
  • Switching state 2 means that both heating resistors are activated, ie supplied with electrical power.
  • a first heating resistor is activated. This may be, for example, the one which is subjected to the lower electrical power.
  • Heating resistor switched on. Only when the temperature exceeds 10 C °, the switching state 1 is left and the first heating resistor is switched off again.
  • switching state 2 is switched on.
  • both heating resistors are preferably subjected to electrical power, wherein the second heating resistor is subjected to a considerably higher electrical power than the first heating resistor. If the temperature continues to drop, it will remain
  • the piping system 44 is connected to two extinguishing agent containers 4 coupled.
  • the extinguishant containers 4 are controlled by a central controller 36 which is connected to a fire panel (not shown). in the
  • valves 10 are opened via the center 36 and extinguishing agent exits from the nozzles 46a-c.
  • the controller 36 also monitors a temperature of the
  • Extinguishing agent tank 4 controls depending on the temperature
  • Power supply 50 which is coupled for example with the central

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Abstract

Brandbekämpfungssystem 2 umfassend einen druckfesten Löschmittelbehälter 4, und ein in oder an dem Löschmittelbehälter angeordnetes Heizmittel. Die Betriebsbereitschaft wird dadurch erhöht, dass das Heizmittel zumindest zwei unabhängig voneinander schaltbare Heizkreise aufweist.

Description

Brandbekämpfungssystem mit zweistufiger Heizung
Der Gegenstand betrifft ein Brandbekämpfungssystem mit einem Heizmittel.
Im Bereich der mobilen Brandbekämpfungssysteme, welche gegenständlich umfasst sind, besteht bei der Verwendung von wässrigen Löschmitteln stets die Gefahr des Einfrierens des Löschmittels. Wenn Wasser als gegenständliches Löschmittel verwendet wird, insbesondere in gegenständlichen Hochdruckwassernebelsystemen, kann es dazu kommen, dass bei sehr tiefen Temperaturen, insbesondere unter 0°C, das Löschmittel einfriert. Dies führt zu zweierlei Problemen. Einerseits dehnt sich Wasser beim Gefrieren aus, so dass die Gefahr des Berstens des Löschmittelbehälters, des am Auslass des Löschmittelbehälters angeordneten Ventils oder sonstiger Vorrichtungen in dem Brandbekämpfungssystem zu befürchten ist. Andererseits ist bei gefrorenem Löschmittel eine Brandbekämpfung nicht mehr möglich. Vielmehr ist es notwendig, das Löschmittel zunächst aufzutauen, um das
Brandbekämpfungssystem in einen Bereitschaftszustand zu bringen.
Herkömmlicherweise wird in Brandbekämpfungssystemen, wie es gegenständlich auch der Fall ist, zumindest ein Löschmittelbehälter eingesetzt, in welchem
Löschmittel, beispielsweise Wasser gelagert ist. Hierbei gibt es zwei Systeme, welche gegenständlich umfasst sind, nämlich einerseits sogenannte Einflaschensysteme, bei denen das Löschmitte] in dem Löschmittelbehälter dauerhaft unter Druck gespeichert ist. Dieses System kann autark auslösen, ohne dass eine Pumpe oder ein sonstiges Treibmittel notwendig ist, um das Löschmittel aus dem Löschmittelbehälter auszutreiben. Bei sogenannten Zweiflaschensystemen ist in einer Flasche das
Löschmittel drucklos gelagert und eine zweite Flasche speichert das Treibmittel, insbesondere ein Treibgas, beispielsweise Stickstoff unter Druck. Im Falle des
Auslösens wird ein Ventil zwischen den beiden Flaschen geöffnet, so dass das
Treibmittel das Löschmittel aus dem Löschmittelbehälter austreibt. Bei beiden Systemen ist jedoch die Gefahr des Einfrierens des Löschmittels
vorhanden, welcher begegnet werden muss. Dies wird heutzutage in der Regel durch Heizmatten gelöst, welche an der Außenwand des Löschmittelbehälters angeordnet sind. Bei herkömmlicherweise verwendeten Stahlzylindern als Löschmittelbehälter, sogenannten Stahldruckzylindern, ist es jedoch notwendig, zunächst den Zylinder aufzuheizen, um dann das im Inneren des Zylinders gespeicherte Löschmittel aufzuwärmen. Da im Inneren des Stahlzylinders in der Regel ein sogenannter„Liner", eine innenliegende Kunststoffschicht, an der Innenwand angeordnet ist, ist eine weitere Isolationsschicht zwischen der Heizmatte und dem aufzuheizenden
Löschmittel vorhanden. Dies erhöht zum Einen den Energieverbrauch zum Aufheizen des Löschmittels und zum Anderen die Dauer, bis das Löschmittel aufgeheizt ist.
Insbesondere bei der auch gegenständlich umfassten Anwendung in
Schienenfahrzeugen muss die Betriebsbereitschaft des Brandbekämpfungssystems jedoch unmittelbar bei der Inbetriebnahme des Schienenfahrzeugs gewährleistet sein. Steht das Fahrzeug über Nacht beispielsweise in der Kälte und ist das Löschmittel eingefroren, muss zu Betriebsbeginn eine unnötig lange Zeit gewartet werden, bis das Schienenfahrzeug tatsächlich zur Personenbeförderung eingesetzt werden kann, nämlich erst dann, wenn das Brandbekämpfungssystem einsatzbereit ist, also das Löschmittel aufgetaut ist.
Somit lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, die Betriebsbereitschaft von
Brandbekämpfungssystemen schneller herstellen zu können.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Brandbekämpfungssystem nach
Anspruch 1 gelöst.
Das Brandbekämpfungssystem umfasst dabei einen druckfesten Löschmittelbehälter. Ein solcher Löschmittelbehälter kann einerseits beispielsweise ein Stahlzylinder sein, in welchem das Löschmittel, beispielsweise Wasser, unter Druck oder drucklos gelagert sein kann. In dem Stahlzylinder kann ein sogenannter Liner vorgesehen sein, der die Innenwand des Stahlzylinders vor Korrosion schützt. Außerdem kann der Löschmittelbehälter beispielsweise ein Composit-Behälter sein, beispielsweise aus einem Kunststoffverbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem
Kunststofffaserverbundwerkstoff. Hierbei eignen sich insbesondere Typ 4 Composit- Behälter. Die Faserverbundwerkstoffe können beispielsweise
Glasfaserverbundwerkstoffe oder Kohlefaserverbundwerkstoffe sein.
In dem Löschmittelbehälter ist vorzugsweise zumindest eine Öffnung angeordnet. Die Öffnung ist in der Regel als Auslass am Flaschenhals vorgesehen, kann jedoch vorzugsweise bei Composit -Behältern an jeder anderen beliebigen Stelle des
Löschmittelbehälters vorgesehen sein. Die Öffnung kann nicht nur als Auslass gestaltet sein, sondern es ist auch möglich, dass die gegenständliche Öffnung ein Einlass ist oder auch lediglich als Service-Öffnung gebildet ist, über die ein Heizmittel und/oder ein Sensor in den Löschmittelbehälter eingeführt ist. Über einen Einlass kann Löschmittel in den Löschmittelbehälter eingelassen werden oder bei einem Zweiflaschensystem kann ein Treibgas in den Löschmittelbehälter getrieben werden, um das Löschmittel aus dem Löschmittelbehälter auszutreiben. In der Öffnung ist vorzugsweise ein Rohr angeordnet. Dieses Rohr ist vorzugsweise innerhalb des Löschmittelbehälters, wenn die Öffnung der Auslass ist, als Steigrohr gebildet, über welches das Löschmittel aus dem Löschmittelbehälter herausgetrieben werden kann. Das Steigrohr mündet in einem Adapterstück an der Öffnung und wird überführt in ein Auslassrohr außerhalb des Löschmittelbehälters. Das Steigrohr und das Auslassrohr können einstückig als auch mehrstückig sein. Das Adapterstück kann vorzugsweise als Dichtung des Rohres an der Öffnung gestaltet sein, so dass das Rohr druckdicht in das Innere des Behälters geführt ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Brandbekämpfungssystem vorgeschlagen, bei dem das Heizmittel zumindest zwei unabhängig voneinander schaltbare Heizkreise aufweist. Es ist erkannt worden, dass durch zwei unabhängig voneinander schaltbare Heizkreise das Aufheizen des Löschmittels abhängig von der jeweiligen
Umgebungsbedingung erfolgen kann. Hierbei ist es in der Regel möglich, das
Auskühlen des Löschmittels im Regelbetrieb durch eine relativ geringe
Leistungszufuhr zu verhindern. Es kann bereits ausreichen, mit 50W bis einigen 100W elektrischer Heizleistung das Auskühlen des Löschmittels bei
Umgebungstemperaturen um den Gefrierpunkt herum zu unterbinden.
Bei längerem Stillstand der vorzugsweise mobilen Brandbekämpfungsanlage, beispielsweise in einem Schienenfahrzeug, kann jedoch bei sehr tiefen Temperaturen dieses aufrechterhalten des flüssigen Zustands des Löschmittels nicht mehr gelingen. Dann friert das Löschmittel ein und muss, um die Betriebsbereitschaft des
Brandbekämpfungssystems schnell herstellen zu können, schnell aufgetaut werden. Hierzu kann ein zweiter Heizkreis aufgeschaltet werden bzw. mit elektrischer Energie versorgt werden, der mit einer höheren elektrischen Leistung betrieben werden kann als der erste Heizkreis.
Insbesondere können die Heizkreise mit Heizwiderständen unterschiedlicher Leitungsquerschnitte betrieben werden. Der Heizwiderstand mit dem geringeren Leitungsquerschnitt kann für die geringere elektrische Leistung ausgelegt sein und durch seinen entsprechenden spezifischen Widerstand auch bei geringerer elektrischer Leistung bei einem guten Wirkungsgrad die elektrische Energie in Heizenergie umwandeln. Der Heizkreis mit dem Heizwiderstand mit dem größeren Leitungsquerschnitt kann für das schnelle Aufheizen verwendet werden. In diesem Fall wäre die Stromstärke in dem Heizleiter mit dem niedrigeren Leitungsquerschnitt zu hoch und dieser würde zerstört werden. Daher der zweite Heizkreis, der für die höheren Stromstärken ausgelegt ist.
Die beiden Heizkreise können unabhängig voneinander geschaltet werden, jedoch auch gleichzeitig mit elektrischer Leistung beaufschlagt werden, um so die maximal mögliche Heizleistung zu erzielen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Heizkreise jeweils zumindest einen Heizwiderstand aufweisen. Der Heizwiderstand ist vorzugsweise ein Heizdraht mit einem jeweils an die Heizleistung angepassten spezifischen Widerstand und/oder Leitungsquerschnitt. Insbesondere der Leitungsquerschnitt ist relevant für die Stromtragfähigkeit, welche bei den beiden Heizwiderständen vorzugsweise unterschiedlich ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein erster
Heizwiderstand einen gegenüber einem zweiten Heizwiderstand kleineren
spezifischen Widerstandswert hat. Der Heizwiderstand mit dem kleineren
elektrischen Widerstand trägt den höheren elektrischen Strom und wird
vorzugsweise mit der höheren elektrischen Leistung betrieben. Die Verlustleistung über den Heizwiderstand, welche in Wärmeleistung umgewandelt wird, ist somit an diesem Heizwiderstand höher, als an dem Heizwiderstand mit dem größeren spezifischen Widerstand.
Die beiden Heizwiderstände sind vorzugsweise für die jeweils daran angelegte elektrische Heizleistung bzw. elektrische Leistung ausgelegt, so dass deren
Schmelzpunkte vorzugsweise unterschiedlich voneinander sind. Mit Hilfe
unterschiedlicher Heizwiderstände ist es möglich, die Heizleistung an die jeweilige Heizleistung, insbesondere die jeweils eingespeiste elektrische Leistung anzupassen.
Wie bereits erwähnt, können die beidem Heizkreise mit jeweils unterschiedlicher Heizleistung, insbesondere unterschiedlicher elektrischer Leistung betrieben werden. Insofern ist es zweckmäßig, einen ersten Heizwiderstand mit einer ersten
Spannungsquelle zu verbinden und einen zweiten Heizwiderstand mit einer zweiten Spannungsquelle. Vorzugsweise ist zumindest eine der Spannungsquellen eine Gleichspannungsquelle. Wie bereits erläutert, eignet sich das gegenständliche Brandbekämpfungssystem insbesondere zum Aufheizen der Löschflüssigkeit in unterschiedlichen Situationen, so dass es vorteilhaft ist, die Spannungsquellen auf unterschiedlichen elektrischen Spannungen zu betreiben, so dass die Heizwiderstände mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen beaufschlagt werden. Die Spannungen dabei sind
vorzugsweise Gleichspannungen.
Zum Aufrechterhalten einer gewissen Temperatur der Löschflüssigkeit über einen langen Zeitraum eignet sich eine geringe Gleichspannung, beispielsweise eine 24 V oder eine 110 V Gleichspannung. Diese kann beispielsweise aus einem Akkumulator gespeist werden. Eine zweite Gleichspannung ist vorzugsweise eine
Spannungsversorgung eines Bordnetzes. Insbesondere kann eine zweite
Gleichspannung 380 V oder 400 V betragen.
Vorzugsweise sind die Heizkreise in einem gemeinsamen Gehäuse des Heizmittels gekapselt. Insbesondere sind die Heizkreise in der Heizmanschette angeordnet. Die Heizmittel können in und/oder an dem Löschmittelbehälter angeordnet sein.
Insbesondere kann die Heizmanschette an einem Steigrohr innerhalb des
Löschmittelbehälters angeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Heizmanschette an der äußeren Mantelfläche des Löschmittelbehälters angeordnet ist, insbesondere in der Form einer Heizmatte um den Löschmittelbehälter herum gewickelt ist.
Heizmittel können auch lediglich am Adapter bzw. am Adapterkopf im Bereich der Öffnung des Löschmittelbehälters angeordnet sein. Ist das Heizmittel lediglich außerhalb des Löschmittelbehälters angeordnet, so kann für einen besseren
Wärmetransport eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Rohres, insbesondere des Steigrohres verwendet werden. Aus diesem Grunde wird auch vorgeschlagen, dass das Steigrohr aus einem Metallwerkstoff, vorzugsweise Kupferwerkstoff gebildet ist, welcher eine gegenüber einem Edelstahlsteigrohr erhöhte thermische Leitfähigkeit hat. Die Anordnung des Heizmittels nur am Adapterkopf ist als unabhängig zu betrachten, lässt sich jedoch mit allen anderen Merkmalen, wie sie hier beschrieben sind, kombinieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest ein
Temperatursensor in oder an dem Löschmittelbehälter angeordnet ist. Mit Hilfe des Temperatursensors ist es möglich, die Temperatur des Löschmittelbehälters und/oder die Temperatur des Löschmittels zu erfassen. Durch Auswertung der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur kann ein Aufschalten der Heizmittel gesteuert werden.
Aus diesem Grunde wird gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
vorgeschlagen, dass eine Steuerung abhängig von einer erfassten Temperatur zumindest eines Temperatursensors die Beaufschlagung der Heizwiderstände mit elektrischer Spannung steuert. In der Steuerung kann beispielsweise eine Hysterese einprogrammiert sein, so dass beim Unterschreiten einer Grenztemperatur ein Heizkreis eingeschaltet wird und beim Überschreiben einer zweiten, höheren als der ersten Grenztemperatur der Heizkreis erst wieder ausgeschaltet wird.
Für die Anwendung in Brandbekämpfungssystemen, vorzugsweise in
Hochdruckwassernebelsystemen, ist es notwendig, dass der Löschmittelbehälter druckfest ist. Hier ist insbesondere eine Druckfestigkeit von 5 bar, vorzugsweise 50 bar, insbesondere 100 bar möglich.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Brandbekämpfungssystems. Hierbei wird zumindest eine Temperatur des
Löschmittelbehälters und/oder des Löschmittels in dem Löschmittelbehälter erfasst. Unterschreitet die gemessene Temperatur eine erste Grenztemperatur wird zunächst nur der erste Heizkreis aktiviert. Wird eine zweite, kleinere als die erste
Grenztemperatur unterschritten, wird der zweite Heizkreis aktiviert. Das Aktivieren des zweiten Heizkreises kann kumulativ oder alternativ zum ersten Heizkreis erfolgen. Durch Ausbilden einer Hysterese-Regelung kann beim Überschreiten der zweiten Grenztemperatur zunächst der zweite Heizkreis aktiviert bleiben, bis eine dritte, größere als die zweite Grenztemperatur erreicht wird und erst dann der zweite Heizkreis deaktiviert wird. Auch für die erste Grenztemperatur bzw. den ersten Heizkreis kann eine Hysterese-Regelung etabliert werden, so dass erst bei einem Überschreiben einer vierten Grenztemperatur, die größer ist als die erste
Grenztemperatur der erste Heizkreis deaktiviert wird.
Beim Aktivieren der Heizkreise werden diese jeweils mit elektrischer Spannung beaufschlagt. Insbesondere kann eine der elektrischen Spannungen eine
Bordnetzspannung eines Schienenfahrzeugs sein.
Für die Anwendung bei unterschiedlichen Temperaturen des Löschmittels ist es sinnvoll, wenn der erste Heizkreis mit einer kleineren Heizleistung betrieben wird als der zweite Heizkreis. Auch ist erkannt worden, dass das Aufheizen des Löschmittels am besten dort geschieht, wo das Löschmittel selbst gelagert ist, also unmittelbar am Löschmittel. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Heizung im Inneren des Löschmittelbehälters angeordnet wird. Zur Optimierung der Druckfestigkeit des Löschmittelbehälters ist es jedoch vorteilhaft, wenn möglichst wenige Öffnungen an dem Löschmittelbehälter vorgesehen sind. Da die Auslassöffnung ohnehin am Löschmittelbehälter vorgesehen ist, wird vorzugsweise das in der Öffnung angeordnete Rohr mit einem Heizmittel beaufschlagt, so dass ein Doppelrohr aus Heizmittel und Rohr entsteht, welches durch die Öffnung in das Innere des Löschmittelbehälters geführt ist. An dem Rohr ist das Heizmittel unmittelbar angeordnet, so dass das Rohr und das Heizmittel vorzugsweise eine Baugruppe bilden. Das flächige Heizmittel ist an der Mantelfläche des Rohres angeordnet und umgreift diese zumindest teilweise.
Vorzugsweise ist das Heizmittel als Flachteil gebildet, welches in einem einheitlichen Substrat zumindest einen Heizwiderstand führt. Das Heizmittel kann in der
Abwicklung ein Flachteil sein, welches sich um das Rohr wickeln lässt. Vorzugsweise sind im Inneren des Heizmittels zumindest in Bereichen keine Leerräume, so dass sich das Heizmittel an der Öffnung einspannen lässt, insbesondere über das Adapterstück, um so die Öffnung gegenüber dem Heizmittel samt Rohr abdichten zu können.
Es ist erkannt worden, dass das Umwickeln des Rohres mit einem vollflächigen Heizmittel dann vorteilhaft ist, wenn das Heizmittel als Heizmanschette gebildet ist. Eine Heizmanschette kann als flächiges Bauteil, welches vorzugsweise aus einem Vollmaterial gebildet ist, geformt sein. In dem Vollmaterial kann zumindest ein Heizwiderstand als Heizwendel geführt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Heizmanschette das Rohr vollständig umgreift. Durch das vollständige Umgreifen, insbesondere in Teilen entlang der Längsachse des Rohres, insbesondere in einem Bereich der Öffnung kann sichergestellt werden, dass die Öffnung abgedichtet werden kann. Außerdem wird durch das Umgreifen eine möglichst große Fläche der Heizmanschette für das Heizen des Löschmittels bereitgestellt.
Auch kann die Heizmanschette das Rohr zumindest im Bereich der Öffnung sowie im Inneren des Löschmittelbehälters umgreifen. Umgreift die Heizmanschette das Rohr im Inneren des Löschmittelbehälters, wird die wirksame Heizfläche maximiert.
Umgreift die Heizmanschette das Rohr im Bereich der Öffnung, so ist es, wie zuvor beschrieben, möglich, den Löschmittelbehälter gas- und/oder flüssigkeitsdicht zwischen Heizmanschette und Innenumfang der Öffnung zu verschließen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Rohr mit dem Heizmittel ein doppelwandiges Rohr bildet. Das Heizmittel kann ein um das Rohr angeordnetes Außenrohr sein, wobei zwischen dem Rohr und dem Außenrohr vorzugsweise ein Ringraum gebildet ist. Vorzugsweise ist das Außenrohr metallisch und in dem
Ringraum zwischen dem Rohr und dem Außenrohr ist zumindest ein, vorzugsweise zwei Heizwiderstände geführt. Der Heizwiderstand ist vorzugsweise gewendelt in dem Ringraum zwischen dem Rohr und dem Außenrohr. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das im Ringraum nicht durch den Heizwiderstand ausgefüllte Volumen mit einem elektrisch nicht leitenden Material gefüllt ist. Hier eignen sich vorzugsweise nicht leitende Metalllegierungen oder Metalloxide, insbesondere Magnesiumlegierungen oder Magnesiumoxide oder Oxide von den jeweiligen Legierungen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Heizmittel aus einem flächigen Grundkörper mit zumindest einem in dem Grundkörper angeordneten Heizwiderstand gebildet ist. Vorzugsweise ist das Heizmittel aus einem Flachteil aus Vollmaterial gebildet, in dem der Heizwiderstand geführt ist. Hierzu kann der
Heizwiderstand in das Vollmaterial des Grundkörpers eingebettet sein. Vorzugsweise ist das Vollmaterial des Grundkörpers elektrisch nicht leitend.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Heizmittel eine metallische Heizmanschette ist. Dadurch, dass die Heizmanschette metallisch ist, kann eine besonders einfache Abdichtung der Öffnung zwischen Manschette und
Innenumfang der Öffnung erfolgen, da beispielsweise mit einer
Quetschverschraubung oder einem O-Ring eine entsprechende Abdichtung der metallischen Heizmanschette in der gleichen Art erfolgen kann, wie
herkömmlicherweise eine Abdichtung des in der Öffnung angeordneten Steigrohrs erfolgt.
Die Manschette ist insbesondere aus einer nicht leitenden Metalllegierung oder einem nicht leitenden Metalloxid, beispielsweise mit einem Magnesiumbestandteil gebildet. In dem Material der Heizmanschette ist vorzugsweise ein Heizwiderstand angeordnet, vorzugsweise eingebettet und vollständig von dem Material der Heizmanschette umgriffen.
Vorzugsweise sind die Heizmanschette bzw. der Heizwiderstand und das Material der Heizmanschette aus einem plastisch zerstörungsfrei verformbaren Material gebildet. Insbesondere ist die Verformbarkeit derart, dass sich die Heizmanschette zerstörungsfrei um den Umfang des Rohres wickeln lässt. Somit bestimmt das Rohr bzw. der Rohrradius den Mindestbiegeradius, welchen das Material der
Heizmanschette ermöglicht. Vorzugsweise ist die Heizmanschette um das Rohr gebogen bzw. gewickelt. Neben dem Umwickeln der Heizmanschette um das Rohr kann das Rohr innerhalb des Löschmittelbehälters gebogen sein. Zusammen mit dem Rohr kann somit die Heizmanschette auch im Inneren des Löschmittelbehälters gebogen sein. Vorzugsweise ist das Rohr in Richtung einer Außenwand des
Löschmittelbehälters gebogen. Wie bereits erwähnt, ist in einem Löschmittebehälter in der Regel ein Steigrohr vorgesehen, insbesondere wenn die Öffnung eine Auslassöffnung ist. Insofern ist das Rohr gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Steigrohr.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Heizmittel zumindest im Bereich der Öffnung und im Inneren des Löschmittelbehälters an dem Rohr angeordnet ist. Das Anordnen im Bereich der Öffnung ermöglicht das leichte Abdichten, wobei das Anordnen im Inneren des Löschmittelbehälters die
unmittelbare Wirkung des Heizmittels auf das Löschmittel ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass an der Öffnung die vorzugsweise ein Löschmittelauslass ist, ein Ventil angeordnet ist. Insbesondere mündet das Steigrohr bzw. das Rohr im Inneren des Löschmittelbehälters über das Adapterstück in dem Ventil. Über das Ventil lässt sich das Rohr öffnen und
verschließen. Ausgehend von dem Ventil, kann sich das Heizmittel über die Öffnung in das Innere des Löschmittelbehälters entlang des Rohres erstrecken. Somit reicht das Heizmittel von dem Ventil über die Öffnung bis ins Innere des Löschmittelbehälters. Außerhalb des Löschmittelbehälters, insbesondere im Bereich des Ventils bzw. des Adapterstücks kann ein elektrischer Anschluss des Heizwiderstands erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Rohr und das Heizmittel unmittelbar aneinander anliegend montiert sind. Das unmittelbar aneinander Anliegen bedeutet, dass insbesondere zwischen Rohr und Heizmittel kein Luftspalt vorhanden ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Heizmittel und der
Mantelfläche des Rohrs ein Kleber vorgesehen, der ein Abdichten mittels Anhaften oder Ankleben des Heizmittels an dem Rohr bewirkt.
Um den Löschmittelbehälter mit Löschflüssigkeit füllen zu können ohne zu befürchten, dass Löschflüssigkeit ausfließt und außerdem um beispielsweise einen Gasdruck in dem Löschmittelbehälter aufbauen zu können, ist ein Abdichten der Öffnung notwendig. Das Rohr selber ist vorzugsweise über das Ventil verschlossen. Die Außenwand der Heizmanschette muss gegenüber der Öffnung des
Löschmittelbehälters abgedichtet sein. Vorzugsweise ist diese Abdichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet das Heizmittel zusammen mit dem Rohr einen doppelwandigen Zylinder. Das Heizmittel ist an seiner Mantelfläche an der Öffnung durch eine Dichtung geführt. Hierdurch wird ein Abdichten zwischen
Mantelfläche des Heizmittels und Öffnung bzw. Innenumfang der Öffnung ermöglicht, so dass der Löschmittelbehälter an der Dichtung flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht abgedichtet ist.
Wie bereits erwähnt, ist das Heizmittel vorzugsweise ein Heizwiderstand. Dieser Heizwiderstand kann gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Anschluss außerhalb des Löschmittelbehälters versehen sein, so dass über diesen elektrischen Anschluss der Heizwiderstand mit elektrischer Leistung beaufschlagt werden kann.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Brandbekämpfungssystem; Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Rohres mit einer Heizmanschette;
Fig. 3a eine schematische Draufsicht auf eine Heizmanschette,
Fig. 3b eine Schnittansicht einer Heizmanschette;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Heizmittels;
Fig. 5 eine Wicklung eines Heizmittels um ein Rohr;
Fig. 6 eine Anordnung eines Heizmittels an einem Löschmittelbehälter;
Fig. 7 eine schematische Anordnung eines elektrischen Heizmittels mit
Spannungsversorgung;
Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Auslasses samt Temperatursensoren und
Steigrohr;
Fig. 9 eine Betriebsweise eines gegenständlichen Brandbekämpfungssystems;
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Schienenfahrzeugs mit einer
gegenständlichen Brandbekämpfungsanlage.
Fig. 1 zeigt ein Brandbekämpfungssystem 2 mit einem Löschmittelbehälter 4. In dem Löschmittelbehälter 4 ist ein Steigrohr 6 vorgesehen, welches über ein Adapterstück 8 in einem Ventil 10 mündet. Das Adapterstück 8 ist im Bereich einer Auslas s Öffnung 12 des Löschmittelbehälters 4 angeordnet und dort vorzugsweise dichtend verschraubt.
Der Löschmittelbehälter 4 ist in der gezeigten Variante ein Stahlzylinder, welcher an seiner Innenfläche einen Liner 14 aus Kunststoff aufweist, um das Material des Löschmittelbehälters 4 vor Korrosion zu schützen. In dem Löschmittelbehälter 4 ist Löschflüssigkeit 16, vorliegend in Form von Wasser, unter Druck gelagert.
Vorzugsweise ist der Löschmittelbehälter 4 bei einem Ruhedruck von über 5 bar, vorzugsweise über 20 bar, insbesondere über 100 bar in einem Bereitschaftsmodus. Durch Öffnen des Ventils 10 wird die Löschflüssigkeit 16 über das Steigrohr 8 aus dem Löschmittelbehälter 4 ausgetrieben und kann dann beispielsweise über ein
Hochdruckwassernebelsystem bzw. entsprechende Hochdrucknebeldüsen
ausgebracht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das vorliegende
Brandbekämpfungssystem bei herkömmlichen Sprinkleranlagen zum Einsatz kommt, da auch dort das Problem des Einfrierens existiert.
An dem gezeigten Brandbekämpfungssystem 2 kann die gegenständliche
Heizeinrichtung zum Einsatz kommen. Fig. 2 zeigt das Steigrohr 6, welches ummantelt ist von einer Heizmanschette 18. Die Heizmanschette 18 ist unmittelbar mit der Außenwand des Rohres 6 verbunden, beispielsweise verklebt. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Heizmanschette 18 und Steigrohr 6 derart, dass kein Zwischenraum zwischen der Außenwand des Rohres 6 und der Heizmanschette 8 gebildet ist. Insbesondere ist die Verbindung zwischen Heizmanschette 18 und Steigrohr 6 derart, dass zwischen Heizmanschette 18 und Steigrohr 6 kein Gas oder Flüssigkeit fließen kann.
Wie zu erkennen ist, ist in der Heizmanschette 18 zumindest ein Heizwiderstand 20 vorgesehen. Der Heizwiderstand 20 ist in der Heizmanschette 18 eingekapselt und im montierten Zustand um das Steigrohr herum gewendelt. Das Material der
Heizmanschette 18 ist vorzugsweise ein Vollmaterial, insbesondere aus einer nicht leitenden Metalllegierung oder einem nicht leitenden Metalloxid gebildet Im Inneren der Heizmanschette 18 ist zumindest ein Heizwiderstand 20 als Heizdraht geführt. Durch die isolierende Eigenschaft des Materials der Heizmanschette 18 kann der/ können die Heizwiderstände 20 unmittelbar in dem Material der Heizmanschette 18 geführt werden. Fig. 3a zeigt eine Abwicklung einer Heizmanschette 18 in einer Draufsicht. In der Heizmanschette 18 sind zwei getrennt voneinander schaltbare Heizwiderstände 20a, 20b geführt. Zu erkennen ist, dass die Heizwiderstände 20a, 20b über jeweils zwei elektrische Anschlüsse 22 (22a', 22a" sowie 22b', 22b") verfügen. Über diese jeweils zwei elektrischen Anschlüsse 22 lassen sich die Heizwiderstände 20a, 20b, die als Heizdrähte ausgeführt sein können, mit jeweils einer elektrischen Spannung, die auch unterschiedlich sein kann, beaufschlagen. Die in die Heizwiderstände 22a, 22b eingespeiste elektrische Leistung kann unterschiedlich sein, so dass die
Heizwiderstände 22a, 22b unterschiedliche Heizleistungen haben können.
Die Heizmanschette 18 kann um das Steigrohr 6 herum gewickelt werden, wenn das Material der Heizmanschette 18 als auch der Heizwiderstände 22a, 22b plastisch verformbar ist. Insbesondere kann ein minimaler Biegeradius durch den Außenradius des Steigrohres 16 vorgegeben sein. Bis zu einem solchen Biegeradius sollte das Material der Heizmanschette 18 sowie der Heizwiderstand 20a, 20b plastisch zerstörungsfrei verformbar sein.
Fig. 3b zeigt einen Querschnitt durch eine Heizmanschette 18. Zu erkennen ist, dass die Leiterquerschnitte der Heizwiderstände 20a, 20b unterschiedlich groß sein können, was zu unterschiedlichen Heizleistungen, insbesondere unterschiedlichen Stromtragfähigkeit führt. Auch die Schmelzpunkte der Materialen der
Heizwiderstände 20a, 20b können unterschiedlich sein. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Heizmittels 24 an einem Steigrohr 6. Zu erkennen ist, dass das Heizmittel 24 aus einem Außenrohr 24a und in einem
Ringraum 24b zwischen dem Außenrohr 24a und dem Steigrohr 6 angeordneten Füllmaterial 24c sowie zumindest einem Heizwiderstand 20 gebildet ist. Das
Füllmaterial 24 ist vorzugsweise elektrisch nicht leitend und isoliert somit den Heizwiderstand 20. Auf der anderen Seite ist das Material vorzugsweise thermisch gut leitend, so dass die Heizleistung des Heizwiderstands 20 ohne große zeitliche
Verzögerung über das Außenrohr 24a an das Löschmittel 16 abgegeben werden kann.
Eine Heizmanschette 18, wie sie in Fig. 3a dargestellt ist, kann um das Steigrohr 6 in der in Fig. 5 gezeigten Form gewendelt bzw. gewickelt werden.
Die Heizmittel müssen nicht unbedingt an dem Steigrohr 6 angeordnet sein, sondern können auch am Adapterstück 8 (nicht gezeigt) als auch an der äußeren Mantelfläche des Löschmittelbehälters 6 angeordnet sein. In der Fig. 6 ist eine Heizmatte 26 dargestellt, die zwei voneinander getrennt schaltbare Schaltwiderstände 20 (nicht gezeigt] aufweist. Über jeweils getrennt voneinander bestückbare elektrische
Anschlüsse 22 (nicht gezeigt) lassen sich die Heizwiderstände zu unterschiedlichen Zeiten und mit unterschiedlichen elektrischen Leistungen betreiben, so dass abhängig von einer Temperatur des Löschmittelbehälters 6 bzw. des in dem
Löschmittelbehälter 6 gelagerten Löschmittel 16 nur ein Heizwiderstand oder wahlweise zwei Heizwiderstände betrieben werden können.
Das Zu- und Abschalten der elektrischen Versorgung zu den Heizwiderständen 20a, 20b ist in der Fig. 7 dargestellt. In der Fig. 7 ist beispielsweise eine 24 V
Gleichspannungsversorgung 28 als Akkumulator dargestellt. Daneben ist ein
Gleichrichter 30 vorgesehen, der mit der Spannungsversorgung des Fahrzeugs, beispielsweise eines Schienenfahrzeugs verbunden ist und über seine Auslässe eine elektrische Gleichspannung von 380 V oder 400 V zur Verfügung stellt. Über jeweilige Schalter 32, 34 werden Akkumulator 28 und Gleichrichter 30 mit den elektrischen Anschlüssen 22 der Heizwiderstände 20a, 20b (nicht gezeigt) verbunden.
Eine Steuerschaltung 36 empfängt von einem nicht dargestellten Temperatursensor ein Temperatursignal 38 und wertet dieses aus. Abhängig von der Auswertung des Temperatursignals 38 schließt oder öffnet die Steuerschaltung 36 die Schalter 32, 34. So kann bei einem Unterschreiten einer ersten Grenztemperatur, beispielsweise 10°C der Schalter 32 geschlossen werden, während der Schalter 34 geöffnet bleibt. Mit einer relativ kleinen elektrischen Leistung wird der Heizwiderstand 20a betrieben und die Temperatur des Löschmittels 16 wird lediglich aufrecht erhalten. Sinkt die Außentemperatur jedoch weiter, kann diese geringe Heizleistung nicht ausreichen. Die Temperatur des Löschmittels sinkt dann unter eine zweite Grenztemperatur. Auch bei einem kompletten Abschalten der beiden Heizungen, z.B. im Betriebsstillstand des Fahrzeugs, kann die Temperatur der Löschflüssigkeit 16 unter die zweite, niedrigere als die erste Grenztemperatur fallen. Eine solche Temperatur löst ein entsprechendes Temperatursignal 38 aus, welches von der Steuerschaltung 36 so ausgewertet wird, dass der Schalter 34 geschlossen wird. Der Schalter 34 kann kumulativ zum Schalter 32 geschlossen werden oder alternativ zum Schalter 32.
Bei geschlossenem Schalter 34 wird der Heizwiderstand 20b mit elektrischer Leistung des Gleichrichters 30 beaufschlagt, wobei diese elektrische Leistung erheblich höher ist, als die von dem Akkumulator 28. Dies führt zu einer höheren thermischen
Verlustleistung im Heizwiderstand 20b, was dazu führt, dass die Löschflüssigkeit 16 schneller aufgeheizt wird. Insbesondere wenn die Löschflüssigkeit eingefroren ist, das Temperatursignal 38 zum Beispiel einen Temperaturwert von 0 C° meldet, kann eine solche Schnellaufheizung aktiviert werden. Fig. 8 zeigt eine Detailansicht einer Öffnung 4a an einem Löschmittelbehälter 4. Zu erkennen ist, dass das Adapterstück 8 mit dem Öffnungsmund der Öffnung 4 verschraubt ist. Außerhalb des Adapterstücks 8 kann ein erster Temperatursensor 40a angeordnet sein. Im Inneren des Löschmittelbehälters 4 kann ein zweiter
Temperatursensor 40b angeordnet sein. Die Temperatursensoren 40a, 40b können ein Temperatursignal 38 an die Steuerung 36 übermitteln.
Ferner ist zu erkennen, dass die Heizmanschette 18 unmittelbar an dem Steigrohr 6 angeordnet ist. Das Steigrohr 6 ist samt Heizmanschette 18, die vorzugsweise zumindest an ihrer äußeren Oberfläche aus Metall gebildet ist, durch das
Adapterstück 8 hindurchgeführt. Im Adapterstück 8 ist die Heizmanschette 18 dichtend aufgenommen, was schematisch durch die O-Ringe 8a und 8b angedeutet ist. Die Dichtung ist hinlänglich bekannt und wird daher nicht näher beschrieben.
Außerhalb des Löschmittelbehälters 4 sind die elektrischen Anschlüsse 22a und 22b vorgesehen, über die die Heizwiderstände 20a, 20b der Heizmanschette 18 elektrisch kontaktiert werden können.
Um die Schalthäufigkeit zu verringern und ein sicheres Auftauen eines eingefrorenen Löschmittelbehälters 4 zu ermöglichen, werden die Heizwiderstände 20a, 20b mit einer Hysterese betrieben. In der Fig. 9 ist ein Temperaturwert auf der X-Achse in °C aufgetragen. Ferner sind auf der Y-Achse die Schaltzustände 1 und 2 aufgetragen. Der Schaltzustand 1 bedeutet, dass nur ein Heizwiderstand aktiviert ist und der
Schaltzustand 2 bedeutet, dass beide Heizwiderstände aktiviert, also mit elektrischer Leistung beaufschlagt werden. Bei sinkender Temperatur wird beispielsweise bei Erreichen einer Temperatur von 5 C° ein erster Heizwiderstand aktiviert. Dies kann beispielsweise derjenige sein, der mit der geringeren elektrischen Leistung beaufschlagt wird.
Solange die Temperatur sich zwischen 0 und 10 C° bewegt, bleibt der erste
Heizwiderstand eingeschaltet. Erst wenn die Temperatur 10 C° überschreitet, wird der Schaltzustand 1 verlassen und der erste Heizwiderstand wieder ausgeschaltet.
Sinkt die Temperatur im Schaltzustand 1 jedoch weiter und erreicht beispielsweise 0°C, so wird der Schaltzustand 2 eingeschaltet. Im Schaltzustand 2 sind vorzugsweise beide Heizwiderstände mit elektrischer Leistung beaufschlagt, wobei der zweite Heizwiderstand mit einer erheblich höheren elektrischen Leistung beaufschlagt wird als der erste Heizwiderstand. Bei weiter sinkender Temperatur bleibt es beim
Schaltzustand 2. Der zweite Heizwiderstand jedoch erst wieder deaktiviert, wenn die Temperatur 5 C° überschreitet. Durch diese Hysterese wird die Schalthäufigkeit verringert. Fig. 10 zeigt ein Schienenfahrzeug 42 mit einem Rohrleitungssystem 44 und
Wassernebeldüsen 46a-c. Das Rohrleitungssystem 44 ist an zwei Löschmittelbehälter 4 gekoppelt. Die Löschmittelbehälter 4 werden von einer zentralen Steuerung 36 gesteuert, die mit einer Brandmeldezentrale (nicht gezeigt) verbunden ist. Im
Brandfall werden über die Zentrale 36 die Ventile 10 geöffnet und Löschmittel tritt aus den Düsen 46a-c aus.
Die Steuerung 36 überwacht darüber hinaus eine Temperatur der
Löschmittelbehälter 4 und steuert abhängig von der Temperatur eine
Energieversorgung 50, welche beispielsweise gekoppelt ist mit der zentralen
Energieversorgung des Schienenfahrzeugs 42. Die Steuerung der Löschmittelbehälter bzw. der Heizungen darin erfolgt wie oben beschrieben.
Bezugszeichenliste
2 Brandbekämpfungssystem
4 Löschmittelbehälter
6 Steigrohr
8 Adapter
10 Ventil
12 Auslassöffnung
14 Liner
16 Löschflüssigkeit
18 Heizmanschette
20 Heizwiderstand
22 elektrische Anschlüsse
24 Heizmittel
24a Außenrohr
24b Ringraum
24c Füllmaterial
28 Batterie
30 Gleichrichter
32, 34 Schalter
36 Steuerschaltung
38 Temperatursignal
40 Temperatursensor
42 Schienenfahrzeug
44 Rohrleitungssystem
46 Düsen
50 Energieversorgung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Brandbekämpfungssystem umfassend
einen druckfesten Löschmittelbehälter, und
ein in oder an dem Löschmittelbehälter angeordnetes Heizmittel,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizmittel zumindest zwei unabhängig voneinander schaltbare Heizkreise aufweist.
2. Brandbekämpfungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizkreise jeweils zumindest einen Heizwiderstand aufweisen.
3. Brandbekämpfungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Heizwiderstand einen gegenüber einem zweiten Heizwiderstand kleineren spezifischen Widerstandswert hat.
4. Brandbekämpfungssystem nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Heizwiderstand eine gegenüber einem zweiten Heizwiderstand kleineren Schmelzpunkt hat.
5. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Heizwiderstand mit einer ersten Spannungsquelle verbunden ist und ein zweiter Heizwiderstand mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden ist, wobei die Spannungsquellen die Heizwiderstände mit voneinander verschiedenen elektrischen Spannungen beaufschlagen.
6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Energieversorgung die Heizkreise mit Gleichspannung speist, insbesondere dass eine erste Gleichspannung eine 24V, vorzugsweise eine 110V
Gleichspannung ist und dass die zweite Gleichspannung eine 380V, vorzugsweise eine 400V Gleichspannung ist.
7. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizkreise in einem gemeinsamen Gehäuse des Heizmittels gekapselt sind.
8. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizmittel insbesondere als Heizmanschette an einem Steigrohr innerhalb des Löschmittelbehälters und/oder als Heizmanschette an dem Löschmittelbehälter angeordnet ist.
9. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Temperatursensor in oder an dem Löschmittelbehälter angeordnet ist.
10. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuerung abhängig von einer erfassten Temperatur zumindest eines Temperatursensors die Beaufschlagung der Heizwiderstände mit elektrischer Spannung steuert.
11. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Löschmittelbehälter ein Composite-Behälter, insbesondere aus einem Kunststoffverbundwerkstoff, vorzugsweise einem
Kunststofffaserverbundwerkstoff gebildet ist oder dass der Löschmittelbehälter ein Metallbehälter, insbesondere aus einem Stahlwerkstoff, ist.
12. Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Löschmittelbehälter druckfest, insbesondere dauerdruckfest, insbesondere bei einem Dauerdruck von über 5bar vorzugsweise über 20bar ist.
13. Verfahren zum Betreiben eines Brandbekämpfungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
eine Temperatur des Löschmittelbehälters und/oder des Löschmittels in dem Löschmittelbehälter erfasst wird,
bei dem bei einem Unterschreiten einer ersten Grenztemperatur nur der erste Heizkreis aktiviert wird, und
bei dem bei einem Unterschreiten einer zweiten, kleineren als der ersten Grenztemperatur der zweite Heizkreis aktiviert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Heizkreise mit jeweils einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden, insbesondere dass zumindest einer der Heizkreise durch eine
Bordnetzspannung eines Schienenfahrzeugs gespeist wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Heizkreis mit einer kleineren Heizleistung betrieben wird als der zweite Heizkreis.
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