DE19636725C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Löschen von Raumbränden - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Löschen von RaumbrändenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen von Raum
bränden, bei dem in einen Raum vorgekühlte Verbrennungsproduk
te einführt werden, bis in dem Raum eine Atmosphäre herrscht,
die eine Verbrennung verhindert, sowie eine Vorrrichtung zu
dessen Durchführung.
Es ist bekannt, zum Löschen eines Brandes in einem geschlosse
nen Raum eine Atmosphäre in dem Raum zu schaffen, die eine
Verbrennung verhindert. Als Brandlöschmittel werden inerte Lö
sungsmittel (Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Wasserdampf),
flüchtige Inhibitoren, halogenhaltige Mittel oder Löschpulver
(A.N. Baratov, E.M. Ivanov, "Löschen von Bränden in der chemi
schen und erdölverarbeitenden Industrie", Moskau, Chemie,
1979) verwendet.
Die bekannten Brandlöschverfahren für Raumbrände können jedoch
nicht zum Löschen von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie
einigen Metallhydriden und -verbindungen verwendet werden, die
in ihren Molekülen Sauerstoff enthalten.
Die Konstruktion von Brandlöschsystemen für Räume sehr grober
Gebäude ist schwierig, da eine ausreichende Menge an Gas in
einer bestimmten Zeit bereitgestellt werden muß. Außerdem
sind wegen der Erstickungsgefahr Signalanlagen notwendig, die
den Einsatz des Löschvorganges anzeigen.
Das Löschen mit halogenhaltigen Verbindungen besitzt ebenfalls
eine Reihe von Nachteilen. Diese Mittel können toxisch auf den
Menschen wirken, da sie beim Brandlöschen durch ihre thermi
sche Zersetzung Produkte mit großer Giftigkeit bilden.
Außerdem werden besonders brandgefährdete Räume üblicherweise
mit sehr großen Brandlöschsystemen für Räume geschützt, bei
denen Halogenkohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Aufgrund
der internationalen Maßnahmen zum Schutze der Ozonschicht
entsprechend dem Montrealer Protokoll (1987) muß die Fluorkoh
lenwasserstoffproduktion bis 1995 um die Hälfte verringert und bis
Jahre 2000 ganz aufgegeben werden, da diese Stoffe ein hohes
ozonzerstörendes Potential besitzen.
Brandlöschanlagen mit Einrichtungen zur Erzeugung von Fluor
kohlenstoffverbindungen sind bereits bekannt, beispielsweise
aus der GB-PS 2 020 971. Der Nachteil dieser Anlagen ist die
schädliche Wirkung der Fluorkohlenstoffverbindungen auf die
Umwelt. Außerdem haben diese Anlagen ziemlich grobe Abmessun
gen und ein ziemlich hohes Gewicht, so daß sie zum Löschen von
Bränden in Transportmitteln, beispielsweise im Flugverkehr,
nicht sehr wirksam eingesetzt werden können.
Aus der GB-PS 2 028 127 ist eine Brandlöschvorrichtung mit
einem eine Austrittsöffnung aufweisenden Gehäuse, einer Ladung
zur Erzeugung der feuerlöschenden Substanz und einer Zündein
heit bekannt. Beim Betätigung der Zündeinheit entzündet sich
die pyrotechnische oder aus festem Brennstoff bestehende
Ladung, deren gasförmige Verbrennungsprodukte die feuerlö
schende Substanz bilden, die durch die Austrittsöffnung in den
Brandbereich gelangt und das Feuer löscht. Diese Vorrichtung
hat jedoch nur eine ungenügende Wirksamkeit, da die Lösch
fähigkeit der gasförmigen Verbrennungsprodukte, die inerte
Lösemittel sind, gering ist.
Aus der EP 0 637 458 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines
feuerlöschenden Gemisches bekannt, bei dem beim Abbrennen der
aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung bestehenden Ladung
ein Gemisch aus festen Teilchen und inerten Gasen gebildet
wird. Der hohe Dispersionsgrad dieser Teilchen, ihre chemi
sche Eigenschaft und die frisch gebildete Fläche gewährleisten
eine beträchtliche feuerlöschende Wirkung.
Dieses Verfahren hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Die
hohe Temperatur der Verbrennungsprodukte führt zu einer Erhö
hung der Durchschnittstemperatur in dem zu schützenden Raum,
was sich schädlich auf die in diesem Raum befindlichen Lebewe
sen und Wertsachen (z. B. Dokumente, Gemälde usw.) auswirkt.
Beim Abkühlen des Aerosols nimmt der Anteil an den nicht in
Reaktion getretenen Elementen in den Verbrennungsprodukten und
demzufolge auch der Anteil an NH3, CO, Stickstoffoxid und
anderen Produkten in dem feuerlöschenden Mittel drastisch zu.
Außerdem werden beim Verbrennen der pyrotechnischen, aus
festem Brennstoff bestehenden aerosolbildenden feuerlöschenden
Zusammensetzungen neben den primären
gasförmigen Aerosolprodukten mit Löschwirkung auch gasförmige
Produkte der unvollständigen Verbrennung der organischen
Komponenten (NH3, H2, CHx) sowie Stickstoffoxide (NOx) freige
setzt, was zur Verschmutzung der Umwelt durch diese Produkte
führt.
Aus der EP 0 561 035 A1 ist eine Vorrichtung zur Feuerlöschung
bekannt, die ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse angeordnete
Verbrennungskammer, eine in der Verbrennungskammer angeord
nete, aus festem Brennstoff bestehenden aerosolerzeugende
Ladung, eine Zündeinrichtung zur Zündung der Ladung und wenig
stens eine Austrittsdüse aufweist, die mit der Verbrennungs
kammer in Verbindung steht, wobei das Gehäuse durch eine quer
verlaufende, wenigstens eine Wandöffnung aufweisende Zwischen
wand geteilt ist und an der wenigstens einen Wandöffnung ein
Mischrohr koaxial zur Austrittsdüse angebracht ist, das mit
seinem der Zwischenwand abgewandten Ende in die Atmosphäre
mündet. An der Außenwand der Mischkammer sind Lufteinlaßöff
nungen vorgesehen. Wenn nach der Zündung der Ladung Aerosol
durch die Austrittsdüse in die Mischkammer eintritt, wird
Umgebungsluft durch die Lufteinlaßöffnungen zur Kühlung der
Verbrennungsprodukte in die Mischkammer eingesaugt.
Aus der EP 578 843 A1 ist es bekannt, in ein durch Verbrennung
erzeugtes Aerosol zur Verringerung des Sauerstoffgehaltes ein
Inertgas einzuführen und das Aerosol zu kühlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Löschung von Raumbränden zu entwickeln,
durch das bzw. die ein umweltfreundliches und brandverhindern
des Medium gebildet und in den zu schützenden Raum eingebracht
werden kann, das nicht gesundheitsschädlich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1
sowie eine Vorrichtung nach Patentanspruch 4 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erfolgt das Löschen durch die inhibierende Wirkung
der kondensierten Aerosolphase auf die Flammen. Die Aerosol
phase wird beim Verbrennen des festen Brennstoffes nach Zündung
einer aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung bestehenden
Ladung gebildet, wobei die Verbrennungsprodukte zuerst mittels
des sauerstoffhaltigen Oxydationsmittels beispielsweise der
Luft, nachverbrannt und dann auf die erforderliche Temperatur
abgekühlt werden.
Das Nachbrennen der Produkte der unvollständigen Verbrennung
bis zu ihrer vollständigen Oxydierung durch den Luftsauerstoff
sowie die Neutralisierung der Stickstoffoxide
erfolgt vorzugsweise in einem Ejektorstrahl.
Durch das Nachbrennen und das anschließende Abkühlen der Ver
brennungsprodukte der aerosolbildenden feuerlöschenden Zu
sammensetzungen kann die Wirksamkeit des feuerlöschenden
Aerosols und die Betriebssicherheit erhöht werden, da die Ver
brennungsprodukte keine lebensgefährliche Gase enthalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der bei
gefügten Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt
einer Vorrichtung zum Löschen von Raumbränden zeigt.
Die Vorrichtung zum Löschen von Raumbränden besteht aus einem
zylindrischen Gehäuse 1, in dem angrenzend an eine Stirnseite
eine Verbrennungskammer 14 ausgebildet ist. In der Verbren
nungskammer 14 ist am stirnseitigen Ende eine Ladung 5 aus
einem festen Brennstoff angeordnet, die z. B. ein Aerosol-bil
dendes Mittel sein kann, das ein Nitrat eines Erdalkalime
talles, ein organisches brennbares Bindemittel und einen
Aerosolgasbildner enthält, wobei es als Erdalkalinitrat,
Kaliumnitrat mit einer spezifischen Oberfläche
von nicht weniger als 1500 cm2/g, als brennbares Bindemittel
Phenolformaldehydharz mit einem mittleren Teilchendurchmesser
von nicht mehr als 100 µm und als Aerosolgasbildner Dicyan
diamid mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 15 µm
enthält.
Die Bestandteile sind vorzugsweise in folgendem Verhältnis in
Masse-% enthalten:
Kaliumnitrat 67-72
Phenolformaldehydharz 8-12
Dicyandiamid Rest.
Kaliumnitrat 67-72
Phenolformaldehydharz 8-12
Dicyandiamid Rest.
In der Verbrennungskammer 14 ist außerdem eine Zündeinheit 3
zum Zünden der Ladung 5 vorgesehen. An dem der Ladung 5 abge
wandten Seite der Verbrennungskammer 14 ist zentral eine
Austrittsdüse 2 in Art einer Venturidüse aufgebracht, die in
die Verbrennungskammer 14 mündet und nach der Verengung einen
Strahlrohrabschnitt 6 aufweist.
In der Außenwand des Gehäuses 1 sind auf Höhe des Strahlrohr
abschnitts 6 Eintrittsöffnungen 9 für die Zufuhr von Luft zu
dem Strahlrohrabschnitt 6 vorgesehen.
Im Abstand zur Verbrennungskammer 14 ist eine Zwischenwand 11
quer zur Längsrichtung des Gehäuses 1 angeordnet. In der
Zwischenwand 11 ist eine zentrale Wandöffnung 15 vorgesehen,
von der sich ein Mischrohr 8 koaxial zu dem Gehäuse 1 bis zu
der anderen Stirnseite 16 des Gehäuses 1 erstreckt und an
dieser ins Freie mündet.
Der Strahlrohrabschnitt 6 erstreckt sich mit seinem freien
Ende durch die Öffnung 15 hindurch koaxial in das Mischrohr 8.
In dem Ringspalt zwischen dem Strahlrohrabschnitt 6 und dem
Mischrohr 8 ist eine Verwirbelungseinrichtung 10 angeordnet.
Der ringförmige Kühlraum 7 zwischen dem Mischrohr 8, der
Zwischenwand 11, der anderen Stirnseite 16 und der Wand des
Gehäuses 1 ist abgeschlossen. An der Wand des Gehäuses 1 ist
ein Eintrittsstutzen 12 und ein Austrittsstutzen 13 vorgese
hen, die mit dem ringförmigen Kühlraum 7 in Verbindung stehen.
Der Kühlraum ist über den Eintrittsstutzen 12 und den Aus
trittsstutzen 13 an ein Kühlsystem, z. B. von einem Kraftfahr
zeug oder einem Schiffsmotor, angeschlossen und mit einem
Kühlmittel gefüllt.
Zum Löschen eines Brandes wird die Zündeinrichtung 3 ausge
löst, wodurch die Ladung 5 gezündet wird. Die hierdurch ent
stehenden Verbrennungsprodukte treten aufgrund des Explosions
drucks durch die Austrittsdüse 2 und den Strahlrohrabschnitt 6
aus der Verbrennungskammer 14 aus und werden an dem freien
Ende des Strahlrohrabschnitts 6 in die in dem Mischrohr 8 vor
handene Luft eingeblasen und vermischen sich mit dieser.
In dem Mischrohr 8 werden die Verbrennungsprodukte mittels der
Luft bis zu ihrer vollständigen Oxydierung nachverbrannt und
anschließend auf die erforderliche Temperatur abgekühlt.
Bei der beschriebenen Brandlöschvorrichtung ist nur ein Misch
rohr 8 vorgesehen. Je nach den Anforderungen an die Ausgangs
temperatur des Aerosols und an die Länge des Aerosolstrahls
können jedoch mehrere Mischrohre 8 parallel zueinander vor
gesehen werden, in die sich jeweils ein Strahlrohrabschnitt 6
einer Austrittsdüse 2 erstreckt, die mit der Verbrennungs
kammer 14 in Verbindung steht. Hierdurch wird ein großer
Strahl in mehrere dünnere Strahlen aufgeteilt, wodurch eine
bessere Kühlung und eine bessere Vermischung mit der Luft und
folglich ein wirksameres Nachbrennen der nicht in Reaktion
getretenen Verbrennungsprodukte erzielt wird. Die berührungs
freie Kühlung des Aerosols schließt eine "Verschmutzung" des
Aerosols durch die Zersetzungsprodukte des Kühlmittels aus und
ist somit äußerst umweltfreundlich.
Als Oxydationsmittel kann sowohl Umgebungsluft als auch jedes
andere gasförmige Oxydans verwendet werden.
Zur Verbesserung der Luftzufuhr und zur Verlängerung des
Aerosolstrahls kann die Luft unter Druck zugeführt werden.
Eine Betrieb ohne erhöhten Druck ist jedoch auch möglich.
Claims (6)
1. Verfahren zum Löschen von Raumbränden, bei dem in
einen Raum mittels eines Kühlmittels vorgekühlte Ver
brennungsprodukte einführt werden, bis in dem Raum
eine Atmosphäre herrscht, die eine Verbrennung ver
hindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbren
nungsprodukte ohne Berührung mit dem Kühlmittel
gekühlt werden und vor der Kühlung mit Hilfe eines
sauerstoffhaltigen Oxydationsmittels vollständig oxy
diert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als sauerstoffhaltiges Oxydationsmittel Umge
bungsluft verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbrennungsprodukte mit Hilfe
eines flüssigen Kühlmittels aus einem vorhandenen
Kühlsystem, insbesondere einem Kraftfahrzeug oder
einem Schiffsdieselmotor, gekühlt werden.
4. Vorrichtung zum Löschen von Raumbränden, mit einem
Gehäuse (1), einer in dem Gehäuse (1) angeordneten
Verbrennungskammer (14), einer in der Verbrennungs
kammer (14) angeordneten, aus festem Brennstoff
bestehenden aerosolerzeugenden Ladung (5), einer
Zündeinrichtung (3) zur Zündung der Ladung (5) und
wenigstens einer Austrittsdüse (2), die mit der
Verbrennungskammer (14) in Verbindung steht,
wobei das Gehäuse (1) durch eine querverlaufende,
wenigstens eine Wandöffnung (15) aufweisende Zwi
schenwand (11) geteilt ist und an der wenigstens ei
nen Wandöffnung (15) ein Mischrohr (8) koaxial zur
Austrittsdüse (2) angebracht ist, das mit seinem der
Zwischenwand (11) abgewandten Ende in die Atmosphäre
mündet,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Raum (7) zwischen dem Mischrohr (8) und der Innenwand des Gehäuses (1) mit einem Kühlmittel füllbar ist,
- - in der Wand des Gehäuses (1) zwischen der Zwischen wand (11) und der der Zwischenwand (11) zugewandten Stirnfläche der Verbrennungskammer (14) Eintritts öffnungen (9) ausgebildet sind und
- - die Austrittsdüse (2) in Form eines Strahlrohrs (6) ausgebildet ist und sich durch die Wandöffnung (15) in das Mischrohr (8) erstreckt, wobei ein Spalt zwischen dem Strahlrohr (6) und dem Mischrohr (8) vorhanden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Spalt zwischen dem Strahlrohr (6) und dem
Mischrohr (8) eine Verwirbelungseinrichtung (10) an
geordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse zwei Stutzen (12,
13) im Bereich des geschlossenen, mit dem Kühlmittel
gefüllten Raumes (7) angeordnet sind, die an ein
Kühlsystem angeschlossen werden können.
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