DE102008046246B4

DE102008046246B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen

Info

Publication number: DE102008046246B4
Application number: DE102008046246A
Authority: DE
Inventors: Manuela Dräger
Original assignee: DRAEGER KARL HEINZ
Current assignee: SCHUBERT, HANS-JOACHIM, DE
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2028-09-09
Also published as: EP2324321A1; CN102209877A; DE202008017664U1; US8616132B2; DE102008046246A1; WO2010025925A1; US20110219979A1; CN102209877B

Abstract

Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen, mit einem Behälter (10) mit einem Innenraum (11) und einem weiteren Raum (26), der von dem Innenraum (11) getrennt ist, wobei
in dem Innenraum (11) des Behälters (10) ein Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im flüssigen Aggregatszustand aufgenommen ist; in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) ein Reiz- oder Kampfstoff aufgenommen ist;
die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) aufgehoben werden kann, um in dem Innenraum (11) des Behälters den Reiz- oder Kampfstoff in dem Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert bereitzustellen;
der Behälter (10) wenigstens eine Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum (11) eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt; und
eine Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 19; 20–24) vorgesehen ist, die in dem Innenraum (11) des Behälters (10) einen...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die DE 10 2006 016 286 A1 offenbart eine Anlage zum Feinstverteilen und Austragen von Reiz- oder Kampfstoffen. Bei dieser bekannten Anlage wird ein Reiz- oder Kampfstoff in einem druckverflüssigten Gas gelöst oder emulgiert, das in seinem flüssigen Aggregatszustand bis zu den Austrittsdüsen der Anlage transportiert und in Form eines Flüssigkeitsstrahls ausgetragen wird. Beim Lösen des Reiz- oder Kampfstoffes in dem flüssigen Lösungsgas wird die Kristallstruktur aufgelöst und die Moleküle zwischen den Lösungsgasmolekülen verteilt.
Bei einem Druckabfall unter den Verdampfungsdruck geht das flüssige Lösungsgas in den gasförmigen Aggregatszustand über. Dies wird auf dem Weg des Lösungsgases bis hin zu den Austrittsdüsen der Anlage verhindert. Beim Austritt aus den Austrittsdüsen verdampft das Gas dann schlagartig. Die für die Verdampfung notwendige Energie entnimmt das flüssige Lösungsgas der Umgebungsluft. Bei der Expansion des Lösungsgases werden die diesem beigemischten Reiz- oder Kampfstoffe unter Aufhebung bzw. Verhinderung der Oberflächenspannungen bzw. Kristallstrukturen zusammen mit den Molekülen des Gases zwangsweise auseinander gerissen. Die Expansion des Lösungsgases erzielt so eine Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb der Tröpfchengröße bzw. Kristallbildung in der Umgebungsluft.
Diese herkömmliche Anlage ist aufgrund der notwendigen Vorratsbehälter für das Lösungsgas und die Reiz- oder Kampfstoffe, Leitungs- und Ventilsysteme sowie Austrittsdüsen relativ groß und aufwändig. Außerdem wird für das Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe eine gewisse Zeit benötigt, da Lösungsgas und Reiz- oder Kampfstoffe erst durch die Anlage bis zu den Austrittsdüsen transportiert werden müssen.
Ferner ist aus der DE 196 24 582 A1 ein Flüssigkeitszerstäuber mit einem Behälter bekannt, in dem eine Flüssigkeit drucklos bereitgestellt wird und der mit mehreren Düsen ausgestattet ist, welche im Lieferzustand mittels einer Sperrfolie verschlossen sind, um ein Auslaufen der Flüssigkeit zu verhindern. Zum Ausbringen der Flüssigkeit wird der Druck im Behälter mittels eines pyrotechnisch angetriebenen Treibspiegels auf bis zu etwa 1.000 bar erhöht, sodass die Flüssigkeit die Sperrfolie durchstanzt und mit hoher Geschwindigkeit durch die engen Düsen getrieben wird. Durch den hohen Druck in den Kegeldüsen erhitzt sich die Flüssigkeit auf hohe Temperaturen bis zum Verdampfen und tritt als Dampf bzw. Nebel aus. Nach der Freisetzung kühlt die Umgebungsluft den Flüssigkeitsdampf sofort wieder ab und es kommt zu Kondensation und Nebelbildung. Der Aggregatszustandswechsel von flüssig zu Dampf ist somit nur kurzzeitig, die folgende Kondensation führt zur Tröpfchenbildung, die in Folge der Kohäsionskräfte zu größeren Tröpfchen führt.
Die Druckschriften DE 196 42 573 A1 , DE 196 42 574 A1 , DE 196 47 192 A1 und DE 197 20 428 A1 beschreiben Weiterentwicklungen bzw. alternative Ausgestaltungen dieses Flüssigkeitszerstäubers. Insbesondere werden spezielle Heizeinrichtungen in dem Behälter vorgeschlagen, um die Flüssigkeit im Behälter zu verdampfen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen zu schaffen, die eine Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe bewirken und zudem bei einfacher und kompakter Bauweise ein schnelles Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe ermöglichen sowie die Betriebssicherheit erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 3 bis 9.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen sehr einfachen und kompakten Aufbau aus. Insbesondere sind keine speziellen Vorratsbehälter, Leitungssysteme und Austrittsdüsen wie bei der eingangs beschriebenen herkömmlichen Anlage erforderlich. Durch die Druckerhöhung im Innenraum des Behälters wird die wenigstens eine Sollbruchstelle zum Bersten gebracht, sodass sehr schnell eine vordefinierte Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt wird. Im Moment des Berstens der wenigstens einen Sollbruchstelle wird in Bruchteilen von Sekunden sofort die maximale Freisetzungsmenge des Lösungsgasgemisches freigesetzt. Die im Innenraum des Behälters bereitgestellte Lösung oder Emulsion der Reiz- oder Kampfstoffe wird beim Bersten der Sollbruchstelle schlagartig aus der entstandenen Öffnung ausgetragen. Dabei verdampft und expandiert das Lösungsgas schlagartig und bewirkt in ähnlicher Weise wie bei der herkömmlichen Anlage der DE 10 2006 016 286 A1 eine große Austragweite und eine Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft.
Das Lösungsgas ist (unter Druck) in einem ersten Raum des Behälters aufgenommen und der Reiz- oder Kampfstoff ist (drucklos) in einem zweiten Raum des Behälters aufgenommen. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Vorrichtung erhöht, da das Unfall- und Verletzungsrisiko durch unbeabsichtigte Freisetzungen aufgrund einer Beschädigung der Vorrichtung verringert wird, da bei einer Beschädigung des Behälters zum Beispiel nur das reine Lösungsgas austreten kann.
Durch eine geeignete Auswahl von Anzahl und Position(en) der wenigstens einen Sollbruchstelle wird ein zielgerichtetes Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe erreicht.
Die einfache und kompakte Bauweise vereinfacht die Herstellung und senkt die Produktionskosten. Ebenso ist die Montage der Vorrichtung sehr einfach. Wegen des Fehlens eines Leitungssystems werden die Austragzeiten der Reiz- oder Kampfstoffe stark verkürzt. Diese Verkürzung der Austragzeit erhöht den Wirkungsgrad der Reiz- oder Kampfstoffe, da die gewünschte Reizstoffkonzentration in der Umgebungsluft sofort aufgebaut wird. So kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr schnell und effektiv auf eine Bedrohung reagiert werden.
Die Vorrichtung ist zudem sehr robust aufgebaut und enthält keine empfindlichen oder komplizierten Komponenten und ist damit weniger störanfällig als herkömmliche Systeme. Die Sollbruchstelle ist im Vergleich zu einem Ventil oder einer Austrittsdüse relativ einfach und zugleich betriebssicher konstruiert.
Die Druckerhöhung im Innenraum des Behälters, die zum Bersten der wenigstens einen Sollbruchstelle führt, wird gleichzeitig durch Druckerhöhung des Lösungsgases über seinen Verdampfungsdruck hinaus zum Erzielen größerer Wurfweiten für die Reiz- oder Kampfstoffe genutzt.
Weiter enthält die Vorrichtung der Erfindung keine Ventile oder dergleichen. Der Behälter der Vorrichtung ist vollständig und sicher geschlossen; erst bei einer Betätigung der Vorrichtung wird bei der wenigstens einen Sollbruchstelle eine Öffnung erzeugt, durch welche das Lösungsgas mit den Reiz- oder Kampfstoffen austreten kann. Eine ungewollte Leckage der Reiz- oder Kampfstoffe und auch des Lösungsgases aus dem Behälter wird so sicher verhindert.
Vor der weiteren Beschreibung der Erfindung und bevorzugter Ausführungsformen sollen zunächst verschiedene Begriffe näher erläutert werden.
Eine „Sollbruchstelle” im Sinne dieser Erfindung gibt bei einem definierten Berstdruck durch Materialverformung und/oder -zerstörung eine Öffnung einer vorbestimmten Größe frei. Die Sollbruchstelle kann durch eine Materialschwächung oder Materialveränderung des Behälters oder durch eine in einer Öffnung des Behälters vorgesehene Komponente wie zum Beispiel eine Berstscheibe gebildet sein. Die Berstscheibe ist zum Beispiel in der Öffnung des Behälters verklebt, verschweißt, verschraubt oder in einer anderen Weise dicht verschließend eingebracht.
Das „Bersten” der Sollbruchstelle ist ein Vorgang, bei dem sich die Sollbruchstelle bei dem konstruktiv definierten (Berst-)Druck durch Materialverformung und/oder Materialzerstörung öffnet.
„Lösungsgase” sind druck- oder kälteverflüssigte Gase, die in ihrem flüssigen Aggregatszustand als Lösungsmittel oder Emulsionsträger für Reiz- oder Kampfstoffe dienen. Damit das Lösungsgas beim Austritt aus dem Behälter schlagartig verdampft und expandiert, muss es bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck im gasförmigen Zustand vorliegen. Außerdem sollte es eine Verdampfungstemperatur besitzen, die im Vergleich zur Umgebungstemperatur so niedrig ist, dass eine schnelle Verdampfung durch Energieübertragung aus der Umgebungsluft möglich ist. Als Lösungsgase können zum Beispiel Treibmittel oder Kältemittel verwendet werden. Für den Einsatz bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist zum Beispiel das Kältemittel R 413 A als Lösungsgas geeignet.
„Reizstoffe” sind Stoffe, die in bestimmten Dosierungen auf Menschen oder Tiere einen Reiz ausüben, ohne dabei bleibende gesundheitliche Schäden zu verursachen. Die Reizwirkung ist dabei von der einwirkenden Konzentration und Art des Reizstoffes abhängig. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Reizstoffe, die hauptsächlich über die Haut, insbesondere die Schleimhaut und die Atmung wirken, ohne auf diese Art von Reizstoffen beschränkt zu sein. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei den betreffenden Reizstoffen um synthetische Stoffe (zum Beispiel CS) oder in der Natur vorkommende Stoffe (zum Beispiel OC) oder um eine Kombination von synthetischen Stoffen und Naturstoffen handelt.
Ob es sich bei einem „Reizstoff” darüber hinaus auch um einen „Kampfstoff” handelt, hängt nach der Chemiewaffenkonvention davon ab, ob der Stoff durch seine chemische Wirkung den Tode, eine vorübergehende Handlungsunfähigkeit oder einen Dauerschaden bei Mensch oder Tier herbeiführen kann. Dies ist in den meisten Fällen wesentlich von der Konzentration des eingesetzten Reizstoffes abhängig. Darüber hinaus gilt ein Reizstoff nur dann als Kampfstoff, wenn er – im Gegensatz zu einem friedlichen oder zivilen Zweck – in einem bewaffneten Konflikt eingesetzt wird.
Unter „Feinstverteilung” wird eine Verteilung der Reiz- oder Kampfstoffe verstanden, bei der die Größe der Reiz- oder Kampfstoffteilchen unter einer Größe liegt, die herkömmlich als Nebel bezeichnet wird. Insbesondere werden die Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb Tröpfchengröße bzw. Kristallbildung in der Umgebungsluft verteilt. Bezüglich dieser Feinstverteilung und des Mechanismus zum Erzeugen derselben wird vollinhaltlich auf die bereits genannte DE 10 2006 016 286 A1 verwiesen, die auf den gleichen Erfinder zurückgeht und die diese Feinstverteilung von Reiz- oder Kampfstoffen erstmals offenbart.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Druckerzeugungseinrichtung so ausgebildet und angeordnet, dass sie die Druckerhöhung direkt in dem weiteren Raum des Behälters erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Druckerzeugungseinrichtung so ausgebildet und angeordnet, dass sie auf einen bewegbaren Kolben wirkt, um die Druckerhöhung in dem weiteren Raum des Behälters durch eine Volumenreduzierung zu erzeugen. Die letztgenannte Ausführungsvariante ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Kontakt des Lösungsgases oder der Reiz- oder Kampfstoffe mit der Druckerzeugungseinrichtung vermieden werden soll.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckerzeugungseinrichtung eine pyrotechnische Ladung auf, deren Zündung die Druckerhöhung in dem weiteren Raum des Behälters bewirkt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckerzeugungseinrichtung eine von dem Behälter separate Fluidquelle (Gas oder Flüssigkeit) auf, aus welcher ein Fluid unter Druck entnehmbar ist, um die Druckerhöhung in dem weiteren Raum des Behälters zu bewirken.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Druckerzeugungseinrichtung einen elektrischen Antrieb zum Bewegen des Kolbens auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Trennung zwischen dem Innenraum und dem weiteren Raum entweder vor dem Betätigen der Druckerzeugungseinrichtung oder durch die Druckerzeugungseinrichtung selbst aufgehoben werden.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 oder 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 12 bis 15.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel;
4 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem vierten Vergleichsbeispiel;
5 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem fünften Vergleichsbeispiel;
6 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
7 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen dargestellt.
Die Vorrichtung weist einen Behälter 10 beliebiger Formgebung und Größe auf, in dem ein Innenraum 11 definiert ist. Der Behälter 10 ist bevorzugt aus einem Metall oder einem Kunststoffmaterial gebildet. In dem Innenraum 11 ist eine Lösung oder Emulsion eines Reiz- oder Kampfstoffes (zum Beispiel CS) in einem Lösungsgas (zum Beispiel Propan, Butan, Fluorkohlenwasserstoffe, Kältemittel, Kohlensäure, Stickstoff) in dessen flüssigem Aggregatszustand aufgenommen. Das Lösungsgas liegt bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck bzw. Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vor und besitzt eine im Vergleich zur Umgebungstemperatur niedrige Verdampfungstemperatur.
Der Behälter 10 ist mit wenigstens einer Sollbruchstelle 12 versehen. Anzahl, Position und Größe der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 sind je nach Anwendungsfall so gewählt, dass sich ein zielgerichtetes Austragen der Reiz- oder Kampfstoffe erreichen lässt. Bei der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 handelt sich zum Beispiel um eine definierte Materialschwächung und/oder Materialveränderung des Behälters 10. Alternativ wird die Sollbruchstelle 12 durch das dichte Verschließen (Verkleben, Verschweißen oder dergleichen) einer vordefinierten Öffnung im Behälter 10 zum Beispiel durch eine Berstscheibe gebildet.
Die wenigstens eine Sollbruchstelle 12 ist so ausgebildet, dass sie bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum 11 des Behälters 10 die vordefinierte Öffnung im Behälter 10 erzeugt.
Im Auslieferungszustand der Vorrichtung ist der Druck im Innenraum 11 des Behälters 10 deutlich unterhalb des Berstdruckes der wenigstens einen Sollbruchstelle 12. Außerdem ist der Innenraum 11 des Behälters 10 dicht verschlossen. Eine Leckage der Reiz- oder Kampfstoffe und des Lösungsgases aus dem Behälter ist so vermieden.
Zum Erzeugen des notwendigen Überdrucks im Innenraum 11 des Behälters 10 ist die Vorrichtung ferner mit einer pyrotechnischen Ladung 14 versehen, die mit einer Zündeinrichtung 16 (z. B. Zündschnur) gekoppelt ist. Pyrotechnische Ladung 14 und Zündeinrichtung 16 bilden eine Druckerzeugungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung. Diese Druckerzeugungseinrichtung 14–16 erzeugt die Druckerhöhung unmittelbar im Innenraum 11 des Behälters 10.
Bei einer Betätigung der Vorrichtung von 1 wird zunächst die pyrotechnische Ladung 14 im Behälter 10 mittels der Zündeinrichtung 16 gezündet. Durch die Zündung der pyrotechnischen Ladung 14 werden Explosionsgasdruck, Explosionswärme und Explosionsschockwelle erzeugt, welche den Druck im Innenraum 11 des Behälters 10 erhöhen. Übersteigt der Innendruck im Innenraum 11 den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle 12, so birst diese und erzeugt sofort eine vordefinierte Öffnung im Behälter 10. Durch diese Öffnung tritt dann das Lösungsgas mit den beigemischten Reiz- oder Kampfstoffen aus dem Behälter 10 aus, wobei der im Innenraum 11 aufgebaute Überdruck gleichzeitig zur Austragungsbeschleunigung des Lösungsgases dient, sodass größere Austragweiten erzielt werden als sie allein durch den Verdampfungsdruck des Lösungsgases bewirkt werden würden.
Beim Austritt aus der Öffnung des Behälters 10 verdampft das Lösungsgas dann schlagartig und expandiert. Die für die Verdampfung notwendige Energie entnimmt das flüssige Lösungsgas der Umgebungsluft. Bei der Expansion des Lösungsgases werden die diesem beigemischten Reiz- oder Kampfstoffe unter Aufhebung bzw.
Verhinderung der Oberflächenspannungen und Kristallstrukturen zusammen mit den Molekülen des Lösungsgases zwangsweise auseinander gerissen, d. h. vereinzelt. Die Lösungsgasexpansion bewirkt so eine Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe unterhalb Tröpfchengröße bzw. Kristallbildung in der Umgebungsluft.
Dabei erfolgt die Austragung des Lösungsgases mit den beigemischten Reiz- oder Kampfstoffen aus dem Behälter 10 innerhalb kürzester Zeit nach Betätigung der Vorrichtung, da die einzelnen Komponenten nicht erst durch Leitungen, Ventile und Düsen geleitet werden müssen. Außerdem wird im Gegensatz zur Verwendung eines gesteuerten Öffnungsventils sofort die gesamte Öffnung im Behälter 10 bereitgestellt, sodass die gesamte zur Verfügung stehende Menge Reiz- oder Kampfstoffe sehr schnell ausgetragen wird und so sofort eine ausreichende Reizstoffkonzentration in der Umgebungsluft erzielt wird.
2 zeigt ein zweites Beispiel einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen.
Bei manchen Arten von Lösungsgasen und Reiz- oder Kampfstoffen kann die direkte Einbringung pyrotechnisch erzeugter Verbrennungsgase zu unerwünschten chemischen Reaktionen führen. Es ist in solchen Fällen daher vorteilhaft, die pyrotechnische Ladung 14 von dem Lösungsgasgemisch im Innenraum 11 des Behälters 10 zu trennen.
Zu diesem Zweck ist der Innenraum 11 des Behälters 10 an wenigstens einer Seite oder Stelle durch einen bewegbaren Kolben 18 begrenzt. Die pyrotechnische Ladung 14 ist dann auf der dem Innenraum 11 abgewandten Seite des Behälters 10 angeordnet. Durch das Zünden der pyrotechnischen Ladung 14 wird der Kolben 18 durch den Explosionsgasdruck von der Ladung 14 weg (nach oben in 2) bewegt und verringert so das Volumen des Innenraums 11 des Behälters 10. Die Volumenreduzierung des Innenraums 11 erzeugt in diesem einen Überdruck, der den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 übersteigt, was in der gleichen Weise wie beim obigen ersten Ausführungsbeispiel zum Austragen des Lösungsgasgemisches aus dem Behälter 10 und Feinstverteilen der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft führt.
Bezug nehmend auf 3 und 4 werden nun ein drittes und ein viertes Beispiel einer Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen näher erläutert.
Die beiden Ausführungsformen der 3 und 4 unterschieden sich von den in 1 und 2 gezeigten Beispielen jeweils durch die Art der Druckerzeugungseinrichtung. Während im ersten und zweiten Beispiel die Druckerzeugungseinrichtung jeweils eine pyrotechnische Ladung 14 enthielt, ist bei den Beispielen der 3 und 4 jeweils eine Fluidquelle 24 wesentlicher Bestandteil der Druckerzeugungseinrichtung.
Wie in 3 und 4 veranschaulicht, ist eine Fluidquelle 24 über eine Fluidleitung 22 mit dem Behälter 10 verbunden. Im Beispiel von 3 mündet die Fluidleitung 22 direkt in den Innenraum 11 des Behälters 10, der das Lösungsgasgemisch beinhaltet. Beim Beispiel von 4 dagegen mündet die Fluidleitung 22 in einen Teilraum unterhalb eines Kolbens 18, der gegen den Innenraum 11 des Behälters 10 bewegt werden kann.
Zum Erzeugen der Druckerhöhung im Innenraum 11 des Behälters wird ein Fluid (Gas, Flüssigkeit) unter Druck in den Behälter 10 eingeleitet, um in dem Innenraum 11 einen Überdruck größer als der Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 zu erzeugen. Das unter Druck stehende Fluid der Fluidquelle 24 kann zum Beispiel einem Druckbehälter entnommen werden, aus einem Vorratsbehälter entnommen und verdichtet werden, aus einem Vorratsbehälter mittels pyrotechnischer Mittel entnommen werden oder chemisch erzeugt werden. Soll dieses Fluid der Fluidquelle 24 nicht mit dem Lösungsgasgemisch im Innenraum 11 des Behälters 10 in Kontakt kommen, weil dies möglicherweise zu unerwünschten chemischen Reaktionen im Lösungsgasgemisch führen kann, so ist die Variante von 4 zu bevorzugen. Das in den Behälter 10 eingeleitete Fluid drückt den Kolben 18 gegen den Innenraum 11 des Behälters 10 und verringert so dessen Volumen, um die Druckerhöhung bis über den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle zu bewirken.
Um ein Ausströmen des Lösungsgasgemisches aus dem Innenraum 11 des Behälters 10 und/oder ein Rückströmen des Druckfluids in die Fluidleitung zu verhindern, ist eine Verschlussvorrichtung 20 zum Beispiel in Form eines Ventils oder einer Sollbruchstelle wie zum Beispiel einer Berstscheibe, vorgesehen, wie in 3 und 4 angedeutet.
Ein fünftes Beispiel mit einer weiteren Variante der Druckerzeugungseinrichtung ist in 5 veranschaulicht.
In 5 wird zum Erzeugen der Druckerhöhung im Innenraum 11 des Behälters 10 analog zu den Ausführungsvarianten von 2 und 4 das Volumen des Innenraums 11 mit Hilfe eines bewegbaren Kolbens 18 reduziert. Im Gegensatz zu den in 2 und 4 gezeigten Beispielen wird dieser Kolben 18 aber nicht pyrotechnisch oder mittels eines Druckfluids bewegt, sondern mit Hilfe eines elektrischen bzw. elektromotorischen Antriebs 19.
In den oben beschriebenen Beispielen der 1 bis 5 enthielt der Behälter 10 jeweils einen Innenraum 11, in dem eine fertig dosierte Lösung oder Emulsionen der Reiz- oder Kampfstoffe in dem flüssigen Lösungsgas aufgenommen war. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Vorrichtung ist es aber auch möglich, die Reiz- oder Kampfstoffe und das Lösungsgas bis zur Betätigung der Vorrichtung getrennt voneinander bereitzustellen. Der Vorteil besteht darin, dass das Unfall- und Verletzungsrisiko durch unbeabsichtigte Freisetzungen aufgrund einer Beschädigung der Vorrichtung verringert wird, da bei einer Beschädigung des Behälters 10 zum Beispiel nur das reine Lösungsgas austreten kann. Entsprechende Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die 6 und 7 erläutert.
Wie in 6 dargestellt, weist der Behälter 10 neben dem Innenraum 11 noch einen weiteren Raum 26 auf, der von dem Innenraum 11 getrennt ist. Der weitere Raum 26 ist von dem Innenraum 11 durch eine Trennwand 29 getrennt, die auf keine spezielle Form, Art und/oder Materialauswahl beschränkt ist, beispielsweise als Membran ausgebildet sein kann. In dem Innenraum 11 befindet sich das flüssige Lösungsgas und in dem weiteren Raum 26 befinden sich die Reiz- oder Kampfstoffe. Die Reiz- oder Kampfstoffe können in dem weiteren Raum 26 wahlweise in Pulverform vorliegen oder in einem verflüssigten Gas oder einer Flüssigkeit gelöst sein.
In dem weiteren Raum 26 ist zudem eine pyrotechnische Ladung 14 angeordnet, die bei ihrer Zündung durch die Zündvorrichtung 16 zunächst eine Druckerhöhung in dem weiteren Raum 26 erzeugt. Durch diese Druckerhöhung im weiteren Raum 26 wird die Trennung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren Raum 26 des Behälters 10 aufgehoben, zum Beispiel durch Öffnen eines (Trenn-)Ventils oder durch Bersten einer (Trenn-)Sollbruchstelle 28 in der Trennwand 29 zwischen Innenraum 11 und weiterem Raum 26, sodass die Reiz- oder Kampfstoffe mit Druck in das Lösungsgas im Innenraum 11 injiziert werden.
Durch diese Druckinjektion entsteht die gewünschte Emulsion oder Lösung der Reiz- oder Kampfstoffe in dem Lösungsgas im Innenraum 11 des Behälters 10. Durch den weiter steigenden Druck im weiteren Raum 26 und damit auch im Innenraum 11 wird schließlich der Innendruck im Behälter 10 bis auf den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 erhöht. Das Austreten des Lösungsgasgemisches durch die geöffnete Sollbruchstelle 12 und die Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft erfolgen sodann in der oben beschriebenen Weise wie bei den vorherigen Vergleichsbeispielen.
In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels können der Innenraum 11 und der weitere Raum 26 des Behälters 10 auch in umgekehrter Weise genutzt werden. Das heißt, die Reiz- oder Kampfstoffe befinden sich in dem Innenraum 11 und das Lösungsgas ist in den weiteren Raum 26 gefüllt, bevor die Druckerzeugungseinrichtung 14–16 die Trennung zwischen Innenraum 11 und weiterem Raum 26 aufhebt, um das gewünschte Lösungsgasgemisch im Behälter 10 bereitzustellen.
In einer noch weiteren Variante des Ausführungsbeispiels von 7 wird die Trennung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren Raum 26 nicht durch die pyrotechnische Ladung 14 aufgehoben, sondern durch einen separaten Öffnungsmechanismus. Bei Betätigung der Vorrichtung stellt dieser Öffnungsmechanismus eine Verbindung zwischen dem Innenraum 11 und dem weiteren Raum 26 her, sodass sich die gewünschte Emulsion bzw. Lösung der Reiz- oder Kampfstoffe in dem Lösungsgas bilden kann, bevor die pyrotechnische Ladung 14 die Druckerhöhung in den Räumen 11 und 26 und damit ein Bersten der wenigstens einen Sollbruchstelle 12 bewirkt. Bei diesem Prozess muss darauf geachtet werden, dass das Lösungsgas trotz der Volumenerweiterung durch den weiteren Raum 26 seinen flüssigen Aggregatszustand beibehält, um die spätere Feinstverteilung der Reiz- oder Kampfstoffe in der Umgebungsluft zu gewährleisten.
Das Ausführungsbeispiel von 7 unterscheidet sich von dem in 6 dargestellten einerseits durch die Art der Druckerzeugungseinrichtung und andererseits durch die Art der Druckerhöhung. Wie in 7 gezeigt, weist die Druckerzeugungseinrichtung insbesondere die Fluidquelle 24 auf und entspricht damit jener der dritten und vierten Ausführungsbeispiele. Außerdem ist innerhalb des weiteren Raums 26 ein bewegbarer Kolben 18 vorgesehen, der bei Betätigung der Druckerzeugungseinrichtung 20–24 eine Volumenreduzierung des weiteren Raums 26 bewirkt, um so die Druckerhöhung zu erzeugen.
Selbstverständlich können auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Varianten ausgeführt werden, die oben in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel von 6 dargestellt worden sind. Außerdem können die beiden Ausführungsbeispiele der 6 und 7 in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden; zum Beispiel kann auch bei der Vorrichtung von 6 ein bewegbarer Kolben 18 in dem weiteren Raum 26 angeordnet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung oben anhand verschiedener Vergleichsbeispiele, Ausführungsbeispiele und Varianten ausführlich beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern der Fachmann wird ohne weiteres zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.
Die Erfindung ist natürlich weder auf eine spezielle Art von Lösungsgas noch auf eine spezielle Art von Reiz- oder Kampfstoffen eingeschränkt. Auch der Zusatz von Additiven zur Austragungs- und Verteilungsverbesserung ist möglich. Außerdem ist keine Einschränkung auf spezielle Mengen und Mischungsverhältnisse des Lösungsgases und der Reiz- oder Kampfstoffe und ggf. der Additive vorgesehen.
In den oben beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen haben die Behälter 10 bzw. deren Innenräume 11 jeweils nur eine Sollbruchstelle 12. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können aber ebenso mehrere Sollbruchstellen an verschiedenen Positionen des Behälters vorgesehen sein.
Weiter ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf keine speziellen Anwendungen beschränkt. Beispielsweise kann die Vorrichtung sowohl fest montiert werden als auch als mobile Einzelvorrichtung verwendet werden. Außerdem ist eine Montage der Vorrichtung an festen Einrichtungen wie Gebäuden und dergleichen wie auch an mobilen Einrichtungen wie Fahrzeugen und dergleichen möglich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise bei Freilandanwendungen verwendbar, kann aber ebenso in geschlossenen Räumen eingesetzt werden.

Claims

Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen, mit einem Behälter (10) mit einem Innenraum (11) und einem weiteren Raum (26), der von dem Innenraum (11) getrennt ist, wobei in dem Innenraum (11) des Behälters (10) ein Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im flüssigen Aggregatszustand aufgenommen ist; in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) ein Reiz- oder Kampfstoff aufgenommen ist; die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) aufgehoben werden kann, um in dem Innenraum (11) des Behälters den Reiz- oder Kampfstoff in dem Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert bereitzustellen; der Behälter (10) wenigstens eine Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum (11) eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt; und eine Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 19; 20–24) vorgesehen ist, die in dem Innenraum (11) des Behälters (10) einen erhöhten Druck erzeugen kann, der größer ist als der Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle (12).
Vorrichtung zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen, mit einem Behälter (10) mit einem Innenraum (11) und einem weiteren Raum (26), der von dem Innenraum (11) getrennt ist, wobei in dem Innenraum (11) des Behälters (10) ein Reiz- oder Kampfstoff aufgenommen ist; in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) ein Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im flüssigen Aggregatszustand aufgenommen ist; die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) aufgehoben werden kann, um in dem Innenraum (11) des Behälters den Reiz- oder Kampfstoff in dem Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert bereitzustellen; der Behälter (10) wenigstens eine Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum (11) eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt; und eine Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 19; 20–24) vorgesehen ist, die in dem Innenraum (11) des Behälters (10) einen erhöhten Druck erzeugen kann, der größer ist als der Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle (12).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine Öffnungsvorrichtung zum Aufheben der Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) vor dem Betätigen der Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 20–24) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 20–24) zunächst zum Aufheben der Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) und dann zum Erzeugen der Druckerhöhung im Innenraum (11) des Behälters (10) ausgebildet und angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 19; 20–24) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie eine Druckerhöhung direkt in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (14–16; 19; 20–24) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie auf einen bewegbaren Kolben (18) wirkt, um eine Druckerhöhung in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) durch eine Volumenreduzierung des weiteren Raums zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (14–16) eine pyrotechnische Ladung (14) aufweist, deren Zündung eine Druckerhöhung in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) bewirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (20–24) eine von dem Behälter (10) separate Fluidquelle (24) aufweist, aus welcher ein Fluid unter Druck entnehmbar ist, um eine Druckerhöhung in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Druckerzeugungseinrichtung (19) einen elektrischen Antrieb (19) zum Bewegen des Kolbens (18) aufweist.
Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen, bei welchem ein Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im flüssigen Aggregatszustand in einem Innenraum (11) eines Behälters (10) aufbewahrt wird; ein Reiz- oder Kampfstoff in einem weiteren Raum (26) des Behälters (10), der von dem Innenraum (11) des Behälters getrennt ist, aufbewahrt wird; die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) aufgehoben wird, um in dem Innenraum (11) des Behälters den Reiz- oder Kampfstoff in dem Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert bereitzustellen; der Behälter (10) wenigstens eine Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum (11) eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt; und der Druck in dem Innenraum (11) des Behälters (10) bis über den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle (12) erhöht wird, sodass das Lösungsgas mit dem Reiz- oder Kampfstoff durch die durch die geborstene Sollbruchstelle entstandene Öffnung aus dem Behälter (10) austritt und unmittelbar danach schlagartig verdampft und expandiert und so den Reiz- oder Kampfstoff in der Umgebungsluft verteilt.
Verfahren zum Verteilen von Reiz- oder Kampfstoffen, bei welchem ein Reiz- oder Kampfstoff in einem Innenraum (11) des Behälters (10) aufbewahrt wird; ein Lösungsgas, das bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck oder Umgebungsdruck im gasförmigen Zustand vorliegt, im flüssigen Aggregatszustand in einem weiteren Raum (26) des Behälters (10), der von dem Innenraum (11) des Behälters getrennt ist, aufbewahrt wird; die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) aufgehoben wird, um in dem Innenraum (11) des Behälters den Reiz- oder Kampfstoff in dem Lösungsgas im flüssigen Aggregatszustand gelöst oder emulgiert bereitzustellen; der Behälter (10) wenigstens eine Sollbruchstelle (12) aufweist, die bei einem vorbestimmten Berstdruck im Innenraum (11) eine Öffnung des Innenraums zur Umgebung des Behälters erzeugt; und der Druck in dem Innenraum (11) des Behälters (10) bis über den Berstdruck der wenigstens einen Sollbruchstelle (12) erhöht wird, sodass das Lösungsgas mit dem Reiz- oder Kampfstoff durch die durch die geborstene Sollbruchstelle entstandene Öffnung aus dem Behälter (10) austritt und unmittelbar danach schlagartig verdampft und expandiert und so den Reiz- oder Kampfstoff in der Umgebungsluft verteilt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) vor der Druckerhöhung aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem die Druckerhöhung zunächst die Trennung zwischen dem Innenraum (11) und dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) aufhebt und dann das Bersten der Sollbruchstelle (12) bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei welchem eine Druckerhöhung direkt in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei welchem eine Druckerhöhung in dem weiteren Raum (26) des Behälters (10) durch eine Volumenreduzierung des weiteren Raums erzeugt wird.