-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckgasbehältersystem mit mehreren Druckgasbehältern sowie ein Feuerlöschsystem mit einem solchen Druckgasbehältersystem.
-
Es sind Feuerlöschsysteme für Fahrzeuge bekannt, die ein Druckgasbehältersystem mit einem oder mehreren Druckgasbehältern zum Bereitstellen eines Löschmittels oder eines Treibmittels für ein Löschmittel enthalten. Um Druckstöße zu vermeiden oder zumindest zu dämpfen, sind herkömmliche Druckgasbehältersysteme mit Druckreglern bzw. Durchflussmengenbegrenzern ausgestattet (siehe z.B.
DE 100 51 662 B4 oder
DE 60 2005 003 593 T2 ). Solche Druckregler bzw. Durchflussmengenbegrenzer sind jedoch relativ komplex und haben insbesondere wegen ihrer bewegten Komponente eine begrenzte Zuverlässigkeit ihrer Funktionalität.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Druckgasbehältersystem sowie ein Feuerlöschsystem zu schaffen, das einen möglichst konstanten Gasdruck bzw. eine möglichst konstante Gasströmungsrate bereitstellen kann und eine höhere Zuverlässigkeit hat.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Druckgasbehältersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Feuerlöschsystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Das erfindungsgemäße Druckgasbehältersystem weist mehrere Druckgasbehälter mit jeweils einer Auslassöffnung und mehrere Auslassleitungen, die jeweils mit der Auslassöffnung eines der mehreren Druckgasbehälter verbunden sind, auf, wobei für jeden der mehreren Druckgasbehälter in der jeweiligen Auslassöffnung oder Auslassleitung ein Ventil zum Öffnen oder Schließen des jeweiligen Druckgasbehälters vorgesehen ist. Das Druckgasbehältersystem hat ferner eine gemeinsame Abgabeleitung, die mit allen Auslassleitungen der mehreren Druckgasbehälter verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der mehreren Auslassleitungen eine Strömungsdiode vorgesehen ist, deren Widerstandsbeiwert in Richtung weg vom Druckgasbehälter größer ist als in Richtung hin zum Druckgasbehälter.
-
Durch die erfindungsgemäße Kombination von Druckgasbehältern und Strömungsdioden können die beim Öffnen eines Druckgasbehälters typischerweise entstehenden Druckstöße abgepuffert bzw. gebremst werden. Einerseits kann ein Druckgasbehälter durch eine ihm zugeordnete Strömungsdiode nach seiner Öffnung nur langsam Gas abgeben, andererseits kann ein bereits länger offener Druckgasbehälter durch eine ihm zugeordnete Strömungsdiode einen Teil des aus einem anderen Druckgasbehälter ausströmenden Gases aufnehmen. Mit anderen Worten können die Druckgasbehälter mit Hilfe von Strömungsdioden zum Puffern von Druckstößen aus anderen Druckgasbehältern genutzt werden. Da Strömungsdioden keine bewegten Teile haben, können sie im Vergleich zu den herkömmlicherweise eingesetzten Druckreglern eine höhere Zuverlässigkeit gewährleisten. Selbst nach sehr langer Nichtbenutzung des Druckgasbehältersystems sind die Strömungsdioden und damit das gesamte Druckgasbehältersystem funktionsfähig. Sollen die Auslassöffnungen und Auslassleitungen auch zum Befüllen der Druckgasbehälter genutzt werden, so stören die Strömungsdioden den Füllvorgang nicht.
-
Strömungsdioden sind so konzipiert, dass sie in der einen Strömungsrichtung einen hohen Strömungswiderstand leisten und in der anderen Strömungsrichtung einen niedrigen Strömungswiderstand leisten. Dies wird allein durch die Konstruktion der Strömungswege erzielt, d.h. ohne bewegte Bauteile.
-
Das Druckgasbehältersystem enthält mehrere, d.h. wenigstens zwei oder mehr Druckgasbehälter. Jeder der Druckgasbehälter hat eine Auslassöffnung, durch welche er das in ihm unter Druck gelagerte Gas ausströmen lassen kann. Zum Befüllen der Druckgasbehälter kann ebenfalls diese Auslassöffnung verwendet werden oder eine zusätzliche Einfüllöffnung vorgesehen sein. Die Ventile zum Öffnen oder Schließen der Druckgasbehälter sind vorzugsweise unabhängig voneinander ansteuerbar, sodass die Druckgasbehälter auch zu unterschiedlichen Zeiten geöffnet und geschlossen werden können.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist in jeder der mehreren Auslassleitungen eine Strömungsdiode vorgesehen.
-
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Teil der mehreren Auslassleitungen jeweils eine Strömungsdiode vorgesehen und ist in einem anderen Teil der mehreren Auslassleitungen jeweils ein Strömungswiderstand zum Reduzieren der Durchflussrate vorgesehen. Die Strömungswiderstände haben vorzugsweise konstante Widerstandsbeiwerte und keine bewegten Teile.
-
Vorzugsweise sind die Strömungsdioden bzw. Strömungswiderstände in den Auslassleitungen in der Strömungsrichtung beim Entleeren der Druckgasbehälter jeweils stromab des Ventils zum Öffnen oder Schließen des jeweiligen Druckgasbehälters angeordnet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich in der gemeinsamen Abgabeleitung eine weitere Strömungsdiode, deren Widerstandsbeiwert in Richtung weg von den Druckgasbehältern größer ist als in Richtung hin zu den Druckgasbehältern, oder ein weiterer Strömungswiderstand zum Reduzieren der Durchflussrate vorgesehen sein.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Druckgasbehälter mit unterschiedlichen Gasdrücken beaufschlagt sein. D.h. die Druckgasbehälter haben zum Bespiel unterschiedliche Anfangsgasdrücke nach dem Befüllen.
-
Bei dieser Ausgestaltung können die Ventile mit einer Steuerung verbunden sein, welche die Ventile so ansteuern kann, dass die Druckgasbehälter nacheinander in einer Reihenfolge entsprechend einem steigenden Gasdruck der Druckgasbehälter geöffnet werden. D.h. zuerst wird der Druckgasbehälter mit dem niedrigsten Gasdruck geöffnet und als letztes wird der Druckgasbehälter mit dem höchsten Gasdruck geöffnet.
-
Falls bei dieser Ausgestaltung in einem Teil der mehreren Auslassleitungen jeweils eine Strömungsdiode und in einem anderen Teil der mehreren Auslassleitungen jeweils ein Strömungswiderstand zum Reduzieren der Durchflussrate vorgesehen sind, so sind die Strömungsdioden vorzugsweise den Druckgasbehältern mit den niedrigeren Gasdrücken zugeordnet und sind die Strömungswiderstände den Druckgasbehältern mit den höheren Gasdrücken zugeordnet.
-
Das Druckgasbehältersystem kann in vorteilhafter Weise in einem Feuerlöschsystem eingesetzt werden, besonders vorteilhaft in einem Feuerlöschsystem eines Fahrzeuges (Flugzeug, Straßenfahrzeug, Wasserfahrzeug).
-
In einer Ausführungsvariante des Feuerlöschsystems sind die Druckgasbehälter jeweils mit einem Löschmittel gefüllt und ist die gemeinsame Abgabeleitung des Druckbehältersystems an eine Löschvorrichtung angeschlossen. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere für Anwendungen einsetzbar, bei denen einem Feuer in einem geschlossenen Raum der zur Aufrechterhaltung des Feuers erforderliche Sauerstoff durch Einströmen von inertem Stickstoff entzogen und so das Feuer gelöscht werden soll. Diese Anwendungen umfassen insbesondere Frachträume, Maschinenräume, Technikräume, etc. von Fahrzeugen.
-
In einer anderen Ausführungsvariante des Feuerlöschsystems sind die Druckgasbehälter jeweils mit einem Treibmittel gefüllt und ist die gemeinsame Abgabeleitung an einen Löschmittelbehälter angeschlossen. Der Löschmittelbehälter ist seinerseits über eine Löschmittelleitung an eine Löschvorrichtung eines offenen oder geschlossenen Raumes angeschlossen, sodass das Treibmittel aus dem Druckgasbehältersystem in den Löschmittelbehälter einströmt und das Löschmittel über die Löschmittelleitung zur Löschvorrichtung treibt. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere für Anwendungen einsetzbar, bei denen flüssige oder pulverförmige Löschmittel benutzt werden.
-
Das erfindungsgemäße Druckgasbehältersystem ist aber nicht auf diese Anwendungen in Feuerlöschsystemen beschränkt.
-
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
- 1 ein Feuerlöschsystem mit einem Druckgasbehältersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Feuerlöschsystem mit einem Druckgasbehältersystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 3 ein Feuerlöschsystem mit einem Druckgasbehältersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
In den 1 bis 3 sind beispielhaft verschiedene Konstruktionen eines Druckgasbehältersystems der Erfindung und verschiedene Anwendungen des Druckgasbehältersystems in Feuerlöschsystemen dargestellt. Die einzelnen Merkmale dieser erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu schaffen.
-
Bezugnehmend auf 1 werden eine erste Ausführungsvariante eines Druckgasbehältersystems in Kombination mit einer ersten Ausführungsvariante eines Feuerlöschsystems näher erläutert.
-
Das Druckgasbehältersystem enthält beispielhaft drei Druckgasbehälter 1 0abc, die jeweils Stickstoff N2 als Löschmittel enthalten. Im ersten Druckgasbehälter 10a ist der Stickstoff beispielhaft mit 200bar gelagert, im zweiten und dritten Druckgasbehälter 10b, 10c ist der Stickstoff beispielhaft jeweils mit 350bar gelagert. Jeder der Druckgasbehälter 10abc ist mit einer Auslassöffnung 11abc versehen, die auch als Einfüllöffnung dient. Alternativ können die Druckgasbehälter 10abc auch mit einer zusätzlichen Einfüllöffnung ausgestatte sein.
-
An die Auslassöffnungen 11abc der Druckgasbehälter 10abc ist jeweils eine Auslassleitung 12abc angeschlossen, über die der Stickstoff ausströmen kann. Die Auslassleitungen 12abc können auch als Befüllungsleitungen benutzt werden. Wie in 1 dargestellt, ist jedem der Druckgasbehälter 10abc ein Ventil 13abc zugeordnet, das von einer Steuerung 19 wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann, um die jeweilige Auslassleitung 12abc und damit auch den jeweiligen Druckgasbehälter 10abc zu öffnen bzw. zu schließen. Die Ventile 13abc können alternativ auch direkt in den Auslassöffnungen 11abc der Druckgasbehälter 10abc angeordnet sein.
-
Die drei Auslassleitungen 12abc der Druckgasbehälter 10abc sind mit einer gemeinsamen Abgabeleitung 14 verbunden. Im Ausführungsbeispiel von 1 sind zunächst die erste und zweite Auslassleitung 12a, 12b zusammengeführt und mit der dritten Auslassleitung 12c verbunden. Alternativ können auch andere Reihenfolgen der Zusammenführung der mehreren Auslassleitungen 12abc realisiert sein oder können alle drei Auslassleitungen 12a, 12b, 12c an einer Verknüpfung zusammengeführt sein.
-
Die gemeinsame Abgabeleitung 14 ist dann an eine Löschvorrichtung 15 angeschlossen, die zum Beispiel mehrere Löschdüsen enthält, um den Stickstoff aus den Druckgasbehältern 10abc in einen geschlossenen Raum 16 einzuleiten und ein Feuer darin zu löschen. Der geschlossenen Raum 16 (z.B. ein Frachtraum, Maschinenraum, Technikraum, etc. eines Flugzeuges) ist zum Beispiel mit einem Brandmelder 20 ausgestattet, der ein Feuersignal an die Steuerung 19 leitet, damit diese die Ventile 13abc öffnet.
-
In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist in jeder Auslassleitung 12abc stromab des Ventils 13abc eine Strömungsdiode 17abc angeordnet. Die Strömungsdioden 17abc sind so konstruiert und/oder angeordnet, dass ihr im Wesentlichen konstanter Widerstandsbeiwert (bzw. Strömungswiderstandskoeffizient) in Richtung weg vom jeweiligen Druckgasbehälter 10abc größer ist als ihr im Wesentlichen konstanter Widerstandsbeiwert in Richtung hin zum jeweiligen Druckgasbehälter 10abc. Wie in 1 dargestellt, kann in der gemeinsamen Abgabeleitung 14 optional eine weitere Strömungsdiode 18 angeordnet sein. Diese weitere Strömungsdiode 18 ist so konstruiert und/oder angeordnet, dass ihr im Wesentlichen konstanter Widerstandsbeiwert in Richtung weg von den Druckgasbehältern 10abc größer ist als ihr im Wesentlichen konstanter Widerstandsbeiwert in Richtung hin zu den Druckgasbehältern 10abc. Die Widerstandsbeiwerte der Strömungsdioden 17abc, 18 sind in Richtung weg von den Druckgasbehältern 10abc beispielsweise um einen Faktor von mindestens 40 kleiner als in Richtung hin zu den Druckgasbehältern 10abc.
-
Wenn der Brandmelder 20 im geschlossenen Raum 16 ein Feuer erkennt und ein entsprechendes Feuersignal an die Steuerung 19 schickt, so öffnet diese zuerst das erste Ventil 13a für den ersten Druckgasbehälter 10a mit dem niedrigsten Druck. Durch die Strömungsdioden 17a und ggf. 18 strömt der Stickstoff ohne Druckstöße mit geringer Strömungsrate zur Löschvorrichtung 15. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer öffnet die Steuerung 19 das zweite Ventil 13b für den zweiten Druckgasbehälter 10b. Durch die Strömungsdioden 17a und 17b und ggf. 18 und aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den Druckgasbehältern 10a, 10b strömt ein Großteil des Stickstoffs aus dem zweiten Druckgasbehälter 10b mit hoher Strömungsrate in den ersten Druckgasbehälter 10a und der Rest ohne Druckstöße mit geringer Strömungsrate zur Löschvorrichtung 15. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer öffnet die Steuerung 19 dann das dritte Ventil 13c für den dritten Druckgasbehälter 10c. Durch die Strömungsdioden 17a, 17b, 17c und ggf. 18 und aufgrund der Druckunterschiede zwischen den Druckgasbehältern 10a, 10b, 10c strömt ein Großteil des Stickstoffs aus dem dritten Druckgasbehälter 10c mit hoher Strömungsrate in den ersten und den zweiten Druckgasbehälter 10a, 10b und der Rest ohne Druckstöße mit geringer Strömungsrate zur Löschvorrichtung 15. Nachdem die Druckniveaus in allen drei Druckgasbehältern 10abc reduziert und ungefähr ausgeglichen sind, strömt der Stickstoff aus allen drei Druckgasbehältern 10abc mit geringer Strömungsrate zur Löschvorrichtung 15.
-
Durch den Einsatz der Strömungsdioden 17abc kann so die Druckschwankung in der Abgabeleitung 14 bzw. am Ausgabepunkt des Druckgasbehältersystems auf beispielsweise nur etwa ± 6% verringert werden. Bei herkömmlichen Druckgasbehältersystemen mit Druckreglern beträgt diese Druckschwankung hingegen beispielsweise etwa ± 50% oder mehr und enthält insbesondere auch Druckstöße. Im Ergebnis kann so eine große Menge Stickstoff mit gleichmäßiger Strömungsrate zum Beispiel in einen Frachtraum oder Maschinenraum eines Flugzeuges geleitet werden, um einem Feuer darin den Sauerstoff zu entziehen.
-
Die Ventile 13abc in den Auslassleitungen 12abc der Druckgasbehälter 10abc sind die einzigen bewegten Teile des Druckgasbehältersystems. Es kann deshalb eine hohe Zuverlässigkeit der Funktionsweise des Systems gewährleistet werden, auch wenn das System über einen langen Zeitraum hinweg nicht betrieben wird.
-
Bezugnehmend auf 2 wird nun eine zweite Ausführungsvariante eines Druckgasbehältersystems in Kombination mit dem Feuerlöschsystem von 1 näher erläutert. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel von 1 gekennzeichnet.
-
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Konstruktion dadurch, dass nicht in allen Auslassleitungen 12abc der Druckgasbehälter 10abc eine Strömungsdiode vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel von 2 ist nur in der Auslassleitung 12a des ersten Druckgasbehälters 10a mit dem niedrigsten Druck (z.B. 200bar) eine Strömungsdiode 17a vorgesehen. In den Auslassleitungen 12bc des zweiten und dritten Druckgasbehälters 10bc mit jeweils höherem Druck (z.B. 350 bar) ist stattdessen ein Strömungswiderstand 21b, 21c vorgesehen. Die Strömungswiderstände 21bc haben jeweils einen im Wesentlichen konstanten Widerstandsbeiwert (bzw. Strömungswiderstandskoeffizienten), der in beiden Strömungsrichtungen ungefähr gleich ist. Die Widerstandsbeiwerte der beiden Strömungswiderstände 21bc sind in diesem Ausführungsbeispiel wegen der gleichen Drücke in den Druckgasbehältern 10bc vorzugsweise ungefähr gleich groß. Bei unterschiedlichen Gasdrücken in den Druckgasbehältern 10bc sind die Widerstandsbeiwerte der Strömungswiderstände 21bc bevorzugt unterschiedlich, wobei der Widerstandsbeiwert des Strömungswiderstandes für den Druckgasbehälter mit höherem Gasdruck größer ist.
-
Wie in 2 dargestellt, kann in der gemeinsamen Abgabeleitung 14 optional ein weiterer Strömungswiderstand 22 angeordnet sein. Dieser weitere Strömungswiderstand 22 hat ebenfalls einen im Wesentlichen konstanten Widerstandsbeiwert, der in beiden Strömungsrichtungen ungefähr gleich ist. Der Widerstandsbeiwert des weiteren Strömungswiderstandes 22 kann im Wesentlichen dem der Strömungswiderstände 21bc in den Auslassleitungen 12bc entsprechen oder kann kleiner sein, da die Strömungsrate in der gemeinsamen Abgabeleitung 14 niedriger ist als in den Auslassleitungen 12bc. Alternativ kann in der gemeinsamen Abgabeleitung 14 analog zum ersten Ausführungsbeispiel anstelle des weiteren Strömungswiderstandes 22 auch eine weitere Strömungsdiode 18 vorgesehen sein.
-
Im Übrigen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel von 2 jenem von 1.
-
Bezugnehmend auf 3 wird das Druckgasbehältersystem von 1 in Kombination mit einer zweiten Ausführungsvariante eines Feuerlöschsystems näher erläutert. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
-
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Konstruktion dadurch, dass die gemeinsame Abgabeleitung 14 des Druckgasbehältersystems nicht an eine Löschvorrichtung 15 angeschlossen ist, sondern in einen Löschmittelbehälter 23 mündet. Der Löschmittelbehälter 23 ist dann über eine Löschmittelleitung 24 mit einer Löschvorrichtung 15 in einem offenen oder geschlossenen Raum 25 verbunden.
-
Der Löschmittelbehälter 23 ist mit einem flüssigen, pulverförmigen oder gasförmigen Löschmittel gefüllt, und die Druckgasbehälter 10abc enthalten jeweils ein unter Druck stehendes Treibmittel. Wenn der Brandmelder 20 im Raum 25 ein Feuer erkennt und ein entsprechendes Feuersignal an die Steuerung 19 schickt, so öffnet diese die Ventile 13abc für die Druckgasbehälter 10abc in der oben beschriebenen Weise, sodass dem Löschmittelbehälter 23 das Treibmittel mit einem nahezu konstanten Gasdruck bzw. einer nahezu konstanten Gasströmungsrate zugeleitet wird. Das Treibmittel erhöht dann den Druck im Löschmittelbehälter 23 und treibt so das Löschmittel über die Löschmittelleitung 24 zur Löschvorrichtung 15.
-
Im Übrigen entspricht das dritte Ausführungsbeispiel von 3 jenem von 1.
-
In einem vierten Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) können das zweite Ausführungsbeispiel von 2 und das dritte Ausführungsbeispiel von 3 miteinander kombiniert werden, d.h. das vierte Ausführungsbeispiel wäre eine Kombination der in 2 veranschaulichten zweiten Ausführungsvariante des Druckgasbehältersystems mit der in 3 veranschaulichten zweiten Ausführungsvariante des Feuerlöschsystems.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10abc
- Druckgasbehälter
- 11abc
- Auslassöffnung
- 12abc
- Auslassleitung
- 13abc
- Ventil
- 14
- gemeinsame Abgabeleitung
- 15
- Löschvorrichtung
- 16
- geschlossener Raum
- 17abc
- Strömungsdiode
- 18
- weitere Strömungsdiode
- 19
- Steuerung
- 20
- Brandmelder
- 21bc
- Strömungswiderstand
- 22
- weiterer Strömungswiderstand
- 23
- Löschmittelbehälter
- 24
- Löschmittelleitung
- 25
- Raum
