DE29510976U1

DE29510976U1 - Kombiniertes Mehrstoffstrahlrohr

Info

Publication number: DE29510976U1
Application number: DE29510976U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1995-07-12
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2005-07-13

Description

RICHTER, WERfoE^MANN &.'GERBAULET

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS · PATENTANWÄLTE HAMBURG · BERLIN

DIPL.-ING. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET DIPL.-ING. FRANZ WERDERMANN

- 1986

NEUER WALL IO

2O354 HAMBURG @ (O4O) 34 OO 45/34 OO 56 TELEFAX (O4O) 35 24 15

12.07.1995

KURFÜRSTENDAMM

IO73L9 BERLIN @ (O3O) S S2 74 TELEFAX (O3O) S 82 32 IN BÜROGEMEINSCHAFT MIT MAlNlTZ & PARTNER RECHTSANWÄLTE - NOTARE

Anmelder

Albrecht Broemme
12203 Berlin (DE)

Kombiniertes Mehrstoffstrahlrohr

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Mehrstoffstrahlrohr als Löschgerät.

Mehrstoffdüsen bei einem Mehrstoffstrahlrohr, bei denen neben Wasser noch ein zweites Medium benutzt wird, haben in der Brandschutztechnik bisher kaum Eingang finden können. Wird bei Mehrstoffdüsen Luft als zweites Medium verwendet, so wird bei der inneren Zumischung die Kompressibilität der Luft ausgenutzt. Die dem Wasser vor der Düse zugemischte Luft nimmt hierbei den Druck des Wassers an und die Luftblasen werden stark komprimiert. Beim Austritt aus der Düse entspannen sich die Blasen und zerreißen den austretenden Strahl. Nach dieser Methode wird eine sehr feine Zerstäubung bei guter Wurfweite erzielt, jedoch besteht der Nachteil, daß für jedes

• · · &diams;·

Strahlrohr zwei Schlauchleitungen und zur Erzeugung der Druckluft ein Kompressor benötigt wird. Wasser mit Druckluft über eine größere Strecke gemeinsam, also ohne Entmischung, zu fördern, ist bisher nicht gelungen. Die Entmischung aber führt zu einem stoßweisen, unregelmäßigen Arbeiten des Strahlrohres.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mehrstoffstrahlrohr zur Erzeugung eines aerosolähnlichen Wasser-Kohlendioxid-Gemisches zu schaffen, wobei der Wasserdruck an der Düse im normalen Druckbereich für genormte Feuerlöschkreiselpumpen verbleibt.

Diese Aufgabe wird mit einem kombinierten Mehrstoffstrahlrohr mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Für die Erzeugung des aerosolähnlichen Wasser-Kohlendioxid-Gemisches wird Wasser (ggf. mit Zusätzen) in den Gasstrahl eingespritzt. Der Wasserdruck an der Düse verbleibt im normalen Druckbereich für genormte Feuerlöschkreiselpumpen .

Durch die verhältnismäßig starke Beschleunigung der Wassertropfen durch den Luft- oder den CO₂-Gasstrahl wird deren Oberflächenspannung überwunden und es entstehen kleinste, im Gasstrahl schwebende Wassertropfen. Bei der Verwendung von Kohlendioxid als dem Löschwasser zugeführtes Gas wird noch der weitere Vorteil erreicht, daß nämlich das Kohlendioxid die Wassertropfen zum Gefrieren bringt, wodurch die Löschwirkung noch erhöht wird.

Dieses disperse Wassertröpfchen-Gasgemisch eignet sich in besonders hervorragender Weise

- zum Kühlen (aufgrund der riesigen Oberfläche der Wassertropfen und der turbulenten Strömungsverhältnisse),

- zum Ersticken von Bränden (aufgrund der schlagartigen Dampfbildung),

- zum schnellen Durchdringen von Brandgut mit Glutbildung (in Verbindung mit Tensiden, die man dem Löschwasser zumischt),

- zum Zerteilen, Verdrängen und Verdünnen von Gasen, Dämpfen und Nebeln sowie zum Benetzen von Flächen (mit Hilfe des Aerosols),

- zur Brandbekämpfung von Produkten, die unter Druck stehen (z.B. Gasbrände und Flüssigkeitsbrände).

Hier findet der homogene Wassernebel seine Anwendung, der ein Ersatzlöschmittel für die inzwischen aus Umweltschutzgründen nicht mehr zulässigen Halon-Löschmittel sein könnte.

Der Löscheffekt beruht hier auf der Eigenschaft des Inhibitionseffektes: Das Löschmittel besteht aus homogen verteilten, im Gas (Luft bzw. Kohlensäure) eingebetteten Wasserpartikelchen in der Größenordnung von 3 0 bis 50 Mikrometern, die in die Reaktionszone - zwischen Vor- und Leuchtzone der Flamme - eingebracht werden.

Es ergibt sich folgender Löscheffekt: Der Verbrennungsvorgang ist eine Kettenreaktion, wobei kurzlebige Radikale, aktive Molekühle und Atome auftreten, die eine Kettenverzweigung und damit das Weiter-

brennen bewirken. Wenn in eine Flamme nicht brennbare, fein verteilte Substcinzen mit einer kinetischen Energie, die dem Brandverlauf entspricht, in deren Reaktionszone eingebracht werden, d.h., wenn künstliche "Wände" errichtet werden, werden diese aktiven Molekühle und Atome Energie an die "Wände" abgeben. Der eigene Energiegehalt

- die innere Energie - wird dann so gering, daß er nicht mehr ausreicht, durch ein Miteinander-Reagieren dieser Radikalen die Kettenreaktion weiterzuführen. Es kommt zum Abbruch der Kettenreaktion, die Flamme erlischt.

Das Prinzip der Inhibierung besteht also darin, daß in die räumliche Flamme ein räumlich fein verteiltes Löschmittel eingebracht wird. Die kinetische Energie der homogenen verteilten Partikelchen an Aerosolen muß dabei so groß sein, daß der gesamte Brandherd erfaßt wird und die Anzahl der Löschmittelpartikel pro Volumeneinheit eine kritische Menge übersteigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig.l in einer schematischen Ansicht ein Mehrstoff-Strahlrohr und

Fig. 2 in einem senkrechten Längsschnitt das Mehrstoffstrahlrohr.

Das in Fig. 1 dargestellte und mit 10 bezeichnete Mehrstoffstrahlrohr besteht aus einem Hauptrohr 11 mit einem Absperrventil 12 und mit einer am Austrittsende für die Ergänzung eines homogenen Wassernebelstrahls vorgesehenen

Düse 13. Dem Hauptrohr 11 wird Druckgas in Pfeilrichtung X zugeführt. In das Hauptrohr 11 mündet ein Seitenrohr 15, über das in Pfeilrichtung Xl Löschwasser - gegebenenfalls mit Zusätzen - dem mittig durch das Hauptrohr 11 geführten Druckgasstrahl von außen radial, und zwar winklig von einer oder mehreren Seiten eingespritzt wird, wobei im letzten Fall in das Hauptrohr 11 mehrere Seitenrohre 15, 15' münden, über die dem Druckgasstrahl Löschwasser zugeführt wird. Diese Seitenrohre 15,15' sind zum Hauptrohr 11 radial angeordnet und stehen in einem Winkel zu diesem.

Damit wird ein kombiniertes Mehrstoffstrahlrohr für den Löscheinsatz von Löschwasser in Form eines Wassernebels als Aerosol geschaffen, wobei als Druckgas bevorzugterweise Kohlendioxid für die Erzeugung des Wassernebels als zweite Komponente eingesetzt wird.

Die Seitenrohre 15,15' für die Zuführung des Löschwassers, die in das Hauptrohr 11 münden, weisen in ihren Stellungen zum Hauptrohr gleiche Winkelstellungen auf, wobei auch die Möglichkeit besteht, die abgewinkelten freien Enden 15a, 15'a der Seitenrohre 15,15' in vorgegebenen Winkelstellungen zum Hauptrohr 11 anzuordnen (Fig. 2). Nach einer weiteren Ausführungsform weisen die in das Hauptrohr 11 mündenden Seitenrohre 15,15' oder deren abgewinkelten freien Enden 15a,15'a unterschiedliche Winkelstellungen zum Hauptrohr 11 auf,so daß der Verwirbelungs- und Mischeffekt wesentlich verbessert wird.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist der Kopf 110 des Mehrstoffstrahlrohres 10 eine düsenartig ausgebildete Mischkammer 111 mit einer in ihrer Größe veränderbaren Austrittsöffnung für das Gas-/Löschwasser-Gemisch auf. In diese Mischkammer 111 münden die

Seitenrohre 15,15' für die Zuführung des Löschwassers und das Hauptrohr 11 für den Druckgasstrahl.

Die Seitenrohre 15,15' sind in dem Mehrstoffstrahlrohr 10 parallel zu dem Hciuptrohr 11 verlaufend geführt und münden mit abgewinkelten Rohrenden 15a,15'a in das Hauptrohr 11 oder in die düsenartige Mischkammer 111 am Austrittsende lla des Hciuptrohres 11.

Die Anzahl der Seitenrohre 15,15' kann beliebig gewählt sein; sie wird sich nach der Größe des Mehrstoffstrahlrohres richten. Bevorzugterweise sind die Seitenrohre 15,15' radial um das Hauptrohr 11 angeordnet.

Zur Verstellbarkeit der Größe der Austrittsöffnung lila der Mischkammer 111 ist auf das freie Ende des Kopfes 110 des Mehrstoffstrahlrohres 10 eine Schraubkappe 20 mit einer mittigen, düsenartigen Durchbrechung 21 aufgesetzt, wobei diese Durchbrechung 21 mit der Austrittsöffnung lila der Mischkammer 111 korrespondiert. Durch Links- oder Rechtsdrehung der die Düse bildenden Schraubkappe 20 wird der Abstand der Durchbrechung 21 zur Austrittsöffnung lila der Mischkammer 111 verändert.

Zur Erzeugung des in dem Hauptrohr 11 der Mischkammer zugeführten Gasstrahles wird Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt. Die Strömungsgeschwindigkeiten von Löschwasser und Gasstrahl werden aufeinander abgestimmt. Bevorzugterweise sind die Steuerventile 12,12',12" an dem Mehrstoffstrahlrohr 10 gemeinsam über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinrichtung steuerbar, so daß optimale Strömungsverhältnisse erzielt werden können.

Das Einsprühen des Löschwassers vermittels eines Seiten-

rohres oder mehrerer Seitenrohre in den Gasstrahl des Hauptrohres kann beispielsweise bei einer Winkelstellung von 45° der Austrittsenden der Seitenrohre 15,15' erfolgen, wobei jedoch keine Festlegung auf einen vorgegebenen Winkel erfolgen muß. Bevorzugterweise sind die Austrittsenden der löschwasserführenden Seitenrohre 15,15' düsenartig ausgebildet.

Bei der Verwendung von Kohlendioxid als gasförmiges Medium sind die Druck- und Strömungsverhältnisse so aufeinander abzustimmen, daß das Kohlendioxid die Wassertropfen zum Gefrieren bringt.Dadurch wird die Löschwirkung verbessert. Der Effekt des plötzlichen Wärmeentzuges wird hierbei ausgenutztem Wassertropfen für Löschzwecke in einen gefrorenen Zustand zu bringen. Die Vorteile dabei sind:

- die "tiefgefrorenen" Wassertropfen können in den Flammen und in der Glut mehr Wärme binden als Wassertropfen mit Umgebungstemperatur.

- Gefrorene Wassertropfen können mit einer größeren kinetischen Energie in das Feuer "geschleudert" werden, als z.B. Wasser, Nebel oder Wasserstaub.

Als besonders vorteilhaft ergibt sich bei der Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrstoffstrahlrohres folgendes:

- Das Löschwasser, gegebenenfalls mit Löschzusätzen, strömt von außen in den dem Mehrstoffstrahlrohr zugeführten Gasstrom.

- Mittig zum Mehrstoffstrahlrohr strömt ein Gasstrom, z.B. Kohlendioxid, dessen Strömungsverhältnisse mit denen des Löschwassers abgestimmt sind.

- Der Kohlendioxid-Gasstrom ist durch die Expansion

bzw. das Verdampfen des Gases aus dem Vorratsbehälter so kalt, daß Wassertropfen sofort gefrieren. Damit werden bessere Wurfweiten sowie bessere Löschwirkungen erzielt.

Claims

Ansprüche:

1. Kombiniertes Mehrstoffstrahlrohr für den Löscheinsatz von Löschwasser in Form eines Wassernebels als Aerosol, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrstoffstrahlrohr (10) ein mittig angeordnetes Hauptrohr (11) für einen Druckgasstrahl mit einem Absperrventil

(12) und mit einendseitig ausgebildeter Düse (13) und mindestens ein in das Hauptrohr (11) unter einem Winkel mündendes Seitenrohr (15) mit einem düsenartig ausgebildeten Rohrende und mit einem Absperrventil (12';12") für die Zuführung von Löschwasser zum mittigen Druckgasstrahl im Hauptrohr (11) zur Erzeugung eines homogenen, aerosolartigen Wassernebelstrahles umfaßt.

2. MehrstoffStrahlrohr nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptrohr (11) mehrere radial angeordnete Seitenrohre (15,15') aufweist, die unter einem Winkel in das Hauptrohr (11) münden und mit Absperrventilen (12',12") versehen sind.

3. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Hauptrohr (11) mündenden Seitenrohre (15,15') oder deren abgewinkelten freien Enden (15a,15'a) gleiche Winkelstellungen zum Hauptrohr (11) aufweisen.

4. MehrstoffStrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Hauptrohr (11) mündenden Seitenrohre (15,15') oder deren abgewinkelten freien Enden (15a,15'a) unterschiedliche Winkelstellungen zum Hauptrohr (11) aufweisen.

5. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (110) des Mehrstoff Strahlrohres (10) eine düsenartige Mischkammer (111) mit einer in ihrer Größe veränderbaren Austrittsöffnung (lila) aufweist, wobei in die Mischkammer (111) die Seitenrohre (15,15') für die Zuführung des Löschwassers und das Hauptrohr (11) für den Druckgasstrahl münden.

6. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrohre (15,15') parallel zu dem Hauptrohr (11) verlaufen und mit abgewinkelten Rohrenden (15a,15'a) in das Hauptrohr

(II) oder in die düsenartige Mischkammer (111) am Austrittsende (Ha) des Hauptrohres (11) münden.

7. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenrohre (15,15') radial um das Hauptrohr (11) angeordnet sind.

8. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellbarkeit der Größe der Austrittsöffnung (lila) der Mischkammer

(III) auf das freie Ende des Kopfes (110) des Mehrstoff Strahlrohres (10) eine Schraubkappe (20) als Düse mit einer mittigen, düsendartigen Durchbrechung (21) aufgesetzt ist, wobei die düsenartige Durchbrechung (21) mit der Austrittsöffnung (lila) der Mischkammer (111) korrespondiert.

9. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des in dem Hauptrohr (11) der Mischkammer (111) zugeführten Gas-

Strahles Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid eingesetzt wird.

10. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeiten von Löschwasser und des Gasstrahles aufeinander abgestimmt sind.

11. Mehrstoffstrahlrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsenden der Löschwasser führenden Seitenrohre (15,15') düsenartig ausgebildet sind.