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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Raumes,
insbesondere eines Tunnels, gegen Brände.
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Die
Schäden
sowohl an Personen als auch Sachen, die durch Feuer verursacht werden
können, sind
nicht mehr nachweisbar, und die Spezialisten bemühen sich seit langer Zeit,
Mittel vorzuschlagen, um diese Katastrophen zu bekämpfen.
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Zu
diesem Zweck verlangen die Behörden, bestimmte
Gebäude,
die privat oder gewerblich benutzt werden, oder bestimmte öffentliche
Stätten,
mit unterschiedlichen Typen von Feuer-löschern auszustatten, deren
Wirkung leider viel zu oft unzureichend ist.
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Man
hat zu diesem Zweck beispielsweise schon Löschvorrichtungen durch Zerstäuben von Wasser
vorgeschlagen, die mit Tröpfchen
erzeugenden Kopfstücken
ausgestattet sind, die entweder mit unter Druck stehendem Wasser
oder einen durch Gas, wie z. B. Luft, zerstäubten Wasserstrahl versorgt
werden.
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Solche
Vorrichtungen funktionieren auf die folgende Art und Weise:
Durch
die Hitze, die das Feuer ausstrahlt, erzeugt es ein Temperaturgefälle, das
eine seine Ausbreitung begünstigende
Luftzirkulation auslöst.
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Ein
Brand kann sich aber nicht ausbreiten, ohne Sauerstoff zu verbrauchen.
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Wenn
man nun feine Wassertröpfchen,
insbesondere in Form eines Nebels, in die in der Umgebung eines
Brandes zirkulierende Luft einspritzt, werden diese in das Feuer
gesogen und verdampfen, so dass dieses durch Sauerstoffmangel erlischt.
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Jedoch
haben die konventionellen, Wassertröpfchen erzeugenden Kopfstücke der
zuvor erwähnten
Art in der Regel nur einen Durchfluss von 2 bis 20 l/min und können wirksam
nur ein maximales Volumen in der Größenordnung von 500 m3 mit einer Höhe in der Größenordnung
von 7 m schützen,
was unzureichend ist, insbesondere zum Schutz von Räumen mit
einem hohen Risiko oder großen
Abmessungen, wie z. B. Tunneln.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schutz eines
Raumes gegen Brände
gemäß Patentanspruch
1 vorzuschlagen, das eine eindeutig verbesserte Wirksamkeit aufweist.
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Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens ein an
seinen beiden Enden offenes Rotationsgehäuse im oberen Teil des zu schützenden
Raums befestigt, so dass seine Mittelachse annähernd vertikal ausgerichtet
ist.
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Erfindungsgemäß weist
dieses Gehäuse
einen im Wesentlichen zylindrischen unteren Teil und einen im Wesentlichen
sich in Form einer Glocke verjüngenden
oberen Teil auf und umfasst einerseits Unterdruck erzeugende Mittel,
die in der Lage sind, die durch ein Temperaturgefälle und
durch Wärmeaustausch,
insbesondere durch Konvektionswirkung hervorgerufene Luftzirkulation
zu beschleunigen, und andererseits Zerstäubungsmittel, die in der Lage sind,
feine Wassertröpfchen
in die in Zirkulation versetzte Luft einzuspritzen.
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Das
unbedingt notwendige Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung hängt mit
dem Vorhandensein der Unterdruck erzeugenden Mittel zusammen, die
durch Anwendung des Bernoulli-Prinzips einen starken Unterdruck
erzeugen und es so ermöglichen,
die natürliche,
vom Feuer infolge eines vorhandenen Temperaturgefälles erzeugte
Zirkulation der Luft zu regulieren und zu beschleunigen.
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Wenn
man nun die so in Zirkulation versetzte Luft mit feinen Wassertröpfchen belädt, wird
auch die Verdampfung dieses Was sers beschleunigt, wodurch ein schnelles
Erlöschen
des Feuers durch Sauerstoffmangel erreicht wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in bestimmten
besonderen Fällen
einer halb-stationären
Ausstattung entsprechen kann, mit der ein Feuerwehrauto ausgerüstet ist,
insbesondere am Ende eines Gelenkarms oder eines Teleskoparms angeordnet
sein kann und mit unter Druck stehendem Wasser versorgt wird. Eine
solche Vorrichtung, die über
einer Feuerstätte oder
deren Nähe
eingesetzt werden kann, ist derart beschaffen, dass die Feuerwehrmänner leicht
herankommen können,
um den Brand zu bekämpfen.
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Nach
einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die den Unterdruck
erzeugenden Mittel von einer auf der Mittelachse des Gehäuses zentrierten, im
Wesentlichen senkrecht zu dieser Achse angeordneten Scheibe gebildet
und werden durch einen Antriebsmotor in eine Hochgeschwindigkeits-Rotation um
diese Achse versetzt.
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Erfindungsgemäß ist diese
Scheibe auf ihrer Oberseite mit einer Reihe Schaufeln mit variablem,
d. h. unterschiedlichem Querschnitt ausgestattet, die sich in den
oberen, sich verjüngenden
Teil des Gehäuses
erstrecken, um einen großen
Unterdruck zu erzeugen und um das Ansaugen von Luft vom oberen Teil
des Gehäuses
hin zum unteren Teil von diesem zu ermöglichen.
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Man
hat einen überaus
befriedigenden Schutz für
Räume mit
großen
Dimensionen erhalten können,
indem man rotierende Scheiben mit einem Durchmesser in der Größenordnung
von 1 Meter benutzt hat.
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Um
einen Tunnel zu schützen,
kann man vorteilhaft ein Gehäuse
dieses Typs ungefähr
alle 50 Meter installieren.
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Eine
solche Beschaffenheit der Unterdruck erzeugenden Mittel weist den
Vorteil reduzierter Herstellungskosten auf.
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Der
Antriebsmotor der Scheibe kann selbstverständlich irgendein Motor sein,
ohne deshalb den Rahmen der Erfindung zu verlassen, und kann mit
irgendeiner Energiequelle (Strom, Gas, Luft, ...) funktionieren.
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Es
ist jedoch besonders vorteilhaft, zu diesem Zweck eine Gleichdruck-
oder eine Überdruck-Wasserturbine,
wie z. B. eine Wasserturbine vom Typ Pelton oder eine Wasserturbine
vom Typ Francis zu benutzen.
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Die
Mittel zum Zerstäuben
ihrerseits können auch
von irgendeinem Typ und z. B. von Düsen des konventionellen Typs
gebildet sein, und das, obwohl diese letzteren den Nachteil aufweisen,
dass dann Hochdruckpumpen oder Druckluftflaschen benutzt werden
müssen.
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Aus
diesem Grund und gemäß einem
bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die Zerstäubungsmittel von einer zylindrischen
Zentrifugenkammer gebildet, die fest auf der rotierenden Scheibe
angeordnet ist, um wenigstens einen Teil des in der Turbine benutzen
Wassers zurückgewinnen
zu können.
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Erfindungsgemäß weist
diese Kammer in ihrer Umfangswand kalibrierte Öffnungen auf, durch die feine
Wassertröpfchen
in die in Zirkulation versetzte Luft eingespritzt werden können.
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Im
Hinblick auf diese Beschaffenheit wird das in die sich mit großer Geschwindigkeit
drehende Zentrifugenkammer eindringende Wasser mit Druck beaufschlagt,
schleudert unter der Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Seitenwände dieser
Kammer und zerstäubt
in Form von feinen Tröpfchen
im Bereich der kalibrierten Öffnungen.
Dieses Wasser kann also auf diese Weise durch die Unterdruck erzeugenden Mittel,
deren Geschwindigkeit ausreichend hoch ist, um das Ansaugen der
Tröpfchen
zu ermöglichen,
in die in Zirkulation versetzte Luft eingespritzt werden.
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Erfindungsgemäß kann das
Gehäuse
außerdem
mit einem unbeweglichen bzw. feststehenden perforierten Zylinder
ausgestattet sein, der den Öffnungen
der Zentrifugenkammer gegenüberliegend stationär angeordnet
ist, um die Erzeugung von Wassertröpfchen zu erleichtern.
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Nach
einem anderen Merkmal der Erfindung weist die Vorrichtung einen
Brandmelder auf, der mit den Mitteln zum Zerstäuben zusammenarbeitet, um das
Einspritzen der feinen Wassertröpfchen
in die in Zirkulation versetzte Luft zu steuern.
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Gemäß einer
ersten Variante kann dieser Melder ein Detektorkopf vom an sich
bekannten Typ „Sprinkler" sein, der von einer
ein Gas enthaltenden Glasampulle gebildet wird, die im unteren und
mittleren Teil des Gehäuses
befestigt ist.
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Unter
dem Einfluss der durch ein Feuer erzeugten Hitze zerplatzt eine
solche Ampulle, um einen Mechanismus auszulösen, der geeignet ist, die Betätigung von
Mitteln zum Zerstäuben
zu steuern, insbesondere ein Zulaufventil für die Düsen der Wasserturbine zu öffnen.
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Gemäß einer
zweiten Variante kann ein solcher Detektor von einer Glasampulle
der zuvor erwähnten
Art gebildet werden, die an der zur Brandaufspürung günstigsten Stelle platziert
wird und sich im Steuerkreis eines Membranventils befindet, das der
Versorgungsleitung der Zerstäubungsmittel
mit Wasser vorgelagert angeordnet ist.
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Es
ist außerdem
möglich,
erfindungsgemäß vorzusehen,
zerstäubtes
Wasser oder Wassertröpfchen
in die direkt in den oberen Teil des Gehäuses angesogene Luft einzuspritzen,
um diese eine erhöhte
Temperatur aufweisende Luft zu kühlen.
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In
diesem Fall ist es vorteilhaft, das Gehäuse in seinem inneren Teil
mit einer radial-konzentrischen Kammer mit Schaufeln auszustatten,
um einen Teil des Wassers, das unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
oberhalb eingespritzt worden ist, zurückzugewinnen.
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Bei
seinem Einspritzen in die Luft wird nun dieses Wasser mit aus der
Verbrennung stammenden Partikeln beladen, wodurch auf diese Weise
eine leichte Filterung des Rauchs erhalten werden kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Benutzung der den Gegenstand der
Erfindung darstellenden Vorrichtung in einem Tunnel insbesondere
großer
Länge ganz
besonders vorteilhaft ist.
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Denn
in einem Tunnel gibt es normalerweise eine Luftzirkulation, die
natürlicher
Art, aber auch mittels mechanischer Vorrichtungen, wie z. B. Ventilatoren,
erzwungen sein kann.
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Wenn
es nun ein Feuer in einem Tunnel gibt, erhöhen sich lokal der Druck und
die Temperatur.
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Dieser
lokale Überdruck
verhindert jede Ventilation des Tunnels und die Ventilatoren werden, wenn
sie vorhanden sind, unwirksam, weil das Feuer einen Stau heißer Luft
erzeugt hat.
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Die
den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung ermöglicht es,
diesen Nachteil dank des erzeugten starken Unterdrucks zu beseitigen,
der die Regulierung der Luftzirkulation bewirkt, indem diese mit
feinen Wassertröpfchen
beladen wird.
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Die
Luft wird somit gekühlt
und ihre Dichte nimmt zu.
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Der
Luftstau nimmt in der Folge ab und die mechanische oder natürliche Ventilation
wird wieder wirksam.
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Man
kann so einen Tunnel, sogar einen mit großer Länge, gegen Brände schützen, indem
eine Folge von erfindungsgemäßen Vorrichtungen
gleichmäßig auf
dessen Länge
in seinem oberen Teil verteilt wird.
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Diese
Vorrichtungen ermöglichen
es nicht zwangsläufig,
einen Brand zu löschen,
aber sie bieten immer den Vorteil, das Ent stehen von Hitzestaus zu
verhindern und den Feuerwehrmännern
ein Eingreifen zu ermöglichen
und Personen zu evakuieren.
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Es
wird außerdem
darauf hingewiesen, dass die Tunnel in der Regel von Hügeln oder
Bergen überragt
werden.
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Folglich
ist es vorteilhaft, in dieser Höhe,
im oberen Teil ein Rückhaltebecken
mit ausreichender Kapazität
anzulegen, dessen Wasser dazu benutzt werden kann, die Zerstäubungsmittel,
insbesondere die Versorgungsleitungen der Düsen der Wasserturbinen erfindungsgemäßer Vorrichtungen
zum Schutz gegen Brände,
zu versorgen.
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Der
Höhenunterschied
ermöglicht
es nämlich,
dass Wasser unter atmosphärischen
Druck zu setzen.
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Man
kann so ein wirksames und zuverlässiges
Schutzsystem gegen Brände
erhalten, dessen Bedienung leicht und Frostschutz vereinfacht ist.
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Die
Merkmale der Schutzvorrichtung gegen Brände, die Gegenstand der Erfindung
ist, werden nachfolgend detaillierter beschrieben, wobei Bezug genommen
wird auf die beigefügte
Zeichnung, die eine schematische Ansicht eines Beispiels mit nicht einschränkender
Beschaffenheit für
eine solche Vorrichtung ist.
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Zwecks
einer besseren Verständlichkeit
sind in der Figur die feststehenden Teile mit dünnen Strichen und die rotierenden
Teile mit dickeren Strichen dargestellt.
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Gemäß der Figur
weist die Schutzvorrichtung ein an seinen beiden Enden offenes Rotationsgehäuse 1 auf,
das dazu bestimmt ist, im oberen Teil eines zu schützenden
Raums befestigt zu werden, so dass seine Mittelachse x–x' annähernd vertikal
ist.
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Genauer
gesagt weist das Gehäuse 1 einen zylindrischen
unteren Teil 10 auf, der in dessen oberen Teil durch einen
sich in Form einer Glocke verjüngenden
Teil 11 verlängert
ist.
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Das
Gehäuse 1 umschließt außerdem in
seinem inneren Teil eine Turbine 2 vom Typ Pelton, deren
Düsen 15 gemäß Pfeil
A durch eine axiale Zuleitung 3 mit unter Druck stehendem
Wasser versorgt werden und deren Muldenrad 4 fest mit einer
auf der Mittelachse x–x' des Gehäuses 1 zentrischen
und im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse angeordneten Scheibe 5 verbunden
ist. Die rotierende Scheibe 5 wird somit durch die Turbine 2 in
eine Rotation großer
Geschwindigkeit versetzt.
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Gemäß der Figur
ist die rotierende Scheibe 5 im Bereich der Verbindung
zwischen dem zylindrischen unteren Teil 10 und dem oberen,
sich in Form einer Glocke verjüngenden
Teil 11 des Gehäuses 1 angeordnet
und auf ihrer der Turbine 2 gegenüberliegenden Oberseite mit
einer Reihe von Schaufeln 6 unterschiedlichen Querschnitts
ausgestattet, die sich in den sich verjüngenden Teil 11 des
Gehäuses 1 erstrecken.
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Das
Gehäuse 1 umschließt außerdem eine zylindrische
Zentrifugenkammer 7, die durch das Muldenrad 4 mit
der rotierenden Scheibe 5 in eine Hochgeschwindigkeits-Rotation
versetzt wird und angeordnet ist, um wenigstens einen Teil des in
der Turbine 2 benutzten Wasser zurückzugewinnen.
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Die
Zentrifugenkammer 7 ist an ihrer Umfangswand 8 mit
einer Reihe von kalibrierten Öffnungen 9 versehen.
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Das
Gehäuse 1 ist
außerdem
mit einem feststehenden durchlöcherten
Zylinder 12 ausgestattet, der den kalibrierten Öffnungen 9 der
Zentrifugenkammer 7 gegenüberliegend angeordnet ist,
wie auch mit zwei Gittern 13, 14, die im Bereich
der offenen Enden des Gehäuses 1 angeordnet
sind, um als Filterorgane zu dienen.
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Diese
Vorrichtung funktioniert auf folgende Weise:
Die Rotation der
Schaufeln 6 mit großer
Geschwindigkeit erzeugt im inneren Teil des Gehäuses 1 einen Unterdruck,
der das Ansaugen von Luft von oben nach unten gemäß den Pfeilen
B zur Folge hat. Diese Luft zirkuliert gemäß den Pfeilen C im inneren
Teil des Gehäuses 1,
passiert die gegenüberliegenden kalibrierten Öffnungen 9 der
Zentrifugenkammer 7, bevor sie gemäß den Pfeilen D entlang der
Außenwand
des Gehäuses 1 aufsteigt.
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Es
entsteht so eine erzwungene Luftzirkulation im und um das Gehäuse 1.
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Parallel
dazu wird das unter der Wirkung der Zentrifugalkraft von der Turbine 2 kommende
Wasser an die Seitenwände 8 der
Kammer 7 geschleudert und senkrecht zu den kalibrierten Öffnungen 9 dieser Kammer
zerstäubt,
um in die Luft eingespritzt zu werden, die gemäß den Pfeilen C gegenüber diesen Öffnungen
in Zirkulation versetzt wird.
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Durch
das feststehende, senkrecht zu den kalibrierten Öffnungen 9 angeordnete
Rohr 12 kann die Erzeugung von Tröpfchen erleichtert werden.