EP1913978B1 - Inertisierungsvorrichtung mit Stickstoffgenerator - Google Patents

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EP1913978B1 EP06122593A EP06122593A EP1913978B1 EP 1913978 B1 EP1913978 B1 EP 1913978B1 EP 06122593 A EP06122593 A EP 06122593A EP 06122593 A EP06122593 A EP 06122593A EP 1913978 B1 EP1913978 B1 EP 1913978B1
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nitrogen
inerting
inert gas
nitrogen generator
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to an inerting device for setting and maintaining predefinable inertization levels in a protected space to be monitored, wherein the inerting device comprises a controllable inert gas system for providing inert gas, a first supply pipe system connected to the inert gas system, which is connectable to the protective space, around that provided by the inert gas system Inert gas supply to the shelter, and having a control unit which is designed to control the inert gas system such that a certain predetermined inerting level is set in the shelter and held there.
  • the inerting device comprises a controllable inert gas system for providing inert gas, a first supply pipe system connected to the inert gas system, which is connectable to the protective space, around that provided by the inert gas system Inert gas supply to the shelter, and having a control unit which is designed to control the inert gas system such that a certain predetermined inerting level is set in the shelter and held there.
  • Such an inerting device is basically known from the prior art.
  • an inerting device for reducing the risk and extinguishing fires in enclosed spaces described.
  • the known system is designed to reduce the oxygen content in an enclosed space (hereinafter referred to as "shelter") to a pre-settable baseline inerting level and, in the event of a fire, to further rapidly lower the oxygen level to a particular full inertization level, thus effectively extinguishing a fire To allow the lowest possible storage capacity for inert gas cylinders.
  • the known device has a controllable by means of a control unit inert gas system and a connected to the inert gas system and the shelter supply pipe system via which the of Inert gas provided inert gas is supplied to the shelter.
  • an inert gas is either a steel cylinder battery in which the inert gas is stored compressed, a system for generating inert gases or a combination of both solutions in question.
  • an inerting device for setting and maintaining predeterminable inertization levels in a protected space to be monitored, wherein the inerting device comprises a controllable inert gas system for supplying inert gas, a first supply pipe system connected to the inert gas system, which can be connected to the protective space, around the inert gas provided by the inert gas system To supply protective space, and having a control device which is designed to control the inert gas system such that a certain specifiable inerting level is provided and held in the shelter, wherein the inert gas further comprises a fresh air supply system to supply the shelter fresh air when needed.
  • inerting of the type mentioned is a facility to reduce the risk and extinguish fires in the protected area to be monitored, with a permanent inerting of the shelter for fire prevention and fire fighting is used.
  • the operation of the inerting device is based on the knowledge that in closed rooms the risk of fire can be counteracted by the fact that the oxygen concentration in the affected area is normally lowered permanently to a value of, for example, about 12% by volume. At this oxygen concentration, most flammable materials can no longer burn.
  • the main areas of use are in particular IT areas, electrical switch and distribution rooms, enclosed facilities as well as storage areas with high-quality assets.
  • the prevention or extinguishing effect resulting from the inertization process is based on the principle of oxygen displacement.
  • the normal ambient air is known to be 21% by volume of oxygen, 78% by volume of nitrogen and 1% by volume of other gases.
  • inert gas such as nitrogen.
  • a extinguishing effect starts when the oxygen content drops below 15% by volume.
  • another Lowering the oxygen content to, for example, 12 vol .-% may be required.
  • the risk of fire in the shelter is also effectively reduced can be.
  • base inertization level generally refers to a reduced oxygen level in the room air of the shelter as compared to the oxygen level of the normal ambient air, although this reduced oxygen level does not in principle imply any endangerment to persons or animals from a medical point of view still be able to enter the shelter - under certain circumstances with certain precautionary measures.
  • the setting of a basic inertization level which, unlike the so-called “full inertization level”, does not have to correspond to such a reduced oxygen content at which effective fire extinguishment already occurs, primarily to reduce the risk of fire in the shelter to reduce.
  • the basic inerting level corresponds, depending on the circumstances of the individual case, to an oxygen content of, for example, 13% by volume to 15% by volume.
  • full inertization level is to be understood as meaning a further reduced oxygen content in comparison to the oxygen content of the basic inertization level, in which the flammability of most materials has already been reduced to such an extent that they can no longer be ignited.
  • the full inertization level is generally 11% by volume to 12% by volume oxygen concentration.
  • the reduced oxygen content in the room air of the protected room corresponding to the basic inerting level in principle does not endanger persons and animals so that they can enter the shelter at least for a short time without major complications, for example without respiratory protection, they are permanently inertized at a basic inerting level
  • Certain nationally prescribed safety measures must be taken into account, since in principle a stay in a reduced oxygen atmosphere can lead to an oxygen deficiency, which may have physiological effects on the human organism. These safety measures are specified in the respective national regulations and depend in particular on the amount of reduced oxygen content corresponding to the basic inerting level.
  • Table 1 below shows these effects on the human organism and the flammability of materials.
  • a shelter that would normally be at a basic inerting level of e.g. 13.8 to 14.5% by volume oxygen content in which, according to Table 1, an effective fire suppression can already be achieved, in the case of the inspection, for example for maintenance purposes, to a walkability level of e.g. Increase 15 to 17 vol .-% oxygen content.
  • the lifting of the inerting level set in the shelter takes place from the basic inerting level to the accessibility level by a corresponding control of the inert gas system.
  • the inert gas system should also produce or provide inert gas during the period of inspection of the protective space, so that the inert gas is supplied to the shelter in order to maintain the inerting level there (possibly with a certain control range) at the accessibility level.
  • the term "accessibility level” as used herein means a reduced oxygen content in the ambient air of the shelter as compared to the oxygen content of the normal ambient air, in which the respective national regulations for an inspection of the shelter are none or only slight require additional security measures.
  • the walkability level usually corresponds to an oxygen content in the room air that is higher than at a basic inerting level.
  • the present invention is based on the object of developing an inerting device of the type mentioned in such a way that it can be reliably ensured that the inerting level can be quickly raised to a walkability level in a permanently inertized shelter without the need for additional large-scale structural measures ,
  • the present invention has for its object to provide an inerting device of the type mentioned, with which a set in a protected space to be monitored inerting can be set and / or maintained in a reliable, the switching of the set in the shelter inerting levels, for example between a basic or a Full inertisation level and a level of accessibility, can be carried out as quickly as possible, whereby no major structural measures are required.
  • the inert gas further comprises a preferably with the control unit via a shut-off valve bypass tube system, which is connected on the one hand to a compressed air source and on the other hand to the first supply pipe system, if necessary supplied by the compressed air source of compressed air to the shelter as fresh air, and thus to adjust the oxygen concentration in the shelter at a level corresponding to the set in the shelter and / or held certain inerting.
  • a shut-off valve bypass tube system which is connected on the one hand to a compressed air source and on the other hand to the first supply pipe system, if necessary supplied by the compressed air source of compressed air to the shelter as fresh air, and thus to adjust the oxygen concentration in the shelter at a level corresponding to the set in the shelter and / or held certain inerting.
  • the inert gas quantity supplied to the protective space and the oxygen concentration in the inert gas are already regulated in the inert gas system to the value necessary for setting or maintaining the predefinable inertization level in the protective space, the inert gas system consisting of the controllable inert gas system, which is connected to the control unit via a shut-off valve bypass pipe system which is connected on the one hand to a compressed air source and on the other hand to the first supply pipe system, and the supply pipe system.
  • the function of providing both (ideally pure) inert gas and fresh air so that the supply pipe system which connects the inert gas with the shelter, for the supply of pure inert gas, pure fresh air or a Mixture thereof is used.
  • compressed air compressed air compressed air is to be understood in the broadest sense.
  • compressed air but also compressed and oxygen-enriched air to be understood.
  • the compressed air can either be stored in appropriate pressure vessels or generated locally with suitable compressor equipment.
  • compressed air for example, fresh air is to be understood, is introduced by means of a suitable blower in the bypass pipe system. Since the introduced with a blower in the bypass pipe system air also has a higher pressure compared to the normal ambient air, so there is compressed air or compressed air.
  • the amount of inert gas supplied by the inert gas system and the inert gas in the inert gas is controlled on the one hand by a corresponding control of the inert gas system, with which the absolute amount of inert gas provided per unit time, and on the other controlled by a corresponding control of the bypass pipe system associated shut-off valve, whereby the absolute, the protection space per unit time supplied fresh air amount is set.
  • the compressed air source has a pressure storage container for storing oxygen, air or compressed air enriched with oxygen, wherein the control unit is designed to control a controllable pressure reducer associated with the pressure storage container and connected to the first supply pipe system to set or maintain a certain inerting level in the shelter.
  • the pressure storage container can be provided either as a compressed air source itself or as a separate unit in addition to the compressed air source in the inerting.
  • the accumulator tank is in an advantageous manner in fluid communication with the via the shut-off valve switchable bypass pipe system.
  • the inert gas system has a nitrogen generator connected to the compressed air source to separate oxygen from the compressed air supplied with the compressed air source and to provide nitrogen-enriched air at a first output of the nitrogen generator in which the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator can be supplied via the first outlet of the nitrogen generator as an inert gas to the first supply pipe system.
  • the bypass pipe system bridges the nitrogen generator to at least partially direct the fresh air supplied to the shelter at least partially directly as fresh air supply, and thus in the shelter a certain inerting level, if required and with appropriate control of the bypass pipe system associated shut-off valve to adjust and / or hold.
  • the provided in the inert gas nitrogen generator can serve as the only provided in the inerting inert gas source; However, it would also be conceivable that the nitrogen generator together with additionally provided inert gas pressure storage containers, for example externally and / or via the nitrogen generator can be filled, justify the inert gas source of the inerting.
  • a nitrogen generator is in particular a based on the membrane technology or on the PSA technology generator in question.
  • the use of nitrogen generators in inerting devices is known per se.
  • the nitrogen generator is a system that can be used, for example, to generate nitrogen-enriched air from normal ambient air.
  • This is a gas separation system whose function is based, for example, on gas separation membranes.
  • the nitrogen generator is designed for the separation of oxygen from the ambient air.
  • a compressed air network or at least a compressor is required which produces the predetermined capacity for the nitrogen generator.
  • the principle of action of the nitrogen generator is based on the fact that in the membrane system provided in the nitrogen generator, the various components contained in the compressed air supplied to the nitrogen generator (oxygen, nitrogen, noble gases, etc.) diffuse at different speeds through hollow-fiber membranes in accordance with their molecular structure. Nitrogen with a low degree of diffusion penetrates the hollow-fiber membranes very slowly and accumulates in this way as it flows through the hollow fiber.
  • the inert gas system has a nitrogen generator connected to a compressed air source to separate oxygen from the compressed air supplied with the compressed air source and provide nitrogen-enriched air at a first output of the nitrogen generator, wherein the nitrogen generator provided and nitrogen-enriched air can be supplied as an inert gas to the first supply tube system through the first stage of the nitrogen generator.
  • the nitrogen generator can be controlled by the control unit in such a way that a certain inerting level is set and / or maintained in the shelter, wherein the oxygen concentration in the inert gas supplied to the shelter can be adjusted by adjusting the degree of nitrogen enrichment in the inert gas Nitrogen-enriched air provided nitrogen generator in response to the residence time of the compressed air source provided by the compressed air source in the air separation system of the nitrogen generator is controlled.
  • the nitrogen generator in this case the different diffusion rates of the main components of the air, namely nitrogen, oxygen and water vapor, are used technically to produce a nitrogen stream or a nitrogen-enriched air.
  • a separation material is applied to the outer surfaces of hollow-fiber membranes, through which water vapor and oxygen diffuse very well. The nitrogen, however, has only a low diffusion rate for this separation material.
  • the degree of nitrogen enrichment in the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator may be controlled in response to the residence time of the compressed air provided by the compressed air source in the air separation system of the nitrogen generator.
  • the PSA technology for example, in the nitrogen generator
  • different binding rates of the atmospheric oxygen and atmospheric nitrogen on specially treated activated carbon are utilized.
  • the structure of the activated carbon used is changed so that an extremely large surface with a large number of micro and submicropores (d ⁇ 1 nm) is present.
  • the oxygen molecules of the air diffuse into the pores much faster than the nitrogen molecules, so that the air in the vicinity of the activated carbon enriches with nitrogen.
  • the degree of nitrogen enrichment in the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator may be controlled as a function of the residence time of the compressed air in the nitrogen generator provided by the compressed air source become.
  • the amount of inert gas supplied by the inert gas system and the inert gas to be supplied to the protected space and / or the oxygen concentration in the inert gas is controlled by the inert gas system itself to the appropriate value, but knowledge now also exploits this it will be appreciated that in a nitrogen generator used as an inert gas system, the adjusted purity of the nitrogen-enriched gas stream provided by the nitrogen generator depends, inter alia, on the rate at which the compressed air flows through, for example, the membrane system or PSA system of the nitrogen generator and thus on the nitrogen generator Dwell time of the compressed air in the air separation system of the nitrogen generator depends.
  • the air separation system membrane system or PSA system contained in the nitrogen generator ) has a cascade of a plurality of individual air separation units, wherein via the control unit, the number of individual air separation units is selected, which for separating oxygen from the supplied compressed air with the compressed air source and for providing the nitrogen-enriched air at the first output of Nitrogen generator can be used, wherein the degree of nitrogen accumulation in the provided by the nitrogen generator and nitrogen-enriched air in dependence on the selected via the control unit number of Einzelseparseparati is controlled on units.
  • the selection of the number of individual air separation units initiated by the control unit can be realized, for example, with the aid of a correspondingly designed bypass pipe system connected to the respective inlets or outlets of the individual air separation units.
  • the oxygen concentration in the inert gas supplied to the shelter is adjusted by the provision of a suitably designed bypass piping system.
  • other designs for selecting the number of individual air separation units are also conceivable.
  • the compressed air source connected to the nitrogen generator can be controlled by the control unit, to the Speed of the compressed air flowing through the air separation system contained in the nitrogen generator and thus to control the residence time of the compressed air in the air separation system.
  • the inert gas system additionally has a nitrogen generator connected to a compressed air source with an air separation system contained therein to separate oxygen from the compressed air supplied with the compressed air source and provide nitrogen-enriched air at a first output of the nitrogen generator the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator can be supplied via the first outlet of the nitrogen generator as an inert gas to the first feed tube system.
  • the inerting device further comprises a connected to the inert gas second supply pipe system, which is connectable to the shelter, wherein the nitrogen from the compressed air separated oxygen as oxygen-enriched air via a second output of the nitrogen generator to the second supply pipe system can be fed so as to set and / or maintain a certain inerting level in the shelter.
  • the exhaust air of the nitrogen generator which is usually blown off into the ambient air and consists essentially of oxygen-enriched air, is used to adjust the oxygen concentration in the protective space with this exhaust air.
  • the lifting of a full or basic inertization level set in the shelter can be implemented to a walkability level within a short time.
  • the inerting further comprises a second supply pipe system associated and controllable via the control valve for interrupting the means of the second supply pipe between Having the second output of the nitrogen generator and the shelter space producible connection.
  • a controllable shut-off valve for example, a corresponding controllable control valve or the like in question.
  • the inerting system furthermore has a pressure storage container for storing the oxygen-enriched air provided by the nitrogen generator, wherein the control unit is designed to control a controllable pressure reducer associated with this so-called “oxygen pressure accumulator tank” and connected to the second supply pipe system in order to set a specific inertization level in the shelter; to keep.
  • a pressure-dependent valve device is furthermore provided, which is open in a first predeterminable pressure range and allows the oxygen pressure-accumulator container to be filled with the oxygen-enriched air provided by the nitrogen generator.
  • the inerting device furthermore has at least one shut-off valve which is assigned to the first supply pipe system and can be actuated via the control unit for interrupting the connection which can be produced by means of the first supply pipe system between the first outlet of the nitrogen generator and the protective space.
  • the nitrogen supply can thus be regulated.
  • This is particularly advantageous with regard to maintaining a predefinable inerting level in the protective space, since in this case the amount of inert gas to be supplied to the protective space and / or the oxygen concentration of the inert gas depends primarily only on the air exchange rate of the protective space and depending on the design of the protective space can assume a correspondingly low value.
  • At least one oxygen detection device for detecting the oxygen content in the room air of the shelter is further provided, wherein the control unit is designed, the amount of inert gas to be supplied to the shelter and / or to adjust the oxygen concentration of the inert gas as a function of the measured in the room air of the shelter oxygen content, thus basically only the actually required to set or hold a certain inerting required in the shelter inert gas to the shelter.
  • the set in the shelter inerting can be set and maintained as accurately as possible by supplying a suitable amount of inert gas and / or a suitable fresh air or oxygen quantity.
  • the oxygen detection device continuously or at predeterminable times emits a corresponding signal to the corresponding control unit, as a result of which the inert gas system is correspondingly activated in order always to supply the protective space with the inertization level necessary for maintaining the inertization level set in the protection space.
  • the term "holding the oxygen content at a certain inertization level” as used herein means maintaining the oxygen content at the inertization level with a certain control range, the control range preferably being a function of the Type of shelter (for example, depending on an applicable for the shelter air exchange rate or depending on the materials stored in the shelter) and / or depending on the type of inerting system used for use.
  • a control range is ⁇ 0.2 vol%.
  • other control range sizes are also conceivable.
  • an aspirative device offers itself here.
  • the room air in the protected space to be monitored is constantly taken representative air samples and fed to an oxygen detector, which emits a corresponding detection signal to the corresponding control unit.
  • the control unit being designed to control, for example, the air conveyor rate of the ambient air compressor in such a way that the amount of inert gas to be supplied to the protective space provided by the inert gas system and / or the oxygen concentration in the inert gas are set to the value suitable for setting and / or maintaining the first predeterminable inertization level.
  • This preferred solution with regard to the inert gas system is characterized in particular by the fact that the inert gas system can generate the inert gas in situ, which eliminates the need, for example, to provide a pressure-cell battery in which the inert gas is stored in a compressed form.
  • the inert gas system has an inert gas pressure storage container, wherein the control unit should be designed to control a controllable pressure reducer associated with the inert gas pressure storage container and connected to the first supply pipe system, in order to supply the inert gas system provided by the inert gas system Set amount of inert gas to be supplied to the shelter space and / or the oxygen concentration in the inert gas to the value suitable for setting and / or maintaining the predeterminable inertization.
  • the inert gas pressure storage container may be provided in combination with the aforementioned ambient air compressor and / or inert gas generator or else alone.
  • the inerting device further comprises a pressure-dependent valve device which opens in a first prescribable pressure range, for example between 1 and 4 bar is and a filling of the inert gas pressure storage tank with the inert gas system allowed.
  • the solution according to the invention is not limited to setting or maintaining the accessibility level in the shelter. Rather, the claimed inerting device is designed such that the predeterminable inerting level can be a Vollinertmaschinesforementioned, a Grundinertmaschinesclude or a walkability level.
  • Fig. 1 1 schematically shows a first embodiment of the inerting device 1 according to the invention for setting and maintaining predefinable inertization levels in a protected space 2 to be monitored.
  • the inerting device 1 consists of an inert gas system, which in the illustrated embodiment has an ambient air compressor 10 and an inert gas or nitrogen generator 11 connected thereto.
  • a control unit 12 is provided, which is designed to switch on / off via corresponding control signals the ambient air compressor 10 and / or the nitrogen generator 11. In this way, by means of the control unit 12 in the shelter 2, a predetermined inerting level can be set and maintained.
  • the inert gas generated by the inert gas system 10, 11 is supplied via a feed pipe system 20 ("first supply pipe system") to the protected space 2 to be monitored; Of course, however, several shelters may be connected to the supply pipe system 20.
  • first supply pipe system the supply of the inert gas provided with the inert gas system 10, 11 via corresponding outlet nozzles 51, which are arranged at a suitable location in the shelter 2.
  • the inert gas advantageously nitrogen, recovered locally from the ambient air.
  • the inert gas generator or nitrogen generator 11 functions, for example, according to the membrane or PSA technology known from the prior art, to produce nitrogen-enriched air with, for example, 90% to 95% nitrogen by volume.
  • This nitrogen-enriched air is used in the Fig. 1 illustrated preferred embodiment as an inert gas, which is supplied to the shelter 2 via the supply pipe system 20.
  • the in the production of the inert gas at the exit 11b as exhaust air accumulating and oxygen-enriched air is discharged here via another pipe system to the outside.
  • control unit 12 depending on an example, by the user in the control unit 12 entered inerting the inert gas system 10, 11 so controlled that the predetermined inerting is set and maintained in the shelter 2.
  • the selection of the desired inerting levels on the control unit 12 can be carried out, for example, with a key switch or password-protected on a (not explicitly shown) control panel.
  • the selection of the inertization level takes place according to a predetermined sequence of events.
  • the basic inerting level has been selected at the control unit 12, which was determined in advance taking into account in particular the characteristic values of the protection space 2, and if no inertization level has been set in the selection of the basic inertisation level in the protection space 2, i.
  • a shut-off valve 21 associated with the supply pipe system 20 is connected to the control unit 12 for direct forwarding of the inert gas provided by the inert gas system 10, 11 into the shelter 2.
  • the oxygen content in the protective space 2 is preferably continuously measured with the aid of an oxygen detection device 50.
  • the oxygen detection device 50 is in communication with the control unit 12, so that the control unit 12 is fundamentally aware of the oxygen content set in the protection space 2.
  • the control unit 12 If it is determined by measurement of the oxygen content in the shelter 2 that the Grundinertmaschinesmat was reached in the shelter 2, the control unit 12 outputs a corresponding signal to the inert gas system 10, 11 and / or to the shut-off valve 21 to turn off the further supply of inert gas. In the course of time, inert gas escapes through certain leaks, so that the oxygen concentration in the indoor air atmosphere increases. When the inertization level has moved away from the set point by more than a predetermined amount, the control unit 12 outputs a corresponding signal to the Inert gas system 10, 11 and / or to the shut-off valve 21 to turn on the supply of inert gas again.
  • a bypass pipe system 40 which connects the output of the compressed air source 10 to the supply pipe system 20.
  • the supply pipe system 20 and thus the protective space 2 can be used to supply the compressed air provided by the compressed air source 10 directly as fresh air via this bypass pipe system 40.
  • a direct supply of fresh air in the shelter 2 is required if the inertization level set in the protection space 2 corresponds to an oxygen concentration which is lower than the oxygen concentration of an inertization level to be set in the protection space 2. This would be the case, for example, if too much inert gas was introduced accidentally or for other reasons when setting the basic inerting level in the shelter 2.
  • a fresh air supply is also necessary if as quickly as possible in the shelter 2 already set there continuous annealing must be at least partially canceled, as is required, for example, in the case of the inspection of the shelter 2.
  • the amount of inert gas to be supplied to the protective space and / or the oxygen concentration in the inert gas is provided for setting and / or maintaining a certain level of inertization, whereby the inert gas provided by the inert gas system is supplied to the protective space 2 via one and the same feed pipe system 20.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a second preferred embodiment of the inertization device according to the invention 1.
  • the control unit 12 is designed to control a the nitrogen pressure accumulator tank 22 associated with the first feed pipe system 20 and connected controllable pressure reducer so as to ultimately the provided amount of inert gas to be supplied to the shelter 2 and / or the oxygen concentration in the inert gas on the Setting and / or holding the particular inertization level appropriate value.
  • a pressure-dependent valve device 24 is provided, which is open in a first predeterminable pressure range and allows a filling of the nitrogen pressure storage container 22 with the nitrogen generator 11 provided and enriched with nitrogen air.
  • FIG. 12 shows a schematic view of an exemplary embodiment of an inertization device 1.
  • the inert gas system 10, 11 has a connected to the compressed air source 10 nitrogen generator 11 with an therein contained (not explicitly shown) air separation system to separate oxygen from the supplied with the compressed air source 10 compressed air and nitrogen-enriched air at a first output 11a of the nitrogen generator 11.
  • the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator 11 can be fed to the first supply pipe system 20 via the first exit 11a of the nitrogen generator 11 as an inert gas.
  • the inerting device 11 further comprises a connected to the inert gas system 10, 11 second supply pipe system 30, which is connectable to the shelter 2 via a controllable with the control unit 12 shut-off valve 31, wherein the oxygen from the nitrogen generator 11 separated from the compressed air as with Oxygen enriched air via a second output 11 b of the nitrogen generator 11 to the second supply pipe system 30 can be fed.
  • the second supply pipe system 30 opens in the first supply pipe system 20 and is therefore connectable to the shelter 2 via the first supply pipe system 20.
  • FIG. 11 shows a schematic view of another exemplary embodiment of an inerting device 1.
  • This embodiment is intended to facilitate understanding of the invention, but is not part of the claimed subject matter.
  • This in Fig. 4 shown system differs from the embodiment according to Fig. 3 in that an accumulator tank 32 is additionally provided for storing the oxygen-enriched air provided by the nitrogen generator 11, wherein the Control unit 12 is designed to control an associated with the oxygen pressure storage tank 32 and connected to the second supply pipe system 30 controllable pressure reducer 33 to the provided by the inert gas system 10, 11 amount of inert gas to be supplied to the shelter 2 and / or the oxygen concentration in the inert gas set the value appropriate for setting and / or holding the determined inertization level.
  • a pressure-dependent valve device 34 is provided, which is open in a first predeterminable pressure range and allows filling of the oxygen pressure storage container 32 with the oxygen-enriched air provided by the nitrogen generator 11.
  • Fig. 5 1 shows a schematic view of a further (third) embodiment of the inertization device 1 according to the invention.
  • a bypass pipe system 40 and, on the other hand, a second supply pipe system 30 are provided between the second exit 11b of the nitrogen generator 11 and the first supply pipe system 20.
  • the nitrogen generator 11 may comprise, for example, a cascade of single-membrane units, the number of individual-membrane units being selectable for separating oxygen from that supplied to the compressed-air source 10 via the control unit 12 Compressed air and for providing the nitrogen-enriched air at the first exit 11a of the nitrogen generator 11, the degree of nitrogen enrichment in the nitrogen-enriched air provided by the nitrogen generator 11 being controlled in response to the number of single-membrane units selected via the control unit 12 can.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inertisierungsvorrichtung zum Einstellen und Halten vorgebbarer Inertisierungsniveaus in einem zu überwachenden Schutzraum, wobei die Inertisierungsvorrichtung eine ansteuerbare Inertgasanlage zum Bereitstellen von Inertgas, ein mit der Inertgasanlage verbundenes erstes Zufuhrrohrsystem, welches mit dem Schutzraum verbindbar ist, um das von der Inertgasanlage bereitgestellte Inertgas dem Schutzraum zuzuführen, und eine Steuereinheit aufweist, welche ausgelegt ist, die Inertgasanlage derart anzusteuern, dass ein bestimmtes vorgebbares Inertisierungsniveau in dem Schutzraum eingestellt und dort gehalten wird.
  • Eine solche Inertisierungsvorrichtung ist dem Grunde nach aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist in der deutschen Patentschrift DE 198 11 851 C2 eine Inertisierungsvorrichtung zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in geschlossenen Räumen beschrieben. Das bekannte System ist dabei ausgelegt, den Sauerstoffgehalt in einem umschlossenen Raum (nachfolgend "Schutzraum" genannt) auf ein vorab festlegbares Grundinertisierungsniveau abzusenken, und im Falle eines Brandes den Sauerstoffgehalt rasch auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abzusenken, um somit eine effektive Löschung eines Brandes bei möglichst geringer Lagerkapazität für Inertgasflaschen zu ermöglichen. Hierzu weist die bekannte Vorrichtung eine mittels einer Steuereinheit ansteuerbare Inertgasanlage sowie ein mit der Inertgasanlage und dem Schutzraum verbundenes Zufuhrrohrsystem auf, über welches das von der Inertgasanlage bereitgestellte Inertgas dem Schutzraum zugeführt wird. Als Inertgasanlage kommt entweder eine Stahlflaschenbatterie, in welcher das Inertgas komprimiert gelagert ist, eine Anlage zum Erzeugen von Inertgasen oder eine Kombination beider Lösungen in Frage.
  • Aus dem Dokument EP 1 683 548 A ist eine Inertisierungsvorrichtung zum Einstellen und Halten vorgebbarer Inertisierungsniveaus in einem zu überwachenden Schutzraum bekannt, wobei die Inertisierungsvorrichtung eine ansteuerbare Inertgasanlage zum Bereitstellen von Inertgas, ein mit der Inertgasanlage verbundenes erstes Zufuhrrohrsystem, welches mit dem Schutzraum verbindbar ist , um das von der Inertgasanlage bereitgestellte Inertgas dem Schutzraum zuzuführen, und eine Steuereinrichtung aufweist, welche ausgelegt ist, die Inertgasanlage derart anzusteuern, dass ein bestimmtes vorgebbares Inertisierungsniveau in dem Schutzraum bereitgestellt und dort gehalten wird, wobei die Inertgasanlage ferner ein Frischluftzufuhrsystem aufweist, um bei Bedarf dem Schutzraum Frischluft zuzuleiten.
  • Bei der Inertisierungsvorrichtung der eingangs genannten Art handelt es sich um eine Anlage zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in dem zu überwachenden Schutzraum, wobei eine Dauerinertisierung des Schutzraumes zur Brandverhütung bzw. Brandbekämpfung eingesetzt wird. Die Wirkungsweise der Inertisierungsvorrichtung beruht auf der Kenntnis, dass in geschlossenen Räumen der Brandgefahr dadurch begegnet werden kann, dass die Sauerstoffkonzentration in dem betroffenen Bereich im Normalfall auf einen Wert von beispielsweise etwa 12 Vol.-% dauerhaft abgesenkt wird. Bei dieser Sauerstoffkonzentration können die meisten brennbaren Materialien nicht mehr brennen. Haupteinsatzgebiet sind insbesondere EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und Verteilerräume, umschlossene Einrichtungen sowie Lagerbereiche mit hochwertigen Wirtschaftsgütern.
  • Die bei dem Inertisierungsverfahren resultierende Präventions- bzw. Löschwirkung beruht dabei auf dem Prinzip der Sauerstoffverdrängung. Die normale Umgebungsluft besteht bekanntlich zu 21 Vol.-% aus Sauerstoff, zu 78 Vol.-% aus Stickstoff und zu 1 Vol.-% aus sonstigen Gasen. Um in einem Schutzraum das Risiko der Entstehung eines Brandes wirksam zu verringern, wird die Sauerstoffkonzentration in dem betreffenden Raum durch Einleiten von Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff verringert. Im Hinblick auf die Brandlöschung von den meisten Feststoffen ist es beispielsweise bekannt, dass eine Löschwirkung einsetzt, wenn der Sauerstoffanteil unter 15 Vol.-% absinkt. Abhängig von den in dem Schutzraum vorhandenen brennbaren Materialien kann ein weiteres Absenken des Sauerstoffanteils auf beispielsweise 12 Vol.-% erforderlich sein. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass durch eine Dauerinertisierung des Schutzraumes auf einem so genannten "Grundinertisierungsniveau", bei welchem der Sauerstoffanteil in der Raumluft unter beispielsweise 15 Vol.-% abgesenkt ist, auch das Risiko der Entstehung eines Brandes in dem Schutzraum in effektiver Weise vermindert werden kann.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "Grundinertisierungsniveau" ist allgemein ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt der normalen Umgebungsluft reduzierter Sauerstoffgehalt in der Raumluft des Schutzraumes zu verstehen, wobei allerdings dieser reduzierte Sauerstoffgehalt im Prinzip aus medizinischer Sicht noch keinerlei Gefährdung von Personen oder Tieren bedeutet, so dass diese noch den Schutzraum - unter Umständen mit gewissen Vorsichtsmaßnahmen - betreten können. Wie bereits angedeutet, dient das Einstellen eines Grundinertisierungsniveaus, welches im Unterschied zu dem so genannten "Vollinertisierungsniveau" nicht einem derart reduzierten Sauerstoffanteil entsprechen muss, bei welchem bereits eine wirksame Brandlöschung eintritt, in erster Linie dazu, das Risiko der Entstehung eines Brandes in dem Schutzraum zu reduzieren. Das Grundinertisierungsniveau entspricht - abhängig von den Umständen des Einzelfalls - einem Sauerstoffgehalt von beispielsweise 13 Vol.-% bis 15 Vol.-%.
  • Hingegen ist unter dem Begriff "Vollinertisierungsniveau" ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt des Grundinertisierungsniveaus weiter reduzierter Sauerstoffgehalt zu verstehen, bei welchem die Entflammbarkeit der meisten Materialien bereits soweit herabgesetzt ist, dass sich diese nicht mehr entzünden können. Abhängig von der in dem betroffenen Schutzraum vorhandenen Brandlast liegt das Vollinertisierungsniveau in der Regel bei 11 Vol.-% bis 12 Vol.-% Sauerstoffkonzentration.
  • Obwohl der dem Grundinertisierungsniveau entsprechende reduzierte Sauerstoffgehalt in der Raumluft des Schutzraumes im Prinzip noch keinerlei Gefährdung von Personen und Tieren bedeutet, so dass diese den Schutzraum zumindest kurzzeitig ohne größere Beschwernisse, beispielsweise ohne Atemschutz, betreten können, sind bei der Begehung eines auf einem Grundinertisierungsniveau dauerinertisierten Raumes gewisse national vorgeschriebene Sicherheitsmaßnahmen zu beachten, da grundsätzlich der Aufenthalt in einer reduzierten Sauerstoffatmosphäre zu einem Sauerstoffmangel führen kann, was unter Umständen physiologische Auswirkungen auf den menschlichen Organismus hat. Diese Sicherheitsmaßnahmen sind in den jeweiligen nationalen Vorschriften festgelegt und hängen insbesondere von dem Betrag des reduzierten Sauerstoffgehaltes ab, der dem Grundinertisierungsniveau entspricht.
  • In der nachfolgend angegebenen Tabelle 1 sind diese Auswirkungen auf den menschlichen Organismus und auf die Brennbarkeit von Materialien angegeben.
  • Um die hinsichtlich der Begehbarkeit des Schutzraums durch die nationalen Vorschriften auferlegten Sicherheitsmaßnahmen, die mit Abnahme des Sauerstoffanteils in der Raumluft des Schutzraumes zunehmend strenger werden, auf einfache und insbesondere leicht zu realisierende Weise zu erfüllen, wäre es denkbar, zum Zwecke und für den Zeitraum der Begehung die Dauerinertisierung des Schutzraumes von dem Grundinertisierungsniveau auf ein so genanntes Begehbarkeitsniveau anzuheben, bei welchem die vorgeschriebenen Sicherheitsanforderungen geringer sind und ohne größere Umstände eingehalten werden können. Tabelle 1
    Sauerstoffanteil im Schutzraum Auswirkung auf den menschlichen Organismus Auswirkung auf die Brennbarkeit von Materialien
    8 Vol.-% Lebensgefahr Nicht brennbar
    10 Vol.-% Urteilskraft und Schmerzempfinden lassen nach Nicht brennbar
    12 Vol.-% Ermüdung, Erhöhung von Atemvolumen und Puls Schwer entflammbar
    15 Vol.-% Keine Schwer entflammbar
    21 Vol.-% Keine Keine
  • Beispielsweise wäre es sinnvoll, einen Schutzraum, der im Normalfall auf einem Grundinertisierungsniveau von z.B. 13,8 bis 14,5 Vol.-% Sauerstoffanteil dauerinertisiert ist, bei welchem gemäß Tabelle 1 bereits eine wirksame Brandunterdrückung erzielt werden kann, im Falle der Begehung, beispielsweise zu Wartungszwecken, auf ein Begehbarkeitsniveau von z.B. 15 bis 17 Vol.-% Sauerstoffanteil anzuheben.
  • Aus medizinischer Sicht ist ein zeitlich begrenzter Aufenthalt in einer auf dieses Begehbarkeitsniveau reduzierten Sauerstoffatmosphäre für alle Personen unbedenklich, bei denen keine Herz-, Kreislauf-, Gefäß- oder Atemwegserkrankungen vorliegen, so dass die jeweiligen nationalen Vorschriften hierfür keine oder wenn überhaupt nur geringe zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen fordern.
  • Üblicherweise erfolgt das Anheben des im Schutzraum eingestellten Inertisierungsniveaus von dem Grundinertisierungsniveau auf das Begehbarkeitsniveau durch eine entsprechende Ansteuerung der Inertgasanlage. Hierbei ist es insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll, während der Begehung des Schutzraumes das in dem Schutzraum eingestellte Inertisierungsniveau (ggf. mit einem entsprechenden Regelbereich) dauerhaft auf dem Begehbarkeitsniveau zu halten, um die nach der Begehung des Schutzraumes zum erneuten Einstellen des Grundinertisierungsniveaus in den Schutzraum einzuleitende Inertgasmenge möglichst gering zu halten. Aus diesem Grund sollte die Inertgasanlage auch während des Zeitraumes der Begehung des Schutzraumes Inertgas erzeugen bzw. bereitstellen, so dass dem Schutzraum das Inertgas entsprechend zugeführt wird, um dort das Inertisierungsniveau (ggf. mit einem gewissen Regelbereich) auf dem Begehbarkeitsniveau zu halten.
  • Hierbei sei darauf hingewiesen, dass unter dem hierin verwendeten Begriff "Begehbarkeitsniveau" ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt der normalen Umgebungsluft reduzierter Sauerstoffgehalt in der Raumluft des Schutzraumes zu verstehen ist, bei welchem die jeweiligen nationalen Vorschriften für eine Begehung des Schutzraumes keine oder wenn überhaupt nur geringe zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen fordern. Das Begehbarkeitsniveau entspricht in der Regel einem Sauerstoffanteil in der Raumluft, der höher ist als bei einem Grundinertisierungsniveau.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Inertisierungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass in zuverlässiger Weise sichergestellt werden kann, dass das Inertisierungsniveau in einem dauerinertisierten Schutzraum schnell auf ein Begehbarkeitsniveau angehoben werden kann, ohne dass hierzu zusätzliche größere bauliche Maßnahmen erforderlich sind.
  • Allgemein ausgedrückt liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Inertisierungsvorrichtung der genannten Art anzugeben, mit welcher in zuverlässiger Weise ein in einem zu überwachenden Schutzraum vorgebbares Inertisierungsniveau eingestellt und/oder gehalten werden kann, wobei das Umschalten der in dem Schutzraum eingestellten Inertisierungsniveaus, beispielsweise zwischen einem Grund- oder einem Vollinertisierungsniveau und einem Begehbarkeitsniveau, möglichst rasch ausgeführt werden kann, wobei hierzu keine größeren baulichen Maßnahmen erforderlich sind.
  • Diese Aufgaben werden mit einer Inertisierungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Inertgasanlage ferner ein vorzugsweise mit der Steuereinheit über ein Absperrventil durchschaltbares Bypass-Rohrsystem aufweist, welches einerseits mit einer Druckluftquelle und andererseits mit dem ersten Zufuhrrohrsystem verbunden ist, um bei Bedarf die von der Druckluftquelle bereitgestellte Druckluft dem Schutzraum als Frischluft zuzuleiten, und um somit die Sauerstoffkonzentration in dem Schutzraum auf einem Niveau einzustellen, welches dem im Schutzraum einzustellenden und/oder zu haltenden bestimmten Inertisierungsniveau entspricht.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: Demnach wird die dem Schutzraum zugeführte Inertgasmenge und die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas bereits in dem Inertgasanlagensystem auf den zum Einstellen bzw. Halten des vorgebbaren Inertisierungsniveaus in dem Schutzraum notwendigen Wert geregelt, wobei das Inertgasanlagensystem aus der ansteuerbaren Inertgasanlage, dem mit der Steuereinheit über ein Absperrventil durchschaltbaren Bypass-Rohrsystem, welches einerseits mit einer Druckluftquelle und andererseits mit dem ersten Zufuhrrohrsystem verbunden ist, und dem Zufuhrrohrsystem besteht. Demnach kommt bei der erfindungsgemäßen Lösung der Inertgasanlage die Funktion des Bereitstellens von sowohl (im Idealfall reinem) Inertgas als auch von Frischluft zu, so dass das Zufuhrrohrsystem, welches die Inertgasanlage mit dem Schutzraum verbindet, für die Zufuhr von reinem Inertgas, reiner Frischluft oder einem Gemisch hiervon verwendet wird.
  • Hierbei sei darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff "Druckluft" komprimierte Luft im weitesten Sinne zu verstehen ist. Insbesondere soll unter dem Begriff "Druckluft" aber auch komprimierte und mit Sauerstoff angereicherte Luft zu verstehen sein. Die Druckluft kann entweder in entsprechenden Druckbehältern gelagert sein oder vor Ort mit geeigneten Kompressoranlagen erzeugt werden. Hierbei sei ergänzend darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff "Druckluft" auch beispielsweise Frischluft zu verstehen ist, mit Hilfe eines geeigneten Gebläses in das Bypass-Rohrsystem eingebracht wird. Da die mit einem Gebläse in das Bypass-Rohrsystem eingebrachte Luft ebenfalls im Vergleich zur normalen Umgebungsluft einen höheren Druck aufweist, liegt somit komprimierte Luft bzw. Druckluft vor.
  • Im einzelnen wird mit der erfindungsgemäßen Lösung die Menge des von der Inertgasanlage bereitgestellten und dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas einerseits durch eine entsprechende Ansteuerung der Inertgasanlage, mit welcher die absolute Menge des pro Zeiteinheit bereitgestellten Inertgases geregelt wird, und andererseits durch eine entsprechende Ansteuerung des dem Bypass-Rohrsystem zugeordneten Absperrventils geregelt, wodurch die absolute, dem Schutzraum pro Zeiteinheit zugeführte Frischluftmenge eingestellt wird.
  • In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen ist, dass die Druckluftquelle einen Druckspeicherbehälter zum Speichern von Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Druckluft aufweist, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, einen dem Druckspeicherbehälter zugeordneten und mit dem ersten Zufuhrrohrsystem verbundenen ansteuerbaren Druckminderer derart anzusteuern, um im Schutzraum ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen bzw. zu halten.
    Dabei sei darauf hingewiesen, dass bei dieser bevorzugten Realisierung der Druckspeicherbehälter entweder als Druckluftquelle selber oder als separate Einheit zusätzlich zur Druckluftquelle in der Inertisierungsvorrichtung vorgesehen sein kann. Der Druckspeicherbehälter steht dabei in vorteilhafter Weise in Fluidkommunikation mit dem über das Absperrventil durchschaltbaren Bypass-Rohrsystem.
  • In einer besonders bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung sowie der zuvor besprochenen Ausführungsform dieser ist vorgesehen, dass die Inertgasanlage einen mit der Druckluftquelle verbundenen Stickstoffgenerator aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle zugeführten Druckluft abzuscheiden und mit Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang des Stickstoffgenerators bereitzustellen, wobei die vom Stickstoffgenerator bereitgestellte und mit Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Ausgang des Stickstoffgenerators als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem zuführbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Bypass-Rohrsystem den Stickstoffgenerator überbrückt, um bei Bedarf und bei entsprechender Ansteuerung des dem Bypass-Rohrsystem zugeordneten Absperrventils die von der Druckluftquelle bereitgestellte Druckluft dem Schutzraum zumindest teilweise direkt als Frischluftzufuhr zuzuleiten, und um somit im Schutzraum ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten. Der in der Inertgasanlage vorgesehene Stickstoffgenerator kann dabei als einzige in der Inertisierungsvorrichtung vorgesehene Inertgasquelle dienen; denkbar allerdings wäre auch, dass der Stickstoffgenerator zusammen mit zusätzlich vorgesehenen Inertgasdruckspeicherbehältern, die beispielsweise extern und/oder über den Stickstoffgenerator befüllbar sind, die Inertgasquelle der Inertisierungsvorrichtung begründen. Als Stickstoffgenerator kommt insbesondere ein auf der Membrantechnik oder auf der PSA-Technik basierender Generator in Frage.
  • Der Einsatz von Stickstoffgeneratoren in Inertisierungsvorrichtungen ist an sich bekannt. Der Stickstoffgenerator ist ein System, mit dem aus beispielsweise der normalen Umgebungsluft mit Stickstoff angereicherte Luft erzeugt werden kann. Es handelt sich hierbei um ein Gasseparationssystem, dessen Funktion beispielsweise auf Gasseparationsmembranen basiert. Der Stickstoffgenerator ist dabei zur Abscheidung von Sauerstoff aus der Umgebungsluft konzipiert. Zum Aufbau eines betriebsfähigen Gasseparationssystems, welches auf einem Stickstoffgenerator basiert, ist ein Druckluftnetz oder zumindest ein Kompressor erforderlich, der die vorgegebene Kapazität für den Stickstoffgenerator produziert. Das Wirkungsprinzip des Stickstoffgenerators basiert darauf, dass in dem im Stickstoffgenerator vorgesehenen Membransystem die verschiedenen in der dem Stickstoffgenerator zugeführten Druckluft enthaltenen Komponenten (Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, etc.) entsprechend ihrer molekularen Struktur unterschiedlich schnell durch Hohlfasermembranen diffundieren. Stickstoff mit einem niedrigen Diffusionsgrad durchdringt die Hohlfasermembranen sehr langsam und reichert sich auf diese Weise beim Durchströmen der Hohlfaser an.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Inertgasanlage einen mit einer Druckluftquelle verbundenen Stickstoffgenerator aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle zugeführten Druckluft abzuscheiden und mit Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang des Stickstoffgenerators bereitzustellen, wobei die vom Stickstoffgenerator bereitgestellte und mit Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Augsang des Stickstoffgenerators als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem zuführbar ist. Bei dieser Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn der Stickstoffgenerator derart von der Steuereinheit ansteuerbar ist, dass im Schutzraum ein bestimmtes Inertisierungsniveau eingestellt und/oder gehalten wird, wobei die Sauerstoffkonzentration in dem dem Schutzraum zugeführten Inertgas einstellbar ist, indem der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der Verweilzeit der von der Druckluftquelle bereitgestellten Druckluft in dem Luftseparationssystem des Stickstoffgenerators gesteuert wird.
  • Wenn beispielsweise im Stickstoffgenerator eine Membrantechnik zum Einsatz kommt, wird die allgemeine Erkenntnis ausgenutzt, dass verschiedene Gase unterschiedlich schnell durch Materialien diffundieren. Beim Stickstoffgenerator werden in diesem Fall die unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten der Hauptbestandteile der Luft, nämlich Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf, technisch zur Erzeugung eines Stickstoffstromes bzw. einer mit Stickstoff angereicherten Luft genutzt. Im Einzelnen wird zur technischen Realisierung eines auf der Membrantechnik basierenden Stickstoffgenerators auf die Außenflächen von Hohlfasermembranen ein Separationsmaterial aufgebracht, durch welches Wasserdampf und Sauerstoff sehr gut diffundieren. Der Stickstoff hingegen besitzt für dieses Separationsmaterial nur eine geringe Diffusionsgeschwindigkeit. Wird die derart präparierte Hohlfaser innen von Luft durchströmt, diffundieren Wasserdampf und Sauerstoff schnell durch die Hohlfaserwandung nach außen, während der Stickstoff weitgehend im Faserinneren gehalten wird, so dass während des Durchganges durch die Hohlfaser eine starke Aufkonzentration des Stickstoffes stattfindet. Die Effektivität dieses Trennungsvorganges ist im Wesentlichen von der Strömungsgeschwindigkeit in der Faser und der Druckdifferenz über die Hohlfaserwandung hinweg abhängig. Mit sinkender Strömungsgeschwindigkeit und/oder höherer Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Hohlfasermembran steigt die Reinheit des resultierenden Stickstoffstromes an. Allgemein ausgedrückt kann somit bei einem auf der Membrantechnik basierenden Stickstoffgenerator der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der Verweilzeit der von der Druckluftquelle bereitgestellten Druckluft in dem Luftseparationssystem des Stickstoffgenerators gesteuert werden.
  • Wenn andererseits beispielsweise im Stickstoffgenerator die PSA-Technik zum Einsatz kommt, werden unterschiedliche Bindungsgeschwindigkeiten des Luftsauerstoffes und Luftstickstoffes an speziell behandelter Aktivkohle ausgenutzt. Dabei ist die Struktur der verwendeten Aktivkohle so verändert, dass eine extrem große Oberfläche mit einer großen Anzahl von Mikro- und Submikroporen (d < 1 nm) vorhanden ist. Bei dieser Porengröße diffundieren die Sauerstoffmoleküle der Luft wesentlich schneller in die Poren hinein, als die Stickstoffmoleküle, so dass sich die Luft in der Umgebung der Aktivkohle mit Stickstoff anreichert. Bei einem auf der PSA-Technik basierenden Stickstoffgenerator kann daher - wie auch bei einem auf der Membrantechnik basierenden Generator - der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der Verweilzeit der von der Druckluftquelle bereitgestellten Druckluft in dem Stickstoffgenerators gesteuert werden.
  • Der Fachmann erkennt, dass bei der Realisierung der zuvor diskutierten Weiterbildung die Menge des von der Inertgasanlage bereitgestellten und dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas von der Inertgasanlage selber auf den entsprechenden Wert geregelt wird, wobei allerdings zusätzlich nun die Kenntnis ausgenutzt wird, dass bei einem als Inertgasanlage zum Einsatz kommenden Stickstoffgenerator die eingestellte Reinheit des vom Stickstoffgenerator bereitgestellten und mit Stickstoff angereicherten Gasstromes unter anderem von der Geschwindigkeit abhängt, mit der die Druckluft beispielsweise durch das Membransystem oder PSA-System des Stickstoffgenerators strömt, und somit von der Verweilzeit der Druckluft im Luftseparationssystem des Stickstoffgenerators abhängt.
  • In einer möglichen Realisierung der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher über die Verweilzeit der von der Druckluftquelle bereitgestellten Druckluft in dem Stickstoffgenerator im Schutzraum ein bestimmtes Inertisierungsniveau eingestellt bzw. gehalten wird, ist vorgesehen, dass das in dem Stickstoffgenerator enthaltene Luftseparationssystem (Membransystem oder PSA-System) eine Kaskade aus einer Vielzahl von Einzel-Luftseparationseinheiten aufweist, wobei über die Steuereinheit die Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten auswählbar ist, welche zum Abscheiden von Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle zugeführten Druckluft und zum Bereitstellen der mit Stickstoff angereicherten Luft an dem ersten Ausgang des Stickstoffgenerators verwendet werden, wobei der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator bereitgestellten und mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der über die Steuereinheit ausgewählten Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten gesteuert wird. Das von der Steuereinheit initiierte Auswählen der Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten kann beispielsweise mit Hilfe eines entsprechend ausgelegten und mit den jeweiligen Ein- bzw. Ausgängen der Einzel-Luftseparationseinheiten verbundenen Bypass-Rohrsystem realisiert sein. Demnach wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Sauerstoffkonzentration in dem dem Schutzraum zugeführten Inertgas durch das Vorsehen eines entsprechend ausgelegten Bypass-Rohrsystems eingestellt. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausführungen zum Auswählen der Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten denkbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform der zuletzt genannten Realisierungen der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung, bei welcher die Sauerstoffkonzentration in dem dem Schutzraum zugeführten Inertgas über die Verweilzeit der Druckluft in dem Luftseparationssystem gesteuert wird, ist vorgesehen, dass die mit dem Stickstoffgenerator verbundene Druckluftquelle von der Steuereinheit derart ansteuerbar ist, um die Geschwindigkeit der durch das in dem Stickgenerator enthaltenen Luftseparationssystem strömenden Druckluft und somit der Verweilzeit der Druckluft in dem Luftseparationssystem zu steuern.
  • In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Inertgasanlage zusätzlich einen mit einer Druckluftquelle verbundenen Stickstoffgenerator mit einem darin enthaltenen Luftseparationssystem aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle zugeführten Druckluft abzuscheiden und Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang des Stickstoffgenerators bereitzustellen, wobei die vom Stickstoffgenerator bereitgestellte Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Ausgang des Stickstoffgenerators als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem zuführbar ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Inertisierungsvorrichtung ferner ein mit der Inertgasanlage verbundenes zweites Zufuhrrohrsystem aufweist, welches mit dem Schutzraum verbindbar ist, wobei der vom Stickstoffgenerator aus der Druckluft abgeschiedene Sauerstoff als mit Sauerstoff angereicherte Luft über einen zweiten Ausgang des Stickstoffgenerators dem zweiten Zufuhrrohrsystem zuführbar ist, um somit im Schutzraum ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten.
  • Bei dieser bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung wird also die üblicherweise in die Umgebungsluft abgeblasene Abluft des Stickstoffgenerators, die im wesentlichen aus mit Sauerstoff angereicherter Luft bestehen, verwendet, um mit dieser Abluft die Sauerstoffkonzentration im Schutzraum einzustellen. Demnach kann bei der Inertisierungsvorrichtung dieser Ausführungsform beispielsweise das Anheben eines im Schutzraum eingestellten Voll- oder Grundinertisierungsniveaus auf ein Begehbarkeitsniveau innerhalb kürzester Zeit umgesetzt werden.
  • Um bei der Inertisierungsvorrichtung gemäß der zuletzt genannten Ausführungsform das vorgegebene Dauerinertisierungsniveau im Schutzraum möglichst schnell einstellen und genau halten zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Inertisierungsvorrichtung ferner ein dem zweiten Zufuhrrohrsystem zugeordnetes und über die Steuereinheit ansteuerbares Absperrventil zum Unterbrechen der mittels des zweiten Zufuhrrohrsystems zwischen dem zweiten Ausgang des Stickstoffgenerators und dem Schutzraum herstellbaren Verbindung aufweist. Als ansteuerbares Absperrventil kommt beispielsweise ein entsprechendes ansteuerbares Regelventil oder dergleichen in Frage.
  • Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der Inertisierungsvorrichtung gemäß der zuletzt genannten Ausführungsform weist die Inertisierungsanlage ferner einen Druckspeicherbehälter zum Speichern der von dem Stickstoffgenerator bereitgestellten und mit Sauerstoff angereicherten Luft auf, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, einen diesem so genannten "Sauerstoff-Druckspeicherbehälter" zugeordneten und mit dem zweiten Zufuhrrohrsystem verbundenen ansteuerbaren Druckminderer derart anzusteuern, um ein bestimmtes Inertisierungsniveau im Schutzraum einzustellen bzw. zu halten.
  • In einer bevorzugten Realisierung der zuletzt genannten Ausführungsform der Inertisierungsvorrichtung ist ferner eine druckabhängige Ventileinrichtung vorgesehen, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich geöffnet ist und eine Befüllung des Sauerstoff-Druckspeicherbehälters mit der von dem Stickstoffgenerator bereitgestellten und mit Sauerstoff angereicherten Luft erlaubt.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Weiterentwicklungen angegeben, die bei den vorstehend genannten Ausführungsformen der Inertisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung anwendbar sind.
  • So wäre es beispielsweise denkbar, dass die Inertisierungsvorrichtung ferner zumindest ein dem ersten Zufuhrrohrsystem zugeordnetes und über die Steuereinheit ansteuerbares Absperrventil zum Unterbrechen der mittels des ersten Zufuhrrohrsystems zwischen dem ersten Ausgang des Stickstoffgenerators und dem Schutzraum herstellbaren Verbindung aufweist. Mit diesem dem ersten Zuführrohrsystem zugeordneten ansteuerbaren Absperrventil kann somit die Stickstoffzufuhr geregelt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf das Halten eines vorgebbaren Inertisierungsniveaus im Schutzraum von Vorteil, da in diesem Fall die Menge des dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration des Inertgases in erster Linie nur von der Luftwechselrate des Schutzraumes abhängt und je nach Auslegung des Schutzraumes einen entsprechend geringen Wert annehmen kann.
  • In einer, wenn auch teilweise aus dem Stand der Technik bekannten vorteilhaften Weiterentwicklung der Inertisierungsvorrichtung ist ferner zumindest eine Sauerstoff-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Sauerstoffanteiles in der Raumluft des Schutzraumes vorgesehen, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Menge des dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration des Inertgases in Abhängigkeit von dem in der Raumluft des Schutzraumes gemessenen Sauerstoffanteil einzustellen, um somit grundsätzlich nur die tatsächlich zum Einstellen bzw. Halten eines bestimmten Inertisierungsniveaus im Schutzraum erforderliche Inertgasmenge dem Schutzraum zuzuführen. Insbesondere wird mit dem Vorsehen einer derartigen Sauerstoff-Erfassungseinrichtung erreicht, dass die in dem Schutzraum einzustellenden Inertisierungsniveaus möglichst genau durch Zufuhr einer geeigneten Inertgasmenge und/oder einer geeigneten Frischluft- bzw. Sauerstoffmenge eingestellt und gehalten werden können. Denkbar hierbei wäre es, dass die Sauerstofferfassungseinrichtung kontinuierlich oder zu vorgebbaren Zeitpunkten ein entsprechendes Signal an die entsprechende Steuereinheit abgibt, infolgedessen die Inertgasanlage entsprechend angesteuert wird, um dem Schutzraum stets die zur Aufrechterhaltung des im Schutzraum eingestellten Inertisierungsniveaus notwendige Menge an Inertgas zuzuführen.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Fachmann erkennt, dass unter dem hierin verwendeten Begriff "Halten des Sauerstoffgehalts auf einem bestimmten Inertisierungsniveau" das Halten des Sauerstoffgehaltes auf dem Inertisierungsniveau mit einem gewissen Regelbereich zu verstehen ist, wobei der Regelbereich vorzugsweise in Abhängigkeit von der Art des Schutzraumes (beispielsweise in Abhängigkeit von einer für den Schutzraum geltenden Luftwechselrate oder in Abhängigkeit von den in dem Schutzraum gelagerten Materialien) und/oder in Abhängigkeit von dem Typ der zum Einsatz kommenden Inertisierungsanlage gewählt sein kann. In typischer Weise liegt ein derartiger Regelbereich bei ± 0,2 Vol.-%. Selbstverständlich sind aber auch andere Regelbereichsgrößen denkbar.
  • Zusätzlich zu der oben genannten kontinuierlichen bzw. regelmäßigen Messung des Sauerstoffgehaltes kann allerdings auch das Halten des Sauerstoffgehaltes auf dem vorgebbaren bestimmten Inertisierungsniveau in Abhängigkeit einer zuvor durchgeführten Berechnung erfolgen, wobei in dieser Berechnung bestimmte Auslegungsparameter des Schutzraumes einfliesen sollten, wie beispielsweise die für den Schutzraum geltende Luftwechselrate, insbesondere der n50-Wert des Schutzraumes, und/oder die Druckdifferenz zwischen dem Schutzraum und der Umgebung.
  • Als Sauerstoff-Erfassungseinrichtung bietet sich hier insbesondere eine aspirativ arbeitende Einrichtung an. Bei einer derartigen Einrichtung werden der Raumluft in dem zu überwachenden Schutzraum ständig repräsentative Luftproben entnommen und einem Sauerstoffdetektor zugeführt, der ein entsprechendes Detektionssignal an die entsprechende Steuereinheit abgibt.
  • Grundsätzlich ist denkbar, als Inertgasanlage einen Umgebungsluft-Kompressor und einen hiermit verbundenen Inertgasgenerator vorzusehen, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, beispielsweise die Luftfördererrate des Umgebungsluft-Kompressors derart zu steuern, dass die von der Inertgasanlage bereitgestellte Menge des dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf den zum Einstellen und/oder Halten des ersten vorgebbaren Inertisierungsniveaus geeigneten Wert gesetzt werden. Diese im Hinblick auf die Inertgasanlage bevorzugte Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Inertgasanlage das Inertgas vor Ort erzeugen kann, wodurch die Notwendigkeit entfällt, beispielsweise eine Druckflaschenbatterie vorzusehen, in welcher das Inertgas in einer komprimierten Form gelagert wird.
  • Allerdings wäre es selbstverständlich auch denkbar, dass die Inertgasanlage einen Inert-gas-Druckspeicherbehälter aufweist, wobei die Steuereinheit dahingehend ausgelegt sein sollte, einen den Inertgas-Druckspeicherbehälter zugeordneten und mit dem ersten Zufuhrrohrsystem verbundenen, ansteuerbaren Druckminderer derart anzusteuern, um die von der Inertgasanlage bereitgestellte Menge des dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf den zum Einstellen und/oder Halten des vorgebbaren Inertisierungsniveaus geeigneten Wert zu setzen. Der Inertgas-Druckspeicherbehälter kann dabei in Kombination mit dem zuvor genannten Umgebungsluft-Kompressor und /oder Inertgasgenerator oder aber auch alleine vorgesehen sein.
  • Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher die Inertgasanlage einen so genannten "Inertgas-Druckspeicherbehälter" aufweist, ist vorgesehen, dass die Inertisierungsvorrichtung ferner eine druckabhängige Ventileinrichtung aufweist, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich, beispielsweise zwischen 1 bis 4 bar, geöffnet ist und eine Befüllung des Inertgas-Druckspeicherbehälters mit der Inertgasanlage erlaubt.
  • Wie bereits angedeutet, ist die erfindungsgemäße Lösung nicht nur auf das Einstellen bzw. Halten des Begehbarkeitsniveaus im Schutzraum beschränkt. Vielmehr ist die beanspruchte Inertisierungsvorrichtung so ausgelegt, dass das vorgebbare Inertisierungsniveau ein Vollinertisierungsniveau, ein Grundinertisierungsniveau oder ein Begehbarkeitsniveau sein kann.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung;
    Fig. 2:
    eine schematische Ansicht einer weiteren (zweiten) Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung;
    Fig. 3:
    eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer beispielhaften Inertisierungsvorrichtung;
    Fig. 4:
    eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der beispielhaften Inertisierungsvorrichtung; und
    Fig. 5:
    eine schematische Ansicht einer weiteren (dritten) Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung 1 zum Einstellen und Halten vorgebbarer Inertisierungsniveaus in einem zu überwachenden Schutzraum 2 gezeigt. Im Wesentlichen besteht die Inertisierungsvorrichtung 1 aus einer Inertgasanlage, welche in der dargestellten Ausführungsform einen Umgebungsluft-Kompressor 10 und einen hiermit verbundenen Inertgas- bzw. Stickstoffgenerator 11 aufweist. Des Weiteren ist eine Steuereinheit 12 vorgesehen, die ausgelegt ist, über entsprechende Steuersignale den Umgebungsluft-Kompressors 10 und/oder den Stickstoffgenerator 11 ein-/auszuschalten. Auf diese Weise kann mittels der Steuereinheit 12 im Schutzraum 2 ein vorgegebenes Inertisierungsniveau eingestellt und gehalten werden.
  • Das von der Inertgasanlage 10, 11 erzeugte Inertgas wird über ein Zufuhrrohrsystem 20 ("erstes Zufuhrrohrsystem") dem zu überwachenden Schutzraum 2 zugeführt; selbstverständlich können aber auch mehrere Schutzräume mit dem Zufuhrrohrsystem 20 verbunden sein. Im Einzelnen erfolgt die Zufuhr des mit der Inertgasanlage 10, 11 bereitgestellten Inertgases über entsprechende Auslassdüsen 51, die an geeigneter Stelle im Schutzraum 2 angeordnet sind.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung wird das Inertgas, in vorteilhafter Weise Stickstoff, vor Ort aus der Umgebungsluft gewonnen. Der Inertgasgenerator bzw. Stickstoffgenerator 11 funktioniert beispielsweise nach der aus dem Stand der Technik bekannten Membran- oder PSA-Technik, um mit Stickstoff angereicherte Luft mit beispielsweise 90 Vol.-% bis 95 Vol.-% Stickstoffanteil zu erzeugen. Diese mit Stickstoff angereicherte Luft dient bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform als Inertgas, welches dem Schutzraum 2 über das Zufuhrrohrsystem 20 zugeführt wird. Die bei der Erzeugung des Inertgases am Ausgang 11b als Abluft anfallende und mit Sauerstoff angereicherte Luft wird hier über ein weiteres Rohrsystem nach außen abgeführt.
  • Im Einzelnen ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 12 abhängig von einem beispielsweise von dem Benutzer in die Steuereinheit 12 eingegebenen Inertisierungssignal die Inertgasanlage 10, 11 so ansteuert, dass das vorgegebene Inertisierungsniveau in dem Schutzraum 2 eingestellt und gehalten wird. Die Auswahl der gewünschten Inertisierungsniveaus an der Steuereinheit 12 kann beispielsweise mit einem Schlüsselschalter oder passwortgeschützt an einem (nicht explizit dargestellten) Bedienteil erfolgen. Selbstverständlich ist hier aber auch denkbar, dass die Auswahl des Inertisierungsniveaus gemäß einem vorgegebenen Ereignisablauf erfolgt.
  • Wenn an der Steuereinheit 12 beispielsweise das Grundinertisierungsniveau ausgewählt ist, welches vorab insbesondere unter Berücksichtigung der charakteristischen Werte des Schutzraumes 2 festgelegt wurde, und wenn bei der Auswahl des Grundinertisierungsniveaus im Schutzraum 2 noch kein Inertisierungsniveau eingestellt wurde, d.h. wenn in dem Schutzraum eine Gasatmosphäre vorliegt, die im wesentlichen identisch mit der chemischen Zusammensetzung der Umgebungsluft ist, wird ein dem Zufuhrrohrsystem 20 zugeordnetes Absperrventil 21 mit der Steuereinheit 12 auf direkte Weiterleitung des von der Inertgasanlage 10, 11 bereitgestellten Inertgases in den Schutzraum 2 geschaltet. Gleichzeitig wird mit Hilfe einer Sauerstoff-Erfassungseinrichtung 50 vorzugsweise kontinuierlich der Sauerstoffgehalt im Schutzraum 2 gemessen. Wie dargestellt, steht die Sauerstoff-Erfassungseinrichtung 50 mit der Steuereinheit 12 in Verbindung, so dass die Steuereinheit 12 grundsätzlich Kenntnis von dem im Schutzraum 2 eingestellten Sauerstoffgehalt hat.
  • Wenn durch Messung des Sauerstoffgehaltes im Schutzraum 2 festgestellt wird, dass im Schutzraum 2 das Grundinertisierungsniveau erreicht wurde, gibt die Steuereinheit 12 ein entsprechendes Signal an die Inertgasanlage 10, 11 und/oder an das Absperrventil 21 ab, um die weitere Zufuhr von Inertgas abzuschalten. Im Laufe der Zeit entweicht Inertgas durch gewisse Leckagen, so dass die Sauerstoffkonzentration in der Raumluftatmosphäre ansteigt. Wenn sich das Inertisierungsniveau um mehr als einen vorgegebenen Betrag vom Sollwert entfernt hat, gibt die Steuereinheit 12 ein entsprechendes Signal an die Inertgasanlage 10, 11 und/oder an das Absperrventil 21 ab, um die Zufuhr von Inertgas wieder einzuschalten.
  • Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist des Weiteren ein Bypass-Rohrsystem 40 vorgesehen, welches den Ausgang der Druckluftquelle 10 mit dem Zufuhrrohrsystem 20 verbindet. Über dieses Bypass-Rohrsystem 40 kann bei Bedarf dem Zufuhrrohrsystem 20 und somit dem Schutzraum 2 direkt die von der Druckluftquelle 10 bereitgestellte Druckluft als Frischluft zugeleitet werden. Eine direkte Frischluftzuleitung in dem Schutzraum 2 ist erforderlich, wenn das im Schutzraum 2 eingestellte Inertisierungsniveau einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die niedriger als die Sauerstoffkonzentration eines im Schutzraum 2 einzustellenden Inertisierungsniveaus ist. Dies wäre beispielsweise dann der Fall, wenn beim Einstellen des Grundinertisierungsniveaus im Schutzraum 2 versehentlich oder aus anderen Gründen zuviel Inertgas eingeleitet wurde. Andererseits ist eine Frischluftzufuhr auch dann von Nöten, wenn möglichst rasch im Schutzraum 2 eine bereits dort eingestellte Dauerinertisierung zumindest teilweise wieder aufgehoben werden muss, wie es beispielsweise im Falle der Begehung des Schutzraumes 2 erforderlich ist.
  • Allgemein ausgedrückt wird mit der Inertgasanlage gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die zum Einstellen und/oder Halten eines bestimmten Inertisierungsniveaus notwendige Menge des dem Schutzraum zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas bereitgestellt, wobei dem Schutzraum 2 über ein und das selbe Zufuhrrohrsystem 20 dieses von der Inertgasanlage bereitgestellte Inertgas zugeführt wird.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist die Inertisierungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 des weiteren einen Druckspeicherbehälter 22 zum Speichern der in diesem Fall von dem Stickstoffgenerator 11 bereitgestellten und mit Stickstoff angereicherten Luft auf. Des Weiteren ist in Fig. 2 angedeutet, dass die Steuereinheit 12 ausgelegt ist, einen dem Stickstoff-Druckspeicherbehälter 22 zugeordneten und mit dem ersten Zufuhrrohrsystem 20 verbundenen ansteuerbaren Druckminderer derart anzusteuern, um letztendlich die bereitgestellte Menge des dem Schutzraum 2 zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf den zum Einstellen und/oder Halten des bestimmten Inertisierungsniveaus geeigneten Wert zu setzen.
  • Des Weiteren ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 eine druckabhängige Ventileinrichtung 24 vorgesehen, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich geöffnet ist und eine Befüllung des Stickstoff-Druckspeicherbehälters 22 mit der vom Stickstoffgenerator 11 bereitgestellten und mit Stickstoff angereicherten Luft erlaubt.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Inertisierungsvorrichtung 1. Diese Ausführungsform soll das Verständnis der Erfindung erleichtern, ist jedoch nicht Teil des beanspruchten Gegenstandes. Hierbei ist vorgesehen, dass die Inertgasanlage 10, 11 einen mit der Druckluftquelle 10 verbundenen Stickstoffgenerator 11 mit einem darin enthaltenen (nicht explizit dargestellten) Luftseparationssystem aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle 10 zugeführten Druckluft abzuscheiden und mit Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang 11a des Stickstoffgenerators 11 bereitzustellen. Im Einzelnen ist vorgesehen, dass die vom Stickstoffgenerator 11 bereitgestellte und mit Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Ausgang 11a des Stickstoffgenerators 11 als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem 20 zuführbar ist.
  • Im Unterschied zu den unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung ist bei dem beispielhaften System gemäß Fig. 3 nun vorgesehen, dass die Inertisierungsvorrichtung 11 ferner ein mit der Inertgasanlage 10, 11 verbundenes zweites Zufuhrrohrsystem 30 aufweist, welches mit dem Schutzraum 2 über ein mit der Steuereinheit 12 ansteuerbares Absperrventil 31 verbindbar ist, wobei der vom Stickstoffgenerator 11 aus der Druckluft abgeschiedene Sauerstoff als mit Sauerstoff angereicherte Luft über einen zweiten Ausgang 11b des Stickstoffgenerators 11 dem zweiten Zufuhrrohrsystem 30 zuführbar ist. Das zweite Zufuhrrohrsystem 30 mündet dabei in dem ersten Zufuhrrohrsystem 20 und ist demnach mit dem Schutzraum 2 über das erste Zufuhrrohrsystem 20 verbindbar. Durch eine geeignete Ansteuerung der Inertgasanlage 10, 11, des dem ersten Zufuhrrohrsystem 20 zugeordneten Absperrventil 21 und/oder des dem zweiten Zufuhrrohrsystem 30 zugeordneten Absperrventil 31 ist es somit möglich, im Schutzraum 2 ein bestimmtes Inertisierungsniveau schnell einzustellen und genau zu halten.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der einer Inertisierungsvorrichtung 1. Diese Ausführungsform soll das Verständnis der Erfindung erleichtern, ist jedoch nicht Teil des beanspruchten Gegenstandes. Das in Fig. 4 gezeigte System unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dadurch, dass zusätzlich ein Druckspeicherbehälter 32 zum Speichern der von dem Stickstoffgenerator 11 bereitgestellten und mit Sauerstoff angereicherten Luft vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit 12 ausgelegt ist, einen dem Sauerstoff-Druckspeicherbehälter 32 zugeordneten und mit dem zweiten Zufuhrrohrsystem 30 verbundenen ansteuerbaren Druckminderer 33 derart anzusteuern, um die von der Inertgasanlage 10, 11 bereitgestellte Menge des dem Schutzraum 2 zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf den zum Einstellen und/oder Halten des bestimmten Inertisierungsniveaus geeigneten Wert zu setzen.
  • Des Weiteren ist eine druckabhängige Ventileinrichtung 34 vorgesehen, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich geöffnet ist und eine Befüllung des Sauerstoff-Druckspeicherbehälters 32 mit der von dem Stickstoffgenerator 11 bereitgestellten und mit Sauerstoff angereicherten Luft erlaubt.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren (dritten) Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inertisierungsvorrichtung 1. Bei dieser Ausführungsform ist somit einerseits ein Bypass-Rohrsystem 40 und andererseits ein zweites Zufuhrrohrsystem 30 zwischen dem zweiten Ausgang 11b des Stickstoffgenerators 11 und dem ersten Zufuhrrohrsystem 20 vorgesehen.
  • Hinsichtlich der Funktionsweise und der Vorteile, die mit der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erzielbar sind, sei auf das vorhergehend Gesagte verwiesen.
  • Selbstverständlich ist aber auch denkbar, in dem System gemäß Fig. 5 des Weiteren einen Druckspeicherbehälter für die mit Sauerstoff angereicherte Luft und/oder einen Druckspeicherbehälter für die mit Stickstoff angereicherte Luft vorzusehen, wie es in den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 4 der Fall ist.
  • Hinsichtlich der Ansteuerung des Stickstoffgenerators 11 über die Steuereinheit 12 sei abschließend angemerkt, dass der Stickstoffgenerator 11 beispielsweise eine Kaskade von Einzelmembraneinheiten aufweisen kann, wobei über die Steuereinheit 12 die Anzahl der Einzelmembraneinheiten auswählbar ist, welche zum Abscheiden von Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle 10 zugeführten Druckluft und zum Bereitstellen der mit Stickstoff angereicherten Luft an dem ersten Ausgang 11a des Stickstoffgenerators 11 verwendet werden, wobei der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator 11 bereitgestellten und mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der über die Steuereinheit 12 ausgewählten Anzahl der Einzelmembraneinheiten gesteuert werden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausführung der Erfindung nicht auf die in den Figuren 1,2,5 beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch in einer Vielzahl von Varianten möglich ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Inertisierungsvorrichtung
    2
    Schutzraum
    10
    Druckluftquelle; Umgebungsluft-Kompressor
    11
    Inertgasgenerator
    11a
    erster Ausgang des Stickstoffgenerators zur Abgabe von mit Stickstoff angereicherter Luft
    11b
    zweiter Ausgang des Stickstoffgenerators zur Abgabe von mit Sauerstoff angereicherter Luft
    12
    Steuereinheit
    20
    erstes Zufuhrrohrsystem
    21
    ansteuerbares Absperrventil
    22
    Inertgas-Druckspeicherbehälter
    23
    Druckminderer
    24
    druckabhängige Ventileinrichtung
    30
    zweites Zufuhrrohrsystem
    31
    ansteuerbares Absperrventil
    32
    Sauerstoff-Druckspeicherbehälter
    33
    Druckminderer
    34
    druckabhängige Ventileinrichtung
    40
    Bypass-Rohrsystem
    41
    ansteuerbares Absperrventil
    50
    Sauerstoff-Erfassungseinrichtung
    51
    Ausblasdüsen

Claims (17)

  1. Inertisierungsvorrichtung (1) zum Einstellen und Halten vorgebbarer Inertisierungsniveaus in einem zu überwachenden Schutzraum (2), mit:
    - einer ansteuerbaren Inertgasanlage (10, 11) zum Bereitstellen von Inertgas;
    - einem mit der Inertgasanlage (10, 11) verbundenen ersten Zufuhrrohrsystem (20), welches mit dem Schutzraum (2) verbindbar ist, um das von der Inertgasanlage (10, 11) bereitgestellte Inertgas dem Schutzraum (2) zuzuführen; und
    - einer Steuereinheit (12), welche ausgelegt ist, die Inertgasanlage (10, 11) derart anzusteuern, dass ein bestimmtes vorgebbares Inertisierungsniveau in dem Schutzraum (2) eingestellt und dort gehalten wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Inertgasanlage (10, 11) ferner ein vorzugsweise mit der Steuereinheit (12) über ein Absperrventil (41) durchschaltbares Bypass-Rohrsystem (40) aufweist, welches einerseits mit einer Druckluftquelle (10) und andererseits mit dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) verbunden ist, um bei Bedarf die von der Druckluftquelle (10) bereitgestellte Druckluft dem Schutzraum (2) als Frischluft zuzuleiten, und um somit im Schutzraum (2) ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten.
  2. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei
    die Druckluftquelle (10) einen Druckspeicherbehälter (32) zum Speichern von Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Frischluft bzw. Druckluft aufweist, wobei die Steuereinheit (12) ausgelegt ist, einen dem Druckspeicherbehälter (32) zugeordneten und mit dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) verbundenen ansteuerbaren Druckminderer (23) derart anzusteuern, um die Menge des von der Inertgasanlage (10, 11) bereitgestellten und dem Schutzraum (2) zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf die zum Einstellen und/oder Halten des bestimmten Inertisierungsniveaus geeigneten Werte zu setzen.
  3. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
    die Inertgasanlage (10, 11) einen mit der Druckluftquelle (10) verbundenen Stickstoffgenerator (11) aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle (10) zugeführten Druckluft abzuscheiden und mit Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) bereitzustellen, wobei die vom Stickstoffgenerator (11) bereitgestellte mit Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) zuführbar ist, und wobei das Bypass-Rohrsystem (40) den Stickstoffgenerator (11) überbrückt, um bei Bedarf die von der Druckluftquelle (10) bereitgestellte Druckluft dem Schutzraum (2) zumindest teilweise direkt als Frischluft zuzuleiten, und um somit im Schutzraum (2) ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten.
  4. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Inertgasanlage (10, 11) einen mit einer Druckluftquelle (10) verbundenen Stickstoffgenerator (11) aufweist, um Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle (10) zugeführten Druckluft abzuscheiden und mit Stickstoff angereicherte Luft an einem ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) bereitzustellen, wobei die vom Stickstoffgenerator (11) bereitgestellte mit Stickstoff angereicherte Luft über den ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) als Inertgas dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) zuführbar ist, wobei der Stickstoffgenerator (11) derart von der Steuereinheit (12) ansteuerbar ist, dass im Schutzraum (2) ein bestimmtes Inertisierungsniveau eingestellt und/oder gehalten wird, und wobei die Sauerstoffkonzentration in dem dem Schutzraum (2) zugeführten Inertgas einstellbar ist, indem der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der Verweilzeit der von der Druckluftquelle (10) bereitgestellten Druckluft in dem Luftseparationssystem des Stickstoffgenerators (11) gesteuert wird.
  5. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei
    das in dem Stickstoffgenerator (11) enthaltene Luftseparationssystem eine Kaskade aus einer Vielzahl von Einzel-Luftseparationseinheiten aufweist, wobei über die Steuereinheit (12) die Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten auswählbar ist, welche zum Abscheiden von Sauerstoff aus der mit der Druckluftquelle (10) zugeführten Druckluft und zum Bereitstellen der mit Stickstoff angereicherten Luft an dem ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) verwendet werden, wobei der Grad der Stickstoffanreicherung in der vom Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft in Abhängigkeit von der über die Steuereinheit (12) ausgewählten Anzahl der Einzel-Luftseparationseinheiten gesteuert wird.
  6. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei
    die mit dem Stickstoffgenerator (11) verbundene Druckluftquelle (10) von der Steuereinheit (12) derart ansteuerbar ist, um die Geschwindigkeit der durch das in dem Stickstoffgenerator (11) enthaltenen Luftseparationssystem strömenden Druckluft und somit die Verweilzeit der Druckluft in dem Luftseparationssystem zu steuern.
  7. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei
    die Inertisierungsvorrichtung (1) ferner ein mit der Inertgasanlage (10, 11) verbundenes zweites Zufuhrrohrsystem (30) aufweist, welches mit dem Schutzraum (2) verbindbar ist, wobei der vom Stickstoffgenerator (11) aus der Druckluft abgeschiedene Sauerstoff als mit Sauerstoff angereicherte Luft über einen zweiten Ausgang (11b) des Stickstoffgenerators (11) dem zweiten Zufuhrrohrsystem (30) zuführbar ist, um somit im Schutzraum (2) ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten.
  8. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei
    das zweite Zufuhrrohrsystem (30) in dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) mündet und somit über das erste Zufuhrrohrsystem (20) mit dem Schutzraum (2) verbindbar ist.
  9. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, welche ferner ein dem zweiten Zufuhrrohrsystem (30) zugeordnetes und über die Steuereinheit (12) ansteuerbares Absperrventil (31) zum Unterbrechen der mittels des zweiten Zufuhrrohrsystems (30) zwischen dem zweiten Ausgang (11b) des Stickstoffgenerators (11) und dem Schutzraum (2) herstellbaren Verbindung aufweist.
  10. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei
    die Inertgasanlage (10, 11) ferner einen Druckspeicherbehälter (32) zum Speichern der von dem Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Sauerstoff angereicherten Luft aufweist, wobei die Steuereinheit (12) ausgelegt ist, einen dem Sauerstoff-Druckspeicherbehälter (32) zugeordneten und mit dem zweiten Zufuhrrohrsystem (30) verbundenen ansteuerbaren Druckminderer (33) derart anzusteuern, um die Menge des von der Inertgasanlage (10, 11) bereitgestellten und dem Schutzraum (2) zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf die zum Einstellen und/oder Halten des bestimmten Inertisierungsniveaus geeigneten Werte zu setzen.
  11. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, welche ferner eine druckabhängige Ventileinrichtung (34) aufweist, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich geöffnet ist und eine Befüllung des Sauerstoff-Druckspeicherbehälters (32) mit der von dem Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Sauerstoff angereicherten Luft erlaubt.
  12. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner zumindest ein dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) zugeordnetes und über die Steuereinheit (12) ansteuerbares Absperrventil (21) zum Unterbrechen der mittels des ersten Zufuhrrohrsystems (20) zwischen dem ersten Ausgang (11a) des Stickstoffgenerators (11) und dem Schutzraum (2) herstellbaren Verbindung aufweist.
  13. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner zumindest eine Sauerstoff-Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen des Sauerstoffanteils in der Raumluft des Schutzraumes (2) aufweist, wobei die Steuereinheit (12) ausgelegt ist, die Menge des von der Inertgasanlage (10, 11) bereitgestellten und dem Schutzraum (2) zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas in Abhängigkeit von dem in der Raumluft des Schutzraumes (2) gemessenen Sauerstoffanteil einzustellen.
  14. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei
    die Sauerstoff-Erfassungseinrichtung (50) eine aspirative Sauerstoff-Erfassungseinrichtung ist.
  15. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Inertgasanlage (10, 11) ferner einen Druckspeicherbehälter (22) zum Speichern der vorzugsweise von dem Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft aufweist, wobei die Steuereinheit (12) ausgelegt ist, einen dem Stickstoff-Druckspeicherbehälter (22) zugeordneten und mit dem ersten Zufuhrrohrsystem (20) verbundenen ansteuerbaren Druckminderer (23) derart anzusteuern, um die Menge des von der Inertgasanlage (10, 11) bereitgestellten und dem Schutzraum (2) zuzuführenden Inertgases und/oder die Sauerstoffkonzentration in dem Inertgas auf den zum Einstellen und/oder Halten des bestimmten Inertisierungsniveaus geeigneten Wert zu setzen.
  16. Inertisierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15, welche ferner eine druckabhängige Ventileinrichtung (24) aufweist, die in einem ersten vorgebbaren Druckbereich geöffnet ist und eine Befüllung des Stickstoff-Druckspeicherbehälters (22) mit der vom Stickstoffgenerator (11) bereitgestellten mit Stickstoff angereicherten Luft erlaubt.
  17. Inertisierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das vorgebbare Inertisierungsniveau ein Vollinertisierungsniveau, ein Grundinertisierungsniveau oder ein Begehbarkeitsniveau ist.
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