Vorrichtung zum Verdampfen und/oder Vernebeln einer Flüssigkeit

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdampfen und/oder Vernebeln von Flüssigkeit. Eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP-A-726 550 bekannt.

[0002] Bisher eingesetzte Vorrichtungen (Nebelgeräte und Verdampfer) sind begrenzt bezüglich der verdampften Flüssigkeitsmenge je Zeiteinheit. Sie verdampfen im allgemeinen nur wenige Gramm pro Sekunde und sind sehr voluminös und schwer. Sie müssen ständig am Stromnetz oder an einem anderen Netz hängen. Weil im Falle des Nebelgerätes der Verdampfer bei seiner Funktion ständig auf hoher Temperatur gehalten werden muß, sind die bekannten Vorrichtungen nicht autark oder nur von Hand zu bedienen. Wenn die Heizung ausfällt, gibt es dann beispielsweise keine Vernebelung mehr, sie brauchen also einen Netzanschluß und verbrauchen hierbei Leistungen im kW-Bereich. Außerdem sind derartige Geräte nicht fernsteuerbar.

[0003] Selbst der in der deutschen Patentanmeldung 196 24 582 beschriebene autarke Flüssigkeitszerstäuber, der auch kleiner gefertigt werden könnte, hat sich in vielen Versuchsreihen als nicht geeignet erwiesen, Flüssigkeit zu verdampfen, er kann lediglich eine Feinstzerstäubung bei Drücken bis zu 1600bar erzielen. Bei diesem Zerstäuber hat sich gezeigt, daß die durch die Kegeldüsen gepreßte Flüssigkeit sich nur um wenige Grad Celsius erhitzt, selbst beim Pressen durch Löcher mit einem Durchmesser von nur 0,5mm und einer Kanallänge von 20mm und mehr und bei Drücken von 1600bar. Zum Verdampfen bzw. Erhitzen der Flüssigkeit wären aber mindestens 200...300°C Temperatur notwendig. Die Flüssigkeit verhält sich damit selbst bei so kleinen Lochdurchmessern und extremen Preßdrücken nicht als so weit kompressibel, wie es ursprünglich vermutet worden war. Die hierdurch erzielte feine Gischt ist zwar während des Ausstoßvorgangs und kurz nachher nebelartig, die Haltezeit der Gischt liegt jedoch nur im Sekundenbereich, d.h. die mechanisch erreichbare Tröpfchengröße ist noch viel zu groß. Gewünscht wird jedoch eine so kleine Tröpfchengröße, die diese in der Luft schweben läßt - die diese als Nebel minuten- bis halbstundenlang stabil erscheinen läßt!

[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der in autarker Arbeitsweise imstande ist, eine große Menge von Flüssigkeit zu verdampfen bzw. zu vernebeln, der eine kleinere Bauweise ermöglicht und einfach und kostengünstig herstellbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0006] Die frei werdende Energie liegt in einer Dichte vor, die von keinem elektrischen Heizkörper auch nur annähernd erzeugt werden kann: Beispielsweise liegt bei der Termitmischung als Heizmischung bis zur Weißglut erhitztes Eisen als Wärmequelle im Heizkörpergehäuse (12) der Nebelkartusche vor, also bei einer Temperatur, wo jeder andere Heizkörper bereits längst seine Funktion eingestellt hätte. Damit kann sowohl die Heizleistung wesentlich gesteigert, als auch die äußeren Abmessungen wesentlich verkleinert werden.

[0007] Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht in der autarken Arbeitsweise der Vorrichtung, die es gestattet, unabhängig von externer Energieversorgung bzw. dem Stromnetz jederzeit arbeitsbereit zu sein. Die Nebelkartusche ist dabei wartungsfrei und kann ab Herstellungsdatum bis zu 20Jahren eingesetzt werden. Bei geeigneter Wahl der Heizmischung unterliegt die Kartusche nicht dem Sprengstoffgesetz, sie kann selbst noch bei Temperaturen bis zu 300°C gelagert werden, ohne Einbuße der Zuverlässigkeit. Dabei wird die zu verdampfende Flüssigkeit durch einen sich nach der Anzündung der pyrotechnischen Heizmischung schnell aufheizenden Metallkern mit oder ohne Kühlrippen erhitzt und zumindest teilweise verdampft. Dieser Dampf erzeugt im Gehäuse einen Dampfdruck, der die erhitzte oder zumindest teilweise verdampfte Flüssigkeit über eine Luftrohröffnung in das Rohrsystem oder rohrähnliche System treibt. In diesem erfolgt eine vollständige Verdampfung, wobei der so erzeugte trockene Heißdampf unter erhöhtem Druck aus dem Gehäuse austritt. Dort wird er abgekühlt und kondensiert nach kurzer Zeit zu feinsten Tröpfchen, die in ihrer Vielzahl den sehr stabilen Nebel ergeben.

[0008] Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Tatsache, dass durch die Gehäuselösung keinerlei Regelung oder andere Baugruppen zur Nebelerzeugung verwendet werden müssen, also eine extrem einfache und kleine Kartusche möglich ist.

[0009] Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung gegenüber allen bisher bestehenden Geräten (Verdampfern bzw. Verneblern) aber ist die Tatsache, daß in der Wartestellung keine Brandlast vorliegt, d.h. es braucht nicht wie bei allen heute hergestellten Nebelgeräten ein als Energiespeicher verwendeter Metallkern Tag und Nacht auf ca. 300°C gehalten werden, um dann im Alarm- bzw. Auslösefall den Nebel z.B. bei einem Einbruch erzeugen zu können. Außerdem benötigt die hier beschriebene Erfindung in der Wartestellung keine Energie, so daß sie ohne weiteres nach der VdS-Prüfung an alle bestehenden Alarmanlagen angeschlossen und deren Zustand zurückgemeldet werden kann. Keines der bisher existierenden Geräte erhält prinzipiell diese VdS-Zulassung, weil eine Brandlast für den Raum bzw. Gebäude vorliegt, in dem die Vernebler aufgestellt sind und weil sie nicht im entferntesten die 60h Gangreserve Anforderung einhalten können, die heute an VdS geprüfte Alarmanlagen gestellt werden.

[0010] Durch die richtige Wahl der pyrotechnischen Heizmischung unterliegt man überdies nicht einmal dem Sprengstoffgesetz: Eine Termitmischung als Heizmischung und eine rein elektrische Anzündung dieser Mischung in Form einer ultrahocherhitzten Kohle- oder Graphitelektrode (Erhitzung bis zur Weißglut, dann über die Verdampfung bis zur Erzeugung von Plasma) für die Handhabung, den Transport und die Lagerung von und durch jedermann. Nur für Spezialzwecke wird man eine andere pyrotechnische Heizmischung und/oder eine Anzündung durch eine spezielle Anzündpille oder Anzündmischung verwenden, die dann allerdings wieder dem Sprengstoffgesetz unterliegen würden.

[0011] Der Heizkörper der Nebelkartusche ist erfindungsgemäß zweigeteilt und besteht aus dem eigentlichen, pyrotechnisch beheizten Heizkörper und einem Kühlkörper, der die Wärmeenergie an das außen anliegende Nebelfluid überträgt. Der Heizkörper kann erfindungsgemäß innen strukturiert sein, um den Wärmeübergang von der pyrotechnischen Heizmischung auf den Heizkörper deutlich zu verbessern (größere Oberfläche).

[0012] Beim Innenaufbau können in einen Metallkern rillenförmige/schraubenförmige Querschnitte eingedreht sein, die beim Darüberschieben eines mit den O-Ringen abgedichteten Kühlkörpers das rohrähnliche System bilden und den Naßdampf beim Durchströmen weiter erhitzen. Je nach Massenstrom können dabei eine oder mehrere Rillen parallel eingedreht sein, die Rillen an einem oder beiden Enden in einen Dampfsammelkanal münden und damit gleichmäßig mit Naßdampf versorgt werden oder den Heißdampf gleichmäßig abgeben können. Dabei kann nicht nur eine Rille von einem Sammelquerschnitt zu einem Sammelquerschnitt gezogen werden, sondern es können auch parallel mehrere Rillen von einem gemeinsamen Sammelquerschnitt versorgt werden.

[0013] In den Kühlkörper kann ein Dampfauslaßsystem, bestehend aus einer Bohrung, einer Rohraufnahme und einem Austrittsrohr, integriert sein. Das Dampfauslaßsystem selbst kann mehrfach im Kühlkörper angebracht sein, um so bei größeren Kartuschen den entstehenden Dampf schnell ableiten zu können. Das Rillensystem kann hierbei mehrfach bzw. parallel im Kühlkörper angebracht sein, um so bei größeren Kartuschen die durch die Heizmischung zur Verfügung gestellte Wärmeenergie schnell ableiten bzw. umsetzen zu können. Nicht nur ein Austrittsrohr kann dabei im Kühlkörper stecken und den Heißdampf aus dem Sammelquerschnitt ablassen, sondern parallel mehrere, die jeder für sich über eine Bohrung versorgt werden.

[0014] Die pyrotechnische Heizmischung samt Anzündung muß nicht direkt in den Heizkörper (48) eingepresst werden, sondern kann zunächst in ein einfaches Metallrohr (61) eingepresst werden, das dann quasi als Kartusche erst in den Heizkörper (48) eingeschoben zu werden.

[0015] Auf das Austrittsrohr (47) kann überdies ein Düsensystem (57) aufgesetzt sein, das den hochgespannten Heißdampf beschleunigt, abkühlt und weiter rückstandsfrei macht.

[0016] Die in den Heizkörper integrierten Rillen (51) können einen halbrunden, einen dreieckförmigen, einen trapezähnlichen oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, der Kühlkörper (44) außen mit Querrillen (59) und/oder mit Längsrillen (60) versehen sein, um den Wärmeübergang an das ihn umgebende Fluid zu verstärken und gleichzeitig die Bewegung des Fluids beim Verdampfen im Gehäuse (16) nicht wesentlich zu behindern. In das Gehäuse (16) kann ein Verdrängungsring (58) aus Metall, Kunststoff oder Keramik eingesetzt werden, um die im Topf eingefüllte Fluidmenge so auf die Menge der Heizmischung abstimmen zu können, daß der Kühlkörper bzw. der Heizkörper außen möglichst vollständig mit dem Nebelfluid benetzt wird. Alle oben genannten Baugruppen bzw. Bauteile können hierbeiaus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt werden.

[0017] Die Heizmischung selbst kann in der Art einer Kartusche ausgeführt und in den Heizblock eines herkömmlich mit elektrischen Heizkörpern beheiztes Nebelgerät eingeschoben sein, um diesem damit Autarkie zu geben. Ebenso kann gleich der beheizte Heizkörper (1) in den großen Heizkörper eines herkömmlich mit elektrischen Heizkörpern beheizten Nebelgeräts eingeschoben werden, um ihm damit Autarkie zu geben.

[0018] Die Heizmischung kann auch durch eine Drahtseele aus Magnesium oder aus einer Legierung, die bei Stromdurchgang Energie freisetzt, angezündet werden und damit weniger Zündenergie in Form elektrischer Energie benötigen, in die Heizmischung Zusatzstoffe gemischt werden, die sich besser pressen lassen, die ihr ein besseres Anzündverhalten selbst bei tiefsten Temperaturen geben oder einfach die zu ihrer Anzündung benötigten Energie herabsetzen.

[0019] Die Heizkörpereinheit der Nebelkartusche ist erfindungsgemäß zweigeteilt und kann aus dem eigentlichen, pyrotechnisch beheizten Heizkörper (48) und einem Isolierring (68) bestehen, der die Wärmeenergie im wesentlichen innen hält, nur zum Teil an das außen anliegende Nebelfluid überträgt, wodurch eine sehr schnelle Verdampfung des Nebelfluids und eine sehr effektive Nacherhitzung des Naßdampfes sicherstellt wird. Der Heizkörper (48) kann vorteilhaft innen strukturiert sein, um den Wärmeübergang von der pyrotechnischen Heizmischung auf den Heizkörper (48) deutlich zu verbessern (größere Oberfläche), beispielsweise durch Innenrippen, Innenrillen oder eine oder mehrere Innenspiralen und am Eingang des Verdampfersystems ein Düsensystem bzw. Düsenteil haben, beispielsweise bestehend aus der Membran (56), den Bohrungen (74) und (75) und der Sammelnut (49), das im Isolierring (68) integriert sein kann und den Massenstrom des Nebelfluids so stark begrenzt, daß der Naßdampf durch weiteres Aufheizen restlos in trockenen hochgespannten Dampf umgesetzt wird.

[0020] Der Heizkörper (48) kann auch außen strukturiert sein, beispielsweise können spiralförmige/schraubenförmige oder rippenförmige Querschnitte eingebracht sein, die beim Drüberschieben des mit den O-Ringen (58) abgedichteten Isolierring (68) ein rohrähnliches oder kammerähnliches System bilden und den Naßdampf beim Durchströmen weiter erhitzen; je nach Massenstrom kann im Fall der spiralförmigen Querschnitte eine oder mehrere Spiralen parallel eingebracht sein. Außerdem kann vorteilshaft sowohl der Isolierring (68) innen, als auch der Heizkörper (48) außen strukturiert sein, beispielsweise spiralförmige/schraubenförmige oder rippenartige Querschnitte eingebracht sind. Ebenso kann der Isolierring (68) außen strukturiert sein, beispielsweise spiralförmige/schraubenförmige oder rippenförmige Querschnitte eingebracht haben, die zusammen mit dem Gehäuse (16) ein rohrähnliches System bilden und die Wärmeenergie schnell in das außen anliegende Fluid überströmen lassen. Hierbei können ein oder mehrere Abschnitte (73) des Heizkörpers (48) nicht vom Isolierring (68) umgeben sein und/oder außen so strukturiert sein, daß der Wärmeübergang vom Heizkörper (48) in das Fluid deutlich so verbessert wird (größere Oberfläche), daß das Fluid schneller als bisher aufgeheizt und damit die Zeit zwischen Auslösung und dem Austritt des ersten Dampfes nach außen deutlich verkleinert wird, beispielsweise durch Rippen, Rillen oder eine oder mehrere Spiralen. Die Spiralen können an einem oder beiden Enden in einen Dampfsammelkanal münden und damit gleichmäßig mit Naßdampf versorgt werden oder den Heißdampf gleichmäßig abgeben. Hierbei kann nur eine Spirale von Sammelquerschnitt (50) oder (49) nach Sammelquerschnitt (66) bzw. (53) gezogen, sondern parallel mehrere Spiralen von einem gemeinsamen Sammelquerschnitt (50) oder (49) versorgt werden. In den Isolierring (68) kann ein Dampfauslaßsystem, bestehend aus der Bohrung (41), der Rohraufnahme (42) und einem Austrittsrohr (47) integriert sein, oder bestehend aus der Sammelnut (53), den Bohrungen (41) und (94), der Sammelnut (78), einer Dampfaustrittsbohrung (20), eventuell ergänzt durch ein Austrittsrohr (47). Das Dampfauslaßsystem kann einfach oder mehrfach im Isolierring (68) angebracht sein, um so bei größeren Kartuschen den entstehenden Dampf schnell ableiten zu können. Ebenso kann in den Isolierring (68) ein Dampfeinlaßsystem, bestehend aus dem Sammelnutsystem (49), einer eventuell eingebrachten Sammelnut (50) entsprechend Figur 16 integriert sein oder bestehend aus Membran bzw. Abdeckung (56), Bohrung (74), Düsenbohrung (55), Bohrung (75) und Sammelnut (49) entsprechend Figur 14a, wobei eines oder mehrere Bauteile auch entfallen können. Das Dampfeinlaßsystem im Isolierring (68) kann auch aus Membran bzw. Abdeckung (56), Düsenbohrung (55), Aufnahme (32), Bohrung (33) und Sammelnut (49) entsprechend Figur 10 bestehen, wobei eines oder mehrere Bauteile auch wieder entfallen können. Das Dampfeinlaßsystem kann hierbei einfach oder mehrfach bzw. parallel im Isolierring (68) angebracht sein, um so bei größeren Kartuschen den benötigten Massenstrom an Nebelfluid schnell genug einführen zu können. Das Dampfeinlaßsystem (Fig.28) und/oder das Dampfauslaßsystem (Fig.29) kann einfach oder mehrfach bzw. parallel, im ganzen oder nur Teile davon im Heizkörper (48) selbst mit integriert sein, es kann einfach oder mehrfach bzw. parallel, im ganzen oder nur Teile davon in einem Deckel selbst mit integriert sein. Außerdem muß nicht nur ein Austrittsrohr (47) eingebracht sein, sondern parallel mehrere, die jeder für sich den Heißdampf nach außen ablassen. Das Dampfauslaßrohr kann wieder innen oder außen, entweder vollständig oder nur teilweise thermisch isoliert sein.

[0021] Der Heizkörper (48) selbst kann aus Metall, vorteilshaft aus Kupfer oder Aluminium, einer Keramik oder einem Hochtemperaturkunststoff bestehen, aus einem Stück hergestellt der ein- oder mehrfach geteilt sein und diese Teile dann mit einem Fügeverfahren miteinander verbunden sein, vorteilshaft durch Schrauben, Reibschweißen, Hartlöten oder Schrumpfen. Auch eine kegelige Ausführung von Heizkörper und Kühlkörper führt vorteilshaft und erfindungsgemäß zu einem innigen und guten Wärmeübergang.

[0022] Das Dampfauslaßsystem entsprechend Figur 15a kann weiter so angebracht sein, daß der erzeugte Dampf seitlich aus dem Topf (16) herausgeführt werden kann, beispielsweise bestehend aus den Einzelheiten Bohrung (96), Dampfauslaßrohr (97) und einem hier nur skizzenhaft dargestellten Abdichtsystem (98) und (65) oder jedem anderen hier beschriebenen Dampfauslaßsystem, es kann oben oder an einer anderen Stelle im Isolierring (68) eingebracht sein und jeweils aus allen aufgezeichneten Details besteht oder nur aus einzelnen Details (nicht als eigene Figur ausgeführt). Das Dampfauslaßsystem kann irgendwo im Heizkörper (48) oder auch in dessen Abschnitt (73) eingebracht sein und jeweils aus allen aufgezeichneten Details bestehen oder nur aus einzelnen Details. Es kann entsprechend Figur 15b so angebracht sein, daß der erzeugte Dampf unten aus dem Topf (16) herausgeführt werden kann, beispielsweise bestehend aus den Einzelheiten Bohrungen (75) und (96), Dampfauslaßrohr (99) und einem hier nur skizzenhaft dargestellten Abdichtsystem (98) und (65) oder jedem anderen hier beschriebenen Dampfauslaßsystem. Es kann oben oder an einer anderen Stelle im Isolierring (68) eingebracht sein, irgendwo im Heizkörper (48) oder auch in dessen Abschnitt (73).

[0023] Der Heizkörper (48) kann durch ein Zentrier- und Abstandsbauteil (71) zentriert und der Abstand (81) abgesichert werden, so daß die Kartusche selbst stärkste mechanische Vibrationen und Stöße verträgt, er bzw. der Isolierring (68) kann ein Abdichtungssystem (58) erhalten, hier in Figur 14a und 16 der Einfachheit halber als O-Ring-System gezeichnet, das den Zwischenraum zwischen Heizkörper und Isolierring nach außen hin bzw. gegenüber dem Topfinnenraum hin abdichtet. Das Abdichtsystem (58) kann unten und oben im Heizkörper eingebaut sein, wie in Figur 14a und 16 dargestellt, oder nur unten, oder nur oben. Es kann unten und oben im Isolierring (68) eingebaut werden, oder nur unten, oder nur oben (nicht als eigene Figur ausgeführt), es kann unten und oben im Heizkörper und im Isolierring (68) eingebaut werden und so vorteilshaft zusammenwirken (nicht als eigene Figur ausgeführt).

[0024] Zwischen Deckel (19) und Heizkörper (48) und/oder Isolierring (68) kann eine Abdichtfolie (95) eingebracht sein, die die Bauteile nach außen, innen oder gegeneinander abdichten, anstelle der Abdichtfolie (95) kann aber auch ein Dichtkleber, beispielsweise Silikon oder ein anderes Dichtmittel verwendet werden.

[0025] In das Gehäuse (16) können ein oder mehrere Sicherheitsventile eingebracht werden, beispielsweise eingeschraubt oder vorteilshaft integriert sein und dabei vorteilshaft beispielsweise aus den Bauteilen Membran (63), Bohrung (64) und Abdeckung (62) bestehen, wie dies in den Figuren 14a und 16 gezeichnet ist. Der bisher als ein Bauteil dargestellte Topf (16) kann auch aus einem dünnen Material (85), vorzugsweise aus Blech aus vorteilshaft Stahl, Kupfer oder Aluminium bestehen, der dann durch ein Umformverfahren in die Nut (90) bzw. (88) durch segmentweises Fließpressen des Materials (Detail (91) der Figur 17), wie es in Figur 17 und im Detail in Figur 18 dargestellt eingedrückt oder eingebördelt bzw. eingerollt wird, wie es in Figur 19 bis 21 als Detail (84) bzw. (89) skizziert ist, mit dem Deckel (19) verbunden wird und damit auf die Verschraubungen (83) und (101) verzichtet werden kann. Dieser dünne Blechtopf (85) kann außen von einem zweiten Topf (87) nach Figur 17, 20 und 21 umgeben werden, umspritzt oder in diesen vor dem Spritzen oder Gießen eingelegt sein, der vorzugsweise aus einem Isolierstoff wie Kunststoff, Keramik oder einem Faserstoff besteht, um die Kartusche nach der Funktion mit der Hand anfassen zu können oder den Topf umgebende Teile nicht zu stark wärmemäßig zu belasten, oder aus einem Metall, um das in Extremsituationen mögliche Aufplatzen des Blechtopfs (85) wirksam zu verhindern. Der Außentopf (87) kann Bohrungen oder Aussparungen (92) haben, damit beispielsweise das Fließpreßwerkzeug den Innentopf (16) bearbeiten kann. Außerdem kann der dünne Blechtopf (85) außen von einem Rohr (86) umgeben, umspritzt-oder in diesen vor dem Spritzen oder Gießen eingelegt werden, das vorzugsweise aus einem Isolierstoff wie Kunststoff, Keramik oder einem Faserstoff besteht, um die Kartusche nach der Funktion mit der Hand anfassen zu können oder den Topf umgebende Teile nicht zu stark wärmemäßig zu belasten, oder aus einem Metall, um das in Extremsituationen mögliche Aufplatzen des Blechtopfs (85) wirksam zu verhindern. Ebenso kann der dünne Blechtopf (85) innen von einem zweiten Topf (87) umgeben, umspritzt oder in diesen vor dem Spritzen oder Gießen eingelegt sein, der vorzugsweise aus einem Isolierstoff wie Kunststoff, Keramik oder einem Faserstoff besteht, um die Kartusche nach der Funktion mit der Hand anfassen zu können oder den Topf umgebende Teile nicht zu stark wärmemäßig zu belasten, oder aus einem Metall, um das in Extremsituationen mögliche Aufplatzen des Blechtopfs (85) wirksam zu verhindern, er kann innen durch ein Rohr (103) nach Figur 23 armiert sein, das vorzugsweise aus einem Isolierstoff wie Kunststoff, Keramik oder einem Faserstoff besteht, um die Kartusche nach der Funktion mit der Hand anfassen zu können oder den Topf umgebende Teile nicht zu stark wärmemäßig zu belasten, oder aus einem Metall, um das in Extremsituationen mögliche Aufplatzen des Blechtopfs (85) wirksam zu verhindern.

[0026] Die pyrotechnische Heizmischung (8) kann mit oder ohne Anzündung nicht direkt in den Heizkörper (48) eingepreßt werden, sondern zunächst in ein einfaches Metallrohr (61) nach Figur 13 eingepreßt werden, das dann quasi als Kartusche erst in den Heizkörper (48) eingeschoben wird. Auf das Austrittsrohr (47) oder auf das Ende der Verdampferspirale (14) kann ein Düsensystem (57) aufgesetzt werden, das den hochgespannten Heißdampf beschleunigt, abkühlt und weiter rückstandsfrei macht, wie es in Figur 12 dargestellt ist.

[0027] Die Heizmischung läßt sich zusätzlich zu obigen Ausführungen außerdem über Anschluß (6) und einer Elektrode (3) aus einem Metall, einem Halbleiter oder einem schlechten Leiter, beispielsweise Graphit oder Kohle vorteilshaft anzünden, oder über ein herkömmliches Anzünd- oder Zündstück (nicht gezeichnet), wobei diese elektrisch, rein pyrotechnisch, mechanisch durch Reibdraht oder Schlag initiiert werden können. Auch über eine herkömmliche Stoßwellenübertragungsleitung (Handelsnamen TLX, Shock Tube, AZÜL, Anzündübertragungsleitung u.ä., nicht gezeichnet) mit aufgesetzter Verstärkerladung kann die Anzündung erfolgen.

[0028] Anstelle des Nebelfluids kann ein beliebiges anderes Fluid eingesetzt werden, um es so autark zu verdampfen und diesen Dampf dann beliebig einzusetzen, beispielsweise eine Ausstoßvorrichtung oder auch nur einen Wärmetauscher zu versorgen, womit die Nebelkartusche zur universal einsetzbaren Verdampfungskartusche wird.

[0029] Alle oben genannten bzw. aufgeführten Baugruppen bzw. Bauteile können aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff hergestellt werden oder aus einer Kombination eines metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff, beispielsweise miteinander beschichtet oder lackiert werden.

[0030] Der Heizkörper (48) kann nicht nur, wie in Figur 14a gezeichnet, horizontal in einen oberen Teil und den rippenartigen Teil (73) geteilt werden, sondern auch wie in Figur 14c dargestellt, vertikal in einen mittleren Teil und dem rippenartigen Teil (106), wodurch sehr flexibel auf die jeweiligen Gegebenheiten der Fertigung des Heizkörpers (48) eingegangen werden kann.

[0031] Die komplette Nebelkartusche kann überdies nach allen bisher genannten Ansprüchen mit dem autark beheizten Heizkörper in ein herkömmliches stationäres Nebelgerät mit externer Energiezuführung, insbesondere mit elektrischen Heizkörpern beheizten Wärmespeicher, integriert werden, um ihm damit Autarkie zu geben, oder auch nur irgendwo im zu schützenden Raum aufgestellt wird, aber sonst nur von diesem Nebelgerät mit externer Energiezuführung angesteuert wird, um diesem damit Autarkie zu geben, die Nebelkartusche kann sich aber durchaus in diesem Umfeld auch selbst steuern oder sogar auch das herkömmlich auf externe Energiezuführung angewiesene Nebelgerät mit steuern!

[0032] In die Nebelkartusche können mehrere pyrotechnisch beheizte Heizkörper eingebaut sein, um die Kartusche entweder mehrmals hintereinander auslösen oder einfach nur mehr Nebel erzeugen zu können, ohne mehrere einzelne Gehäuse verwenden zu müssen, das Gehäuse bzw. hier Sammelgehäuse einfach den jeweiligen Einbaugegebenheiten besser anpassen, oder einfach nur um weitere Entwicklungsaufwendungen einsparen zu können.

[0033] Damit die auftretenden Energiedichten insbesondere in den bei größeren leistungsfähigeren Kartuschen eingesetzten Heizkörpern wieder beherrschbar sind und diese größeren Heizkörper bei den erforderlichen effektiven dünnen Wandstärken nicht mehr sofort durchbrennen bzw. durchbrechen, können erfindungsgemäß und vorteilshaft die bereits in oben zitierten Anmeldungen beschriebenen Heizmischungen, insbesondere Thermite, entweder örtlich verteilt, insbesondere in mehrere Heizmischungen aufgeteilt werden, diese dann insbesondere zusätzlich zeitlich verzögert gezündet werden oder insbesondere über alternative Zündverfahren anders, d.h. langsamer gesteuert abbrennen, oder insbesondere die maximal im Heizkörper auftretende Temperatur auf eine beherrschbare Größenordnung gebracht wird, indem erstmals bewußt die physikalischen Effekte Aufschmelzen und Verdampfen von festen Materialien eingesetzt und für den Bereich Nebelkartusche optimiert werden.

[0034] Die Heizmischung kann hierbei in mehrere Bohrungen eines Heizkörpers (48) untergebracht werden, diese Bohrungen einzeln oder alle miteinander parallel oder seriell oder parallel und seriell miteinander über Überzündkanäle (185) oder (186) verbunden sein, eine oder auch alle Bohrungen können unten konisch zulaufen oder Radien besitzen oder auch flach ausgeführt werden. Die Heizmischung oder die Heizmischungen können mit einer Isolierschicht (110) bedeckt sein, sie kann auch nicht in einzelne Bohrungen verteilt werden, wie es in Figur 30 gezeigt bzw. Anspruch 2 beschrieben ist, sondern in ein oder mehrere ringförmige Aufnahmetaschen im Heizkörper (48), die mehr oder weniger tief oder breit ausgeführt sind (nicht gezeichnet). Die Bohrungen oder Taschen können nicht nur glatte Wände aufweisen, sondern mehr oder weniger stark strukturiert sein, um sowohl den Wärmeübergang effektiver zu machen oder insbesondere das Material der Struktur damit gleichzeitig als Opfermaterial einzusetzen, um die maximale Brennraumtemperatur nach oben hin begrenzen zu können.

[0035] Der Heizkörper kann wie bisher nur eine zentrale Bohrung aufweisen, diese kann axial, wie in Figur 31, oder / und radial, wie in Figur 36 gezeigt, strukturiert sein, möglich sind aber auch andere Innenstrukturen, wie sie in den Figuren 31 und 36 beispielhaft gezeichnet sind. Die Bohrungen und Taschen können gleich groß oder unterschiedlich groß und tief sein, um die Aufheizcharakteristik damit steuern zu können, die Opferscheiben aus einem Material mit mittlerer oder hoher Schmelzwärme oder/und insbesondere Verdampfungswärme in eine oder mehrere Bohrungen mit Heizmischung mit eingebracht sind, um durch das Aufschmelzen oder Verdampfen Energie während des Abbrands der Heizmischung(en) zwischenzuspeichern und nachträglich wieder abzugeben. Diese Opferscheiben können gelocht sein und oder eine Oberflächenstruktur aufweisen, insbesondere oben und/oder unten kegel- oder keilförmig sind, mit oder ohne ebene Teilflächen (122). Sie können geteilt sein oder nur Bruchteile davon eingebracht sein. Anstelle scheibenförmiger Opferscheiben können nur Teilkörper, insbesondere ein Granulat aus dem Opfermaterial mit der Heizmischung mit eingefüllt oder eingepreßt sein, anstelle der Opferscheiben können Opferringe, insbesondere wie in Figur 33c gezeigt, eingebracht sein, die Opferscheiben selbst ein Loch oder Löcher für Elektroden aufweisen.

[0036] Überdies kann der Abbrand der Heizmischung durch andersartige Anzündstellen gesteuert werden, eine ganze Elektrode wird hierbei zu einem mehr oder weniger kurzem Elektrodenstück mit Stromzuführungen, die in Sonderfällen auch entfallen können (insbesondere beim Ansetzen der kurzen Elektrode in das Heizkörpergehäuse) und die entweder unten, mittig in der Heizmischung oder mehr oben eingesetzt sind. Mehrere Elektroden oder Anzündstellen können parallel oder seriell oder parallel und seriell in der Heizmischung / den Heizmischungen eingebracht sein.

[0037] Der Heizkörper selbst kann innen so strukturiert werden, daß der Wärmefluß den Erfordernissen aus Aufheizung insbesondere des Nebelfluids und/oder der Belastung des Heizkörpers durch die Heizmischung selbst angepaßt werden kann, insbesondere aus einer rillenartigen Strukturierung im oberen Teil des Heizkörpers besteht und aus einem unstrukturierten dickeren Teil der Bohrung für die Aufnahme der Heizmischung im unteren Teil des Heizkörpers. Der Heizkörper kann außen mit einem zunächst beliebig geformten Kühlkörper oder Isolierring (44) versehen sein, um den Wärmefluß definiert zu steuern und den Heizkörper damit zu entlasten. Hierbei kann nur ein Teil des Heizkörpers diese Ringe tragen und/oder Kühlkörper und Isolierringe gleichzeitig aufgebracht sind, um die Wirksamkeit der Steuerung des Wärmeflusses noch weiter zu steigern.

[0038] Die Heizmischung kann in einem Heizmantel um einen Zentral- oder Verdampferkern in Bohrungen oder Taschen eingebracht sein, im Heizkörper neben dem Heizmantel (151) noch eine zentrale Bohrung mit Heizmischung untergebracht sein. Die Heizmischung, insbesondere Thermit, kann nur von oben durch das Heißgas und durch Heißpartikel aus einer alternative Anzündung durch die direkte elektrische Erhitzung einer Leiterbahn (163) aus einem Material mit hohem Brennwert und hoher Verbrennungstemperatur bis zu dessen Zündtemperatur gezündet wird, wobei dieses Material aus einem Metall besteht, insbesondere aus Aluminium, Magnesium, Zirkonium, Zink oder einer Mischung oder Legierung dieser Metalle, oder aus einer herkömmlichen leitfähigen oder leitfähig gemachten Anzündmischung besteht. Diese Leiterbahn kann mit einem Abstand zur Oberfläche der Heizmischung (8) angebracht werden, durch einen Andrückmechanismus, insbesondere durch ein Federsystem stets oder zumindest zum Zeitpunkt der Zündung auf die Oberfläche der Heizmischung (8) gepreßt werden, um das entstehende Metallplasma direkt einwirken zu lassen, sie kann mit einer zunächst beliebigen Form auf eine Trägerplatte, aber auch ohne diese auf- oder eingebracht sein, insbesondere gerade einfach ausgeführt ist, mehrere Bahnen parallel verlaufen oder mäanderförmig sind. Diese Leiterbahn kann geeignet elektrisch kontaktiert werden, sie wird entweder aufgetragen, aufgestrichen, aufgepreßt, durch ein chemisches, chemisch-optisches Verfahren aufgebracht, sie entsteht, indem eine ganze Schicht aus diesem zündfähigen Material einfach so einmal oder mehrfach geritzt, gefräst oder per Laser abgetragen wird, daß Glühbrücken und damit eine oder gleich mehrere Zündstellen entstehen, insbesondere in der Art eines ein oder mehrfach unterbrochenen Rings (nicht gezeichnet). Das pulverförmige zündfähige Material durch den Durchgang eines elektrischen Stroms durch eine Leiterbahn aus einem dieser Materialien selbst gezündet wird. Das pulverförmige Material kann durch direkten Stromdurchgang gezündet werden, wobei die Elektroden einfach stabförmig sind, pulverseitig Flächen aus leitfähigem Material haben oder pulverseitig mit Eindringkörpern versehen sind, um sich in den Pulverkörper einzudringen und stets einen guten elektrischen Kontakt damit herzustellen, es kann durch eine Glühwendel oder einen Glühdraht gezündet werden.

[0039] Die Heizmischung, insbesondere Thermit, kann auch nur von oben durch das Heißgas und durch Heißpartikel aus einer alternativen Anzündung durch die Reaktion eines Anzündsatzes gezündet werden, der stoß- oder reibempfindlich ist und durch einen Stoß oder Schlag auf einen Pin des Trägerplättchens oder des Leiterbahnträgers selbst nicht elektrisch gezündet wird, die die Heizmischung aufnehmende Bohrung kann strukturiert werden, wobei diese Struktur in mindestens zwei Abschnitte zerfällt, den eigentlichen Abschnitt mit geeigneter Struktur (134) und in den unteren Abschnitt (135) ohne Innenstruktur mit dickerer und ungeschwächter Wandstärke, um hier einmal die Belastungen für den Heizkörper (48) durch die sich dort sammelnde Schmelze aufnehmen zu können, zum anderen um hier das Wärmeübergangsverhalten, sprich die innere Oberfläche des Heizkörpers bzgl. Wärmeübergang den Erfordernissen anpassen zu können. Das zündfähige Material der Leiterbahn kann nicht als mehr oder weniger breite Leiterbahn aufgebracht sein, sondern in einem Topf (166) als Pulver, Pulverpreßling oder als Schüttpulver untergebracht werden, von wo aus das Heißgas dann durch Löcher im Topf auf die Oberfläche geleitet wird. Der Topf kann hierbei stabförmig werden und mehr oder weniger tief in der Heizmischung stecken, wodurch das bei der Anzündung entstehende Heißgas direkt in die Heizmischung injiziert wird. Die Heizmischung kann mit festen, gallertartigen oder flüssigen Zusatzstoffen versehen sein, die die innere Energie des Heizstoffes herabsetzen und / oder beim Abbrand der Heizmischung Energie zwischenspeichern, insbesondere in Form des Wassergehalts der Heizmischung.

[0040] Die Löcher für das Heißgas (171) können so angeordnet werden, daß damit die Anzündung und damit wieder der Abbrand der Heizmischung gewünscht gesteuert werden kann.

[0041] Der Heizkörper kann ein oder mehrere Bohrungen aufweisen, die selbst insbesondere mit Nebelfluid ganz oder teilweise gefüllt sind, es sind in ihn ein oder mehrere Opferscheiben oder Opferringe eingesetz, unterschiedliche Dicke haben, in verschiedenem Abstand zueinander und zum Boden der Heizkartusche stehen und aus verschiedenen Materialien, insbesondere Metallen bestehen können. Der Heizkörper kann ein oder mehrere Bohrungen aufweisen, die leer oder nur mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt sind und die Funktion einer Druckausgleichskammer übernehmen, um Druckspitzen im Topf abzubauen und / oder den Kontakt des Nebelfluids mit dem Heizkörper führen. Schon durch den Einbau des Heizkörpers kann ein oder mehrere Ausgleichsvolumen (190) geschaffen werden, die leer oder nur mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt sind und die Funktion einer Druckausgleichskammer übernehmen, um Druckspitzen im Gehäuse abzubauen und / oder den Kontakt des Nebelfluids mit dem Heizkörper führen. Der Heizkörper kann ein oder mehrere Bohrungen aufweisen, die selbst insbesondere mit Nebelfluid ganz oder teilweise gefüllt sind und nur über Überströmöffnungen insbesondere in der Art (187) mit dem übrigen Nebelfluid verbunden sind, um das Fluid innen und außen anders behandeln zu können.

[0042] Zudem können in die Nebelkartusche mehrere autark beheizte Heizkörper eingebaut werden, um die Kartusche entweder mehrmals hintereinander auslösen oder einfach nur mehr Nebel erzeugen zu können, ohne mehrere einzelne Gehäuse verwenden zu müssen, das Gehäuse bzw. hier Sammelgehäuse einfach den jeweiligen Einbaugegebenheiten besser anpassen, oder einfach nur um weitere Entwicklungsaufwendungen einsparen zu können

[0043] Zu allem oben aufgeführten Kennzeichen kann der austretende Nebel durch ein Elektrodensystem elektrostatisch so beeinflußt werden, daß er sich schneller und gleichmäßiger im Raum verteilt (die Nebeltröpfchen sind stets elektrisch geladen, die Nebelausbreitung findet auch normalerweise schon hauptsächlich durch elektrostatische Effekte - Stichwort geladene Raumwolke - statt, was aber noch verstärkt werden kann!). Diese Anordnung kann auch bei herkömmlichen Anlagen mit großem Erfolg angewendet werden, ist also weit über die hier vorgestellte Anwendung anwendbar.

[0044] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der nachfolgend in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Figur 8 bis 10:

[0045] Gezeichnet ist eine weitere Ausgestaltung des Heizkörpers (1) der Nebelkartusche, der in das mit Nebelfluid gefüllten Gehäuse (16) eintaucht.

[0046] Anders als dort ist er aber zweigeteilt in den eigentlichen Heizkörper (1) und einen Kühlkörper (44). Oder anders gesagt, die vorgestellte Lösung nähert zum einen das in den Metallkern / Heizkörper eingegossene Verdampferrohr nach Figur 6 an, zum anderen ermöglicht der Ersatz des Verdampferrohrs durch die in den Metallkern / Heizkörper eingedrehten Rillen eine bessere Anpassung der Dampfquerschnitte beim Vergrößern oder Verkleinern der Baugruppe (in der Praxis ist nicht jeder Rohrquerschnitt, der benötigt würde verfügbar, während der Querschnitt der Rille im Metallkern / Heizkörper fast beliebig gedreht bzw. angepaßt werden kann.

Der Reihe nach laufen hier, zeitlich geordnet, folgende Vorgänge ab:

[0047] Nach dem Anzünden setzt die pyrotechnische Heizmischung (8) im Metallkern bzw. Heizkörper (1 bzw. hier 48) um und heizt diesen auf. Dieser gibt seine Wärmeenergie über die Stege (45) des Rillenteils an den darübergeschobenen Kühlkörper (44) ab. Dieser erhitzt sich nun ebenfalls und das an ihm anliegende Nebelfluid (17, Figur 1), das er schließlich verdampft.

[0048] Der noch nasse Dampf dringt in die Bohrung (32, Figur 10) ein, strömt durch das Loch (33) und sammelt sich im oberen Sammelquerschnitt (49). Von dort strömt der Dampf in den darunterliegenden Sammelquerschnitt (50) des Heizkörpers (48) und dann durch die Rille bzw. die evtl. mehrgängig eingedrehten Rillen (51, Figur 9), wo er weiter erhitzt wird und in der unteren Sammelrille (52) des Heizkörpers (48) gesammelt wird. Er strömt dann in die darüberliegende Sammelrille (53) des Kühlkörpers (44), dabei durch die Bohrung (41) in die Rohraufnahme (42), wo er dann im Austrittsrohr (47) durch den Deckel (19, Figur 1) nach außen geleitet wird und während des Kontaktes bzw. der Verwirbelung mit der kühlen Außenluft in Nebel umschlägt.

[0049] Nur dadurch, daß der Verdampfungsraum, d.h. die Rillen (51) nun nicht mehr von der relativ kalten Nebelflüssigkeit umgeben sind und die Temperatur am Ort der Rillen sich aufgrund des Temperaturgefälles zwischen dem Heizkörperinnenraum und der jeweiligen Temperatur des außen am Kühlkörper anliegenden Nebelfluids einstellt, liegt die Verdampfungstemperatur nun erstmals deutlich über der Siedetemperatur des Nebelfluids und erreicht so die ca. 300°C, die für die spätere effektive Nebelwirkung notwendig ist.

[0050] Gleichzeitig wirkt der relativ massive Kühlkörper als Wärmesenke und als Wärmespeicher, um den gesamten Vorgang etwas zu verlangsamen.
Das Austrittsrohr (47) kann hierbei außen oder innen isoliert sein, um Wärmeverluste zu verkleinern, weil die es umgebende Flüssigkeit nur eine Temperatur von ca. 150°C hat, der Dampf im Rohr aber mehr als 300°C.

[0051] Zur Anpassung der durch die Heizmischung (8) zur Verfügung gestellten Wärmeenergie wird entweder nur eine Rille (51) vom oberen Sammelquerschnitt (50) zum unteren Sammelquerschnitt (52) des Heizkörpers (48) in diesen eingedreht, oder auch 2, 3 oder noch mehr Rillen, um sowohl den notwendigen Strömungsquerschnitt für den Dampf zur Verfügung zu stellen, alsauch um den Heizkörper selbst nicht zu sehr mechanisch zu schwächen und die Wärmeübertragung vom Heizkörper in den noch nassen Dampf in den Rillen optimieren zu können.

[0052] Je nach dem in den Heizkörper (48) eingebrachten gesamten Strömungsquerschnitt der Rillen (51) und dem zur Verfügung gestellten Querschnitt des Austrittsrohres (47) werden mehrere Austrittsrohre (47) im Kühlkörper eingesetzt. Hierbei wird wieder jedes Austrittsrohr durch eine eigene Bohrung (41) vom gemeinsamen Sammelquerschnitt (53) versorgt.

[0053] Der Innenraum des Metallkerns / Heizkörpers (1 bzw. 48) kann wie der außen angebrachte Kühlkörper (44) oder wie schon die früher gezeigten Kühlrippen (25, Figur 3) gerippt sein, um den Wärmeübergang der heißen pyrotechnischen Mischung an die Innenwand deutlich zu verbessern und damit die Aufheizung und Verdampfung des Nebelfluids im Topf und dessen nachfolgenden weiteren Aufheizung zu beschleunigen.

[0054] Der Heizkörper (48) ist in den Kühlkörper (44) mittels O-Ringen (58) eingedichtet, um den während der Erhitzung des Naßdampfes in der Rille (51) gegenüber dem Topfinnenraum stark ansteigenden Dampfdruck in den Rillen halten zu können, den Naßdampf bzw. später den trockenen Heißdampf in die Rillen bzw. Sammelquerschnitte zu zwingen und kein Abblasen des hochgespannten Dampfes in den Topfinnenraum zu erlauben: Das wäre ein Nebenschluß, der die Wirkung des gesamten Verdampfungssystems stark heruntersetzen würde!

Figur 11:

[0055] Gezeichnet ist eine Schraube (54), die in die Bohrung (32) eingesetzt wird, um den Massenstrom des noch nassen Dampfes in die Rillen (51) zu begrenzen und damit die Dampfqualität des aus dem Austrittsrohr (47) ausströmenden Dampfes zu optimieren.

[0056] Hierzu ist eine Düsenbohrung (55) eingebracht, sowie eine Membran (56) zur Absperrung des außen anliegenden Nebelfluids im nicht angezündeten Zustand der Heizmischung, d.h. während der gesamten Lagerzeit. Ohne Membran würde beispielsweise bei Erschütterungen immer wieder Nebelfluid durch die Bohrung (33) in die Rille (51) einfließen, die Rille damit auffüllen. Bei der Anzündung der Heizmischung würde dann die hier vorher eingeflossene Fluidmenge teilweise schlagartig verdampft werden und zum großen Teil unverdampft aus dem Austrittsrohr (47) ausgeschleudert werden. Das muß aber verhindert werden, weil damit der erzeugte Nebel nicht mehr rückstandsfrei wäre und die Umgebung der Nebelkartusche verschmutzen würde! Außerdem könnte dann ein Fluidverlust über die jahrelange Lagerzeit der Kartusche nicht mehr verhindert werden.

Figur 12:

[0057] Gezeigt ist hier eine Lavaldüse (57), aufgesteckt auf das Ende des Austrittsrohres (47), um den hochgespannten trockenen Heißdampf zu beschleunigen und gleichzeitig abzukühlen. Damit schließt der Dampf schneller die Einbruchsfront, der Nebel wird weiter rückstandsfreier, die Temperatur des austretenden Heißdampfs kann weiter gesenkt werden.

[0058] Die hier gezeichnete Lavaldüse (57) steht hier nur stellvertretend für die anderen aus der Raketentechnik bzw. der Strömungsmechanik bekannten Düsenformen.

Figur 13:

[0059] Gezeichnet ist ein einfaches Metall- oder Keramikrohr (61), in das die Heizmischung (8) eingepreßt ist und das ganze damit zur Kartusche wird, die nach der ersten Anzündung der Heizmischung aus dem Heizkörper (1) bzw. (48) herausgezogen und wieder ersetzt werden kann.

Figur 14a und b:

[0060] Gezeichnet ist eine weitere Ausgestaltung des Heizkörpers (1) der Nebelkartusche, der in das mit Nebelfluid gefüllten Gehäuse (16) eintaucht. Anders als dort ist er aber zweigeteilt in den eigentlichen Heizkörper (1) bzw. (48) und einen Isolierring (68) aus Stahl oder einem anderen Metall, Kunststoff oder Keramik. Oder anders gesagt, die vorgestellte Lösung nähert zum einen das in den Metallkern / Heizkörper eingegossene Verdampferrohr nach Figur 6 an, zum anderen ermöglicht der Ersatz des Verdampferrohrs durch die in den Metallkern / Heizkörper eingedrehten Rillen eine bessere Anpassung der Dampfquerschnitte beim Vergrößern oder Verkleinern der Baugruppe (in der Praxis ist nicht jeder Rohrquerschnitt, der benötigt würde verfügbar, während der Querschnitt der Rille im Metallkern / Heizkörper fast beliebig gedreht bzw. angepaßt werden kann).

[0061] Im Gegensatz zu Figur 8 aber deckt hier der Isolierring (68) anders als der Kühlkörper (44) nicht den gesamten Heizkörper (48) ab, sondern nur den Teil bis zur fächerartigen Aufpilzung (73) des Heizkörpers (48). Ein Querschnitt durch diesen Teil des Heizkörpers ist in Figur 14b dargestellt. Es handelt sich hier wieder quasi um Kühlrippen (82) mit Hohlräumen (93), um die Wärmeenergie möglichst schnell vom Heizkörper (48) in das Nebelfluid (17) übertragen zu können (die Heizmischung liefert schon bei kleinen Nebelkartuschen eine Leistung von ca. 150 kW, die nur über eine möglichst große Oberfläche in das Fluid überführt werden kann).

[0062] Der Hohlraum (93) ist dabei wie gezeichnet dreieckförmig, trapezförmig oder auch rechteckig, je nachdem welches Fertigungsverfahren in Frage kommt bzw. eingesetzt wird.

[0063] Neben dem Nachteil der teureren Fertigung gegenüber dem einfachen Prinzip nach Figur 1 erhält man hier jedoch als wesentlichen Vorteil gegenüber des Aufbaus in Figur 8, daß das Fluid nun wieder direkt von der Heizkartusche (48) bzw. deren Unterteil (73) direkt aufgeheizt wird, der Zeitverzug zwischen der Anzündung der Heizmischung bis zum Verdampfen des Fluids damit beträchtlich sinkt! - Eine Grundforderung, will man Blitzeinbrüche durch Sicherheitsnebel bekämpfen!

[0064] Der Vorteil der Innenverdampfung relativ zum Heizkörper gesehen mit den damit erzielbaren wesentlich höheren Verdampfungstemperaturen nach Anordnung nach Figur 8 bleibt jedoch nach wie vor bestehen.

[0065] Zusätzlich wird noch ein Sicherheitsventil vorgesehen, bestehend aus der Membran (63), der Bohrung (64) und der Abdeckung (62), die wahlweise eingeführt werden kann, um bei zu hohen Druckanstiegen im Topf (16) den Druck ins Freie ablassen zu können und damit den Topf zu entlasten bzw. ein Zerlegen des Topfes zu verhindern.

[0066] Der Reihe nach laufen hier, zeitlich geordnet, folgende Vorgänge ab:

[0067] Nach dem Anzünden setzt die pyrotechnische Heizmischung (8) (ist in Figur 14a der besseren Übersichtlichkeit nicht schraffiert, sie füllt den gezeichneten innersten Hohlraum des Heizkörpers (48) mehr oder weniger vollständig aus) im Metallkern bzw. Heizkörper (1 bzw. hier 48) um und heizt diesen auf. Dieser gibt seine Wärmeenergie über die Stege (82) des Rippenteils (73) des Heizkörpers sowohl an das anliegende Nebelfluid (17), als auch an den drübergeschobenen Isolierkörper (44) ab, was eigentlich ein hier nicht erwünschter Nebeneffekt ist. Das Fluid wird damit aufgeheizt und verdampft schließlich.

[0068] Der noch nasse Dampf dringt über die Abdeckung bzw. als Membran wirkende Folie (56) in die Bohrung (74) ein, strömt durch das Loch bzw. die Düsenbohrung (55) und sammelt sich in der Querbohrung (75) und den unteren Sammelkanal (49) im Isolierring (68). Von dort strömt der Dampf in den darunterliegenden Sammelquerschnitt (50) des Heizkörpers (48) und dann durch die Rille bzw. die evtl. mehrgängig eingedrehten Rillen (51 bzw. 12), wo er weiter erhitzt wird und in der oberen Sammelrille (52) des Heizkörpers (48) gesammelt wird. Er strömt dann in die darüberliegende Sammelrille (53) des Isolierrings (68), dabei durch die Bohrungen (41) und (94), wo er dann im Sammelquerschnitt (78) gesammelt wird und über die Bohrung (20) durch den Deckel (19) nach außen geleitet wird und während des Kontaktes bzw. der Verwirbelung mit der kühlen Außenluft in Nebel umschlägt. In das Gewinde (79) kann bei Bedarf auch ein gerades oder gekrümmtes Dampfrohr (47) eingeschraubt werden, um den Dampf richten oder einfach nur führen zu können.

[0069] Auf das Dampfrohr (47) aufgesetzt oder einfach in das Gewinde (79) direkt eingeschraubt werden kann hier eine Düse (57, Figur 12), um den hocherhitzten Dampf noch weiter entspannen und temperaturmäßig noch weiter absenken zu können. Es kann hierbei eine einfache Kegeldüse eingesetzt werden oder auch eine Lavaldüse, wie in Figur 12 gezeichnet (Preisfrage).

[0070] Der Isolierkörper ist gegen den Deckel (19) durch die O-Ringe (76) und (77) abgedichtet, es geht hier aber auch jedes andere Abdichtungssystem, beispielsweise je eine Rille dort, wo der O-Ring sitzt und eine Abdichtscheibe (95), oder einfach nur die Verwendung eines Hochtemperaturdichtklebers, der dann anstelle der Abdichtscheibe (95) eingesetzt würde.

[0071] Der Topf (16) kann hierbei noch eine Innenisolierung oder eine Außenisolierung besitzen, die hier jedoch nicht extra eingezeichnet ist. Sie kann rohrähnlich eingesteckt oder aufgesteckt sein, falls der Topf (16) aus Metall ist, kann dieser auch mit eingespritzt sein.

[0072] Der Sammelquerschnitt (78) kann sowohl im Deckel, als auch im Isolierring (68) eingebracht sein, je nach Fertigungsverfahren. Der Isolierring (68) ist entweder aus Stahl (verglichen mit einem Heizkörper aus Kupfer oder Aluminium wirkt hier der wesentlich schlechter wärmeleitfähige Stahl quasi als Isolierring), einem anderen Metall, aus einem Kunststoff oder einer Keramik, je nach gewünschter Dampftemperatur!

[0073] Der Heizkörper (48) besteht entweder aus einem Stück, oder es wird der Rippenteil (73) extra aufgeschraubt, aufgenietet, aufgelötet, reibgeschweißt, entladungsverschweißt, einfach nur aufgeschumpft oder mit einem anderen Fügeverfahren fest oder lose miteinander verbunden. Er besteht aus Kupfer, Aluminium, einem anderen Metall oder aus Keramik, beschichtet oder unbeschichtet für bessere Korrosionsbeständigkeit oder für einen besseren Wärmeübergang.

[0074] Der Abstandsbolzen (71) zentriert den Heizkörper (48), sichert den richtigen Abstand (81) und besteht aus Metall, Kunststoff oder Keramik.

Figur 15a und b:

[0075] Der Isolierring (68) kann wie gezeichnet eingesetzt werden oder auch die Einströmöffnungen (32), (55) und (49) oben haben, wie es schon in Figur 10 dargestellt wurde, dann mit oder ohne eingesetzter Düsenschraube nach Figur 11. Die Ausströmöffnungen sind dann unten, wo entweder wie in Figur 10 gezeichnet ein Auslaßrohr (47) Richtung Deckel (19) angebracht oder seitlich aus dem Topf (16) mittels des Dampfrohrs (97) geführt wird, wie es in Figur 15a gezeichnet ist (der Heißdampf strömt hier über die Bohrung (96) ab und wird in den Topf (16) mittels des Dichtsystems (98, = O-Ring, Klebung oder auch Quetschschraube, hier nicht extra ausgeführt) eingedichtet). Das Dampfauslaßrohr (96) kann aber auch gleich direkt durch den Topf nach unten geführt werden, wie es Figur 15b zeigt. Der Rippenteil (73) hat hier geschickterweise ein Loch, wenngleich das Rohr auch neben dem Rippenteil an der Kammerinnenwand nach unten geführt werden könnte.

[0076] Der Dampfauslaß seitlich am Topf wird beispielsweise benötigt, um Baugruppenhöhe zu verringern, der Auslaß nach unten, um beispielsweise in eine Zwischendecke eingebauten Nebelkartuschen direkt nach unten ausblasen zu lassen.

[0077] Nur dadurch, daß der Verdampfungsraum, d.h. die Rippen/Rillen (25) bzw. die Spirale (51) nun nicht mehr von der relativ kalten Nebelflüssigkeit umgeben sind und die Temperatur am Ort der Rillen/Rippen/Spirale sich aufgrund des Temperaturgefälles zwischen dem Heizkörperinnenraum und der jeweiligen Temperatur des außen am Kühlkörper anliegenden Nebelfluids einstellt, liegt die Verdampfungstemperatur nun erstmals deutlich über der Siedetemperatur des Nebelfluids und erreicht so die ca. 300°C, die für die spätere effektive Nebelwirkung notwendig ist.

[0078] Gleichzeitig wirkt der relativ massive Isolierkörper als Wärmesenke und als Wärmespeicher, um den gesamten Vorgang etwas zu verlangsamen.

[0079] Das Austrittsrohr (97) bzw. (99) kann hierbei außen oder innen isoliert sein, um Wärmeverluste zu verkleinern, weil die es umgebende Flüssigkeit nur eine Temperatur von ca. 150°C hat, der Dampf im Rohr aber mehr als 300°C.

[0080] Zur Anpassung der durch die Heizmischung (8) zur Verfügung gestellten Wärmeenergie wird entweder nur eine Spirale (51) vom unteren Sammelquerschnitt (50) zum oberen Sammelquerschnitt (53) des Heizkörpers (48) in diesen eingedreht, oder auch 2, 3 oder noch mehr Spiralen, um sowohl den notwendigen Strömungsquerschnitt für den Dampf zur Verfügung zu stellen, alsauch um den Heizkörper selbst nicht zu sehr mechanisch zu schwächen und die Wärmeübertragung vom Heizkörper in den noch nassen Dampf in den Rillen optimieren zu können.

[0081] Je nach dem in den Heizkörper (48) eingebrachten gesamten Strömungsquerschnitt der Rillen (51) und dem zur Verfügung gestellten Querschnitt des Austrittsrohres (47) werden mehrere Austrittsrohre im Isolierkörper oder Deckel eingesetzt. Hierbei wird wieder jedes Austrittsrohr durch eine eigene Bohrung (41) vom gemeinsamen Sammelquerschnitt (53) versorgt.

[0082] Die Innenfläche des Isolierrings (68) kann wie gezeichnet entweder glatt, oder in dieser Fläche ebenfalls Riefen, Rillen oder Spiralen eingebracht sein.

[0083] Der Spalt (69) kann klein oder größer sein, je nach der gewünschten Dampftemperatur und des benötigten Dampf-Massenstroms.

[0084] Der Innenraum des Metallkerns / Heizkörpers (1 bzw. 48) kann wie der außen angebrachte Kühlkörper (44) oder wie schon die früher gezeigten Kühlrippen (25, Figur 3) gerippt sein, um den Wärmeübergang der heißen pyrotechnischen Mischung an die Innenwand deutlich zu verbessern und damit die Aufheizung und Verdampfung des Nebelfluids im Topf und dessen nachfolgenden weiteren Aufheizung zu beschleunigen.

[0085] Der Heizkörper (48) ist in den Kühlkörper (44) mittels O-Ringen (58) eingedichtet, um den während der Erhitzung des Naßdampfes in der Spirale (51) gegenüber dem Topfinnenraum stark ansteigenden Dampfdruck in den Spiralen halten zu können, den Naßdampf bzw. später den trockenen Heißdampf in die Spiralen bzw. Sammelquerschnitte zu zwingen und kein Abblasen des hochgespannten Dampfes in den Topfinnenraum zu erlauben: Das wäre ein Nebenschluß, der die Wirkung des gesamten Verdampfungssystems stark heruntersetzen würde!

[0086] Die Schraubverbindungen (83) dienen zur Befestigung des Heizkörpers am Deckel (19), die Gewindebohrungen (70) sind nur als Montagemöglichkeit für den Verwender der Nebelkartusche gedacht.

[0087] Wird der Topf (16) beispielsweise aus Stahlblech hergestellt und dieser dann wie in den Figuren (19) bis (24) dargestellt in den Deckel gebördelt, gerollt oder abschnittweise eingepreßt, können die Schraubverbindungen (83) und (101) entfallen.

Figur 16:

[0088] Dargestellt ist ein Verdampfersystem nach Figur 14, nur daß einige Bauteile bewußt weggelassen wurden.

[0089] So gibt es kein Fluid/Dampfeinlaßsystem aus den Bauteilen (56), (74), (55) und (75) mehr und noch weniger ein Einlaßsystem, wie es in Figur 10 mit den Einzelheiten (54), (55), (56), (32) und (33), gezeigt ist:

[0090] Wird das Fluid durch den heißen Rippenteil (73) erhitzt und baut sich ein Dampfdruck im Topf (16) auf, dann wird das Fluid (17) einfach durch die Leerräume (93) in die Sammelnuten (49) und/oder (50) gedrückt und damit in das Spiralensystem (51) bzw. Rippensystem (25) eingedrückt, wo das Fluid weiter erhitzt wird und wieder über die Bohrung (20) oder das dort eingesetzte Dampfrohr (47) nach außen geleitet wird.

[0091] Im Ausgangsteil ist hier eine andere Anordnung als bei Figur 14 gezeichnet: Der erhitzte Dampf sammelt sich hier in der Sammelnut (82), diese liegt entweder nur im Heizkörper, nur im Isolierring (68) oder je zur Hälfte in beiden und wird dann über die Bohrung (20) mit oder ohne extra Sammelnut im Deckel (78) nach außen geführt. Der Ausgangsbereich wird wieder herkömmlich durch ein Abdichtsystem, bestehend beispielsweise aus den O-Ringen (102) bzw. (76) abgedichtet. Es kann wie bei Figur 14 hier wieder einfach nur geklebt, eine Abdichtscheibe (95) eingelegt oder ein anderes Abdichtsystem verwendet werden.

[0092] Es handelt sich hier also um ein quasi abgespektes Verdampfersystem in Vergleich zu Figur 14, das aber wesentlich kostengünstiger zu fertigen ist.

[0093] Anstelle des hier gezeichneten Auslaßsystems kann auch das Auslaßsystem von Figur 14 verwendet werden, gleiches gilt für das Einlaßsystem. Prinzipiell gilt, daß Einlaßsysteme und Auslaßsysteme beliebig miteinander kombiniert werden können, je nach spezieller Kundenanforderung.

Figur 17 und 18:

[0094] Dargestellt ist ein anderer Aufbau des Gehäuses (16). Während bisher das Gehäuse aus einem hoch hitzebeständigen Kunststoff hergestellt wurde, der mittels Schrauben (101) am Deckel festgeschaubt wurde, wird hier der dampfund fluiddichte Teil aus einem Blechtopf gebildet, der wie in Figur 18 angedeutet in eine Nut (90) im Deckel abschnittweise eingedrückt wird, das Material (91) also in die Nut fließgepreßt wird. Deckel und Topf sind über das Abdichtsystem (102) fluid- und dampfdicht, das Blech ist außen durch die Isolierung (87) aus Kunststoff, Holz, Keramik oder einem anderen Isolierstoff wärmeisoliert. Die Isolierung erhält Bohrungen (92), falls die Außenisolierung bis oben hochgezogen wird, um das Fließpressen zu ermöglichen.

[0095] Das Blech besteht aus Metall, vornehmlich aus Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing oder ein anderes Metall sind möglich, auch die Verwendung neuer hochtemperaturbeständiger Kunststoffe ist hier möglich.

[0096] In Bohrung (93) wird der Elektrodenanschluß (6) eingesetzt.

[0097] Durch dieses Verfahren brauchen die Schrauben (101) und auch (83) nicht mehr verwendet werden, gleichzeitig kann die Kartusche nicht mehr so leicht unbefugt geöffnet werden.

Figur 28 und 29:

[0098] Gezeichnet ist das in den Heizkörper integrierte Einlaß- bzw. Auslaßsystem, einmal nur als einfaches (Düsen)loch (Fig.28a), im anderen Fall mit eingeschraubtem Düsensystem (Fig.28b). In Fig.29a wird der Heißdampf nach unten geleitet, in Fig.29b ist die Situation bei seitlichem Auslaß des Heißdampfes gezeichnet.

[0099] Die in Figure 29 gezeichneten Auslaßsituationen sind prinzipiell auch bei den anderen Heizkörperformen nach Figur 8 und 10 anwendbar.

Figur 30:

[0100] Ersetzt wird hier mit (111) quasi der Heizkörper (12).

[0101] Er besitzt nun nicht mehr eine zentrale Öffnung zur Aufnahme der Heizmischung, sondern sie ist in mehrere Aufnahmebohrungen (112) aufgeteilt, die entweder jedes seine eigene Anzündung besitzen, insbesondere nach Art der Mittelelektrode (3), oder lediglich über die Überzündkanäle (185) parallel oder über (186) seriell miteinander verbunden sind und dabei während des Abbrennens der Heizmischung dann die nächste Heizmischung in der nächsten Bohrung anzünden.

[0102] Mit der Aufteilung der Mischung wird einerseits eine Herabsetzung der örtlichen Energiedichten erreicht, die anderenfalls zur Zerstörung des Heizkörpers geführt hätten (die Menge der Heizmischung kann hierbei nicht einfach reduziert werden, weil sie der Energieträger ist und eben in der Menge vorhanden sein muß, um das anliegende Nebelfluid restlos zu verdampfen), mit den Überzündkanälen kann darüberhinaus eine zeitliche Abfolge der Abbrände der Heizmischung in den einzelnen Bohrungen erreicht werden - damit kann die Außentemperatur des Heizkörpers über längere Zeit konstant gehalten werden bei gleichzeitiger Begrenzung der lokalen Energiedichten.

[0103] Dieser Effekt kann optimiert werden durch ungleich große Bohrungen (112) und / oder eine gleichzeitige Strukturierung, wie dies im Fall der zentralen Bohrung (113) in Figur 31b bzw. in Figur 32 angedeutet ist. Damit kann beispielsweise erreicht werden, daß der Energiefluß aus der großen zentralen Bohrung das den Heizkörper umgebende Nebelfluid und das ganze System erst einmal erhitzt und verdampft wird - und dann die nacheinander abbrennenden Heizmischungen in den kleineren Bohrungen diesen Vorgang konstant aufrecht erhalten.

[0104] Die beschriebene Aufteilung in getrennte Aufnahmebohrungen für die Heizmischung kann durch Gießen, spanabhebender Bearbeitung, Kokillenguß usw. in einem erreicht werden, es läge damit ein integrierter Heizkörper vor, oder es wird in einem Heizkörper mit einfacher zentralen Bohrung ein oder mehrere Einsätze so eingeführt, daß eben diese Aufteilung erreicht wird.

[0105] Dieser Einsatz kann wiederrum als ein Bauteil eingeschoben oder eingepreßt sein, ungeteilt oder horizontal und/oder vertikal geteilt sein, um die Herstellung oder Integration einmal zu vereinfachen oder auf diese Weise die Überzündkanäle einfach darzustellen.

[0106] Die Überzündkanäle sind rund, eckig oder schlitzförmig, sie sind mittig, mehr unten oder oben oder gemischt angeordnet, je nachdem, wie der Abbrand zeitlich gesteuert werden soll.

[0107] Parallel und seriell wirkende Überzündkanäle können wie in Figur 30b gezeigt miteinander kombiniert werden, um den erforderlichen oder gewünschten Energiefluß zu ermöglichen.

[0108] Ergänzend hierzu können die Bohrungen Richtung Deckel mit einer Wärmeisolation (110) ausgestattet werden, um den Wärmefluß in diese Richtung zu begrenzen und die Energie vornehmlich in das außen am Mantel und unten anliegende Nebelfluid einzuleiten.

Figur 31:

[0109] Figur 31 zeigt eine Abart der Aufteilung der Bohrungen für die Aufnahme der Heizmischung aus Figur 30: Gezeichnet ist hier nur wieder nur eine zentrale Bohrung, die aber extrem wie als Pos. (113) gezeigt so strukturiert ist, der Abbrand wieder örtlich im Heizkörper verteilt wird.

[0110] Durch geschickte Optimierung dieser Struktur ist es überdies möglich, hier gleichzeitig die Effekte Aufschmelzen und Verdampfung der späteren Opferscheiben (115 ff) mit zu integrieren und damit Temperaturspitzen, die den Heizkörper unzulässig schädigen würden durch Zwischenspeicherung von Energie in Form von Schmelz- und Verdampfungswärme des Heizkörpermaterials zu vermeiden.

Figur 32:

[0111] Gezeichnet sind hier nur die Verhältnisse aus Figur 30 und 32, wenn beides miteinander kombiniert wird. Auch hier können die Bohrungen unterschiedlichen Durchmesser, Größe, Tiefe, aber auch andere Innenstruktur aufweisen.

Figur 33 und 34:

[0112] Während in Figur 30 bis 32 die Leistungsdrosselung durch eine örtliche Verteilung der Heizmischung im Heizkörper erreicht wurde, wird hier in Reinkultur die Drosselung durch Wärmezwischenspeicherung in Form von Schmelzwärme und Verdampfungswärme der Opferscheiben (115), (117), (118)m (121), (136) oder (137) erreicht:

[0113] Werden diese Scheiben während des Abbrands der Heizmischung (8) über die jeweilige Schmelz- bzw. Verdampfungstemperatur erhitzt, wird im Material dieser Opferscheiben eine ungeheuer große Energiemenge zwischengespeichert, die Innentemperatur des Heizkörpers wird dadurch nicht mehr wesentlich ansteigen, der Energiefluß nach außen und die Belastung des Heizkörpers selbst ist wie gewünscht gedrosselt. Ist die Heizmischung dann verbraucht, gibt das hocherhitzte Material der Opferscheiben dann diese vorher gespeicherte Energie auf niedrigerem Niveau wieder ab, so dass damit gleichzeitig die Funktionszeit gewünscht verlängert werden kann.

[0114] Mit diesem Kniff kann bei gleichem Energieinhalt des Heizkörpers und bei gleich schnell abbrennender Heizmischung die Wärmeleistung nach außen durch zeitliche Streckung gewünscht eingestellt werden und überdies die thermische Belastung des Heizkörpers selbst drastisch gesenkt werden, ohne Energie bzw. Heizvermögen zu "verlieren".

[0115] Mit (109) ist die Oberfläche der Heizmischung gekennzeichnet, die Opferscheiben haben einen Abstand (107) voneinander, die unterste einen Abstand (132) vom Boden des Heizkörpers (48).

[0116] Der Boden des Heizkörpers kann rund, eben oder keilförmig ausgebildet werden, zur schnellen Aufheizung der Opferscheiben können diese mit Bohrungen (116) versehen sein, die auch schlitzartig eingebracht sein können.

[0117] (118) ist die Öffnung für die eventuell vorhandene Mittelelektrode, mit (119) ist der obere Keilwinkel und mit (120) der untere Keilwinkel der Opferscheiben, mit (122) der evtl. vorhandene ebene Teil der Opferscheiben bezeichnet. Durch diese schalenförmige Formgebung der Opferscheiben erreicht man einmal die weitere Erhöhung der Oberfläche der Opferscheiben, eine Steuerung des Aufschmelz- bzw. Verdampfungsvorgangs und eine Bändigung" bzw. Führung der auftretenden Schmelze.

[0118] Ringförmige Opferscheiben sind in Figur 33 als Pos.(136) und (137) gezeichnet.

Figur 38:

[0119] Figur 38 zeigt erstmals eine Anordnung, bei der zentral keine Heizmischung mehr eingebracht ist, sondern dort nur der (Verdampfer)kern (150) zur gezielten Erhitzung des Fluids bzw. Naßdampfes (Figur 38a) in den Rillen (51) und den Querschnitten (52) - diese Rillen ersetzen die Verdampferspirale -. Auch ein Aufbau ist möglich, wo nur innen das Nebelfluid zusammen mit dem Leervolumen sitzt (Figur 38b) und außen die Heizmischung in mehreren Bohrungen (112) oder oder einem ringförmigen Hohlquerschnitt an Stelle der Bohrungen im (Verdampfer)kern (150) (nicht gezeichnet) eingebracht ist.

[0120] Damit liegt hier wieder eine örtliche Verteilung der Heizmischung in mehrere Bohrungen (112) vor, die bei entsprechender Verbindung der Bohrungen untereinander und bei Zündung von nicht allen Mischungen gleichzeitig zu einer gleichzeitig zeitlichen Verteilung der Energie bzw. Leistungsabsenkung bzw. Verringerung der Belastung des Heizmantels (151) führt.

[0121] Ansonsten sind hier wieder die schon bekannten Einzelheiten eingetragen, die wie bisher auch schon, nicht alle gleichzeitig vorhanden sein müssen!

[0122] Das innere Einspritzsystem kann hierbei unten eingebracht sein, wie es in Figur 38b gezeichnet ist, oder mittig oder oben, die Ausgleichsvolumina speichern Druckenergie zwischen und können größer oder auch kleiner sein wie eingezeichnet (=Optimierungsfrage).

[0123] Gleiches gilt für das Einspritzsystem (148) in Figur 38b, es kann das Fluid von unten wie gezeichnet, radial von außen (nicht gezeichnet) oder aus dem Ausgleichsvolumen anzapfen bzw. einführen. Hier gelten die gleichen Ausführungsformen für das Einspritzsystem, wie sie in den Nachmeldungen zur Basisanmeldung Nebelkartusche" aufgezeigt wurden.

[0124] Auch die Überströmöffnungen (187) können seitlich durch (73) und (159) eingebracht werden - auch hier ist das eine Optimierungsfrage bzw. eine Frage der einfachen Herstellung.

Figur 39:

[0125] In Figur 39 sind die Verhältnisse von Figur 38 wiederholt, nur daß hier neben dem äußeren Heizmantel (151) zusätzlich noch wieder eine zentrale Heizmischung eingebracht ist

[0126] Zusammenfassend kann folgendes festgestellt werden: Die Erfindung betrifft eine autarke Vorrichtung zum Verdampfen bzw. Vernebeln von Flüssigkeiten. Der Heizkörper wird durch eine Mischung von energieabgebenden Stoffen betrieben, insbesondere von pyrotechnischen Mischungen, die im Regelfall bei der Verwendung von Termitmischungen und der rein elektrischen Anzündung über eine durch Stromdurchgang ultrahoch erhitzte Kohle- oder Graphitseele dem Sprengstoffgesetz nicht unterliegt und daher von jedermann gehandhabt, gelagert und verwendet werden darf. Nur in Ausnahmefällen wird eine pyrotechnische Mischung und eine entsprechende Anzündung über eine Anzündoder Zündpille verwendet, die dann die Vorrichtung wieder dem Sprengstoffgesetz unterwerfen würde.

[0127] Je nach Ausführung des Heizkörpers wird keine Regelung benötigt (der Heizkörper steckt in dem mit der zu verdampfenden Flüssigkeit gefüllten Topf).

[0128] Es wird damit eine von einer externen Energie völlig unabhängige Nebelkartusche möglich, die auf Knopfdruck oder per Fernsteuerung Nebel auf der Ladefläche von LKWs, in gepanzerten Fahrzeugen, in geparkten Fahrzeugen, in Automaten und in Geldautomatenvorräumen erzeugen kann, um damit Dieben ihr Vorhaben zu durchkreuzen.

[0129] Die beschriebene Kartusche wird die Grundvoraussetzungen des VdS erfüllen, als gleichwertige Baugruppe zu Alarmanlagen zugelassen zu werden (keine Brandlast, 60h Gangreserve), der Zustand der Kartusche kann daher an bereits vorhandene zugelassene Alarmanlagen rückgemeldet werden.

[0130] Anders als beim reinen Hineinstecken eines oder mehrerer Heizkörper in ein Nebelfluid wird bei den aufgezeigten technischen Ausführungen des Heizkörpers mit interner Verdampfung das Nebelfluid optimal ausgenutzt und das Fluid so weit getrocknet, daß ein heißer trockener Dampf entsteht und damit ein Nebel, der rückstandsfrei ist.

[0131] Anders als bei den bis heute üblichen Nebelerzeugern im militärischen und neuerdings auch im europäischen Umfeld vermarkteten Geräten (beispielsweise Handesname FOG in Italien und Frankreich) liegt bei der angemeldeten Nebelkartusche ein echter Nebel vor, d.h. feinste Flüssigkeitströpfchen in Luft und nicht wie bei diesen anderen Produkten feinste feste Teilchen in Luft, wodurch diese eigentlich Raucherzeuger sind und damit nur Rauch aber nicht wirklich Nebel erzeugen und damit auch prinzipiell nicht rückstandsfrei sein können!

[0132] Die Ausgestaltung der Kartuschenteile in Richtung Großserie wurde berücksichtigt.

[0133] Es wird damit erstmals eine von einer externen Energie völlig unabhängige Nebelkartusche möglich, die auf Knopfdruck oder per Fernsteuerung Nebel auf der Ladefläche von LKWs, in gepanzerten Fahrzeugen, in geparkten Fahrzeugen und in Geldautomatenvorräumen erzeugen kann, um damit Dieben ihr Vorhaben zu durchkreuzen.

[0134] Es werden Gestaltungen der Kartusche aufgezeigt, die sowohl die Fertigung der Baugruppe vereinfachen und verbilligen, alsauch die Funktion stabilisieren, die die ausgestoßene Nebelmenge bzw. den Grad der Umsetzung des Nebelfluids erhöhen und den Bereich der Anwendungsmöglichkeiten vergrößern.

[0135] So begrenzt ein Düsensystem bzw. Düsenteil (54) am Dampfeinlaß im Gehäuse (16) bzw. hier im Kühlkörper (44) den Massenstrom des Nebelfluids so stark, daß der Naßdampf restlos in trockenen Dampf umgesetzt werden kann. Außerdem wird das Düsenteil jetzt in den Kühlkörper (44) integriert, sodaß eine zusätzliche Aufnahme für das Düsenteil am früheren Einlaß der Verdampferspirale (14) entfallen kann.

[0136] Die Verdampferspirale (14) wird nun in die Oberfläche des Heizkörpers integriert, sodaß die Spirale (14) als extra Bauteil entfällt, gleichzeitig wird das ganze System damit beliebig verkleinerbar und vergrößerbar, weil die Spiralquerschnitte nun erstmals beliebig mit verkleinert und vergrößert werden können, ohne handelsübliche Rohrabmessungen verwenden zu müssen. Aus der Verdampferspirale (14) wird nunmehr ein System von Rillen (51) und Austrittsrohren (47).

[0137] Ein austrittsseitiges Düsensystem (57) beschleunigt den Dampf, so daß nun der Nebelaufbau schneller als bisher erfolgen kann und damit schneller als bisher die Einbruchsfront geschlossen wird. Gleichzeitig wird der Heißdampf bzw. Nebel trockener und kühler, d.h. die Verbrennungsgefahr in der Nähe des Dampfaustritts wird herabgesetzt.

[0138] Außerdem braucht die Nebelkartusche nunmehr nur noch aus Steckteilen bestehen. Durch die Kombination des einfachen Verdampfungssystems mit der Heizkörper-/Kühlkörperlösung wird der Zeitverzug zwischen der Anzündung und des Austritts des ersten Dampfes deutlich reduziert. Damit kann die Nebelkartusche besser als bisher gegen Blitzeinbrüche eingesetzt werden.

[0139] Durch die Verwendung eines innen oder außen isolierten Blechtopfes (85) anstelle des bisher verwendeten Kunststofftopfes (16) werden Montagearten ermöglicht, die die bisher notwendigen Schraubverbindungen (101) und (83) entbehrlich werden lassen und damit die Fertigungskosten drastisch reduzieren.

[0140] Durch die Ermöglichung des Dampfaustrittes nach der Seite wird die Bauhöhe der Nebelkartusche spürbar verkleinert, durch den Dampfaustritt durch den Boden des Topfes (16) nach unten weitere Einbaumöglichkeiten geschaffen.

[0141] Zusätzlich werden die Maßnahmen vorgestellt, die bei größeren leistungsfähigeren Kartuschen notwendig sind, um die hier dann auftretenden Energiedichten beherrschen zu können. Ohne diese Sondermaßnahmen wären die hier auftretenden Energiedichten nicht mehr beherrschbar und damit die herkömmlichen Kartuschen mit mehr Heizmischung darin bei den dann benötigten Wandstärken entweder kaum Verneblerleistung bringen oder bei den effektiven dünnen Wandstärken sofort durchbrennen bzw. durchbrechen.

[0142] Das wird dadurch erreicht, indem die Heizmischung entweder örtlich verteilt bzw. in mehrere Heizmischungen aufgeteilt wird, diese dann zeitlich verzögert gezündet werden oder über alternative Zündverfahren anders, d.h. langsamer gesteuert abbrennen.

[0143] Die hier aufgezeigten Heizkörpertypen tragen dem Rechnung, sie erniedrigen überdies die maximal im Heizkörper auftretende Temperatur auf eine beherrschbare Größenordnung. Hierzu werden erstmals bewußt die physikalischen Effekte Aufschmelzen und Verdampfen von festen Materialien eingesetzt und für den Bereich Nebelkartusche optimiert.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Verdampfen und/oder Vernebeln von Flüssigkeit,

a) mit einem Gehäuse,

b) mit einer beheizbaren Heizkörpereinheit, welche im Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen der Außenwandung der Heizkörpereinheit und der Innenwandung des Gehäuses die zu verdampfende und/oder vernebelnde Flüssigkeit (17) vorgesehen ist,

c) wobei in der Heizkörpereinheit ein Rohrsystem oder rohrähnliches System gebildet ist,

d) so dass bei einem Beheizen der Heizkörpereinheit zunächst die Flüssigkeit über die Außenwandung der Heizkörpereinheit aufgeheizt und zumindest teilweise verdampft wird und

e) anschließend die erhitzte und zumindest teilweise verdampfte Flüssigkeit über eine Zuführöffnung in das Rohrsystem oder rohrähnliche System eintritt, in diesem vollständig verdampft oder weiter erhitzt wird und der hierbei entstehende trockene Heißdampf unter erhöhtem Druck aus einer Austrittsöffnung aus dem Gehäuse austritt,
dadurch gekennzeichnet,

f) dass die Heizkörpereinheit aus einem beheizbaren Heizkörper und einem als Mantel um den Heizkörper ausgebildeten Kühl- oder Isolierkörper besteht, wobei zwischen dem Heizkörper und dem Kühl- oder Isolierkörper durch in der Außenwandung des Heizkörpers vorgesehene rillenförmige oder schraubenförmige Nuten das rohrähnliche System gebildet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper durch eine in diesem vorgesehene pyrotechnische Heizmischung aufheizbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Heizmischung als Termitmischung ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper innen strukturiert ist, um durch die erreichte größere Oberfläche den Wärmeübergang von der pyrotechnischen Heizmischung auf den Heizkörper zu verbessern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper elektrisch oder mittels eines flüssigen oder verdampften Stoffs beheizbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebelflüssigkeit Markierungsstoffe beigegeben sind, die an Kleidung und oder dem Körper einer damit in Berührung kommenden Person haften, so dass bei Einsatz der Vorrichtung als Warn- oder Schutzeinrichtung, vorzugsweise in einem KFZ, eine in einen überwachten Raum widerrechtlich eindringende Person nach einer durch das Eindringen ausgelösten Aktivierung der Vorrichtung identifiziert werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit Wirkstoffe beigegeben sind, welche das Bewusstsein, die Bewegungsfähigkeit und/oder die Wahrnehmungssinne einer Person beeinträchtigen oder gänzlich ausschalten.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsensystem oder ein Düsenteil (54) an der den Dampfeinlass bildenden Zuführöffnung des Rohrsystems oder rohrähnlichen Systems den Massenstrom der zumindest teilweise verdampften Flüssigkeit so stark begrenzt, dass der Nassdampf durch weiteres Aufheizen restlos in trockenen hochgespannten Dampf umgesetzt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Heizmischung (8) samt Anzündung nicht direkt in die Heizkörpereinheit (1, 48), sondern in ein Rohr (61) eingebracht ist, welches als Kartusche in die Heizkörpereinheit (1, 48) eingeschoben ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Düsensystem (57) vorgesehen ist, welchem der erzeugte Heißdampf zugeführt wird und welches den hochgespannten Heißdampf beschleunigt, abkühlt und weiter rückstandsfrei macht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Heizmischungen, insbesondere Thermite, entweder örtlich verteilt, insbesondere in mehrere Heizmischungen aufgeteilt sind, diese vorzugsweise zusätzlich zeitlich verzögert gezündet werden oder insbesondere über alternative Zündverfahren langsamer gesteuert abbrennen.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Heizkörper Opfermaterial, insbesondere Opferscheiben, aus einem Material mit mittlerer oder hoher Schmelzwärme und/oder hoher Verdampfungswärme eingebracht ist, insbesondere in eine oder mehrere Bohrungen zusammen mit der pyrotechnischen Heizmischung, um durch das Aufschmelzen oder Verdampfen Energie während des Abbrands der Heizmischung zwischenzuspeichern und nachträglich wieder abzugeben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Opfermaterial Teilkörper, insbesondere ein Granulat aus dem Opfermaterial, mit der Heizmischung mit eingefüllt oder eingepresst sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmischung mit festen, gallertartigen oder flüssigen Zusatzstoffen versehen ist, die die innere Energie des Heizstoffes herabsetzen und/oder beim Abbrand der Heizmischung Energie zwischenspeichern, insbesondere in Form des Wassergehalts der Heizmischung.

Claims

1. Device for vaporisation and/or atomisation of fluid,

a) with a housing,

b) with a heatable heater body unit arranged in the housing, where the liquid (17) to be vaporised and/or atomised is provided between the outer wall of the heater body unit and the inner wall of the housing,

c) where in the heater body unit is formed a pipe system or pipe-like system,

d) so that on heating of the heater body unit, first the fluid is heated and at least partly vaporised via the outer wall of the heater body unit, and

e) then the heated and at least partly vaporised fluid enters the pipe system or pipe-like system via a supply opening, is fully vaporised or further heated therein and the resulting dry hot vapour emerges from an outlet opening of the housing under increased pressure,
characterised in that

f) the heater body unit comprises a heatable heater body and a cooling or insulating body formed as a sheath about the heater body, where between the heater body and the cooling or insulating body, the pipe-like system is formed by fluted or helical grooves provided in the outer wall of the heater body.

2. Device according to claim 1, characterised in that the heater body can be heated by a pyrotechnic heating mixture provided therein.

3. Device according to claim 2, characterised in that the pyrotechnic heating mixture is formed as a thermic mixture.

4. Device according to any of claims 2 or 3, characterised in that the heater body is structured on the inside in order, through the resulting enlarged surface area, to improve the heat transfer from the pyrotechnic heating mixture to the heater body.

5. Device according to claim 1, characterised in that the heater body can be heated electrically or by means of a liquid or vaporised substance.

6. Device according to any of the previous claims, characterised in that added to the atomised fluid are marking substances which adhere to the clothing and/or the body of a person coming into contact therewith, so that on use of the device as a warning or protection device for example in a motor vehicle, a person entering the monitored space illicitly can be identified after activation of the device triggered by the intrusion.

7. Device according to any of the previous claims, characterised in that added to the fluid are active substances which hinder or fully exclude the consciousness, mobility and/or awareness of a person.

8. Device according to any of the previous claims, characterised in that a nozzle system or a nozzle part (54) on the supply opening that forms the vapour inlet of the pipe system or pipe-like system restricts the mass flow of the at least partly vaporised fluid so greatly that by further heating the wet vapour is converted without sediment into dry high tension vapour.

9. Device according to any of claims 2 to 8, characterised in that the pyrotechnic heating mixture (8) and ignition are introduced not directly into the heater body unit (1, 48) but into a pipe (61) which is inserted in the heater body unit (1, 48) as a cartridge.

10. Device according to any of the previous claims, characterised in that a nozzle system (57) is provided to which the generated hot vapour is supplied and which accelerates the high tension hot vapour, cools this and further makes it sediment-free.

11. Device according to any of claims 2 to 10, characterised in that pyrotechnic heating mixtures, in particular thermic, are either locally distributed in particular divided into several heating mixtures which are preferably also ignited with a time delay or in particular burn more slowly in a controlled manner via alternative ignition processes.

12. Device according to any of the previous claims, characterised in that introduced into the heater body is sacrificial material, in particular sacrificial discs of a material of medium or high latent heat of fusion and/or vaporisation, in particular in one or more bores together with the pyrotechnic heating mixture in order by fusion or vaporisation to store energy temporarily during combustion of the heating mixture and emit this again subsequently.

13. Device according to claim 12, characterised in that as sacrificial material part bodies, in particular a granulate of the sacrificial material, are inserted or pressed in with the heating mixture.

14. Device according to one of claims 2 to 13, characterised in that the heating mixture is equipped with solid, gaseous or liquid additives which reduce the internal energy of the heating substance and/or on combustion of the heating mixture temporarily store energy, in particular in the form of the water content of the heating mixture.

Revendications

1. Dispositif d'évaporation et/ou de nébulisation de liquide,

a) avec un boîtier,

b) avec une unité de corps de chauffe, chauffante, qui est disposée dans le boîtier, le liquide (17) à évaporer et/ou à nébuliser étant prévu entre la paroi extérieure de l'unité de corps de chauffe et la paroi intérieure du boîtier,

c) dans lequel un système tubulaire ou un système similaire à un tube est formé dans l'unité de corps de chauffe,

d) de sorte que, lorsque l'unité de corps de chauffe est chauffée, le liquide est tout d'abord chauffé par la paroi extérieure de l'unité de corps de chauffe et évaporé tout au moins en partie et

e) ensuite, le liquide chauffé et au moins en partie évaporé pénètre, par une ouverture d'amenée, dans le système tubulaire ou le système similaire à un tube, est complètement évaporé dans celui-ci ou encore chauffé et la vapeur chaude sèche ainsi formée sort du boîtier, sous pression accrue, par une ouverture de sortie,
caractérisé en ce

f) que l'unité de corps de chauffe est constituée d'un corps de chauffe chauffant et d'un corps de refroidissement ou isolant, formé comme enveloppe autour du corps de chauffe, et le système similaire à un tube est formé par des rainures en forme de cannelures ou de vis prévues dans la paroi extérieure du corps de chauffe.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffe est chauffé par un mélange chauffant pyrotechnique prévu dans celui-ci.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange chauffant pyrotechnique est constitué en tant que mélange de thermite.

4. Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le corps de chauffe est structuré à l'intérieur de manière à améliorer, grâce à la plus grande surface obtenue, le transfert de chaleur du mélange chauffant pyrotechnique au corps de chauffe.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de chauffe est chauffant électriquement ou au moyen d'une substance liquide ou évaporée.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au liquide nébulisé des substances de marquage sont ajoutées qui adhèrent sur le vêtement et/ou sur le corps d'une personne venant en contact avec, de sorte qu'en cas d'utilisation du dispositif comme dispositif d'avertissement ou de protection, de manière préférable dans un véhicule automobile, une personne pénétrant illégalement dans un local surveillé peut être identifiée après une activation du dispositif déclenchée par la pénétration.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au liquide des substances actives sont ajoutées qui réduisent ou suppriment entièrement la conscience, la capacité de mouvement et/ou les sens de perception d'une personne.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de buse ou une pièce constituant une buse (54) sur l'ouverture d'amenée, formant l'entrée de vapeur, du système tubulaire ou système similaire à un tube, limite le débit massique du liquide évaporé au moins en partie, de manière tellement importante que la vapeur humide est transformée, par poursuite du chauffage, intégralement en vapeur sèche sous haute pression.

9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le mélange chauffant pyrotechnique (8) avec allumage n'est pas introduit directement dans l'unité de corps de chauffe (1, 48), mais dans un tube (61) qui est poussé sous forme de cartouche dans l'unité de corps de chauffe (1, 48).

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un système de buse (57) auquel la vapeur chaude produite est amenée et qui accélère, refroidit et rend encore plus exempte de résidu la vapeur chaude sous haute pression.

11. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les mélanges chauffants pyrotechniques, en particulier les thermites, soit sont répartis localement, en particulier divisés en plusieurs mélanges chauffants, ceux-ci sont en outre de manière préférable allumés de manière temporisée, soit brûlent en étant commandés plus lentement en particulier au moyen d'autres procédés d'allumage.

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est introduit dans le corps de chauffe une matière consommable, en particulier des plaques consommables, en une matière ayant une chaleur moyenne ou élevée de fusion et/ou une chaleur élevée d'évaporation, en particulier dans un ou plusieurs perçages avec le mélange chauffant pyrotechnique, afin d'emmagasiner temporairement, par la fusion ou l'évaporation, de l'énergie pendant la combustion du mélange chauffant et de la dégager à nouveau ultérieurement.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que, comme matière consommable, des corps particulaires, en particulier un granulat constitué de matière consommable, sont introduits ou compactés avec le mélange chauffant.

14. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que le mélange chauffant est muni d'additifs solides, de type gélatineux ou fluides, qui abaissent l'énergie de la substance chauffante et/ou emmagasinent temporairement de l'énergie, en particulier sous forme de la teneur en eau du mélange chauffant, pendant la combustion du mélange chauffant.

Zeichnung