Feuerlöscheinrichtung mit einem Speicher für ein als Löschmittel dienendes tiefsiedendes verflüssigtes Gas

Abstract

 Feuerlöscheinrichtungen können mit flüssigem Stickstoff als Löschmittel betrieben werden. Zum Löschen offener Brände hat sich Stickstoff jedoch als weniger geeignet erwiesen, da es wegen seines vergleichsweise geringen Molekulargewichtes ein unbefriedigendes Sinkverhalten besitzt. Andere, in dieser Hinsicht besser geeignete tiefsiedende verflüssigte Gase, insbesondere Argon, erscheinen zu teuer, weil wegen des nicht zu verbindernden Wärmestromes in den Speicher mit erheblichen Abdampfverlusten zu rechnen ist. Zwecks Vermeidung dieser Nachteile wird im Kopfraum (4) des Speichers (1) ein Kryo-Kondensator (5) angeordnet, der mit einem externen Kälteeerzeuger (6) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Feuerlöscheinrichtung mit einem Speicher für ein als Löschmittel dienendes tiefsiedendes verflüssigtes Gas nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Wertvolle technische Anlagen, zum Beispiel Elektronikanlagen, sind mit automatisch wirkenden Feuerlöscheinrichtungen ausgestattet, die mit Löschmitteln aus der Reihe der Halone arbeiten. Es handelt sich hierbei um an sich ideale, hochwirksame Löschmittel, die aber in Zukunft nicht mehr zugelassen werden. Als Alternative zu den Halonen stehen Kohlendioxyid und inerte tiefsiedende verflüssigte Gase zur Verfügung. Kohlendioxid ist jedoch für wertvolle technische Anlagen wenig geeignet. Nach Bränden, die mit Kohlendioxid gelöscht werden, treten an dafür empfindlichen Metallteilen Korrosionsschäden auf, die auf die Einwirkung der sich bildenden Kohlensäure aus Kohlendioxid und Wasserdampf zurückzuführen sind. Insbesondere für elektronische Bauelemente ist dies sehr nachteilig. Nach einem rechtzeitig mit Kohlendioxid gelöschten Brand können so Sekundärschäden, teilweise mit Langzeitwirkung, auftreten.

[0003] Von den inerten tiefsiedenden verflüssigten Gasen ist bisher nur Stickstoff als Löschmittel verwendet worden. So zeigt beispielsweise die US-PS 3 830 307 eine Feuerlöscheinrichtung mit flüssigem Stickstoff als Löschmittel. Stickstoff als Feuerlöschmittel hat sich in bestimmten Einsatzfällen gut bewährt, beispielsweise bei Grubenbränden. Zum Löschen offener Brände hat sich Stickstoff dagegen als weniger geeignet erwiesen. Die Ursache hierfür ist sein vergleichsweise niedriges Molekulargewicht von 28, aus dem ein niedriges Dichteverhältnis zur Luft und damit ein schlechtes Sinkverhalten resultiert. Andere inerte tiefsiedende verflüssigte Gase erscheinen in dieser Hinsicht besser geeignet. So beträgt beispielsweise das Molekulargewicht von Argon 40 und erreicht damit fast das Molekulargewicht von Kohlendioxid, nämlich 44. Gasförmiges Argon hat nahezu die gleiche Dichte wie gasförmiges Kohlendioxid. Das Dichteverhältnis zur Luft beträgt z.B. bei 0° C und 1,013 bar für Argon 1,38 und für Kohlendioxid 1,53. Nachteilig erscheint jedoch der im Vergleich zu Stickstoff hohe Preis für Argon. Dies gilt erst recht für andere inerte tiefsiedende verflüssigte Gase. Wegen des nicht zu verhindernden Wärmestromes in den Speicher für das tiefsiedende verflüssigte Gas treten teure Abdampfverluste auf. Während sie bei Stickstoff in Kauf genommen werden können, da ein gelegentliches Auffüllen des Speichers mit flüssigem Stickstoff, um den verdampften Stickstoff zu ersetzen, nicht all zu teuer ist, wäre dies bei Argon ein sehr erheblicher Kostenfaktor.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Feuerlöscheinrichtung mit einem Speicher für ein als Löschmittel dienendes tiefsiedendes verflüssigtes Gas, insbesondere Argon, zu schaffen, bei der die Kosten für die Speicherung des verflüssigten Gases sehr niedrig gehalten werden können.

[0005] Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Als Löschmittel wird Argon bevorzugt. Da seine Dichte ähnlich der des Kohlendioxids ist, weist es ähnlich gute Löscheigenschaften auf wie Kohlendioxid, ohne dessen Nachteile zu besitzen. Der Speicherdruck des Argons beträgt vorzugsweise 15 bis 40 bar, so daß übliche Druckspeicher verwendet werden können. Als Kälteerzeuger sind Kompressionsmaschinen mit Helium als Betriebsgas gut geeignet, wie sie aus der Kryophysik bekannt sind. Bei hohen Speicherdrücken des Argons können jedoch auch andere Kälteerzeuger eingesetzt werden, beispielsweise mittels eines Kryomediums wie flüssigem Stickstoff. In Sonderfällen, beispielsweise bei sehr großen Speichern für das flüssige Argon, kann die Kältezufuhr auch in einem außerhalb des Speichers angeordneten separaten Aggregat erfolgen, so daß der Kryokondensator im Kopfraum des Speichers entfällt.

[0008] In der Regel wird man mehrere Verbindungsleitungen aus dem Flüssigraum des Speichers hin zu verschiedenen Stellen des zu schützenden Raumes oder hin zu verschiedenen zu schützenden Räumen vorsehen. Zusätzlich können aber auch Verbindungsleitungen aus dem Kopfraum des Speichers installiert werden.

[0009] Im Brandfalle strömt das flüssige Argon, teilweise verdampfend, durch die Verbindungsleitungen und tritt durch die am Ende der Verbindungsleitung angeordneten Düsen als Gemisch aus Flüssigkeit und Gas aus. Um eine schnelle und restlose Verdampfung der Flüssigkeit zu erreichen, weisen die Austrittsdüsen in ihrer Austrittsfläche vorzugsweise einen Sintermetallkörper auf. Hierdurch wird die Flüssigkeit zu feinsten Tröpfchen zerstäubt. Es können jedoch auch Mehrlochdüsen verwendet werden, welche zusätzlich in ihrem Innern einen Gegenstromkühler-Einsatz aus Sintermetall aufweisen.

[0010] Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0011] Es zeigen:

Fig.1

eine Feuerlöscheinrichtung in schematischer Form,

Fig.2

eine Austrittsdüse mit Sintermetallkörper,

Fig.3

eine weitere Austrittsdüse mit Sintermetallkörper,

Fig.4

eine als Mehrlochdüse ausgebildete Austrittsdüse mit Gegenstromkühler-Einsatz.

[0012] Die in Fig.1 dargestellte Feuerlöcheinrichtung zeigt einen Speicher 1, der mit einer Isolation 2 versehen ist. Die Isolation kann in Pulver-Vakuum- oder in Mehrschichtenvakuum-Technik ausgeführt sein. Der Speicher 1 ist waagerecht ausgeführt, so daß er leicht in den zu schützenden Gebäuden untergebracht werden kann. Der Flüssigraum 3 des Speichers 1 ist mit flüssigem Argon gefüllt, während sich im Kopfraum 4 kaltes gasförmiges Argon befindet.

[0013] Gemäß der Erfindung ist im Kopfraum 4 ein Kryo-Kondensator 5 angeordnet, mit dem die gewünschten Gleichgewichtsbedingungen im Speicher aufrechterhalten werden. Hierzu dient als externer Kälteerzeuger 6 eine Kompressionsmaschine mit Helium als Betriebsgas, welche über die Leitungen 7 und 8 mit dem Kryo-Kondensator 5 in Verbindung steht. Regelgröße für den Betrieb des Kälteerzeugers 6 ist die Temperatur im Kopfraum 4, welche durch den Temperaturmesser 9 erfaßt wird. Das flüssige Argon wird im Speicher 1 unter Gleichgewichtsbedingungen gelagert. Bei einem Speicherdruck von beispielsweise 15 bar beträgt die Gleichgewichtstemperatur 124 K, die mittels des Kryo-Kondensators 5 und des externen Kälteerzeugers 6 aufrechterhalten wird. Wenn der Speicher 1 mit einer hochwertigen Isolation 2 versehen ist, ist die erforderliche Kälteleistung des externen Kälteerzeugers 6 relativ gering. Entsprechend niedrig sind die Investitionskosten. Die Leitungen 7 und 8 könnnen auch entfallen, wenn der Kälteerzeuger 6 direkt am Speicher 1 angebracht wird.

[0014] Aus dem Flüssigraum 3 des Speichers 1 ist eine Verbindungsleitung 10 herausgeführt, welche in Verteilleitungen 11 und 12 übergeht. In den Verteilleitungen 11 und 12 sind automatische Absperrventile 13 und 14 angeordnet. Die Verteilleitung 11 endet in 3 Austrittsdüsen 15, die an verschiedenen Stellen des zu schützenden Raumes angeordnet sind. Die Verteilleitung 12 führt entsprechend zu einem anderen, nicht dargestellten zu schützenden Raum. Zusätzlich ist eine Verbindungsleitung 16 aus dem Kopfraum 4 des Speichers 1 vorgesehen. Sie besitzt ebenfalls ein automatisches Absperrventil 17 und eine Austrittsdüse 18.

[0015] Die Überwachung erfolgt mittels einer Brandüberwachungseinrichtung 19, an welche Sensoren 20 angeschlossen sind, welche auf Rauch, Brand und Hitze ansprechen. Die Brandüberwachungseinrichtung 19 wirkt ferner auf die automatischen Absperrventile 13, 14 und 17. Im Brandfalle werden diese Ventile geöffnet, so daß flüssiges Argon durch die Verbindungsleitung 10 zu den Austrittsdüsen 15 strömt. Zusätzlich kann gasförmiges Argon durch die Verbindungsleitung 16 zur Austrittsdüse 18 strömen. Dies ist aber nicht unbedingt erforderlich, in der Regel genügt es, flüssiges Argon als Löschmittel durch die Verbindungsleitung 10 abzuziehen. Die Verwendung von gasförmigen Argon aus dem Kopfraum 4 des Speichers 1 ist allerdings dann von Vorteil, wenn eine sehr behutsame Beaufschlagung mit Löschmittel gewünscht wird.

[0016] In die Austrittsdüsen 15 gelangt ein Gemisch aus flüssigem und gasförmigen Argon. Für eine gute Löschwirkung ohne weitere Anfachung des Brandherdes ist eine möglichst ruhige Gasströmung erforderlich. Deswegen besitzen die Austrittsdüsen 15 große Querschnitte.

[0017] Das flüssige Argon muß außerdem beim Austritt aus den Austrittsdüsen 15 möglichst fein zerteilt werden. Hierzu sind Sintermetallkörper als Austrittsflächen sehr gut geeignet. Die Fig.2 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen von Austrittsdüsen 15 mit Sintermetallkörpern 21 bzw. 22. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung des Löschgases an.

[0018] Fig.4 zeigt eine Austrittsdüse 18, welche besonders für die Beaufschlagung mit gasfömigen Argon geeignet ist. Hierbei ist die Austrittsfläche als Mehrlochdüse 23 ausgebildet. Sie ermöglicht eine nahezu laminare Austrittsströmung mit großer Reichweite (ca. 1 bis 2 m). Das unter dem Speicherdruck aus der Verbindungsleitung 16 in die Austrittsdüse 18 strömende gasförmige Argon entspannt sich dort auf nahezu 1 bar. Die bei dieser Entspannung stattfindende Abkühlung wird ausgenützt, um das aus der Mehrlochdüse 23 ausströmende Argon möglichst stark abzukühlen, um seine Dichte zu erhöhen. Hierzu dient ein Gegenstromkühler-Einsatz 24 aus Sintermetall. Das durch das Zentralrohr 25 eintretende Argon wird in der Blende 26 entspannt, mittels des Bechers 27 umgelenkt und durch den Gegenstromkühler-Einsatz 24 aus Sintermetall entlang des Zentralrohres 25 zurückgeführt. Auf diese Weise wird das Zentralrohr 25 und damit das einströmende Argongas vorgekühlt.

[0019] Die erfindungsgemäße Feuerlöscheinrichtung besitzt selbstverständlich die üblichen Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise Einrichtungen zur Messung des Füllstandes und Sicherheitsventile, welche aber nicht dargestellt sind.

Ansprüche

1. Feuerlöscheinrichtung mit einem Speicher (1) für ein als Löschmittel dienendes tiefsiedendes verflüssigtes Gas, mindestens einer mit einem Absperrventil (13,14,17) und einer Austrittsdüse (15,18) versehenen Verbindungsleitung (10,16) aus dem Speicher in den zu schützenden Raumm und einer auf das Absperrventil wirkenden Brandüberwachungseinrichtung (19) mit Sensoren (20) in dem zu schützenden Raum,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kopfraum (4) des Speichers ein Kryo-Kondensator (5) angeordnet ist, der mit einem externen Kälteerzeuger (6) verbunden ist.

2. Feuerlöscheinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das im Speicher befindliche Löschmittel Argon ist.

3. Feuerlöscheinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicherdruck des Argons 15 bis 40 bar beträgt und seine Temperatur die zugehörige Gleichgewichtstemperatur ist.

4. Feuerlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der externe Kälteerzeuger eine Kompressionsmaschine mit Helium als Betriebsgas ist.

5. Feuerlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungsleitung an den Flüssigraum (3) des Speichers angeschlossen ist.

6. Feuerlöscheinrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch mindestens eine an den Kopfraum des Speichers angschlossene zusätzliche Verbindungsleitung (16).

7. Feuerlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüse (15) einen Sintermetallkörper (21,22) als Austrittsfläche aufweist.

8. Feuerlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austrittsdüse als Mehrlochdüse (23) ausgebildet ist.

9. Feuerlöscheinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mehrlochdüse einen Gegenstromkühler-Einsatz (24) aus Sintermetall aufweist.

Zeichnung