Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines feuerlöschenden Gemisches
und eine Vorrichtung für seine Durchführung und kann in Brandschutztechnik, insbesondere
in Systemen der Raumbrandbekämpfung verwendet werden.
Stand der Technik
[0002] Bekannt sind Systeme zur Raumbrandbekämpfung, die Mittel zum Entdecken der Entzündung,
Feuerlöschvorrichtungen, Mittel zur Verbindung der Löschvorrichtungen und Mittel zum
Einschalten der angegebenen Vorrichtungen enthalten /siehe z.B. Erfinderschein der
UdSSR Nr. 1546087, Kl. A 62 C 35/64, 1987/.
[0003] Bekannt ist ein System zur Raumbrandbekämpfung, das die Mittel zum Entdecken der
Entzündung, Feuerlöschvorrichtungen, Mittel zum Verbinden der Löschvorrichtungen unter-einander
und mit Mitteln der Entdeckung der Entzündung, sowie Mittel zum Einschalten der angegebenen
Vorrichtungen enthalten /siehe z.B. USA-Patent Nr. 3878897, 1975, Int. Cl. A 62 C
35/08, Nat. Cl. 169-46/.
[0004] In diesem System erfolgt das Einschalten aller Feuerlöschmittel mit einem Einschaltmittel,
was die Betriebszuverlässigkeit des Systems bei Ausfall der Verbindung zwischen dem
Gerät zum Entdecken der Entzündung und dem Einschaltgerät herabsetzt.
[0005] Bekannt sind Systeme für Raumbrandbekämpfung, in denen Kühlmittelanlagen verewndet
werden /siehe z.B. GB-Patent Nr. 2020971, Int. Cl. A 62 C 37/00, Nat. Cl. A5A, 1979/.
[0006] Zum Nachteil dieser Vorrichtungen gehört die schädliche Wirkung der Kühlmittel auf
die Umwelt, darunter auch die ozon zerstörende Wirkung und hohe Toxizität bei maximalen
Konzentrationen der feuerlöschenden Substanzen. Ausserdem sind diese Anlagen ihrer
Masse und ihren Abmessungen nach ziemlich gross, was ihre Wirksamkeit beim Brandlöschen
in Transportmitteln, z.B. in Flugzeugen vermindert.
[0007] Bekannt ist ein Verfahren der pyrotechnischen Feuerlöschung, bei dem das feuerlöschende
Gemisch durch Verbrennen einer Mischung gewonnen wird, die ein Glyzerin-Azid-Polymer
und eine Substanz mit hohem Stickstoffgehalt enthält /US-PS Nr.4601344/. Bei Verbrennen
der Mischung entsteht eine grosse Menge von Stickstoff /60-80 g Stickstoff auf 100
g der Mischung/, wodurch eine gute feuerlöschende Wirkung erzeugt wird. Jedoch hat
dieses Verfahren eine Reihe von Nachteilen.
[0008] Hohe Brenntemperatur der Zusammensetzung, wodurch die mittlere Temepratur im geschütztem
Raum erhöht wird,
bedeutende Druckerhöhung innerhalb des geschütztes Raumes bei Benutzung der Zusammensetzung,
was zur Zerstörung der begrenzenden Wandung und zur schädlichen Belastung der Lebewesen
im Raum führt, und ausserdem bei Feuerlöschen mit Stickstoff entsteht ein Medium,
das zum Atmen nicht ggeignet ist,
hoher Bedarf an Mischung infolge niedriger Effektivität des erzeugten inerten Verdünners
/Stickstoff/, der als Feuerlöschmittel verwendet wird.
[0009] Bekannt ist eine Vorrichtung zur Raumbrandbekämpfung, die ein Gehäuse mit einer Austrittsöffnung,
eine das feuerlöschende Mittel erzeugende Ladung und eine Auslöseeinheit aufweist
/GB-Anmeldung Nr. 2028127, Int. Cl. A62C 13/22, 1980/.
[0010] In dieser Vorrichtung nach Einschalten der Auslöseeinheit wird eine pyrotechnische
oder Festbrennstoff-Ladung gezündet, seine gasförmigen Verbrennungsprodukte stellen
das feuerlöschende Mittel dar, das durch die Austrittsöffnung in die Brandzone gelangt
und den Brand löscht.
[0011] Diese Vorrichtung besitzt jedoch eine niedrige Effektivität, da die gasförmigen Verbrennungsprodukte,
die die inerten Verdünner darstellen, eine ungenügende Löschfähigkeit besitzen.
[0012] Im Grunde der Erfindung liegt die Aufgabe, ein solches Verfahren zum Erzeugen des
feuerlöschendes Gemisches zu schaffen, bei dem durch Verbrennen einer Ladung mit der
Erfindung entsprechenden Zusammensetzung ein ökologisch unschädliches Aerosol mit
hoher Löschfähigkeit entsteht.
[0013] Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Verfahren zum Erzeugen des feuerlöschenden
Gemisches wird eine pyrotechnische Ladung verbrannt, die gemäss der Erfindung folgende
Zusammensetzung aufweist /in Masse %/:
Nitrag oder Perchlorat der basischen Metalle |
55-90 |
Brennstoff-Bindemittel |
10-45 |
[0014] Es ist zweckmässig, eine pyrotechnische Mischung zu verwenden, die zusätzlich 1-42
Masse % des Brennstoffes enthält. Dadurch wird höhere feuerlöschende Effektivität
erreicht, d.h. kleinerer Verbrauch der Mischung pro I m³.
[0015] Gemäss einer weiteren Variante der Erfindungausführung wird eine pyrotechnische Mischung
verbrannt, die als zusätzliches Oxydationsmittel 5-32 Masse % Ammoniumperchlorat enthält.
[0016] Bei diesem Komponentenverhältnis entflammt leichter die Mischung.
[0017] Gemäss einer weiteren Modifikation der Erfindung vorteilhaft ist die Verwendung als
Brennstoff-Bindemittel ballistischen Pulvers. Das gewährleistet eine höhere Festigkeit
der Ladung, wodurch die Vorrichtung in Räumen mit hoher Vibration und in anderen unter
Belastung stehenden Räumen verwendet werden kann.
Kurze Zeichnungserklärung
[0018] Die Erfindung wird ausführlicher anhand der Zeichnungen erläutert. erklärt, die zeigen:
- Fig. I
- - Vorrichtung für Brandbekämpfung mit einer Kanalladung.
- Fig. 2
- - Vorrichtung mit Nichtkanalladung und Befestigungselementen an verschiedene Oberfläche
des geschützten Raumes.
- Fig. 3
- - ein Beispiel der Vorrichtungsausführung mit Schlitz-Austrittsöffnung.
[0019] Jede Vorrichtung zum Brandlöschen I enthält ein Gehäuse 3 mit Austrittsöffnung 4,
eine rauchbildende Ladung 5 mit Auslöseeinheit 6 /Fig. 1/.
[0020] Die rauchbildende Ladung kann einen Kanal, z.B. einen Zentralkanal 7, oder keinen
Kanal aufweisen. Dabei kann die Austrittsöffnung des Gehäuses 3 mit einer Membrane
8 oder mit einem Deckel 9 /Fig. 2/ abgeschlossen werden. Die Austrittsöffnung 4 im
Gehäuse 3 kann als einer oder mehrere Schlitze 10 an der Seitenfläche des Gehäuses
3 ausgestaltet werden /Fig. 3/. Das sichert die Möglichkeit einer wirksamen Verwendung
der vorgeschlagenen Vorrichtung, zur Brandbekämpfung bei begrenzten Querschnittsabmessungen
des geschützten Objekts, z.B. in Flugzeugtriebwerken. Die Vorrichtung zur Brandbekämpfung
kann mit Befestigungselement II zum Befestigen an verschiedenen Flächen des geschützten
Objekts versehen werden, um eine zielgerichtete Wirkung bei Brandbekämpfung zu gewährleisten.
[0021] Mehrere Vorrichtungen können zu einem System zur Raumbrandbekämpfung vereinigt werden,
das aus den Vorrichtungen I mit rauchbildenden Ladungen besteht, die untereinander
mit feuerleitender Schnur² verbunden sind. Das können Schnurleitungen aus beliebigem
Material sein, das die Feuerübertragung gewährleistet /Fig. 4/.
[0022] Das vorgeschlagenen System funktioniert folgendermassen. Bei Brandentstehung werden
die feuerleitenden Schnurleitungen 2 angezündet und von ihnen die Auslöseeinheiten
6, die ihrerseits die rauchbildenden Ladungen 5 in Brand setzen. Bei Ansteigen des
Druckes im Gehäuse 3 wird die Membrane 8 oder der Deckel 9 zerstört und die Brandprodukte
durch die Austrittsöffnung 4 gelangen in den geschützten Raum.
[0023] Bei Abbrennen der Ladung mit pyrotechnischer Zusammensetzung wird ein Gemisch aus
festen Teilchen und inerten Gasen gebildet. Hohe Dispersion dieser Teilchen /nicht
grösser als 5 mkm/, ihre chemischen Eingenschaften und frischgebildete Oberfläche
bedingen hohe feuerlöschende Effektivität. Die bei Abbrennen der Ladung entstehende
Strömung der Inertgase /hauptsächlich Stickstoff/ überträgt und durchmischt die Teilchen
innerhalb des geschützten Objekts.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Beispiel I
[0024] Die Durchführung des Verfahrens zur Raumbrandbekämpfung beginnt mit Vorbereitung
der Ausgangskomponenten zum Erzeugen der rauchbildenden Ladung, die im Zerkleinern
und im Zusammenmischen der pulverförmigen Stoffe besteht. Die vorbereitete Komponentenmischung
wird durch Tiefpressen geformt. Die erzeugte rauchbildende Ladung wird in einem Gehäuse
untergebracht.
[0025] Zum Löschen von Benzin im Raum I m³ wird eine rauchbildende Ladung mit Masse 50 g
gebraucht, die aus 30 g KNO₃ und 20 g Iditol besteht /Beispiel 7, Tabelle I/.
[0026] Bei Brand erhöht sich im Raum die Temperatur. Wärmeimpuls des Brandes entzündet die
rauchbildende Ladung. Bei ihrem Abbrennen entsteht eine Gas-Aerosol-Mischung, die
gleichmässig den geschützten Raum ausfüllt. Die Festteilchen des gebildeten Aerosols
besitzen eine inhibitorische Wirkung und durch Einwirkung auf Feuer löschen den Brand.
Dauer der Brandlöschung ist praktisch der Abbrennzeit der rauchbildenden Ladung gleich
und beträgt 5-30 s.
Beispiel 2
[0027] Es werden die Ausgangskomponenten der rauchbildenden Zusammensetzung: KNO₃, NaNO₃,
Iditol durch Zerkleinern bis zur notwendigen Dispersität und Mischen im Verhältnis
entsprechend 0.5 : 0.3 : 0.2 /Beispiel 15, Tabelle 1/.
[0028] Das erzeugte Gemisch wird durch Tiefpressen zu einer zylindrischen Ladung mit Innenkanal
mit Masse 63 g geformt. Diese Ladung wird in einer aus einem Gehäuse mit Austrittsöffnung
und einer Auslöseeinheit /der Ladungentzündung/ bestehenden Vorrichtung untergebracht.
[0029] Die Vorrichtung zur Brandbekämpfung mit raucherzeugender Ladung wird im geschützten
Raum von I m³ befestigt.
[0030] Bei Brandentstehen wird an Auslöseeinheit ein elektrisches Signal gegeben, das in
Wärmeimpuls umgewandelt, die rauchbildende Ladung entzündet.
[0031] Das aus der Vorrichtung ausströmende Aerosol füllt den geschützten Raum aus und löscht
den Brand. Dauer der Brandlöschung ist praktisch der Abbrennzeit der rauchbildenden
Ladung gleich und betraägt 5-30 s.
Beispiel 3
[0032] Die vorbereiteten Ausgangskomponenten KNO₃, Iditol und Dizyandiamid werden im Verhältnis
entsprechend 0.7 : 0.11 : 0.19 gemischt /Beispiel 21, Tablle 1/.
[0033] Aus dem Gemisch werden zwei rauchbildende zylindrische Kanalladungen zu je 45 g gepresst.
[0034] Jede Ladung wird in einer Vorrichtung untergebracht, die zum Brandlöschen in einem
elektrischen Schaltschrank mit Innenvolumen I m³ untergebracht.
[0035] Die Vorrichtung besitzt ein zylindrisches Gehäuse mit schlitzförmiger Öffnung an
der Seitenfläche /Fig. 4/. Im Stirnteil des Gehäuses befindet sich eine mit feuerleitender
Schnur verbundene Auslöseeinheit.
[0036] Die Vorrichtung wird in den geschützten Schrank eingesetzt und untereinander mit
feuerleitender Schnur verbunden /Fig. 1/.
[0037] Bei Entstehen des Brandes innerhalb des Schrankes erhöht sich die mittlere Raumtemperatur,
was zum Anzünden der feuerleitenden Schnur führt, welche die Flamme an die Auslöseeinheiten
leitet. Bei Abbrennen der rauchbildenden Ladung bildet sich Aerosol, das gleichmässig
das ganze Schrankvolumen ausfüllt und den Brand in jedem seiner Teile löscht.
[0038] Dauer der Brandlöschung innerhalb des Schaltschrankes gleicht praktisch der Abbrennzeit
der rauchbildenden Ladung in den Vorrichtungen zur Brandbekämpfung und beträgt 5-30
s.
[0039] Die angeführten Beispiele zeigen, dass die Brandlöschung durch eine feuerlöschende
Konzentration erreicht wird, die um das zehnfache kleiner ist, als bei Verwendung
der bekannten Vorrichtung.
Industrielle Anwendung
[0040] Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht die Löschung brennender gasförmiger, flüssiger
und fester Stoffe in stationären Räumen, in schienengebundenen und Autotransporten,
auf See- und Binnenschiffen, in Flugzeugen, darunter auch in luftdurchströmten Teilen,
z.B. in Flugzeugtriebwerken. Zu Vorteilen der vorgeschlagenen Vorrichtungen gehören
auch die Bedienungseinfachheit, hohe Zuverlässigkeit, breiter Bereich der verwendeten
Stoffe, die Fähigkeit der Explosionsverhütung der im Raum nach der Löschung entstehenden
Dampf- und Gas-Luft-Gemische.
1. Verfahren zum Erzeugen eines feuerlöschenden Gemisches, bei dem eine Ladung pyrotechnischer
Zusammensetzung abgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als pyrotechnische Ladung
ein Gemisch mit folgender Zusammensetzung verbrannt wird /in Masse %/:
Nitrat oder Perchlorat der basischen Metalle |
55-90 |
Brenn- und Bindestoff |
10-45 |
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine pyrotechnische Ladung
verbrannt wird, die zusätzlich 1-42 Masse % Brennstoff enthält.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass eine pyrotechnische Ladung
verbrannt wird, die als zusätzliches Oxydationsmittel 5-32 Masse % Ammoniumperchlorat
enthält.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennstoff-Bindemittel
das ballistische Pulver verwendet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, die einen Behälter mit
einer pyrotechnischen Ladung und ein Ladungszündmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Behälter als ein Hohlkörper mit zumindest einer Öffnung ausgestaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Paket der
Ladungen pyrotechnischer Zusammensetzung enthält.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als
zylindrisches Gehäuse ausgestaltet ist.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung als Längsschlitz
in der Gehäuseseitenfläche ausgeführt ist.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungszündmittel
als feuerleitende Schnur ausgeführt ist, die im geschützten Objekt untergebracht und
zumindest an einen Behälter mit pyrotechnischer Ladung angeschlossen ist.