Mittel zur Kühlung von hei en Gasen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zur Kühlung von hei en Ga- sen, dessen Verwendung zur Kühlung eines pyrotechnisch erzeugten aerosolhal- tigen Gases sowie eine Vorrichtung zur Kühlung hei er Gase.
In der Patentschrift EP 0 637 458 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Feuerlöschmischung beschrieben. Bei diesem Verfahren wird in einem Hohigehäuse eine pyrotechnische Ladung (im weiteren Löschsatz ge- nannt) verbrannt, wobei als Reaktionsprodukt ein aerosolhaltiges Gas erzeugt wird, das in Form eines Strahls aus dem Hohlgehäuse austritt und als Löschmittel wirkt. Die Temperatur des aerosolhaltigen Gases beträgt etwa 1.400"C. Die Ver- wendung dieses Verfahrens zum Löschen von wärmeempfindlichen Objekten und in Gegenwart von Personen ist ohne Kühlung des aerosolhaltigen Gases nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein Mittel bereitzustellen, mit dem hei e Gase, beispielsweise aerosolhaltige Gase, die u.a. als Löschmittel verwendet werden, gekühlt werden können. Eine weitere Aufgabe bestand darin, eine Vor- richtung bereitzustellen, die die praktische Anwendung des erfindungsgemä en Mittels erleichtert.
Erfindungsgemä gelöst wird diese Aufgabe durch ein Mittel mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung gemä Anspruch 8. Vorzugs- weise Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
Erfindungsgemä wird für die Kühlung der hei en Gase die hohe Verdampfungs- enthalpie des Wassers genutzt, wobei das Wasser adsorptiv an einem geeigne- ten Feststoff gebunden vorliegt. Die Bindung des Wassers an einem Feststoff führt dazu, da das Kühlmittel eine physikalisch praktikable Form aufweist.
Als Feststoff für die Adsorption des Wassers sind an sich alle Feststoffe geeignet, die Wasser adsorptiv binden können und die unter normalen Temperatur- und Feuchteverhältnissen praktisch kein Wasser verlieren. Als wassertragende Ad- sorbentien werden erfindungsgemä daher Feststoffe eingesetzt, die eine Ad- sorptionsisobare in der Art aufweisen, da eine Desorption des Wassers erst dann merklich stattfindet, wenn die Temperatur merklich höher als die Umge- bungstemperatur ist. Dies gewährleistet die obengenannte Bedingung. Erst bei der Beaufschlagung des wasserbeladenen Adsorbens mit den hei en Gasen kommt es durch Verdampfung zu einer Freisetzung des Wassers, und damit zur Trocknung des Feststoffes. Bevorzugt eingesetzt werden Kieselgele, Kieselsäu- ren oder Zeolithe. Diese Mittel weisen ein hohes Aufnahmevermögen für Wasser auf. Vorteilhaft bei diesen Adsorbentien ist, da sich bei diesen durch eine ge- eignete Wahl des Knickpunkts der Isobaren zusätzlich der Feuchtegehalt des Löschsatzes im optimalen Bereich bei der Lagerung der Löscheinrichtung si- cherstellen lä t. Besonders vorteilhaft bei den genannten Mitteln ist, da sie chemisch inert sind, und somit bei ihrem Einsatz zur Kühlung keine gesundheits- gefährdenden Stoffe freigesetzt werden.
Die Massen an erfindungsgemä em Mittel, die zur Kühlung der hei en Gase be- nötigt werden, sind gering. Ein Löschmittelsatz zur pyrotechnischen Erzeugung von aerosolhaltigem Gas von 100 g setzt etwa 50 1 (i.N.) aerosolhaltiges Gas frei.
Soll beispielsweise ein aerosolhaltiges Gas, das 1.400"C hei ist, auf 400"C ab- gekühlt werden, sind etwa, vollständigen Umsatz vorausgesetzt, 20 g Wasser notwendig. Die obengenannten bevorzugt einzusetzenden Adsorbentien weisen eine Aufnahmekapazität von wenigstens 30 Ma% für Wasser auf, so da nur etwa 80 g trockenes Adsorbensmaterial benötigt werden.
Voraussetzung für die Kühlwirkung ist, da die hei en Gase mit dem erfindungs- gemä en Mittel in engen Kontakt kommen. Dazu kann das erfindungsgemä e Mittel in einer ersten Ausführungsform als Festbettschüttung vor dem Austritt der hei en Gase angeordnet werden. Das Adsorbens wird dazu in Form von Partikeln mit einem mittleren Durchmesser von einigen Millimetern eingesetzt und mit Was-
ser beladen. Der Durchmesser der Partikel wird dabei so gro gewählt, da ein Austrag von Feststoffpartikeln mit dem Gas sicher verhindert wird. Um eine hohe Kühlwirkung zu erreichen, werden die geometrische Ausbildung der Partikel und deren Grö e so eingestellt, da einerseits der Druckverlust der Schüttung mög- lichst gering ist, andererseits aber ausreichend gute Stoff- und Wärmeübertra- gungseffekte zwischen Gas und erfindungsgemä em Mittel erreicht werden. Dies gelingt z.B. mit zylinderförmigen Partikeln mit einem Höhen-Durchmesserverhält- nis von 2 bis 3.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, das wasserbeladene Adsorbens mit dem zu kühlenden Gas zu vermischen und den Kühlproze längs des Strömungswe- ges des Gases ablaufen zu lassen. Dazu wird das Adsorbens in sehr feiner Form verwendet (Korndurchmesser etwa ,um) und mit Wasser beladen. Vorteilhaft hier- bei ist, da damit eine sehr gro e spezifische Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, und somit optimale Wärme- und Stoffübertragungsverhältnisse und damit Kühlverhältnisse gewährleistet werden. Beim Einsatz dieser Ausführungsform zur Kühlung aerosolhaltiger Gase als Löschmittel ist vorteilhaft, da das wasserbela- dene Adsorbens ein ähnliches aerodynamisches Verhalten wie das Aerosol auf- weist. Dadurch wird es wie das Aerosol mit dem aerosolhaltigem Gas zur Lösch- stelle geführt. Hier kann es entweder durch Wasserverdampfung oder als Sto - partner im Ablauf der Verbrennungsreaktion zur Aufnahme thermischer Energie zusätzlich als Löschmittel wirken.
Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemä e Mittel in einer Vorrichtung einge- setzt werden, die in einem Hohlgehäuse eine pyrotechnische Ladung zur Erzeu- gung eines aerosolhaltigen Gases und das erfindungsgemä e Mittel in einer ring- förmigen Kammer enthäit, die konzentrisch um die Achse des Hohlgehäuses an- geordnet ist. Diese ringförmige Kammer bildet so einen Innenkanal, durch den das aerosolhaltige Gas strömt. Um die Vermischung des aerosolhaltigen Gases mit dem erfindungsgemä en Mittel zu gewährleisten, weist der Innenkanal zur ringförmigen Kammer hin Öffnungen auf, die mit einer niedrig schmelzenden Folie abgedeckt sind. Die Kontur des Innenkanals ist so ausgebildet, da das durch den Kanal strömende Gas eine Injektorwirkung ausübt. Vorzugsweise ist der Innenkanal als Injektordüse mit einem Durchmesserverhältnis von etwa 3 ausgebildet. Die Öffnungen zur ringförmigen Kammer befinden sich an der eng- sten Stelle des Innenkanals. Das anfänglich durchströmende hei e aerosolhaltige Gas schmilzt zunächst die Folie auf, so da das nachfolgende aerosolhaltige Gas aus der ringförmigen Kammer das erfindungsgemä e Mittel einziehen kann.
Durch die Turbulenz im Gasstrahl wird das wasserbeladene Adsorbens über den Strahlquerschnitt verteilt und kann seine Kühlwirkung entfalten.
