DE1094597B - Einrichtung zum Unterdruecken von Explosionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Unterdrücken von Explosionen mit zerbrechlichen, jeweils ein Unterdrückungsmittel sowie eine Sprengladung enthaltenden Behältern, die in der explosionsgefährdeten Zone angeordnet sind und deren Sprengladung mittels fotoelektrischer Zellen gezündet wird, die auf den Lichtschein eines Feuers ansprechen. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird das Übergreifen eines Feuers oder einer Explosion von einer explosionsgefährdeten Zone auf eine andere explosionsgefährdete Zone dadurch verhindert, daß die zerbrechlichen Behälter in Verbindungsräumen und -leitungen zwischen den beiden Zonen angeordnet sind und die fotoelektrischen Zellen auf den Lichtschein eines Feuers oder einer Explosion in einer der beiden Zonen ansprechen.

Hierbei ist jedoch die Zerstörung der Zone, in der das Feuer ausbricht bzw. die Explosion stattfindet, unvermeidlich. Dies ist z. B. bei Brennstofftanks von Flugzeugen besonders nachteilig, da bereits die Explosion eines einzelnen Tanks, selbst wenn die Ausbreitung der Explosion auf die benachbarten Tanks verhindert wird, zu einem Gesamtverlust des Flugzeuges führen kann.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden, und beruht auf der Erkenntnis, daß vom Zündaugenblick eines explosiven Gemisches an eine kurze Zeit verstreicht, bis in diesem Gemisch ein merklicher Druckanstieg auftritt. Die Erfindung besteht darin, daß zur Ausnutzung des Zeitintervalls zwischen Zündfunken und merklichem Druckanstieg jede fotoelektrische Zelle mittels eines elektrischen Verstärkers derart empfindlich ausgebildet ist, daß bereits die Lichtstärke des Zündfunkens einer im Entstehen begriffenen Explosion zur Zündung der in den zerbrechlichen Behältern befindlichen Sprengladungen ausreicht und das Unterdrückungsmittel also bereits vor einem merklichen Druckanstieg in der explosionsgefährdeten Zone verteilt wird. Hierdurch wird erreicht, daß eine im Entstehen begriffene Explosion unterdrückt wird, noch ehe sie sich entwickelt hat, und somit die zu schützende Zone vor einer Zerstörung bewahrt wird.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung kann der elektrische Verstärker der fotoelektrischen Zelle eine Foto-Emissionszelle oder ein Foto-Vervielfacher sein, wobei die Empfindlichkeit des Foto-Vervielfachers größer als ein Mikroampere je Lux sein kann. Unter Foto-Vervielfacher soll eine an sich bekannte Kombination einer Foto-Emissionszelle mit einem Elektronen-Vervielfacher verstanden sein. Bei einem Foto-Vervielfacher sind in bekannter Weise für den Betrieb der Vervielfacher-Dynoden hohe Spannungen erforderlich, die üblicherweise einem Transformator ent-Einrichtung
zum Unterdrücken von Explosionen

Anmelder:
Gravin§[er Manufacturing Company

Limited

und The Wilkinson Sword Company
Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. K. Hoffmeister, Patentanwalt,
Hannover, Königstr. 23

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. April, 22. Mai und 11. September 1953

Anders Mathisen, London,
ist als Erfinder genannt worden

nommen werden, der über Hochspannungsanschlüsse mit dem Gehäuseimiern des Foto-Vervielfachers verbunden ist. Der Hochspannungstransformator und die Hochspannungsanschlüsse sind zweckmäßig in einem Block aus Kunststoff-Isoliermaterial eingebettet. Dies ergibt eine besonders sichere und gedrungene Bauart. Unter Verzicht auf die somit übliche Gleichspannungsspeisung der Dynoden können diese unmittelbar mit Wechselstrom gespeist werden. Auch diese Vorkehrung dient in erster Linie der Betriebssicherheit der Anlage, da die Gleichrichtung hoher Spannungen Anlaß zu Störungen geben kann. Erst in zweiter Linie ist die Kostenersparnis von Bedeutung.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung enthält der elektrische Verstärker eine Kaltkathodenröhre, ein Potentiometer, das einer Steuerelektrode der Röhre eine solche Vorspannung gibt, daß die Röhre normalerweise nichtleitend ist, und einen zwischen die Pole einer elektrischen Stromquelle und in Reihe mit der Röhre und dem Zündstromkreis geschalteten Speicherkondensator. Die Ausgangsseite der Fotozelle ist hierbei zwischen die

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Anode und die Steuerelektrode der Röhre geschaltet. AVenn nun die Fotozelle der genannten Lichtwirkung ausgesetzt wird, wird die Fotozelle leitend, und das Steuergitter der Röhre erhält positives Potential, so daß auch die Röhre leitend wird und sich dadurch der Kondensator über den Zündstromkreis entlädt, wodurch die Sprengladung gezündet wird. Kaltkathodenröhren sind infolge des fehlenden Heizfadens besonders betriebssicher und haben eine hohe Lebensdauer. Bei dem Verstärker handelt es sich praktisch um einen elektronischen Behälter, der normalerweise offen ist, durch Lichteinwirkung auf die Fotozelle jedoch geschlossen wird, wodurch sich der Speicherkondensator entlädt und dadurch die Sprengladung zündet. Durch die Kondensatorentladung erfolgt diese Zündung sehr schnell.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind mehrere fotoelektrische Zellen parallel geschaltet, die auf verschiedene Spektralbereiche ansprechen. Die maximale Intensität des Lichtes eines eine Explosion einleitenden Zündfunkens liegt bei unterschiedlichen Wellenlängen je nach der Art des explosiven Gemisches. Die genannten parallel geschalteten fotoelektrischen Zellen gewährleisten eine nahezu gleiche Ansprechempfindlichkeit der Einrichtung über das gesamte in Frage kommende Spektralband.

Die fotoelektrische Zelle bzw. Zellen können auch als Foto-Spannungszellen ausgebildet sein, die ausgangsseitig an ein elektromagnetisches Schnellschaltrelais angeschlossen sind.

Dieses Relais schaltet den Zündstromkreis an eine Spannungsquelle. Durch diese Bauart der Einrichtung erhält man eine besonders einfache Schaltung.

In zweckmäßiger Ausbildung einer in einem Flugzeugbrennstofftank eingebauten Einrichtung nach der Erfindung sind zwei fotoelektrische Zellen vorgesehen, von denen die eine in einer oberen Ecke des Tanks und die andere in der diagonal gegenüberliegenden unteren Ecke des Tanks eingebaut ist. Diese Anordnung der Zellen bewirkt, daß auch bei Schräglage des Flugzeugs zumindest immer eine der Zellen unbedeckt oder nahezu unbedeckt vom Brennstoff bleibt und somit in \oller Empfindlichkeit auf einen möglicherweise auftretenden Zündfunken anspricht. Zur Verstärkung der Lichtwirkung können zweckmäßig die Innenwände des Tanks weiß gefärbt sein.

Zur Erreichung einer günstigen Wirkung beim Unterdrücken einer im Entstehen begriffenen Explosion wird als Unterdrückungsmittel vorteilhaft ein Stoff, z. B. ein brennbarer Kohlenwasserstoff, verwendet, der die Explosion durch Übersättigen des explosiven Gemisches unterdrückt und einen Siedepunkt von etwa 26° C bei Normaldruck hat.

In der Zeichnung sind zwei für eine Explosion charakteristische Diagramme sowie verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Druck-Zeit-Diagramm der Explosion eines Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisches,

Fig. 2 einen Flugzeugbrennstofftank im Grundriß,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Tank nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltschema für eine fotoelektrische Zelle mit Foto-Vervielfacher,

Fig. S ein Schaltschema für eine fotoelektrische Zelle mit einer einfachen Foto-Emissionszelle in Verbindung mit Kaltkathodenröhren,

Fig. 6 ein weiteres Beispiel für ein Schaltschema mit einer einfachen Emissionszelle in Verbindung mit einer Thyratronröhre,

Fig. 7 ein viertes Beispiel für ein Schaltschema mit einer Foto-Emissionszelle in Verbindung mit einer Glühkathodenröhre und einem Magnetrelais und

Fig. 8 ein Diagramm der ungefähren Energieverteilung über das sichtbare Spektrum für charakteristische Explosionsflammen.

Die dargestellten Diagramme und Ausführungsbeispiele betreffen in erster Linie Einrichtungen zum Unterdrücken von Explosionen in Flugzeugbrennstofftanks. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung in Flugzeugen beschränkt, sondern läßt sich überall dort verwenden, wo die Möglichkeit von Explosionen gegeben ist, beispielsweise für Kurbelgehäuse von Dieselmotoren, bei katalytischen chemisehen Verfahren, bei Elektrofiltern, Schleif- und Pulverisieranlagen, Windsichtern, Filtern, d. h. also bei Anlagen, in denen mit feinverteiltem explosivem Staub und Pulver hantiert wird.

Fig. 1 zeigt eine charakteristische Kurve des Druckanstiegs in Pfunden pro Quadratzoll (Pr) in Abhängigkeit von der Zeit nach der Zündung in Millisekunden (f) bei einer Versuchsexplosion in einem Flugzeugbrennstofftank, der mit 200 1 eines Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisches gefüllt war.

Aus dem Diagramm geht hervor, daß die zum Erreichen eines Explosionsdruckes von ungefähr 5 psi (= 0,35 kg/cm²) erforderliche Zeit nur etwa 50 msec beträgt. Aus dem Diagramm geht aber außerdem noch hervor, daß zwischen der Zündung und dem Einsetzen eines merklichen Druckanstiegs eine kurze Zeit vergeht, die wahrscheinlich entweder auf die zum Aufbauen der Energie der Zündquelle oder auf die zum Zünden des Brennstoffs erforderliche Zeit zurückzuführen ist.

Zur Ausnutzung des Zeitintervalls zwischen Zündfunken und dem Einsetzen des merklichen Druckanstiegs werden erfindungsgemäß fotoelektrische Zellen verwendet, die jeweils mittels eines elektrischen Verstärkers derart empfindlich ausgebildet sind, daß bereits die Lichtstärke des Zündfunkens einer Explosion zur Zündung der in den zerbrechlichen Behältern befindlichen Sprengladungen ausreicht.

Die Empfindlichkeit der fotoelektrischen Zellen allein genügt jedoch im allgemeinen noch nicht, viel-

<5 mehr ist in vielen Fällen noch eine äußerst schnelle Verteilung des Unterdrückungsmittels erforderlich. Da die Höchstgeschwindigkeit des Zündfunkens etwa bis zu 3 m/sec beträgt, ist es erwünscht, das Unterdrückungsmittel mit einer Geschwindigkeit von mindesten 46 m/sec bis zu einem Radius von mindestens 65 cm zu verteilen, und zwar innerhalb eines Zeitraumes von höchstens 10 msec nach erfolgter Zündung. Für eine derartig schnelle Verteilung des Unterdrückungsmittels sind an sich bekannte Unterdrückungsmittelbehälter in Halbkugelform besonders geeignet, die eine Sprengladung zum Zertrümmern des Behälters sowie das Unterdrückungsmittel enthalten. Es können aber auch kugelförmige, röhrenförmige oder noch anders geformte Unterdrückungsmittelbehälter verwendet werden. Voraussetzung ist jedoch, daß bei der Zündung der Sprengladung praktisch der ganze Behälter zertrümmert und dem Behälterinhalt die notwendige Geschwindigkeit erteilt wird.

Nach den Fig. 2 und 3 besteht der dargestellte Flugzeugbrennstofftank 10 aus Gummi und ist innerhalb eines nicht dargestellten Tankträgers unmittelbar an der Außenhaut des Flugzeugrumpfes bzw. einer Tragfläche des Flugzeuges angeordnet. In einer der oberen Ecken und in der diagonal gegenüberliegenden unteren Ecke des Tanks 10 ist jeweils eine fotoelek-

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irische Zelle 11 α bzw. 11 b angebracht. Bei einer derartigen Anordnung von zwei fotoelektrischen Zellen 11a, 11 b ist gewährleistet, daß auch bei Schräglage des Flugzeuges stets nur eine Zelle in den Brennstoff eingetaucht ist, während die andere Zelle sich stets oberhalb des Brennspiegels befindet oder im ungünstigsten Falle durch nur wenig eintaucht.

Die Unterdrückungsmittelbehälter sind als zwei

Bei der Einrichtung nach der Erfindung kann die erforderliche Empfindlichkeit der fotoelektrischen Zellen durch Verstärker erreicht werden, welche die Verstärkung des Ausgangsstromes elektronisch vor-5 nehmen, wodurch ein fast gleichzeitiges Zünden der Sprengladungen in den Unterdrückungsmittelbehältern mit dem Zündimpuls erreicht wird.

Bei dem Schaltschema nach Fig. 4 ist als Verstärker für eine fotoelektrische Zelle ein Foto-Vervielfacher 20

durch die ganze Länge des Tanks 10 hindurchgeführte io angeordnet, der durch seine Verschlußkappe und An- und an dessen Stirnseiten befestigte zylindrische schlußstifte verdeutlicht ist. An den Stift 0 ist die Röhren 12a, 12 b ausgebildet. Die Zündstromkreise Fotokathode angeschlossen, während an die Stifte 1 der Unterdrückungsmittelbehälter sind den beiden bis 9 die Vervielfacher-Dynoden und an den Stift 10 fotoelektrischen Zellen 11 a, 11 b parallel geschaltet, die Kollektoranode angeschlossen sind. Wie aus dei wobei die Verbindungsdrähte 13 vorzugsweise inner- 15 Zeichnung hervorgeht, ist der Stift 0 an eine Klemme halb der Gummiwand des Tanks 10 angeordnet sind. der Sekundärwicklung eines Spannungserhöhenden Anstatt röhrenförmig können die Unterdrückungs- Transformators 21 angeschlossen, dessen Primärwickmittelbehälter beispielsweise auch kugelförmig aus- lung mit einer Wechselstromquelle 22 verbunden ist. gebildet sein. Derartige kugelförmige Unterdrückungs- Der Wechselstrom kann im allgemeinen dem Mittelmittelbehälter sind in gestrichelten Linien dargestellt 20 frequenznetz des Flugzeugs entnommen werden, so und mit 14 bezeichnet. Bei Verwendung von halb- daß die übliche Spannung von 115 V und 400 Hz des kugelförmigen Behältern werden diese zweckmäßig an Flugzeugnetzes durch den Transformator 21 in eine den Wänden des Tanks 10 befestigt. Spannung von etwa 600 V umgeformt werden kann.

Die Unterdrückungsmittelbehälter enthalten ein Die zweite Klemme der Sekundärwicklung ist über Unterdrückungsmittel, das teils durch chemische Wir- 25 einen l,5-Megohm-W^Tiderstand an Erde und an den kung und teils durch Kühlung wirksam wird, bei- Stift 8 und über einen 7-Picofarad-Kondensator an spielsweise Methylbromid oder Dibromdifmormethan. den Stift 9 angeschlossen. Der Kollektoranode ist über Als Unterdrückungsmittel kann aber auch ein brenn- den Stift 10 und einen 1-Megohm-Widerstand mit dem barer flüssiger Kohlenwasserstoff, z. B. Isopan, ver- Pluspol einer Gleichstromquelle von 125 V verbunden, wendet werden, der die Explosion durch Übersättigen 3° deren Minuspol an Erde angeschlossen ist. Die Verdes explosiven Gemisches unterdrückt. Der große Vor- stärkerröhre ist eine Kaltkathoden-Triode 23, deren teil einer derartigen, das explosive Gemisch übersätti- Steuergitter an den Stift 9 angeschlossen ist. Die genden Flüssigkeit ist ihr im Vergleich zu den durch Kathode der Röhre 23 ist über die Zündstromkreise der Kühlung wirkenden Unterdrückungsmitteln 3- bis Sprengladungen 24 an Erde angeschlossen, wobei diese 3,5mal niedrigeres spezifisches Gewicht. Außerdem 35 Stromkreise entweder hintereinander oder parallel zuergeben sich bei derartigen Flüssigkeiten keine einander geschaltet sein können. Zwischen den Klem-Probleme hinsichtlich Korrosion und Durchlässigkeit men der 125-V-Stromquelle liegt ein Speicherkondendes Unterdrückungsmittelbehälters, wie beispielsweise sator von 4 Mikrofarad. Ein 7- und ein 11-Megohmbei Methylbromid. Andererseits besteht bei Verwen- Widerstand bilden einen Spannungsteiler der 125-V-dung einer das explosive Gemisch übersättigenden 4° Stromquelle und erteilen dem Steuergitter der Röhre Flüssigkeit die Gefahr einer Nachzündung durch eine 23 eine solche Vorspannung, daß die Röhre normalerschleichende Zündquelle, besonders in dem Falle, wenn weise nicht leitet. Fällt Licht auf die Fotokathode, so das Flugzeug sehr schnell nach unten fliegen muß, wird der 7-Megohm-Widerstand durch den verstärkten wodurch Luft einströmen und das explosive Gemisch Strom zwischen der letzten Dynode und der Kollektorunter Umständen wieder auf das kritische Verhältnis 45 anode praktisch kurzgeschlossen, und die an der bringen kann. Steuerelektrode liegende höhere Spannung bewirkt,

Von erheblicher Bedeutung ist auch der Siedepunkt daß die Röhre 23 leitend wird, worauf die foldes verwendeten Unterdrückungsmittels, da von ihm gende Entladung des 4-Mikrofarad-Kondensators die die verschiedenen Dampfdrücke innerhalb des je nach Sprengladung zündet. Aufgabe des 1,5-Megohmdem Verwendungszweck bestimmten Temperatur- 5° Widerstandes und des 7-Picofarad-Kondensators ist bereiches abhängen. Das Unterdrückungsmittel muß es, die unerwünschte innere Kapazität des Foto-Ver

aiso so weit flüchtig sein, daß es noch bei niedrigen Temperaturen wirksam ist, während sein Dampfdruck andererseits bei hohen Temperaturen wiederum nicht so hoch sein darf, daß für die Unterdrückungsmittel- 55 behälter eine große Festigkeit erforderlich wird. In dieser Hinsicht sind Isopentan und Dibromdifluormethan am besten geeignet, da ihr Siedepunkt ungefähr 26° C bei einem Druck von 760 mm Quecksilbersäule beträgt.

Der Mindestabstand zwischen den Unterdrückungsmittelbehältern, bei dem eine bestimmte Konzentration des Unterdrückungsmittels — bezogen auf den Tankinhalt — erreicht wird, hängt von der Größe der ein-

vielfachers auszugleichen, die bei der zugeführten Frequenz die Impedanz über den oberen Zweig des Spannungsteilers beträchtlich herabsetzt.

Die Gefahr des Vorhandenseins einer Spannungsquelle in der Größenordnung von 1000 V in oder neben dem Brennstofftank 10 läßt sich durch Einbauen des Transformators 21 in unmittelbarer Nähe der fotoelektrischen Zelle und durch Isolieren des Transfor-60 mators 21, der Vervielfacherstifte 0 bis 10 und der Zwischenverbindungen durch Vergießen dieser Teile in einem Kunststoffblock, aus dem der lichtempfindliche Teil der fotoelektrischen Zelle herausragt, abschwächen. Eine solche Einbettung in Kunststoff dient

zelnen Behälter ab. Je kleiner die Behälter sind, um so 65 gleichzeitig als Schutz gegen das Eindringen von

gleichmäßiger wird das Unterdrückungsmittel ver- Brennstoff und Wasserdampf.

teilt. Allerdings muß dieser Vorteil wegen der An- Wenn auch zum Verstärken des Ausgangsstromes

zahl der erforderlichen Behälter durch einen verhält- der fotoelektrischen Zelle Kaltkathodenröhren wegen

nismäßig verwickelten Aufbau der Einrichtung er- des Fehlens eines Glühfadens und wegen ihrer

kauft werden. 70 größeren mechanischen Festigkeit zu bevorzugen sind,

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so können selbstverständlich auch die üblichen Glüh- findlichkeit ist die Schaltung mit der Schaltung nach kathodenröhrenverstärker verwendet werden. Der- Fig. 4 vergleichbar. Als Nachteil weist sie jedoch die artige Verstärker erhöhen jedoch die effektive Emp- Notwendigkeit eines Glühfadens und die besonders ins findlichkeit der fotoelektrischen Zelle nicht, da der Gewicht fallende Eigenschaft auf, daß jede unbeab-Ausgangsstrom bei sehr schwachem Lichteinfall mit 5 sichtigte Unterbrechung des Stromkreises ein den geringen zufälligen Schwankungen des Ausgangs- Schließen der Relaiskontakte und Zünden der Sprengstromes der Zelle vergleichbar ist, die auch dann vor- ladungen 33 in den Unterdrückungsmittelbehältern behänden sind, wenn die Zelle sich in völliger Dunkel- wirkt, so daß sie für Verwendung in Flugzeugen nicht heit befindet. Dieser zufällige Ausgangsstrom setzt geeignet ist. Für andere Zwecke, bei denen dieser dem mit einfachen fotoelektrischen Zellen feststell- io Nachteil in Kauf genommen werden kann, bildet sie baren Lichteinfall eine untere Grenze. Andererseits er- jedoch ein reizvolles Beispiel für die Verwendung gibt die Verwendung von Elektronen-Vervielfacher- eines Foto-Vervielfachers.

stufen wie bei dem Foto-Vervielfacher eine Verstär- Die von einem Kohlenwasserstoff-Zündfunken ab-

kung ohne Erhöhung des Dunkelstromes der Zelle. gestrahlte Lichtenergie ist weder auf eine bestimmte

Falls die hohe Empfindlichkeit eines Foto-Verviel- 15 Wellenlänge oder ein Wellenband beschränkt, noch ist fachers nicht erforderlich ist, kann auch eine einfache der Energieinhalt für alle Wellenbänder der gleiche. Foto-Emissionszelle verwendet werden, die als Die spektrale Verteilung der Energie ist eine Zusam-Vakuumzelle ausgebildet sein kann, vorzugsweise je- menstellung der von der Art des Zündfunkens abdoch eine Gasfüllung hat, da gasgefüllte Zellen emp- hängigen verschiedenen Eigenschaften aller Einzelfindlicher sind als gleichwertige Vakuumzellen. Wie 20 bestandteile des Funkens. Von ausschlaggebender Beaus dem Schaltschema nach Fig. 5 hervorgeht, ist die deutung ist die Frage, ob freie Kohlenstoffteilchen, die fotoelektrische Zelle 30 über den oberen Zweig eines hauptsächlich in übersättigten Gemischen vorkommen, aus zwei Widerständen von 15 und 18 Megohm gebil- vorhanden sind oder nicht. Die Gegenwart dieser deten Spannungsteilers angeschlossen. Wie bei der Kohlenstoffteilchen erhöht die Strahlungsenergie beSchaltung nach Fig. 4 bewirkt auf die Zelle 30 ein- 25 trächtlich von den sichtbaren Wellenbändern bis ins fallendes Licht eine Spannungserhöhung an der Steuer- Infrarotgebiet. Die Fotozellen mit höchster Empfindelektrode einer Kaltkathoden-Triode 31, die dadurch lichkeit im Infrarotgebiet sind jedoch gerade die, leitend wird. Die Triode 31 ist ihrerseits parallel zu welche bei Temperaturen oberhalb 20° C eine verdem oberen Zweig eines aus Widerständen von 140 ringerte Empfindlichkeit aufweisen, so daß für die und 190 Kiloohm bestehenden Spannungsteilers ge- 30 Verwendung in Flugzeugen nur Fotozellen mit schaltet, wobei der Verbindungspunkt der beiden höchster Empfindlichkeit im sichtbaren Spektral-Widerstände an das Steuergitter einer Kaltkathoden- bereich in Frage kommen. Bei mageren Mischungen Tetrode 32 angeschlossen ist. Diese Tetrode 32 liegt werden keine freien Kohlenstoffteilchen abgelagert, parallel zu einem Speicherkondensator von 250 Mikro- und das Spektrum der Explosionsflamme wird einfach farad, und der Zündstromkreis der Sprengladungen 33 35 durch die Gase bestimmt. Dies führt zu einem Rückin den Unterdrückungsmittelbehältern ist in den gang der gesamten Strahlungsenergie im Verhältnis Kathodenstromkreis der Röhre eingeschaltet. Auch der zu der bei fetten Gemischen. In Fig. 8 sind diese Ver-Wert des zweiten Spannungsteilers ist so gewählt, hältnisse der ungefähren Energieverteilung (E) über daß die Tetrode 32 normalerweise nichtleitend ist. das sichtbare Spektrum für überfette (Kurve A) und Erst der nach Leitendwerden der Triode 31 erfolgende 40 für magere Gemische (Kurve B) dargestellt. Die all-Spannungsanstieg macht die Tetrode 32 leitend und gemeine Richtung der Kurve wird von der Schwarzenläßt den 250-Mikrofarad-Kondensator sich durch die Körper-Strahlung der Kohlenstoffteilchen bestimmt, Tetrode 32 entladen und dadurch die Sprengladungen während die Spitzen bei ungefähr 3000, 4000 und 33 zünden. 5000 Angstrom durch die Strahlung der Verbrennungs-

In Fig. 6 ist eine andere Schaltung mit einer 45 gase hervorgerufen werden.

Wechselstromquelle 41 ohne Gleichrichtung dargestellt. Das dargestellte Schaubild lehrt, daß die Flamme

Die Fotozelle 40 ist derart angeordnet, daß sie nach bei fetten Gemischen zwar normalerweise rot ist, daß

Leitendwerden eine Thyratronröhre 42 schaltet, über das Rot bei magerer werdenden Gemischen dagegen

die die in Reihe liegenden Sprengladungen 43 gezün- vergleichsweise schwächer wird, wobei die zuneh-

det werden. Ein Nachteil der Thyratronröhren ist der 50 mende Blaufärbung der Flamme mit einer Abnahme

Glühfaden; sie können jedoch einen stärkeren Strom der Leuchtintensität einhergeht.

als Kaltkathodenröhren entsprechender Größe durch- Während die Empfindlichkeit von Foto-Verviel-

lassen. fachern ausreicht, um auf die verringerte Leuchtkraft

In Fig. 7 ist die Schaltung einer fotoelektrischen magerer Mischungen anzusprechen, kann bei Anord-Zelle unter Verwendung einer Glühkathoden-Triode 55 nung einfacher Emissionszellen die Verwendung dargestellt. Das Steuergitter der Triode 51 ist mit der zweier parallel geschalteter fotoelektrischer Zellen Anode einer fotoelektrischen Zelle 50 verbunden, deren zweckmäßig sein, die beispielsweise in die Strom-Kathode eine negative Vorspannung erhält. Bei feh- kreise nach Fig. 5 bis 7 eingeschaltet werden, wobei lender Lichteinwirkung auf die Fotozelle 50 ist das die eine Zelle rotempfindlich, die andere dagegen blau-Gitter praktisch frei, so daß die Röhre 51 einen hohen 60 empfindlich ist. Die Verwendung zweier oder mehr Anodenstrom durchläßt, der ein Elektromagnetrelais parallel geschalteter fotoelektrischer Zellen wird 52 erregt. Das Relais 52 hält einen im Zündstromkreis natürlich die Empfindlichkeit des Gerätes über den liegenden Kontakt 52 σ geöffnet. Auf die Zelle 50 ein- größten Teil des Mischungsbereiches erhöhen. Es fallendes Licht ergibt eine negative Vorspannung am können auch jeweils mehr als eine Zelle von beGitter der Röhre 51, wodurch deren Anodenstrom so 65 stimmter Empfindlichkeit verwendet werden. Es ist verkleinert wird, daß das Relais 52 abfällt und der außerdem auch möglich, die Strahlung des Zündfunkens Kontakt 52a im Zündstromkreis der Sprengladungen durch Zufügen bestimmter Stoffe in Spuren zu dem 52 geschlossen wird. Brennstoff im Tank beträchtlich zu steigern. Derartige

Mit dieser Schaltung läßt sich eine sehr große effek- Stoffe müssen mit dem Brennstoff verdampfen und

tive Verstärkung erreichen. Hinsichtlich der Emp- 70 trotzdem gespeichert bleiben. Sie dürfen auch keinen

schädlichen Einfluß auf den Motor oder das Brennstoffsystem haben. Ein solcher Stoff ist beispielsweise Eisenpentakarbonyl.

Die sichtbare Lichteinwirkting einer Lichtquelle folgt bekanntlich einer umgekehrt proportionalen quadratischen Gleichung, d. h., die Lichtstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Werden jedoch die Wände in dem Tank weiß gefärbt, so steigert die von den Wänden des Tanks reflektierte Strahlung des Zündfunkens die Empfindlichkeit der fotoelektrischen Zellen erheblich, und die umgekehrt quadratische Gleichung verliert ihre Gültigkeit. Glänzende Metallinnenwände ergeben ebenfalls eine Verbesserung. Außerdem können zur Verstärkung des auf die fotoelektrischen Zellen fallenden Lichtes Lichtführungen oder optische Verstärker verwendet werden.

Foto-Spannungs- oder Sperrzellen sind für Verwendung in Flugzeugen nicht geeignet, da bei den gegebenenfalls auf die Zelle einwirkenden verhältnismäßig hohen Temperaturen die Empfindlichkeit nachläßt. Außerdem treten infolge des notwendigen niedrigen Belastungswiderstandes beim Verstärken des Fotozellen-Ausgangsstromes Schwierigkeiten auf. Der Vorteil dieser Zellen ist, daß sie sich selbst erregen und auf keine äußere Stromquelle angewiesen sind. Ein typischer Ausgangsstrom in 1000 Ohm beträgt etwa 4 Mikroampere, was zur direkten Schaltung eines Schnellschaltrelais, beispielsweise eines polarisierten »Carpenter«-Relais, genügt. Der Strom genügt jedoch nicht zum zuverlässigen Schalten eines Relais, wenn dieses Erschütterungen ausgesetzt ist, so daß es erwünscht ist, Mittel zum Verstärken des Ausgangsstromes zu schaffen. Ein Magnetverstärker ist besser geeignet als ein Glühkathodenröhrenverstärker; er bewirkt aber Impulsverzögerungen von einigen Millisekunden, je nach der Frequenz des Eingangs-Wechselstromes und der erforderlichen Verstärkung. In den Fällen jedoch, in denen solche Impulsverzögerungen zulässig sind und die Höchsttemperatur sich noch unterhalb der Grenze bewegt, bei der die Empfindlichkeit der Zelle übermäßig nachläßt, ist die Verwendung von Sperrzellen wohl angebracht.

Wenn auch viele der vorstehend genannten Bedingungen auf die Verhältnisse bei Explosionen in Flugzeugbrennstofftanks zutreffen, können Unterdickungsmittel natürlich auch für andere Aufgaben, bei denen die Möglichkeit zu Explosionen gegeben ist, beispielsweise bei der Gefahr von Staub oder Pulverexplosionen, in ähnlicher Weise eingesetzt werden. Die Wahl der fotoelektrischen Zelle ist unter Berücksichtigung der verschiedenen vorherrschenden Betriebsbedingungen, wie höchste Umgebungstemperatur und Verteilung der von einer im Entstehen begriffenen Explosion der betreffenden explosiven Atmosphäre herrührenden Lichtwirkung auf das Spektrum, zu treffen. Ebenso hängen die Wahl des Unterdrückungsmittels, die erforderliche Konzentration und die erforderliche Verteilungsgeschwindigkeit von den mit der jeweiligen Aufgabe verbundenen Bedingungen ab.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Unterdrücken von Explosionen mit zerbrechlichen, jeweils ein Unterdrückungsmittel sowie eine Sprengladung enthaltenden Behältern, die in der explosionsgefährdeten Zone angeordnet sind und deren Sprengladung mittels fotoelektrischer Zellen gezündet wird, die It

auf den Lichtschein eines Feuers ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausnutzung des Zeitintervalls zwischen Zündfunke« und merklichem Druckanstieg jede fotoelektrische Zelle mittels eines elektrischen Verstärkers derart empfindlich ausgebildet ist, daß bereits die Lichtstärke des Zündfunkens einer im Entstehen begriffenen Explosion zur Zündung der in den zerbrechlichen Behältern befindlichen Sprengladungen ausreicht und das Unterdrückungsmittel also bereits vor einem merklichen Druckanstieg in der explosionsgefährdeten Zone verteilt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verstärker jeder fotoelektrischen Zelle eine Foto-Emissionszelle ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verstärker jeder fotoelektrischen Zelle ein Foto-Vervielfacher ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit des Foto-Vervielfachers größer als 1 Mikroampere je Lux ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die für die Vervielfacher-Dynoden erforderlichen hohen Spannungen einem durch die Hochspannungsanschlüsse mit dem Gehäuseinnern des Foto-Vervielfachers verbundenen Transformator entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator und die Hochspannungsanschlüsse in einem Block eines Kunststoff-Isoliermaterials eingebettet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacher-Dynoden des Foto-Vervielfachers unmittelbar mit Wechselstrom gespeist werden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verstärker eine Kaltkathodenröhre, ein Potentiometer, das einer Steuerelektrode der Röhre eine solche Vorspannung gibt, daß die Röhre normalerweise nichtleitend ist, und einen zwischen die Pole einer elektrischen Stromquelle und in Reihe mit der Röhre und dem Zündstromkreis geschalteten Speicherkondensator enthält, wobei die Ausgangsseite der Fotozelle zwischen die Anode und die Steuerelektrode der Röhre geschaltet ist, wodurch die Röhre dann leitend wird, wenn die Fotozelle der genannten Lichteinwirkung ausgesetzt und der Kondensator daraufhin über den Zündstromkreis entladen wird, so daß die Sprengladung gezündet wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere parallel geschaltete fotoelektrische Zellen, die jeweils auf verschiedene Spektralbereiche ansprechen.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede fotoelektrische Zelle als Foto-Spannungszelle ausgebildet ist, die ausgangsseitig an ein elektromagnetisches Schnellschaltrelais angeschlossen sind.

10. In einen Flugzeugbrennstofftank eingebaute Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei fotoelektrische Zellen, von denen die eine in einer oberen Ecke des Tanks und die andere in der diagonal gegenüberliegenden unteren Ecke des Tanks eingebaut ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Tanks weiß gefärbt sind.

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12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterdrückungsmittel ein Stoff, z. B. ein brennbarer flüssiger Kohlenwasserstoff, verwendet wird, der die Explosion durch Übersättigen des explosiven

Gemisches unterdrückt und einen Siedepunkt von etwa 26° C bei Normaldruck hat.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 582 312.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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