Metallbrände, nämlich Brände der
Brandklasse D (Magnesiumlegierungen, Aluminiumlegierungen, Lithiumlegierungen,
Natrium usw.) stellen bis zum heutigen Tage ein großes Problem
in der Brandbekämpfung dar.
Der Grund dafür
liegt in dem heftigen Reagieren dieser Metalle (besonders wenn es
sich dabei um Alkalimetalle handelt) mit bereits kleinsten Wassermengen.
Zur Beschleunigung des Verbrennungsvorgangs reicht schon eine in
der Umgebung vorhandene hohe Luftfeuchtigkeit aus.
Metalle,
die für
Metallbrände
in Frage kommen, sind im einzelnen die Alkalimetalle Natrium, Kalium, Lithium
und Cäsium,
weiter die Metalle Magnesium, Kalzium und Barium, die alle ebenfalls
heftig mit Wasser reagieren, sowie die Metalle Aluminium, Zer, Iridium,
Niob und Palladium und auch Magnesiumoxid.
Durch
den vermehrten technischen Einsatz solcher Metalllegierungen, beispielsweise
gerade auch im Automobilbereich, verstärkt sich das Problem der Brandbekämpfung ganz
erheblich, da gerade von Spänen, die
bei der spangebenden Formgebung von Bauteilen aus solchen Legierungen
anfallen, eine erhebliche Brandgefahr ausgeht. Die Automobilhersteller
arbeiten gegenwärtig
weltweit am vermehrten Einsatz von Magnesiumbauteilen in den Fahrzeugen,
beispielsweise in Motoren, Getriebe, Achsen, Türen usw. Daraus resultiert
auch, dass bei Verkehrsunfällen
mit solchen Fahrzeugen heute und insbesondere in der Zukunft eine
erhöhte
Brandgefahr besteht, mit dem erheblichen Problem, dass gegenwärtig Rettungskräfte solche
Brände noch
nicht zielgerichtet bekämpfen
können.
Die Feuerwehren verfügen
bis zum heutigen Tage über
kein geeignetes Löschmittel,
um gegen Brände
dieser Art wirksam vorgehen zu können.
Die
Verbrennungstemperaturen der oben genannten Metalllegierungen liegen
bei weit über
2000 Grad Celsius. Dies führt
beim Zusammentreffen mit Wasser zur Dissoziation der Wassermoleküle, die
in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. Diese Aufspaltung
kann zur Knallgasbildung führen,
was ein zusätzliches Gefahrenpotential
bedeutet.
Beim
Löschen
von Metallbränden
mit heute bekannten Löschmitteln
spricht man nicht von einem eigentlichen Löschvorgang, sondern nur von
einem Abdecken, was mit der Natur der bis heute verwendeten Löschmittel
zusammenhängt.
Die gegenwärtig
verwendeten Löschmittel
sind Salz (Natriumchlorid-Kaliumchlorid), Löschpulver Brandklasse D, Sand
und Graugussspäne.
Damit kann nur ein Abdecken des brennenden Metalls vorgenommen werden.
Ein Löschvorgang
als solcher ist mit all diesen Löschmitteln
gegenwärtig nicht
möglich.
Wird das brennende Metall aber nur von dem Löschmittel abgedeckt, kann der
Löschvorgang mehrere
Stunden, ja sogar Tage dauern. Dies stellt für Metallverarbeiter einen unhaltbaren
Zustand dar.
Der
Einsatz bisher bekannter Löschpulver
hat weiter den Nachteil, dass in sehr hohem Maße eine Verunreinigung der
Fertigungsanlagen auftritt, wenn ein Brand im Bereich einer Fertigungsanlage
zu löschen
ist. Dies bedingt langwierige und aufwendige Reinigungsarbeiten
und daher große
Ausfallzeiten der teuren Fertigungsanlagen. Weiter resultiert aus
der Staubbildung bei der Brandbekämpfung mit Pulver auch eine
entsprechende Gesundheitsgefährdung
des Löschpersonals,
da der feine Pulverstaub nach dem Einatmen in der Lunge verbleibt
und nicht mehr ausgeschieden werden kann.
Auch
Graugrußspäne als Abdeckmittel
für Metallbrände weisen
erhebliche Unzulänglichkeiten
in der Handhabung auf. Große
deutsche Automobilhersteller halten für evtl. Metallbrandfälle große Mengen
an Graugussspänen
vor. Ein erhebliches Problem in Verbindung mit Graugussspänen ist
aber das Auftreten von Korrosion in Verbindung mit Luftsauerstoff.
Werden diese rostigen Späne
auf beispielsweise brennende Magnesiumspäne aufgebracht, kann dies wiederum
zu unerwünschten
Reaktionen führen.
Diese auftretenden Reaktionen sind auf das Eisenoxid zurückzuführen (Rost
hat die chemische Formel FeO(OH)). Bei starkem Erhitzen wird Wasser
frei, und dieses aus dem Eisenoxid frei werdende Wasser führt wiederum
zu entsprechenden Reaktionen mit dem Magnesium.
Ein ähnliches
Problem stellt sich auch mit dem Löschmittel Sand dar, da dieser
in absolut trockenem Zustand aufbewahrt werden muß. Feuchter
Sand führt
zu den gleichen Erscheinungen wie oxidierte Graugussspäne.
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Löschen von
Metallbränden
zu schaffen, mit dem die aufgezeigten Probleme zumindest in erheblichem
Umfang vermieden werden können.
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Ein Gerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist Gegenstand des unabhängigen
Vorrichtungsanspruchs.
Die
Erfindung arbeitet im Gegensatz zum Stand der Technik mit einem
flüssigen
Löschmittel,
das vollkommen wasserfrei ist und dadurch nicht der Gefahr der Brandbeschleunigung
bei mit Wasser reagierenden Metallen unterliegt. Das flüssige Löschmittel
hat auch keine Bestandteile, die durch Dissoziierung oder sonstige
Reaktionen während
des Löschvorgangs
ein Gefahrenpotential beinhalten.
Das
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendete flüssige
Löschmittel
besteht im wesentlichen aus Polydimethyl-Siloxan mit Feststoffanteilen
sowie Perfluor-Polyäther.
Es ist also so aufgebaut, daß darin keine
Wasserbestandteile enthalten sind. Damit ist es möglich, die
oben beschriebenen Metallbrände
zu löschen,
ohne daß es
zur Dissoziation von Wasser oder gefährlichen Reaktionen während des
Löschvorgangs kommt.
Das
Löschprinzip
dieses flüssigen
Löschmittels
beruht darauf, daß das
Polydimethyl-Siloxan
zur Silikatbildung führt,
die durch die thermische Zersetzung der Alkalimetalle bzw. der Alkalimetallverbindungen
und die Anwesenheit von brandförderndem
Luftsauerstoff ausgelöst
wird.
Am
Beispiel von Natrium ergibt sich beispielsweise folgende Reaktionsformel:
wobei R den Rest bezeichnet
und n die Länge
der Polymerkette bezeichnet.
Allgemein
ausgedrückt,
lautet die Reaktionsformel also:
Polydimethylsiloxan + Alkalimetall
+ Sauerstoff → Dimethylsilikat
des Alkalimetalls
Diese
Silikatbildung erzeugt drei für
den Löscherfolg
wesentliche Wirkungen:
- – Verbrauch des verbrennungsfördernden
Sauerstoffs,
- – Verbrauch
des brennenden Alkalimetalls, und
- – Ausbildung
einer verglasungsähnlichen
Schicht über
dem Brandherd.
Die
beiden erstgenannten Wirkungen, nämlich der Verbrauch von Sauerstoff
und der Verbrauch von Alkalimetall, minimieren die verfügbare Menge
an brennbarer bzw. brandfördernder
Substanz, und die letztgenannte Wirkung, nämlich die Ausbildung einer
verglasungsähnlichen
Schicht über
dem Brandherd, dämmt
zugleich den Zutritt von neuem Luftsauerstoff ein. Ferner trägt die sich
ausbildende glasähnliche
Schicht aufgrund der relativ guten Wärmeleitung zur schnellen Abkühlung des
Brandherds bei.
Die
oben erwähnten
Feststoffanteile zum Polydimethyl-Siloxan können beispielsweise Melanin
oder Bor sein und sollten maximal 10% des Volumens ausmachen. Diese
Feststoffanteile sind hilfreich beim Abdecken des Brandherd zum
Bremsen unerwünschter
Reaktionen.
Wie
oben erwähnt,
kann das flüssige
Löschmittel
auch Perfluor-Polyäther
enthalten. Dieser ist nicht an der oben beschriebenen Silikatbildungsreaktion
beteiligt, hat aber eine stark kühlende
Wirkung, was zur Brandbekämpfung
bekanntlich außerordentlich
wichtig ist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren
ist es auch wesentlich, das flüssige
Löschmittel
vorsichtig dosiert auf das brennende Metall aufzubringen. Wird das
flüssige
Löschmittel
zu heftig, beispielsweise in Schwallform oder Vollstrahlform, aufgetragen,
beispielsweise auf brennendes bzw. flüssiges Natrium, kann es möglicherweise
zu einer Reaktion mit dem flüssigen
Metall kommen, mit der Folge, dass der Brand nicht mehr beherrschbar
ist. Wesentlich ist außerdem,
dass beim Auftragen des flüssigen
Löschmittels
auf das brennende Metall, beispielsweise Magnesiumspäne, die
zugeführte
Löschmittelmenge
in einem gewissen Verhältnis
zur Masse des Metalls steht, damit keine unerwünschten Reaktionen des brennenden
Metalls hervorgerufen werden können.
Die Löschintensität I als
pro Zeiteinheit aufgebrachte Löschmittelmenge
kann folgendermaßen definiert
werden:
Löschintensität I = VLöschmittel/tlösch × ABrand
wobei I die Löschintensität, V die Löschmittelmenge (Löschmittelvolumen),
t die Löschzeit
(Aufbringungsdauer), und A die Brandoberfläche ist.
Diesen
Kriterien wird dadurch Rechnung getragen, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
das flüssige
Löschmittel
in Gestalt feiner Löschmittelstrahlen
auf den Brandherd aufgebracht wird.
Da
das oben beschriebene flüssige
Löschmittel
eine relativ hohe Viskosität
von 100 bis 350 mPa.s hat, erfordert dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Anwendung eines entsprechend hohen Drucks zum Erzeugen der feinen
Löschmittelstrahlen,
wenn diese eine gute Wurfweite haben sollen.
Das
erfindungsgemäße Löschgerät zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
arbeitet mit einem Betriebsdruck von mindestens 10 bar. Damit kann
mit dem flüssigen
Löschmittel
eine Wurfweite von ca. 4 m erzielt werden, was für den Anwender eine größere Sicherheit
während
des Löschvorgangs
bedeutet. Bisher bekannte Metallbrandlöschgeräte (Pulverlöschgeräte) haben eine Wurfweite von
nur maximal etwa 0,5 m, so daß der
Anwender wegen der unmittelbaren Nähe zum Brandherd in hohem Maße gefährdet wird.
Das
zur Ausführung
des Verfahrens dienende Löschgerät nach der
Erfindung kann ein mit Aufladedruck arbeitendes Feuerlöschgerät mit einem
Löschmittelbehälter, in
dem das flüs sige
Löschmittel
mit dem entsprechenden Betriebsdruck beaufschlagt wird, einem Löschmittelschlauch
und einem Löschmittelkopf
mit einer Düsenanordnung
aufweisen, durch den eine Vielzahl feiner Löschmittelstrahlen erzeugt werden,
die vorzugsweise etwas senkrecht auf die Brandherdoberfläche gerichtet
werden. Der Arbeitsdruck des Löschgeräts sollte,
wie schon erwähnt,
vorzugsweise bei mindestens 10 bar bis vorzugsweise etwa 34 bar
liegen.
Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung
mehr im einzelnen beschrieben, die schematisch eine Person mit einer
Löschpistole
des erfindungsgemäßen Löschgeräts zeigt, wobei
der Löschmittelschlauch
abgebrochen dargestellt und der Löschmittelbehälter der Übersichtlichkeit
halber weggelassen ist.
Von
besonderer Bedeutung ist die Düsenanordnung
bzw. Düsenkonfiguration
an der Löschpistole 1 des
erfindungsgemäßen Löschgeräts. Die
Löschpistole 1 weist
einen Düsenkopf 2 in
Gestalt eines von der Löschpistole
wegragenden längeren
Rohrkörpers
auf. Dessen vorderer Endteil 3 kann, wie aus der Zeichnung ersichtlich,
etwas nach oben abgewinkelt sein, beispielsweise um ca. 30°, und weißt an seiner
Unterseite eine Vielzahl von feinen Austrittsdüsen zur Erzeugung dünner Löschmittelstrahlen
auf, die im wesentlichen senkrecht zum Löschkopf-Endstück 3 austreten.
Damit
kann, was beim Löschen
von Metallbränden
wichtig ist, die Löschpistole
so gehalten werden, daß das
Löschmittel
annähernd
vertikal von oben auf den Brandherd auftrifft. Dies gilt sowohl
dann, wenn die Löschpistole
im wesentlichen direkt über
den Brandherd gehalten wird, also auch dann, wenn die Löschpistole so
schräg
nach oben gehalten wird, daß eine
Wurfweite des Löschmittelstrahls
von einigen Metern erreicht wird und der Löschmittelstrahl im Bogen verläuft und
dann wiederum etwa senkrecht von oben auf das brennende Metall auftrifft.
Die
Düsenkonfiguration
des erfindungsgemäßen Löschgeräts ermöglicht auch
ein effektives Löschen an
Metallbearbeitungsmaschinen, in denen Metallbrände auftreten, da das Löschmittel
effektiv auch in engste Spalte der Maschinen eingebracht werden
kann, in denen sich brennende Metallspäne befinden können.
Da,
wie oben schon ausgeführt,
ein Metallbrand, z.B. brennendes und gegebenenfalls flüssiges Natrium,
sehr vorsichtig mit Löschmittel
beaufschlagt werden muß,
darf die Durchflußrate
für ein
Metallbrandlöschgerät bei maximal
etwa 30 l/min liegen. Arbeitsdruck des Löschgeräts und Düsenkonfiguration müssen also
so aufeinander abgestimmt werden, daß man eine geeignete Durchflussrate
erhält,
denn nur so kann der richtige Löscherfolg
erreicht werden.
Vorzugsweise
ist das Löschgerät so ausgebildet,
daß es
vom Betreiber schnell selbst wieder befüllbar ist und sofort wieder
zum Einsatz bereit steht.
Die
oben beschriebene Erfindung bringt also erhebliche Vorteile bei
der Bekämpfung
von Metallbränden.
Durch den Einsatz des flüssigen
Löschmittels
für die
Brandklasse D kann das Löschgerät sehr einfach aufgebaut
sein und betrieben werden. Der Brand wird durch die spezielle Düsenkonfiguration
vorsichtig dosiert mit Löschflüssigkeit
beaufschlagt. Dadurch findet ein Benetzen der Oberfläche statt,
also ein Löschvorgang
im eigentlichen Sinne, und außerdem
wird das Brandgut sowie benachbarte Flächen durch das flüssige Löschmittel
gekühlt.
Aufgrund
des flüssigen
Löschmittels
können
Metallbrände
zielgerichtet abgelöscht
werden, was bis heute nicht möglich
war. Gerade auch für
Personal an Fertigungsmaschinen ist es nunmehr möglich, spontan auftretende
Brände
von Metallspänen
usw. schnellstmöglich
und zielgenau zu löschen.
Damit wird auch der bisher bei Metallbränden stets bestehenden Gefahr
wirksam begegnet, daß in
der Nähe
befindliche andere Maschinen oder Anlagen aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen
der Metalle ebenfalls in Brand gesetzt werden, weil bisher mit Metallbrandlöschpulver
diese Brände
nicht wirksam gelöscht
werden konnten.
Durch
Einsatz des flüssigen
Löschmittels
entfällt
auch die bisher beim Einsatz von Löschpulver sehr problematische
starke Verunreinigung von Fertigungsmaschinen und Anlagen, wodurch
die bisher großen Ausfallzeiten
und Reinigungsarbeiten von Fertigungsmaschinen weitgehend vermieden
werden können.