DE60217154T2

DE60217154T2 - Feuerlöschung unter verwendung von wassernebel mit tröpfchen ultrafeiner grösse

Info

Publication number: DE60217154T2
Application number: DE60217154T
Authority: DE
Inventors: Kayyani C. Macon Adiga; Rajani Macon Adiga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: US20060196681A1; EP1441863A1; ATE349285T1; EP1441863A4; EP1441863B1; US20030051886A1; US7090028B2; WO2003024618A1; ES2279891T3; DE60217154D1; JP2005502434A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Unterdrückung von Feuer durch einen Wassernebel mit extrem feinen Tröpfchen und genauer gesagt, jedoch nicht in einschränkender Weise, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung eines extrem feinen Wassernebels von Submikrometer-Größe unter Verwendung einer elektronischen Ultraschall-Vorrichtung, welche den Nebel bei Umgebungsdruck herstellt und den Nebel zur Anwendung bei der Unterdrückung von Feuer abgibt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Feuerunterdrückungssysteme auf Wasserbasis existieren seit vielen Jahren. Allerdings wurden derartige Systeme größtenteils ersetzt, und die Technologie wurde vergessen auf Grund des Aufkommens von Halon-Gassystemen in den 1960er-Jahren. In den letzten Jahren wurde entdeckt, dass Halon-Gas hinsichtlich der Umwelt nicht sicher ist, und seine fortgesetzte Anwendung wurde wegen seines vermutlichen Potenzials, das Ozon in der Atmosphäre zu verringern, verboten. Daher besteht ein dringender Bedarf nach einem alternativen Feuerunterdrückungssystem, welches wirkungsvoll und umweltfreundlich und sicher anzuwenden ist.
Wegen mehrerer günstiger Eigenschaften ist Wasser erneut als ein potenzielles Mittel zum Ersetzen von Halon-Gas in Betracht gezogen worden.
Wasser ist umweltfreundlich und besitzt keine bekannten toxischen Eigenschaften. Wasser besitzt eine spezifische Wärme von 4,18 J/g, und eine hohe latente Verdampfungswärme von 2260 J/g, welche dabei helfen, eine Flamme zu kühlen. Schließlich ist Wasser ohne Weiteres verfügbar und kostengünstig.
Wassernebel unterdrückt Feuer durch verschiedene Mechanismen. Jeder Mechanismus zeigt einen unterschiedlichen Grad des Einflusses auf die Gesamtunterdrückungseffizienz eines Wassernebels. Die vier bedeutenden Betriebsmechanismen sind Wärmeextraktion, Sauerstoffverdrängung, Abschwächung von ausstrahlender Hitze und Verdünnung des Dampf/Luftgemischs. Wärmeextraktion und Kühlung der Flamme weisen den Maximaleffekt auf die Wirksamkeit der Feuerunterdrückung auf, und die anderen Mechanismen ergänzen gewöhnlicherweise den Wärmeextraktions-Mechanismus. Die Erfinder haben durch Computersimulation und Experimente herausgefunden, dass der Erfolg von Wassernebel bei seiner Anwendung auf die Feuerunterdrückung von der Fähigkeit abhängt, Tröpfchen von Wassernebel fast im Nanometer-Maßstab und mit Submikrometer-Größe herzustellen und den Nebel an verschiedene Feuer-Szenarien zuzuführen. Extrem kleine Tröpfchen verdampfen unverzüglich und absorbieren Energie, wodurch Wärme aus der Flamme extrahiert wird. Wassernebeltröpfchen mit größeren Durchmessern verdampfen langsamer und sind nicht so wirkungsvoll bei der Unterdrückung von Feuern. Des Weiteren werden größere Tröpfchen nicht so leicht in das Feuer hineingezogen und benötigen einen zusätzlichen Impuls, wenn der Nebel entfernt von der Feuerbasis eingebracht werden muss.
Eine äußerst kleine Menge an Wasser wird benötigt zum Unterdrücken eines Feuers unter Verwendung von Nebel mit extrem kleinen Submikrometer-Tröpfchen, auf Grund der beträchtlichen Volumenausdehnung, begleitet vom Übergang vom flüssigen Zustand zum Nebel (etwa 1700-fach). Diese Was serausdehnung basiert auf dem Verhältnis der Dichte von flüssigem Wasser und dem gasartigen Nanomaßstab-Nebel.
Ein extrem feiner Nebel von Submikrometer-großen Wassertröpfchen vermeidet mehrere der Nachteile, welche normalerweise mit der herkömmlichen Wassernebel-Feuerunterdrückungs-Technologie verbunden sind. Zum Beispiel können typische Wassernebel-Anwendungen mit einer größeren Tröpfchengröße einen kinetischen Effekt auf Flammen verursachen, welcher ein Aufflackern verursacht, weil die Wassertröpfchen auf der Brennstoffoberfläche auftreffen. Auf Grund der langsameren Verdampfung und des größeren benötigten Impulses befeuchten größere Tröpfchen fernerhin Oberflächen innerhalb des Anwendungsareals, leiten Elektrizität und führen oft zur Beschädigung von Gegenständen. Daher besteht ein Schlüsselelement für den Erfolg von Wassernebel-Technologie in der Verwendung von sehr feinem Submikrometer-Wassernebel im Nanometer-Maßstab, erzeugt unter Anwendung eines kosteneffektiven und bei Umgebungsdruck durchgeführten Verfahrens.
Früher ist die Herstellung von feinem Wassernebel für die Feuerunterdrückung eine kostspielige Technologie in Hinsicht auf Installation und Wartung gewesen. Diese Systeme nach dem Stand der Technik haben eine oder mehrere kostspielige Komponenten, wie eine Hochdruckaufbewahrung von Fluiden, Leitungsrohre, welche häufig unter Hochdruck standen, und Pumpen, welche das druckbeaufschlagte Fluid spezialisierten Zerstäuberdüsen zuführten, eingeschlossen. Neben den Unkosten für die Komponenten, erfordern diese Komponenten und Leitungsrohre wertvollen Platz für die Installation. Der Platz kann aber bei bestimmten Anwendungen beschränkt sein, wie bei Schiffen für die Hochseefahrt, im Maschinenraum und in Computer-Datenzentren.
Zusätzlich zu den Unkosten des Installierens von bekannten Wassernebel-Feuerunterdrückungssystemen, leiden diese Systeme unter Bedenken hin sichtlich Sicherheit und der Mechanik. Insbesondere sind druckbeaufschlagte Systeme Leckagen und Risiken des Zerplatzens unterworfen, welche durch das Halten von Fluiden unter Druck aufkommen. Diese Systeme benötigen Düsen, welche einer Verstopfung wegen der kleinen Düsendurchmesser unterliegen, und sind des Weiteren wegen ihrer präzisen Spezifikationen kostspielig und schwierig zu konstruieren.
Selbst bei mechanischen Zerstäubern des Stands der Technik liegt die in diesen Systemen nach der bisherigen Technik erhältliche Tröpfchengröße im Größenbereich von 50–200 Mikrometern. Für viele Anwendungen sind diese Tröpfchen effektiv zur Kühlung der Flamme. Allerdings können die Wassernebeltröpfchen immer noch Oberflächen befeuchten und elektrische Leitfähigkeit hervorrufen. Dies beschränkt die Fähigkeit, die Wassernebel-Feuerunterdrückung in Computer- und Datenzentren-Anwendungen oder in Aufbewahrungsräumen für kostbare Gegenstände in Bibliotheken und Museen anzuwenden. Darüber hinaus ist die von herkömmlichen Feinwassernebel-Feuerunterdrückungssystemen erforderliche mechanische Zerstäubungs-Technologie immer noch sehr kostspielig.
Die Nebelerzeugungsverfahren für die Feuerunterdrückung nach dem Stand der Technik beinhalten gut dokumentierte Verfahren, wie druckbeaufschlagtes Wasser oder Zwillings-Fluid-Zerstäuber. Druckbasierende Einzel-Fluid-Zerstäuber verwenden Wasser, aufbewahrt oder gepumpt bei hohem Druck (40 bis 200 Bar) und Sprühdüsen mit relativ kleinen Mündungsgrößen. Zwillings-Fluid-Systeme verwenden Luft, Stickstoff oder andere Gase, um Wasser an einer Düse zu zerstäuben, wie beschrieben z. B. im später veröffentlichten U.S.-Patent Nr. 6 390 203. Obwohl selten, gibt es einige Bezugsstellen hinsichtlich der Verwendung von extrem hohen (Überschallgeschwindigkeit) Gasströmungen zum Erzeugen von Ultraschallwellen, um Nebel zum Unterdrücken von Feuern und Explosionen zu erzeugen. Zum Beispiel beschreibt das U.S.-Patent Nr. 4 378 851 von Egbert de Vries Ultraschalldüsen eines allgemeinen Typs, in welchen eine Gasmündung eine Flüssigkeitsfilm bildende Oberfläche durchstößt. Das Verfahren verwendet einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom, um die dünne Schicht von Flüssigkeit zu scheren und sie zu zerstäuben. Von anderer Seite, U.S.-Patente Nr. 5 211 336 und 5 323 861, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Nebels unter Verwendung eines Druckluftstroms gelehrt, und das U.S.-Patent Nr. 5 597 044 lehrt die Verwendung eines Trägergases, welches Überschallgeschwindigkeit aufweist. Alle früheren Verfahren verwenden entweder druckbeaufschlagtes Wasser oder komprimiertes Gas bzw. Druckgas als Mittel zur Zerstäubung von Wasser, um einen Wassernebel zu produzieren. Als ein Ergebnis erzeugen diese früheren Technologien zerstäubten Wassernebel unter Anwendung von mechanischen Mitteln, welche nicht benutzerfreundlich sind und welche nicht sehr ökonomisch zur Erzeugung von Wassernebel zur Feuerunterdrückung sind.
Somit besteht ein Ziel dieser Erfindung darin, ein Wassernebel-Feuerunterdrückungs-Verfahren unter Verwendung einer elektronischen Ultraschallvorrichtung zum Erzeugen eines Wassernebels mit Submikrometer-Durchmesser-Wassertröpfchen bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Feuerunterdrückungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine elektronische Ultraschallvorrichtung verwendet, um einen Wassernebel herzustellen, und wahlfrei angetrieben wird durch aus der Leitung zugeführte elektrische Leistung oder eine tragbare Leistungsquelle, wie eine Batterie.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Feuerunterdrückungs-Verfahren bereitzustellen, unter Verwendung einer Nebelerzeugungsmethode, welche kein druckbeaufschlagtes Wasser oder Gas benötigt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung von Nebel zur Feuerunterdrückung zu verwenden, welches keine Zerstäu bungsdüse verwendet und welches frei von Düsenverstopfung und Strömungsblockierung ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um einen Submikrometer-Durchmesser-Nebel so an ein Feuer abzugeben, dass der Nebel von dem Feuer eingezogen wird.
Ein anderes Ziel besteht darin, einen Nebel zur Feuerunterdrückung ohne mechanisches Zuführen eines übermäßigen Impulses an den Nebel bereitzustellen.
Ein anderes Ziel besteht darin, einen Nebel zur Feuerunterdrückung bereitzustellen, in welchem der Nebel von der Basis des Feuers her eingeführt wird.
Ein anderes Ziel besteht darin, den Wasserverbrauch und die Menge an Nebel, die zum Unterdrücken eines Feuers benötigt wird zu minimieren, durch Abgeben des Nebels an die reaktivste Zone in der Feuerbasis unter Anwendung einer sehr niedrigen Injektionsgeschwindigkeit.
Ein anderes Ziel besteht darin, die zur Unterdrückung eines Feuers benötigte Wassermenge um mehrere Größenordnungen zu reduzieren, verglichen mit herkömmlichen Nebeln, durch Verwendung von Wassernebel, der Submikrometer-Durchmesser-Tröpfchen aufweist.
Ein weiteres Ziel besteht darin, einen Submikrometer-Nebel so an ein Feuer zuführen, dass der Nebel vor dem Auftreffen auf Oberflächenbereichen verdampfen und Oberflächenbereiche oder Gerätschaften nicht befeuchten wird.
Ein anderes Ziel besteht darin, einen tangentialen Fluss von Luft oder Gas zum Tragen des Nebels heraus aus dem Nebelerzeuger bereitzustellen, ohne die Mittellinien-Nebelerzeugungs-Wasserfontäne zu beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Feuerunterdrückungs-Verfahren, basierend auf Wassernebel, erzeugt von einer elektronischen Hochfrequenz-Ultraschallvorrichtung, und unterscheidet sich von früheren Verfahren zur Erzeugung von Wassernebel unter Verwendung von Hochdruckelementen oder Hochgeschwindigkeits-Gasströmen. Genauer gesagt offenbart die vorliegende Erfindung die Anwendung eines Nebelerzeugungsverfahrens, welches keine Düsen zum Erzeugen eines ultrafeinen Nebels verwendet, und somit frei von Düsenverstopfung ist und weder Wasser bei erhöhtem Druck noch komprimiertes Gas erfordert. Die vorteilhaften Merkmale der Erfindung steigern in positiver Weise die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Feuerschutz und -unterdrückung, während die Effektivität verbessert wird.
Im vorliegenden Verfahren wird ein Wasserbett bei Umgebungsdruck Ultraschallwellen ausgesetzt, angetrieben von einem piezoelektrischen Wandler. Die Schwingungsfrequenz des Wandlers liefert die Ultraschallwellen, welche das Wasser zerstäuben, um Tröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer, zum Beispiel 500 Nanometer, zu erzeugen. Typische, kommerziell verfügbare Wandler werden in medizinischen Anwendungen, zur Reinigung und Luftbefeuchtung verwendet und arbeiten mit Schwingungsfrequenzen bis zu 2,4 MHz. Diese Wandler erzeugen äußerst kleine Tröpfchen, welche weniger als 1 Mikrometer messen könnten, bei einer gewissen Abwandlung des Designs. Zum Erzeugen eines Nebels mit größtenteils Submikrometer-Größe, wie in der vorliegenden Erfindung erfordert, können diese Wandler modifiziert und angepasst werden, um noch höhere Schwingungsfrequenzen vorzusehen.
Zusätzlich zur Erhöhung der Frequenz des Wandlers gibt es andere Faktoren, welche variiert werden können, um die Tröpfchengröße des resultierenden Wassernebels zu verringern, wie durch Reduzieren der Oberflächenspannung des Wassers und Erhöhen der Wasserbadtemperatur oder bei dem. Der sensible bzw. schwache Enthalpie-Anstieg auf Grund von erhöhter Wasserbadtemperatur ist nicht signifikant im Vergleich zu der großen Größenordnung der latenten Verdampfungswärme von Wasser. Basierend hierauf ist die Erhöhung der Badtemperatur ein effizienter Weg zur Reduzierung der Nebeltropfengröße. Tatsächlich hilft die natürliche Erwärmung, welche während des Betriebs des Oszillators stattfindet, dabei, diese nutzbringende Eigenschaft zu erreichen.
Die von der Erfindung erzeugten Submikrometer-Durchmesser-Wassernebeltröpfchen werden bei Umgebungsdruck erzeugt. Daher wird der Nebel kostengünstig erzeugt, weil keine kostspielige Technik erforderlich ist, und der Nebel wird des Weiteren sehr sicher und ruhig erzeugt. Anstatt der Verwendung einer lauten und gefährlichen Hochdruckausrüstung, wird der Wassernebel durch Ultraschallschwingungen, bereitgestellt von elektronischen Einrichtungen, ohne Notwendigkeit für druckbeaufschlagte Fluide oder komplizierte Düsen, hergestellt.
Der sehr feine Nebel, welcher durch die Ultraschallwellen erzeugt wird, wird durch Schwerkraft, ein Trägergas, bestehend aus einem Inertgas, oder Luft zu einem Feuer transportiert und dort abgegeben. Unter Verwendung von Luft könnte der Nebel auch aus dem Generator unter Verwendung eines Gebläses am Auslass herausgezogen werden, ohne Verwendung irgendwelcher zusätzlicher Trägerfluide. Jedes der bevorzugten Abgabeverfahren vermeidet die Probleme, welche mit einem übermäßigen Impuls verbunden sind, die in Nebelzuführungssystemen des Stands der Technik unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsdüsen und dergleichen bestehen.
Die spezifischen Ausführungsformen der Vorrichtung und des Zuführungsverfahrens, welche in der Erfindung verwendet werden, können gemäß der gewählten besonderen Feuerunterdrückungsanwendung variieren. Vorgeschlagene Anwendungsbereiche schließen Computerdaten-Speicherungsbereiche, Maschinenraum, Bodenfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Schiffe und Un terseeboote, eine Vielzahl von Gebäude-Feuern und eine Vielzahl von Feuern im Freien ein. Spezialfälle können die Anwendung für Wildfeuer, wie in Wäldern, einschließen, wobei Nebelvorhänge bei berechneten Abständen installiert werden können, um Wärmeenergie zu absorbieren und die Hitzewellenausbreitung zu zerstreuen. Diese verschiedenen Anwendungsgebiete können unter Verwendung von fixierten Systemen, tragbaren Handgeräten oder tragbaren Einheiten für Innen/Außeneinsatz behandelt werden. Ungeachtet dessen sollte jedes spezifische System unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens zur Erzeugung eines Wassernebels und mit einer geeigneten Abgabe-Einrichtung für das spezifische Feuerszenario entworfen werden.
Weil die Submikrometer-Durchmesser-Tröpfchen so fein sind, befeuchten die Tröpfchen keine Oberflächenbereiche, wenn sie auf ein Feuer angewandt werden. Stattdessen verdampfen die Tröpfchen rasch, um das Feuer abzukühlen und zu unterdrücken. Gleicherweise werden die Tröpfchen nicht dazu gelangen, sich auf Gegenständen abzuscheiden und elektrische Leitung zu verursachen oder wertvolle Gegenstände zu beschädigen. Unter Betrachtung dieser Vorteile der Erfindung besitzen das Verfahren und die Vorrichtung zur Erzeugung eines Submikrometer-Tröpfchennebels zur Anwendung in der Feuerunterdrückung das Potenzial, Halon und andere Chemikalien, welche derzeitig anstatt von Halonen verwendet werden, für die Feuerunterdrückung zu ersetzen.
Ultraschall-Zerstäuber, bestehend aus einer Kombination von Oszillator und Zerstäubungs-Nadel oder -Sonde, sind Alternativen, um das Konzept der Erzeugung von Nebel zu demonstrieren und sind kommerziell erhältlich. Allerdings sind diese Zerstäuber nicht kostengünstig und wären untragbar kostspielig zur Verwendung bei der Feuerunterdrückung. Die Oszillator-und-Nadel-Kombination wendet ähnliche Prinzipien an, wie hierin beschrieben, aber diese verfügbaren Zerstäuber besitzen einen geringen Durchsatz und sind spezifisch ausgelegt für Niedrigimpuls-Beschichtungs- oder -Sprühanwendungen. Bei diesen wandert die Flüssigkeit durch eine Sonde durch eine enge Bohrung und breitet sich als ein dünner Film auf der Zerstäubungsoberfläche aus. Die Oszillationen an der Spitze der Sonde geben die Flüssigkeit in Mikrotröpfchen ab und schleudern diese dann aus, um einen zarten Niederviskositäts-Nebel zu bilden. Die Flüssigkeitsviskosität kann ein limitierender Faktor sein, und die kommerziellen Ultraschallzerstäuber dieses Typs sind kostspielig und können für Anwendungen im großen Maßstab, wie bei Feuerunterdrückung oder -schutz, nicht im breiten Umfang verwendet werden. Gemäß der Erfindung wird ein Feuerunterdrückungs-Verfahren vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst:

a. Zuführen einer Hochfrequenzdruckwelle an ein Reservoir, enthaltend Wasser mit einer bestimmten Oberflächenspannung, so dass die Hochfrequenzdruckwelle eine Wechselwirkung mit dem Wasser aufweist;
b. Erzeugen eines Nebels mit einem Anteil von Submikrometer-Durchmesser-Tröpfchen aus der Wechselwirkung der Hochfrequenzdruckwelle mit dem Wasser;
c. Richten des Nebels in Richtung auf eine Basis eines Feuers;
d. Zuführen eines ausreichenden Impulses an den Nebel, damit das Feuer den Nebel von selbst in das Feuer hineinzieht;
e. Zuführen eines ausreichenden Durchsatzes von Nebel, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken.

Bei diesen erfindungsgemäßen Feuerunterdrückungs-Verfahren ist es vorteilhaft, dass der Nebel aus einer Wasserfontänen-Fahne strömt, erzeugt durch das Zuführen der Hochfrequenzdruckwelle an das Wasserreservoir. Vorzugsweise wird der Nebel in einen Fluss von Trägermedium eingeführt, um eine Masse des Nebels und des Trägermediums mit einem ausreichenden Anteil an Nebel zu erzeugen, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken, und der Fluss des Trägermediums ist tangential zu der Wasserfontänen-Fahne, sodass die Wasserfontänen-Fahne nicht bedeutend gestört wird.
Vorzugsweise wird der Nebel bei Umgebungsdruck erzeugt. Vorteilhafterweise wird der Nebel in einen Fluss von Trägermedium eingeführt, um eine Masse von Nebel und Trägermedium zu erzeugen, die einen ausreichenden Anteil an Nebel aufweist, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken. Vorzugsweise ist das Trägermedium Luft. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform schließt das Trägermedium ein Inertgas ein. Vorzugsweise ist das Inertgas Stickstoff. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Inertgas Kohlendioxid. In vorteilhafter Weise wird der Fluss des Trägermediums erzeugt durch Antreiben des Trägermediums mittels eines Gebläses. Vorzugsweise wird das Trägermedium erzeugt durch Antreiben des Trägermediums mittels Druck. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hochfrequenzdruckwelle eine Schallwelle.
Es ist vorteilhaft, dass die Hochfrequenzdruckwelle erzeugt wird durch Umwandeln von elektronischen Schwingungen in mechanische Vibrationen. Vorzugsweise wird die Hochfrequenzdruckwelle durch einen piezoelektrischen Wandler erzeugt. In vorteilhafter Weise kann die Leistung für den piezoelektrischen Wandler durch Anschließen des piezoelektrischen Wandlers an eine tragbare Leistungsquelle bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Hochfrequenzdruckwelle variabel. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Hochfrequenzdruckwelle durch eine Laservorrichtung erzeugt. Der Schritt des Richtens des Nebels zur Basis des Feuers hin kann in vorteilhafter Weise das Einführen des Nebels nahe der Basis einschließen. Vorzugsweise besitzt die Hochfrequenzdruckwelle eine Frequenz von mindestens 2,5 MHz. Das erfindungsgemäße Verfahren kann den Schritt des Erwärmens des Wassers in dem Reservoir vor der Erzeugung des Nebels einschließen. Es ist vorteilhaft, den Schritt des Reduzierens der Oberflächenspannung des Wassers in dem Reservoir einzuschließen. Hierfür kann die Oberflächenspannung des Wassers durch Zugeben eines oberflächenaktiven Mittels zu dem Wasser verringert werden. Die Oberflächenspannung des Wassers kann auch verringert werden durch Zugeben eines Tensids zu dem Wasser. Es kann vorteilhaft sein, das Wasser mit wasserunmischbaren Zusatzstoffen zu vermengen, um die Fähigkeit des Nebels, das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken, zu steigern. Vorzugsweise wird das Wasser mit einem wasserunmischbaren flüssigen Feuerunterdrückungsmittel vermengt, um mechanisch stabilisierte Makro-Emulsionen zu erhalten, welche die Fähigkeit des Nebels steigern, das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken. Vorteilhafterweise wird das Wasser mit einem wasserunmischbaren flüssigen Feuerunterdrückungsmittel vermengt, um mechanisch stabilisierte Mikro-Emulsionen zu erhalten, welche die Fähigkeit des Nebels steigern, das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Schritt des Richtens des Nebels in Richtung auf die Basis des Feuers durch die Gravitationskraft auf den Nebel ausgeführt. In vorteilhafter Weise wird der Schritt des Richtens des Nebels in Richtung auf die Basis des Feuers in Speicherungsarealen für elektronische Daten bereitgestellt, und der Impuls und der Durchsatz des Nebels werden reguliert, um Feuchtigkeitsschaden und Datenverlust zu verhindern. In vorteilhafter Weise wird der Nebel gegen die Basis des Feuers in einem Maschinenraum gerichtet. In vorteilhafter Weise wird der Nebel gegen die Basis des Feuers in einem Transportmittel oder Fahrzeug gerichtet. Es wird bevorzugt, den Nebel gegen die Basis des Feuers zu richten indem eine tragbaren Einheit, welche den in Erzeugung begriffenen Nebel enthält, zu einer Stelle transportiert wird, wo das Feuer auftritt. Hierbei kann es bevorzugt werden, dass der Schritt des Zuführens eines ausreichenden Impulses an den Nebel, damit das Feuer den Nebel von selbst in das Feuer hineinzieht, das Einführen eines Niedergeschwindigkeits-Strahls eines Trägermediums zu dem Nebel unter Erzeugen einer Masse des Nebels und des Trägermediums mit einem ausreichenden Anteil an Nebel, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken, einschließt. Hierbei kann die Nebelkonzentration in der Masse wenigstens 75 Prozent Nebel betragen. Der Schritt des Zuführens eines ausreichenden Impulses an den Nebel, damit das Feuer den Nebel von selbst in das Feuer hineinzieht, schließt vorzugsweise das Einführen eines Trägermediums zu dem Nebel und das Beeinflussen des Verhältnisses von Nebel zu Trägermedium ein, um eine Masse bereitzustellen, die einen ausreichenden Prozent satz des Nebels aufweist, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken. In vorteilhafter Weise bildet der Nebel wenigstens 75 Prozent der Masse. In vorteilhafter Weise bildet der Nebel zwischen 80 und 90 Prozent der Masse.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Natur und der Ziele der Erfindung sollte Bezug genommen werden auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung, welche im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen heranzuziehen ist, in welchen:
1 eine schematische Aufrissansicht eines beispielhaften Wassernebelgenerators zur Feuerunterdrückung ist, wobei das System des von einer Ultraschallvorrichtung erzeugten Wassernebels im Nanometer-Bereich der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
2 eine schematische Aufrissansicht einer Feuerunterdrückungsvorrichtung unter Anwendung einer elektronischen Ultraschallvorrichtung zum Erzeugen eines Wassernebels im Nanometer-Bereich ist.
3 ein Schema einer Draufsicht von Flussgeschwindigkeits-Vektoren an den Gebläse- oder Gaseingangs- und Nebelausgangs-Ebenen ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird die vorliegende Erfindung in alternativen Ausführungsformen gezeigt. Insbesondere veranschaulichen die Figuren zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung, aufweisend einen Nebelgenerator 8 zur Erzeugung eines ultrafeinen Nebels mit Submikrometer-Tröpfchen. Die Ausführungsformen offenbaren verschiedene Wege zur Zu führung des Nebels an ein Feuer, konsistent mit Anwendungen der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Feuerszenarien.
Wie gezeigt in der 1, wird ein piezoelektrischer Wandler 10, angeschlossen an eine geeignete Leistungsquelle durch Anschlüsse 12, in ein Wasserbad getaucht oder in physikalischer Kommunikation mit Wasser 14 platziert. Der piezoelektrische Wandler 10 empfängt ein elektrisches Signal und wandelt elektrische Schwingungen in mechanische Hochfrequenzvibrationen um, welche die Zerstäubung von Fluiden durch Erzeugen von Ultraschall-Druck- oder Schallwellen mit Verdünnungs- und Verdichtungs-Zyklen erleichtern. Die erforderlichen Hochfrequenzdruckwellen können auch durch Vorsehen einer Hochfrequenzwellen erzeugenden Laservorrichtung bereitgestellt werden. Oberhalb einer gewissen Grenze erzeugt Verdünnung Kavitationen, welche zu Blasen führen, welche während der Negativdruck-Exkursion expandieren und heftig während der Positiv-Exkursion implodieren. Die Kavitationen verursachen, dass die implodierenden Blasen als kleine Tröpfchen während der Kompression aus der Oberfläche austreten und einen dunstartigen Nebel bilden. Deshalb verursachen die durch Hochfrequenzvibration erzeugten Ultraschallwellen die Zerstäubung des Wassers zu einer Wolke von Tröpfchen.
Oberhalb der oszillierenden Scheibe des Wandlers 10 wird eine Wasserfontänen-Fahne 16 gebildet mit Höhen, welche von einigen wenigen Inch bis zu einem Fuß reichen, abhängig von der Oszillatorgröße und -frequenz. Extrem kleine Tröpfchen von Wasser 18 oder Nebel stammen und kommen aus dieser Fontäne 16. Versuche, diese Fontäne 16 zu unterdrücken oder den Fluss zu blockieren, führen entweder zur Beendigung oder Reduktion des Durchsatzes an Nebel 18. Die Folge, wenn ein Gebläse verwendet wird, um den Nebel aus dem Generatorbehälter 8 herauszudrücken, ist, dass der Luftfluss die Tendenz haben wird, den Fontänenfluss zu stören. Fließverhaltensweisen am Eingang zum Flusseintritt 20 des Nebelgenerators 8 und beim Verlassen des Nebelausgangs 22 sollten gut organisiert sein, wie gezeigt in der 3. Um die Funktion der Erfindung zu optimieren wird das gut organisierte Flussverhalten typischerweise ein Merkmal der Erfindung sein, welches hierin weiter erörtert wird.
Die beim Zerstäubungsprozess erzeugte Größe der Wassertröpfchen 18 hängt von der Oberflächenspannung des Wassers 14, der Dichte des Wassers und der Schwingungsfrequenz des Wandlers 10 ab. Der Durchmesser des Tröpfchens 18 verringert sich mit abnehmender Oberflächenspannung der Flüssigkeit 14. Die Größe des Tröpfchens 18 verringert sich auch mit steigender Temperatur der Flüssigkeit 14. Des Weiteren sinkt der Durchmesser des Tröpfchens 18 mit steigender Dichte der Flüssigkeit 14 und Schwingungsfrequenz des Wandlers 10. Um einen Nebel 18 mit einem bedeutenden Anteil an Tröpfchen mit Tröpfchendurchmessern von weniger als einem Mikrometer, wie empfohlen von der Erfindung, zu erzeugen, kann die von dem piezoelektrischen Wandler 10 hierin erzeugte Frequenz größer als gewöhnlich sein. Die Frequenzen von ungefähr 1 bis 2 MHz, verwendet in früheren Funktionen, sind angemessen zur Herstellung von Nebeln mit 1- bis 10-Mikrometer-Teilchen, nützlich in Luftbefeuchtern, Nebelmaschinen, bei der Reinigung und anderen Funktionen. Allerdings können Frequenzen von mehr als 2,5 MHz in bestimmten Fällen notwendig sein, um die Submikrometer-Partikel-Nebel 18 zu produzieren, nützlich im Feuerunterdrückungs-Verfahren, welches von der Erfindung gelehrt wird, und eine gewisse Modifikation an derzeitigen kommerziellen Wandlern kann erforderlich sein, außer es werden andere Verfahren angewandt, wie oben vorgeschlagen, um den erzeugten Durchmesser der Nebeltröpfchen 18 zu verringern. Ein Oszillator mit variabler Frequenz kann verwendet werden, um ein breiteres Größenspektrum der Tröpfchen 18 zu erhalten.
Wie zuvor angedeutet, können Tröpfchen 18 mit kleinerem Durchmesser hergestellt werden durch Verringern der Oberflächenspannung des Wassers 14, was durch Zugeben von Tensiden oder oberflächenaktiven Mitteln oder auf andere Weise erreicht werden kann. Darüber hinaus kann die Tempera tur des Wassers 14 erhöht werden, um den erzeugten Durchmesser der Tröpfchen 18 zu verringern. Während des Vorgangs der Schwingungen und der Schallwellenausbreitung findet eine gewisse Erwärmung statt, welche eine weitere Reduktion der Tröpfchengröße 18 fördert.
Die wolkenartige Ansammlung von extrem kleinen Tröpfchen 18, welche den Nebel bildet, erzeugt durch das Zerstäubungsverfahren, hängt in der Luft, wie ein dichtes Gas und fällt langsam zusammen bzw. erliegt langsam den Gravitationskräften, wenn nicht irgendein anderer Antrieb vorgesehen wird. Der zugeführte Antrieb und, deshalb, das in der Erfindung verwendete Nebelabgabeverfahren ist ein bedeutender Faktor in der Effektivität des Nebels 18 bei der Feuerbekämpfung, weil der Nebel 18 zu der Feuerbasis geführt werden sollte. Deshalb ist das Zuführungsverfahren, verwendet von der Erfindung, gemäß der jeweiligen Feuerunterdrückungsanwendung, wie offenen Feuern, Raumfeuern, Maschinenraum oder anderen Szenarien maßgeschneidert. Die Zuführung des Nebels 18 kann in Hinsicht auf Richtung, Durchsatz, dem Nebel 18 zugeführten Impuls, Zusammensetzung des Trägergases, welches verwendet werden kann, und hinsichtlich der Nebelkonzentration im Massenfluss variieren. Die nebelerzeugenden Vorrichtungen 8 in den Figuren zeigen repräsentative Abgabeaustritte 22 und 24.
Die Zuführungsrichtung des Nebels 18 kann manipuliert werden durch die Lage der Austritte 22 und 24 und die Anwendung eines Gebläses oder einer anderen Vorrichtung, um den austretenden Nebel 18 zu lenken. In manchen Feuerunterdrückungsanwendungen wird der Nebel 18 den Generator 8 verlassen und wird durch Gravitation einem Feuer zugeführt und von selbst hineingezogen, während in anderen Anwendungen der Nebel 18 zu einem Feuer durch ein Treibmittel-Träger-Inertgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, transportiert werden muss. Oder der Nebel 18 kann durch Luft unter Verwendung eines Gebläses zum Drücken des Nebels 18 in Richtung zur Feuerbasis hin und zum Erzeugen eines geeigneten Flusses transportiert werden, unter Verwendung der Optimalgeschwindigkeit des divergierenden Luft strahls. Der Anteil von Nebel 18 zu Trägergas oder Luft muss richtig geregelt werden, damit ein ausreichendes Nebel-Verhältnis das Feuer erfolgreich unterdrückt, und der Durchsatz des Nebels 18 muss ausreichend sein, um ein Feuer zu unterdrücken.
Das Ausgleichen des Impulses der Nebelzuführung ist ein bedeutendes Merkmal des vorliegenden Verfahrens. Der Nebel-Impuls sollte niedrig genug sein, damit ein Feuer den Nebel 18 von selbst einziehen kann, wenn der Nebel 18 in einen Bereich in der Umgebung der Anwendung zugeführt wird. Der Injektions-Impuls des Nebels 18 sollte gerade genügen, um die Feuerbasis zu erreichen. Wenn der Nebel-Impuls zu hoch ist, wird der kalte Nebel 18 nicht von der Auftriebskraft des Feuers eingezogen und wird nicht effektiv zur Unterdrückung sein. Wenn der Nebel-Impuls ungenügend ist, kann der Nebel 18 nicht die Nachbarschaft des Feuers erreichen und in die Feuerbasis hineingezogen werden.
Eine Schemazeichnung einer Ausführungsform der Nebelerzeugungseinheit 8, welche die Erfindung veranschaulicht, ist in der 2 gezeigt, angepasst zur Bereitstellung eines geeigneten Flusses von Nebel 18 für einige Feuerunterdrückungsanwendungen. Ein erster Bodenabschnitt der Einheit 8 sieht einen Abschnitt für die Leistungsversorgung 26 vor. Dieser Abschnitt enthält einen Netzanschlusskasten 28, einschließend einen 48V-Abwärtstransformator. Der Netzanschlusskasten 28 und der Transformator sind operativ angeschlossen an einen Wandler 10, welcher in einem zweiten Abschnitt enthalten ist, hierin bezeichnet als der Nebelerzeugungsabschnitt 30.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform wird der Wandler 10 in ein Wasserbad 14 eingetaucht. Der Nebelerzeugungsabschnitt 30 kann einen Eintritts-Einlass 32 und einen Austritts-Auslass 34 beinhalten, um Wasser bereitzustellen, um ein Wasserreservoir 14 zu erzeugen. In manchen Anwendungen kann ein Sensor 36 vorgesehen werden, wie in diesem zweiten Abschnitt 30 gezeigt, um den Spiegel des Wasserreservoirs 14 zu überwachen, sowie ein System zum Steuern des Einlasses 32 und des Auslasses 34 des Wasserreservoirs 14 bereitgestellt werden, um den Wasserspiegel entsprechend einzustellen.
Ein Nebel-Austritt- oder Nebel-Auslassabschnitt 40 ist oberhalb oder nahe des Nebelerzeugungsabschnitts 30 situiert, und ein Luft- oder Trägergasfluss-Eintrittabschnitt 38 ist oberhalb oder nahe des Nebel-Austritts-Abschnitts 40 gelegen. Alternativ dazu können die relativen Positionen des Nebel-Austritts-Abschnitts 40 und Gasfluss-Eintrittabschnitts 38 miteinander vertauscht werden, der Nebel-Austritt-Abschnitt 40 kann nämlich oberhalb des Gasfluss-Eintrittabschnitts 38 liegen. Der Nebel 18 fließt entweder aus der Einheit als Ergebnis der Gravitation heraus oder kann durch eine sekundäre Kraft geschoben werden. Ein Gebläse kann bereitgestellt werden, um mit dem Nebel-Auslassabschnitt 40 durch den Fluss-Eintrittabschnitt 38 zu kommunizieren und den Nebel 18 durch den Austritts-Mündungsstutzen 22 bei dem gewünschten Impuls und der richtigen Luft-zu-Nebel-Mischung zu lenken. Alternativ dazu kann ein komprimiertes Inertgas oder komprimierte Luft angeordnet werden, um mit dem Nebel-Austrittsabschnitt 40 durch einen Kanal des Fluss-Eintrittabschnitts 38, wie dem Eintritts-Mündungsstutzen, repräsentiert durch den Eintritt-Einlass 20, zu kommunizieren.
Ungeachtet dessen, ob ein Gebläse oder Druckluft oder irgendein Gas in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um den Nebel 18 zur Feuerbasis zu lenken, muss der Strom 42 des Trägermediums durch den Nebelgenerator 8 gut organisiert sein, um eine Störung der Wasserfontäne 16 zu vermeiden, welche sich aufwärts von dem Wasserbad oder Reservoir 14 erstreckt, wie oben erörtert. Ein Weg zum Vermeiden, dass der Fluss 42 die Fontäne 16 stört, besteht darin, den Eintritts-Einlass 20 und den Austritts-Auslass 22 für Gas- und Fluid-Fluss 42 tangential zu dem Behälter 8 zu halten, wie gezeigt in der 3. In der gezeigten Ausführungsform zirkuliert der Fluss 42 von Gas und Fluid peripher zur Wasserfontäne 16, während das Zentrum des Nebelgenerators 8, wo die Wasserfontäne 16 existiert, relativ ruhig ist. Unter der Annahme, dass die Fontäne 16 in der Mitte des Wasserbads 14 ist, wird der Fluss 42 von Gas und Fluid den Fluss der Wasserfontäne 16, welche den Nebel 18 erzeugt, nicht beeinflussen. Die 3 zeigt die Fluss-Vektoren 42 entlang der Seite des zylindrischen Behälters 8, unter letztendlichem Ausstoß des Nebels 18 aus dem Behälter 8 bei der gewählten Auslassstelle 22.
Eine rechteckige Geometrie nimmt den Typ von tangentialem Wand-Seitenfluss 42, gezeigt in 3, nicht gut auf. Deshalb sollte die Generatoreinheit 8 vorzugsweise eine zylindrische Geometrie aufweisen, wie gezeigt in 3, anstatt einer rechteckigen. Allerdings können andere Variationen bei bestimmten Anwendungen mit entsprechender Achtsamkeit nutzbringend sein, um zu gewährleisten, dass der Wasserfontänen-Fluss 16 nicht von dem Fluss des Nebelträgermediums gestört wird. Zum Beispiel wird in der 1 ein Wasserfluss bereitgestellt durch einen Einlass 48 und einen Auslass 50, welcher mit dem Wandler 10 kommuniziert, um den Nebel 18 herzustellen. Der Nebel 18 fließt aus der Wasserfontäne 16 nach oben und liefert den Antrieb für die Lenkung zur Feuerbasis mittels des Flusses 52 von Trägermedium durch den Fluss-Einlass 54, welcher oberhalb der Wasserfontänen-Fahne gelegen ist, so dass selbige nicht gestört wird.
Einige bestehende Hochdurchsatz-Luftbefeuchter-Auslegungen verwenden ein Gebläse, um den Nebel direkt nach oben aus dem Behälter heraus auszustoßen. Als ein Ergebnis des direkten Luftstroms, welcher auf die Wasserfontäne in diesen Hochdurchsatz-Luftbefeuchtern aufprallt, enthält der Nebel, der aus dem Befeuchter heraustritt, große Anteile von groben Wassertröpfchen. Dieser Nebel, welcher grobe Tröpfchen enthält, ist für Feuerunterdrückungsanwendungen nicht effizient. Darüber hinaus ist die Gebläsegeschwindigkeit dieser kommerziellen Luftbefeuchter nicht kalibriert, um wenigstens 0,8 bis 0,9 Massenanteile an Nebel zu transportieren, und der Impuls des aus kommerziellen Luftbefeuchtereinheiten austretenden Nebels wird nicht gesteuert, um einer spezifischen Feueranwendung zu entsprechen. Somit weisen die kommerziell verfügbaren Hochdurchsatz- Luftbefeuchter nicht die hierin erörterten Nebeldurchsatz- und Zuführungsstrategien auf und werden zur Verwendung bei der Feuerunterdrückung nicht gut geeignet sein oder in Betracht gezogen werden.
Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung offenbart wird, werden verschiedene Alternativen zur Konfigurierung der Vorrichtung durch Entwicklung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung gefunden werden. Insbesondere können die Lokalisierungen des Nebel-Auslass-Abschnitts 40 und des Trägergas-Einlass-Abschnitts 38 vertauscht werden. Zum Beispiel kann der Trägergas-Einlass 38 unterhalb des Nebel-Auslass-Abschnitts 40 sein.
Der Leistungsversorgungsabschnitt 26, der Nebelerzeugungsabschnitt 30 und der Nebel-Auslass-Abschnitt 40 der Nebelerzeugungseinheit 8 sind vertikal in der 2 angeordnet und stellen eine Spitze 44 mit einem Handgriff 46 bereit. Die Einheit 8 könnte mit einer vorwiegend horizontalen oder vertikalen Konstruktion ausgelegt sein. Eine unabhängige tragbare Leistungsquelle bzw. Stromquelle kann der Konfiguration der Nebelerzeugungseinheit 8 in erwünschten Anwendungen hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann eine wiederaufladbare Batterie für eine tragbare Nebelerzeugungseinheit 8 vorgesehen werden, wie einer handgetragenen Einheit, um als tragbare Feuerlöscher für Einsatz in Gebäuden oder im Freien oder dergleichen, wie sie manchmal bei offenen Raumfeuern verwendet werden, eingesetzt zu werden.
Das Zusetzen von wasserlöslichen chemischen Zusatzstoffen zum Wasserbad 14 kann die Effektivität des Wassernebels 18, erzeugt durch die Feuerunterdrückungseinheit, erhöhen. Des Weiteren können wasser-unmischbare flüssige Zusatzstoffe zum Wasserbad 14 zugegeben werden, um die Feuerunterdrückung zu steigern, weil die Kavitationen und der Zerstäubungsprozess verursachen werden, dass sich die Zusatzstoffe gleichmäßig mit dem erzeugten Wassernebel 18 vermischen. Einige Beispiele schließen die Bil dung von Makro-Emulsionen oder Mikro-Emulsionen ein, enthaltend Wasser oder andere mit Wasser nicht mischbare Feuerlöschchemikalien-Flüssigkeiten, vermischt während der Ultraschall-Oszillationen. Diese mechanischen Mikro-Emulsionen erfordern nicht Tensid-Chemikalien, um die Tröpfchen innerhalb der Mikrostruktur zu halten, was den einzigartigen Vorteil einer Hybrid-Mikro-Emulsion aus einer chemischen Unterdrückungsflüssigkeit und Wasser bietet, um als ein Fluid verwendet zu werden. Das resultierende Hybrid-Fluidsystem liefert Möglichkeiten, wie die Verringerung des effektiven Gewichts an Wasser, welches in Flugzeugen für Feuersituationen während des Flugs getragen werden muss.
Es gibt viele Feuerunterdrückungs-Szenarien, in welchen das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung effektiv angewandt werden können. Anstelle einer erschöpfenden Liste von Anwendungen werden mehrere exemplarische Ausführungsformen und Szenarien zur Betrachtung präsentiert, ohne dass beabsichtigt ist, andere Feuerunterdrückungsanwendungen auszuschließen, in welchen die Erfindung nützlich sein wird. Zuerst kann die Erfindung in tragbaren Feuerlöschern für den Handeinsatz verwendet werden. In diesen tragbaren Handeinsatz-Einheiten kann der gewünschte Wassernebel 18 bei Umgebungsdruck hergestellt werden, ohne Aufbewahrung von Fluiden unter Druck. Das Nachfüllen einer tragbaren Einheit könnte unter Verwendung einer verschließbaren Öffnung durchgeführt werden, um Leitungswasser aus einem Wasserhahn aufzunehmen. Ferner kann die tragbare Einheit batteriebetrieben sein.
In einer zweiten Ausführungsform kann die Erfindung in Aufbewahrungsräumen für Computer/elektronische Daten und elektronisch empfindlichen Arealen verwendet werden. Der durch die Erfindung erzeugte ultrafeine Submikrometer-Wassernebel 18 ist speziell vorteilhaft für diese Anwendung, weil der Wassernebel 18 sich nicht abscheiden wird oder ansammeln wird auf empfindlichen elektronischen Gerätschaften. In dieser Ausführungsform kann der Wassernebel 18 in einem Behälter produziert werden, sodass die Nebeler zeugungseinheit 8 und der Nebel 18, der aus dem Behälter herausfließt, unter Verwendung eines Gebläses oder eines induzierten Inertgasflusses verteilt werden könnten. Tatsächlich stellt, für viele Computerdatenzentren-Räume, die erhöhte Grundbodenstruktur darin eine gute Gelegenheit dar, das vorliegende Nebelabgabesystem zu implementieren. Weil die Luftschächte in Datenzentren dieses Typs sich im Boden befinden, und der Fluss der Luft stets nach oben erfolgt, kann ein Wassernebel 18 unter Anwendung des vorliegenden Systems leicht aus dem Grundfußboden ausgeteilt werden. Gegebenenfalls kann ein System, basierend auf der Erfindung, ausgelegt für diese Umgebung, in der Deckenstruktur eines Raumes zur selektiven Ausgabe durch Schwerkraft untergebracht sein, um von dem Feuer von selbst hineingezogen zu werden.
In einer dritten Ausführungsform kann die Erfindung in Maschinenräumen, wie großen Maschinenflächen, Hangars, Turbinen, Maschinen-Verkaufsläden oder Schalträumen verwendet werden. Der Wassernebel kann erzeugt werden durch die Nebelerzeugungseinheit 8 und zu der Feuerstelle durch Gebläse oder induzierten Inertgasfluss zugeführt werden. Gegebenenfalls könnten Nebelgeneratoren auf einem Boden unterhalb des Maschinenbereichs installiert werden, um leicht von unten her von einem Feuer von selbst eingezogen zu werden.
In einer vierten Ausführungsform kann die Erfindung in Bodenfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen und Unterseebooten verwendet werden. In allen diesen Anwendungen kann der erzeugte Nebel 18 durch Gebläse oder einem induzierten Inertgas-Strom umverteilt werden, abhängig von dem Raum, für welchen er ausgelegt ist. Wenn die Fläche vollständig mit dem Nebel 18 geflutet werden kann und eine Belüftung sichergestellt ist, dann kann der Nebel 18 durch Gravitation zugeführt und von dem Feuer-Strömungsfeld hineingezogen werden.
In einer fünften Ausführungsform kann die Erfindung verwendet werden, um offene Feuer zu unterdrücken. In diesem Szenario wird der Nebel 18 zu der Feuerbasis durch einen gerichteten Strahl mit sehr niedriger Geschwindigkeit zugeführt, aufweisend eine Nebelkonzentration von mindestens 75–80% des gesamten Massenflusses.
In einer sechsten Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um die Ausbreitung von Waldbränden zu blockieren. Ein Nebelvorhang einer gewünschten Dicke oder von mehreren Metern könnte erzeugt werden im direkten Weg der Ausbreitung des Feuers. Der Nebelvorhang wird Energie aus der Vorderkante des Feuers absorbieren und verlangsamt das Feuer. Durch Einrichten von mehreren Schichten von Wassernebelvorhängen könnte die Feuerausbreitungsgeschwindigkeit beträchtlich verlangsamt und schließlich zum vollständigen Stillstand gebracht werden.
Obgleich die Erfindung in Hinsicht auf gewisse spezifische Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird es offensichtlich sein, dass viele Modifikationen und Änderungen vom Fachmann auf dem Gebiet vorgenommen werden können ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er von den Patentansprüchen definiert wird.

Claims

Feuerunterdrückungs-Verfahren, umfassend die folgenden Schritte: a. Zuführen einer Hochfrequenzdruckwelle an ein Reservoir (14), enthaltend Wasser mit einer bestimmten Oberflächenspannung, so dass die Hochfrequenzdruckwelle eine Wechselwirkung mit dem Wasser eingeht; b. Erzeugen eines Nebels (18) mit einem Anteil von Submikrometer-Durchmesser-Tröpfchen aus der Wechselwirkung der Hochfrequenzdruckwelle mit dem Wasser; c. Lenken des Nebels (18) in Richtung auf eine Basis eines Feuers; d. Zuführen eines ausreichenden Impulses an den Nebel (18), damit das Feuer den Nebel (18) von selbst in das Feuer hineinzieht; e. Zuführen eines ausreichenden Durchsatzes von Nebel (18), um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebel (18) aus einer Wasserfontänen-Fahne (16) strömt, erzeugt durch das Zuführen der Hochfrequenzdruckwelle an das Wasserreservoir (14).
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebel (18) bei Umgebungsdruck erzeugt wird.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebel (18) in einen Fluss von Trägermedium eingeführt wird, um eine Masse des Nebels (18) und des Trägermediums mit einem ausreichenden Anteil an Nebel zu erzeugen, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium Luft ist.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium ein Inertgas, z.B. Stickstoff oder Kohlendioxid, enthält.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss des Trägermediums erzeugt wird durch Antreiben des Trägermediums mittels eines Gebläses.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluss des Trägermediums erzeugt wird durch Antreiben des Trägermediums mittels Druck.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebel in einen Fluss von Trägermedium eingeführt wird, um eine Masse des Nebels (18) und des Trägermediums mit einem ausreichenden Anteil an Nebel (18) zu erzeugen, um das Feuer zu kühlen und zu unterdrücken, und der Fluss des Trägermediums tangential zu der Wasserfontänen-Fahne (16) ist, so dass die Wasserfontänen-Fahne (16) nicht bedeutend gestört wird.
Feuerunterdrückungs-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzdruckwelle erzeugt wird durch Umwandeln von elektrischen Schwingungen in mechanische Vibrationen, z.B. mittels eines piezoelektrischen Wandlers (10).