Wenn Wälder brennen

Transcrição

Wenn Wälder brennen

Drägerheft
Gasmesstechnik
Das Labor im Rohr
Unter Tage
385
Das Magazin für die Sicherheitstechnik Juni 2010
Sicherheit durch Fluchtkammern
und innovativen Atemschutz
Nanotechnologie
Kleine Helfer groß im Kommen
Wenn Wälder brennen
Konzepte gegen die heiße Gefahr
01_Cover385_S 1
25.05.2010 14:39:18 Uhr
Rätselhaft
Qualität liegt im Detail. Sie steckt bei Dräger in jedem Produkt –
auch in den rund 250 Prüfröhrchen. Doch wie viele Gase erkennen sie?
Sachdienliche Hinweise ab Seite 28.
1. 250 und noch ein paar mehr
2. rund 500
3. mehr als 1500
Schreiben Sie uns die richtige Lösung per E-Mail an [email protected] oder per Post an unsere
Redaktionsadresse (siehe Impressum) und gewinnen Sie einen von dreißig USB-Sticks, 4 GB.
Einsendeschluss ist der 31. Juli 2010. Die Gewinner werden schriftlich benachrichtigt. Bitte geben Sie hierfür Name und Adresse an.
Eine Barauszahlung ist nicht möglich. Nicht teilnehmen dürfen Mitarbeiter von Dräger. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.
02_Rätselhaft_S 2
25.05.2010 14:40:10 Uhr
Inh alt
Er fahr u n g
4 Menschen, die bewegen Sie trainieren
Luftrettung in Deutschland oder fahnden
nach Drogenkonsumenten in Spanien.
n ac h r I c h t E n
6 neues aus der Dräger-Welt
universal-helm Dräger hPS 3100.
neuer notarztwagen für
frühchen. Drägerheft auf Deutsch,
englisch und Spanisch.
18
Wasser enthält die
größte Indoor-tauchanlage Europas bei köln – mehr ab seite 18.
WassEr
rEport
14 Im Bauch des Berges Aktuelle
rettungskonzepte im Bergbau setzen
auf sichere Orte unter tage und
innovative Atemschutztechnik.
18 Blasenfrei abtauchen Bis zu 20
Meter tief kann man im größten tauchturm europas realistisch trainieren.
20 flammendes Inferno auf knopfdruck
im französischen Vire steht eine kleine
Stadt, in der feuerwehrleute sich auf den
ernstfall vorbereiten.
fok u s
8 feuer gegen feuer Waldbrände
sind eine immense gefahr für hab
und gut, für Leib und Leben. ihre
Bekämpfung erfordert ungewöhnliche
Strategien – und persönlichen Mut.
Drägerheft 385 | Juni 2010
03_Inhalt_S 3
24
ST-116-33-2008
fEuEr
3.000.000 Liter
Dr. GeorG NieS
8
GeT T y imaGeS
titeLfOtO : CuSP/f1OnLine
rund
luft
s c hu lt Er BlI c k
28 Wo gase farbe bekennen
Dräger-röhrchen analysieren die
unsichtbare gefahr.
au s BlIc k
32 Messfühler im nanokosmos Winzige
Kohlenstoff-nanoröhren stehen vor einer
großen Karriere – auch in der Messtechnik.
sErv IcE
34 Wo und wer? Dräger in aller Welt,
impressum.
h I n t Ergr u nD
24 gase messen mit Infrarot Wie funktioniert die Detektion brennbarer
flüssigkeiten? Der dritte und letzte
teil der Serie erklärt die Details.
EInBlI c k
36 schnelle rettung – mit langem atem
Vier Stunden saubere Atemluft bietet das
Kreislauf-Atemschutzgerät PSS Bg4 plus.
3
25.05.2010 14:41:29 Uhr
Er fahr un g
Me n sch e n , Die b e w e ge n
Was uns bewegt – Dräger weltweit
Marco Monnig, fachkrankenpfleger und rettungsassistent bei der aDaC-Luftrettung, München
bord entscheidend. ,christoph sim‘, unser lehrwerkzeug, steht in hangelar bei bonn und ist aus holz. es ist exakt so ausgebaut wie seine
fliegenden Vorbilder: Perfusoren, Monitore, ein oxylog 3000, wenig
Platz. Der simMan, unser Patient, ist lebensecht. er kann alle körperfunktionen darstellen, beatmet und abgehört werden.
es kommt auch darauf an, unter stress vorausschauend zu planen.
wer hier luftrettung trainiert, der weiß: ich kann nicht mal eben rechts
anhalten, weil etwas nicht gut überlegt war. sind wir in der luft, müssen
wir vorher überblickt haben, was wir tun. ob ,christoph sim‘ echt wirkt?
regelmäßig klopfen wir an seine seitentür und sagen: ,willkommen im
klinikum. sie sind gelandet‘ – so packend ist die simulation.“
fotos: hans rosarius, azul Marino ; text: silke uMbach, Merten worthMann
„es ist ein gutes gefühl, wenn man am ende sieht: Das kind lebt – es
verlässt gerade mit den eltern die klinik. Mehrmals erlebte ich intensiveinsätze für ein neugeborenes. Das hat mich geprägt. eine kurzzeitige
behandlung genau zur rechten zeit entscheidet oft über leben und tod.
gelingt es, ist das die rettung. Das wollen wir schaffen!
Die toleranzen sind eng. Die richtige ausrüstung und das richtige
wissen müssen zum richtigen ort. Das können wir leisten. unser ,werkzeug‘ ist der helikopter. aber ein werkzeug ist nur so gut wie die
hände, die es führen. Damit diese die besten sind, bilden wir sie intensiv
aus: Meine kollegen kommen von überall hierher zum training. nicht
jeder für sich, sondern im team – nahtlose koordination aller ist an
4
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25.05.2010 14:42:00 Uhr
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fotoS: hanS roSariuS, azul marino ; text: Silke umbach, merten Worthmann
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Francisco Javier Rodríguez-Madridejos Jiménez, Polizeichef von Seseña, Castilla-La Mancha / Spanien
„bis vor zwei Jahren hatten wir keine Wahl. Wir mussten die Verdächtigen einfach laufen lassen. Das war wirklich frustrierend. zwar
erwischten wir die alkoholsünder bei den Verkehrskontrollen immer.
aber wer Drogen genommen hatte entwischte uns. Das nagte an
meinem berufsethos. Wir schickten fahrende zeitbomben zurück
auf die Straße. Das ging so nicht weiter. Seseña, unsere gemeinde,
liegt im norden von castilla-la mancha und hat weniger als 20.000
einwohner. madrid ist nicht weit, das sorgt für eine menge Durchgangsverkehr.
Vor zwei Jahren stieß ich das Projekt ,keine Drogen am Steuer!‘ an.
Wir schafften ein mobiles Drogen-nachweissystem von Dräger an – und
können nun endlich effektive kontrollen durchführen. manchmal stehen
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dabei einem alkoholisierten fahrer acht Drogentäter gegenüber. Womöglich hat das damit zu tun, dass sich die konsumenten immer noch
in Sicherheit wiegen. Doch der Sturz vom hohen ross ist tief.
Wenn wir die leute mit dem testergebnis konfrontieren, erleben wir
echte zusammenbrüche. Die können es nicht glauben – ihnen bleiben
keine ausflüchte mehr. Viele wollen sich dann spontan den Druck von der
Seele reden. Da braucht man auch psychologisches feingefühl und muss
zuhören können. meist sind das leute eines gewissen alters, so zwischen
40 und 50, und oft geht es dabei um kokain. ein 20-Jähriger, der cannabis
geraucht hat, reagiert anders. in 97 Prozent der fälle wird die festgelegte buße umgehend beglichen. außerdem haben wir das gefühl: Die
lektion ist wirklich angekommen.“
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25.05.2010 15:50:42 Uhr
D-5195-2010
BJörn Steiger Stif tung
N ac h r i c h t eN
Schützt bei anspruchsvollen aufgaben: hPS 3100.
Wie in abrahams Schoß: ruhig und sanft wird das Baby transportiert.
Üb
Universal-helm
Dräger hPS 3100
Neuer Notarztwagen
für Frühchen
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Der Dräger hPS 3100 ist ein multifunktionaler und
universeller helm für anspruchsvolle Aufgaben im
Außeneinsatz – von der Waldbrandbekämpfung über
Verkehrsunfälle bis zur höhenrettung. er kombiniert
optimale Schutzfunktion – durch die integrierte
Polystyrol-innenschale – mit hohem tragekomfort,
wie ihn beispielsweise die Vier-Punkt-Bänderung
inklusive Polsterung im gesamten Kopfbereich
bietet. Durch ein Verstellrad lässt sich die Passform
individuell anpassen. Das Belüftungssystem sorgt
selbst bei langen Waldbrandeinsätzen für ein gutes
Klima im helm-inneren. Vor dem eindringen größerer
Partikel schützt ein Metallgitter, während sich das
Belüftungssystem zum Schutz vor Löschwasser oder
rauch bei Bedarf mit einem einfach zu bedienenden
Schieberegler schließen lässt. in seinem modernen
Design und Aufbau bildet der hPS 3100 eine
Kombination aus industrieschutzhelm nach en 397
und Bergsteigerhelm nach en 12492. Der gesamte
Kopftragering ist ebenso gepolstert wie die nackenpartie. ein umfassendes Angebot an Zubehör –
bis hin zum elektrovisier – optimiert den helm für
vielfältige Spezialanwendungen. Die Markteinführung ist für das dritte Quartal 2010 geplant.
etwa 700.000 Babys werden jährlich in Deutschland geboren. rund 30.000 von
ihnen müssen von Kinder- und entbindungskliniken in Spezialkliniken gebracht werden
– entweder sind es frühchen, oder eine anfänglich normale geburt entwickelt sich
zum notfall. Der transport der Babys erfordert besonders ausgestattete notarztwagen,
wie sie die Björn Steiger Stiftung seit 1974 entwickelt. Das neueste Modell soll in
der zweiten Jahreshälfte eingeweiht werden. „neonatologen sprechen hierbei von einem
Quantensprung“, sagt Melanie Storch von der Stiftung. Die entwicklung des
Prototyps kostete etwa eine Million euro, bis 2014 will die Stiftung 100 dieser Wagen
zum Stückpreis von etwa 200.000 euro finanzieren.
Kern des Babynotarztwagens ist der querliegende transportinkubator. „Bei Babys ist
die fontanelle am Kopf noch nicht geschlossen“, erläutert Storch, „deshalb müssen sie
wegen der beim transport auftretenden Beschleunigungs- und Bremswirkung quer zur
fahrtrichtung liegen.“ Dieser Quertransport sei jedoch in herkömmlichen notarztwagen
nicht möglich. Überdies ist das gerade entwickelte Modell mit einem neuartigen aktiven
Dämpfungssystem ausgestattet, das erschütterungen und Vibrationen stark reduziert:
elektromotor und Luftfeder sollen selbst Schlaglöcher von zehn Zentimeter tiefe ausgleichen.
nahezu die komplette medizintechnische Ausrüstung für das fahrzeug wird Dräger
zur Verfügung stellen. hierzu gehört das transportinkubatorsystem, das zusammen mit
neonatologen, Krankenschwestern und hebammen sowie einem internationalen team
von Medizintechnikern entwickelt wurde. Auch die zentrale gasversorgung, Beatmungsgeräte und das Monitoring stammen von Dräger. Akustikfachleute im dortigen testCenter
arbeiten zudem an der Schallisolierung im inneren des Babynotarztwagens.
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25.05.2010 14:42:46 Uhr
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010
MT-5469-2008
BJÖRN STEIGER STIF TUNG
Drägerheft auf
Deutsch, Englisch
und Spanisch
Überblick mit SmartPilot View.
Immer dicht am Kunden: Dräger-Website.
Italien: Erster
SmartPilot View
Dräger-Website
für 48 Länder
Die Geschichte des Ospedale Maggiore
geht auf das Jahr 1351 zurück. Heute
versorgt die Klinik (rund 50 Kilometer
südöstlich von Mailand) mit ihren
638 Betten etwa 150.000 Einwohner im
Umkreis. Zur Ausstattung zählen seit
kurzem zwei neue Anästhesiesysteme:
Zeus Infinity Empowered – inklusive
eines SmartPilot View. „Damit ist dieses
Krankenhaus das erste weltweit, das
den Narkoselevel mithilfe unseres intelligenten Displays überwachen kann“, freut
sich Dräger-Vertriebsmitarbeiter Emilio
Carmignotto. Dr. Agostino Dossena, Leiter
der Anästhesie des Ospedale Maggiore,
hatte sich zunächst für das Anästhesiesystem entschieden, bis ihn auch das
Konzept der Überwachung des Narkoselevels überzeugte. Der SmartPilot View
unterstützt den Arzt von der Einleitung der
Narkose bis zur Aufwachphase. Ein
großes Display zeigt alle wichtigen Daten
grafisch – einschließlich Prognose des
Verlaufs.
„One Dräger – One Voice“, das gilt auch
für das Internet. Seit kurzem erkennt
die unternehmenseigene Website automatisch, aus welchem Land sie aufgerufen wird, und leitet dann auf die
entsprechende lokale Website weiter.
Diese gibt es schon jetzt für 48 Länder
und in 29 Sprachen. Allen gemeinsam
sind generelle Informationen über das
Unternehmen. Darüber hinaus gibt es
informative und faszinierende Produktansichten in 360°-Optik ebenso wie
Videos oder Produktdemonstrationen.
Unter Navigationspunkten wie „Produkte & Dienstleistungen“, „Einsatzbereiche“, „Karriere“, „Investoren“,
„Presse“ und „Online Ser vices“ erfährt
der Besucher mehr über das Unternehmen und sein Angebot. Einen Überblick über die Inhalte des Drägerhefts findet man unter dem Punkt „Über
Dräger“. www.draeger.com
DRÄGERHEFT 385 | JUNI 2010
06-07_Nachrichten_S 7
Seit seiner ersten Ausgabe im Sommer
1912 informiert das Drägerheft über Technik aus dem Hause und ihre Anwendungen. Mitte 1959 erschien die erste Ausgabe
auf Englisch. Ihr Schwerpunktthema:
Einsatz von Pressluftatmern bei Industrie
und Feuerwehr. Die jetzige 385. Ausgabe des deutschen Heftes ist zugleich die
100. Ausgabe auf Englisch.
„Damit zeigen wir, dass wir die Sprache
unserer Kunden nicht nur im über tragenen Sinne sprechen“, freut sich Burkard
Dillig über dieses Jubiläum. Der heutige
Dräger-Pressesprecher war bis Ende 2007
mehr als 20 Jahre für das Drägerheft
verantwortlich. Im nunmehr 99. Jahrgang
startet eine zusätzliche Ausgabe auf
Spanisch; Französisch soll demnächst
folgen. Das Unternehmen trägt damit
der gewachsenen Bedeutung jener
Märkte Rechnung, in denen diese Weltsprachen gesprochen werden. „Mit
dem Drägerheft ist es wie mit unseren
Produkten“, sagt Stefan Dräger, Vorstandsvorsitzender der Drägerwerk Verwaltungs AG, „beide sollen unseren Kunden
höchsten Nutzen bringen.“
Mit der neuen Gestaltung geht seit
Ende 2008 auch die Kombination aus
technischer Information und Reportagen
vor Ort auf, wie viele Leserreaktionen
zeigen. Heute erscheint das Drägerheft
mit drei Ausgaben jährlich und zwei
Magazinen: eines für jeden Unternehmensbereich. Die Gesamtauflage beträgt
mehr als 80.000 Exemplare.
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Gasmess or im Rohr
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385
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27.05.2010 9:34:50 Uhr
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08-13_Waldbrand_S 8
26.05.2010 8:05:03 Uhr
Drä
W e lt br ä n De
FO K U S
Feuer gegen Feuer
feuer wird auch heute noch oft und erfolgreich mit FeUer beKämpFt –
zur Vorbeugung und als letztes Mittel.
W
aldbrand? Da denkt man an
Griechenland, Portugal, Australien und Kalifornien. Dass
es auch in nördlichen Breiten im Sommer oft brennt, entzieht sich oft unserer
Wahrnehmung. Russland etwa: In den
800 Millionen Hektar Nadelwald, die
größte zusammenhängende Waldfläche
der Welt, brennt es zwischen 20.000 und
35.000 Mal im Jahr. In jedem Sommer
steht die Feuerwehr dort vor der ungeheuerlichen Aufgabe, Feuer auf einer
Fläche fast so groß wie die USA bekämpfen zu müssen.
Und sogar das nasse Deutschland
ist ein Waldbrandland. „2009 registrierten die Behörden etwa 1.000 Waldbrände“, sagt Detlef Maushake, Ausbildungsleiter für Waldbrandbekämpfung bei der
deutschen Hilfsorganisation „@fire“, die
Lösch- und Bergungshilfe leistet in der
europäischen Nachbarschaft, aber kürzlich auch zu einem Hilfseinsatz nach Haiti aufbrach, nach den verheerenden Erdbeben dort. „Flächenbrände werden von
der Statistik nicht erfasst. Wir schätzen,
dass die Gesamtzahl etwa vier bis fünf
Mal über den gemeldeten Fällen liegt.“
Und die Zahl der Brände steigt: Im Mittelmeerraum hat sich die durchschnittliche jährliche Waldbrandfläche seit den
1960er Jahren vervierfacht.
Was wie ein brandstifter
aussieht, ist tatsächlich ein
Feuerwehrmann, der
eine brandschneise legt.
010
08-13_Waldbrand_S 9
foto : get t y iMages
mensch ist brandursache Nr. 1
Ist der Klimawandel Ursache dieser enormen Zahlen? Maushake seufzt, diese Frage
wird ihm oft gestellt, doch er kann keine
abschließende Antwort darauf geben. Forscher vermuten, dass sich die Zahl der
Brände in den menschenleeren Weiten
Sibiriens, der USA oder Kanadas durchaus
erhöhen könnte, bedingt durch Trockenheit und höhere Temperaturen. Das dabei
frei gesetzte Treibhausgas Kohlendioxid
könnte dann dazu beitragen, dass sich die
Atmosphäre noch schneller erhitzt – ein
Teufelskreis. Im dicht besiedelten Europa
aber ist für Experten wie Maushake der
Mensch Brandursache Nummer eins. Und
nicht nur dort: Schätzungsweise 95 Prozent
aller Brände weltweit werden von Menschen verursacht. Manchmal steckt Fahrlässigkeit dahinter, etwa ein Grillfeuer in
heiklem Terrain oder auch ein Pkw mit heißem Katalysator, der über trockenem Laub
abgestellt wurde. Oft finden die Fachleute aber auch Hinweise auf Brandstiftung,
angetrieben von Boshaftigkeit, Pyromanentum, Versicherungsbetrug, Bodenspekulationen, um vermeintlich nutzlosen Wald in
ergiebiges Weide- oder teures Bauland zu
verwandeln oder als Arbeitsbeschaffungsmaßnahme. In Spanien, Portugal und Griechenland werden die meisten Feuerwehrleute nach Bedarf eingestellt. Den schaffen
sie sich mitunter selbst.
Die Folgen der Zündelei lassen sich
inzwischen fast das gesamte Jahr über im
Fernsehen betrachten. Immer brennt es
irgendwo, und wenn die Waldbrandsaison
in Südeuropa gerade vorbei ist, beginnt sie
auf der Südhalbkugel, etwa in Australien
oder in Afrika. Weltweit brennt es in jedem
Jahr auf einer Fläche von über dreihundert Millionen Hektar. Tausende von Menschen müssen vor den Flammen fliehen.
„Wir sehen die Tendenz, dass in vielen
Regionen die Feuer nicht nur an Fläche
zunehmen, sondern auch in ihren Auswirkungen sehr viel schwerwiegender wer- >
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26.05.2010 8:05:14 Uhr
FOK U S
W e lt b r än De
Einmal abgesprungen, ist der
Smokejumper völlig auf sich gestellt
> den“, hat der Feuerökologe Johann Georg
Goldammer beobachtet, er leitet das Global Fire Monitoring Center in Freiburg
und bewertet seit vielen Jahren das Waldbrandgeschehen auf der ganzen Welt.
Feuerspringer: Hilfe vom Himmel
Wenn nicht gerade ein Blitzschlag die
Ursache war, beginnt ein Waldbrand
immer als Bodenfeuer. Solange sie noch
nicht in die Wipfel gesprungen sind, lassen sich die Brände einfach löschen. Mit
Schaufel, Feuerpatsche, Kettensäge, ReisigÄsten, einem Werkzeug namens Pulaski,
das auf der einen Seite eine Axt und auf
der anderen eine Hacke ist – manchmal
kämpfen die Löschtruppen sogar mit
bloßen Händen gegen die Flammen.
In den Nadelwaldweiten Russlands
und der USA haben sich die Feuerspringer
(Smokejumpers) als wirkungsvollste Einsatztruppe gegen das Feuer erwiesen. Am
Fallschirm springen sie aus Flugzeugen
oder klettern aus einem Hubschrauber
ins bedrohte Waldgebiet und beginnen
den manchmal tagelangen Kampf gegen
die Flammen. Erfunden wurde diese Art
der Brandbekämpfung im Russland der
1920er Jahre. Die fliegende Feuerwehr
existiert dort noch heute unter ihrem
Namen Awialessoochrana, zu Deutsch
etwa „Luftbewachung der Wälder“: 1930
kletterten die ersten Feuerwehrleute der
Awialessoochrana auf die Tragflächen
ihrer Transportmaschine, sprangen über
einem vom Feuer eingekreisten Dorf ab.
Zwei Wege gibt es, einen Brand zu stoppen: Luftentzug, etwa durch Sand. Oder
man entfernt alles brennbare Material
aus dem Weg der Flammen. Bereits ein 30
10
08-13_Waldbrand_S 10
Zentimeter schmaler Graben im Erdreich
kann ein Bodenfeuer stoppen. Zur Not legen
die Löschkräfte ein kleines kontrolliertes
Gegenfeuer, um dem eigentlichen Feuer
die Nahrung zu nehmen. „Ein gutes Instrument, um gerade in unwegsamen oder
durch Munition belastetem Gelände, wo
Fahrzeuge nicht hinkommen, oder in entlegenen Regionen, die Flammen zu stoppen“, sagt Detlef Maushake. In Deutschland ist der Wald durch die Bewirtschaftung meist so gut erschlossen, dass die
Forststraßen solche Verteidigungslinien
bilden können. Ganz anders sieht es in der
dichten Macchia („Dickicht, Gebüsch“) in
südeuropäischen Ländern aus.
Noch heute unterscheidet sich die Vorgehensweise der Smokejumper kaum von
der Arbeit der Gründerväter. Zwar lassen
sich die Fallschirme präziser steuern, es
gibt Satellitennavigation und Funktelefone. Doch wenn die Einsatzkräfte erst
einmal abgesprungen sind, sind sie völlig
auf sich gestellt, bis entweder das Feuer
gelöscht ist und sie zur nächsten Straße
marschieren, um sich einsammeln zu lassen, oder sie von einem Helikopter evakuiert werden. Zumindest die amerikanische
Luftfeuerwehr verfügt heute über bessere
Schutzkleidung als die Altvorderen.
Lernen von den USA
Die Hilfskräfte in den USA und auch die
Freiwilligen von der deutschen „@fire“Gruppe tragen statt dem Dunkelblau der
normalen Feuerwehren ein schrilles Gelb.
„Das heizt sich in der Sonne weniger auf“,
erklärt Maushake. Die Schutzkleidung der
Waldbrandlöscher ist auch weniger stark
gepolstert als die der Gebäudelöschein-
heiten. „Bei der anderen Kleidung ist
die Schutzwirkung größer, die für draußen muss aber leicht sein, das gilt auch
für den Helm (Anm. d. Red.: siehe auch
Nachrichten Seite 6), denn wir müssen
auch bei großer Hitze einige Tage damit
unterwegs sein können und mit der Hitze
klarkommen.“ Pflicht für seine Leute ist
auch ein Schutzzelt, das zu einem handlichen Paket verpackt immer dabei ist. Es
besteht aus einem feuerfestem Spezialgewebe, das mit einer Aluminiumschicht
bedampft ist, die bis zu 95 Prozent der
Hitzestrahlung reflektiert. „Das ist wie
ein Airbag im Auto“, sagt Maushake, „man
will das lieber nicht benutzen. Aber es ist
sicherer, eines dabeizuhaben.“
Der Berufsfeuerwehrmann hatte sich
selbst bislang zehn Fortbildungsreisen in
die USA verordnet, um von den Kollegen
das Löschen von Wald- und Buschbränden zu lernen. „Der größte Unterschied
zwischen einem Flächen- und einem
Gebäudebrand ist die Dynamik des Feuers“, erklärt Maushake. „Draußen gibt es
mehr Einflussfaktoren. Schon eine Wolke
vor der Sonne kann den Brand dämpfen.
Waldbrände bewegen sich, es ist wie beim
Schach: Man muss vorausdenken!“
Wenn die Flammen ganze Bäume
erfasst haben, können die Mannschaften
am Boden kaum noch etwas ausrichten.
Dann ist die Stunde der Löschflugzeuge gekommen. Speziell für diese Zwecke
entwickelt wurde die Maschine CL-415
vom kanadischen Unternehmen Canadair. Das Amphibienflugzeug kann seine
Wasserfracht bei 120 Stundenkilometern
im Tiefflug über einem Gewässer aufnehmen – 6.000 Liter in zwölf Sekunden.
25.05.2010 14:43:41 Uhr
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Aus der Luft bekämpfen
Löschflugzeuge und – wie
hier – in bergigem Gebiet
auch Helikopter das Feuer.
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Beim Abwurf wird das Wasser mit brand
hemmenden Chemikalien vermischt,
um die Löschwirkung zu verstärken. Nur
30 Meter über den brennenden Baum
wipfeln drehen die Piloten die vier Ven
tile ihrer Löschtanks auf, entweder fein
dosiert oder auf einen Schlag, damit die
Wassermassen selbst durch dichtes Laub
dach brechen. Bislang weltweit einzigar
tig ist die zum Löschflugzeug umgebaute
Boeing 747200, die die Evergreen Inter
national Airline bei Bedarf an Regierun
gen vermietet. Der „LöschJumbo“ kann
bis zu 77.600 Liter aufnehmen und kam
zum ersten Mal bei Waldbränden in Spa
nien im Juli 2009 zum Einsatz.
Feuerplanet Erde
Wenn man von der totalitären Zerstö
rungskraft von Vollfeuern absieht, die
es ohne menschliches Zutun aber kaum
gibt, stört sich die Natur selbst weit weni
ger an den Flammen als wir Menschen
glauben. Viele Ökosysteme brauchen
sogar die Kraft der Flammen, um existie
ren zu können. Computersimulationen
haben gezeigt, dass in einer Welt ohne
Feuer zwar ein Drittel mehr Wald wach
sen würde – viele artenreiche Landschaf
ten wie HeideGebiete aber gingen dauer
haft verloren, wenn nicht regelmäßig ein
Feuer darüber striche.
Seit Pflanzen die Landflächen der
Erde bevölkern, gibt es großflächige Brän
de auf dem Planeten. Als älteste Belege
dafür fanden Geologen 420 Millionen Jah
re alte verkohlte Pflanzenreste in tiefen
Gesteinsschichten verborgen. „Wir leben
auf einem Feuerplaneten“, sagt Feuer
ökologe Goldammer, der sich dafür ein >
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25.05.2010 14:43:50 Uhr
FOK U S
W e lt b r än De
Der Sprung ins oft Ungewisse:
Ein Smokejumper schwebt in
das Brandgebiet, um das Feuer
vom Boden zu bekämpfen.
> setzt, dem Feuer wieder mehr Raum zu
geben. So verbreitet sich seit einigen Jah
ren eine auf den ersten Blick kuriose Stra
tegie unter den Waldbrandbekämpfern:
Sie gehen dazu über, Feuer mit Feuer zu
bekämpfen. Ihr Ziel ist es nicht, Flammen
zu löschen, sondern zu verhindern oder
wenigstens zu beherrschen.
Brände können überhaupt nur gefähr
lich werden, weil zu viel brennbares Mate
rial im Wald liegt. Das tote Pflanzenma
terial aus dem Vorjahr bleibt liegen, und
sobald der Schnee geschmolzen ist und
die Sonne zwei Tage geschienen hat,
brennt das Zeug wie Zunder. Das war
früher anders, als die Landbevölkerung
jeden noch so kleinen Zweig aufklaubte,
um damit den heimischen Herd zu hei
zen. Feuerexperte Goldammer vergleicht
die Wirkung eines schwachen, kontrollier
ten Bodenfeuers in einem Wald mit einer
leichten Durchforstung durch den Men
schen – schwächere Bäume verschwin
den, gesunde bleiben erhalten und junge
können nachwachsen, weil sie am Boden
mehr Licht bekommen. So könnte man
den gefährlichen heißen Feuern vorbeu
gen, die von einem Wald nichts übrig las
sen außer ein paar verkohlten Stümpfen.
Waldbrandkatastrophen
August 1936: Die
russische holzfällerstadt
Kursha-2 brennt in
einem feuersturm nieder.
1.200 Menschen
sterben.
12
August 1975: brand
in der lüneburger
heide, 74 Quadratkilometer vernichtet. fünf
feuerwehrleute sterben.
Zwischen 1997 und
1998 brennen in indonesien 97.000 Quadratkilometer regenwald
ab und setzen 2,6 gigatonnen des treibhausgases Kohlendioxid frei.
Juli 2005: in der
spanischen Provinz
guadalajara brennen
130 Quadratkilometer
Wald nieder. elf brandbekämpfer sterben.
Juli/September 2007:
in ganz griechenland
brennt es. Mehr als
3.000 einzelne feuer
vernichten 2.700
Quadratkilometer Wald
und Plantagen. 84
Menschen sterben.
Februar 2009: im
australischen bundesstaatVictoria vernichten 400 einzelne brände
4.500 Quadratkilometer buschland. 173
Menschen sterben
in den flammen, 414
werden verletzt.
August/Oktober 2009:
Das „Station fire“ wütet
am Stadtrand von los
Angeles. es zerstört 89
häuser, vernichtet 650
Quadratkilometer buschland und Wald, mittendrin der tujunga Canyon,
ein bedeutsames
naherholungsgebiet
und touristenattrak tion.
ermittlungen ergeben,
dass ein brandstifter das
feuer entfacht hatte.
Zwei feuerwehrleute
sterben im einsatz. es
wird Mordanklage gegen
den unbekannten täter
erhoben.
Integriertes Feuermanagement
foto : PiCture-AlliAnCe
Oktober 1825: im
großen Miramichi-feuer
im kanadischen bundesstaat new brunswick
sterben 160 Menschen,
viele von ihnen sind
insassen eines gefängnisses. 16.000 Quadratkilometer Wald werden
vernichtet.
„Wir sollten nicht den Brand verhindern,
sondern seine Intensität mindern“, sagt
Alexander Held vom Beratungsunterneh
men Working on Fire, ein international
anerkannter Feuermanager. Wenn er von
der „Feuerindustrie“ spricht, meint er
unter anderem Serviceleistungen, die etwa
sein Unternehmen für Regierungen oder
Großgrundbesitzer anbietet. Dazu gehören
25.05.2010 14:44:02 Uhr
die
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010
die Überwachung der Landflächen, aber
auch Aufklärungskampagnen und Trai
nings, um der Bevölkerung das kontrol
lierte Brennen beizubringen. „Integrier
tes Feuermanagement“ nennt das Held,
nur etwa zehn Prozent davon sind Feuer
unterdrückung, der Rest wirkt präventiv.
Lieber kontrolliert brennen
In weiten Teilen Afrikas hat das kontrol
lierte Brennen lange Tradition. Die Land
besitzer legen viele kleine, aber keine
destruktiven Feuer, die das tote Pflanzen
material zersetzen, das lebende aber unbe
schädigt lassen. Aus der Luft betrachtet,
sehen manche Regionen aus wie Schach
brettmuster. Dort, wo die Technik rich
tig angewendet wird, kommt es kaum zu
Katastrophen. „Die Leute brennen früh
im Jahr, wenn die Pflanzen noch grün
sind und die Luft feucht ist. Unter diesen
Bedingungen gehen die Feuer nachts ohne
menschliches Zutun wieder aus“, erklärt
Held. Eine ähnliche Strategie empfiehlt
er auch europäischen Brandmanagern.
„Es wird ohnehin brennen, dann lieber
kontrolliert und schonend für die Vegeta
tion und den Boden.“ Die Bekämpfung
von Bränden hält er für ein hoffnungs
loses Unterfangen. „Griechenland hat die
meisten Flugzeuge, und trotzdem brennt
es alle zwei Jahre gewaltig.“
Doch das Bild wandelt sich: „Immer
mehr Länder trauen sich, Feuer gegen
Feuer einzusetzen“, sagt Held. Und er
fordert noch mehr Mut, um neue Wege
beim Feuermanagement zu gehen: „Es ist
schwierig zu vermitteln, dass es am besten
wäre, im Frühjahr rund um Athen 1.000
kleine Feuer zu legen.“ Hanno Charisius
foto : uS foreSt ServiCe Photo
W e lt br ä n De
FO K U S
„Es ist ein Lebensstil“
JOHn TwISS, 63, ist Präsident der nordamerikanischen
national Smokejumper Association. Zwischen 1967 und
1976 sprang er selbst aus flugzeugen über Waldbränden
ab und blieb oft tage, bis alle flammen gelöscht waren.
er lebt in Custer, South Dakota.
Erinnern Sie sich an Ihren ersten Fallschirmsprung aus einem Flugzeug
in einen brennenden wald?
Aber sicher! Das war vor mehr als 30 Jahren. Durch das training war ich gut vorbereitet,
doch gerade deshalb ist es aufregend: weil man genau weiß, was auf einen zukommt.
wie klingt ein waldbrand?
ein kleines feuer macht nicht viel lärm. ein großes, das ganze bäume verschlingt, kann
ziemlich laut werden, wie ein Zug. Wenn man dieses geräusch hört, weiß man aber auch,
dass man in der Klemme steckt und schleunigst von dort weg kommen sollte.
was geht einem durch den Kopf auf dem Luftweg zum Einsatzort?
Wenn es ein langer flug ist, dann schläft man normalerweise, sammelt
Kräfte. bei einer kurzen reise bis zu drei Stunden quatscht man mit den Kollegen,
prüft die Ausrüstung und studiert die Karten vom Absprunggebiet.
was ist das Erste, was ein Smokejumper nach der Landung tut?
falls er in einem baum gelandet ist, muss er zusehen, dass er auf den boden kommt.
Das nächste ist, nach dem gepäck mit den Werkzeugen, nahrung und trinkwasser zu
schauen, das direkt nach ihm abgeworfen wurde. Dann wird das feuer gelöscht, alles wieder
zusammengepackt und in richtung des vereinbarten Sammelpunktes marschiert.
wie lange dauert so ein Einsatz?
Man bleibt so lange, bis das feuer gelöscht ist oder man von der Zentrale zu einer anderen
Stelle beordert wird. Das kann zwei, drei tage dauern, so lange reicht der Proviant.
Und wenn der Proviant aufgebraucht ist?
Dann isst man, was man findet oder auch mal nichts. Wenn man länger draußen ist,
wird oft nahrung und Wasser von einem flugzeug abgeworfen.
Klingt nach einem entbehrungsreichen Beruf.
früher lag das optimale Alter für einen Smokejumper unter 30 Jahre.
heute treffen sie aktive Springer, die über 50 Jahre alt sind.
was hat sich noch verändert?
Die fallschirme lassen sich heute besser lenken. So kann man besser an felsen
und bäumen vorbeisteuern. und ich finde es gut, dass Smokejumper heute auch für
das kontrollierte Ausbrennen von brennbarem Material in waldbrandgefährdeten
gebieten eingesetzt werden – vermutlich wird das in Zukunft häufiger passieren.
weiter im Internet: www.draeger.com/385/feuerwehr
13
25.05.2010 14:44:09 Uhr
Im Bauch des Berges
Sichere Orte unter tage und innovative Atemschutzausrüstungen sind zeitgemäße Lösungen im Bergund tunnelbau. Auf ihnen basieren aktuelle Rettungskonzepte in aller Welt – die Anforderungen an
notfallpläne für gruben und Baustellen in mehreren hundert Meter tiefe haben sich indes verschärft.
H
ochbetrieb unter Tage braucht
höchste Sicherheit – das gilt für
den Schacht Konrad im niedersächsischen Salzgitter ebenso wie für die
Olympic Dam-Mine auf der anderen Seite
des Erdballs, in Australien. Dabei unterscheiden sich beide Gruben erheblich in
ihrer Nutzung: In Deutschland entsteht
im Bergwerk ein Endlager für schwachund mittelradioaktive Abfälle, während in
der größten Untertageanlage Australiens
neue Lagerstätten für den Abbau von
Erzen erschlossen werden. Beide verbindet hingegen ihre Sicherheitsausstattung,
mit Rettungskammern und Schutzräumen, die im internationalen Vergleich
ein sehr hohes Niveau erreicht hat.
Wie wichtig die Verbesserung der
Sicherheit unter Tage in vielen Ländern
noch immer ist, zeigen Berichte über
Grubenunglücke. Allerdings verändert
sich diese Situation zum Besseren: Während Minen und Verkehrstunnel in den
vergangenen Jahren immer größer wurden, haben sich die Anforderungen an die
Sicherheit im Berg- und Tunnelbau weltweit verschärft. „Und die Gesetzgeber fordern immer höhere Standards ein“, sagt
Norbert Poch, Leiter des Bereichs Atemluftversorgungssysteme bei Dräger. Innovative Schutz- und Rettungstechnik für
den Bergbau stand deshalb auch auf der
International Mines Rescue Conference
im Herbst 2009 in Tschechien im Mittelpunkt (siehe Interview Seite 17).
Die
Wegen der unterschiedlichen Bedingungen unter Tage setzen sichere Rettungskonzepte auf individuelle Lösungen. Zu
14
14-17_Fluchtkammern_S 14
ST-1613-2007
Individuelle Rettungskonzepte
ob schacht konrad oder olympic Dam: „Down under“ sind die Risiken überall ähnlich.
25.05.2010 14:44:32 Uhr
Die
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Be rgBau
R ep o R t
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deren wichtigsten Elementen gehören
Atemschutzausrüstungen zur Selbstrettung und „sichere Häfen“ wie Rettungskammern und Schutzräume. „Die verschiedenen Varianten beider Systeme
ergänzen sich dabei“, erklärt Norbert
Poch und verweist darauf, „dass heutige
Rettungskonzepte oft eine Kombination
aus Schutzräumen, Rettungskammern
und persönlicher Atemschutzausrüstung
enthalten.“
ST-1611-2007
Flucht nach draußen
ST-1613-2007
ST-1707-2005
Diese autonome Rettungskammer bietet schutz vor Rauch und partikeln.
nlich.
Die Rettungskammer ist gasdicht: Im Inneren kann aufgeatmet werden.
010
Schutzräume und Rettungskammern
bieten sehr gute Überlebenschancen,
selbst bei Explosionen, Bränden oder
dem Austritt schädlicher Gase. Schutzräume sind stationär ausgelegt. Meist
wird dazu ein Blindstollen durch Mauern
und eine Schleuse von der Grube abgetrennt. In diesen Räumen kann eine größere Anzahl von Menschen über einen
längeren Zeitraum auf die Fremdrettung warten. Rettungskammern sind
dagegen meist als mobile Container ausgeführt und auch als Zwischenstation
für die Selbstrettung gedacht. „Denn,
wo immer möglich, sollte die Selbstrettung durch Flucht nach draußen angestrebt werden“, sagt Dietmar Diercks,
Produktspezialist bei Dräger.
Wegweisend ist dabei innovative Atemschutztechnik: Drägers Charge Air bietet
ein System mit Atemluft-Nachfüllstationen für die Selbstrettung über weitere
Strecken. Charge Air kommt heute vor
allem in Kohlebergwerken zum Einsatz,
wo die Flucht aus der Grube (Selbstrettung) aufgrund der Schlagwetter- und
Feuerproblematik absoluten Vorrang >
15
25.05.2010 14:44:44 Uhr
> im Vergleich zu Rettungsraumkonzepten hat. Charge Air erlaubt das schnelle Wiederauffüllen von Pressluftatmern:
„In 45 bis 70 Sekunden kann eine 9-LiterFlasche von 50 auf 300 bar befüllt
werden, ohne die Atemluftversorgung zu
unterbrechen“, erklärt Stefan Reiling
von Dräger, der das System in Australien
betreut. Das entspricht einem Atemluftvorrat für 60 Minuten. Nachgefüllt wird
mit einem rein pneumatisch gesteuerten
sequentiellen Kaskadensystem, das – im
Vergleich zur Direktbefüllung – den Luftvorrat effizienter ausnutzt. Dräger bietet
standardmäßig die Charge Air-Anlagen
zum Auffüllen von 20 oder 40 Atemluftflaschen an. Mit Charge Air sind längere Evakuationswege als mit Sauerstoffselbstrettern möglich, bei angenehmerer
Atemluft. Oaky Creek Coal in Queensland, Australien, ist zurzeit mit mehr als
80 Systemen im Einsatz der größte Kunde für diese Technik.
D-16503-2009
St-13278-2007
Die Rettungskammer lässt sich flexibel konfigurieren und
kann bis zu 20 Personen mehrere Tage lang Schutz bieten.
Charge Air: für das schnelle Wiederbefüllen von
Pressluftatmern – ein Plus für die Sicherheit.
Mitten im Outback, rund 600 km nördlich von Adelaide, liegt die derzeit größte Untertageanlage des roten Kontinents.
Olympic Dam ist eine Welt für sich: Jeden
Tag sind hier mehrere hundert Bergleute
in den Gängen unterwegs, in voller Montur mit Atemschutzmaske am Gürtel und
Grubenlampe am Helm. Täglich werden
neue Tunnel eröffnet, einer sieht aus wie
der andere, auf mehreren hundert Kilometern zieht sich ein Gewirr von Straßen
und Stollen durch den Granit.
Bis zu 36 Stunden Schutz
Von Dräger stammt der neue Schutzraum, in dem bis zu 100 Personen bis zu
36 Stunden Schutz und Sicherheit finden
sollen. Ein leichter Überdruck gegenüber der Atmosphäre im Bergwerk, ein
Luftschleiergerät und eine Luftschleuse sollen schädliche Gase draußen halten. Die Regeneration übernimmt die
Abscheidung von Kohlendioxid aus der
Richtlinien und Vorschriften
Weltweit werden die rahmenbedingungen für den einsatz von rettungs- und fluchtkammern durch richtlinien und Vorschriften vorgegeben. in Deutschland ist hierfür neben der „Allgemeinen Bergverordnung über untertagebetriebe, tagebaue und
Salinen“ (ABVO) der „Leitfaden für Planung und umsetzung eines Sicherheitsund gesundheitsschutzkonzeptes auf untertagebaustellen“ des Deutschen Ausschusses
für unterirdisches Bauen (DAuB) maßgeblich. Zu entsprechenden internationalen
regelungen zählen zum Beispiel die final rule (2008) „refuge Alternatives for underground Coal Mines“ der uS Mine Safety and health Administration (MShA),
die „Mining and Quarrying Safety and health regulation 2001“ von Queensland und
die richtlinie „refuge Chambers in underground Metalliferous Mines“ des Department of industry and resources von Westaustralien.
16
Atemluft im klimatisierten Schutzraum
und führt entsprechend dosiert Sauerstoff zu. Gasmesstechnik überwacht
kontinuierlich schädliche Gase in der
Schleuse sowie die Konzentrationen von
Sauerstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid im Raum.
Ein Schutzraum soll auch zur Sicherheitsausstattung von Schacht Konrad
gehören, wo der Erzbergbau bereits im
Jahr 1976 eingestellt wurde. Mehr als
drei Jahrzehnte später laufen hier die
Arbeiten, um das Bergwerk in Salzgitter
für seine künftige Aufgabe als Endlager
radioaktiver Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung zu ertüchtigen. Zu den ersten Schritten des
Umbaus gehört die Installation von
Rettungskammern sowie eines Schutzraumes. Diese Räume dienen vor allem
während der Umrüstphase als Rückzugsort. „Denn die Risiken bei Auffahrungen und Versatz unterscheiden sich
kaum von jenen in einem aktiven Erzbergwerk“, sagt Dr. Thorsten Rebehn von
der Deutschen Gesellschaft zum Bau und
Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe
mbH (DBE). Die Umrüstphase soll von
2010 bis 2014 dauern.
Der Schutzraum (für bis zu 150 Personen) wird vor dem Extremszenario entwickelt, dass ein Brand im 1957 abgeteuften Schacht Konrad 1 entsteht. Dieser ist
der „einziehende Schacht“ der Grube,
durch den die Frischwetter einströmen,
weshalb er als Weg bei einer eventuellen Evakuierung bevorzugt wird. Im Fall
eines Brandes im einziehenden Schacht
könnte die gesamte Grube mit schädlichen Gasen beaufschlagt werden, und
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25.05.2010 14:44:56 Uhr
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die Evakuierung müsste über Schacht
Konrad 2 abgewickelt werden.
Dass außerdem Rettungskammern
in Deutschland direkt vor Ort beim
Auffahren der Einlagerungskammern
eingesetzt werden, entspricht den
Vorschriften der „Allgemeinen Bergverordnung über Untertagebetriebe, Tagebaue und Salinen“ (ABVO; siehe Kasten
Seite 16). Demnach sind Streckenvortriebe ab einer Länge von 400 Meter durch
Rettungskammern zu sichern, wenn keine zweite Verbindung zu anderen Grubenbauen besteht und den Bergleuten somit
der Fluchtweg durch einen Brand versperrt werden kann. „In diese Kammern
flüchtet sich bei Gefährdung lediglich die
Vor-Ort-Belegschaft“, erklärt Ingo Sandmann, der bei Dräger den hier zuständigen Vertriebsbereich Nord in Deutschland
verantwortet.
Auch tunnel sorgen für Nachfrage
Der Bedarf an Sicherheits- und Rettungstechnik für Arbeiten unter Tage steigt
weiter: Neben Bergwerken sorgen beispielsweise auch Baustellen für Tunnel mit großer Länge, wie etwa der
Gotthard-Basistunnel in den Schweizer
Alpen, für Nachfrage (siehe auch Drägerheft 381; Seite 32 ff.). Aber die Sicherheit
tief unten im Bauch des Berges ist nicht
der einzige Einsatz für Schutzräume und
Rettungskammern: Ähnliche Lösungen
werden auch auf Offshore-Bohrinseln
eingesetzt.
peter thomas
Weiter im internet, dort unter anderem:
Produktinformationen
www.draeger.com/385/bergbau
Grubenrettung in tschechien
D-11056-2010
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VáclAV poštA ist unter anderem Direktor des
grubenrettungswesens in der tschechischen republik.
Die dortigen Bergwerke setzen seit rund 100 Jahren
geräte von Dräger ein.
Herr pošta, worauf sind Sie besonders stolz, wenn Sie auf Ihre jahrelange
tätigkeit beim tschechischen Grubenrettungsdienstes zurückblicken?
Vor allem darauf, dass im Zeitraum von 31 Jahren – unter meiner direkten Leitung
der havarienbekämpfung – kein grubenwehrmann ums Leben kam.
Was waren die wichtigsten entwicklungen für die Bergwerkssicherheit
in tschechien der vergangenen zehn Jahre?
Wir haben vor allem in ausbildung und ausrüstung der Belegschaft investiert: So wurden
allein in den vergangenen zwei Jahren für rund 20 Millionen euro Schuhe, arbeitsbekleidung mit reflektoren, Selbstretter, grubenlampen und gasmessgeräte mit Messwertspeicherung gekauft. Parallel hierzu hat die Ostrauer Bergbaugesellschaft OKD
die ausrüstung weiter vereinheitlicht. So arbeitet jeder Bergmann mit dem gleichen
Selbstretter und gasmessgerät. und in die innovation der abbau- und Vortriebstechnik
hat die OKD ag während der beiden vergangenen Jahre weiter mehr als 330 Millionen
euro investiert. auch das trägt zur Sicherheit bei.
Wie ist die Minenrettung für die verschiedenen oKD-Bergwerke organisiert?
neben der hauptstelle für das grubenrettungswesen gibt es sieben grubenrettungsstellen. hier kümmern sich fast 800 freiwillige und hauptberufliche grubenwehrmänner
um die Sicherheit oder die rettung der Bergleute.
Sind Sie ausschließlich für Sicherheit und Rettung in den Bergwerken zuständig?
Oh nein. Der Bergbau steht natürlich im fokus unserer arbeit. aus den derzeit vier gruben
fördert OKD rund 13 Millionen tonnen Kohle pro Jahr. aber unsere arbeit reicht noch
weiter. So kommt die grubenrettung auch bei Bauarbeiten mit bergmännischen Verfahren
zum einsatz – etwa beim tunnel- und dem unterirdischen Leitungsbau. außerdem haben
wir Vereinbarungen mit der feuerwehr und dem integrierten rettungssystem der tschechischen republik für den einsatz im Zivilbereich getroffen: Bei einem hochhausbrand
können wir etwa für die Personenevakuierung 300 Selbstretter zur Verfügung stellen.
War die 4. International Mines Rescue conference (IMRc), die im Herbst
2009 in tschechien stattfand, ein leuchtturmprojekt für Sie?
auf jeden fall. neben dem aufbau der grubenrettungsausstellung in Ostrava waren die
Sitzung des international Mines rescue Body und die 4. internationale Konferenz der
grubenrettungsdienste im Jahr 2009 herausragende ereignisse, durch die unsere arbeit
auch in der breiten Öffentlichkeit wahrgenommen wird.
Das vollständige Interview ist im Internet abrufbar.
17
25.05.2010 14:45:04 Uhr
R ep oR t
thema
proben für den einsatz:
geschlossene Kreislauftauchsysteme erzeugen
keine Luftblasen.
Blasenfrei abtauchen
mit drei millionen Litern Wasserinhalt steht in Siegburg bei Köln die größte indoor-tauchanlage europas.
ideale Bedingungen für taucher – und das DRägeR LAR 5000.
I
ndoor-Tauchanlagen liegen im Trend:
Die 20 Meter Wassertiefe bietende
Anlage in Siegburg ist mit 26 Grad
Wassertemperatur angenehm warm.
„Im Frühjahr üben hier Sporttaucher für
die neue Saison und prüfen ihre Ausrüstung“, konstatiert Stefan Orth, Tauchlehrer an der Anlage Dive4Life. Der riesige Tauchtank enthält eine Unterwasserlandschaft, die sich erkunden lässt.
Bei vier, fünf und sieben Metern gibt es
Plattformen. Zusammen mit dem Tauch-
18
18-19_Tauchturm_S 18
computer lässt sich die Tauchdauer in
verschiedenen Tiefen abmessen und ein
Multileveltauchen realisieren.
Ins dunkle Blau
Unterhalb der ringförmigen Plattform in
sieben Metern gibt es nur noch den Einstieg in den Tauchtrichter – dort geht es
hinab ins dunkle Blau, bis auf 20 Meter
Tiefe. „Beim Tauchen kann man seine
Ruhe finden“, sagt Orth. „Für viele ist das
auch eine Art Meditation.“ Doch für Ein-
satztaucher ist an Meditation und Ruhe
nicht zu denken. Ob Strömung, eiskaltes oder trübes Wasser: Wenn der Einsatz kommt, sind sie zur Stelle. „Nimm
eine Lampe mit, dann bist du nicht allein“,
heißt es in Taucherkreisen, und selbst die
müssen sich Tauchprofis von Polizei- und
Spezialeinsatzkräften oft verkneifen.
So gesehen ist ein Test von Tauchgeräten bei Optimalbedingungen in einer
Indoor-Tauchanlage eher ungewöhnlich.
Dennoch bot sich für Einsatztaucher ver-
25.05.2010 15:39:50 Uhr
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Wie in einer Kathedrale
fallen die Sonnenstrahlen
durch das klare Wasser
des tauchturms.
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010
fotoS: D-11059-2010, Dr. georg nieS
tauche n
schiedener NATO-Länder und Spezialeinheiten Anfang März die Gelegenheit,
Tauchgeräte von Dräger unter „Laborbedingungen“ auszuprobieren. Während
Sporttaucher mit einem offenen Tauchsystem und Pressluftflasche abtauchen,
brauchen Einsatztaucher häufig eine
völlig andere Ausrüstung.
Im Mittelpunkt stehen geschlossene (CCR) beziehungsweise halb offene
Kreislauf-Tauchsysteme (SCR) wie das
Dräger LAR 5000. Geschlossene Tauchgeräte erzeugen keine Luftblasen beim
Ausatmen. Eine Eigenschaft, die Einsatztaucher zu schätzen wissen. Technisch
gesehen, wird bei einem geschlossenen
Kreislaufsystem die Ausatemluft durch
einen Kalkfilter geführt, der das ausgeatmete CO2 absorbiert. Der in der Ausa-
18-19_Tauchturm_S 19
temluft noch enthaltene Sauerstoffanteil
wird mit frischem Atemgas gemischt und
wieder eingeatmet. So wird Atemgas eingespart, Tauchgerät und Atemgasflaschen
werden kleiner und leichter. „Mit 15 bis
17 Kilogramm ist das LAR 5000 spürbar
leichter als ein Druckgas-Tauchgerät“,
erläutert Dräger-Portfoliomanager
Oliver Schirk. „Zudem ist das Atemgas
beim Kreislauf-Tauchgerät deutlich wärmer, der Temperaturverlust im Körper
dadurch geringer.“ Durch die Verwendung von Sauerstoff oder Nitrox verringert sich der Anteil des für den berüchtigten Tiefenrausch verantwortlichen
Stickstoffs im Atemgas. Dadurch lassen
sich längere Tauchzeiten erzielen.
Flexibilität ist trumpf
Mit einem geschlossenen KreislaufTauchgerät wie dem LAR 5000, im Jargon
auch „Rebreather“ genannt, kann man
mit reinem Sauerstoff als Atemgas etwa
auf zehn Meter Tiefe gehen. Für größere
Tiefen werden Mischgase ver wendet –
etwa Nitrox, ein Atemluftgemisch mit
höherem Sauerstoffanteil. Bei Nitrox mit
einem Sauerstoffanteil von 60 Prozent
erreichen Taucher Tiefen von 24 Meter
und können selbst nach längeren Tauchgängen schneller an die Oberfläche kommen, weil die Dekompressionsphasen verkürzt werden. Für Spezialeinsatzkräfte
unter Wasser macht vor allem die Flexibilität der Ausrüstung den Unterschied:
„Es gibt Operationen, da müssen die Taucher aus einem U-Boot aussteigen. Damit
das U-Boot unsichtbar bleibt, kommt man
auf eine Ausstiegstiefe von 20 Metern. Für
reinen Sauerstoff ist das zu tief“, erklärt
R ep o R t
Oliver Schirk. Also verwenden die Taucher zum Ausstieg Nitrox und arbeiten
mit dem halbgeschlossenen System. Ein
Teil der Ausatemluft wird nach außen
abgegeben, es entstehen vergleichsweise wenig Atemblasen. „Ab einer Tiefe von
zehn Metern erfolgt dann ein Wechsel von
Nitrox auf Sauerstoff im geschlossenen,
völlig blasenfreien Modus.“
Bei Berufs- und Feuerwehrtauchern
sind solche Rebreather-Systeme noch nicht
sehr verbreitet. Doch, so schätzt DrägerExperte Schirk, hat die Technik auch hier
noch Potenzial: „Die Feuerwehrtaucher
in New Orleans haben nach dem Hurrikan Katrina die Erfahrung gemacht, dass
trotz Vollmaske der Blasenvorhang im Maskenbereich hygienische Probleme mit sich
bringt.“ Geringe Wassereinbrüche lassen
sich nicht ganz vermeiden. Bei Wasser, in
dem Tierkadaver und Fäkalien lauern, keine angenehme Vorstellung.
Ein Polizeitaucher des New York Police Departments hätte sich vielleicht bei
der Notwasserung eines Airbus A320 im
Januar 2009 auf dem Hudson River auch
ein LAR 5000 gewünscht: Mit einem konventionellen Druckluft-Tauchgerät half
er erst an der Wasseroberfläche den
Fluggästen im kalten Fluss. Später sollte er noch alle Sitzreihen der havarierten US-Airways-Maschine kontrollieren.
Wäre das Flugzeug gesunken, hätte er
für den Wiederaufstieg wahrscheinlich
nicht mehr genügend Luft in den Flaschen gehabt. Mit einem offenen Tauchsystem reicht diese für etwa eine Stunde –
bei einem geschlossenen Kreislaufsystem
wie dem LAR 5000 sind hingegen bis zu
vier Stunden möglich. Mario gongolsky
19
25.05.2010 15:40:00 Uhr
R ep oR t
B r an Ds imul at io n
Flammendes Inferno auf Knopfdruck
Das training für den ernstfall kennen die meisten feuerwehrleute als Brandcontainer oder Brandhaus.
Das, was die feuerwehrschule im nordwest-französischen Départment Calvados in Vire anbietet, ist kein
haus, sondern eher eine ganze stadt – und die gRöSSte BRanDSIMulatIonSanlage der Welt.
Z
D-31178-2009
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Die Simulation ist so gut, dass die Feuerwehrleute sich in manchen Momenten wie im echten einsatz fühlen.
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25.05.2010 14:46:07 Uhr
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bereitet auf die
praxis vor. Des
halb sieht auch
die Cafeteria so
aus, als könnte
man auf einen
Café au Lait platz
nehmen – doch
bald fegt das
Feuer durch den
Gastraum.
D-31178-2009
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010
immerbrand in einem Einfamilienhaus: Unter Atemschutz dringt
ein Angriffstrupp in die Räume
vor. Die zwei jungen Feuerwehrmänner
bringen ein C-Rohr mit drei Schlauchlängen und einer Hohlstrahldüse in Position. Rauch quillt durch den Flur. Der
eine geht mit dem Strahlrohr rechts
an der Türangel in Hockstellung, der
andere steht an der Türklinke, zieht seinen Handschuh aus und prüft mit dem
Handrücken die Temperatur der Tür von
unten nach oben: Sie ist heiß.
Ein Blickkontakt genügt, und die
zwei Feuerwehrleute wissen, was zu tun
ist. Ein Sicherungsband wird um die Türklinke gelegt, auf „drei“ soll es losgehen.
Der Mann an der Klinke zählt an und
schlägt die Tür auf. Der Kamerad am
Schlauch feuert drei Sprühstöße Wasser
ins Zimmer, in dem es lichterloh brennt.
Über das Sicherungsband wird die Tür
zurück in die Schlossfalle gezogen. Noch
zwei Mal wiederholt sich die Prozedur,
um die Temperatur im Brandraum zu
verringern, dann müssen sie das Feuer
unter Kontrolle bringen. Die Tür geht
ein letztes Mal auf: einen Sprühstoß Wasser nach rechts und links, anschließend
wird ein Wasserstoß in Form einer liegenden Acht im Zimmer verteilt. Jetzt
wagen sich die beiden Männer in das
brennende Schlafzimmer. Der Mann
an der Löschdüse kniet ganz tief und
gibt einen Sprühstoß senkrecht in die
Luft. Das Wasser prasselt auf seinen
Helm nieder – ein Test für die Lufttemperatur. Käme das Wasser nicht herunter, wäre es vorher in der Hitze verdunstet. Das aber wäre gefährlich. Das Bett
wird abgelöscht, kurze Zeit später ist das
Feuer aus. „Prima, das sah gut aus!“,
ruft eine Stimme.
Joël Bucher von Dräger Frankreich
steht im Flur und hält eine Fernbedienung in seiner Hand. Die macht ihn zum
Chef über das Feuer und entscheidet über
Löscherfolg und zuschaltbare Komplikationen. Wäre der Raum nicht vorgekühlt
worden und hätte man die Lufttemperatur nicht geprüft, ließe sich auf Knopfdruck auch ein „Flashover“ aktivieren.
In der Realität handelt es sich dabei
um eine plötzliche Durchzündung von
Verbrennungsgasen (Pyrolysegasen) in
Deckennähe: „Das ist etwas, was man in
der Realität besser nie zu sehen bekommen sollte“, sagt einer der beiden Feuerwehrleute, die alle 32 Brandstellen der
Simulationsanlage ausprobiert haben.
Feuer – vom Keller bis aufs Dach
Einige Monate haben die Ingenieure bei
Dräger in Lübeck die Anlage realitätsnah bis ins Detail geplant – und dabei
eng mit dem Kunden zusammengearbeitet. Einer der Höhepunkte ist das
sechsgeschossige Apartmenthaus. „Da
kann fast alles brennen, vom Keller bis
zum Dach“, versichert der zweite Feuerwehrmann. Schon am Tag zuvor hatten
sich die beiden Feuerwehrleute bis in
die dritte Etage vorgearbeitet. Mit diesem Haus steht das gesamte Spektrum
an Gebäudebränden zur Verfügung. In
der „Hotelsituation“ können hier Rettungs- und Feuerwehrkräfte gemeinsam
üben, beispielsweise kombinierte Außenund Innenlöschangriffe oder den Einsatz
über eine Drehleiter und vieles mehr.
R ep o R t
D-31042-2009
B r a n Dsi m ul at i on
In der vierten Etage bereitet ein französischer Techniker von Dräger die nächste Übungssituation vor: In einer Küche
brennt das Fett in einer Fritteuse. Der
Mann zeigt auf die Dunstabzugshaube:
„Die kann auch brennen – sie entzündet
sich passiv, wenn sie lange genug in Flammen stand.“ Es ist recht dunkel in dem
Raum. Der Mann verstärkt das spärliche
Licht durch seine Stirnlampe. „Schauen
Sie mal hier“, weist er auf eine besondere Komplikation hin. Der Deckel der Fritteuse hakt an der aus Stahl angedeuteten
Neonröhrenhalterung. Sie lässt sich nicht
schließen. Die schnellste und sicherste
Methode, einen Fettbrand zu löschen,
steht somit nicht zur Verfügung.
Als die zwei Feuerwehrleute in die
Küche kommen, brennen nicht nur die
Fritteuse und die Dunstabzugshaube,
auch das Fett ist übergelaufen, und
Feuer verteilt sich zusehends über den
Küchenboden. Die Luft ist stechend
heiß und nass. „Die Nässe wird zum
Problem“, erklärt der eine Feuerwehrmann. „Aus einem Liter Löschwasser
entstehen 1.700 Liter Wasserdampf.
Durchnässt die Schutzkleidung, bietet
sie keinen ausreichenden Schutz mehr
gegen die 100 Grad heiße Luft, die einfach durchbricht.“
Und doch immer in Sicherheit
In tatsächlicher Gefahr waren die beiden
Männer aber zu keiner Zeit: „Sicherheit
ist ein entscheidendes Merkmal aller
Dräger-Brandsimulationsanlagen. Hier
gibt es nicht nur den Trainer mit der
Fernsteuerung – zusätzlich ist in jedem
Brandraum am Türrahmen in geringer >
21
25.05.2010 14:46:15 Uhr
R ep oR t
B r an Ds imul at io n
D-32107-2009
D-32016-2009
D-31724-2009
Aus einem Siloflansch entweicht Flüssigkeit – und
plötzlich brennt eine Fläche von neun Quadratmetern
Brand und Rauch: Im französischen Vire bereiten sich Feuerwehrleute auf den ernstfall vor.
> Höhe ein gut ertastbarer Notausschalter
angebracht“, beruhigt Joël Bucher. Alle
Brandsimulationen werden mit 90-prozentigem Propangas durchgeführt. „Das
verbrennt schadstoffarm, macht eine
eindrucksvolle Flamme und erzeugt
mächtig Hitze.“
Vom Kontrollraum im Erdgeschoss
aus wird die Anlage komplett überwacht.
Die einzelnen Brandsituationen werden von dort freigeschaltet. Der Trainer
startet die Zünder der jeweiligen Brandstelle von einer Schalttafel in der Nähe
des Brandraumes. Die Simulation wird
dann mit der Fernsteuerung gestartet.
Die Hitze in einem Meter Höhe wird in
allen Brandräumen grundsätzlich auf
250 Grad Celsius begrenzt. Zusätzlich
gibt es Sensoren an der Decke, die dem
elektronisch gesteuerten Flashover bei
650 Grad Celsius Einhalt gebieten können. Das schreibt nicht einmal die DIN
14097 vor, es erhöht jedoch zusätzlich
die Sicherheit der Anlage. Zur weiteren
Sicherheit messen Sensoren in Bodennähe die Gaskonzentration. Wird hier
ein kritischer Wert überschritten, schalten sich Feuer und Anlage sofort ab,
zugleich geht die Notbeleuchtung an,
und die leistungsstarke Entrauchungsanlage lüftet mit einer Gesamtleistung
von bis zu 71.000 m3 je Stunde.
D-32204-2009
D-32217-2009
Flüssigkeitsbrand aus Gas
Kontrollraum: Von hier aus startet der trainer auf Knopfdruck. Und Sicherheit hat priorität.
22
Übungssituationen gibt es aber auch auf
dem Freigelände, beispielsweise einen
Brand im Gasflaschenlager. Gelingt es
nicht, die umliegenden Flaschen schnell
herunterzukühlen, gibt es einen heftigen Knall, ein lautes Pfeifen, und eine
25.05.2010 14:46:39 Uhr
fas
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D-30803-2009
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ftine
010
fast transparent wirkende Stichflamme schießt mit Getöse rund vier Meter
in die Luft. Nicht minder spektakulär:
der Flansch- und Flächenbrand am
Gefahrgutlaster. Aus einem Siloflansch
entweicht Flüssigkeit. „Wumpf!“, und
plötzlich brennt eine Fläche von neun
Quadratmetern.
Wirklich warm hier
Die Simulation eines Flüssigkeitsbrandes
in einer Gassimulation ist ein kniffliges
Unterfangen. Damit hat Dräger bereits
Erfahrung: In Thailand gibt es eine
Flugzeugbrandsimulation mit einem
Flächenbrand auf 750 m2. Als die Einsatzkräfte dort ihre erste Übung durchgeführt hatten und plötzlich der große
Flächenbrand losging, hätten die Männer nur zu gern alles fallen gelassen,
um möglichst schnell wegzurennen. Die
Außenbrandanlagen bestehen aus Stahl
und werden durch ein Sprinklersystem
mit Wasser gekühlt. Dies geschieht, um
die Lebensdauer der Installationen zu
erhöhen. Bei den hohen Brandtemperaturen würden sonst selbst die Stahlbauten zu schnell spröde.
Nach einem Übungstag in Vire sind
die beiden Feuerwehrleute ganz schön
erschöpft. Mehr als fünf Liter Wasser
haben die jungen Männer getrunken.
Der Flashover hinterließ bei ihnen den
stärksten Eindruck. „Durch das eingeschränkte Sichtfeld, bedingt durch die
Schutzausrüstung, hatte ich das am
Anfang erst gar nicht gesehen“, schildert einer der beiden. Doch dann kam
diese unvorstellbare Hitze: „Ich wusste
gar nicht, wie klein ich mich machen
Kein Kaufhaus in der Banlieu, sondern ein Übungsobjekt in Vire.
École des Sapeur Pompier Département 14
Auf einem gesamtareal von 25 hektar, etwas außerhalb der Stadt Vire in der
normandie, steht die feuerwehrschule des Département Calvados, mit Dräger-Brandsimulationsanlagen, einer unfallstraße, Schulungsräumen und unterkünften. täglich
üben Kräfte der feuerwehr dort Löschen, retten und Bergen. Auf dem gelände gibt
es eine feuerwache, in der mehrere tanklöschfahrzeuge, eine Drehleiter sowie ein
rüst- und rettungswagen Platz finden.
für die Personenrettung aus fahrzeugen steht ein kleines Sortiment ausrangier ter
Kleinwagen zur Verfügung. françois fontaine, Direktor der unternehmensgruppe
Défense & Sécurité, ist vom Konzept der Anlage überzeugt: „für die Ausbildung haben
wir hier optimale Bedingungen geschaf fen. Die Anlage dient in erster Linie den feuerwehrkräften des Département 14, aber auch gäste aus benachbarten Départements
haben hier schon trainiert. 2009 haben wir an der Schule 5.000 Mann-tage Schulungen angeboten, 2010 sollen es 7.000 werden“, sagt er und weist darauf hin, dass das
Ausbildungsangebot sich auch an privat organisierte Werksfeuerwehren richtet.
Die Baukosten der feuerwehrschule in höhe von rund 22 Millionen euro wurden
durch private investoren erbracht.
kann“, sagt er. „Dieser Spezialeffekt
kann hier auf Knopfdruck trainiert werden – im Deckenbereich herrschen mitunter bis zu 600 Grad Celsius“, erläutert
Joël Bucher. Seine Stirnleuchte beleuchtet das zuständige Gasdüsensystem, das
erst bei genauem Hinsehen zu erkennen
ist: „Damit wird es wirklich warm hier“,
warnt er.
Ein MANV im Supermarkt
Doch das ist längst nicht alles, was die
Anlage bei Vire zu bieten hat. Ein Einkaufszentrum neben dem Apartmenthochhaus gehört auch dazu: eine komplette Passage mit Apotheke, Wäscherei,
Bistro und einem Supermarkt mit
Regalen. Das Feuer im Supermarkt
bietet endlose Möglichkeiten zur Darstellung von Schadenslagen, die mit einem
„Massenanfall Verletzter (MANV)“ einhergehen. Die Suche nach Glutnestern
oder vermissten Personen mithilfe einer
Wärmebildkamera bietet sich hier geradezu an. Die Einkaufszeile beweist ganz
nebenbei Liebe zum Detail: An der
Außenwand der Apotheke hängt sogar
ein Kondomautomat. Mario Gongolsky
Brandstellen in Vire
www.draeger.com/385/ausbildung
23
27.05.2010 10:54:23 Uhr
D-30803-2009
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010
fast transparent wirkende Stichflamme schießt mit Getöse rund vier Meter
in die Luft. Nicht minder spektakulär:
der Flansch- und Flächenbrand am
Gefahrgutlaster. Aus einem Siloflansch
entweicht Flüssigkeit. „Wumpf!“, und
plötzlich brennt eine Fläche von neun
Quadratmetern.
Wirklich warm hier
Die Simulation eines Flüssigkeitsbrandes
in einer Gassimulation ist ein kniffliges
Unterfangen. Damit hat Dräger bereits
Erfahrung: In Thailand gibt es eine
Flugzeugbrandsimulation mit einem
Flächenbrand auf 750 m2. Als die Einsatzkräfte dort ihre erste Übung durchgeführt hatten und plötzlich der große
Flächenbrand losging, hätten die Männer nur zu gern alles fallen gelassen,
um möglichst schnell wegzurennen. Die
Außenbrandanlagen bestehen aus Stahl
und werden durch ein Sprinklersystem
mit Wasser gekühlt. Dies geschieht, um
die Lebensdauer der Installationen zu
erhöhen. Bei den hohen Brandtemperaturen würden sonst selbst die Stahlbauten zu schnell spröde.
Nach einem Übungstag in Vire sind
die beiden Feuerwehrleute ganz schön
erschöpft. Mehr als fünf Liter Wasser
haben die jungen Männer getrunken.
Der Flashover hinterließ bei ihnen den
stärksten Eindruck. „Durch das eingeschränkte Sichtfeld, bedingt durch die
Schutzausrüstung, hatte ich das am
Anfang erst gar nicht gesehen“, schildert einer der beiden. Doch dann kam
diese unvorstellbare Hitze: „Ich wusste
gar nicht, wie klein ich mich machen
Kein Kaufhaus in der Banlieu, sondern ein Übungsobjekt in Vire.
École des Sapeur Pompier Département 14
Auf einem gesamtareal von 25 hektar, etwas außerhalb der Stadt Vire in der
normandie, steht die feuerwehrschule des Département Calvados, mit Dräger-Brandsimulationsanlagen, einer unfallstraße, Schulungsräumen und unterkünften. täglich
üben Kräfte der feuerwehr dort Löschen, retten und Bergen. Auf dem gelände gibt
es eine feuerwache, in der mehrere tanklöschfahrzeuge, eine Drehleiter sowie ein
rüst- und rettungswagen Platz finden.
für die Personenrettung aus fahrzeugen steht ein kleines Sortiment ausrangier ter
Kleinwagen zur Verfügung. françois fontaine, Direktor der unternehmensgruppe
Défense & Sécurité, ist vom Konzept der Anlage überzeugt: „für die Ausbildung haben
wir hier optimale Bedingungen geschaf fen. Die Anlage dient in erster Linie den feuerwehrkräften des Département 14, aber auch gäste aus benachbarten Départements
haben hier schon trainiert. 2009 haben wir an der Schule 5.000 Mann-tage Schulungen angeboten, 2010 sollen es 7.000 werden“, sagt er und weist darauf hin, dass das
Ausbildungsangebot sich auch an privat organisierte Werksfeuerwehren richtet.
Die Baukosten der feuerwehrschule in höhe von rund 22 Millionen euro wurden
durch private investoren erbracht.
kann“, sagt er. „Dieser Spezialeffekt
kann hier auf Knopfdruck trainiert werden – im Deckenbereich herrschen mitunter bis zu 600 Grad Celsius“, erläutert
Joël Bucher. Seine Stirnleuchte beleuchtet das zuständige Gasdüsensystem, das
erst bei genauem Hinsehen zu erkennen
ist: „Damit wird es wirklich warm hier“,
warnt er.
Ein MANV im Supermarkt
Doch das ist längst nicht alles, was die
Anlage bei Vire zu bieten hat. Ein Einkaufszentrum neben dem Apartmenthochhaus gehört auch dazu: eine komplette Passage mit Apotheke, Wäscherei,
Bistro und einem Supermarkt mit
Regalen. Das Feuer im Supermarkt
bietet endlose Möglichkeiten zur Darstellung von Schadenslagen, die mit einem
„Massenanfall Verletzter (MANV)“ einhergehen. Die Suche nach Glutnestern
oder vermissten Personen mithilfe einer
Wärmebildkamera bietet sich hier geradezu an. Die Einkaufszeile beweist ganz
nebenbei Liebe zum Detail: An der
Außenwand der Apotheke hängt sogar
ein Kondomautomat. Mario Gongolsky
Außenbrandstellen in Vire
www.draeger.com/385/brand
23
25.05.2010 14:46:49 Uhr
Gase messen mit Infrarot
im ersten und zweiten teil wurde die Detektion brennbarer flüssigkeiten sicherheitstechnisch betrachtet
und das thermo-katalytische Messverfahren eingehend erläutert (siehe Drägerheft 383 und 384).
Dieser abschließender teil steht im Zeichen einer Messmethode, die auf der infrarot-Absorption vieler
gase und Dämpfe beruht, und allgemein als zukunftsweIsenDe technoloGIe angesehen wird.
W
enn man sich die Unzahl
brennbarer Gase und Dämpfe
einmal vor Augen führt, wird
man feststellen, dass nur ganz wenige dieser Substanzen anorganischen Ursprungs
sind. Zu ihnen zählen insbesondere Wasserstoff, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid,
Schwefelkohlenstoff und Cyanwasserstoff
sowie die Stoffklasse der „Hydride“ (Wasserstoffverbindungen), zu denen auch der
Schwefelwasserstoff gehört.
Alle anderen brennbaren Gase und
Dämpfe (einschließlich der im Drägerheft 383 erwähnten brennbaren Lösemittel) sind organische Substanzen, deren
Moleküle stets Kohlenstoff-WasserstoffBindungen enthalten, weshalb sie auch
als „Kohlenwasserstoffe“ bezeichnet werden. Und genau diese CH-Bindungen sind
es, die aufgrund ihrer infrarot-optischen
Eigenschaften die Grundlage der Infrarot-Detektion brennbarer Gase bilden.
einer der härtesten Arbeitsplätze der
welt: Auch auf einer Bohrinsel ist
die zuverlässige warnung vor gefährlichen
Gasen lebensnotwendig.
24
24-27_Fluessigkeiten_S 24
foto : get t y iMAges
Das Infrarot-Messprinzip
Das Messprinzip ist einfach: So wie
gewisse, mit weißem Licht durchstrahlte Substanzen bestimmte Wellenlängen
des Lichts absorbieren und dadurch im
Durchlicht eine für uns wahrnehmbare Farbe annehmen, so ist es auch im
nahen Infrarot-Bereich. Auch Gasmoleküle absorbieren bestimmte Wellenlängen des einfallenden Infrarots. Misst
man in diesem Wellenlängenbereich die
Strahlungsintensität, kann man sehen,
dass diese sich in Abhängigkeit von der
Gaskonzentration verringert: Je mehr
Gasmoleküle, umso „dunkler“ wird das
empfangene Infrarot (IR). Und hell und
dunkel lassen sich mit einem IR-Detek-
25.05.2010 14:49:24 Uhr
tor
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H in t erg r u nd
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genormte zuverlässigkeit: der tÜV
bestätigt in einem zer tifikat,
dass die normen schon während
der ent wicklung des dräger
Pir 7000 angewendet wurden.
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nd
ek-
010
tor in ein elektrisches Signal umsetzen.
Ohne näher auf die physikalischen Hintergründe einzugehen, lassen sich folgende Gesetzmäßigkeiten festlegen:
u Die IR-Absorption hängt von der Molekülstruktur ab – es gibt stark und schwach
absorbierende Gase und Dämpfe.
u Die IR-Absorption hängt vom optischen
Weg ab – je länger die vom IR durchsetzte Strecke, umso größer die Absorption (Lambertsches Gesetz).
u Die IR-Absorption hängt von der Anzahl
der absorbierenden Moleküle entlang
dieser Strecke ab, ist also abhängig von der
Gaskonzentration (Beersches Gesetz).
Demnach kann die Konzentration
eines vorgegebenen Gases dadurch
bestimmt werden, dass man eine IRStrahlungsquelle verwendet, deren Strahlungsintensität nach Passieren eines
gasgefüllten Volumens mit bekannter
Absorptionsstrecke gemessen wird, und
zwar zunächst nur mit reiner Luft (Sauerstoff und Stickstoff absorbieren kein
IR) und dann mit dem zu messenden
Gas-Luft-Gemisch. Die Absorption des
Gases ergibt sich aus der Differenz, sie
ist ein Maß für die Gaskonzentration.
Soweit die Theorie. Die Praxis sieht
etwas anders aus: Im Gegensatz zu IRAnalysengeräten sind die IR-Messgeräte
der stationären Gasmesstechnik Feldgeräte, die ohne Wartung und Bedienung
über einen langen Zeitraum zuverlässige
Konzentrationsmessungen gewährleisten – und das kontinuierlich, bei zum
Teil sehr widrigen Umgebungsbedingungen. Bei solchen Feldgeräten wird
die IR-Strahlungsintensität in der Luft
nur einmal bestimmt (Nullpunkt-Kali-
brierung) und als Referenzwert gespeichert. Ähnlich verfährt man bei der Empfindlichkeitskalibrierung. Man füllt das
Messvolumen mit dem Messgas und speichert die gemessene IR-Strahlungsintensität als Referenzwert für die Empfindlichkeit. Der Rest ist Hard- und Software.
Jeder von einem IR-Detektor gemessene Rückgang der Strahlungsintensität
wird von nun an mit im Messgerät hinterlegten Kennlinien oder berechneten
Zahlenwerten verglichen und in eine
Gaskonzentration umgerechnet.
Kompensation und Optimierung
Unangenehm ist nur, dass der Rückgang
der Strahlungsintensität auch durch
andere Umstände als durch ein Gas erfol-
gen kann. Solche nicht durch Gas verursachte Signale lassen sich aber durch das
Zweistrahlverfahren kompensieren. Die
IR-Strahlung wird durch einen Strahlteiler in zwei Wellenlängenbereiche
aufgeteilt, wobei die vorgegebenen Gase
in nur einem dieser Bereiche absorbieren. Wenn nun aber die den beiden Wellenlängen zugeordneten IR-Detektoren
zugleich eine Intensitätsverringerung
feststellen, kann Gas nicht der Verursacher sein, sondern nur Verschmutzung
oder ein Rückgang der Intensität des
Strahlers. Durch die auswertende Elektronik wird daher der Quotient der beiden Signale gebildet, so dass sich solche
Einflüsse einfach herauskürzen. Mit dem
„Vierstrahlverfahren“ lässt sich sogar >
zuverlässigkeit
geräte der stationären gasmesstechnik sind Automaten. sie werden kontinuierlich
betrieben und sind über lange zeiträume sich selbst überlassen. Daher ist sicherzustellen,
dass im fall einer gefährdenden gaskonzentration auch tatsächlich die geforderte
sicherheitsfunktion ausgelöst wird und diese dann nicht durch einen unbemerkten fehler
verhindert wird. Detektierbare fehler sind aus sicherheitstechnischer sicht unproblematisch, da sie das überwachte system stets in einen sicheren zustand überführen
können. im rahmen einer fehleranalyse wird daher für ein gerät ermittelt, wie hoch
die mittlere eintrittswahrscheinlichkeit für einen nicht-detektierbaren fehler innerhalb
des prüfintervalls (normalerweise ein Jahr) ist. Auch das Verhältnis der Ausfallraten,
verursacht durch nicht-detektierbare fehler im Verhältnis zu allen anderen fehlern, spielt
bei der Beurteilung der zuverlässigkeit eine große rolle. für systeme mit sicherheitsfunktion gemäß sil2 muss dieses Verhältnis unter 10 % liegen.
um nicht nur hardwarefehler, sondern auch softwarefehler weitgehend ausschließen
zu können, muss die komplette entwicklung eines solchen gerätes nach Vorgaben der
norm en 61508 kontinuierlich durch eine unabhängige prüforganisation überwacht
werden. Bisher sind weltweit nur wenige gasmessgeräte bezüglich ihrer zuverlässigkeit
nach en 61508 zertifiziert worden – der Dräger pir 7000 ist eines davon.
25
25.05.2010 15:42:17 Uhr
St-11659-2007
St-11661-2007
Nase aus
Edelstahl: links
das optische
System des
im Einsatz mit
Spritzschutz
versehenen
IR-Transmitters
Dräger PIR 7000
(rechts).
Wärmetönung und Infrarot ergänzen einander
> noch ein altersbedingter Rückgang der
Messempfindlichkeit beider IR-Detektoren kompensieren.
Kombiniert mit nicht-abbildender
Optik und beheizten Reflektoren sind
heutzutage IR-Messgeräte wie der Dräger PIR 7000 mit vielen Features ausgestattet, die ein stabiles Messsignal über
lange Zeiträume gewährleisten. Und das
für eine große Anzahl unterschiedlicher
Substanzen, wie sie in einer „Gase-Bibliothek“ in Form einer internen gasspezifischen Mini-Datenbank hinterlegt
sind. Das einfache Umschalten auf ein
vorgegebenes Bibliothekgas dient nicht
allein der Kennlinien-Linearisierung,
sondern optimiert die messtechnischen
Eigenschaften des IR-Messgerätes für
diese Substanz in vielerlei Hinsicht.
In der Anwendung
Die Infrarot-Messtechnik hat gegenüber
der Wärmetönungs-Messtechnik Vorteile:
u Die zu überwachende Atmosphäre, die
durchaus auch korrosive Komponenten
enthalten kann, hat keinen direkten Kontakt zu den empfindlichen IR-Detektoren, denn diese sind durch IR-durchlässige Fenster vom gasgefüllten Messraum,
der „Küvette“, getrennt. Insbesondere
gibt es beim IR-Messverfahren auch keine Sensorvergiftung, so dass Wartungsbzw. Kalibrierintervalle erfahrungsbasiert auf ein Jahr ausgedehnt werden
können.
u Bei geeigneter Länge der Küvette (Absorptionsstrecke) lassen sich für bestimmte
Gase und Dämpfe Messbereichsendwerte
von weniger als 1000 ppm bei hervorragender Messqualität realisieren.
26
u Als rein physikalisches Messverfahren
kommt die Messung ganz ohne Sauerstoff
aus, so dass nicht nur inertisierte Atmosphären überwacht werden können. Für
bestimmte Gase, wie etwa Methan, sind
auch Konzentrationsmessungen bis zu
100 Vol-% möglich.
u Das Messsignal ist „fehlersicher“
(„fail-safe“), denn ein Ausfall des Strahlers oder eine Verschmutzung der Optik
über eine vorgegebene Toleranzschwelle hinaus (allgemein: die „Nichtbereitschaft des Messgerätes“) kann durch
entsprechende elektronische Maßnahmen rasch erkannt werden. Hierdurch
steigt die Zuverlässigkeit („Safety Integrity“; siehe auch Drägerheft 378), denn die
Wahrscheinlichkeit des Auftretens nicht
erkennbarer Fehler ist erheblich verringert (siehe Infokasten).
Leider aber gibt es keine Faustregeln und keine Vorhersagbarkeit von
Messempfindlichkeiten gegenüber noch
nicht vermessenen Substanzen, und
auch deren IR-Spektren sind bestenfalls
qualitativ verwendbar. Ausschließlich
durch Vermessung mit definierten Konzentrationen solcher Substanzen kann
ein IR-Messgerät messtechnisch charakterisiert werden. Im Dräger-Anwendungslabor sind solche Messdaten für
weit mehr als hundert verschiedene
Gase und Dämpfe ermittelt worden,
und mit jeder Anfrage und Vermessung
wächst dieser Fundus an messtechnischer Erfahrung weiter an.
Verschiedene Messwellenlängen
Sollen beispielsweise in einem Lösemittellager sehr viele unterschiedliche Flüssigkeitsdämpfe detektiert werden, ist es
sehr wichtig zu wissen, um welche Substanzen es sich handelt und wie das vorgesehene IR-Messgerät darauf reagiert.
Denn stets gilt die Regel, dass bei einer
ganzen Gruppe unterschiedlicher Substanzen auf die Substanz kalibriert
werden muss, auf die das Messgerät
am unempfindlichsten reagiert. Hierdurch rückt diese Substanz im Kenn-
lin
all
be
ke
IR
be
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ein
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tat
tio
da
die
Inf
we
se
Ty
em
seh
sta
Ty
de
od
ren
he
Gr
Infrarot
Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts reicht von etwa 0,4 (blau) bis 0,8 (rot)
Mikrometer. nur wenig langwelliger – aber schon unsichtbar – strahlen die
Leuchtdioden in fernbedienungen der unterhaltungselektronik, nämlich mit etwa
0,9 bis 1 Mikrometer. Der für die gasmesstechnik interessante Wellenlängenbereich ist knapp viermal so groß, er liegt bei etwa 3,3 bis 3,5 Mikrometern.
für solche Wellenlängen sind gerade noch herkömmliche Strahlungsquellen
(glühlampen) einsetzbar, während die Atemalkohol-Messtechnik im Bereich um
10 Mikrometer schon auf spezielle Strahlungsquellen zurückgreifen muss. Die
infrarot-Messtechnik folgt den gesetzen der Optik, daher wird oftmals auch von
„verschmutzter Optik“, Spiegeln und ir-optischen Messgeräten gesprochen.
26.05.2010 8:16:40 Uhr
Eig
IR
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H in t erg r u nd
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%UEG Propan - Wärmetönungssensor
100
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wa
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von
010
linien-Diagramm auf die 45°-Gerade,
alle weiteren Kennlinien liegen darüber. Die resultierende Empfindlichkeitsspreizung allerdings kann beim
IR-Messgerät erheblich größer sein als
beim Wärmetönungssensor (siehe Diagramme), ja so groß, dass beispielsweise
eine Alarmschwelle von 20 % der unteren Explosionsgrenze (UEG) schon bei
tatsächlich viel geringeren Konzentrationen überschritten wird.
Je nach Anwendungsfall sollten
daher IR-Messgeräte eingesetzt werden,
die sich in ihrer Messwellenlänge im
Infraroten unterscheiden: Die Mittenwellenlänge des Typs 334 beispielswei%UEG Propan - Wärmetönungssensor
se liegt bei 3,34100Mikrometern, die des
Typs 340 bei 3,4 Mikrometern.
Die Mess90
empfindlichkeiten
80 beider Typen sind
sehr unterschiedlich,
es gibt sogar Sub70
stanzen, die nur jeweils
einer der beiden
60
Typen detektieren
kann:
Beispielsweise
50
detektiert Ethylen,
Butadien, Benzol40
oder Styroldämpfe
nur
der Typ 334, wäh30
rend nur der Typ20340 Dämpfe von Cyclohexan aufspürt.
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
detektieren, die beim Wärmetönungssensor schon einen viel zu geringen ther%UEGEffekt
Propan - Wärmetönungssensor
mokatalytischen
hervorrufen. So
100
werden beispielsweise langkettigere Koh90
lenwasserstoffe wie n-Dekan oder Unde80
kan problemlos von IR-Messgeräten (vor70
zugsweise Typ 340) erfasst, ohne dass sie
60
noch mit Wärmetönungssensoren detektierbar wären.50
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
% UEG
0
0
10
20
30
40
50
Ein auf Propan kalibrierter Wärmetönungssensor zeigt hinsichtlich seine
%UEG Propan - IR-Transmitter Typ 340
anderes Bild als ein IR-Transmitter
100
%UEG Propan - IR-Transmitter Ty
Typ 340 oder
ein bis auf die Messwe
100
rot: Propan (UEG = 1.7 %V/V), braun: Ethanol (UEG = 3.1 %V/V), gelb:
90
90
grün: Methyl-i-butylketon (UEG = 1.2 %V/V), blau: 1-Methoxy-2-propano
80
80
70
70
60
60
50
%LEL Propane - catalytic bead sensor
40
100
40
Wärmetönung
30 oder infrarot?
50
%LEL Propane - IR-transmitter typ
40
100
30
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60
50
50
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40
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20
20
10
10
10
0
0
30
90
20
80
Es zeigt sich sehr deutlich, dass der Ein10
10
10
70
70
satz von IR-Messgeräten ohne die Kennt0
0
0
nis des Messverhaltens,
ohne
Anwen60
60
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10 20 30 40 50
% UEG
% UEG
dungslabor und ohne Kundenberatung,
50
50
Ein auf Propan
Wärmetönungssensor
typischen Löse
oftmals nicht möglich
ist, kalibrierter
denn stets
40 zeigt hinsichtlich seiner Messempfindlichkeit gegenüber
40
anderes
Bild
als
ein
IR-Transmitter
Typ
340
oder
ein
bis
auf
die
Messwellenlänge
praktisch
identischer
IR-Transmitter
vom
muss eine sicherheitstechnisch
fun100
100
30
30
rot: Propan (UEG = 1.7 %V/V), braun: Ethanol (UEG = 3.1 %V/V), gelb: Ethylacetat (UEG = 2.0 %V/V),
dierte Kalibriervorgabe
erarbeitet wer90
90
20
20
grün: Methyl-i-butylketon (UEG = 1.2 %V/V), blau: 1-Methoxy-2-propanol (UEG = 1.8 %V/V), violett: Toluol (UEG = 1.1 %
den. Diese, und
somit die Sicherheit,
80
80
10
10
steht und fällt70mit der Qualität der Stoff70
0
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10 20 30 40 50
liste der gelagerten
Substanzen. Ein IR60
60
% LEL
Messgerät ist 50
in dieser Anwendung im
50 In respect to its measuring sensitivity for different solvents catalytic bead
%LEL
Propane - catalytic bead sensor
%LEL Propane - IR-transmitter type 340
%LEL Propane - IR-transmitter typ
Vergleich zum
Wärmetönungssensor
or IR-transmitters type 33
40
40 diagram compared to IR-transmitters type 340100
100
100
sicherlich das30langlebigere und wenired:
Propane
(LEL
=
1.7
%v/v),
brown:
Ethanol
(LEL = 3.1 %v/v), yellow
30
90
90
90
green: Methyl-i-butylketone (LEL = 1.2 %v/v), blue: 1-Methoxy-2-propan
ger wartungsintensive
Produkt,
aus
der
20
20
80
80
80
Sicht des Betreibers aber dürfte – über
10
10
10
70
70
70
einen gewissen Zeitraum gemittelt – die
0
0
0
60
60
60
größere Moleküle
0
10 und
20 Beschaffungs30 40 50 60 70 80 90 100
0
10 20 30 40 50 60 70Summe
80 90 aus
100 Betriebs0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% UEG
%
UEG
%
UEG
50
50
50
kosten in etwa gleich sein.
Eigentlich sollte man vermuten, dass die
Ein auf Propan kalibrierter Wärmetönungssensor
typischen Lösemitteln ein ganz
40 zeigt hinsichtlich seiner Messempfindlichkeit gegenüber
40
die diagramme zeigen die Messempfind 40
IR-Absorption mit der Anzahl der CHDie oft diskutierte Frage „Wärmeanderes Bild als ein IR-Transmitter Typ 340 oder ein bis auf die Messwellenlänge praktisch identischer IR-Transmitter vom Typ 334:
30
30
30
lichkeit
gegenüber typischen Lösungs
Bindungen in einem
zunimmt.
oder Infrarot?“
lässt sich
rot:Molekül
Propan (UEG
= 1.7 %V/V),tönung
braun: Ethanol
(UEG = 3.1 %V/V),
gelb: nicht
Ethylacetat (UEG = 2.0
%V/V),bei drei unterschiedlichen und
mitteln
20
20
20
Das ist auch so – bis
zu Methyl-i-butylketon
einem gewissen(UEGgrundsätzlich
beantworten.
Beide (UEG
Ver- = 1.8 %V/V), violett:
grün:
= 1.2 %V/V), blau:
1-Methoxy-2-propanol
(UEG = 1.1
%V/V)
jeweilsToluol
auf Propan
kalibrierten
Sensoren.
10
10
Grad. Messgeräte zur Detektion brennfahren haben10 ihre DaseinsberechtiOben
ein Wärmetönungssensor, in der
Mitte
ein
irtransmitter
typ
340,
unten
0
0
0
barer Gase und Dämpfe sind in % UEG
gung, sie ergänzen
einander
sogar.
Die70 80 90 100
0
10
20 30 40
50 60
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10 20 30 40 50
ein bis
auf
die Messwellenlänge praktisch
%
LEL
%
LEL
skaliert, und die UEG selbst sinkt mit
Produktpalette der stationären Gasmessidentischer irtransmitter vom typ 334.
In respect
to its measuring
sensitivity for different
solvents catalytic
sensors Braun:
calibrated for propane show a complete
zunehmender Molekülgröße, so dass
technik wäre nicht
vollständig,
wenn zur
rot:
Propan
(ueg =bead
1.7 %V/V),
%LEL Propane - catalytic bead sensor
diagramGase
compared
IR-transmitters type 340
or IR-transmitters
type
334 which
areethylace
identical except for their measuring w
ethanol
(ueg = 3.1
%V/V),
gelb:
100
100
die Vermutung 100
nur bedingt richtig ist.
Detektion brennbarer
und to
Dämpfe
red: Propane (LEL = 1.7 %v/v), brown: Ethanol
(LEL
= 3.1
%v/v),
yellow:
Ethyl Methyl
acetate (LEL = 2.0 %v/v),
tat
(ueg
=
2.0
%V/V),
grün:
Zumindest aber 90sind IR-Messgeräte in
nicht weiterhin
90 beide Messverfahren
90
(ueg = 1.2 %V/V),
green: Methyl-i-butylketone (LEL = 1.2 %v/v),ibutylketon
blue: 1-Methoxy-2-propanol
(LEL = Blau:
1.8 %v/v), violet: Toluene (LEL = 1.1 %v
der Lage, auch noch
solche Substanzen
unterstützt und
80
80 kontinuierlich verbes80
1Methoxy2propanol
(ueg = 1.8 %V/V),
Violett:
toluol (ueg = 1.1 %V/V).
mit ausreichender
sert würden. 70
dr. Wolfgang Jessel
70 Empfindlichkeit zu
70
D-11057-2010-2010
ch
onnn
haenür
ne
en,
ng
ni-
%UEG Propan - IR-Transmitter Ty
100
Drägerheft 385 | Juni
2010
40
0
10
20
30
40
50
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70
80
90 100
% LEL
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% LEL
0
27
26.05.2010 8:16:52 Uhr
0
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90 100
% LEL
W
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ide
de
tru
sag
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un
zu
spi
tri
fel
zu
tei
tec
un
du
28-31_Roehrchen_S 28
D-11060-2010
Wer kennt die Farben, nennt
die namen der Gase? Für gut 500
Gase gibt es das geeignete
röhrchen, dessen indikator sich
in typischer Weise verfärbt.
Pri
be
ein
es
25.05.2010 14:51:21 Uhr
Drä
M o b Il e g a sM es st echN I k
S c hu lt er blic k
Wo Gase Farbe bekennen
D
er erste Schrei eines Neugebore
nen ist der Schritt ins Leben: Es
atmet. Sauerstoff ist vital – fehlt
er nur wenige Minuten, kann es kritisch
werden. Der Mensch ist darauf angewie
sen, dieses Lebenselixier unverfälscht zu
inhalieren. Giftigen Gasen ist er schutzlos
ausgeliefert und kann allenfalls fliehen,
wenn diese – wie Schwefelverbindungen
(z. B. Mercaptane) – schon in geringer
Konzentration stark riechen. Doch nicht
jede Gefahr kündigt sich an: Kohlenstoff
monoxid etwa ist geruchlos. Strömt ein
mal Gas aus, ist es bald allgegenwärtig.
Die Gesetze der Thermodynamik sorgen
für die Verteilung.
rund 250 röhrchentypen
D-11060-2010
Ein Nachweissystem muss auf verschie
dene Gase sicher ansprechen, ihre Art
identifizieren und ihre Konzentration in
der Umgebungsluft messen. „Das Spek
trum der DrägerRöhrchen ist vielfältig“,
sagt Bernd Wittfoth, der bei Dräger die
sen Bereich leitet. „Die ‚Renner‘ unter
unseren etwa 250 Röhrchentypen für bis
zu 500 Gase“, fügt er hinzu, „sind bei
spielsweise solche für die OffshoreIndus
trie, wo es um den Nachweis von Schwe
felwasserstoff geht.“ Damit lenkt Wittfoth
zugleich die Aufmerksamkeit auf die Vor
teile, die eine zudem schnelle Analysen
technik vor Ort bietet, die ohne Strom
und somit ohne mögliche Funkenbil
dung auskommt.
Die Messung selbst ist einfach. Im
Prinzip öffnet man das Glasröhrchen an
beiden Seiten mit einem Gerät, das wie
ein Bleistiftanspitzer aussieht und setzt
es in die mechanisch betriebene Hand
Drägerheft 385 | JUNI 2010
pumpe „accuro“ ein. Durch sie strömt die
Umgebungsluft in genau dosierter Weise
durch das Röhrchen. Ist ein entsprechen
des Gas in der Luft vorhanden, reagiert
es mit der Indikatorfüllung. Diese che
mische Reaktion führt zu einem deut
lich sichtbaren Farbumschlag. Auf einer
Skala lässt sich zudem der Gehalt dieses
Gases in der Luft in „millionstel Anteilen“
ablesen: ppm – parts per million, also bei
spielsweise Milliliter je Kubikmeter. Die
ses colorimetrische Verfahren wurde 1919
in den USA patentiert. Seit Dräger 1937
nach diesem Prinzip sein erstes Röhrchen
für den Nachweis von Kohlenstoffmono
xid vorstellte, hat das Unternehmen mit
mehreren Millionen DrägerRöhrchen
für den Schutz von Menschen gesorgt.
Heute werden sie – mit einer aus Quali
tätsgründen außerordentlich hohen Ferti
gungstiefe – größtenteils vollautomatisch
in Lübeck gefertigt.
Doch wie funktioniert ein so unschein
bar wirkendes Glasröhrchen von etwa 125
Millimeter Länge und rund 7 Millimeter
Durchmesser eigentlich? Im Zentrum
stehen etwa zwei Gramm eines körni
gen Substrats, das den chemischen Indi
kator enthält. „Die Trägersubstanz“,
erklärt Bernd Wittfoth, „sind Körnchen
mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,2
Millimeter. Ihre genaue Größe richtet
sich nach ihrem Verwendungszweck.“
Insgesamt werden zwölf verschiedene
Trägermaterialien genutzt. „Das Silica
oder Kieselgel kennt man aus den klei
nen Tüten, die als Trocknungsmittel oft
elektronischen Geräten beiliegen“, fährt
Wittfoth fort. Dieses Material ist porös
und nimmt daher größere Mengen einer
D-11061-2010
Dräger-röhrchen sind ein klassisches Instrument, um gase zu analysieren und ihre konzentration zu
bestimmen – nur eine SorGFältiGe Produktion sichert ihre hohe Zuverlässigkeit. ein grund, weshalb
Dräger sie seit mehr als 70 Jahren im eigenen hause fertigt.
herr der röhrchenfertigung: bernd Wittfoth
Indikatorsubstanz auf. Signalisieren
jedoch schon geringe Indikatormengen
bestimmte Gase, so dienen kleine Glas
körnchen als Trägermaterial. Sie wer
den in der benötigten Fein und Reinheit
aus Quarzglasbruch in einer hauseige
nen Glasmühle gewonnen. „Wir sind ein
Chargenbetrieb und produzieren indivi
duell nach Auftrag“, erläutert Wittfoth. So
bleibt das Lager klein und die Ware reak
tionsfähig. „Die Röhrchen haben ab Aus
lieferung eine chemische Haltbarkeit von
24 Monaten“, sagt Wittfoth und ergänzt,
dass man auch während der Haltbarkeits
zeit regelmäßig Stichproben der Charge
überprüft.
laufende tests
Parallel dazu haben Chemielaboranten
nach Rezept den Indikator gemischt – gut
400 Grundstoffe stehen zur Komposition
des Reagenzsystems zur Verfügung. „Jede
Charge wird ganz individuell gemischt.
Schon die Luftfeuchtigkeit kann unge
wünschte Reaktionen hervorrufen. Ein
Rezept hierfür lässt sich also nur bedingt >
29
25.05.2010 14:51:32 Uhr
Ein glasklarer Prozess legt die Basis für
eine sichere Erkennung von Gasen
D-11062-2010
D-11063-2010
> wie
ma
ple
na
Ein
wir
sta
Ind
die
sec
beg
Bei manchen der rund 250 Röhrchentypen ist noch Handarbeit notwendig (links). Der Test rechts arbeitet automatisch. Denn 2000 Mal
mit immer gleich präziser und vierfacher Erdbeschleunigung gegen die Röhrchen klopfen, das kann nur eine Maschine.
Rö
20
die
me
mi
sch
un
kle
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sie
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ten
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ch
sta
zu
30
Drä
D-11065-2010
D-11064-2010
Abschließend macht die Hitze des Gasbrenners das offene Ende des Glasröhrchens zunächst plastisch, bevor es zugeschmolzen
wird (links). Das dabei entstehende Mini-Vakuum ist Teil des Prozesses. Der wird an jeder Stelle kontrolliert und dokumentiert.
Gla
du
ho
od
ein
sta
fer
zu
un
Na
26.05.2010 8:17:45 Uhr
D-11065-2010
D-11063-2010
M o b Il e g a sM es st echN I k
010
> wiederholen“, weiß Wittfoth. Daher fertigt
man für eine Vorprüfung bis zu 70 komplette Teströhrchen, mit denen – direkt
nach Fertigstellung des Präparates – die
Einhaltung der Spezifikation überprüft
wird. Ist die Kombination von Trägersubstanz (Silikalgel oder Glaskörnchen) und
Indikator individuell abgestimmt, muss
dieses Material innerhalb der kommenden
sechs Wochen verarbeitet werden. Sonst
beginnt die Prüfprozedur von neuem.
Der zukünftige Inhalt der DrägerRöhrchen wird in Steilbrustflaschen von
20 Liter Fassungsvermögen abgefüllt,
die ein eingeschliffener Glasstopfen hermetisch verschließt. Nicht nur die chemischen, auch die physikalischen Eigenschaften des Materials können sehr
unterschiedlich sein: „Manche sind fast
klebrig wie Honig“, sagt Bernd Wittfoth,
„während andere so trocken sind, dass
sie sich beim Befüllen der Röhrchen statisch aufladen und an der Glaswand haften bleiben, würden wir diese Reibungselektrizität nicht gezielt ableiten.“ Das ist
immer dann wichtig, wenn in ein Röhrchen nacheinander verschiedene Substanzen geschichtet werden müssen – bis
zu acht Schichten können es sein.
Die Röhrchen selbst bestehen aus
Glas, die Sorte wechselt je nach Verwendungszweck. Häufig verwendet werden
hochwertige Laborgläser wie „Duran“
oder das Borosilikatglas „Durobax“, wenn
eine außergewöhnliche chemische Widerstandsfähigkeit erforderlich ist. Angeliefert werden meist bereits an einem Ende
zugeschmolzene Röhren, die wie eine
unten verschlossene Pipette aussehen.
Nach einer Prüfung auf eventuelle Fehler
wird damit eine Abfüllmaschine bestückt,
deren Konstruktion drei Jahre dauerte.
Die Maschine befüllt das Röhrchen
zunächst mit einer kleinen Keramikscheibe, die drei Millimeter dick ist und bis zu
elf Bohrungen von jeweils 0,2 Millimeter
aufweist, durch die dann später die Luft
streichen kann. „Das ist für uns der Nullpunkt für die Befüllung“, erläutert Wittfoth. Diese Keramikscheibe sorgt auch
dafür, dass bei sachgemäß geöffnetem
Röhrchen das Material nicht herausrieselt. Nun können die Materialien in definierter Reihenfolge und Menge eingefüllt
werden, was eine Videokamera mit jedem
einzelnen Röhrchen als Hauptdarsteller
auf einen Kontrollschirm überträgt.
Den Abschluss des Analysensystems
bildet zunächst eine Schicht Glasgewebe, das in Kreisform aus einem Band herausgeschnitten wird. Für den sicheren
Sitz der Körnchen sorgt dann etwas, das
blumig, aber durchaus feinsinnig „Tulpe“ genannt wird: eine ebenfalls kreisrund aus Nirostagewebe mit 0,2 Millimeter Maschenweite gestanzte Ronde, durch
einen Dorn zum Kelch geformt. Die dabei
entstehenden Falten sorgen für die Halt
gebende Spannung.
2000 Mal klopfen
Hält das wirklich? Die Antwort bietet
ein Kasten, der 2000 Mal mit vierfacher
Erdbeschleunigung auf das Röhrchen
klopft. In diesem darf sich dabei nichts
über Gebühr verschieben. Und durch
die Löcher in der Keramikscheibe darf
„Unterkorn“ nur in höchstens homöopathischen Dosen fallen. Diese qualitätssichernde Maßnahme kann natürlich
S c hu lt er blic k
erst erfolgen, nachdem das Röhrchen
automatisch zugeschmolzen wurde. Das
offene Röhrchenende passiert zunächst
eine Anzahl kleinerer Gasflammen, die
das Glas nicht nur plastisch machen, sondern auch die Luft soweit erhitzen, dass
sich beim Abkühlen des zugeschmolzenen
Röhrchens ein Mini-Vakuum bildet.
Die noch heißen Röhrchen werden in
einer Holzkiste gesammelt (Plastik würde
schmelzen, bei Berührung mit Metall das
Glas platzen). Für jede produzierte Charge wird eine individuelle Skale angefertigt. Hierfür werden während der laufenden Produktion Proben entnommen, die
Röhrchen an unterschiedlich definierten
Gaskonzentrationen vermessen und aus
diesen Werten chargenspezifische Kalibrierkurven erzeugt. Sogar eine Alterung
der Röhrchen wird simuliert, um die chemische Haltbarkeit zu gewährleisten. Die
Skale ist auf die Feuchtseite einer Klebefolie gedruckt, mit der das Röhrchen
umwickelt wird. Das gibt zugleich mechanischen Schutz. „Die Skale muss nicht nur
stimmen, der Anteil des nachgewiesenen
Gases in der Umgebungsluft, beispielsweise in ppm, muss sich auch gut ablesen lassen“, erklärt Bernd Wittfoth.
Unter Umständen sind auch Vorröhrchen erforderlich, die das zu messende
Gas erst aufspalten, um es analysefähig
zu machen. Besonders stolz ist man bei
Dräger auf den Nachweis von Sulfurylfluorid, für den die Luft in einem Vorröhrchen
auf etwa 900 Grad Celsius erhitzt werden
muss. Wie funktioniert das ohne Strom?
Mit einer chemischen Verbindung, die an
der Luft Energie freisetzt.
Ist Chemie nicht alles, was riecht?
„Nur, wenn wir mal mit Buttersäure
arbeiten, dann riecht man das“, rümpft
Wittfoth die Nase. Ist es nicht gefährlich,
jene Röhrchen zu testen, die giftige Gase
detektieren? „Nein, denn auch in diesem
Bereich arbeitet entsprechend qualifiziertes Personal unter strengsten Sicherheitsvorschriften.“ Dass die Elektronik bald
die Dräger-Röhrchen verdrängen wird,
bezweifelt der Experte. „Denn sie sind
zuverlässig, preiswert, schnell und arbeiten ohne Strom.“
Nils Schiffhauer
31
25.05.2010 14:52:03 Uhr
Au sbl ic k
n an ot ech n o lo gie
spannend
wie hitchcocks
„vertigo“:
kohlenstoffNanoröhren.
Messfühler im Nanokosmos
S
eit der japanische Chemiker
Sumio Iijima sie 1991 erstmals
zweifelsfrei nachweisen konnte,
sind Kohlenstoff-Nanoröhren, salopp auch
„Nanotubes“ genannt, zu Ikonen der neuen Technik geworden. Dies verdanken sie
zum einen ihrer ungewöhnlichen Gestalt.
In ihnen sind Ebenen aus KohlenstoffAtomen, die in regelmäßigen Sechsecken
angeordnet sind, zu Röhren aufgerollt.
Diese ästhetische Laune der Natur
macht sie enorm vielseitig: Die bis zu
mehrere Mikrometer langen Röhrenmoleküle sind fester als Stahl, leiten Strom
besser als Kupfer und Wärme besser als
Diamant. Zugleich können sie, je nach
32
32-34_Nano_S 32
Verlauf der Kohlenstoff-Sechsecke, metallisch oder halbleitend sein. Und sie eignen
sich als Messfühler für neue Sensoren.
sechsecke, die strom leiten
„Der entscheidende Vorteil von Nanoröhren ist ihre Sensitivität“, sagt Todd Krauss,
Chemiker an der University of Rochester
im US-Bundesstaat New York. Die rührt
daher, dass in den hohlen Röhrenmolekülen der Strom nur durch die Oberfläche
fließen kann. Die Elektronen jagen ausschließlich durch die Kohlenstoff-Sechsecke. „Jede Veränderung in der Umgebung der Röhren“ – also ein Molekül, das
sich an ihnen anlagert – „beeinflusst den
Elektronentransport in ihnen“, so Krauss.
Dessen Veränderung lässt sich nun elektrisch oder optisch nachweisen und verrät damit die Anwesenheit von Substanzen, denen man auf der Spur ist.
Eine clevere Anwendung hat etwa die
Gruppe um den Chemiker Nicholas Kotov
an University of Michigan entwickelt:
Die Forscher funktionierten Textilien zu
einem flächigen Sensor um. Sie tauchten Baumwollfasern in eine Lösung aus
dem Polymer Nafion und Nanoröhren,
auf deren Oberfläche Antikörper sitzen,
die nur mit dem menschlichen Bluteiweiß Albumin reagieren. Das Nafion sorgt
dafür, dass die Nanoröhren an den Fasern
25.05.2010 14:54:00 Uhr
foto : picture-alliance / MeDicalpicture
nanotechnologie hantiert mit atomen und Molekülen wie mit winzigen legosteinen, die – geschickt angeordnet – Dinge mit verblüffeNdeN eigeNschAfteN ermöglichen. allen voran: Kohlenstoff-nanoröhren.
ha
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010
foto : picture-alliance / MeDicalpicture
ss.
ekeran-
haften. Benetzt nun Blut das Gewebe, verbinden sich die Antikörper mit dem darin
enthaltenen Albumin und lösen sich von
den Nanotubes. Dadurch verringern sich
die Abstände der Röhrenmoleküle, was
wiederum ihren elektrischen Widerstand senkt, wenn man eine Spannung
an das Textil anlegt. Im Experiment fiel
der Widerstand eines derart präparierten Baumwollfadens schlagartig von
60 auf 20 Kilo-Ohm, nachdem die Forscher ihn in mit Wasser verdünntes Blut
getaucht hatten. Auf Rinderblut hingegen
reagierte die Mixtur nicht – weil das darin
enthaltene Bluteiweiß eine andere chemische Struktur hat, die nicht zu dem verwendeten Antikörper passt. Ein solches
Sensorgewebe könnte augenblicklich Verletzungen mit Blutverlust signalisieren,
etwa bei Einsatzkräften. Einziger Schönheitsfehler: Die Fasern sind nur einmal
verwendbar. Wäscht man sie, entfernt
man auch die Nanotube-Imprägnierung.
32-34_Nano_S 33
Nach demselben Prinzip hat Kotov gemeinsam mit chinesischen Wissenschaftlern
auch ein Nanotube-beschichtetes Papier
entwickelt, das Cyanobakterien nachweisen kann, die in vielen Ländern Trinkwasser belasten. In diesem Fall reagieren
die Antikörper auf ein Toxin, das die Bakterien produzieren. „Zu unserer großen
Überraschung war die Sensitivität so hoch
wie bei den besten biochemischen Tests“,
berichtet Kotov – „und das in einem Bruchteil der Zeit, die sonst bis zum Ergebnis
verstreicht. Das Konzept ist so weit gediehen, dass es in Entwicklungsländern eingesetzt werden könne“, fügt Kotov hinzu.
immer gut für überraschungen
Einen ähnlich empfindlichen Sensor hat
die Gruppe von Zhenan Bao, Chemikerin
an der Stanford University, entwickelt. Er
basiert allerdings auf Nanotube-Transistoren. In denen verbinden etliche Röhrenmoleküle zwei Elektroden auf einem
n a n ot echn ologi e
Au s blic k
n a n ot echn ologi e
Au s blic k
Chip, der Veränderungen in der elektrischen Leitfähigkeit registriert. In Versuchen gelang es den Forschern, Konzentrationen des Sprengstoffs TNT sowie eine
Variante des Nervengifts Sarin von nur >
Nanofahrplan
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Ausgangsbasis für Verstärkungsfasern
Elektrisch leitfähige Kunststoffe
Membranen, Filter
Brennstoffzellen-Elektroden
Li-Ionen-Batterie-Elektroden
FE-Hintergrundbeleuchtung für LCDs
Feldemissions-Displays, groß
Wärmeleitung (Kühlung) in Elektronik
Nahinfrarot-Photolumineszenz für Sensorik
Nanoelektronik/FETs
Therapeutische Verfahren (Drug-Delivery)
Grundlagenforschung
Angewandte Forschung
Erste Produkte
Marktdurchdringung
33
25.05.2010 14:54:08 Uhr
n an ot ech n o lo gie
Mit Nanotechnik
könnten sich biosensoren
bauen lassen
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VERTRiEb ATEMscHuTZ,
MObilE GAsMEssTEcHNik:
> 2 ppb (Moleküle pro Milliarden Moleküle
einer Flüssigkeit) nachzuweisen.
Die Änderung der elektrischen Eigenschaften ist nur eine Möglichkeit, Nanoröhren als Messfühler zu nutzen. Eine
zweite ist ihre Fähigkeit, Licht einer
bestimmten Wellenlänge abzustrahlen,
wenn sie zuvor mit Licht beschienen wurden („Photolumineszenz“). „Ummantelt
man eine Nanoröhre mit kurzen DNA-Segmenten, führt dies zu einer nachweisbaren Verschiebung der PhotolumineszenzEnergie“, erläutert Achim Hartschuh,
Physiker an der Ludwig-Maximilians-Universität in München. Die Farbe des abgestrahlten Lichts ändert sich also. Dieser Effekt tritt auch auf, wenn sich an
die DNA-Ummantelung ein biologisches
Molekül anlagert. Die Gruppe um Michael
Strano vom Massachusetts Institute of
Technology hat mit diesem Ansatz Prototypen für Sensoren entwickelt, die eines
Tages für präzise medizinische Diagnosen
genutzt werden könnten: „Im Vergleich zu
elektrischen Messgrößen sei die Photolumineszenz empfindlicher“, sagt Strano.
Anhand der Veränderungen des Lichts sei
es sogar möglich, auf die Anzahl der Moleküle zu schließen, die sich an eine präparierte Nanoröhre angelagert haben.
Während derart ausgeklügelte Nanosensoren den Sprung auf den Markt noch
schaffen müssen, haben die Röhrenmoleküle als Zusatzstoffe bereits ihren
Weg in Alltags- und Industrieprodukte
gefunden: Sie machen beispielsweise
Akkus leistungsfähiger, Fahrradrahmen
oder Tennisschläger stabiler. Nanotubes
werden uns auch in Zukunft weiter
überraschen.
Niels boeing
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Die Beiträge im Drägerheft informieren über Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten im Allgemeinen. Sie haben
nicht die Bedeutung, bestimmte Eigenschaften der Produkte oder deren Eignung für einen konkreten Einsatzzweck
zuzusichern. Alle Fachkräfte werden aufgefordert, ausschließlich ihre durch Aus- und Fortbildung erworbenen Kenntnisse
und praktischen Erfahrungen anzuwenden. Die Ansichten, Meinungen und Äußerungen der namentlich genannten
Personen sowie der externen Autoren, die in den Texten zum Ausdruck kommen, entsprechen nicht
notwendigerweise der Auffassung der Drägerwerk AG & Co. KGaA. Es handelt sich ausschließlich
um die Meinung der jeweiligen Personen. Nicht alle Produkte, die in dieser Zeitschrift genannt werden,
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werden, in einem Datensystem gespeichert oder in irgendeiner Form oder auf irgendeine Weise, weder
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25.05.2010 14:54:15 Uhr
1971_X-zone 5000 deutsch_alternativ:Ad_Industriekampagne_DINA4_de 05.05.10 14:52 Seite 1
Drahtlose
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Dräger X-zone® 5000: Sicherheit in Serie.
Moderne Bereichsüberwachung – das Dräger X-zone 5000 ist in Kombination mit den Gasmessgeräten Dräger X-am 5000 oder X-am 5600 für die Messung von ein bis sechs Gasen
geeignet. Das einfach zu transportierende, robuste und wasserdichte Gerät erweitert die
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1971-2010
WEITERE INFORMATIONEN: WWW.DRAEGER.COM
29181_U3_D_ES_ENG_Sicherheit.indd 1
25.05.2010 16:19:52 Uhr
EIN BL IC K
K RE IS L AUF- AT E MSCH U T Z
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Schnelle Rettung – mit langem Atem
Bis zu vier Stunden lang bietet das Kreislauf-Atemschutzgerät PSS BG 4
plus – die Gehäuseschale ist hier abgenommen – seinem Träger saubere
Atemluft. 400 Liter Sauerstoff sind dafür unter 200 bar Druck in der
zwei Liter fassenden Flasche 1 komprimiert, aus der bei geöffnetem
Ventil 2 über den Druckminderer 3 durchschnittlich 1,66 Liter Sauerstoff je Minute in den Einatemzweig strömen. Bei Bedarf wird automatisch über das Minimumventil 4 eine höhere Sauerstoffmenge zur Verfügung gestellt. Über den Schlauch 5 gelangt der Sauerstoff zur Maske
6 , deren Richtungsventil sich beim Einatmen leichtgängig öffnet.
Die mit CO2 angereicherte Ausatemluft wird über den Ausatemschlauch 7 durch den mit 2,7 Kilogramm Atemkalk bestückten Absor-
U4_385_S 36
ber 8 geleitet, der das schädliche Gas bindet. Der Atembeutel 9 mit
seinem Fassungsvermögen von 5,5 Litern nimmt als „Gegenlunge“ die
gereinigte Luft auf und führt sie über ein Kühlsystem 10 wieder dem
Kreislauf zu. Darin sorgt z. B. eine Kühlkerze aus Wassereis dafür, dass
die wieder in den Einatemkreislauf eingespeiste Luft unter einer Temperatur von 35 °C bleibt. Die Federn 11 erzeugen über die Brücke 12
eine definierte Kraft auf den Atembeutel, wodurch sich ein leichter Überdruck ergibt, der das Gerät zusätzlich gegen Schadgase schützt.
Die Switchbox 13 warnt über das „Bodyguard 2“ 14 , wenn das
Flaschenventil nicht geöffnet wurde. Auf diesem Monitor ist u. a. die
noch verfügbare Einsatzzeit abzulesen.
25.05.2010 14:55:29 Uhr

Wenn Wälder brennen

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