Hoe werkt een CO₂-brandblusser van het trolleytype en wat is het mechanisme voor het afvoeren van CO₂?

In een CO₂-brandblusser van het trolleytype wordt de CO₂ (koolstofdioxide) in vloeibare vorm opgeslagen in een hogedrukcilinder. Deze CO₂ onder druk wordt opgeslagen bij ongeveer 50 tot 60 bar (725 tot 870 psi) om ervoor te zorgen dat er voldoende CO₂ in vloeibare toestand in de cilinder kan worden verpakt. Door de CO₂ in vloeibare vorm op te slaan, wordt de hoeveelheid gas vergroot die in een kleinere, beter beheersbare cilinder kan worden opgeslagen. De cilinder is gemaakt van duurzaam staal of soortgelijke materialen om de interne druk te weerstaan, en is ontworpen om ervoor te zorgen dat het gas in vloeibare vorm blijft totdat het wordt afgevoerd. CO₂ blijft onder deze hoge drukomstandigheden in vloeibare vorm vanwege de kritische temperatuur- en drukeigenschappen van het gas.

De werking van de CO₂-brandblusser van het trolleytype begint wanneer het ontgrendelingsmechanisme wordt geactiveerd. Meestal gaat dit gepaard met het trekken aan een hendel of het indrukken van een afvoerhendel, waardoor de klep aan de bovenkant van de cilinder wordt geopend. De klep is ontworpen om de stroom CO₂-gas uit de cilinder te regelen. Wanneer de operator de hendel of hendel inschakelt, gaat de klep open en kan het onder druk staande CO₂ de cilinder verlaten. Dit wordt geregeld door een veiligheidsspeld of vergrendelingsmechanisme dat onbedoelde ontlading voorkomt, zodat de brandblusser niet wordt gebruikt tenzij deze opzettelijk wordt geactiveerd. De klep, slang of spuitmond is ontworpen om de CO₂ op een gecontroleerde manier te richten, waardoor de gebruiker het gas nauwkeurig op de brandbron kan richten en afvoeren.

Zodra de CO₂ uit de cilinder komt, ondergaat de vloeibare CO₂ snel een faseverandering van vloeistof naar gas. Deze verandering treedt op als gevolg van de drastische drukval wanneer het CO₂ de hogedrukomgeving van de cilinder verlaat en naar de lagere druk van de omringende atmosfeer gaat. Deze faseovergang zorgt ervoor dat het vloeibare CO₂ snel uitzet tot een gas, een proces dat bekend staat als verdamping. Terwijl CO₂ in een gas verandert, zet het uit met een factor van ongeveer 450 keer het vloeistofvolume. Deze uitzetting zorgt ervoor dat de blusser een grote hoeveelheid CO₂ kan vrijgeven, waardoor een groot gebied wordt bestreken en de zuurstofconcentratie in de buurt van de brand effectief wordt verlaagd. De snelle overgang van vloeistof naar gas zorgt er ook voor dat het CO₂ drastisch afkoelt, waarbij het gas op een extreem lage temperatuur het mondstuk verlaat (rond -78,5°C / -109,3°F). Dit koeleffect draagt ​​bij aan het onderdrukken van de brand door zowel de vlammen te verstikken als de omgevingstemperaturen te verlagen.

Terwijl CO₂ uitzet van zijn vloeibare toestand naar een gas, absorbeert het warmte uit de omgeving vanwege het Joule-Thomson-effect, waardoor het gas erg koud wordt. Dit verkoelende effect is cruciaal voor brandbestrijding, omdat het de temperatuur rond het vuur verlaagt, wat het verbrandingsproces verder helpt remmen. De extreme kou kan er ook toe bijdragen dat het vuur of de hete oppervlakken bevriezen, waardoor een barrière ontstaat voor verdere verbranding. De afkoeling van de omringende materialen en de brand zelf verkleinen de kans op herontbranding verder, vooral in situaties waarin de brand wordt aangewakkerd door brandbare vloeistoffen of vluchtige chemicaliën. Naast het smoren van de brand door het verdringen van zuurstof, helpt het koelende effect de omgeving te stabiliseren en te voorkomen dat de brand zich verspreidt.

De belangrijkste methode waarmee CO₂ brand dooft, is door zuurstof uit de omgeving van de brand te verdringen. Branden vereisen drie belangrijke elementen om te kunnen blijven branden: brandstof, hitte en zuurstof, gezamenlijk bekend als de 'vuurdriehoek'. Door de zuurstofconcentratie rondom de brand te verlagen, verstoort CO₂ direct de chemische reactie die de brand in stand houdt. CO₂ is een gas dat zwaarder is dan lucht, wat betekent dat het de neiging heeft zich te vestigen nabij de basis van de brand, waar het effectief de zuurstoftoevoer kan afsluiten. Dit verstikkingsproces is snel en efficiënt, omdat CO₂ werkt door het zuurstofniveau te verlagen tot onder het niveau dat nodig is voor verbranding, doorgaans onder de 15%. Zodra het zuurstofniveau daalt, wordt het vuur gedoofd. CO₂ is bijzonder effectief bij het blussen van branden waarbij elektrische apparatuur of brandbare vloeistoffen betrokken zijn, omdat er geen geleidende elementen (zoals water) in terechtkomen die kortsluiting kunnen veroorzaken of de brand kunnen verspreiden.