Hur fungerar en CO₂-brandsläckare av vagntyp och vad är mekanismen för att släppa ut CO₂?

I en CO₂-brandsläckare av vagntyp CO2 (koldioxid) lagras i en högtryckscylinder i flytande form. Denna trycksatta CO2 lagras vid ungefär 50 till 60 bar (725 till 870 psi) för att säkerställa att en tillräcklig mängd CO2 kan packas in i cylindern i dess flytande tillstånd. Lagring av CO₂ i flytande form ökar mängden gas som kan finnas i en mindre, mer lätthanterlig cylinder. Cylindern är gjord av slitstarkt stål eller liknande material för att stå emot det inre trycket, och den är utformad för att säkerställa att gasen förblir i flytande form tills den släpps ut. CO₂ förblir i flytande form under dessa högtrycksförhållanden på grund av gasens kritiska temperatur- och tryckegenskaper.

Driften av CO₂-brandsläckaren av vagntyp börjar när frigöringsmekanismen aktiveras. Detta innebär vanligtvis att man drar i ett handtag eller trycker på en utmatningsspak, vilket i sin tur öppnar ventilen som är placerad på toppen av cylindern. Ventilen är utformad för att reglera flödet av CO₂-gas från cylindern. När operatören kopplar in handtaget eller spaken öppnas ventilen och låter den trycksatta CO₂ lämna cylindern. Detta styrs av en säkerhetsnål eller låsmekanism som förhindrar oavsiktlig urladdning, vilket säkerställer att släckaren inte används om den inte avsiktligt aktiveras. Ventilen, slangen eller munstycket är konstruerat för att rikta CO₂ på ett kontrollerat sätt, vilket gör att användaren kan rikta och släppa ut gasen exakt mot brandkällan.

När CO2 väl frigörs från cylindern genomgår den flytande CO2 snabbt en fasförändring från en vätska till en gas. Denna förändring sker på grund av det drastiska tryckfallet när CO2 lämnar högtrycksmiljön i cylindern till det lägre trycket i den omgivande atmosfären. Denna fasövergång gör att den flytande CO₂ expanderar snabbt till en gas, en process som kallas förångning. När CO₂ omvandlas till en gas expanderar den med en faktor på cirka 450 gånger dess vätskevolym. Denna expansion är det som gör det möjligt för brandsläckaren att släppa ut en stor volym CO₂, som täcker ett brett område och effektivt minskar syrekoncentrationen i närheten av branden. Den snabba övergången från vätska till gas får också CO₂ att svalna drastiskt, med gasen som lämnar munstycket vid en extremt låg temperatur (cirka -78,5°C / -109,3°F). Denna kyleffekt bidrar till att dämpa branden genom att både kväva lågorna och minska de omgivande temperaturerna.

När CO₂ expanderar från sitt flytande tillstånd till en gas, absorberar den värme från omgivningen på grund av Joule-Thomson-effekten, vilket resulterar i att gasen är mycket kall. Denna kyleffekt är avgörande för brandsläckning, eftersom den sänker temperaturen runt elden, vilket ytterligare bidrar till att hämma förbränningsprocessen. Den extrema kylan kan också hjälpa till att frysa elden eller varma ytor, vilket skapar en barriär för ytterligare förbränning. Kylningen av omgivande material och själva branden minskar ytterligare risken för återantändning, särskilt i situationer där branden drivs av brandfarliga vätskor eller flyktiga kemikalier. Förutom att kväva elden genom att tränga undan syre, bidrar den kylande effekten till att stabilisera miljön och förhindra att elden sprider sig.

Den primära metoden med vilken CO₂ släcker brand är genom att tränga undan syre från brandens miljö. Bränder kräver tre nyckelelement för att fortsätta brinna - bränsle, värme och syre - gemensamt känd som "eldtriangeln". Genom att minska syrekoncentrationen runt elden stör CO₂ direkt den kemiska reaktionen som upprätthåller branden. CO₂ är en gas som är tyngre än luft, vilket betyder att den tenderar att lägga sig nära eldens bas, där den effektivt kan stänga av syretillförseln. Denna kvävningsprocess är snabb och effektiv, eftersom CO₂ fungerar genom att minska syrenivåerna till under vad som krävs för förbränning, vanligtvis under 15 %. När syrenivåerna sjunker är branden släckt. CO₂ är särskilt effektivt för att dämpa bränder som involverar elektrisk utrustning eller brandfarliga vätskor, eftersom det inte introducerar några ledande element (som vatten) som kan orsaka kortslutning eller sprida branden.