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Die
Erfindung betrifft ein Feuerwehrfahrzeug nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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Feuerwehrfahrzeuge
sind zumeist für
unterschiedlichste Einsatzzwecke ausgestattet. Bei Einsätzen zur
Brandbekämpfung
ist häufig
vor dem Eintreffen der Feuerwehr am Brandort nicht bekannt, ob Wasser
als Löschmittel
ausreicht oder wegen der brennenden Stoffe ggf. andere Mittel zum
Einsatz kommen müssen.
Die Entscheidung hierüber
kann häufig
erst vor Ort getroffen werden. Aus diesem Grund ist einerseits eine
entsprechend flexible Ausstattung der Feuerwehrfahrzeuge erforderlich.
Andererseits müssen
möglichst
viele Einsatzkräfte
und das erwähnte,
die Flexibilität
vor Ort gewährleistende Material
zur Brandbekämpfung
in kürzester
Zeit zum Brandort transportiert werden. Deshalb geht das Bestreben
bei der Entwicklung und Fertigung eines Feuerwehrfahrzeuges dahin,
unnötiges
Gewicht zu vermeiden.
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Zur
Verbesserung der Wirksamkeit des Löschmittels ist es bekannt,
dem Löschwasser
Additive zuzugeben. Nur beispielhaft sei an dieser Stelle ein Additiv
im Form eines Schaummittels erwähnt.
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Hierfür gibt es
in Feuerwehrfahrzeugen Mischvorrichtungen, so genannte Zumischanlagen, bei
denen das Additiv auf der Druckseite einer Wasserpumpe zugeführt wird.
Eine Gemeinsamkeit der meisten Systeme besteht darin, dass eine
separate Additivpumpe vorhanden sein muss, um das Additiv auf einen
höheren Druck
zu bringen als er auf der Druckseite der Wasserpumpe herrscht. Unterschiede sind
zumeist im Antrieb der Additivpumpe zu finden.
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So
ist beispielsweise aus der
DE
31 31 522 A1 eine Mischvorrichtung für ein Feuerwehrfahrzeug bekannt,
bei der der von der Wasserpumpe erzeugte Löschmittelstrom dazu genutzt
wird, eine Turbine anzutreiben, die über ein zusätzlich erforderliches Getriebe
die Additivpumpe antreibt. Nachteilig ist bei einer derartigen Anlage,
dass das Löschwasser
mit einem Druckverlust gefördert
wird und diese Lösung neben
einem sehr hohen Gewicht auch einen erheblichen Bauraum einnimmt,
was in einem Feuerwehrfahrzeug aus den eingangs genannten Gründen nicht akzeptabel
ist.
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Die
DE 30 38 334 A1 betrifft
ferner eine elektronisch geregelte Anlage, bei der eine Additivpumpe über einen
separaten Elektro- oder Hydraulikmotor angetrieben wird, und zwar
derart, dass durch die Messung von Additiv und Wasser ein Elektronikbaustein
dafür sorgt,
dass die Drehzahl der Additivpumpe einer vorgewählten Zumischrate angepasst
wird. Diese Lösung
hat bei Verwendung eines Elektromotors zum Antrieb der Additivpumpe
den Nachteil, dass beim Einbau in Feuerwehrfahrzeuge ein sehr hoher
Strombedarf dieses Elektromotors besteht. Dadurch sind der Additivpumpenleistung
Grenzen gesetzt, weil im Fahrzeug eine maximale Bordspannung von
24 V zur Verfügung
steht. Bei derartigen Anlagen kann es erforderlich werden, beispielsweise mit
kostenintensivem Schaummittelkonzentrat als Additiv zu arbeiten,
um auf diese Art und Weise die geringere Additivpumpenleistung auszugleichen.
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In
der
DE 37 26 672 A1 wird
eine Mischvorrichtung für
ein Feuerwehrfahrzeug beschrieben, die eine ungeregelte Drehzahl
der Additivpumpe aufweist. Der Additivzulauf wird hierbei über ein
Regelventil in der Additivförderleitung
dosiert. Das überschüssige Additiv
gelangt über
ein Überdruckventil
in den Additivtank zurück.
Ein Nachteil dieser Anlage ist beispielsweise, dass die Additivpumpe
immer einen Förderdruck
bereitstellen muss, der größer oder gleich
groß dem
Druck des Überdruckventils
ist, obwohl die Wasserpumpe oft in viel niedrigeren Druckbereichen
arbeitet, was einen hohen Energiebedarf zur Folge hat. Dadurch wird
jedoch auch dem zurückfließenden Additiv
sehr viel mehr Energie zugeführt als
erforderlich ist, wodurch eine Erwärmung des Additivs und damit
verbunden unerwünschte
chemische Reaktionen eintreten können.
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Aus
der
US 6,009,953 gelt
ein Feuerwehrfahrzeug mit einer durch einen Motor angetriebenen Wasserpumpe
in einer Mischvorrichtung zur Herstellung eines Flüssigkeitsgemisches
unter Beimischung mindestens eines Additivs zum Löschwasser
hervor, bei dem ein mit dem Motor gekoppelter Übertragungsmechanismus eine
schaltbare Kupplung zur Zu- oder Abschaltung einer Additivpumpe
aufweist. Gemäß dem Offenbarungsgehalt
der Schrift wird zur Regelung der Drehzahl der Additivpumpe ein
separates hydrostatisches Getriebe zum Einsatz gebracht, das neben
dem damit verbundenen erhöhten
Gewicht auch zusätzliche
Bauteile und bei der Herstellung einen erhöhten Fertigungsaufwand erfordert.
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Die
US 6,725,940 B1 betrifft
ferner eine Mischvorrichtung, wie sie beispielsweise für ein Feuerwehrfahrzeug
zum Einsatz kommen kann. Diese umfasst eine durch einen Motor angetriebene
Wasserpumpe zur Herstellung eines Flüssigkeitsgemisches unter Beimischung
mindestens eines Additivs zum Löschwasser,
wobei ein separater Hydraulikmotor dem Antrieb der Additivpumpe
dient, das heißt, der
Volumenstrom der Additivpumpe ist durch die Änderung der Drehzahl des Hydraulikmotors
beeinflussbar. In der Druckleitung der Additivpumpe sind ferner
Ventile vorhanden, die ein Öffnen
und Schließen
der Förderleitung
sowie eine Änderung
des Volumenstromes ermöglichen.
Ein weiteres, der Additivpumpe in Strömungsrichtung betrachtet vorgelagertes
Ventil dient der Zu- oder Abschaltung des Förderstromes des Additivs. Ein
Rücklauf
für zuviel
gefördertes
Additiv fehlt bei dieser Lösung
völlig.
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In
der gattungsgemäßen
US 5,727,933 ist schließlich ein
Feuerwehrfahrzeug mit einer durch einen Motor angetriebenen Wasserpumpe
in einer Mischvorrichtung zur Herstellung eines Flüssigkeitsgemisches
unter Beimischung mindestens eines Additivs zum Löschwasser
offenbart, wobei ein mit dem Motor gekoppelter Übertragungsmechanismus eine schaltbare
Kupplung zur Zu- oder Abschaltung einer Additivpumpe aufweist und
von der Additivpumpe zuviel gefördertes
Additiv mittels einer in einem Rücklauf
vorhandenen Additiv-Rücklaufleitung
in einen Additivvorratstank rückführbar ist.
Bei der in der
US 5,727,933 offenbarten
Ausführung
eines Feuerwehrfahrzeuges wird die Wasserpumpe über den Fahrzeugmotor angetrieben.
Zum Antrieb der Additivpumpe ist hingegen ein zusätzlicher
Motor erforderlich, der zur Flusssteuerung der Additivpumpe durch
einen Mikroprozessor gesteuert wird.
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Auch
bei dieser Lösung
ist folglich ein in nachteiliger Weise gewichts- und kostenintensiver, separater
Antrieb für
die Additivpumpe notwendig.
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In
die Additiv-Rücklaufleitung
ist ein Überdruckventil
integriert, das nach dem Offenbarungsgehalt der Schrift einen an
der Additivpumpe entstehenden Überdruck
abbauen soll.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Feuerwehrfahrzeug mit einer Mischvorrichtung
bereitzustellen, die hohe Förderleistungen
der Additivpumpe ermöglicht,
die einfach aufgebaut und platz- sowie Gewicht sparend ausgeführt ist.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
Feuerwehrfahrzeug mit einer Mischvorrichtung zur Herstellung eines
Flüssigkeitsgemisches unter
Beimischung mindestens eines Additivs zu dem Löschwasser weist eine durch
einen Motor, der vorliegend der Fahrzeugmotor ist, angetriebene Wasserpumpe
auf. Erfindungsgemäß ist ein
mit dem Motor gekoppelter Übertragungsmechanismus
vorhanden, der über
eine schaltbare Kupplung zur Zu- oder Abschaltung einer Additivpumpe
verfügt,
wobei von der Additivpumpe zuviel gefördertes Additiv mittels einer
in einem Rücklauf
vorhandenen Additiv-Rücklaufleitung
zur Saugseite der Additivpumpe oder in einen Additivvorratstank
rückführbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Verwendung eines
mittels der elektronischen Steuerung steuerbaren Ventils ergibt
sich eine sehr vorteilhafte Lösung zur
Steuerung des Volumenstromes des dem Wasser zugeführten Additivs.
Das elektronisch steuerbare Ventil der Mischvorrichtung ist in die
Additiv-Rücklaufleitung
des Rücklaufes
integriert.
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Damit
kann die Additivpumpe ohne Reduzierung der ihr beispielsweise vom
Fahrzeugmotor zugeführten
Leistung betrieben werden. Eine Regulierung des Additivvolumenstromes
ist durch eine einfache Rückführung des
nicht benötigten
Additivs möglich,
wobei der zurückgeführte Volumenstrom
durch das elektronisch gesteuerte Ventil bestimmt wird. Ein Feuerwehrfahrzeug
nach der Erfindung verfügt
damit über
eine Mischvorrichtung, die volumenstromunabhängig und gegendruckunabhängig ist
und neben einer sehr präzisen
Zumischung des Additivs zum Löschwasser über den
gesamten Leistungsbereich auch eine stufenlose Einstellung der Zumischrate
ermöglicht.
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Durch
diese Lösung
wird eine sehr einfach aufgebaute, kompakte Mischvorrichtung für ein Feuerwehrfahrzeug
bereitgestellt, die eine hohe Förderleistung
erbringt, ohne das Bordnetz des Feuerwehrfahrzeuges zu belasten,
was insbesondere bei einem Antrieb der Wasserpumpe und des Übertragungsmechanismus über den
Fahrzeugmotor gewährleistet werden
kann. Es wird eine Bauraum und Gewicht sparende Integration eines
Zumischsystems in die Pumpenanlage ermöglicht. Die Additivpumpe und
die Wasserpumpe können
als eine kompakte Baueinheit ausgeführt werden, wenn der Übertragungsmechanismus
direkt von der die Wasserpumpe antreibenden Welle abgeht. Die zu-
oder abschaltbare Kupplung gestattet eine Trennung, nämlich zwischen
dem Wasser und/oder einem Gemisch aus Wasser und Additiv. Dabei
ist es für
die Ausführbarkeit
der Erfindung nicht wesentlich, ob der Antrieb der Wasserpumpe und/oder
des Übertragungsmechanismus
unmittelbar oder mittelbar (durch Zwischenschaltung einer Übersetzung,
eines Nebenantriebes oder eines weiteren Motorantriebes) durch den
Motor und/oder den Fahrzeugmotor erfolgt.
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Entsprechend
einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Kupplung eine mechanisch,
elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch schaltbare
Kupplung sein. Die Kupplung kann erfindungsgemäß auch unmittelbar auf der
vom Motor angetriebenen Welle angeordnet werden, was eine sehr kompakte
Bauweise ermöglicht.
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Als
Additiv ist vorzugsweise ein Schaummittel verwendbar. In einem erfindungsgemäßen Feuerwehrfahrzeug
sind insbesondere Mehrbereichsschaummittel nutzbar, sodass die Mischvorrichtung insgesamt
sehr flexibel eingesetzt werden kann.
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Eine
sehr einfache Ausführung
der Erfindung besteht vorliegend darin, dass der Übertragungsmechanismus
zunächst
eine erste Riemenscheibe oder ein erstes Kettenrad auf einer vom
Motor angetriebenen Welle aufweist. Über eine mechanische Verbindung
ist mit dieser ersten Riemenscheibe oder diesem ersten Kettenrad
eine zweite Riemenscheibe oder ein zweites Kettenrad zur Übertragung
der Rotationsbewegung des Motors auf eine die Additivpumpe antreibende
Welle verbunden. Die mechanische Verbindung kann dabei ein Getriebe,
ein Riemen, ein Zahnriemen oder eine Kette sein. Durch diese Gestaltung
ist eine unmittelbare Leistungsübertragung
gewährleistet,
während
die Kupplung jederzeit ein Zu- oder Abschalten der Additivpumpe
ermöglicht.
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Der
Einsatz eines Riemengetriebes als Übertragungsmechanismus gestattet
ferner die Ausführung
der Kupplung derart, dass der Riemen von einer die Rotationsbewegung übertragenden
Stellung in eine die Rotationsbewegung nicht übertragende Stellung verbracht
werden kann und umgekehrt.
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Um
während
der Brandbekämpfung
eine manuelle Regulierung des Gemischverhältnisses zwischen Wasser und
Additiv und die damit verbundene Bindung einer Bedienperson zur Überwachung der
Gemischbildung zu vermeiden, weist bei einem erfindungsgemäßen Feuerwehrfahrzeug
die Mischvorrichtung eine elektronische Steuerung auf. Diese kann
gemäß einer
Weiterbildung des Erfindungsgedankens beispielsweise eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS) oder ein ähnlicher
elektronischer Baustein sein.
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Die
Mischvorrichtung sollte zur Voreinstellung, und um gegebenenfalls
korrigierend eingreifen zu können,
eine mit der elektronischen Steuerung zusammen wirkende Einstelleinrichtung
zur Einstellung einer Zumischrate des Additivs aufweisen.
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Zur
Bestimmung der Durchflussmengen von Additiv und Löschwasser
ist es sinnvoll, dass die Mischvorrichtung auf der Druckseite der
Additivpumpe, in Additivströmungsrichtung
betrachtet also nach der Abzweigung des Rücklaufes, eine Durchflussmesseinrichtung
aufweist und der in der Durchflussmesseinrichtung erfasste Wert
folglich eine Eingangsgröße der elektronischen
Steuerung darstellt.
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Zur
Vermeidung von Beschädigungen
der druckbeaufschlagten Bestandteile der Mischvorrichtung ist es
sinnvoll, dass die Druckseite der Additivpumpe zumindest ein Überdruckventil
aufweist. Vorteilhafter Weise kann dieses Überdruckventil in dem Rücklauf vorhanden
sein.
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Ebenso
sollte die Durchflussmenge des Wassers mittels einer Durchflussmesseinrichtung
ermittelt werden, wobei auch der in dieser Durchflussmesseinrichtung
erfasste Wert eine Eingangsgröße der elektronischen
Steuerung ist.
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Da
in den meisten Fällen
Wasser zum Löschen
benutzt wird, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine
Wasser führende
Wasserleitung vor einem Vermischpunkt, in dem Wasserleitung und
Additivleitung vereinigt werden, einen Abzweig aufweist. Damit kann
je nach zu löschendem
Brandherd an verschiedenen Löschmittelabgabestellen
neben einem Flüssigkeitsgemisch
auch reines Wasser entnommen werden. Ein Durchflussmessgerät zur Erfassung
der Löschwassermenge
im Verhältnis
zum Additiv ist folglich in Strömungsrichtung
betrachtet erst nach dem Abzweig in der Wasserleitung anzuordnen.
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Anhand
der Zeichnung werden nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsformen
eines Feuerwehrfahrzeuges näher
beschrieben, wobei für
gleiche Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1:
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Feuerwehrfahrzeuges
mit einer Mischvorrichtung
und
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2:
eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten
Ausführungsvariante
eines Feuerwehrfahrzeuges mit einer Mischvorrichtung.
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In
der 1 ist ein Schema dargestellt, das eine erste Ausführungsmöglichkeit
einer Mischvorrichtung zeigt, wie sie in einem erfindungsgemäßen Feuerwehrfahrzeug
zum Einsatz kommen kann. Der Fahrzeugmotor 1 eines erfindungsgemäßen Feuerwehrfahrzeuges
treibt über
eine Welle 2 einen Übertragungsmechanismus
und eine Wasserpumpe 3 an, die aus einem Tank 4 beziehungsweise
mit Hilfe einer externen Versorgung Löschwasser fördert. Die Durchflussmenge
des geförderten
Wassers in der Wasserleitung 5 wird mit einer Durchflussmesseinrichtung 6 bestimmt,
die sich in Strömungsrichtung des
Wassers betrachtet hinter einem Abzweig 30 befindet. Das
in der Durchflussmesseinrichtung 6 erfasste Messsignal
bildet eine Eingangsgröße für eine elektronische
Steuerung 13. Diese elektronische Steuerung ist mit einer
Einstelleinrichtung 20 für die Zumischrate ausgestattet
und steuert beziehungsweise regelt die gesamten Prozessabläufe.
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Der
Abzweig 30 dient dazu, über
eine dort abgehende Wasserleitung 7 reines Wasser ohne
Additivbeimischung aus der Wasserleitung 5 zu einer Löschmittelabgabestelle 22 zu
fördern.
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Zur
Bildung eines Gemisches aus Wasser und Additiv verfügen die
in den 1 und 2 dargestellten Varianten je
einer Ausführungsform
der Erfindung über
einen mit dem Fahrzeugmotor 1 gekoppelten Übertragungsmechanismus 23,
der eine schaltbare Kupplung 9 zur Zu- oder Abschaltung
einer Additivpumpe 10 aufweist. Die Kupplung 9 ist
vorliegend als elektromagnetisch schaltbare Kupplung ausgeführt. Der
insgesamt mit 23 bezeichnete Übertragungsmechanismus verfügt über eine
erste Riemenscheibe 24 auf einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen
Welle 2 und über
eine mit der ersten Riemenscheibe 24 durch eine mechanische
Verbindung 8 in Form eines Riemens verbundene zweite Riemenscheibe 25 zur Übertragung
der Rotationsbewegung des Fahrzeugmotors auf eine die Additivpumpe 10 antreibende
Welle 26.
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Die
Additivpumpe 10 fördert
das Additiv aus einem Additivtank 16 in eine Additivleitung 12 zur Druckseite
der Wasserpumpe 3, wo in Strömungsrichtung des Additivs
betrachtet hinter einem Abzweig 28 eine Durchflussmesseinrichtung 11 in
die Additivleitung 12 integriert ist, sodass das hier erfasste
Messsignal eine Eingangsgröße für die elektronische
Steuerung 13 bildet. Die elektronische Steuerung 13 ermittelt
mit der aufgenommenen Durchflussmenge (Volumen) des Wassers und
des Additivs und der an der Einstelleinrichtung 20 für die Zumischrate
ausgewählten
oder voreingestellten Zumischrate die benötigte Additivmenge. Mit Hilfe
eines elektronisch gesteuerten Ventils 14 in der Rücklaufleitung 15a (gestrichelte
Linie in den 1 und 2) zur Saugseite
der Additivpumpe 10 oder in der Rücklaufleitung 15 (durchgehende
Linie in den 1 und 2) zum Additivtank 16 wird überflüssiges Additiv
dosiert zurückgeführt. Die
elektronische Steuerung 13 kann auch dafür sorgen,
dass die Kupplung 9 freigegeben wird, sofern über einen
definierten Zeitraum keine Abnahme des Löschmittels beziehungsweise
Löschwassers
erfolgt.
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Das
elektronisch gesteuerte Ventil 14 ist bei der Ausführung in 1 Bestandteil
eines Rücklaufes 27 des
zuviel geförderten
Additivs. Ebenso ist ein Überdruckventil 17 in
diesem Rücklauf 27,
also auf der Druckseite der Additivpumpe 10 vorhanden,
das bei zu hohem Druck automatisch öffnet und so den Rückfluss
des Additivs auf die Saugseite der Additivpumpe 10 beziehungsweise
in einen Additivtank 16 ermöglicht. Ein zu hoher Druck
kann auftreten, wenn zum Beispiel die Auslassventile der Löschmittelabgabestelle 21 geschlossen
sind.
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Im
Unterschied hierzu zeigt die zur 1 ansonsten
baugleiche Variante in 2 ein elektronisch gesteuertes
Ventil 14 in dem druckseitigen Teil der Additivleitung 12,
das also in Additivströmungsrichtung
betrachtet nach der Abzweigung 28 des Rücklaufes 27 angeordnet
ist. Damit wird durch das elektronisch gesteuerte Ventil 14 der
Vorlauf des Additivs und nicht wie bei der Ausführung in 1 der Rücklauf des
Additivs gesteuert.
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Rückschlagventile 18 und 19 verhindern
jeweils einen unerwünschten
Flüssigkeitsrücklauf.
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Die
Wasser führende
Wasserleitung 5 weist vor einem Vermischpunkt 29,
in dem die Wasserleitung 5 und die Additivleitung 12 vereinigt
werden, einen Abzweig 30 auf, sodass an verschiedenen Löschmittelabgabestellen 21, 22 neben
einem Flüssigkeitsgemisch 21 auch
reines Wasser 22 entnehmbar ist.
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- 1
- Fahrzeugmotor
- 2
- Welle
- 3
- Wasserpumpe
- 4
- Tank
- 5
- Wasserleitung
- 6
- Durchflussmesseinrichtung
- 7
- Wasserleitung
- 8
- Mechanische
Verbindung
- 9
- Kupplung
- 10
- Additivpumpe
- 11
- Durchflussmesseinrichtung
- 12
- Additivleitung
- 13
- Elektronische
Regelung
- 14
- Ventil
- 15,
15a
- Additiv-Rücklaufleitung
- 16
- Additivtank
- 17
- Überdruckventil
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Einstelleinrichtung
für die
Zumischrate
- 21
- Löschmittelabgabestelle
- 22
- Löschmittelabgabestelle
- 23
- Übertragungsmechanismus
- 24
- Riemenscheibe
- 25
- Riemenscheibe
- 26
- Welle
- 27
- Rücklauf
- 28
- Abzweig
- 29
- Vermischpunkt
- 30
- Abzweig