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Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Löschen von Feuer mittels Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz in flüssiger, gelartiger oder schaumartiger Konsistenz, die gleichzeitig versprüht werden von einer gemeinsamen Vorrichtung mit einer Einrichtung zur getrennten Zufuhr von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz unter Abgabe derselben in Form eines gemeinsamen, gebündelten Strahls.
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Es ist bekannt, Brände mit Schaum zu löschen. Dabei wird der Schaum zu dem Brand transportiert und entfaltet dort über den kühlenden Effekt, der mit der Verdampfung von Wassers ausgelöst werden kann, hinaus einen die Flammen erstickenden Effekt, weil durch den Schaumteppich die Sauerstoffzufuhr zu den glühenden Stoffen unterbrochen wird. Daher ist diese Löschmethode wirkungsvoller als die Brandlöschung mit reinem Wasser, welches keinen Schaumteppich ausbildet und demzufolge einen solchen, die Flammen erstickenden Effekt nicht hat.
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Üblicherweise wird der Schaum unter Druck versprüht und dadurch zum Brandherd geleitet. Ein Nachteil der dazu verwendeten Schaumlöschanlagen ist allerdings die kleine Entfernung, über die solche Geräte den Schaum versprühen können. Denn Schaum ist relativ leicht und wird deshalb von der stehenden oder als Folge der Temperaturentwicklung bei einem Brand aufsteigenden Luft schnell gebremst oder abgelenkt. Als Folge davon ist es ein Problem, derartigen Schaum bei Bränden von hohen Gebäuden, insbesondere Hochhäusern, und bei Großbränden, beispielsweise von Erdölbehältern, einzusetzen, weil man dafür in solchen Fällen nicht nahe genug an den Brand herankommt.
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Die Offenlegungsschrift
US 2001/0032892 A1 betrifft ein Feuerschlauchsystem mit mehreren Kammern in einem Zuleitungsschlauch. Damit können zwar verschiedene Substanzen zu einem Einsatzort geleitet werden; wie diese dort abgegeben werden, bleibt jedoch unklar.
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Die Offenlegungsschrift
DE 103 23 154 A1 offenbart eine Sprühdüseneinheit zum Erzeugen von Sprühnebeln und/oder -aerosolen; dabei wird ein gasförmiges Fluid sowie ein flüssiges oder pulverförmiges Fluid einer Mischkammer zugeleitet, wo sie sich vermischen. Ein gasförmiges Fluid hat jedoch weder eine flüssige noch eine gelartige oder schaumartige Konsistenz; somit ist dieser Stand der Technik im vorliegenden Fall nicht gattungsgerecht.
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Auch nach der Lehre der
DE 43 35 827 A1 wird ein gasförmiges Medium einer Düse zugeführt, um dort eine Löschflüssigkeit zu zerstäuben. Auch dieser Stand der Technik ist im vorliegenden Fall nicht einschlägig.
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Die Veröffentlichung
WO 99/32194 A1 richtet sich auf ein Feuerlöschgerät, wobei einer Sprüheinrichtung sowohl Wasser als auch Schaum zugeführt werden. Das Wasser wird jedoch in fein atomisiertem Zustand versprüht. Damit lässt sich kein harter Wasserstrahl erzeugen, der über eine größere Entfernung hinweg Bestand hätte. Damit ist eine solche Vorrichtung nur für die Anwendung in der unmittelbaren Nähe geeignet, beispielsweise in einem Abstand von etwa 1 Meter. Dies mag zwar für einen Feuerlöscher, womit ein kleiner Brand bekämpft werden soll, ausreichend sein; für professionelle Anwendungen seitens der Feuerwehr ist eine solche Anordnung jedoch nicht wirklich gebrauchsfähig.
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Dies trifft in ähnlicher Form auch auf das Patentdokument
US 5,590,719 A zu. Dort ist eine Art Sprühpistole zur Feuerbekämpfung offenbart, welcher zwar Schaum und Wasser getrennt zugeführt werden; innerhalb der Sprühpistole erfolgt jedoch die Vermischung von Wasser und Schaum, wodurch der Strahl eine von dem Schaumanteil aufgeweichte Konsistenz erhält und nur über eine eng begrenzte Entfernung hinweg versprüht werden kann. Ein damit ausgerüsteter Feuerwehrmann muss also zur Brandbekämpfung extrem nah an den betreffenden Brandherd heran gehen und ist damit der Gefahr von Verletzungen ausgesetzt.
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Daraus resultiert das die Erfindung initiierende Problem, bei der Löschung von Bränden mittels Schaum oder einer die Flammen erstickenden Substanz die Entfernung zu erhöhen, über welche hinweg der Schaum oder die Löschsubstanz ohne Verlust an Brandlöscheffizienz transportiert werden kann.
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Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieses Problems bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Löschen von Feuer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch, dass
- a) als Einrichtung zur Abgabe von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz ein Sprühkopf verwendet wird mit getrennten Mündungen bzw. Auslässen für das Wasser einerseits und eine die Flammen erstickenden Substanz andererseits, so dass eine Vermischung daher frühestens nach dem Austreten aus dem Sprühkopf eintreten kann, um einen maximal harten Wasserstrahl zu erzeugen, wobei
- b) die Ausgangsöffnung für das Wasser eine geschlossene Ringfläche bildet und die Ausgangsöffnung für eine die Flammen erstickenden Substanz umgibt, so dass das unter Hochdruck stehende Wasser als Wasserstrahl austritt von der Form eines hohlen Wasserzylinders, innerhalb desselben wenigstens eine die Flammen erstickende Substanz in einer bestimmten Richtung geführt wird, und wobei
- c) an dem Sprühkopf ein dritter Schlauch angeschlossen wird, durch welchen eine zweite, die Flammen erstickende Substanz zugeführt wird, und wobei ferner
- d) mittels eines astabil zwischen zwei Zuführleitungen hin und her schaltenden Ventils mit einer einstellbaren Schaltfrequenz zwei Löschsubstanzen intervallartig abwechselnd versprüht werden,
- e) und wobei als erste Löschsubstanz eine schaumerzeugende Substanz zugeführt wird, nämlich ein oberflächenaktiver Stoff,
- f) und wobei als weitere Löschsubstanz eine Lösung zugeführt wird, welche infolge hoher Temperaturen in unbrennbare Stoffe zerfällt, nämlich Oxalsäure, die beim Zerfall CO2 erzeugt.
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Dabei findet eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Löschen von Feuer, die die Aufgabe ebenfalls löst, Verwendung, mit folgenden Merkmalen:
- a) Die Einrichtung zur Abgabe von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz ist als Sprühkopf ausgebildet mit getrennten Mündungen bzw. Auslässen für das Wasser einerseits und eine die Flammen erstickenden Substanz andererseits, so dass eine Vermischung daher frühestens nach dem Austreten aus dem Sprühkopf eintreten kann, um einen maximal harten Wasserstrahl zu erzeugen, wobei
- b) die Ausgangsöffnung für das Wasser eine geschlossene Ringfläche bildet und die Ausgangsöffnung für eine die Flammen erstickenden Substanz umgibt, so dass das unter Hochdruck stehende Wasser als Wasserstrahl austritt von der Form eines hohlen Wasserzylinders, innerhalb desselben wenigstens eine die Flammen erstickende Substanz in einer bestimmten Richtung geführt wird, und wobei
- c) an dem Sprühkopf ein dritter Schlauch angeschlossen oder anschließbar ist, durch welchen eine zweite, die Flammen erstickende Substanz zugeführt wird, und wobei ferner
- d) ein astabil zwischen zwei Zuführleitungen hin und her schaltendes Ventil mit einer einstellbaren Schaltfrequenz vorgesehen ist, um zwei Löschsubstanzen intervallartig abwechselnd zu versprühen,
- e) und wobei als erste Löschsubstanz eine schaumerzeugende Substanz zugeführt wird, nämlich ein oberflächenaktiver Stoff,
- f) und wobei als weitere Löschsubstanz eine Lösung zugeführt wird, welche infolge hoher Temperaturen in unbrennbare Stoffe zerfällt, nämlich Oxalsäure, die beim Zerfall CO2 erzeugt.
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Wasser hat eine vergleichsweise hohe Dichte bzw. Masse, und es ist daher vergleichsweise einfach, mit Wasser einen relativ harten Strahl zu erzeugen, bspw. durch einen entsprechend hohen Druck, um Wasser über viele Meter hinweg transportieren zu können, bspw. über 30 bis 50 m oder noch mehr. Dadurch wird im Bereich des Wasserstrahls eine entsprechende, mehr oder weniger parallele Luftbewegung erzeugt. Diese trägt die Flammen erstickende Substanz deutlich weiter als stehende oder sogar aufsteigende Luft.
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Als eine die Flammen erstickende Substanz wird einerseits eine schaumerzeugende Substanz versprüht, die erst während des Versprühens – bspw. einem infolge einer Druckentspannung austretenden, zunächst gelösten Gas, bspw. Kohlensäure, und/oder durch Vermischen und/oder Reaktion mit einer zweiten Substanz, bspw. mit dem Wasser, in Schaum verwandelt wird; sowie zweitens eine Substanz, die bei hohen Temperaturen in unbrennbare Gase zerfällt, ohne dabei Sauerstoff freizusetzen, so dass die Sauerstoffzufuhr unterbunden wird.
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Eine die Flammen erstickende Substanz wird in flüssiger, gelartiger oder schaumartiger Konsistenz versprüht. Ein entsprechend harter Strahl aus Wasser ist in der Lage, alle diese Substanzen zum Brandherd zu tragen.
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Eine die Flammen erstickende Substanz wird in Form einer Lösung versprüht, so dass sich eine den Sprühvorgang begünstigende Viskosität bzw. Dünnflüssigkeit erzeugen lässt.
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Dabei werden wenigstens zwei Substanzen gleichzeitig versprüht, insbesondere Wasser und wenigstens eine die Flammen erstickende Substanz.
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Ferner werden wenigstens zwei Substanzen intervallartig abwechselnd versprüht; dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn ein Schaum und eine bei hohen Temperaturen in unbrennbare Gase zerfallende Flüssigkeit gemeinsam versprüht werden soll, um eine die Wirksamkeit reduzierende Reaktion vor dem Auftreffen auf dem Brandherd zu vermeiden. Die Portionsmengen der wechselweise bzw. intervallartig versprühten Substanzen lassen sich anhand der Intervalle bestimmen, für die jeweils eine Substanz versprüht wird, bzw. anhand der Relation der Intervalle beider Substanzen.
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Im Rahmen der Erfindung wird das Wasser in Form eines hohlen Strahls versprüht, und innerhalb desselben wird wenigstens eine die Flammen erstickende Substanz versprüht. Mit einem solchen Wasserstrahl wird – quasi als Fortsetzung eines Schlauches – ein Hohlraum geschaffen, innerhalb desselben die Flammen erstickende Substanz in eine bestimmte Richtung geführt wird. Direkt über dem Brandherd addieren sich dann die feuerhemmenden Wirkungen von Wasser und der die Flammen erstickenden Substanz, indem einerseits durch das verdampfende Wasser die Temperatur gesenkt wird und andererseits durch einen Schaumteppich od. dgl. die Flammen erstickt werden.
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Indem die Erfindung eine Einrichtung zur getrennten Zufuhr von Wasser und Schaum sowie zur Abgabe derselben in Form eines gemeinsamen, gebündelten Strahls verwendet, vermischen sich der Schaum und das Wasser erst an oder nach einem Sprühkopf, so dass die Dichte des Wassers nicht reduziert ein maximal harter Wasserstrahl erzeugt wird. Außerdem ist es dadurch möglich, das Wasser einem maximalen Druck auszusetzen, ohne dass dieser Druck durch eine Kompression des Gases in den Schaumbläschen herabgesetzt würde. Die Härte des Wasserstrahls bestimmt jedoch maßgebend die erreichbare Strahlweite, an welcher der Schaum sodann mehr oder weniger passiv teilhat.
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Die Einrichtung zur Abgabe von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz ist als Sprühkopf ausgebildet mit getrennten Anschlüssen für einen Wasserschlauch einerseits und einen Schlauch für Schaum od. dgl. andererseits. Der Schlauch für den Schaum kann dabei mit einer Maschine zur Schaumerzeugung verbunden sein. Der Schaum kommt also vor dem Austreten aus dem Sprühkopf nicht mit dem Wasser in Berührung, so dass er beim Austreten eine optimale bzw. einstellbare Konsistenz aufweist.
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Aus dem selben Grund sollte die Einrichtung zur Abgabe von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz als Sprühkopf ausgebildet sein mit getrennten Hohlleitungen für das Wasser einerseits und für den Schaum od. dgl. andererseits. Eine Vermischung kann daher frühestens nach dem Austreten aus dem Sprühkopf eintreten.
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Die Einrichtung zur Abgabe von Wasser und wenigstens einer die Flammen erstickenden Substanz ist als Sprühkopf ausgebildet mit getrennten Mündungen bzw. Auslässen für das Wasser einerseits und für den Schaum od. dgl. andererseits.
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Erfindungsgemäß ist an dem Sprühkopf ein dritter Schlauch angeschlossen oder anschließbar, durch den eine zweite, die Flammen erstickende Lösung zuführbar ist. Da sich verschiedene derartige Substanzen in ihrer Wirkung ergänzen können, ist ihr gemeinsamer Einsatz evtl. von Vorteil. Solche Flammen erstickende Substanzen könnten entweder in dem Sprühkopf vermischt werden oder sie werden abwechselnd versprüht. Zu letzterem Zweck ist an oder in dem Sprühkopf eine Einrichtung vorgesehen, um zwischen zwei Zuführleitungen umzuschalten. Es handelt sich hierbei um ein astabil hin und her schaltendes Ventil. Dabei ergeben sich besondere Vorteile, wenn die Schaltfrequenz und/oder das Zeitverhältnis der jeweils geöffneten Strömungswege einstellbar ist.
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Dabei empfiehlt die Erfindung, dass die Hohlleitung für das Wasser zumindest im rückwärtigen Bereich als Röhre ausgebildet ist, während sie zumindest im vorderen Bereich als Ringraum ausgebildet sein kann. Durch die damit vorzugsweise in einem Übergangsbereich allmählich erfolgende Änderung der Topographie wird das Wasser ohne allzu großen Druck- bzw. Strömungsverlust von der einfach zusammenhängenden Wassereintrittsfläche zu einer vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Ausgangsöffnung für das Wasser geleitet. Damit entsteht ein Wasserstrahl in Form eines Hohlzylinders, der zur Aufnahme und Weiterleitung der Flammen hemmenden Substanz geeignet ist. Indem die Ausgangsöffnung für das Wasser die Ausgangsöffnung für den Schaum od. dgl. umgibt, wird außerdem die Flammen hemmende Substanz dem Hohlraum innerhalb des Wasserstrahls zugeleitet.
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Zum Anschluss der verschiedenen Schläuche sollte der Sprühkopf mit je einem Gewindeanschluss ausgerüstet sein und/oder mit einem Bajonettverschluss.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sprühkopf als von einem Feuerwehrmann manuell bedienbare Feuerspritze ausgebildet. Deren Bedienung ist sodann vergleichbar mit herkömmlichen Wasserspritzen, jedoch mit dem Unterschied, dass zusätzlich eine Flammen erstickende Substanz zu dem Brandherd gespritzt wird.
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Andererseits ist es auch möglich, dass der Sprühkopf als an einem Fahr- oder Flugzeug, insbesondere an einem Löschfahrzeug, -boot -hubschrauber oder an einer Löschdrohne, befestigte oder befestigbare Feuerspritze ausgebildet ist.
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Damit ist der Einsatzbereich der Erfindung erheblich erweitert. Gerade beim Einsatz von Bränden in/an Hochhäusern und/oder bei Großbränden kann es von Vorteil sein, den Strahl von einem erhöhten Punkt aus auf den Brandherd zu richten. Hierfür eignen sich neben Hubschraubern vor allem auch unbemannte Drohnen, die ebenfalls von Luftschrauben mit vertikaler Drehachse angetrieben werden und damit in der Lage sind, in der Luft zu schweben und bspw. einen Brand in einer oberen Etage eines Hochhauses zu bekämpfen.
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Damit ein an einem Fahr- oder Flugzeug befestigter Sprühkopf auf den Brandherd ausgerichtet werden kann, sollte er mittels wenigstens eines Gelenks, insbesondere eines Kugelgelenks, mit dem betreffenden Fahr- oder Flugzeug verbunden sein. Dieses Gelenk dient primär zur Übertragung des Rückstoßes des austretenden Strahls auf das betreffende Fahr- oder Flugzeug. Zur Ausrichtung des Sprühkopfs kann zwischen diesem und dem Fahr- oder Flugzeug eine Verstellvorrichtung angeordnet sein, bspw. in Form eines oder mehrerer (Hydraulik-)Zylinder und/oder (Elektro-)Motoren.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der beigefügten Zeichnung.
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Hierbei zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sprühkopf;
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2 eine Draufsicht auf die 1 in Richtung des Pfeils II, teilweise entlang einer horizontalen Ebene geschnitten;
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3 einen Querschnitt durch die 1 entlang der Linie III-III;
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4 einen Schnitt durch die 1 entlang der Linie IV-IV;
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5 eine der 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; sowie
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6 einen Querschnitt durch die 5 entlang der Linie V-V.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Löschen von Bränden umfasst einen Sprühkopf 4, einen ersten Schlauch 2, der unter Hochdruck stehendes Wasser zu dem Sprühkopf 4 leitet, sowie einen zweiten Schlauch 1, der Schaum od. dgl. zu dem Sprühkopf 4 leitet. Die Schläuche 1 und 2 sind über Muffen 3a, 3b mit dem Sprühkopf 4 verbunden. Innerhalb des Sprühkopfs 4 befindet sich eine erste Röhre 5 zur Weiterleitung des Wassers und eine zweite Röhre 6 für den Schaum od. dgl.
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Diese Einrichtung funktioniert wie folgt:
Das Wasser kommt unter Hochdruck durch den Wasserschlauch 2 und durch die Muffe 3b in den Hohlraum 5 zur Weiterleitung des Wassers, und tritt von dort in Form eines dünnen, hohlen, zylinderförmigen Strahls aus. Der Schaum od. dgl. wird durch den Schaumschlauch 1 und weiter durch die Muffe 3a in den Hohlraum 6 für Schaum geleitet, und tritt von dort innerhalb des Hohlraums des Wasserstrahls aus und bildet damit eine Schaumsäule, die infolge der Umhüllung durch den Wasserstrahl zum Brandherd geleitet wird Durch den umhüllenden Wasserzylinder, der als Schaumtransporter dient, kann der Schaum über erheblich größere Entfernungen hinweg transportiert werden als dies bisher möglich ist.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Feuerspritze 4', in die das Wasser von einer Zuleitung 7 unter Hochdruck gelangt, aus einer ersten Muffe 8 zur Verbindung eines Hohlraums 9 innerhalb der Feuerspritze 4' mit der Wasserleitung 7, aus einem zylindrischen Einsatz 10, der in der Mitte des Hohlraums 9 zur Wasserfortleitung angeordnet ist und darin von Stützrippen 11 stabil gehalten wird, die sich von dem Einsatz 10 radial nach außen erstrecken und sich an der Wand des Hohlraums 9 abstützen; ferner aus einem ersten Schlauch 12 und aus einem zweiten Schlauch 13. Der erste Schlauch 12 dient zum Transport oberflächenaktiver Stoffe zu dem Hohlraum innerhalb des Einsatzes 10, von wo diese innerhalb des Wasserstrahls zu dem Brandort gelangen. Der zweite Schlauch 13 dient zum Transport von Lösungen, die bei hohen Temperaturen in nicht brennbare Gase zerfallen, zu dem Hohlraum innerhalb des Einsatzes 10.
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Diese zweite Einrichtung funktioniert folgenderweise:
Das Wasser gelangt unter Hochdruck durch den Schlauch 7 und durch die Verbindungsmuffe 8 in den Hohlraum 9 für das Wasser. Der innen hohle Einsatz 10, der in der Mitte bzw. entlang der Längsachse der Wasserröhre 9 montiert ist und an seiner Rückseite gegenüber dem Wasserhohlraum 9 geschlossen ist, erteilt dem im Bereich der vorderen Spitze des Einsatzes 10 austretenden Wasserstrahl die Form eines hohlen Zylinders.
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Die oberflächenaktiven Stoffe werden dem hohlzylindrischen Einsatz 10 durch den Wasserschlauch 12 zugeleitet sowie durch einen damit kommunizierenden Hohlraum innerhalb der Feuerspritze 4'. Dieser Hohlraum ist von der Wasserröhre 9 getrennt und verhindert dadurch die Vermischung der oberflächenaktiven Stoffe mit dem Wasser und die Schaumerzeugung. Diese beginnt erst nach einer erheblichen Entfernung von der Feuerspritze 4', wodurch die Entfernung, über welche der Strahl der Wasser-Schaum-Mischung transportiert werden kann, erhöht ist.
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Die Zuführung von Lösungen, welche infolge hoher Temperaturen in unbrennbare Stoffe zerfallen (zum Beispiel Oxalsäure, die beim Zerfall CO2 erzeugt), durch den Schlauch 13 zu dem Innenraum des Einsatzes 10 und von dort in die innere Röhre innerhalb des Wasserstrahls, erlaubt die Bildung eines Schaums mit einer Füllung aus brandhemmenden, insbesondere unbrennbaren Gasen. Eine solche Wasserschaummischung hat einen maximalen brandhemmenden Effekt, da die Flammen erstickenden Gase sich solchenfalls nicht verflüchtigen, sondern von dem Schaum am Brandherd gehalten werden.
