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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Strahlpumpenzumischer zum Zumischen
von Zusatzstoffen zu einem über
eine Druckleitung zugeführten Löschmittel,
mit einer Misch-Strahlpumpe
sowie einer Strahlpumpe zum Fördern
des Löschmittel-Zusatzstoff-Gemischs,
wobei die Strahlpumpen jeweils eine Treibdüse und eine Fangdüse sowie
wenigstens eine Zuführung
zu einem Mischraum aufweisen.
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Strahlpumpen,
auch Injektor oder Ejektor genannt, beziehungsweise Strahlpumpenzumischer sind
unter anderem aus der
DE 896 302 oder
auch der
US 3 547 409 bereits
bekannt. Dabei werden die Strahlpumpen druckseitig an Normal- oder
Hochdruckpumpen eingesetzt, um Luftschaumrohre mit Löschschaum
als Löschmittel
zu versorgen.
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Die
Strahlpumpe wirkt dabei als Energieumwandler, der die Arbeitsfähigkeit
der geförderten Flüssigkeit
oder des Gases zu Lasten der Förderflüssigkeit
oder dem Gas erhöht.
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Bei
Betrieb des Strahlpumpenzumischers strömt das als Löschmittel
verwendete Druckwasser (Betriebs- oder
Treibwasser) in eine Treibdüse
und über
einen Mischraum in eine Fangdüse.
Durch den sich verengenden Querschnitt in der Treibdüse erhöht sich
die Fließgeschwindigkeit,
so dass im Mischraum der Druck unter den atmosphärischen Luftdruck absinkt.
Dieser Unterdruck saugt den Zusatzstoff wie beispielsweise Schaummittel über einen
Dosierhahn oder eine Dosierleitung an. Bei gleichbleibendem Pumpendruck
(gleichbleibende Treibwassermenge) von zum Beispiel 8 bar ist der
erzeugte Unterdruck und damit die Schaumsaugleistung der Strahlpumpe
ungefähr
konstant.
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Neben
dem Vorteil des gleichzeitigen Wasser/Schaumeinsatzes weist die
Strahlpumpe durch die starke Querschnittverengung im Injektor jedoch einen
hohen Energieverlust und eine Gegendruckempfindlichkeit auf.
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So
entsteht ein Druckverlust am Zumischer, der, bezogen auf den Eingangsdruck,
nur noch etwa 38% betragen kann (vgl. DIN 14384). Durch die Begrenzung
des Arbeitsdruckes wird die Wurfweite des Schaumrohres begrenzt
und eine Erhöhung
der Wurfweite durch Druckerhöhung
verschlechtert die Verschäumung.
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Wegen
der hohen Gegendruckempfindlichkeit können an derartigen Strahlpumpen
nur Schläuche
bis zu einer Länge
von etwa 30 m bis 40 m je nach Mischergröße betrieben werden.
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Aus
der
DE 898 995 B (ist
eine an einen Hauptwasserstrom angeschlossene, als Strahlpumpe ausgebildete
Hauptpumpe und eine in einer Bypassleitung befindliche, ebenfalls
als Strahlpumpe ausgebildete Vorpumpe bekannt. Die Vorpumpe wird von
einem abgezweigten Teilstrom der abströmseitig der Hauptpumpe entnommenen
Treibflüssigkeit
gespeist, wobei dieser Teilstrom mit einem Schaumbildner versetzt
und das Gemisch von der Hauptpumpe angesaugt wird. Das von der Vorpumpe
kommende Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
wird zwar von der Hauptpumpe beschleunigt, da jedoch die Abnahme des
Teilstroms für
die Vorpumpe am Ausgang der Hauptpumpe erfolgt, wo bereits ein Druckverlust
vorhanden ist, kann eine Beschleunigung im Sinne eines zusätzlichen
Antriebs zur Kompensation von Strömungsverlusten nicht bewirkt
werden, zumal auch bei der Vorpumpe ein solcher Druckverlust vorhanden
ist. Eine entsprechende Gegendruckempfindlichkeit der Anordnung
ist die Folge.
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Es
besteht deshalb die Aufgabe, einen Strahlpumpenzumischer der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der der Energiebeziehungsweise Druckverlust
und auch die Gegendruckempfindlichkeit verringert sind.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die unabhängigen
Ansprüche
1, 4 und 11, d.h. durch den Merkmale.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung bei einem Strahlpumpenzumischer der eingangs erwähnten Art
insbesondere vor, dass die Strahlpumpen bezüglich des Löschmittels parallel und bezüglich des
Löschmittel-Zusatzstoff-Gemischs seriell
hintereinander geschaltet sind, dass dazu wenigstens zwei seriell
in Durchströmrichtung
hintereinander angeordnete Strahlpumpen vorgesehen sind, die jeweils
an die Löschmittel-Druckleitung angeschlossen
sind, dass die in Durchströmrichtung
erste Strahlpumpe als Misch-Strahlpumpe mit dem Mischraum für den Zusatzstoff
ausgebildet ist, dass der Misch-Strahlpumpe wenigstens eine Beschleunigungs-Strahlpumpe
nachgeschaltet ist, deren Treibdüse über wenigstens
eine Zuführung
an die Druckleitung für
das Löschmittel
angeschlossen ist und dass für
das Gemisch aus Löschmittel
und Zusatzstoffen eine Zuführung
vom Strömungsaustritt
der Misch-Strahlpumpe zu dem Mischraum der Beschleunigungs-Strahlpumpe zwischen
deren Treibdüse
und deren Fangdüse
vorgesehen ist.
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Dadurch
kann der beim Zumischen entstandene Druckverlust durch das zusätzliche
Beschleunigen des Gemisches aus Löschmittel und Zusatzstoff durch
die Beschleunigungs-Strahlpumpe
wieder ausgeglichen werden und/oder sogar eine weitere Druckerhöhung erreicht
werden.
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Ein
Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Strahlpumpenzumischers
sieht vor, dass das Löschmittel
als Antriebsmedium in wenigstens zwei seriell in Durchströmrichtung
hintereinander angeordnete Strahlpumpen über Zuführungen parallel eingespeist
wird, dass in der in Durchströmrichtung
ersten Strahlpumpe das Löschmittel
mit dem oder den Zusatzstoffen vermischt wird, dass das Gemisch
aus Löschmittel
und Zusatzstoffe(n) dann der zweiten Strahlpumpe zugeführt und
dort von dem eingespeisten Löschmittel
beschleunigt wird.
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Es
sind damit die bereits vorerwähnten
Vorteile erreichbar, nämlich
den zunächst
bei der Misch-Strahlpumpe auftretenden Druckverlust durch das zusätzliche
Beschleunigen des Gemisches aus Löschmittel und Zusatzstoff durch
die Beschleunigungs-Strahlpumpe wieder auszugleichen.
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Aus
der
US 2 630 183 ist
zwar eine Reihenschaltung von mehreren Strahlpumpen bekannt, diese
erfüllen
aber alle nur die übliche
Funktion, nämlich das
Ansaugen eines Mediums, wobei zentral ein Treibmittel durchströmt und im
Bereich jeder einzelnen Strahlpumpe ein Zusatzmedium angesaugt wird. Dabei
erfolgt nacheinander ein Ansaugen unterschiedlicher Medien und ein
Vermischen mit dem Treibmittel. Keiner der nacheinander angeordneten Strahlpumpe
wird separat von einer Druckleitung Treibwasser zu deren Treibdüsen zugeführt, sondern das
Treibwasser durchläuft
alle Strahlpumpen nacheinander mit entsprechenden Druckverlusten.
Eine Strömungsbeschleunigung
kann damit nicht vorgenommen werden.
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Eine
andere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Strahlpumpenzumischers,
für die selbstständiger Schutz
beansprucht wird, sieht bei einem Strahlpumpenzumischer zum Zumischen
von Zusatzstoffen zu einem Löschmittel,
mit einer Strahlpumpe, die eine Zuführung für den Zusatzstoff zu einem
Mischbereich aufweist, vor, dass zumindest zwei Strahlpumpen in
einem Gehäuse
nebeneinander angeordnet und bezüglich
des Löschmittels
parallel geschaltet sind und dass die Mischbereiche der Strahlpumpen
an eine gemeinsame Zuführung
für den
oder die Zusatzstoffe zu den Strahlpumpen angeschlossen sind.
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Auch
damit kann die Förderleistung
des Strahlpumpenzumischers verbessert werden. Besonders vorteilhaft
ist bei dieser Bauform, dass ein sehr einfacher Aufbau vorhanden
und damit eine kostengünstige
Herstellung möglich
ist. Dazu trägt auch
bei, wenn das Gehäuse
der Strahlpumpen einstückig
ausgebildet ist.
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Durch
die Anordnung mehrerer Strahlpumpen der Druckverlust durch die Zuführung des/der Zusatzstoffe
zum Löschmittel,
sodass durch diesen höheren
verfügbaren
Ausgangsdruck ein breiteres Einsatzspektrum der Strahlpumpe erreicht
wird.
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Aus
der
DE 37 40 677 C2 sind
zwar bereits parallel angeordnete Saugstrahlpumpen bekannt. Bei
diesen sind jedoch getrennte Löschwasser-
und Schaummittel-Zuführungen
vorgesehen. Für
jede Saugstrahlpumpe ist eine separate, von der benachbarten Saugstrahlpumpe
getrennte Kammer, in der sich die Treibdüse und die Fangdüse befinden,
vorgesehen. Es handelt sich somit um separate, parallel betriebene
Saugstrahlpumpen, die genau wie Einzelpumpen empfindlich auf eine
Erhöhung
des Gegendrucks reagieren.
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Diese
Gegendruckempfindlichkeit führt
zu einer Reduzierung der Ansaugleistung, wenn sich ein Gegendruck
aufbaut. Die erfindungsgemäße Aufgabe,
nämlich
den Energiebeziehungsweise Druckverlust und auch die Gegendruckempfindlichkeit
zu verringern, kann mit dieser Vorrichtung nicht gelöst werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass bei zwei nebeneinander angeordneten
Strahlpumpen die Zuführöffnung für den oder
die Zusatzstoffe durch etwa quer zur Strömungsrichtung gegenüberliegende,
in den Querschnitt der Strahlpumpen reichende oder den Querschnitt
in den Mischbereichen vollständig
durchsetzende Schlitze gebildet ist, und dass diese Schlitze durch
eine dazwischen befindliche Trennwand getrennt sind.
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Durch
die Trennwand wird die Unterdruckbildung an der gemeinsamen Zuführung für den oder die
Zusatzstoffe erhöht.
Außerdem
wird durch die Trennwand eine ungünstige Wechselwirkung zwischen
den beiden Strahlpumpen vermieden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass mehr als zwei Strahlpumpen
in einem gemeinsamen Gehäuse
so angeordnet sind, dass deren Austrittsöffnungen etwa in einer geraden
Linie nebeneinander oder bogenförmig
angeordnet sind. Durch eine solche Vielfachanordnung kann der von dem
Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
abdeckbare Bereich einfach in seiner Fläche und Größe, je nach Einsatzzweck, unterschiedlich
gestaltet sein. So kann damit beispielsweise zum Selbstschutz der Feuerwehrleute
und/oder der Löschfahrzeuge
ein bogenförmiger
Löschmittel-Nebel
erzeugt werden.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung sind in den weiteren
Unteransprüchen aufgeführt.
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Nachstehend
sind Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Strahlpumpenzumischers
mit zwei nebeneinander angeordneten Strahlpumpen,
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2 einen
Querschnitt des Strahlpumpenzumischers gemäß der in 1 dargestellten Schnittlinie
II-II und
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3 einen
Längsschnitt
einer anderen Ausführungsform
eines Strahlpumpenzumischers mit einer Misch-Strahlpumpe und einer in Durchströmrichtung
nachgeordneten Beschleunigungs-Strahlpumpe.
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Eine
erste Ausführungsform
eines Strahlpumpenzumischers 1 ist in 1 und 2 dargestellt.
Er dient zum Zumischen von Zusatzstoffen zu einem Löschmittel.
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Das
Löschmittel
ist vorzugsweise Wasser und der Zusatzstoff vorzugsweise Löschschaum.
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In
einem gemeinsamen Gehäuse 2 sind
zwei nebeneinander angeordnete Strahlpumpen 3 und 4 mit
jeweils einer Treibdüse 6 und
einer Fangdüse 7 vorgesehen.
Zwischen der Treibdüse 6 und
der Fangdüse 7 befindet
sich in einem Mischbereich eine gemeinsame Zuführung 5 für den oder
die Zusatzstoffe zu den beiden Strahlpumpen 3 und 4.
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Die
gemeinsame Zuführung 5 für den oder die
Zusatzstoffe ist in der dargestellten Ausführungsform als quer zur Durchströmrichtung
(Pf1) des Löschmittels
verlaufende, schlitzartige Öffnung
im Gehäuse
des Strahlpumpenzumischers 1 ausgebildet. Bei der gezeigten
Ausführungsform
mit zwei nebeneinander angeordneten Strahlpumpen 3 und 4 ist die
Zuführöffnung für den oder
die Zusatzstoffe durch etwa quer zur Strömungsrichtung verlaufende,
gegenüberliegende,
den Querschnitt in den Mischbereichen vollständig durchsetzende Schlitze 5 gebildet, die
durch eine dazwischen befindliche Trennwand 11 getrennt
sind (vergleiche auch 2). Diese Trennwand 11 bildet
die Verbindung zwischen dem hinteren und dem vorderen Teil des Gehäuses 2.
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Außerdem wird
durch diese Trennwand 11 eine verbesserte Unterdruckbildung
und damit eine verbesserte Saugleistung erzielt. Weiterhin kann
eine gegenseitige, nachteilige Wechselwirkung zwischen den beiden
Strömungsführungen
der Strahlpumpen 3 und 4 vermieden werden, wie
es sich in Versuchen erwiesen hat.
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Der
Mischbereich ist praktisch nur durch die schlitzartige Zuführöffnung und
die dadurch vorhandene Unterbrechung der jeweiligen Strömungsführung gebildet.
Eine Mischkammer im herkömmlichen Sinn
und wie bei der Ausführungsform
nach 3 ist nicht vorhanden. Der Verlauf der Strömungsführungen
der beiden Strahlpumpen ist strichliniert dargestellt.
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In 1 ist
erkennbar, dass die Strahlpumpen 3 und 4 eine
gemeinsame Entrittsöffnung 8 für das Löschmittel
und jeweils separate Austrittsöffnungen 9 und 10 aufweisen.
Dadurch ist der Strahlpumpenzumischer 1 einerseits leicht
montierbar und andererseits ist mit Hilfe mehrerer Austrittsöffnungen ein
größerer Bereich
mit dem Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
abdeckbar als mit einer einzigen Austrittsöffnung. Beispielsweise kann
bei stationären Sprinkleranlagen
ein bestimmter Raumbereich oder bei einem mobilen Einsatz der das
Löschfahrzeug umgebende
Bereich abgedeckt werden.
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Das
Gehäuse 2 mit
den beiden Strahlpumpen 3 und 4 kann als Einsatzteil
in ein hier nicht dargestelltes Trägerteil eingesetzt sein, welches
im Bereich der die Zuführung
bildenden Schlitze 5 eine innere Ringnut mit einer Verbindung
zu einem äußeren Anschluss
für Zusatzstoff
aufweist.
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2 zeigt
im Querschnitt den Strahlpumpenzumischer 1 mit den beiden
nebeneinander angeordneten Strahlpumpen 3 und 4 und
der im Bereich der Zusatzstoff-Zuführung 5 vorgesehenen Trennwand 11.
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Eine
andere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Strahlpumpenzumischers 1a ist
in 3 dargestellt, bei der zwei Strahlpumpen 12 und 13 in
Durchströmrichtung
Pf1 seriell hintereinander angeordnet sind.
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Die
in Strömungsrichtung
gemäß dem Pfeil Pf1
erste Strahlpumpe ist dabei als Misch-Strahlpumpe 12 ausgebildet
und weist einen Mischraum 14 zwischen ihrer Treibdüse 15 und
ihrer Fangdüse 16 auf, in
den der Zusatzstoff (Löschschaum) über eine
Zuführung 26 zugeführt beziehungsweise
durch den in der Mischkammer herrschenden Unterdruck angesaugt und
dem Löschmittel
zugemischt werden kann.
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Die
in Durchströmrichtung
(Pf1) zweite Strahlpumpe ist als Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 ausgebildet,
die das Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
aus der Misch-Strahlpumpe 12 beschleunigt beziehungsweise
zusätzlich
antreibt. Sie weist eine Treibdüse 20 und
eine Fangdüse 21 auf. Über eine Zuführung 17 vom
Strömungsaustritt 18 der Misch-Strahlpumpe 12 zu
einem Mischraum 19 der Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 wird
das Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
in den Bereich zwischen der Treibdüse 20 und der Fangdüse 21 geführt, dort beschleunigt
und kann über
eine düsenartige
Austrittsöffnung 25 ausströmen, an
die auch ein Schlauch oder dergleichen Druckleitung angeschlossen
werden kann. Das Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch
kann auch direkt aus der Fangdüse 21 verspritzt
werden.
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Die
Treibdüse 20 der
Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 weist eine Zuführung 22 für Druckwasser
auf, die über
einen Bypasskanal 23 mit der Eintrittsöffnung 27 der Misch-Strahlpumpe 12 verbunden
ist. Für
eine gleichmäßige Strömungszuführung weist
die Zuführung 22 mehrere
am Umfang der Treibdüse 20 verteilte
Eintrittsöffnungen 24 auf.
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Von
der Treibdüse 20 kommend
durchströmt das
Löschmittel
(Druckwasser) den Mischraum 19 und beschleunigt durch den
entstehenden Unterdruck im Mischraum 19 das dort aus der
Zuführung 17 einströmende Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch. Dabei
vermischt sich das Druckwasser aus der Treibdüse 20 mit dem Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch aus
der Misch-Strahlpumpe 12.
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Die
Misch-Strahlpumpe 12 und die Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 sind
in ein Gehäuse 28 eingesetzt,
das auch Einschraubteile einerseits mit der Zuführung 27 für Löschmittel,
andererseits mit der Austrittsöffnung 25 der
Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 sowie der Zuführung 26 für Zusatzstoff aufweist.
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Der
Beschleunigungs-Strahlpumpe 13 kann bedarfsweise eine weitere
Beschleunigungs-Strahlpumpe nachgeschaltet sein, um die Strömungsgeschwindigkeit
des Löschmittel-Zusatzstoff-Gemisch noch weiter
zu erhöhen
und damit die maximale Wurfweite, um beispielsweise weiter entfernte
Brandherde beim Löschen
erreichen zu können.