DE1866587U - Mechanischer schaumerzeuger zum feuerloeschen. - Google Patents

Description

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4, rue Octave Feuillet Paris

Mechanischer Schaumerzeuger zum Feuerlöscher*

Die Neuerung bezieht sich auf einen mechanischen Schaumerzeuger zum Feuerlöschen, "bei dem der Schaum durch Vermengen von Luft mit Wasser erhalten wird, dem ein Emulgierstoff zugesetzt wird. Diese Schaumerzeuger "bestehen im wesentlichen aus einem Mischrohr an einem ihrer äußeren Enden, in das unter Druck Wasser eingespritzt wird, dem ein Emulgierstoff zugesetzt ist, wobei der Flüssigkeitsstrahl die Luft durch seitliche Öffnungen ansaugt, die in dem Mischrohr in der Nähe der Einspritzdüse vorgesehen sind.

Ziel der Neuerung ist es, einen konzentrierten Strahl von großer Reichweite aus einem feinen und homogenen Schaum zu erhalten, um das hydrodynamische und aerodynamische Leistungsvermögen dieser Vorrichtungen zu steigern.

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Es ist "bekannt, daß die Bildung eines Schaumes von feiner

und homogener Struktur durch die Turbulenz der Strömung des Luft-Wasser Gemisches begünstigt wird, das in diesem Rohr fließt. TJm diese Turbulenz zu fördern, hat man zahlreiche Mittel vorgeschlagen, vor allem am Austritt der Einspritzdüse angeordnete Strahlregler, Schraubenflügel oder Zerstäuber, Siebe oder Gitter, Mehrfach-Injektoren, die mehrere sich kreuzende Strahlen erzeugen und auf die Wände des Mischrohres auftreffen, Leitflügel, die dem Strahl eine Rotationsbewegung um seine Achse erteilen oder auch Unebenheiten auf der Innenwand des Mischrohres. Diese Mittel, die oft in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, ermöglichen es tatsächlich, einen Schaum mit der gewünschten Eigenschaft zu erhalten; sie bringen aber den Nachteil mit sich, daß sie durch Reibung und Füllungsverlust einen beachtlichen Bruchteil der Energie des Strahles aufzehren, dessen Reichweite so beträchtlich verringert wird.

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Die Neuerung ermöglicht es nun, diesem Nachteil abzuhelfen und darüberhinaus den Durchmesser des Mischrohres zu verringern, folglich dem Strahl, im übrigen allem, was ihm gleichkommt, eine maximale Austrittsgeschwindigkeit und eine maximale Reichweite zu gehen. Man weiß, daß der Eohrquersehnitt für eine gegebene Ausströmungsmenge einer unter Druck "befindlichen Flüssigkeit durch das Luftvolumen he stimmt ist, welches durch den Flüssigkeitsstrahl mitgerissen werden soll, um ein gegebenes Aufquellen zu erhalten, d.h. ein Verhältnis, welches durch das Luftvolumen zum Flüssigkeitsvolumen im Schaum gegehen ist, z.B. 5 oder 6 in den am meisten üblichen Fällen. Wenn aher nun die Geschwindigkeit der mitgerissenen Luft in Berührung oder in der direkten Nähe des Strahles erhöht wird, vermindert sie sich in dem gleichen Maße, wie man sich in radialer Sichtung vom Strahl nach der Wand des Mischrohres zu entfernt, um in Berührung mit dieser fast null zu werden. Daraus ergiht sich, daß der aerodynamische Nutzeffekt dieser "Vorrichtung sehr schlecht ist, und zwar hei 60$ liegt, im Vergleich zu dem, was sein würde, wenn die Geschwindigkeit der mügerissenen Luft durch den ganzen Querschnitt des Mischrohres hindurch gleichförmig wäre. Hieraus ergiht sich die Notwendigkeit, diesen Querschnitt zu vergrößern, um ein ausreichendes Luftvolumen ansaugen zu können. Gemäß der Neuerung wird der Nutzeffekt auf ungefähr 80$ gebracht, was wiederum ermöglicht, im gleichen Verhältnis den Querschnitt des Mischrohres zu verringern, indem man in geringem Ahstand vom Austritt der Düse eine oberflächliche Zerstäubung des Strahles hervorruft, und zwar einen geringen Bruchteil von etwa 2$ der gesamten Ausströmmenge. Diese Zerstäubung wird erhalten, indem man der Austrittsdüse ein Gemisch von Wasser und Bmulgierstoff zuführt, oder indem man an ihr Mittel vorsieht, durch die man auf hydrodynamischem Wege eine oberflächliche Zone des aus der Düse geflossenen Strahles stört, und zwar unter der Form eines konisch zerstreuten Strahles, der einen vollen zentralen Stra-hl mit sich zieht. Die Zerstäuhung, die sich daraus für diesen geringen Bruchteil des Strahles ergiht, und zwar schrägen Schichten folgend, hat zur Wirkung, daß die Berührungsfläche zwischen der Flüssigkeit und der angesaugten Luft vergrößert wird, folglich auch das Mit-

reißen der Luft vergrößert wird. Da der zerstäubte Bruohteil des Strahles nur einen Energieverlust in dem Maße mit sich "bringt, wo er sowieso Stoßen vor allem gegen die Rohrwand ausgesetzt ist, kann man diesen Energieverlust auf ungefähr Ufo schätzen, was in "bezug auf den G-ewinn an aerodynamischem Nutzeffekt vernachlässigt werden kann. Dies drückt sich "bei gleicher Qualität und Quantität des Schaumes durch eine Verkleinerung des Durchmessers des Mischrohres und eine entsprechende Vergrößerung der Reichweite des Strahles aus.

Die Mittel, welche die oberflächliche Zone stören und obenstehend erwähnt worden sind, können aus radialen punktförmigen Erhöhungen von geringen Abmessungen "bestehen, die am Austritt der Spritzdüse angeordnet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sieht man unterhalt der Düse eine dünne Scheibe mit zentraler Öffnung und scharfer Kante vor, deren Durchmesser merklich gleich der Öffnung am Austritt der Düse ist.

Bei einer Abwandlung hat der vordere Teil der Düse aufeinanderfolgend eine ringförmige, der Expansion dienende Auskehlung und eine konische Zone, die in der Vorderwand der Düse vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Neuerung sind nachstehend als Ausführungsbeispiel "beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. In dieser sind

!ig. 1 ein Längsschnitt durch einen Schaumerzeuger mit punktfönnigen Erhöhungen am Austritt der Spritzdüse, Pig. 2 ein Querschnitt nach der Linie H-II der Pig. I,

Pig. 3 ein anderer Querschnitt nach der Linie IH-III der Pig. I.

Die Pig. 4 his 11 zeigen in schematischer Darstellung andere mit der Düse verbundene Mittel, um die oberflächliche Zerstreuung des Strahles zu verwirklichen.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Rohr 1 von zweckdienlichem und auf seiner ganzen Länge konstantem Querschnitt. An ihrem hinteren Ende hat die Vor-

richtung einen Eintrittsstutzen 2 für Druckwasser, der in eine Einspritzdüse 3 endet, welche zylindrisch ist oder gegebenenfalls sehr leicht divergiert, in die wiederum eine konvergierende I>üse 4 hineinragt, die ihrerseits das Ende eines Eohres 5 "bildet, das axial in den Rohrstutzen 2 einmündet und zum Ansaugen des die Emulsion hervorrufenden Agens dient.

Luftansaugöffnungen 6, 6', 6'¹ ..., z.B. vier an der Zahl, sind auf dem Bohr 1 unmittelbar unterhalb der Eintrittsdüse 3 angebracht. Auf dieser Düse ist ein Teil 7 in lorm einer Muffe angebracht, die an ihrem freien Rand eine gewisse Zahl kleiner radialer punktförmiger Erhöhungen 8,8' ... trägt, die regelmäßig auf dem Hand der Muffe 7 verteilt sind und sehr leicht in den Flüssigkeitsstrahl eindringen, der aus der Düse 3 austritt, dergestalt, daß ein sehr geringer Teil dieses Strahles, der ungefähr 3i° der Ausströmmenge ausmacht, zerstreut wird, wie durch die divergierenden Linien, d, d¹ dargestellt ist. Dieses geringe oberflächliche Zerstäuben, welches durch ein leichtes "Abschälen" des Strahles mit Hilfe der punktförmigen Erhöhungen 8 erhalten wird, genügt, um den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem vollen zentralen Strahl und der Wand des Mischrohres unterhalb der Öffnungen für die angesaugte Luft auszufüllen, deren Mitreißen hierdurch erheblich verbessert wird, was wiederum ermöglicht, den Querschnitt dieses ringförmigen Zwischenraumes um ungefähr 25$ zu verringern, und zwar praktisch ohne einen Energieverlust. Im Gegenteil wird der mittleren Geschwindigkeit der Luft ein Wert gesichert, der ungefähr o,8 der Geschwindigkeit des FlüssigkeitsStrahles beträgt anstatt o,6 in dem lalle, wo dieses "Abschälen" des Strahles nicht angewendet wird.

Mit verhältnismäßig geringem Abstand von der Einspritzdüse3, aber trotzdem ausreichend, damit der entsprechende Abschnitt des Eohres 1 schon vollständig durch den primär in der Bildung begriffe-! nen Schaum gefüllt ist, und wo folglieh die Strömung turbulent ist, enthält das Eohr 1 einen sich konisch verengenden Stutzen 9 (Pig. 1 und 2), der durch radiale Eippen Io gehalten ist und eine zentra-le Durchgangsöffnung 11 bildet, die sich verengt und einen ringförmigen Durchgang II¹ am Umfang hat, der sich erweitert und

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es ermöglicht, den flüssigkeitsstrahl des zentralen Teiles zu "beschleunigen und in dem am Umfang gelegenen Teil zu verlangsamen, wodurch die Turbulenz verstärkt wird. Die Konizität des Rohrstutzens 9 ist vorzugsweise gering, sie kann z.B. 4 his 5° "betragen; der Durchmesser des Austritts ist "beispielsweise gleich der Hälfte des Durchmessers des Rohres 1, und die Länge des Eohrstutzens ist beispielsweise gleich dem Durchmesser des Rohres 1. Um den Durchtrittsquersohnitt des Schaumes konstant zu halten, ist der Durchmesser des Abschnittes 1* des Rohres 1, in welchem der Konus 9 angebracht ist, ein wenig vergrößert, um damit die Querschnittsverringerung auszugleichen, die infolge der Wandstärke des Konus 9 und der Wandstärke der Rippen entsteht.

Nach dem äußeren Ende des Austrittes des Rohres 1 zu in einem Abschnitt 1'' von aus den gleichen G-ründen wie vorher erwähnt vergrößertem Querschnitt ist ein zweiter Rohrstutzen eingebaut, und zwar auf den Rippen 13» 13' ··· befestigt. Dieser zweite Rohrstutzen, welcher divergiert, ist dazu bestimmt, den beiden Teilen des Schaumstrahles, nämlich dem zentralen und dem am Umfang gelegenen seinem Herausspritzen aus dem Spritzrohr wieder ähnliche Geschwindigkeiten zu erteilen. Tatsächlich durchquert wegen dieses divergierenden Konus der ringförmige, periphere Strahl, der vorher durch den Konus 9 verlangsamt wird, eine verengte Öffnung 15^f> während der zentrale und durch den Konus 9 beschleunigte Strahl eine erweiterte Öffnung 15 durchquert. Die Konizität des divergierenden Rohrstutzens beträgt z.B. 3 j sein Eintrittsdurchmesser ist gleich dem Aus— trittsdurchmesser des konischen Rohrstutzens 9, folglich die Hälfte des Durchmessers des Rohres 1, während seine Länge das zwei- bis dreifache seines Durchmessers beträgt.

Um einen Schaum von gleichen Eigenschaften und gleicher Qualität zu erhalten, ermöglicht die Anwendung der Merkmale gemäß der vorher beschriebenen Feuerung, die Länge des glatten Rohres in einem Verhältnis von ungefähr 2,5 zu verkürzen, die für die Schaumbildung durch eine torusförmige natürliche Turbulenz nötig sein würde.

Die Anordnung der Eonen 9 und 12 ist wahlweise, wo "bei die punktförmigen Erhöhungen 8 und 8' die einzigen Elemente sind, die den aerodynamischen Nutzeffekt des Strahlrohres verbessern. Wie vorher ausgeführt wurde, können die punktförmigen Erhöhungen durch die eine oder andere der in den Pig. 4 bis 11 dargestellten Anordnungen ersetzt werden.

In Pig. 4 ist die Austrittsdüse 14 geeignet, um einen vollen! und glatten Strahl 15 zu liefern. Sie ist ferner mit einer unterhalb ihr angeordneten Scheibe 16 verbunden, die mit einer Öffnung 17 versehen ist, deren innerer Eand 18 dünn ist. Die Scheibe 16 ist sehr nahe bei der Düse angeordnet (z.B. in einem Abstand von der letzteren, der gleich ist dem Durohmesser der zentralen Bohrung 19 der Düse, und der Durchmesser der Öffnung 17 ist nahezu gleich dem der Bohrung 19, z.B. ungefähr gleich o,95 D zu 1,1 D, wobei D der Durchmesser der Bohrung 19 ist).

Wenn eine solche Scheibe in der Bahn des vollen aus der Austrittsdüse 14 ausgeflossenen Strahles 15 angeordnet ist, dann stellt man nahe bei der Scheibe einen konisch abgelenkten Strahl 2o fest, welcher den vollen und glatten Strahl 21 umgibt.

Die Anordnung nach Pig. 5 ist ähnlich der nach Pig. 4, in welcher der eine dünne Scheibe bildende Ring 18 Bestandteil der Düse 14 ist. Oberhalb dieser Scheibe ist eine ringförmige Auskehlung 22 in der Innenwand der Düse vorgesehen.

lach Pig. 6 hat die Düse 14 eine Bohrung 19, welcher eine ringförmige, der Expansion dienende Auskehlung 22 folgt. Außerhalb dieser letzteren liegt die Austrittsmündung 23, deren Innenwand Rillen 24 aufweist. Der Durchmesser des Teiles" 23 ist ein wenig größer als der der Bohrung 19« Das Bezugszeichen 2o bezeichnet den konisch abgelenkten Strahl und das Bezugszeiehen 21 den zentralen glatten Strahl.

!Fach Pig. 7 sind die Rillen 25, anstatt wie nach Pig. 7 parallel zur Achse zu liegen, schräg zur Achse angeordnet. Sie haben ein leicht schraubenförmiges Profil und drücken der äußeren Oberfläche des Plüssigkeitsstrahles, der aus der Bohrung 19

und der Expansionskammer kommt, eine schnelle Rotationsbewegung um die Achse der Düse auf, was infolge der Zentrifugalwirkung eine Zerstäubung (oder Zerstreuung) in einem sehr wichtigen Winkel ergibt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist der Durchmesser des äußeren gerillten Teiles 25 der Düse größer als der Durchmesser der Bohrung 19· Diese Bedingung ist nicht unerlässlich, sie ist aber vorteilhaft, wenn eine der Expansion dienende Auskehlung vorgesehen ist.

Nach Pig. 8 wird der konisch abgelenkte Strahl 2o, der um den vollen glatten Strahl 21 angeordnet ist, mittels einer Düse 14 mit einer leicht divergierenden Bohrung 27 erhalten, an deren äußerem Ende Ableitrillen 28 vorgesehen sind, die außerhalb einer Expansionskammer 29 liegen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 8 sind diese Ableitrillen 28 radial angeordnet, sie können aber auch nach der Düsenachse zu geneigt sein und ein schraubenförmiges Profil haben.

In Pig. 9 ist eine Düse 14 dargestellt, deren Bohrung 27 im Sinne der Strömung divergiert. In der dem Austritt benachbarten Zone ist eine Anzahl von ringförmigen Auskehlungen 3o, 31 und 32 in der Innenwand der Düse vorgesehen. Diese Auskehlungen sind wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen quer zur Strömung angeordnet. Die G-esamtheit dieser Auskehlungen bewirkt eine oberflächliche hydrodynamische Störung dieser Strömung, die einen konisch abgelenkten Strahl ergibt. Der durch die Düse gelieferte abgelenkte Teil des Strahles wird umso wichtiger sein, als die Auskehlungen größer und die totale Länge dieser Auskehlungen insgesamt im Sinne der Strömung vergrößert ist.

Hach den Pig. 8 und 9 sind die Bohrungen 27 divergent. Diese Besonderheit ist nicht unerläßlich; man wird die gleiche Wirkung erhalten, wenn man zylindrische Bohrungen anwendet. Ebenso können die zylindrischen Bohrungen 19 nach Pig. 4 bis 7 durch divergierende Bohrungen ersetzt werden.

·» 8 —

Die Hg. Io und 11 zeigen Ausführungsbeispiele, "bei welchen ein konisch abgelenkter Strahl mit Hilfe eines mit der Düse verbundenen Elementes erhalten wird, das in einem gewissen Anstand von der Öffnung der Düse angeordnet ist und dessen Durchmesser größer ist als der Austrittsdurchmesser der letzteren,

Nach Pig. Io ist unterhalb der Düse 14 an der zylindrischen Bohrung 19 ein konisches Element 33 angeordnet, dessen große, an der Seite der Düse 14 gelegene Basis 34 einen größeren Durchmesser als der aus der Düse 14 austretende flüssigkeitsstrahl 35 hat. Demnach hat die kleine Basis 36 dieses Elementes einen etwas kleineren Durchmesser als der des vollen Strahles, dessen oberflächlicher Teil durch die Kante der kleinen Basis "abgeschält" wird und den konisch abgelenkten Strahl 37 ergibt, der um den vollen Strahl 38 angeordnet ist.

Nach ]?ig. 11 ergibt die divergierende Düse 14 einen divergierenden Strahl 39 > der durch ein zylindrisches Element hindurchgeht und von dem ein oberflächlicher Teil durch sein Zusammentreffen mit dem genannten zylindrischen Element zerstäubt wird.

11 Schutzansprüche

Claims (9)

BA. 730 549*15.11.62 lrau Lydie ROTVAED geb. Zelensky 4> rue Octave Peuillet Paris Schutzansprüche :

1. Mechanischer Schaumerzeuger zum leuerlöschen mit einem Mischrohr von konstantem Querschnitt und einer in diesem angebrachten einzigen zentralen Einspritzdüse für das mit einem Emulgierstoff versetzte Druckwasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsmündung der Düse Mittel zugeordnet sind, duroh die man vorzugsweise auf hydrodynamischem Wege eine oberflächliche Zone des aus der Düse geflossenen vollen Strahles stört, und zwar in Porrn eines konisch zerstreuten Strahles, der einen vollen zentralen zylindrischen Strahl umgibt.

2. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düse eine dünne Scheibe nachgeschaltet ist mit einer zentralen Öffnung und einem scharfen Rand versehen, deren Durchmesser fast gleich ist dem der Öffnung am Austritt der Düse.

3. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil der Düse aufeinanderfolgend eine ringförmige, der Expansion dienende Auskehlung hat und eine konische Zone, die in der Yorderwand der Düse vorgesehen ist.

4. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil der Düse aufeinanderfolgend eine ringförmige, der Expansion dienende Auskehlung hat und eine zylindrische Bohrung, deren innere Wand mit Sillen versehen ist.

5. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen parallel zur Achse der Düse angeordnet sind.

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6. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen in "bezug auf die Achse der Düse schräg angeordnet sind und vorzugsweise ein schraubenförmiges Profil nahen.

7. Mechanischer Schaumerzeuger naoh Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der gerillten Bohrung etwas verschieden von dem der Bohrung in der Düse ist.

8. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der ringförmigen Auskehlung radiale Anleitungen angeordnet sind, die am äußeren Ende der Düse vorgesehen sind.

9. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 4 his 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Ahleitrillen schräg angeordnet sind.

Io. Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand der Düse nahe hei ihrer Austrittsöffnung zwei oder mehrere zur Achse der Düse quer angeordnete Ahleitrillen hat.

11« Mechanischer Schaumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalt der Düse ein konischer oder zylindrischer Seil vorgesehen ist, dessen äußerer der Düse gegenüberliegender Rand in einem oberflächlichen Teil des vollen aus der Düse geflossenen Strahles gelegen ist.

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