DE202024000073U1

DE202024000073U1 - Pump unit for pumping water over long distances during fire operations or technical assistance by the fire brigade

Info

Publication number: DE202024000073U1
Application number: DE202024000073.7U
Authority: DE
Original assignee: Fladt Eng GmbH; Fladt Engineering GmbH
Current assignee: Fladt Eng GmbH; Fladt Engineering GmbH
Priority date: 2024-01-12
Filing date: 2024-01-12
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2034-01-13

Abstract

Pumpeneinheit zur Förderung von Wasser über lange Wegstrecken bei Brandeinsätzen oder technischen Hilfeleistungen der Feuerwehr, umfassend eine von einem Antriebsaggregat (3) angetriebene Kreiselpumpe (2) mit mindestens einer Saugleitung (7) zur Entnahme des Wassers aus einem Wasserreservoir (10) und einer Druckleitung (6) zur Förderung des aus dem Wasserreservoir (10) entnommenen Wassers zu der Brandstelle (12), dadurch gekennzeichnet, dass an dem zum Eintauchen in das Wasserreservoir (10) vorgesehenen freien Ende (8) der Saugleitung (7) eine Tauchpumpe (9) zur saugseitigen Bereitstellung eines positiven Vordruckes am Saugeingang der Kreiselpumpe (2) angeordnet ist.

Pump unit for pumping water over long distances during fire-fighting operations or technical assistance by the fire brigade, comprising a centrifugal pump (2) driven by a drive unit (3) with at least one suction line (7) for removing the water from a water reservoir (10) and a pressure line (6) for pumping the water taken from the water reservoir (10) to the fire site (12), characterized in that a submersible pump (9) for providing a positive pre-pressure on the suction side at the suction inlet of the centrifugal pump (2) is arranged on the free end (8) of the suction line (7) intended for immersion in the water reservoir (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit zur Förderung von Wasser über lange Wegstrecken bei Brandeinsätzen oder technischen Hilfeleistungen der Feuerwehr, umfassend eine von einem Antriebsaggregat angetriebene Kreiselpumpe mit mindestens einer Saugleitung zur Entnahme des Wassers aus einem Wasserreservoir und einer Druckleitung zur Förderung des aus dem Wasserreservoir entnommenen Wassers zu der Brandstelle oder aus einem überfluteten Bereich in das Wasserreservoir.The invention relates to a pump unit for pumping water over long distances during fire-fighting operations or technical assistance by the fire brigade, comprising a centrifugal pump driven by a drive unit with at least one suction line for removing the water from a water reservoir and a pressure line for pumping the water removed from the water reservoir to the fire site or from a flooded area into the water reservoir.

Es ist bekannt, dass bei Großeinsätzen der Feuerwehr, wie beispielsweise Vegetationsbränden oder Bränden in Industrieanlagen, das Löschwasser über eine größere Entfernung von mehreren tausend Metern an die Brandstelle verbracht werden muss. Dazu wird mittels einer Kreiselpumpe mit Hilfe von Saugschläuchen, an deren Enden jeweils normalerweise ein Saugkorb angeordnet ist, aus unerschöpflichen Quellen, wie z.B. offenen Gewässern, Löschwasser angesaugt, welches über eine Druckleitung zur Einsatzstelle am Brandort gepumpt wird. An der Entnahmestelle arbeitet die Kreiselpumpe im Saugbetrieb und bei der Förderung des Löschwassers zur Brandstelle abhängig vom Förderstrom und Leitungsquerschnitt im Druckbetrieb. Dabei treten in der Druckleitung, anhängig vom Förderstrom und Leitungsquerschnitt, derartig hohe Reibungsverluste auf, dass auf der Wegstrecke mit Verstärkerpumpen gearbeitet werden muss.It is well known that in large-scale firefighting operations, such as vegetation fires or fires in industrial plants, the extinguishing water has to be transported to the fire site over a distance of several thousand meters. To do this, a centrifugal pump uses suction hoses, at the ends of which there is usually a suction basket, to suck in extinguishing water from inexhaustible sources, such as open water, and pumps it to the site of the fire via a pressure pipe. At the extraction point, the centrifugal pump works in suction mode and when pumping the extinguishing water to the fire site, it works in pressure mode, depending on the flow rate and pipe cross-section. In this case, friction losses in the pressure pipe, depending on the flow rate and pipe cross-section, are so high that booster pumps have to be used along the route.

Die Feuerwehr-Kreiselpumpen sind hinsichtlich ihrer Leistung auf eine geodätische Saughöhe genormt. Unter der geodätischen Saughöhe wird bei Pumpen eine Höhendifferenz zwischen der Oberfläche des saugseitigen Wasserspiegels der Entnahmestelle und der Mitte des Pumpeneingangs verstanden. Je größer die geodätische Saughöhe ist, umso geringer ist das ansaugbare Volumen des Löschwassers. Bedingt durch die Wassertemperatur, dem örtlichen Luftdruck, dem saugseitigen Querschnitt und der geodätischen Saughöhe kann die Pumpe selbst mit höherer Antriebsleistung keine größeren Löschwassermengen ansaugen und fördern.The performance of the fire service centrifugal pumps is standardized to a geodetic suction height. The geodetic suction height for pumps is understood to be a height difference between the surface of the suction-side water level of the extraction point and the center of the pump inlet. The greater the geodetic suction height, the smaller the volume of extinguishing water that can be sucked in. Due to the water temperature, the local air pressure, the suction-side cross-section and the geodetic suction height, the pump cannot suck in and pump larger quantities of extinguishing water, even with a higher drive power.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeneinheit zum Fördern von Wasser über lange Wegstrecken bei Brandeinsätzen oder technischen Hilfeleistungen der Feuerwehr anzugeben, mit welcher die Förderleistung der Kreiselpumpe deutlich erhöht werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a pump unit for pumping water over long distances during fire-fighting operations or technical assistance by the fire brigade, with which the pumping capacity of the centrifugal pump can be significantly increased.

Die Aufgabe ist durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the subject matter of claim 1.

Bei der eingangs erläuterten Pumpeneinheit zur Förderung von Wasser über lange Wegstrecken bei Brandeinsätzen oder technischen Hilfeleistungen der Feuerwehr, umfassend eine von einem Antriebsaggregat angetriebene Kreiselpumpe mit mindestens einer Saugleitung zur Entnahme des Wassers aus einem Wasserreservoir und einer Druckleitung zur Förderung des aus dem Wasserreservoir entnommenen Wassers zu der Brandstelle oder aus einem überfluteten Bereich in das Wasserreservoir, ist an dem zum Eintauchen in das Wasserreservoir vorgesehenen freien Ende der Saugleitung eine Tauchpumpe zur saugseitigen Bereitstellung eines positiven Vordruckes am Saugeingang der Kreiselpumpe angeordnet. Da die Tauchpumpe das Wasser zur Kreiselpumpe fördert, kann die Kreiselpumpe auf den Saugbetrieb verzichten, wodurch saugseitige Verluste vermieden werden. Die Kreiselpumpe arbeitet mit Vordruck, d.h. bei positivem Druck am Pumpeneingang > 0,1 bar, wodurch sich der Förderstrom bei gleichem Ausgangsdruck erhöht, und die Kreiselpumpe eine höhere Leistung zur Verfügung stellt. Das bedeutet, dass die Kreiselpumpe mindestens den angegebenen Nennförderstrom bereitstellt. Gleichzeitig werden durch den Austausch des im Stand der Technik gebräuchlichen Saugkorbes durch die Tauchpumpe die problematischen, saugseitigen Einström- und Reibungsverluste vermieden. Die Nennwerte der Kreiselpumpe nach DIN EN 1028, bezogen auf 3 m geodätische Saughöhe, verringern sich bis zu einer geodätischen Saughöhe von wenigstens 10 m nicht, sondern erhöhen sich. Dabei kann das Wasserreservoir, welches für die Entnahme von Löschwasser genutzt wird, ein offenes Gewässer sein. Gleichzeitig kann mit der Pumpeneinheit Wasser aus überfluteten Bereichen in offene Gewässer oder in die Kanalisation gepumpt werden.In the pump unit described at the beginning for pumping water over long distances during fire operations or technical assistance by the fire brigade, comprising a centrifugal pump driven by a drive unit with at least one suction line for taking the water from a water reservoir and a pressure line for pumping the water taken from the water reservoir to the fire site or from a flooded area into the water reservoir, a submersible pump for providing a positive pre-pressure on the suction side at the suction inlet of the centrifugal pump is arranged at the free end of the suction line intended for immersion in the water reservoir. Since the submersible pump pumps the water to the centrifugal pump, the centrifugal pump can dispense with suction operation, thus avoiding losses on the suction side. The centrifugal pump works with pre-pressure, i.e. with positive pressure at the pump inlet > 0.1 bar, which increases the flow rate at the same output pressure and the centrifugal pump provides a higher output. This means that the centrifugal pump provides at least the specified nominal flow rate. At the same time, by replacing the suction basket commonly used in the state of the art with the submersible pump, the problematic inflow and friction losses on the suction side are avoided. The nominal values of the centrifugal pump according to DIN EN 1028, based on a geodetic suction head of 3 m, do not decrease up to a geodetic suction head of at least 10 m, but increase. The water reservoir used to extract fire-fighting water can be an open body of water. At the same time, the pump unit can be used to pump water from flooded areas into open bodies of water or into the sewer system.

Vorteilhafterweise umfasst das Antriebsaggregat einen Nebenabtrieb zum Betreiben der Tauchpumpe an der mindestens einen Saugleitung. Somit ist nur ein Antriebaggregat für das Betreiben von Kreiselpumpe und Tauchpumpe notwendig. Durch die Einsparung eines zusätzlichen Antriebsaggregats für die Tauchpumpe werden Kosten, insbesondere Energie in Form von Kraftstoff, eingespart und Bauraum reduziert.The drive unit advantageously comprises a power take-off for operating the submersible pump on the at least one suction line. This means that only one drive unit is required to operate the centrifugal pump and the submersible pump. By eliminating the need for an additional drive unit for the submersible pump, costs, particularly energy in the form of fuel, are saved and installation space is reduced.

In einer Ausgestaltung weist die Kreiselpumpe mehrere Saugleitungen auf, wobei an jeder Saugleitung eine Tauchpumpe befestigt ist und alle Tauchpumpen von dem einen, an dem als Antriebsaggregat ausgebildeten Nebenabtrieb betreibbar sind. Dadurch können mit nur einem als Nebenabtrieb ausgebildeten Antriebsaggregat mehrere Tauchpumpen gleichzeitig betrieben werden. Auf Grund des somit stark verringerten Bauraumes der Pumpeneinheit kann das den Nebenabtrieb bildende Antriebsaggregat gemeinsam mit der Kreiselpumpe auf einem Feuerwehrfahrzeug, einem Abrollbehälter oder einem Anhänger bereitgestellt werden.In one embodiment, the centrifugal pump has several suction lines, with a submersible pump attached to each suction line and all submersible pumps being operable from the one power take-off designed as a drive unit. This means that several submersible pumps can be operated simultaneously with just one drive unit designed as a power take-off. Due to the greatly reduced installation space of the pump unit, the drive unit forming the power take-off can be provided together with the centrifugal pump on a fire engine, a roll-off container or a trailer.

In einer Variante ist das Antriebsaggregat der Kreiselpumpe als Dieselmotor ausgebildet. Die Verwendung eines auf die Gesamtleistung bezogenen relativ kleinen Dieselmotors erlaubt den Betrieb der Kreiselpumpe mit hydraulischen Tauchpumpe mit deutlich geringerer Antriebsleistung als mit elektrischen Tauchpumpen, da hierfür weitere Stromaggregate notwendig wären.In one variant, the drive unit of the centrifugal pump is designed as a diesel engine. The use of a relatively small diesel engine in relation to the total power allows the centrifugal pump to be operated with hydraulic submersible pumps with significantly lower drive power than with electric submersible pumps, since this would require additional power generators.

In einer Ausführungsform ist an das Antriebsaggregat der Kreiselpumpe eine als Nebenabtrieb dienende Hydraulikpumpe angeflanscht, welche über je eine Hydraulikleitung mit der jeweils an der Saugleitung befestigten, hydraulisch angetriebenen Tauchpumpe verbunden ist. Die als Nebenabtrieb an dem Dieselmotor ausgebildete Hydraulikpumpe nutzt für das Aufbringen seiner hydraulischen Leistung zum Antrieb der Tauchpumpen Reserven des Dieselmotors. Diese Reserven werden bereitgestellt, da saugseitig von der hydraulischen Tauchpumpe nur ein geringer Ausgangsdruck aufgebaut werden muss.In one embodiment, a hydraulic pump serving as a power take-off is flanged to the drive unit of the centrifugal pump, which is connected via a hydraulic line to the hydraulically driven submersible pump attached to the suction line. The hydraulic pump designed as a power take-off on the diesel engine uses reserves of the diesel engine to generate its hydraulic power to drive the submersible pumps. These reserves are provided because only a low output pressure needs to be built up on the suction side by the hydraulic submersible pump.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which - if necessary with reference to the drawing - at least one embodiment is described in detail. Described and/or illustrated features can form the subject matter of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and can in particular also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigt:

1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit,
2 eine grafische Gegenüberstellung der Förderleistung der Kreiselpumpe nach der Erfindung und dem Stand der Technik.

It shows:

1 a schematic diagram of the pump unit according to the invention,
2 a graphical comparison of the delivery capacity of the centrifugal pump according to the invention and the state of the art.

In 1 ist eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Pumpeneinheit dargestellt, wie sie bei einem Einsatz der Feuerwehr zur Löschung von Vegetationsbränden bei einer großen Entfernung von beispielsweise 1000 bis 4000 m des Löschwasserreservoirs, beispielsweise eines offenen Gewässers, vom Brandort eingesetzt wird. Die Pumpeneinheit 1 besteht aus einer Kreiselpumpe 2, die von einem Dieselmotor 3 angetrieben ist. An einem Flansch 4 des Dieselmotors 3 ist als Nebenabtrieb eine Hydraulikpumpe 5 befestigt.In 1 is a schematic diagram of the pump unit according to the invention, as used by the fire brigade to extinguish vegetation fires at a great distance of, for example, 1000 to 4000 m from the fire water reservoir, for example an open body of water, from the fire site. The pump unit 1 consists of a centrifugal pump 2, which is driven by a diesel engine 3. A hydraulic pump 5 is attached to a flange 4 of the diesel engine 3 as a power take-off.

An der Kreiselpumpe 1 sind ein Druckschlauch 6 und mehrere Saugschläuche 7 befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an der Kreiselpumpe 2 drei Saugschläuche 7 angeordnet, an deren freien Enden 8 jeweils eine Tauchpumpe 9 befestigt ist. Die Anzahl der an der Kreiselpumpe 2 befestigten, jeweils eine Tauchpumpe 9 tragenden Saugschläuche 7 ist nicht begrenzt und kann zwischen 1 bis n variieren. Jedes freie Ende 8 des Saugschlauches 7 taucht mit der Tauchpumpe 9 in ein Löschwasserreservoir 10 ein. Zum Antrieb der Tauchpumpe 9 ist diese über eine Hydraulikleitung 11 mit der Hydraulikpumpe 5 gekoppelt. Gemäß dem beschriebenen Fall erstrecken sich drei Hydraulikleitungen 11 von jeder Tauchpumpe 9 zur Hydraulikpumpe 5. Dabei werden alle Tauchpumpen 9 gemeinsam von der nur einen Hydraulikpumpe 5 angetrieben. Die Kreiselpumpe 2 fördert im Druckbetrieb das über die Saugschläuche 7 aus dem Löschwasserreservoir 10 durch die Tauchpumpen 9 entnommene Löschwasser durch den Druckschlauch 6 zur Brandstelle 12.A pressure hose 6 and several suction hoses 7 are attached to the centrifugal pump 1. In the present embodiment, three suction hoses 7 are arranged on the centrifugal pump 2, to whose free ends 8 a submersible pump 9 is attached. The number of suction hoses 7 attached to the centrifugal pump 2, each carrying a submersible pump 9, is not limited and can vary between 1 and n. Each free end 8 of the suction hose 7 dips into a fire water reservoir 10 with the submersible pump 9. To drive the submersible pump 9, it is coupled to the hydraulic pump 5 via a hydraulic line 11. According to the case described, three hydraulic lines 11 extend from each submersible pump 9 to the hydraulic pump 5. All submersible pumps 9 are driven jointly by just one hydraulic pump 5. In pressure mode, the centrifugal pump 2 pumps the extinguishing water taken from the extinguishing water reservoir 10 by the submersible pumps 9 via the suction hoses 7 through the pressure hose 6 to the fire site 12.

Zum Einsatz der Pumpeneinheit 1 werden die Saugschläuche 7 mit den Tauchpumpen 9 in das Löschwasserreservoir 10 abgesenkt und die Kreiselpumpe 2 aktiviert. Gleichzeitig wird die als Nebenabtrieb an der Kreiselpumpe angeflanschte Hydraulikpumpe 5 an den Tauchpumpen 9 aktiviert, welche das Löschwasser aus dem Löschwasserreservoir 10 in die Saugschläuche 7 und somit der Kreiselpumpe 2 zuführen. Dadurch liegt an dem Sauganschluss der Kreiselpumpe 2 immer ein positiver Vordruck an, so dass die Kreiselpumpe 2 zeitnah in den Druckbetrieb schalten kann und das von den Tauchpumpen 9 gelieferte Löschwasser über die Druckleitung 6 zur Brandstelle 12 liefern kann.To use the pump unit 1, the suction hoses 7 with the submersible pumps 9 are lowered into the fire water reservoir 10 and the centrifugal pump 2 is activated. At the same time, the hydraulic pump 5 flanged to the centrifugal pump as a power take-off is activated on the submersible pumps 9, which feed the fire water from the fire water reservoir 10 into the suction hoses 7 and thus to the centrifugal pump 2. As a result, there is always a positive pre-pressure at the suction connection of the centrifugal pump 2, so that the centrifugal pump 2 can promptly switch to pressure mode and deliver the fire water supplied by the submersible pumps 9 to the fire site 12 via the pressure line 6.

Da durch den Einsatz der Tauchpumpen 9 die Kreiselpumpe 2 nicht in einen Saugbetrieb versetzt werden muss, werden deren so gewonnene Antriebsreserven zum Betreiben der Hydraulikpumpe 5 genutzt. Innerhalb der Druckleitung 6 wird zeitgleich mindestens der volle Nennförderstrom des Löschwassers an die Brandstelle 12 geliefert.Since the centrifugal pump 2 does not have to be put into suction mode due to the use of the submersible pumps 9, the drive reserves gained in this way are used to operate the hydraulic pump 5. At the same time, at least the full nominal flow rate of the extinguishing water is supplied to the fire site 12 within the pressure line 6.

2 zeigt eine grafische Gegenüberstellung der Förderleistung der Kreiselpumpe 2 nach der beschriebenen Lösung und dem Stand der Technik. In dem Diagramm ist der Druck in bar in der Druckleitung 6 über dem Förderstrom des Löschwassers in Liter pro Minute dargestellt. Die Kurven A und B zeigen den Stand der Technik, während die Kurve C die beschriebene Lösung charakterisiert. Wie aus den Kurven A bzw. B hervorgeht, wird der Förderstrom bei einer Kreiselpumpe 2 durch die geodätische Saughöhe begrenzt. Mit einer Kreiselpumpe 2, die für eine maximalen Förderstrom für 4000 l/min ausgelegt ist, beträgt bei einer geodätischen Saughöhe von 7, 5 m gemäß Kurve A der maximale Nennförderstrom 1500 l/m, während dieser auf 2500 l/m ansteigt, wenn die geodätischen Saughöhe auf 3 m verringert wird (Kurve B). Mittels der beschriebenen Pumpeneinheit 1 kann die Kreiselpumpe 2 immer in ihrer Vollast-Kurve arbeiten und liefert unabhängig von der Saughöhe immer den maximalen Nennförderstrom vom 4000 l/min (Kurve C). 2 shows a graphic comparison of the delivery capacity of the centrifugal pump 2 according to the described solution and the state of the art. The diagram shows the pressure in bar in the pressure line 6 over the delivery flow of the extinguishing water in liters per minute. Curves A and B show the state of the art, while curve C characterizes the described solution. As can be seen from curves A and B, the delivery flow of a centrifugal pump 2 is limited by the geodetic suction head. With a centrifugal pump 2 designed for a maximum delivery flow of 4000 l/min, the maximum nominal delivery flow is 1500 l/m at a geodetic suction head of 7.5 m according to curve A, while this increases to 2500 l/m when the geodetic suction head is reduced to 3 m (curve B). Using the described Pump unit 1 allows the centrifugal pump 2 to always operate in its full load curve and, regardless of the suction head, always delivers the maximum nominal flow rate of 4000 l/min (curve C).

BezugszeichenReference symbols

11: PumpeneinheitPump unit
22: KreiselpumpeCentrifugal pump
33: DieselmotorDiesel engine
44: Flanschflange
55: Hydraulikpumpehydraulic pump
66: Druckschlauchpressure hose
77: SaugschlauchSuction hose
88th: Freies Ende des SaugschlauchesFree end of the suction hose
99: TauchpumpeSubmersible pump
1010: LöschwasserreservoirFirefighting water reservoir
1111: HydraulikleitungHydraulic line
1212: BrandstelleFire site

Claims

Pump unit for pumping water over long distances during fire-fighting operations or technical assistance by the fire brigade, comprising a centrifugal pump (2) driven by a drive unit (3) with at least one suction line (7) for removing the water from a water reservoir (10) and a pressure line (6) for pumping the water taken from the water reservoir (10) to the fire site (12), characterized in that a submersible pump (9) for providing a positive pre-pressure on the suction side at the suction inlet of the centrifugal pump (2) is arranged on the free end (8) of the suction line (7) intended for immersion in the water reservoir (10).

Pump unit according to Claim 1 , characterized in that the drive unit (3) comprises a power take-off (5) for operating the submersible pump (9) on the suction line (7)

Pump unit according to Claim 2 , characterized in that the centrifugal pump (2) has a plurality of suction lines (7), wherein a submersible pump (9) is attached to each suction line (7) and all submersible pumps (9) can be operated by the one auxiliary drive (5) formed on the drive unit (2).

Pump unit according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the drive unit of the centrifugal pump (2) is designed as a diesel engine (3).

Pump unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that a hydraulic pump (5) serving as a power take-off is flanged to the drive unit of the centrifugal pump (2), which is connected via a hydraulic line (11) to the hydraulic submersible pump (9) attached to the suction line (7).