DE905929C - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftschaum fuer Feuerloeschzwecke zuzusetzenden Schaumbildnermenge - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftschaum fuer Feuerloeschzwecke zuzusetzenden Schaumbildnermenge

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DE905929C
DE905929C DEA3989D DEA0003989D DE905929C DE 905929 C DE905929 C DE 905929C DE A3989 D DEA3989 D DE A3989D DE A0003989 D DEA0003989 D DE A0003989D DE 905929 C DE905929 C DE 905929C
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foaming agent
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water
differential gear
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DEA3989D
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Martin Betzler
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ALLG FEUERLOESCHER AG IN LIQU
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/311Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
    • B01F25/3111Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam
    • B01F25/31114Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam with means for introducing an additional component, e.g. in predetermined proportion or in the main component

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  • Catching Or Destruction (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftsdiaum für Feuerlösdizwecke zuzusetzenden Schaumbildnermenge Bei der Zumischung von Schaumbildner zum Betriebswasser zum Zweck der Schaumerzeugung für Feuerlöschzwecke, beispielsweise in Luftschaumstrahlrohren, macht es Schwierigkeiten, den richtigen Prozentsatz einzumischen. Es ist jedoch wichtig, den richtigen Prozentsatz zu treffen, da bei zu niedriger Beimischung Schaumergiebigkeit und Schaumbeschafenheit mangelhaft sind und bei zu hoher Beimischung Schaumbildner verschwendet wird. Es kann dann vorkommen, daß die vorgesehene Menge an Schaumbildner zur Ablöschung eines großen Brandes nicht mehr ausreicht, während sie ausgereicht hätte, wenn die Beimischung im richtigen Verhältnis erfolgt wäre.
  • Die bisher bekannten Vorrichtungen für die Regelung der Schaumbildnermenge bestehen im wesentlichen aus einfachen Regelhähnen, mit deren Hilfe es schon schwierig ist, die Schaumbilduerzumischung für bekannte Betriebswassermengen einzustellen, da die Durchflußmenge bei solchen Regelöffnungen auch abhängig von der Viskosität des Schaumbildners ist. Viel weniger noch gestatten die einfachen Regelhähne eine Anpassung an wechselnde Betriebsverhältnisse, wie sie durch den unterschiedlichen Wasserdruck und die unterschiedliche Länge der Schlauchleitungen entstehen.
  • Die eingangs erwähnte Forderung nach einer gcnauen Regelung kann also mit den bisher bekannten Vorrichtungen eicht erreicht werden. Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen.
  • Gemäß der Erfindung werden eine Mengenmeßeinrichtung für das Betriebswasser und eine vorzugsweise gleichartige Mengenmeßeinrichtung für den Schaumbildner so miteinander gekuppelt, daß bei verhältnisrichtigen Zumischen von Schaumbildner an dem Kupplungsglied ein sichtbarer Gleichgewichtszustand besteht. Der Gleichgewichtszustand kann durch irgendeine Markierungsvorrichtung kenntlich gemacht werden. Dias Verfahren kann gemäß weiterer Erfindung auch in vollem Umfang selbsttätig gestaltet werden, indem das vorgenannte Kupplungsglied zur Steuerung des Schaumbildnerventils verwendet wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens kann z. B. so beschaffen sein, daß ein Flüssigkeitsmesser, vorzugsweise ein Volumenzähler, für das Betriebswasser und ein solcher für den Schaumbildner mit einem Differentialgetriebe so verbunden sind, daß die Differenzdrehzahl Null ist, wenn das Verhältnis der Betriebswassermenge und der Schaumbildnermenge dem Sollwert entspricht. Zur Durchführung des völlig selbsttätigen Verfahrens wird zweckmäßig ein DIfferentialgetriebe verwendet, das Unterschiede der Drehzahlen der durch die beiden Flüssigkeitsmesser angetriebenen Räder in eine seitliche Verschiebung einer Steuerwelle um--andelt.
  • Eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des halbselbsttätigen Verfahrens besteht darin, daß in der Betriebswasseleitung und in der Schaumbildnerleitung je lein Venturimeßsystem angeordnet ist, deren Druckdifferenzen jeweils auf einem Stellmotor, z.B. einem Kolben oder eine Membran, wirken, die untereiander so gekuppelt sind, daß die Stellkräfte ineinander entgegenwirken und sich bei Erreichung des Sollwertes für die Schaumbildnermenge aufheben. Zur Durchführung des völlig seibsttätigen Verfahrens wird diese Vorrichtung zweckmäßig so weitergebildet, daß das Kupplungsglied zwischen den Stellmotoren, vorzugsweise eine Verbindungsstange, den Verschlußkörper für das Schaumbildnerventil unmittelbar steuert, indem dieser z. B. an dem Kupplungsglied befestigt ist.
  • In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt eine halb selbsttätige Vorrichtung unter Venvendung von Flüssigkeitszählern, Fig. 2 die gleiche Vorrichtung zur Durchführung des völlig selbsttätigen Verfahrens; in Fig. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der gegeneinander arbeitende Stellmembranen verwendet werden und bei der ebenfalls das Schaumbildnerventil völlig selbsttätig gesteuert wird.
  • In Fig. I ist a das Hauptdurchflußrohr für das Betriebswasser, in welches zwecks Erzeugung des für den Nebenschlußzähler b erforderlichen Druck gefälles eine Verengung eingeschaltet ist. In bekannter Weise herrscht an der engen Stelle bei Wasserdurchgang ein verminderter Druck gegenüber der normalen Durchflußweite. Infolgedessen fließt durch das Verbindungsrohr d eine Teilwassermenge zum Zähler b und von diesem durch die Verbindungsleitung e zurück zur Einmündungsstelle im verengten Teil. Die Regelschraube j gestattet die Einstellung leiner bestitmtiten Teilwassermenge, die durch den Zähler fließen soll. D;er Wasserdurchfluß durch den Zähler b äußert sich in einer bestimmen Drehzahl der Zählerscheibe g. Auf dieser Scheibe läuft in bestimmtem und festem Abstand von dem Drehmittelpunkt das Reibrad lt. Die Umdrehung des Rades im wird ,mittels Weile od. dgl. auf die eine Seite des Differentialgetriebes i übertragen.
  • In dem Gefäß k ist der Schaumbildner unter Druck aufgespeichert. Von dem Gefäß k führt über das Schaumbildnerregelventil l 1 eine Leitung zu dem Schaumbildnerzähler m und von da eine Verbindungsleitung n zu dem 1Hauptwasserrohr a, wo der Schaumbildner sich mit dem Betriebswasser mischt.
  • Die Scheibe o des Schaumbildnerzählers ist größer als diejenige des Wasserzählers b, damit durch Verschieben des Reibrades p verschiedene Übersetzungen eingestellt werden können. Dies geschieht durch den Schieber q, in dessen gabelartigem Führungsstück das Reibrad p läuft. Damit dieses Reibrad seine Umdrehung auf die Verbindungswelle r trotz seitlicher Verschiebung übertragen kann, sitzt es beispielsweise auf ,einem Vierkant. Die Weller überträgt die Umdrehungen des Reibrades p auf die rechte Seite des Differentialgetriebes i, jedoch in entgegesetzter Drehrichtung. Die Differenzdrehzahl des Reibrades 11 und des Reibradesp werden durch die Zahnräder s und t auf die Markierungsscheibe u übertragen. EIn Fenster v gestattet die genaue Festellung, ob die Markierungsscheibe sich in Drehung befindet oder nicht.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei Inbetriebsetzung fließt durch das Hauptwasser rohrs eine bestimmte Wassermenge, die denNebenschlußzähler b in Umdrehung versetzt. Die Drehzahl dieses Zählers ist verhältnisgleich dem Gesamtdurchfluß im Rohrs. Über die Zählerscheibe g und das Reibrad k wird die linke Seite des Differentialgetriebes in Drehung versetzt, während die rechte Seite beispielsweise noch stillstehen soll.
  • Die einseitige Drehung im Differentialgetriebe veranläßt pber die Zahnräder s und t eine Umdrehung der Markierungsscheibe u. Wird nun durch das Schaumbildtierregelventil 1 eine bestimmte Schaumbildnermenge durch den Zähler m und das Verbidungsrohr n zum Betriebswasser überführt, so beginnt auch die Scheibe o sich zu drehen und teilt diese Drehung über - das Reibrad p der rechten Seite des Differentialgetriebes i mit. In dem Augenblick, in dem die Rebräder h und p gleiche Umdrehung besitzen, steht die Markierungsscheibe u still, was in dem Fenster v beobachtet werden kann.
  • Der Stillstand ist ein Anzeichen dafür, daß das Schaumbildnerr,egelventil genau auf die richtige Menge eingestellt ist, denn die Flüssigkeitszähler b und m laufen gleich schnell, und da durch den Zähler b beispielsweise die Teilmenge von 2°,o an Wasser hindurchfließt, so muß auch. durch den Schaumbildnerzähler m sa/o Schaumbilducr hilldurchfließen.
  • Etwaige Änderungen in den Betriebsverhältnissen, z. B. höherer Wasserverbrauch, äußern sich sofort im Anlaufen der Markierungsscheibe cr, worauf dann ein Nachregeln am Ventil 1 erfolgen muß, bis diese Scheibe wieder zum Stillstand gekommen ist.
  • Soll ein anderer als der normale Prozentsatz von beispielsweise 2% zugemischt werden, so wird mittels eines Schiebers q das Reibrad auf seiner Vierkantwelle zum Mittelpunkt der Scheibe 0 oder von diesem weg geschoben. Weitere Entfernungen vom Mittelpunkt entsprechen geringeren DSosierungen, näherte Entfernungen stärkerer Dosierung. Der Schieber q kann sichtbar in Prozenten der Schaumbildnerdosierung geeicht werden. Um den Bedienenden auf etwa eintretende Veränderungen der Betriebsverhältnisse aufmerksam zu machen, wenn er gerade nicht die Markierungsscheihe tt beobachtet, kann diese z. B. mit einem akustischen Signal ausgerüstet werden, welches ertönt, sobald die Markierungsscheibe sich in Drehung befindet.
  • In Fig. 2 ist das Dosierungsverfahren in ein völlig selbsttätiges abgewandelt. Statt des Zahnraddifferentialgetriebes i blei der halbselbsttätigen Einrichtung kommt ein Differentialgetriebe zur Anwendung, welches Ungleichheiten der Drehungen der Reibräder lt und p in seitliche Verschiebung einer Steuerwelle 1 umwandelt. Zu diesem Zweck besitzt das Reibrad lt in seiner Nabe ein Muttergewinde 2 und die Steuerwelle I ein Außengewinde 3.
  • Längsverschiebungen der Welle I werden übertragen auf den Kraftschalterq, in welchem eine Nadel 5 eine Bohrung 6 mehr oder weniger abschließt.
  • Der Kraftschalter 4 dient zum Steuern des Stellmotors, der seinerseits aus dem Steuerzylinder 7,, dem Kolben 8, der Schließfeder 9 und der Steuerstange 10 besteht. Eine Verbindungsleitung 11 führt dem Stellmotor Druckwasser zu, welches durch die Bohrung 6 zum Kraftschalter und von diesem durch das Abflußrohr I2 als verbrauchtes Steuerwasser abfließt. Die Steuerstange 10 betätigt das Schaumbildn;erregelventil I3, welches in die Schaumbildnerleitung 12 eingeschaltet ist.
  • Diese Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei Durchfluß von Betriebswasser durch das Hauptdurchfiußrohr a wird der Zähler b in Umdrehung versetzt. Der Zähler b teilt über die Zählerscheibe g die Umdrehung dem Reibrad lot mit. Dla das Reibrad p noch vorerst stillsteht, weil die Schließfeder g über die Steuerstange 10 das Schaumbildnerregelventil 13 teschllossen gehalten hat und demgemäß der Zähler nicht läuft, wird die Steuerwelle aus dem Muttergewinde 2 herausgedreht und verschiebt sich nach rechts. Hierdurch wird der Durchgang durch die Bohrung 6 im Kraftschalter durch die Steuernadel 5 so weit geschlossen, daß der Durchflußquerschnitt kleiner wird als die Eingangsdrosselbohrung I5, durch die Druckwasser zum Stellmotor fließt. Mit zunehmender Verkleinerung des Austrittsquerschnittes bei 6 bildet sich Druck im Stellmotor, der den Steuerkolben 8 unter Überwindung d'er Federkraft g aufwärts bewegt. Die Steuerstange Io macht diese Bewegung mit und öffnet dadurch das Schaumbildnerregelventil I3. Es fließt nunmehr vom Schaumbidnerdruckbehälter k Schaumbildner über das Regelventil zum Schaumbindnerzähler m und weiter über die Verbindunggsleitung n in das Hauptwasserohr 1, wo er sich mit dem Betriebswasser mischt.
  • Mit zunehmendem Schaumbildnerdurchfluß erhöht sich die Drehzahl der Zählerscheibeo und damit auch diejenige des Reibrades p und der Steuerwelle I. In dem Augenblick, in dem die Steuerwelle I mit dem Außengewinde 3 und das Reibrad h mit seinem Muttergewinde 2 gleiche Geschwindigkeit erreicht haben, ist das richtige Mischungsverhältnis zustande gekommen. In diesem Augenblick hört aber auch, da eine Relativbewegung zwischen Muttergewinde 2 und Außengewinde 3 nicht mehr besteht, eine Seitenverschiebung der Steuerwelle I und damit ein Nachsteuern der Steuernadel 5 im Kraftschalter auf. Es herrscht ein Gleichgewichtszustand, der nur durch Änderung der Betriebsverhältnisse gestört werden kann. Tritt eine solche Änderung ein, so kommt zeitweise wieder eine Relativblewegung zwischen Muttergewinde 2 und Außengewinde 3 zustande, was ein entsprechendes Nachstellen und Nachsteuern des Kraftschalters und einentsprechendes Folgen des Stellmotors zur Folge hat.
  • Um zu vlerhindern, daß die Schaumbildnerbeimischung, die durch das Verbindungsrohr n in das Hauptwasserführungsrohr mündet, durch den Zähler b mitgezählt wird, kann selbstverständlich die Verbindungsleitung n auch hinter der Verengung c des Hauptwasserführungsrohres münden.
  • In Fig. 3 bedeutet a die Meßstrecke für das Betriebswasser mit dem weiten Querschnitt bei b und dem verengten Querschnitt bei c. Diese Meßstrecke wird z. B. in die Schlauchleitung eines Luftschaumerzeugerrohres eingeschaltet. Für den Schaumbildner befindet sich die Meßstrecke bei d mit dem weiten Querschnitt bei e und dem verengten Querschnitt bei f, in Fließrichtung vor der Meßstrecke d befindet sich das Schaumbildnerregelventil g, dem Schaumbilduer unter Druck aus dem Vorratsgefäß lt zugeführt wird.
  • Die sich in der Meßstrecke a für das Betriebswasser einstellenden Druckdifferenzen wirken auf den Stelimotor 1, der im vorliegenden Beispiel als Membranapparat ausgebildet ist. Durch die Verbindungsleitung k wird der Druck an der weiten Querschnittstelle b über die Membran und durch die Leitung l derjenige an der engen Querschnittstelle unter die Membran i geleitet. Eine Schließfeder m sorgt im Ruhezustand durch Vermittlung der Verbindungsstellstange n für den Abschluß des Schaumbildnerregelventils g.
  • Die Druckdifferenzen, die sich in der Meßstelle d einstelLen, wirken auf einen zweiten, gleich großen Stellmotor bzw. Membranapparat o. Hier wirkt der jeweils höhere Differenzdruck im Rohre über die Verbindungsleitung q unterhalb der Membran, während der niedrige Differenzdruck im Rohr f über die Verbindungsleitung p oberhalb der Membran wirkt.
  • Über die Leitung fließt die geregelte Schaumbildnermenge zur Betriebswasserleitung, wo sie bei s einmündet.
  • Um bei der Einrichtung den Sollprozentsatz verschienen einstellen zu können, blesitzt die Venturidüse f eine verstellbare Einstellnadel t, mit deren.
  • Hilfe der enge Querschnitt bei j verändert und damit das ganze System auf eine gewünschte Riegelgröße eingestellt werden kann.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Im Ruhezustand ist das Schaumbildnerregelventil unter dem Einfluß der Feder m geschlsssen. Beginnt nun beim Betrieb der Anlage durch die Meßstrecken Wasser zu fließen, so verstellt der unterhalb der Membran i wirkende Unterdruck die Stellstangen und damit das Regelventil g im Öffnungssinne. Es beginnt nunmehr Schaumbildner durch die Meßstrecke d zu fließen, der mit seinem höheren Druck unterhalb der Membran o und mit seinem verringerten Druck oberlialh der Membran lastet.
  • Große Druckdifferenzen wirken bei diesem Stellmotor im Sinne der Schließbewegung des Regelventils g. Die vom Wasserstellmotor i eingeleitete Öffnungsbewegung des Regelventils g findet in dem Augenblick ihren Abschluß, in dem der Schaumbildnerstellmotor o gleich große, jedoch lentgegengesetzt gerichtete Stellkräfte, hervorgerufen durch gleich große Druckdifferenzen und verhältnisgleiche Schaumbildnermengen, erzeugt. Bei etwaiger Übersteuerung des Regelventils g und demzufolge zu starken Schaumbildnertzfluß entstehen sofort durch wachsende Druckdifferenzen an der Schaumbildnermeßstrecke d Gegenkräfte auf die Membran o, die zur Schließbewegung bei g führen.
  • Zur Verhinderung etwaiger Schwingungen des Regelsystems können verschiedene, bekannte Maßnahmen getroffen werden. Zum Beispiel können die Verbindungsleitungen k und l und p und q mit Dlrosselstellen ausgerüstet werden, die ein zu rasches Aus steuern der Stellmotoren verhindern.

Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftschaum für Feuerlöschz vecke zuzusetzenden Schaumbildnermenge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mengenmeßeinrichtung für das Betriebswasser und eine vorzugsweise gleichartige Mengenmeßeinrichtung für den Schaumbildner so miteinander gekuppelt werden, daß bei verhältnisrichtigen Zumischen von Schaumbilduer an dem Kupplungsglied ein sichtbarer Gleichgewichtszustand besteht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied zur Steurung des Schaumbildnerventils verwendet wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsmesser, vorzugsweise ein Volumenzähler, für das Betriebswasser und ein solcher für den Schaumbildner mit einem Differentialgetriebe so verbunden sind, daß die Differenzdrehzahl Null ist, wenn das Verhältnis der Betriebswassermenge und der Schaumbildnermenge dem Sollwert entspricht (Fig. I).
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Betriebswassers ein Nebenschlußzähler (b) dient, durch den eine Teilmenge des Betriebswassers hmdurchfließt, die vorzugsweise der gewünschten Schaumbildnermenge entspricht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptrohr (a) für das Betriebswasser an der Mündungsstelle der den Neb enschlußzähler (b) enthaltenden Zweigleitung (e) als Venturirohr ausgebildet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Flüs sigkeits -zähler (m) für den Schaumbildner und dem Differentialgetriebe (i) einstellbar ist, vorzugsweise indem der Abstand des angetriebenen Rades (p) eines die Bewegung übertragenden Reibradgetriebes (io,p) von der Achse des treibeiden Rades (o) veränderlich ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Rad (p) auf der Welle (r) des Differentialgetriebes (i), z. B. auf einem Vierkant, seitlich verschiebbar angeordnet ist und die Verschiebung durch einen auf einer Skala laufenden Schieber (q) bewirkt wird, in dessen gabelartigem Führungsstück das Reibrad (p) läuft.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdrehzahl durch das Differentialgetriebe (i) au,f eine Markierungsscheibe (tt) übertragen wird, die bei Erreichung des Sollwertes für den Schaumbildner stillsteht.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Differentialgetriebe, das Unterschiede der Drehzahlen der durch die beiden Flüssigkeitsmesser (b, m) angetriebenen Räder (g, o) in eine Längsverschiebung einer Steuerwelle (I) umwandelt (Fig. 2).
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das teine angetriebene Rad (h) in seiner Nabe ein Innengewinde (2) upd die Steuerwelle (i) ein in diesem laufendes Außengewinde (3) trägt, während das andere angetriebene Rad (p) au,f der Steuerwelle (1) fest gelagert ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder I0, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (i) das Ventil (I3) für den Schaukmbildner steuert vorzugsweise indem sie mit dem Verschlußkörper (5) eines in einer Nebenleitung (I2) für das Betriebswasser angeordneten Ventils (5, o) fest verbunden ist, dessen Stellung die Betriebswassermenge bestimmt, die einem das Schaumbilduerventil (I3) steuernden Kraftsch,alter (4) zugeführt wird.
  12. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebswasseleitung und in der Schaumbildnerleitung je ein Venturimeßsystem angeordnet ist, deren Druckdifferenzen jeweils auf einen Stellmotor, z. B. einen Kolben oder eine Membran, wirken, die untereinander so gekuppelt sind, daß die Stellkräfte einander entgegenwirken und sich bei Erreichung des Sollwertes für die Schaumbildnermenge aufheben (Fig. 3).
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dtüsenquerschnittsverhältnisse der Venturisysteme (a, d) sich wie die Menge der Schaumbildnerlösung zu der Schaumbildnermenge verhalten, während die Stellmotoren die gleichen Abmessungen haben.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied zwischen den Stellmotoren, vorzugsweise eine Verbindungsstange, den Verschlußkörper für das Schaumbildnerventit unmittelbar steuert, indem dieser z.B. an dem Kupplungsglied befestigt ist.
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