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Vorrichtung zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftschaum
für Feuerlöschzwecke Izuzusetzenden Sdiaumbildnermenge Zusatz zum Patent 905 929
Gegenstand
der Erfindung ist eine Weiterbildung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
zur Regelung der dem Wasser bei der Erzeugung von Luftschaum für Feuerlöschzwecke
zuzusetzenden Schaumbilduermenge nach Patent 905 929. Es sind bereits Vorrichtungen
bekanntgeworden, um eigenschaftsverändernde Zusatzflüssigkeiten, z. E. Schaumbildner,
dem Löschwasser in einem bestimmten Mengenverhältnis zuzusetzen. Sie bestehen z.
B. aus einer in die Druckwasserleitung eingeschalteten Strahlpumpe, die zwecks Regelung
der Saugfähigkeit und Anpassung an die Betriebsverhältnisse eine Umgehungsleitung
mit einem Drosselorgan besitzt.
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Dieses wird entweder von Hand oder selbsttätig verstellt, wobei ein
stets gleichbleibendes und von äußeren Betriebsbedingungen, wie z. B. Änderung des
Rohrleitungswiderstandes, unabhängiges Einhaltendes Mengenverhältnisses von Zusatzflüssigkeit
und Wasser angestrebt wird.
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Bei der bekannten selbsttätigen Regelung dient als ImpulsgrCße das
Verhältnis der Drücke vor und hinter der Strahlpumpe. Es ist nämlich eine Eigenschaft
derselben, daß in einem gewissen Bereich das Mengenverhältnis von angesaugter Flüssigkeit
und durch die Treibdüse der Strahl-
pumpe strömendem Wasser linear
von dem Verhältnis der Drücke vor und hinter der Strahlpumpe abhängt. So ändert
sich z. B. das genannteMengenverhältnis von o bis Iõ°/o, wenn sich das Druckverhältnis
von 82 auf 700/0 vermindert. Es bedingen also bereits geringe Abweichungen des Druckverhältnisses
von einem bestimmten Wert erhebliche Veränderungen des Mengenverhältmsses.
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Auch führen bereits geringe Verschlechterungen des Wirkungsgrades
der Strahlpumpe, z.B. infolge nachträglicher Erhöhung des Reibungswiderstandes in
der Treibdüse und vor allem im Diffusor, zu einer starken Verminderung des Mengenverhältnisses,
wenn das Druckverhältnis z. B. durch einen Regler gleichgehalten wird. Eine solche
Verminderung der dem Wasser zugemischten Zusatzflüssigkeitsmenge hat die unangenehme
Folge, daß die Güte des aus dem Schaumbildner-Wasser-Gemisch etwa mittels eines
nach dem Strahlluftpumpenprinzip arbeitenden Schaumerzeugers hergestellten Löschscbaumes
beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, diesem Ubelstand abzuhelfen.
Zu diesem Zweck wird unter Verwendung des Verfahrens nach dem Hauptpatent die Saugfähigkeit
einer Strahlpumpe in Abhängigkeit von zwei Mengenmessungen, derjenigen des Betriebswassers
und derjenigen des Schaumbildners, geregelt. Diese Arbeitsweise bringt den Vorteil
mit sich, daß wegen unmittelbarer Verwendung derjenigen Meßgröße, auf deren Einhaltung
es ankommt, nämlich der in der Zeiteinheit fließenden Schaumbildnermenge, als Impulsgrößekder
Regelung eine sich etwa nachträglich einstellende Verschlechterung des Strahlpumpenwirkungsgrades
ohne nachteilige Foigen für das Mengenverhältnis von Schaumbildner und Wasser und
damit die Schaumgüte bleibt.
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Um eine möglichst einfache Bauart zu erreichen, wird als Gerät zur
Messung des Betriebswassers die Treibdüse der Strahlpumpe benutzt.
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Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß bei richtiger Arbeitsweise der
hinter der Strahlpumpe vorhandene Druck dem vor derselben herrschenden Treibdruck
proportional ist, kann gegebenenfalls auch die ganze Strahlpumpe als Gerät zur Messung
der Wassermenge verwendet werden. In beiden Fällen dient der zwischen einem dieser
Drücke und dem Druck im Saugraum der Strahlpumpe vorhandene Druckunterschied, üblicherweise
als Wirkdruck bezeichnet, als Maß für die Wassermenge. Wie bei einer jeden Messung
mittels Drosselgerätes wächst dieser Wirkdruck annähernd mit dem Quadrat der Wassermenge.
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Der Stellmotor, auf den der Wirkdruck der Wassermenge wirkt, ist
bei der vorliegenden Erwindung zwecks Vereinfachung der Bauweise in besonderer Art
ausgebildet. Der höhere Druck, also der Druck vor oder hinter der Strahlpumpe, wirkt
auf die Unterseite des Ventiltellers des Drosselorgans der Umgehungsleitung der
Strahlpumpe. Der niedrigere Druck, also der Druck im Saugraum der Strahlpumpe, lastet
auf einer beweglichen Wand, die mit der Spindel des Ventiltellers fest verbunden
ist. Die Abdichtung der bewegllchen Wand, die zugleich auch die Abdichtung der Durchführung.
der Venülspindel darstellt, erfolgt zweckmäßig mittels einer Membran oder eines
Faltenbalges. Mit Vorteil kann der mittlere Durchmesser dieses Abdichtungsmittels
so groß gewählt werden, daß die wirksame Fläche der beweglichen Wand gleich der
wirksamen Fläche des Ventiltellers ist. Durch diese Maßnahme kann. falls nötig,
eine Entlastung des Ventils herbeigeführt werden.
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Auch der zweite, vom Wirkdruck der Schaumbildnermessung beaufschlagte
Stellmotor, dessen Kraft, entsprechend der Haupterfindung, der Kraft des ersten
Stellmotors entgegengeschaltet ist, ist in besonderer Weise ausgebildet. Da der
Schaumbildner üblicherweise aus einem offenen, also nur unter Atmospbärendruck stehenden
Gefäß entnommen wird und in der Saugkammer der Strahlpumpe nur ein begrenzter Unterdruck
herrschen kann, wird zweckmäßigerweise das D ros selmeßgerät für den Schaumbildner
so ausgebildet, daß der an ihm auftretende bleibende Druckverlust möglichst gering
ist. Die Offnung des Drosselmeßgerätes wird also genügend groß bemessen. Damit am
Ende zwischen den beiden Regelkräften Gleichgewicht herrschen kann, wird außerdem
das Verhältnis der wirksamen Fläche der beiden Stellmotore umgekehrt gleich dem
Verhältnis der an ihnen auftretenden Wirkdrücke gewählt.
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Nach der weiteren Erfindung bildet das Drosselgerät einen Teil des
dem Wirkdruck der Schaumbildnermessung unterworfenen Stellmotors und macht dessen
Bewegungen mit. Durch diese Maßnahme werden besondere Wirkdruckleitungen vermieden,
bei denen wegen der häufig klebenden Beschaffenheit des Schaumbildners die Gefahr
der Verstopfung besteht.
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Zwecks Einstellung des Mengenverhältnfisses von Zusatzflüssigkeit
und Wasser kann, wie im Hauptpatent beschrieben, die wirksame Öffnung des Gerätes
zur Schaumbildnermengenmessung mittels einer Nadel einstellbar veränderlich sein.
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Es kann aber auch eine Nebenschlußleitung, die vor der Schaumbildnermengenmeßein,richtung
abzweigt und hinter derselben wieder in die Schaumbilduerleitung mündet, mit verstellbarem
Durchflußwiderstand angeordnet werden. Schließlich kann die Kraftübertragung zwischen
den beiden zur Messung der Zusatzflüssigkeit bzw. des Wassers dienenden Stellmotoren
mittels eines Hebelgetriebes mit einstellbarem ühersetztingsverhältni 5 vorgenommen
werden.
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Die Viskosität der handelsüblichen Schaumbildner ändert sich zum
Teil stark mit der Temperatur. Von der Zähigkeit des Schaumbildners hängt einmal
die Saugwirkung der Strahlpumpe, aber auch die Durchfluß zahl des von ihm durchströmten
Drosselmeßgerätes ab. Es sind indessen Bauformen von Drosselmeßgeräten bekanntgeworden,
bei denen die Durchflußzahl bei zunehmender Zähigkeit . ansteigt oder ihren Wert
beibehält.
Gemäß der weiteren Erfindung können, wo es notwendig ist, Drosselöffnungen dieser
Art zur Messung der Schaumbildnermenge dienen.
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Die Wassermenge, die durch die Treibdüse der Strahlpumpe strömt,
und ebenso der zur Wassermessung dienende Wirkdruck sind von der durch die Umgehungsleitung
an der Strahlpumpe vorbeiströmenden Teilwassermenge praktisch unabhängig. Diese
Teilwassermenge bewirkt jedoch eine Verdünnung des aus dem Diffusor der Strahlpumpe
austretenden Gemisches. Um den hierdurch verursachten Regel fehler auszuschalten,
werden gemäß der weiteren Erfindung verschiedene Maßnahmen vorgesehen. Eine solche
Maßnahme besteht darin, daß sich die wirksame Öffnung der Schaumbildnermeßdrossel
mit wachsendem Hub des Drosselorgans der Umgehungsleitung ebenfalls vergrößert.
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Als weiteres Mittel zur Erreichung dieses Zweckes kann eine äußere
Hillfskraft, z. B. eine Federkraft, dienen, die eine mit dem Hub des Drosselorgans
anwachsende Schließkraft auf dieses ausübt. Endlich kann in der Umgehungsleitung
hinter dem Drosselorgan eine Drosselstelle angeordnet werden, die dafür sorgt, daß
der zur Wassermessung dienende Wirkdruck mit zunehmender Umgehungswassermenge genügend
stark ansteigt. Die drei eben angeführten Maßnahmen haben die Folge, daß der Mengenanteil
des Schaumbildners unabhängig von äußeren Einflüssen stets gleich hoch bleibt. Wenn
einer der beiden Wirkdrücke ausbleibt, so ist das normalerweise bestehende Kräftegleichgewicht
gestört, da dann nur einer der beiden Stellmotoren eine Kraft ausübt. Als Folge
davon kann eine Beschädigung von Teilen des Reglers eintreten. Nach der weiteren
Erfindung wird daher die Größe des Hubes der beweglichen Teile des Reglers durch
Anschläge in einer oder beiden Richtungen auf das erforderliche Maß begrenzt.
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Zur weiteren Erläuterung sind in der Zeichnung Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 tritt das Druckwasser in den
Treibdruckraum I der aus der Treibdüse 2 und dem Diffusor 3 bestehenden Strahlpumpe
ein. Der Treibdruck wirkt auf die Unterseite 4 des Ventiltellers 5, der zusammen
mit der Drosselkante 6 das Drosselorgan der Umgehungsleitung 7 bildet, in die das
Umgehungswasser nach Durchströmen, des Raumes 24 eintritt.
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Die Ventilspindel 8 ist mittels eines Faltenbalges 9, der den Raum
24 vom Raum 10 trennt, beweglich abgedichtet. Der Durchmesser der Drosselkante 6
ist gleich dem mittleren wirksamen Durchmesser des Faltenbalges g, so daß die vom
Druck im Raum 24 auf den Faltenbalg 9 ausgeübte, nach oben wirkende Kraft die vom
gleichen Druck auf die Oberseite des Ventiltellers 5 ausgeübte Kraft aufhebt.
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Der Schaumbildner tritt durch den Stutzen II, in dem sich ein Sieb
I2 befindet, in den Raum I3 ein. Die Räume Io und I3 sind durch die bewegliche Wand
14 voneinander getrennt. Diese ist mittels der Membran 15 beweglich abgedichtet,
die zwischen dem Gehäuse Ió und dem Deckel I7 eingespannt ist. In der Mitte der
Wand 14 befindet sich die Drosselöffnung I8, deren Größe mittels des Verstellkegels
Ig geändert werden kann. Dieser ist mit Gewinde versehen und in dem Muttergewinde
des durch Rippen mit dem Deckel 17 fest verbundenen Teiles 20 verstellbar. Die Ventilspindel
8 ist mittels eines Korbes 2I, durch dessen Öffnungen der Schaumbildner hintdurchströmen
kann, mit der beweglichen Wand 14 fest verbunden.
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Die wirksamen Flächen der beweglichen Wand 14 einerseits und des Ven,tiltellers
5 andererseits verhalten sich umgekehrt wie die Druckunterschiede in den Räumen
I und 10 bzw. I3 und 10. Durch einen Verbindungskanal 22 strömt der Schaumbildner
schließlich in den Saugraum 23.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei Betriebsbeginn ist zunächst
nur die auf die Unterseite 4 des Ventiltellers 5 vom Druck im Raum I ausgeübte Kraft
vorhanden. Sie. schließt den Drosselspalt 5, 6, so daß praktisch kein Wasser durch
die Umgehungsleitung 7 strömt. Infolgedessen sind das an der Strahlpumpe vorhandene
Druckgefälle und damit auch edleren Saugkraft groß. Der hierdurch angesaugte Schaumbildner
erzeugt an der Drosselöffnung I8 beimDurchströmen einen Wirkdruck, der eine nach
unten gerichtete Kraft an der beweglichen Wand 14 zur Folge hat.
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Diese Kraft steigt mit zunehmendem Schaumbildnerdurchfluß so lange
an, bis sie der ersten, nach oben gerichteten Kraft das Gleichgewicht hält. Sobald
sie etwas überwiegt, wird der Drosselspalt 5, 6 geöffnet, und es beginnt Wasser
durch die Umgehungsleitung 7 zu strömen. Dies hat wieder eine Herabsetzung der Saugkraft
der Strahlpumpe zur Folge, bis schließlich der Gleichgewichtszustand erreicht ist.
Da eine Verzögerung zwischen dem Regelimpuls und der von ihm ausgelösten Zustandsänderung
praktisch nicht vorhanden ist, arbeitet die Einrichtung schwingungsfrei.
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Bei der Öffnungsbewegung des Ventiltellers 5 wird gleichzeitig die
Größe der Drosselöffnung i8 etwas vergrößert. Bei richtiger Bemessung und Formgebung
des Verstellkegels I9 kann es erreicht werden, daß hierdurch die von dem durch die
Umgehungsleitung 7 strömenden Wasser verursachte Verdünnung des aus dem Diffusor
3 ausströmenden, Gemisches kompensiert wird, weil durch die vergrößerte Drosselöffnung
I8 mehr Schaumbildner hindurchströmen muß, um den für das Kräftegleichgewicht nötigen
Wirkdruck aufrechtzuerhalten.
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Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung arbeitet grundsätzlich ebenso
wie die in Fig. I dargestellte.
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Auf die Unterseite 4 des Ventiltellers 5 wirkt hier jedoch der Druck
hinter der Strahlpumpe, der, wie oben ausgeführt, normalerweise proportional dem
Druck im Raum I ist. Die Abdichtung des Raumes 25 gegen den Raum 10 erfolgt hier
durch eine Membran 26. Der Raum I3 weist eine Öffnung 27 auf, deren Größe durch
die Nadel 28 mittels
Gewinde eingestellt werden kann. Die Nadel
28 besitzt zu diesem Zweck eine Handhabe 29. Der Schaumbildner strömt zum Teil durch
die Nebenschlußleitung 30 in den Raum IO, SO daß er nur zu einem Teil durch die
Drosselöffnung i8 fließt und an dieser einen Wirkdruck erzeugt. Durch Verstellen
der Nadel 28 kann also der Wirkdruck an der beweglichen Wand 14 eingestellt werden.
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Der Hub des Ventiltellers 5 wird nach unten durch einen Anschlag
3I begrenzt.
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Eine Drosselstelle 32 in der Umgehungsleitung 7 sorgt dafür, daß
der Druck auf die Unterseite 4 des Ventiltellers 5 mit wachsender Umgehungswassermenge
etwas ansteigt und daß als Folge davon die Gemischverdünnung durch das Umgehungswasser
durch verstärkte Schaumbildnerzufuhr ausgeglichen wird.