EP1147788A2 - Pumpendruckseitig angeordnetes Zumischgerät mit und ohne Druckluftverwendung - Google Patents
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- A62C31/02—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing
- A62C31/12—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing for delivering foam or atomised foam
Definitions
- This type of foam mixer is represented by the so-called "Z" mixer (a jet pump arranged on the pressure side).
- the proportioner standardized according to DIN 14 384 shows considerable pressure losses, according to which point 8.1.6 of this standard sheet allows a pressure loss of 38%.
- the drive as described for example in the Foam Master (brochure) or US 5 174 383, is either solved by an electric motor or as in e.g. ESS-mixer (brochure) or the patents US 2 543 941, PS 2 048 904 (US 8 467 57), DE 3 131 522, US 4 633 895, EP 0647 458 (see brochure Deltamatic), find fire water driven gear - or piston foam pump application.
- the foam pump gearwheel driven by the electric motor allows with its max. Performance converted only about 2% foam admixture with a single pressure drop of 800 l / min., So that this for a fire truck with 4 to 6 pressure drops and a thrower from 2000 to 4000 1 / min. Performance is unsuitable when using most of the over 150 approved foam types.
- the possibility of supplying foam from external containers over greater distances is limited by self-priming the gear pump.
- CAFS compressed air-assisted variant
- the specified mixing rates are 3% or 6%, so that infinitely variable or lower settings of the mixing rates are not possible.
- the drives in the extinguishing water are equipped with a protective screen, experience has shown that these are not readily suitable for use with service water and are prone to failure due to screen contamination.
- the object of the invention is therefore to propose a pressure admixer in which the pressure loss, thermal load, installation dimensions and weight are minimized compared to conventional devices or the foam pump drive in the fire water drive is not installed in the main fire water flow. Furthermore, the admixer should be suitable for central and decentralized foam supply as well as for electronic and mechanical versions or for compressed air-supported continuous admixing. According to the invention, these objects are achieved by Venturi nozzles or jet pumps according to patent claims 1-10.
- the flow rate can be concluded by measuring the differential pressure.
- the extinguishing water is conducted into the narrowest point of the Venturi nozzle 1 via a bypass line 2 branched off from the main extinguishing water stream 3.
- This side stream 2 which is fed back into the nozzle and does not cause loss of extinguishing quantity, is also subject to the aforementioned legality, because the pressure of which is equal to the main flow pressure. That is, that the sidestream amounts the main stream changes will change proportionally.
- gear or similar drive 4 which in the bypass is installed, you then drive one Foam agent pump 5, whose speed is automatically by the Bypass flow is regulated and 7 foam agent via line delivers in the narrowest part of the nozzle 1.
- the foam line 7 opens about 30 ° to 90 ° offset to the bypass line 2 into the nozzle housing 8.
- the foam pump drive 4 is not in the main stream 3 and as desired in foam mode and in water mode over a shut-off device 6 can be switched off.
- the secondary flow 2 of the nozzle 1 can be measured either via a rotary encoder 3 or inductively without contact or mechanically via a counter.
- a differential pressure measuring device can also be used to measure the flow rate.
- the advantage here is that the measuring devices are not installed in the main flow and therefore cause neither pressure losses nor flow disturbances. They can be switched on and off as desired (foam operation / water operation). When using electronic flow meters, these can be made much smaller and therefore more economical, since the bypass flow has a smaller cross section than the main flow.
- the admixing device is no longer dependent on the fire engine power supply, since this can also be designed purely mechanically.
- the device is not only permanently installed in the vehicle or used stationary, but can also be designed to be portable and inter-coupled in hose lines and used in portable pump inserts. Retrofitting existing vehicles, regardless of their size, can also be carried out easily.
- the conventional pressure regulator Fig. With several pressure outlets, which are supplied by a proportioner on both sides of the vehicle and are arranged on the left and right of the vehicle (e.g. 2x2 or 2x3 etc.), the conventional pressure regulator Fig.
- This device 4 can also be used as a flow meter and foam metering unit as a universal device with three functions can be used for the respective side of the vehicle to make the system easier.
- This device which has two spaces sealed from each other by membrane 1 or pistons, has the task of equalizing the foam agent to the (primary) extinguishing water pressure when foam agent is led into the narrowest part of the nozzle.
- the device is pressurized with the water pressure in room 4 via line 2, on the one hand, and with a higher foam agent pressure in room 5 via line 3, in order to ensure the controller function.
- the 3 usual sizes of "Z" admixers (200, 400, and 800 l / min) can also be used with a corresponding shut-off device, which has a linear flow characteristic and thus represents a flow-controlled "Z" admixer, for different extinguishing quantities for the given 5 bar pressure - to which all foam pipes are designed - can be replaced with a single jet pump.
- the compressed air is conducted via line 1 between the jet pump 2 and the housing 3 to the encapsulated mixing chamber 4, in which the foam agent is sucked in via line 5.
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Abstract
Description
Mit anderen Worten können die Philosophie und Vorteile des Druckzumischsystems mit Schaummittelpumpe, nämlich beliebig Wasser oder Schaumgemisch gleichzeitig an jeden Verbraucher abgeben zu können oder bei Notwendigkeit diese zu wechseln, hier nicht realisiert werden.
Obwohl die im Löschwasser liegenden Antriebe mit Schutzsieb ausgerüstet sind, eignen sich diese erfahrungsgemäß nicht ohne weiteres für den Einsatz von Gebrauchswasser und sind durch Siebverschmutzung störanfällig.
Ein weiterer Nachteil des im EP 0 647 458 vorgeschlagenen Zumischers ist, dass er für 200 1 Schaumförderung lt. Prospektangaben (Deltamatic) 280 1 (Lösch)-Druckwasser benötigt, um die Kolbenfunktion aufrechterhalten zu können. Diese Menge muß in den Behälter zurückgeführt werden, so dass diese für die Löscharbeiten nicht zur Verfügung steht.
Zahlreiche weitere Nachteile entstehen im Hydrantenbetrieb bei Schaumlöschfahrzeugen ohne Wasserbehälter. Obwohl Hydrantenbetrieb laut Prospektangaben möglich ist, befinden sich nach 1 Std. Löscharbeiten 16800 1 Wasser in der Umgebung, da das einmal vom Hydrant entnommene Wasser dem Hydrant nicht zurückgeführt werden kann und ein Wasserbehälter nicht zur Verfügung steht.
Ebenso ist die 200 1/min. Schaumleistung für größere Löschfahrzeuge -wie am Anfang dieses Punktes erwähnt- nicht ausreichend, so dass hier nur wenige kleinere Löschfahrzeuge in Frage kommen.
Theoretisch wäre es möglich, größere Kolbenpumpen herzustellen, jedoch lassen die fehlenden Gewichts- und Maßangaben im Prospekt darauf schließen, dass der Zumischanlage -um größere Leistungen zu erreichen- in der Praxis wegen ihres Platzbedarfs und Gewichtes Grenzen gesetzt sind.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch Venturidüsen bzw. Strahlpumpen gemäss den Patentansprüchen 1 - 10 gelöst.
Wenn beispielsweise die Durchflussmenge von einem bestimmten Wert aus auf die 5fache Größe ansteigt, dann erhöht sich der Differenzdruck auf das 25fache. Diese Gesetzmäßigkeit wird bei der saug- und druckseitig angeordneten Venturizumischung genutzt, um eine durchflußmengen- und druckunabhängige, sich automatisch gleichbleibend haltende Zumischung zu erreichen, indem dafür gesorgt wird, daß der Schaumdruck an der engsten Stelle der Düse (Schaumeintritt) dem Primärdruck (Löschwassereintrittsdruck in die Düse) gleich ist. So kann bekanntlich durch Messen des Differenzdruckes auf die Durchflussmenge geschlossen werden.
In der erfindungsgemäßen druckseitigen Zumischung nach Fig. 1, unabhängig davon, ob es sich hier um die zentral oder dezentral angeordnete Venturidüsenausführung handelt, wird das Löschwasser über eine vom Löschwasserhauptstrom 3 abgezweigte Nebenstromleitung 2 in die engste Stelle der Venturidüse 1 geführt.
Zur Messung der Strömungsmenge kann auch ein Differenzdruckmessgerät eingesetzt werden.
Vorteilhaft dabei ist, dass die Messgeräte nicht im Hauptstrom eingebaut sind und dadurch weder Druckverluste noch Strömungsstörungen verursachen. Sie können beliebig zu-und abgeschaltet werden (Schaumbetrieb/Wasserbetrieb). Bei der Verwendung von elektronischen Durchflussmessern können diese wesentlich kleiner und dadurch wirtschaftlicher gestaltet werden, da der Nebenstrom einen kleineren Querschnitt als der Hauptstrom hat.
Dadurch findet das Gerät nicht nur im Fahrzeug fest eingebaut oder stationär Verwendung, sondern kann auch tragbar gestaltet werden und in Schlauchleitungen zwischengekoppelt sowie bei Tragkraftspritzeneinsätzen verwendet werden.
Eine Nachrüstung bereits vorhandener Fahrzeuge, unabhängig von deren Grösse, wird ebenso ohne weiteres durchführbar.
Bei mehreren Druckabgängen, die durch je einen Zumischer an beiden Fahrzeugseiten versorgt werden und jeweils links und rechts am Fahrzeug angeordnet sind (z.B. 2x2 oder 2x3 usw.), kann erfindungsgemäß der herkömmliche Druckregler Fig. 4 auch als Durchflussmesser und Schaumdosiereinheit als Universalgerät mit drei Funktionen für die jeweilige Seite des Fahrzeuges verwendet werden, um die Anlage einfacher zu stalten.
Dieses Gerät, das über zwei voneinander durch Membrane 1 oder Kolben abgedichtete Räume verfügt, hat die Aufgabe, das Schaummittel an den (Primär) Löschwasserdruck anzugleichen, wenn Schaummittel in die engste Stelle der Düse geführt wird.
Ein Teil dieses "gleichgeregelten" Schaummittels wird über die Leitung 8 wieder in den Regler als Drucksignal auf die Membranunterseite in den Raum 5 zurückgeführt.
Nachdem der Schaummitteldruck am Anfang höher ist als der Wasserdruck, bewegt sich die Reglerstange so nach oben, dass die Austrittsöffnung 7 zwangsläufig kleiner wird und dadurch auch der Schaummitteldruck fällt. Nachdem dieser Druck im Reglergehäuse gegen den Wasserdruck arbeitet, verschließt er die Austrittsöffnung so lange, bis der Schaumdruck soweit fällt, daß beide Drücke (Wasser und Schaum) gleich sind; es kommt zu einem Stillstand in der Bewegung der Reglerstange 6. Ändern sich die durchfliessenden Wassermengen mehr oder weniger, so ändern sich auch die Drücke im Regler, der diese Druckunterschiede auf die vorhin geschilderte Weise sofort ausgleicht.
Da, wie zu Beginn beschrieben, zwischen der durch die Düse fließenden Menge und Druck eine Gesetzmäßigkeit herrscht, gehört zu jeder Reglerstangenstellung eine bestimmte Menge Löschwasser. Um Löschmengen mit Hilfe dieser Reglerfunktion messen zu können, wird erfindungsgemäß die Reglerstange 6 mit einem Verlängerungsstück 9 versehen und aus dem Reglergehäuse 10 herausgeführt. An der Reglerstangenverlängerung 9 können dann mit Hilfe von Widerstandsmessung durch die Bewegung der Stange Spannungsänderungen im Messkopf 11 gemessen werden. Diese Messwerte können in ein periodisches Signal umgewandelt und ausgewertet werden.
Ebenso ist es möglich, dieses Messsignal in einem Umsetzer in den Ausgangsstrom 4 bis 20 mA umzuformen. Durch diese erfindungsgemäße Lösung kann auf separate Durchflussmessgeräte verzichtet werden und elektrische oder mechanische Schaumdosierdosierhähne bzw. Kompressordrehzahl für druckluftunterstützte Schaumzumischung el. gesteuert werden.
Bei der mechanischen Dosierausführung wird ein Dosierkolben 12 auf die Reglerstangenverlängerung 9 gesetzt, der in die Schaumleitung 13 eingebaut ist und zur Venturizumischerdüse 14 führt. Dort können dann die gewünschten Zumischraten, die dann automatisch beibehalten werden, eingestellt werden.
Dadurch können die gewünschten Schaummengen mechanisch oder elektronisch eingestellt werden, die durch die Strahlpumpe angesaugt werden. Vorteil dabei ist, dass man sich hier nicht nur auf die üblichen 3 Größen (200, 400, und 800 l/min.) beschränken muss, die bei Verwendung in der Gesamtlöschanlage durch Werfereinsätze sowie Zu- und Abschalten von Verbrauchern die benötigten vorgeschriebenen 5 bar nicht immer einhalten können, sondern auch beliebige Zwischenmengen abgedeckt werden können. Die 3 üblichen Größen von "Z"-Zumischern (200, 400, und 800 l/min) können ebenso mit einem entspechenden Absperrorgan, das eine lineare Strömungscharakteristik aufweist und somit einen durchflussgeregelten "Z"- Zumischer darstellt, verschiedene Löschmengen bei dem vorgegebenen 5 bar Druck - auf den alle Schaumrohre ausgelegt sind - mit einer einzigen Strahlpumpe ersetzt werden. Dadurch ist es möglich, anstelle der bisher üblichen 3 Größen 200, 400 und 800 l/min. nur mit einem "Z"-Zumischer mit oder ohne Druckluftunterstützung auszukommen.
Bei der druckluftunterstützten Lösung der Strahlpumpe Fig. 6, (hier mit einem Absperrhahn ohne Venturidüse dargestellt), die für beide obigen Lösungen gilt, wird die Druckluft über die Leitung 1 zwischen die Strahlpumpe 2 und das Gehäuse 3 nach dem abgekapselten Mischraum 4 geführt, in dem das Schaummittel über die Leitung 5 eingesaugt wird.
Claims (10)
- Löscheinrichtung zur Brandbekämpfung, mit einer Löschmittelführung sowie einer Schaumzumischvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß in der Löschmittelführung eine Venturidüse eingesetzt ist, daß eine Nebenstromleitung vorgesehen ist, die einerseits an einen Abzweiganschluß der Löschmittelführung zuströmseitig vor der Venturidüse und andererseits an einen Rückströmanschluß etwa im Bereich der engsten Stelle der Venturidüse angeschlossen ist, daß innerhalb der Nebenstromleitung zumindest ein Antriebszahnrad, Turbinenrad oder dergleichen, vom Nebenstrom angetriebenes Antriebselement angeordnet ist, das in Antriebsverbindung mit einer Schaummittelpumpe steht und daß ein Absperrorgan zum Schließen und Öffnen der Nebenstromleitung vorgesehen ist.
- Löscheinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Venturidüse, insbesondere im Bereich der Abströmseitigen Düsenerweiterung wenigstens ein Anschluß zum Zuführen von Druckluft vorgesehen ist.
- Löscheinrichtung nach Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Schaummittelpumpenantrieb als Durchflussmesser für mechanische und/oder elektronische Anzeige sowie als Steuerungseinheit ausgebildet ist.
- Löscheinrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstromanschluß der Nebenstromleitung, eine Schaumzuführung sowie die Druckluftzuführung in voneinander getrennte Kammern geführt sind, die jeweils über Durchtrittsöffnungen mit dem Inneren der Venturidüse in Verbindung stehen.
- Löscheinrichtung nach Anspruche 4 dadurch gekennzeichnet, daß die drei Anschlüsse nämlich der Rücksröm-Anschluß, der Schaumzuführungs-Anschluß sowie der Druckluftzuführungs-Anschluß beziehungsweise die entsprechenden, vorzugsweise ringförmigen Kammern in Durchströmrichtung nachenander etwa in einem Bereich der Venturidüse angeordnet sind, der sich etwa von der engsten Stelle der Venturidüse bis in die sich anschließende Erweiterung erstreckt.
- Löscheinrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß nach der Venturidüse oder dergleichen Durchflussmesser eine Strahlpumpe eingebaut ist und daß die Durchsatzmenge der Strahlpumpe mind. zwischen 200 und 1200 l/min. einstellbar ist und daß mit einer einzigen Strahlpumpe die Schaumversorgung einer Vielzahl von Schaumrohren abgedeckt wird.
- Löscheinrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe neben dem Mischraum einen zweiten Raum um die Fangdüse herum aufweist, der mind. durch eine oder mehrere Öffnung/en mit dem Außenraum zwischen Fangdüse und Gehäuse verbunden ist und damit eine Druckluftzufuhr in diesen Zwischenraum ermöglicht.
- Löscheinrichtung nach Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, daß in die Löschmittelführung eine Venturidüse eingesetzt und eine Nebenstromleitung vorgesehen ist, die einerseits an einen Abzweiganschluß der Löschmittelführung zuströmseitig vor der Venturidüse und andererseits an einen Rückströmanschluß etwa im Bereich der engsten Stelle der Venturidüse angeschlossen ist, und daß innerhalb der Nebenstromleitung ein Durchflussmesser angeordnet ist.
- Löscheinrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß bei externe Schaumversorgung, in der Nebenstromleitung für die Durchflussmessung der Düse eine sep. mechanische, z.B. Zahnrad oder dergleichen oder induktiv berührungsloser Durchflussmesser oder ein Differenzdruckmessgerät eingebaut ist bzw. daß der Universaldruckregler der Düse als Durchflussmesser und/oder Schaumdosierhahn ausgebildet ist.
- Löscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Zumischgerät als tragbare Einheit ausgeführt ist und dadurch z.B. in Schlauchleitungen, in Tragkraftspritzen nach DIN 14410 usw. eingebaut werden kann.
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