EP4041443B1 - Zumischsystem für feuerlöschanlagen und verfahren zum betrieb eines solchen zumischsystems - Google Patents

Zumischsystem für feuerlöschanlagen und verfahren zum betrieb eines solchen zumischsystems Download PDF

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EP4041443B1
EP4041443B1 EP20789026.0A EP20789026A EP4041443B1 EP 4041443 B1 EP4041443 B1 EP 4041443B1 EP 20789026 A EP20789026 A EP 20789026A EP 4041443 B1 EP4041443 B1 EP 4041443B1
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EP
European Patent Office
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admixing
extinguishing agent
pump
line
agent additive
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EP4041443A1 (de
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Andreas Hulinsky
Alexander Schlepp
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Firedos GmbH
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Firedos GmbH
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Publication date
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/02—Making of fire-extinguishing materials immediately before use of foam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C5/00—Making of fire-extinguishing materials immediately before use
    • A62C5/002—Apparatus for mixing extinguishants with water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
    • B01F23/451—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting one liquid into another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7176—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using pumps
    • B01F35/717613—Piston pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/831—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices using one or more pump or other dispensing mechanisms for feeding the flows in predetermined proportion, e.g. one of the pumps being driven by one of the flows

Definitions

  • the present invention relates to a proportioning system for fire extinguishing systems.
  • a fire extinguishing system in the sense of the present invention is a system having a pump, a line system and a foam agent admixing system with which an extinguishing agent can be dispensed, in particular through nozzles, foam pipes or foam generators.
  • the fire extinguishing system can be a stationary system such as a fire extinguishing system in a tank farm with a permanently mounted so-called monitor, i.e. H. a large jet pipe, or a permanently installed sprinkler system in a building. But it can also be a mobile system on a vehicle or roll-off container.
  • Such fire extinguishing systems are usually operated with water as an extinguishing agent.
  • an extinguishing agent additive here a foam agent
  • the extinguishing agent-extinguishing agent additive mixture (the so-called "premix") is foamed in a nozzle by supplying air and applied to the fire to be extinguished.
  • the volume ratio of the extinguishing agent additive to the extinguishing agent is typically between 0.5% and 6%.
  • extinguishing agent additive that can be mixed with the extinguishing agent is a wetting agent, which reduces the surface tension of the extinguishing agent, in particular the extinguishing water. This is advantageous, for example, when fighting forest fires because the extinguishing water can wet larger areas, especially on the leaves of trees, and can therefore be used more efficiently. Furthermore, the reduced surface tension allows the extinguishing water to penetrate deeper into the forest floor, for example in order to extinguish deeper pockets of embers.
  • foaming agents that can also be used as wetting agents (if necessary with other admixing rates, in particular with a minimum admixing rate of 0.1%).
  • the invention is described below in part using the example of water as an extinguishing agent and foam agent as an extinguishing agent additive. However, this should not be construed as limiting.
  • the invention can also be used when admixing any extinguishing agent additives to any extinguishing agent.
  • both the extinguishing agent and the extinguishing agent additive can be provided in an extinguishing agent tank or in an extinguishing agent additive tank or via an extinguishing agent supply line or via an extinguishing agent additive supply line.
  • an extinguishing agent pump is also required, which conveys the extinguishing agent from the extinguishing agent tank, pressurizes it and feeds it to the admixing system.
  • the components just mentioned are not part of the proportioning system itself.
  • the mixture to be produced from the extinguishing agent and the extinguishing agent additive i.e. H.
  • the premix is then passed in the form of a premix stream through a foaming nozzle, in which ambient air is sucked in through the premix stream and mixed with the premix. This activates the foam agent in the premix and foams the premix so that an extinguishing agent foam emerges from the foaming nozzle and can be applied to the fire.
  • the air required to foam the foam agent can also be supplied to the premix in the form of compressed air.
  • a CAFS system Compressed Air Foam System
  • the admixing system has an admixing pump through which the extinguishing agent additive can be conveyed and mixed with the extinguishing agent.
  • the admixing pump is driven by a motor, which in turn is driven by a flow of the extinguishing agent itself.
  • the admixing system thus has a water motor that is driven by the extinguishing water flow.
  • the output shaft of the water motor is coupled to the input shaft of the proportioning pump, for example by a clutch.
  • the extinguishing agent additive conveyed by the admixing pump is then passed through an extinguishing agent additive output line from the admixing pump into an admixing line and mixed there with the extinguishing agent stream in order to generate the premix.
  • This structure of the admixing system in which the admixing pump is driven by the extinguishing agent flow that is already present, has the advantage that the admixing pump does not require any drive energy, in particular electricity, from outside, which means that the admixing system is very fail-safe. Furthermore, the delivery rate of the admixing pump is essentially proportional to the speed of the motor, which in turn is essentially proportional to the flow rate of the extinguishing agent stream. In this way, a substantially constant admixing rate is automatically achieved without the need for further control or regulation devices.
  • a proportioning system for fire extinguishing systems it is desirable to be able to set different values for the proportioning rate. This makes it possible, for example, to use different extinguishing agent additives that require different admixing rates (for example 6% or 4%), or, as mentioned above, the same extinguishing agent additive can be used once as a foam agent and by changing the admixing rate (for example from 2% to 0.1%) be used once as a wetting agent.
  • a structurally simple way to change the admixing rate in a admixing system with the structure described above is to design the admixing pump as a piston pump, in particular as a plunger pump, and to specifically reduce the delivery rate of the piston pump by switching off one or more cylinders. Since the admixing rate is proportional to the delivery rate of the admixing pump, this also results in a corresponding one Reduction of the mixing rate. In the case of a piston pump with six cylinders, the mixing rate can be reduced from 6% to 5% by switching off one cylinder or from 6% to 4% by switching off two cylinders.
  • the "switching off" of a specific cylinder is to be understood as meaning that no extinguishing agent additive conveyed by this cylinder reaches the extinguishing agent additive output line directly and is therefore mixed with the extinguishing agent in the admixing line.
  • the extinguishing agent additive conveyed by the cylinder in question can be diverted and conveyed back into the extinguishing agent additive tank or into the extinguishing agent additive inlet line, so that it is not lost, but is available for renewed delivery by the admixing pump and admixture with the extinguishing agent.
  • the second option mentioned for the so-called cylinder deactivation is preferred because it is easier to control the extinguishing agent additive flow than to mechanically decouple and shut down the pistons from one or more cylinders of the piston pump. Therefore, only this second option for returning the extinguishing agent additive to the admixing pump will be considered below.
  • the admixing rate can be reduced in this way either from 3% to 2% by switching off one cylinder or from 3% to 1% by switching off two cylinders.
  • the invention is therefore based on the object of implementing cylinder deactivation more easily and safely in an admixing system for fire extinguishing systems with the structure described above.
  • the invention is based on an admixing system for fire extinguishing systems for admixing an extinguishing agent additive, in particular a foam agent, to an extinguishing agent, in particular water.
  • the admixing system has a motor that can be driven by a flow of extinguishing agent, in particular a water motor, with an input for supplying the extinguishing agent to the engine, in particular from an extinguishing agent tank or from an extinguishing agent supply line, an output for discharging the extinguishing agent from the engine and an output that can be driven by the engine output shaft.
  • a flow of extinguishing agent in particular a water motor
  • the admixing system also has an admixing pump for conveying the extinguishing agent additive with a drive shaft which is coupled to the output shaft of the motor, an input for providing the extinguishing agent additive, in particular from an extinguishing agent additive tank or from an extinguishing agent additive supply line, and at least one output for discharging the extinguishing agent from the admixing pump promoted extinguishing agent additive.
  • the admixing system has an extinguishing agent additive input line with a first, input-side end and a second, pump-side end, the pump-side end being fluidly connected to the inlet of the admixing pump.
  • the admixing system has an admixing line with a first, engine-side end and a second, output-side end, the engine-side end being fluidly connected to the output of the engine.
  • the admixing system has an extinguishing agent additive output line with a first, pump-side end and a second, admixing-line-side end, the pump-side end being connected in a fluid-conducting manner to the at least one outlet of the admixing pump and the admixing-line-side end to the admixing line at an admixing point.
  • the admixing pump is a piston pump, in particular a plunger pump, with several cylinders and has at least two outlets on, whereby each output is connected in a fluid-conducting manner to at least one cylinder and each cylinder to exactly one output.
  • the admixing system further has a reflux line with a first, pump outlet-side end and a second, pump-inlet-side end, with at least a first, reflux-capable output of the admixing pump being fluidly connected via a switching device either to the pump-output-side end of the reflux line or to the pump-side end of the extinguishing agent additive output line is, the remaining, non-backflow-capable outputs of the admixing pump are connected in a fluid-conducting manner to the pump-side end of the extinguishing agent additive output line and the pump-inlet end of the return flow line is connected in a fluid-conducting manner to the extinguishing agent additive input line or to the inlet of the admixing pump.
  • each returnable output preferably has its own switching device.
  • two points in the admixing system are "connected in a fluid-conducting manner" can in the present context mean that the two points are directly connected in such a way that a fluid, in particular an extinguishing agent or an extinguishing agent additive, can be transferred from one of the two points to the other point can flow.
  • a fluid in particular an extinguishing agent or an extinguishing agent additive
  • This can be the case in particular if both points are on a line or at the end of a line and the pipes implementing the lines merge directly into one another at the two points - which therefore effectively coincide - so that the interior spaces of the pipes involved have a common, form a continuous cavity.
  • two points in the admixing system are "connected in a fluid-conducting manner" can also mean that further devices, in particular pipes or pipe networks, are arranged between the two points, so that the fluid can flow through these devices from one point to the other.
  • the flow of the fluid is preferably not affected by flow-controlling or flow-influencing devices such as valves, flaps, pumps or the like.
  • the cylinder deactivation is implemented in such a way that only the pump head cover of the admixing pump itself has to be modified, but the majority of the pump can be used in its original state. This increases the operational reliability of the proportioning system.
  • the implementation of the cylinder deactivation is also structurally simple, since essentially only the switching device and the return flow line have to be provided as additional elements. In this way, the object on which the invention is based is achieved.
  • a pressure-maintaining valve is arranged in the return flow line to generate a counterpressure on the extinguishing agent additive flowing through the return flow line.
  • the at least one returnable outlet is fluidly connected to exactly one cylinder.
  • the at least one returnable outlet can also be connected in a fluid-conducting manner to two, three or more than three cylinders.
  • the admixing pump has two, three or more than three reflux-capable outlets. If each returnable output has its own switching device, a corresponding number of different admixing rates can be set by switching several switching devices in the direction of the return flow line. If, for example, in a proportioning pump with six cylinders each cylinder is fluidly connected to its own return-flow-capable outlet, the proportioning rate can be increased from 6% to 5%, 4%, 3% by switching off one, two, three, four or five cylinders. , 2% and 1% respectively.
  • the admixing pump has exactly three cylinders. In practice, this represents a good compromise for a proportioning system between the delivery capacity of the proportioning pump and its costs as well as the flexibility in setting the proportioning rate. This means that in In this case, by switching off one or two cylinders, the admixing rate can be reduced, for example, from 3% to 2% or 1% if all three cylinders have the same volume.
  • the admixing pump can of course also have a different number of cylinders, in particular exactly one, exactly two, exactly four or more than four cylinders.
  • the switching device is a directional control valve, in particular a ball valve.
  • This is a structurally simple element for switching fluid flows in a pipe system.
  • the switching device can be switched over by means of an electric drive.
  • the admixing rate can also be changed by a remote control device such as a control center of a fire extinguishing center by actuating the electrical drive of the switching device via a wired or wireless connection from the control device and thereby switching off one or more cylinders in the admixing pump. their shutdown is lifted again.
  • the admixing system 1 is supplied with extinguishing water from an extinguishing water tank (not shown).
  • the extinguishing water is pumped out of the extinguishing water tank by an extinguishing water pump 27 and filtered through a filter 32.
  • the water motor 2 preferably works according to the reciprocating piston or rotation principle.
  • the extinguishing water reaches the motor-side end 11 of the admixing line 10 and is from there passed through the admixing line 10 to its output end 12, to which the consumer or consumers of the fire extinguishing system, such as one or more sprinkler nozzles or also connect a frothing nozzle and an extinguishing monitor (neither shown).
  • the consumer or consumers of the fire extinguishing system such as one or more sprinkler nozzles or also connect a frothing nozzle and an extinguishing monitor (neither shown).
  • Part of the extinguishing water conveyed by the extinguishing water pump 27 is branched off into a flushing line 47 before (i.e. upstream) the water motor 2, provided that the shut-off valve 18 arranged therein is open, filtered in a filter 19 and sent to an admixing pump 6 as flushing water via a check valve 20 whose input 7 is supplied.
  • the admixing pump 6 can be flushed with extinguishing water without having to keep a separate supply of flushing water for this purpose.
  • the output shaft 5 of the water motor 2 is connected to the drive shaft 9 of the admixing pump 6 via a clutch 25. With the output shaft 5 of the water motor 2, the drive shaft 9 of the admixing pump 6 is also set in a rotational movement and in turn drives the admixing pump 6.
  • the admixing pump 6 is preferably a plunger pump or an adjustable plunger pump with three cylinders.
  • the extinguishing agent additive in particular a foam agent, is provided in the extinguishing agent additive tank 24.
  • the extinguishing agent additive passes through an extinguishing agent additive input line 35 from its inlet end 36, which is fluidly connected to the extinguishing agent additive tank 24, via a shut-off valve 39, a sight glass 17, through which the proper delivery of the extinguishing agent additive can be checked, and a check valve 33 to the pump-side end 37 the extinguishing agent additive input line 35 and thus to the inlet 7 of the admixing pump 6.
  • the check valve 33 prevents flushing water from the flushing line 47 from getting into the extinguishing agent additive input line 35.
  • the extinguishing agent additive is sucked in by the admixing pump 6, pressurized by it and conveyed to the outlets 8a, 8b of the admixing pump 6.
  • the admixing pump 6 is protected from excessive pressure by a pressure relief valve 38.
  • the admixing pump 6 has two outputs 8a and 8b.
  • the non-returnable outlet 8a is fluidly connected to the third cylinder and the returnable outlet 8b to the first and second cylinders of the admixing pump 6.
  • the non-returnable outlet 8a can also be connected to two cylinders, such as the second and third cylinders, and the returnable outlet 8b can be connected to one cylinder, such as the first cylinder.
  • the extinguishing agent additive conveyed by the third cylinder first reaches the 3-way "admixing/returning" ball valve 34 via a delivery line 40 for the third cylinder, the function of which is described in more detail below and in the corresponding one “Mixing” position of the 3-way ball valve 34 into the pump-side end 14 of the extinguishing agent additive output line 13.
  • the delivery line 40 for the third cylinder can be vented via a vent valve 46, with any air contained in the extinguishing agent additive being able to flow out into the ambient air via a hose 42 and an overflow opening 43.
  • the Pressure of the extinguishing agent additive in the delivery line 40 can be monitored via a pressure gauge 45, which is connected to the delivery line 40 via a stopcock 21.
  • a pressure compensation tank 22 is connected to the delivery line 40.
  • the pressure compensation tank 22 acts as a pulsation damper and dampens pulsations in the extinguishing agent additive flow, which are generated by the oscillating movement of the pistons of the admixing pump 6, which is preferably designed as a plunger pump.
  • the pressure compensation tank 22 can in particular be a pressure wind vessel or a tubular membrane pulsation damper.
  • the extinguishing agent additive reaches the admixing line end 15 of the extinguishing agent additive output line 13 via a check valve 26, where it is fluidly connected to the admixing line 10.
  • the mixing point 16 is also located there, where the extinguishing agent additive is mixed with the extinguishing water.
  • the check valve 26 prevents extinguishing water from reaching the extinguishing agent additive output line 13 via the admixing point 16.
  • the extinguishing agent additive conveyed by the first and second cylinders passes via a first delivery line 41a for the first and second cylinders to a “cylinder switch-off” ball valve 28.
  • the extinguishing agent additive passes over a second delivery line 41b for the first and second cylinders also to the 3-way ball valve "mixing/return" 34 and from there, when the 3-way ball valve 34 is in the appropriate position, in the same way as the extinguishing agent additive conveyed by the third cylinder Extinguishing agent additive output line 13 and is mixed into the extinguishing water in the admixing line 10 at the admixing point 16.
  • the volume ratio between the admixed extinguishing agent additive and the extinguishing water, ie the admixing rate is essentially constant unless the cylinder deactivation is used.
  • the admixing rate is, for example, 3%.
  • the extinguishing agent additive conveyed by the first and second cylinders passes from the first delivery line 41a into the pump outlet end 30 of the return flow line 29, through the return flow line 29 to its pump inlet end 31 and enters there again the proportioning pump 6, either at its inlet 7 or - as in Fig. 1 shown - at a separate inlet of the admixing pump 6.
  • a pressure maintaining valve 23 generates a counterpressure on the extinguishing agent additive flowing through the return flow line 29, which generates essentially the same pressure conditions in the first and second cylinders as in the third cylinder of the admixing pump 6 and in this way ensures a quiet Run of the proportioning pump 6 ensures.
  • the admixing rate is, for example, only 1% instead of 3%, since only the third cylinder delivers extinguishing agent additive into the extinguishing agent additive output line 13 and thus only a third of the maximum amount of extinguishing agent additive is mixed into the extinguishing water per unit of time.
  • the 3-way ball valve 34 can also be brought into the “return” position. In this position of the 3-way ball valve 34, the extinguishing agent additive from the delivery line 40 for the third cylinder and possibly from the second delivery line 41b for the first and second cylinders is not directed to the admixing point 16, but back into the extinguishing agent additive tank via a return line 44 24.
  • the admixing rate can be measured in this operating mode of the admixing system 1 by further measuring devices (not shown). However, the extinguishing agent additive is not actually mixed into the extinguishing water and is therefore not lost during the control measurement.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zumischsystem für Feuerlöschanlagen. Eine Feuerlöschanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage aufweisend eine Pumpe, ein Leitungssystem und ein Schaummittel-Zumischsystem, mit der ein Löschmittel insbesondere durch Düsen, Schaumrohre oder Schaumgeneratoren ausgebracht werden kann. Bei der Feuerlöschanlage kann es sich um eine stationäre Anlage wie eine Feuerlöschanlage in einem Tanklager mit einem fest montierten sogenannten Monitor, d. h. einem großen Strahlrohr, oder auch um eine fest montierte Sprinkler-Anlage in einem Gebäude handeln. Es kann sich aber auch um eine mobile Anlage auf einem Fahrzeug oder Abrollbehälter handeln.
  • Derartige Feuerlöschanlagen werden üblicherweise mit Wasser als Löschmittel betrieben. Es ist jedoch in vielen Fällen vorteilhaft, das Löschmittel vor dem Ausbringen auf das zu bekämpfende Feuer aufzuschäumen, damit das aufgebrachte Löschmittel eine Löschmitteldecke von längerer Bestandsdauer bildet, durch welche das Feuer erstickt werden kann. Hierzu wird dem Löschmittel üblicherweise zunächst ein Löschmitteladditiv, hier ein Schaummittel, in einem bestimmten Verhältnis zugemischt. Sodann wird das Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemisch (der sogenannte "Premix") in einer Düse durch Zuführung von Luft aufgeschäumt und auf das zu löschende Feuer ausgebracht. Das Volumenverhältnis des Löschmitteladditivs zu dem Löschmittel, die sogenannte Zumischrate, beträgt typischerweise zwischen 0,5 % und 6 %.
  • Ein anderes Löschmitteladditiv, welches dem Löschmittel zugemischt werden kann, ist ein Netzmittel oder "wetting agent", welches die Oberflächenspannung des Löschmittels, insbesondere des Löschwassers, herabsetzt. Dies ist beispielsweise bei der Bekämpfung von Waldbränden vorteilhaft, weil das Löschwasser hierdurch größere Flächen, insbesondere auf den Blättern von Bäumen, benetzen und somit effizienter eingesetzt werden kann. Weiterhin kann das Löschwasser durch die herabgesetzte Oberflächenspannung tiefer in den Waldboden eindringen, um beispielsweise tiefere Glutnester zu löschen.
  • Es existieren auch Schaummittel, die ebenso (dann ggf. mit anderen Zumischraten, insbesondere mit einer minimalen Zumischrate von 0,1 %) als Netzmittel einsetzbar sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden teilweise am Beispiel von Wasser als Löschmittel und Schaummittel als Löschmitteladditiv beschrieben. Dies ist jedoch nicht als einschränkend zu verstehen. Die Erfindung kann genauso bei der Zumischung von beliebigen Löschmitteladditiven zu beliebigen Löschmitteln eingesetzt werden.
  • Für den Betrieb der Feuerlöschanlage mit dem Zumischsystem können sowohl das Löschmittel als auch das Löschmitteladditiv in einem Löschmitteltank bzw. in einem Löschmitteladditivtank oder auch über eine Löschmittelversorgungsleitung bzw. über eine Löschmitteladditivversorgungsleitung bereitgestellt werden. Im Falle der Bereitstellung des Löschmittels in einem Löschmitteltank ist weiterhin eine Löschmittelpumpe erforderlich, welche das Löschmittel aus dem Löschmitteltank fördert, mit Druck beaufschlagt und dem Zumischsystem zuführt. Die soeben genannten Komponenten sind jedoch nicht Teil des Zumischsystems selbst.
  • Die zu erzeugende Mischung aus dem Löschmittel und dem Löschmitteladditiv, d. h. der Premix, wird im Falle eines Schaummittels als Löschmitteladditiv dann in Form eines Premixstroms durch eine Aufschäumdüse geleitet, in der durch den Premixstrom Umgebungsluft angesaugt und mit dem Premix vermischt wird. Hierdurch wird das Schaummittel im Premix aktiviert und der Premix aufgeschäumt, sodass ein Löschmittelschaum aus der Aufschäumdüse austritt und auf das Feuer ausgebracht werden kann.
  • Die zum Aufschäumen des Schaummittels benötigte Luft kann dem Premix auch in Form von Druckluft zugeführt werden. Im Falle einer solchen, Druckluftschaum erzeugenden Anlage spricht man von einer CAFS-Anlage (Compressed Air Foam System).
  • Es ist zwar möglich, den Premix unabhängig von der Feuerlöschanlage im Voraus herzustellen, jedoch muss dieser dann möglicherweise über längere Zeit gelagert werden. Es ist daher in vielen Fällen vorteilhafter, den Premix erst unmittelbar vor der Ausbringung des Löschmittels auf das zu bekämpfende Feuer herzustellen. Zu diesem Zweck weist das Zumischsystem eine Zumischpumpe auf, durch welche das Löschmitteladditiv gefördert und dem Löschmittel zugemischt werden kann.
  • In dem für die vorliegende Erfindung betrachteten Zumischsystem wird die Zumischpumpe durch einen Motor angetrieben, der wiederum durch einen Strom des Löschmittels selbst angetrieben wird.
  • In dem oben genannten, nicht einschränkenden Anwendungsbeispiel der Erfindung weist das Zumischsystem somit einen Wassermotor auf, der durch den Löschwasserstrom angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist die Ausgangswelle des Wassermotors mit der Eingangswelle der Zumischpumpe gekoppelt, beispielsweise durch eine Kupplung.
  • Das von der Zumischpumpe geförderte Löschmitteladditiv wird dann durch eine Löschmitteladditivausgangsleitung von der Zumischpumpe in eine Zumischleitung geleitet und dort dem Löschmittelstrom zugemischt, um den Premix zu erzeugen.
  • Ein Zumischsystem zur Zumischung von Schaummittel in Löschwasser mit konstanter Zumischrate, welches den oben beschriebenen Aufbau aufweist, wird etwa in dem Datenblatt D Roos: "DATA SHEET PROPORTIONER FD20000 FOR STATIONARY EXTINGUISHING SYSTEMS", 4. September 2018 (2018-09-04), Seiten 1-4, XP055764804, www.firedos.com, welches das Produkt FD20000 der Anmelderin betrifft, gezeigt.
  • Dieser Aufbau des Zumischsystems, bei dem die Zumischpumpe durch den ohnehin vorhandenen Löschmittelstrom angetrieben wird, hat den Vorteil, dass die Zumischpumpe keine Antriebsenergie, insbesondere Elektrizität, von außen benötigt, wodurch das Zumischsystem sehr ausfallsicher ist. Weiterhin ist die Förderleistung der Zumischpumpe im Wesentlichen proportional zur Drehzahl des Motors, welche wiederum im Wesentlichen proportional zur Durchflussrate des Löschmittelstroms ist. Auf diese Weise wird automatisch eine im Wesentlichen konstante Zumischrate erreicht, ohne dass weitere Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen erforderlich sind.
  • Bei einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen ist es wünschenswert, verschiedene Werte für die Zumischrate einstellen zu können. Dadurch können beispielsweise verschiedene Löschmitteladditive eingesetzt werden, die verschiedene Zumischraten erfordern (beispielsweise 6 % oder 4 %), oder dasselbe Löschmitteladditiv kann, wie oben erwähnt, durch eine Veränderung der Zumischrate (beispielsweise von 2% auf 0,1%) einmal als Schaummittel und einmal als Netzmittel eingesetzt werden.
  • Eine konstruktiv einfache Möglichkeit, die Zumischrate zu verändern, besteht bei einem Zumischsystem mit dem oben beschriebenen Aufbau darin, die Zumischpumpe als Kolbenpumpe, insbesondere als Plungerpumpe, auszugestalten und durch eine Abschaltung eines oder mehrerer Zylinder die Förderleistung der Kolbenpumpe gezielt zu verringern. Da die Zumischrate proportional zur Förderleistung der Zumischpumpe ist, ergibt sich auf diese Weise auch eine entsprechende Verringerung der Zumischrate. Bei einer Kolbenpumpe mit sechs Zylindern kann auf diese Weise beispielsweise durch die Abschaltung eines Zylinders die Zumischrate von 6 % auf 5 % oder durch die Abschaltung von zwei Zylindern von 6 % auf 4 % verringert werden.
  • Die "Abschaltung" eines bestimmten Zylinders ist im Sinne der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass kein von diesem Zylinder gefördertes Löschmitteladditiv unmittelbar in die Löschmitteladditivausgangsleitung gelangt und damit dem Löschmittel in der Zumischleitung zugemischt wird.
  • Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Kolben in dem betreffenden Zylinder mechanisch stillgelegt wird, also keine Bewegungen ausführt und damit auch kein Löschmitteladditiv fördert. Es kann jedoch auch dadurch erreicht werden, dass der Kolben in dem betreffenden Zylinder mechanisch unverändert arbeitet, sich also bewegt und Löschmitteladditiv fördert, gleichzeitig jedoch verhindert wird, dass das geförderte Löschmitteladditiv in die Löschmitteladditivausgangsleitung gelangt. Insbesondere kann das von dem betreffenden Zylinder geförderte Löschmitteladditiv umgeleitet und in den Löschmitteladditivtank bzw. in die Löschmitteladditiveingangsleitung zurückgefördert werden, sodass es nicht verloren geht, sondern für eine erneute Förderung durch die Zumischpumpe und Zumischung zum Löschmittel zur Verfügung steht.
  • In der Praxis wird die zweite genannte Möglichkeit für die sogenannte Zylinderabschaltung bevorzugt, da es einfacher ist, den Löschmitteladditivstrom zu steuern, als die Kolben von einem oder mehreren Zylindern der Kolbenpumpe mechanisch abzukoppeln und stillzulegen. Es wird daher im Folgenden nur diese zweite Möglichkeit einer Rückförderung des Löschmitteladditivs zur Zumischpumpe betrachtet.
  • Bisher wird eine solche Rückforderung des von einzelnen Zylindern der Zumischpumpe geförderten Löschmitteladditivs derart realisiert, dass der Arbeitsraum des betreffenden Zylinders angebohrt wird und von der Bohrung eine "Bypassleitung" zur Eingangsseite der Zumischpumpe verlegt wird. Diese Bypassleitung kann durch einen einfachen Absperrhahn, beispielsweise einen Kugelhahn, geöffnet und geschlossen werden. Im geschlossenen Zustand der Bypassleitung ist diese inaktiv, und der zugehörige Zylinder fördert das Löschmitteladditiv in normaler Weise zum Ausgang der Zumischpumpe. Im geöffneten Zustand der Bypassleitung strömt das in den Arbeitsraum des zugehörigen Zylinders gelangende Löschmitteladditiv aufgrund der unterschiedlichen Druckverhältnisse zurück zum Eingang der Zumischpumpe, d. h. auf die "Saugseite" der Zumischpumpe.
  • Bei den Zumischsystemen der Anmelderin, in denen die Zumischpumpe beispielsweise drei Zylinder aufweist, lässt sich auf diese Weise beispielsweise die Zumischrate entweder durch die Abschaltung eines Zylinders von 3 % auf 2 % oder durch die Abschaltung von zwei Zylindern von 3 % auf 1 % verringern.
  • Diese Lösung für die Zylinderabschaltung erfordert jedoch eine konstruktive Anpassung der Zumischpumpe, welche aufwendig ist und hohe Kosten verursacht und zusätzlich die Betriebssicherheit des Zumischsystems beeinträchtigen kann, da die zum Beispiel betriebsfertig von ihrem Hersteller gelieferte Zumischpumpe beim Bau des Zumischsystems noch nachträglich "manipuliert" werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen mit dem oben beschriebenen Aufbau die Zylinderabschaltung einfacher und sicherer zu realisieren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zumischsystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung geht aus von einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen zum Zumischen eines Löschmitteladditivs, insbesondere eines Schaummittels, zu einem Löschmittel, insbesondere Wasser.
  • Das Zumischsystem weist einen von einem Löschmittelstrom antreibbaren Motor auf, insbesondere einen Wassermotor, mit einem Eingang zur Zuleitung des Löschmittels zu dem Motor, insbesondere aus einem Löschmitteltank oder aus einer Löschmittelversorgungsleitung, einem Ausgang zur Abführung des Löschmittels von dem Motor und einer von dem Motor antreibbaren Abtriebswelle.
  • Das Zumischsystem weist ferner eine Zumischpumpe zum Fördern des Löschmitteladditivs auf mit einer Antriebswelle, welche mit der Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist, einem Eingang zur Bereitstellung des Löschmitteladditivs, insbesondere aus einem Löschmitteladditivtank oder aus einer Löschmitteladditivversorgungsleitung, und wenigstens einem Ausgang zur Abführung des von der Zumischpumpe geförderten Löschmitteladditivs.
  • Weiterhin weist das Zumischsystem eine Löschmitteladditiveingangsleitung mit einem ersten, eingangsseitigen Ende und einem zweiten, pumpenseitigen Ende auf, wobei das pumpenseitige Ende mit dem Eingang der Zumischpumpe fluidleitend verbunden ist.
  • Ferner weist das Zumischsystem einer Zumischleitung mit einem ersten, motorseitigen Ende und einem zweiten, ausgabeseitigen Ende auf, wobei das motorseitige Ende mit dem Ausgang des Motors fluidleitend verbunden ist.
  • Außerdem weist das Zumischsystem eine Löschmitteladditivausgangsleitung mit einem ersten, pumpenseitigen Ende und einem zweiten, zumischleitungsseitigen Ende auf, wobei das pumpenseitige Ende mit dem wenigstens einen Ausgang der Zumischpumpe und das zumischleitungsseitige Ende mit der Zumischleitung an einer Zumischstelle fluidleitend verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist die Zumischpumpe eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Plungerpumpe, mit mehreren Zylindern und weist wenigstens zwei Ausgänge auf, wobei jeder Ausgang mit wenigstens einem Zylinder und jeder Zylinder mit genau einem Ausgang fluidleitend verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß weist das Zumischsystem weiterhin eine Rückflussleitung mit einem ersten, pumpenausgangsseitigen Ende und einem zweiten, pumpeneingangsseitigen Ende auf, wobei wenigstens ein erster, rückflussfähiger Ausgang der Zumischpumpe über eine Umschalteinrichtung umschaltbar entweder mit dem pumpenausgangsseitigen Ende der Rückflussleitung oder mit dem pumpenseitigen Ende der Löschmitteladditivausgangsleitung fluidleitend verbunden ist, die übrigen, nicht rückflussfähigen Ausgänge der Zumischpumpe mit dem pumpenseitigen Ende der Löschmitteladditivausgangsleitung fluidleitend verbunden sind und das pumpeneingangsseitige Ende der Rückflussleitung mit der Löschmitteladditiveingangsleitung oder mit dem Eingang der Zumischpumpe fluidleitend verbunden ist.
  • Falls die Zumischpumpe mehrere rückflussfähige Ausgänge aufweist, weist vorzugsweise jeder rückflussfähige Ausgang eine eigene Umschalteinrichtung auf.
  • Der Begriff, dass zwei Stellen in dem Zumischsystem "fluidleitend verbunden" sind, kann im vorliegenden Kontext bedeuten, dass die beiden Stellen unmittelbar derart verbunden sind, dass ein Fluid, insbesondere ein Löschmittel oder ein Löschmitteladditiv, von einer der beiden Stellen zu der anderen Stelle strömen kann. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn beide Stellen auf einer Leitung oder am Ende einer Leitung liegen und die die Leitungen realisierenden Rohre an den beiden Stellen - die somit faktisch zusammenfallen - unmittelbar ineinander übergehen, so dass die Innenräume der beteiligten Rohre einen gemeinsamen, durchgehenden Hohlraum bilden.
  • Dass zwei Stellen in dem Zumischsystem "fluidleitend verbunden" sind, kann aber auch bedeuten, dass zwischen den beiden Stellen weitere Einrichtungen, insbesondere Rohre oder auch Rohrnetze, angeordnet sind, sodass das Fluid durch diese Einrichtungen von der einen zu der anderen Stelle strömen kann.
  • Die Strömung des Fluids wird dabei vorzugsweise nicht durch strömungssteuernde oder -beeinflussende Einrichtungen wie Ventile, Klappen, Pumpen oder Ähnliches beeinträchtigt.
  • In dem erfindungsgemäßen Zumischsystem ist die Zylinderabschaltung so realisiert, dass von der Zumischpumpe selbst nur der Pumpenkopfdeckel modifiziert werden muss, der Großteil der Pumpe aber im Originalzustand verwendet werden kann. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Zumischsystems erhöht. Auch ist die Realisierung der Zylinderabschaltung konstruktiv einfach, da als zusätzliche Elemente im Wesentlichen nur die Umschalteinrichtung und die Rückflussleitung vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist in der Rückflussleitung ein Druckhalteventil zur Erzeugung eines Gegendrucks auf das durch die Rückflussleitung strömende Löschmitteladditiv angeordnet.
  • Hierdurch wird das Problem gelöst, dass die Kolben in den "abgeschalteten" Zylindern, also in denjenigen Zylindern, aus denen das Löschmitteladditiv durch die Rückflussleitung in die Löschmitteladditiveingangsleitung oder zum Eingang der Zumischpumpe zurückgefördert wird, quasi "im Leerlauf' arbeiten, also im Wesentlichen ohne dass das durch sie geförderte Löschmitteladditiv einen Gegendruck auf den betreffenden Kolben ausübt. Die übrigen Zylinder müssen dagegen das Löschmitteladditiv mit Druck beaufschlagen, um es durch die Löschmitteladditivausgangsleitung zur Zumischstelle fördern zu können. Die sich hierdurch ergebenden unterschiedlichen Druckverhältnisse zwischen den einzelnen Zylindern der Zumischpumpe bewirken einen unruhigen Lauf der Zumischpumpe insgesamt.
  • Durch eine geeignete Auslegung des Druckhalteventils lässt sich in allen Zylindern der Zumischpumpe im Wesentlichen derselbe Druck einstellen. Dadurch ist ein ruhiger Lauf der Zumischpumpe gewährleistet, was sich wiederum positiv auf die Geräuschentwicklung sowie auf die Lebensdauer der Zumischpumpe auswirkt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der wenigstens eine rückflussfähige Ausgang mit genau einem Zylinder fluidleitend verbunden. Der wenigstens eine rückflussfähige Ausgang kann aber auch mit zwei, drei oder mehr als drei Zylindern fluidleitend verbunden sein.
  • Welche Konfiguration im Einzelfall gewählt wird, hängt sowohl von der Zahl der Zylinder der Zumischpumpe als auch von den für das Zumischsystem vorgesehenen Anwendungen ab. So können beispielsweise bei einer Zumischpumpe mit sechs Zylindern drei Zylinder mit dem rückflussfähigen Ausgang fluidleitend verbunden sein. Dann lässt sich durch einen einzigen Bedienvorgang, nämlich durch die Umschaltung der Umschalteinrichtung in Richtung der Rückflussleitung und damit die Abschaltung der drei genannten Zylinder, die Zumischrate beispielsweise von 6 % auf 3 % verringern.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Zumischpumpe zwei, drei oder mehr als drei rückflussfähige Ausgänge auf. Sofern jeder rückflussfähige Ausgang eine eigene Umschalteinrichtung aufweist, lässt sich durch die Umschaltung mehrerer Umschalteinrichtungen in Richtung der Rückflussleitung eine entsprechende Anzahl von verschiedenen Zumischraten einstellen. Wenn beispielsweise bei einer Zumischpumpe mit sechs Zylindern jeder Zylinder mit einem eigenen rückflussfähigen Ausgang fluidleitend verbunden ist, lässt sich durch die Abschaltung von einem, zwei, drei, vier oder fünf Zylindern die Zumischrate beispielsweise von 6 % auf 5 %, 4 %, 3 %, 2 % bzw. 1 % verringern.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Zumischpumpe genau drei Zylinder auf. Dies stellt für ein Zumischsystem in der Praxis einen guten Kompromiss zwischen der Förderleistung der Zumischpumpe und deren Kosten sowie der Flexibilität bei der Einstellung der Zumischrate dar. So kann in diesem Fall durch die Abschaltung von einem oder zwei Zylindern die Zumischrate beispielsweise von 3 % auf 2 % bzw. 1 % verringert werden, wenn alle drei Zylinder dasselbe Volumen aufweisen.
  • Es ist aber auch möglich, dass die drei Zylinder verschiedene Volumina aufweisen. Falls beispielsweise das Volumen des ersten Zylinders für sich alleine einer Zumischrate von 3 %, das Volumen des zweiten Zylinders für sich alleine einer Zumischrate von 2 % und das Volumen des dritten Zylinders für sich alleine einer Zumischrate von 1 % entsprechen, kann durch die Abschaltung des ersten Zylinders oder des ersten und des zweiten Zylinders die Zumischrate beispielsweise von 3 % + 2 % + 1 % = 6 % auf 2 % + 1 % = 3 % bzw. 1 % verringert werden.
  • Die Zumischpumpe kann selbstverständlich auch eine andere Anzahl von Zylindern, insbesondere genau einen, genau zwei, genau vier oder mehr als vier Zylinder, aufweisen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Umschalteinrichtung ein Wegeventil, insbesondere ein Kugelhahn. Dies ist ein konstruktiv einfaches Element zur Umschaltung von Fluidströmungen in einem Leitungssystem.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Umschalteinrichtung mittels eines elektrischen Antriebs umschaltbar. Auf diese Weise lässt sich die Zumischrate auch durch eine entfernte Steuerungseinrichtung wie einen Leitstand einer Feuerlöschzentrale verändern, indem der elektrische Antrieb der Umschalteinrichtung über eine drahtgebundene oder auch drahtlose Verbindung von der Steuerungseinrichtung betätigt wird und dadurch ein oder mehrere Zylinder in der Zumischpumpe abgeschaltet werden bzw. ihre Abschaltung wieder aufgehoben wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Zumischsystems mit den Schritten:
    • Zuleiten eines Löschmittelstroms zum Eingang des Motors,
    • Antreiben des Motors durch den Löschmittelstrom,
    • Antreiben der Abtriebswelle des Motors durch den Motor,
    • Abführen des Löschmittels vom Ausgang des Motors in die Zumischleitung,
    • Antreiben der Antriebswelle der Zumischpumpe durch die Abtriebswelle des Motors,
    • Antreiben der Zumischpumpe durch deren Antriebswelle,
    • Zuführen des Löschmitteladditivs durch die Löschmitteladditiveingangsleitung zum Eingang der Zumischpumpe,
    • Fördern des Löschmitteladditivs durch die Zumischpumpe,
    • Abführen des Löschmitteladditivs von dem wenigstens einen ersten, rückflussfähigen Ausgang der Zumischpumpe je nach Stellung der Umschalteinrichtung in die Rückflussleitung oder in die Löschmitteladditivausgangsleitung,
    • ggf. Abführen des Löschmitteladditivs aus der Rückflussleitung in die Löschmitteladditiveingangsleitung,
    • Abführen des Löschmitteladditivs von den übrigen, nicht rückflussfähigen Ausgängen der Zumischpumpe in die Löschmitteladditivausgangsleitung,
    • Zumischen des Löschmitteladditivs zu dem Löschmittel in der Zumischleitung an der Zumischstelle,
    • Ausgeben des Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemischs (Premix) am ausgabeseitigen Ende der Zumischleitung.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit der Figur. Dabei zeigt:
    • Fig.1
    ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Zumischsystems einschließlich weiterer Komponenten einer Feuerlöschanlage.
  • Das Zumischsystem 1 wird aus einem Löschwassertank (nicht dargestellt) mit Löschwasser versorgt. Das Löschwasser wird durch eine Löschwasserpumpe 27 aus dem Löschwassertank herausgepumpt und durch einen Filter 32 gefiltert.
  • Auf diese Weise wird das Löschwasser mit Druck beaufschlagt, bevor es dem Wassermotor 2 an dessen Eingang 3 zugeführt wird und diesen antreibt. Der Wassermotor 2 arbeitet vorzugsweise nach dem Hubkolben- oder nach dem Rotationsprinzip.
  • Am Ausgang 4 des Wassermotors 2 gelangt das Löschwasser in das motorseitige Ende 11 der Zumischleitung 10 und wird von dort durch die Zumischleitung 10 zu deren ausgabeseitigem Ende 12 geleitet, an die sich der oder die Verbraucher der Feuerlöschanlage, wie eine oder mehrere Sprinkler-Düsen oder auch eine Aufschäumdüse und ein Löschmonitor, anschließen (alle nicht gezeigt).
  • Ein Teil des von der Löschwasserpumpe 27 geförderten Löschwassers wird bereits vor (d. h. stromaufwärts) dem Wassermotor 2 in eine Spülleitung 47 abgezweigt, sofern der darin angeordnete Absperrhahn 18 geöffnet ist, in einem Filter 19 gefiltert und über ein Rückschlagventil 20 als Spülwasser einer Zumischpumpe 6 an deren Eingang 7 zugeführt. Auf diese Weise kann die Zumischpumpe 6 mit Löschwasser gespült werden, ohne dass hierfür ein gesonderter Vorrat an Spülwasser vorgehalten werden muss.
  • Die Abtriebswelle 5 des Wassermotors 2 ist über eine Kupplung 25 mit der Antriebswelle 9 der Zumischpumpe 6 verbunden. Mit der Abtriebswelle 5 des Wassermotors 2 wird somit auch die Antriebswelle 9 der Zumischpumpe 6 in eine Rotationsbewegung versetzt und treibt wiederum die Zumischpumpe 6 an. Die Zumischpumpe 6 ist im Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Plungerpumpe oder eine verstellbare Plungerpumpe mit drei Zylindern.
  • Das Löschmitteladditiv, insbesondere ein Schaummittel, wird in dem Löschmitteladditivtank 24 bereitgestellt. Das Löschmitteladditiv gelangt durch eine Löschmitteladditiveingangsleitung 35 von deren eingangsseitigem Ende 36, welches mit dem Löschmitteladditivtank 24 fluidleitend verbunden ist, über einen Absperrhahn 39, ein Schauglas 17, durch welches die ordnungsgemäße Förderung des Löschmitteladditivs kontrolliert werden kann, und eine Rückschlagklappe 33 zum pumpenseitigen Ende 37 der Löschmitteladditiveingangsleitung 35 und damit zum Eingang 7 der Zumischpumpe 6. Die Rückschlagklappe 33 verhindert, dass Spülwasser aus der Spülleitung 47 in die Löschmitteladditiveingangsleitung 35 gelangen kann. Das Löschmitteladditiv wird von der Zumischpumpe 6 angesaugt, von dieser mit Druck beaufschlagt und zu den Ausgängen 8a, 8b der Zumischpumpe 6 gefördert. Die Zumischpumpe 6 wird durch ein Druckbegrenzungsventil 38 vor zu hohen Drücken geschützt.
  • Die Zumischpumpe 6 weist im Ausführungsbeispiel zwei Ausgänge 8a und 8b auf. Der nicht rückflussfähige Ausgang 8a ist mit dem dritten Zylinder und der rückflussfähige Ausgang 8b mit dem ersten und dem zweiten Zylinder der Zumischpumpe 6 fluidleitend verbunden. In einer anderen Ausführung kann auch der nicht rückflussfähige Ausgang 8a mit zwei Zylindern, etwa dem zweiten und dem dritten Zylinder, und der rückflussfähige Ausgang 8b mit einem Zylinder, etwa dem ersten Zylinder, verbunden sein.
  • Von dem nicht rückflussfähigen Ausgang 8a der Zumischpumpe 6 gelangt das vom dritten Zylinder geförderte Löschmitteladditiv über eine Förderleitung 40 für den dritten Zylinder zunächst zu dem 3-Wege-Kugelhahn "Zumischen/Rückführen" 34, dessen Funktion unten genauer beschrieben wird, und in der entsprechenden Stellung "Zumischen" des 3-Wege-Kugel-Hahns 34 in das pumpenseitige Ende 14 der Löschmitteladditivausgangsleitung 13.
  • Die Förderleitung 40 für den dritten Zylinder ist über ein Entlüftungsventil 46 entlüftbar, wobei etwaige im Löschmitteladditiv enthaltene Luft über einen Schlauch 42 und eine Überströmöffnung 43 in die Umgebungsluft ausströmen kann. Der Druck des Löschmitteladditivs in der Förderleitung 40 kann über einen Druckmesser 45 überwacht werden, welcher über einen Absperrhahn 21 an die Förderleitung 40 angeschlossen ist.
  • Ferner ist an die Förderleitung 40 ein Druckausgleichsbehälter 22 angeschlossen. Der Druckausgleichsbehälter 22 wirkt als Pulsationsdämpfer und dämpft Pulsationen im Löschmitteladditivstrom, welche durch die oszillierende Bewegung der Kolben der vorzugsweise als Plungerpumpe ausgestalteten Zumischpumpe 6 erzeugt werden. Der Druckausgleichsbehälter 22 kann insbesondere ein Druckwindkessel oder ein Schlauchmembran-Pulsationsdämpfer sein.
  • In der Löschmitteladditivleitung 13 gelangt das Löschmitteladditiv über ein Rückschlagventil 26 zum zumischleitungsseitigen Ende 15 der Löschmitteladditivausgangsleitung 13, wo diese mit der Zumischleitung 10 fluidleitend verbunden ist. Dort befindet sich auch die Zumischstelle 16, an der das Löschmitteladditiv dem Löschwasser zugemischt wird. Das Rückschlagventil 26 verhindert, dass Löschwasser über die Zumischstelle 16 in die Löschmitteladditivausgangsleitung 13 gelangen kann.
  • Von dem rückflussfähigen Ausgang 8b der Zumischpumpe 6 gelangt das vom ersten und zweiten Zylinder geförderte Löschmitteladditiv über eine erste Förderleitung 41a für den ersten und zweiten Zylinder zu einem Kugelhahn "Zylinderabschaltung" 28. In der Stellung "Nicht abschalten" des Kugelhahns 28 gelangt das Löschmitteladditiv über eine zweite Förderleitung 41b für den ersten und zweiten Zylinder ebenfalls zu dem 3-Wege-Kugelhahn "Zumischen/Rückführen" 34 und von dort bei einer entsprechenden Stellung des 3-Wege-Kugelhahns 34 in gleicher Weise wie das vom dritten Zylinder geförderte Löschmitteladditiv in die Löschmitteladditivausgangsleitung 13 und wird an der Zumischstelle 16 dem Löschwasser in der Zumischleitung 10 zugemischt.
  • Durch die Synchronisierung der Durchflussraten des Löschwasserstroms in der Zumischleitung 10 und des Löschmitteladditivstroms in der Löschmitteladditivausgangsleitung 13 aufgrund der Kopplung des Wassermotors 2 mit der Zumischpumpe 6 ist das Volumenverhältnis zwischen dem zugemischten Löschmitteladditiv und dem Löschwasser, d. h. die Zumischrate, im Wesentlichen konstant, sofern von der Zylinderabschaltung kein Gebrauch gemacht wird. In dem soeben beschriebenen Zustand des Zumischsystems 1, d. h. ohne Zylinderabschaltung, beträgt die Zumischrate beispielsweise 3 %.
  • Wird der Kugelhahn 28 dagegen in die Stellung "Abschalten" gebracht, gelangt das vom ersten und zweiten Zylinder geförderte Löschmitteladditiv von der ersten Förderleitung 41a in das pumpenausgangsseitige Ende 30 der Rückflussleitung 29, durch die Rückflussleitung 29 zu deren pumpeneingangsseitigem Ende 31 und tritt dort wieder in die Zumischpumpe 6 ein, entweder an deren Eingang 7 oder - wie in Fig. 1 dargestellt - an einem separaten Eingang der Zumischpumpe 6. Ein Druckhalteventil 23 erzeugt auf das durch die Rückflussleitung 29 strömende Löschmitteladditiv einen Gegendruck, der im Wesentlichen gleiche Druckverhältnisse im ersten und zweiten Zylinder wie im dritten Zylinder der Zumischpumpe 6 erzeugt und auf diese Weise für einen ruhigen Lauf der Zumischpumpe 6 sorgt.
  • In diesem Zustand des Zumischsystems 1, d. h. mit Abschaltung des ersten und zweiten Zylinders, beträgt die Zumischrate beispielsweise statt 3 % nur noch 1 %, da nur noch der dritte Zylinder Löschmitteladditiv in die Löschmitteladditivausgangsleitung 13 fördert und somit pro Zeiteinheit nur noch ein Drittel der maximalen Löschmitteladditivmenge dem Löschwasser zugemischt wird.
  • Der 3-Wege-Kugelhahn 34 kann neben der oben beschriebenen Stellung "Zumischen" noch in die weitere Stellung "Rückführen" gebracht werden. In dieser Stellung des 3-Wege-Kugelhahns 34 wird das Löschmitteladditiv aus der Förderleitung 40 für den dritten Zylinder und ggf. aus der zweiten Förderleitung 41b für den ersten und zweiten Zylinder nicht zur Zumischstelle 16 geleitet, sondern über eine Rückführleitung 44 zurück in den Löschmitteladditivtank 24.
  • Durch weitere (nicht dargestellte) Messeinrichtungen kann in dieser Betriebsart des Zumischsystems 1 die Zumischrate gemessen werden. Dabei wird das Löschmitteladditiv jedoch nicht tatsächlich dem Löschwasser zugemischt und geht somit durch die Kontrollmessung nicht verloren.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zumischsystem
    2
    Wassermotor
    3
    Eingang des Wassermotors
    4
    Ausgang des Wassermotors
    5
    Abtriebswelle des Wassermotors
    6
    Zumischpumpe
    7
    Eingang der Zumischpumpe
    8a
    nicht rückflussfähiger Ausgang der Zumischpumpe
    8b
    rückflussfähiger Ausgang der Zumischpumpe
    9
    Antriebswelle der Zumischpumpe
    10
    Zumischleitung
    11
    motorseitiges Ende der Zumischleitung
    12
    ausgabeseitiges Ende der Zumischleitung
    13
    Löschmitteladditivausgangsleitung
    14
    pumpenseitiges Ende der Löschmitteladditivausgangsleitung
    15
    zumischleitungsseitiges Ende der Löschmitteladditivausgangsleitung
    16
    Zumischstelle
    17
    Schauglas
    18
    Absperrhahn
    19
    Filter
    20
    Rückschlagventil
    21
    Absperrhahn
    22
    Druckausgleichsbehälter
    23
    Druckhalteventil
    24
    Löschmitteladditivtank
    25
    Kupplung
    26
    Rückschlagventil
    27
    Löschwasserpumpe
    28
    Kugelhahn "Zylinderabschaltung"
    29
    Rückflussleitung
    30
    pumpenausgangsseitiges Ende der Rückflussleitung
    31
    pumpeneingangsseitiges Ende der Rückflussleitung
    32
    Filter
    33
    Rückschlagklappe
    34
    3-Wege-Kugelhahn "Zumischen/Rückführen"
    35
    Löschmitteladditiveingangsleitung
    36
    eingangsseitiges Ende der Löschmitteladditiveingangsleitung
    37
    pumpenseitiges Ende der Löschmitteladditiveingangsleitung
    38
    Druckbegrenzungsventil
    39
    Absperrhahn
    40
    Förderleitung für den dritten Zylinder
    41a
    erste Förderleitung für den ersten und zweiten Zylinder
    41b
    zweite Förderleitung für den ersten und zweiten Zylinder
    42
    Schlauch
    43
    Überströmöffnung
    44
    Rückführleitung
    45
    Druckmesser
    46
    Entlüftungsventil
    47
    Spülleitung

Claims (10)

  1. Zumischsystem (1) für Feuerlöschanlagen zur Erzeugung eines Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemischs -Premix-durch Zumischen eines Löschmitteladditivs, insbesondere eines Schaummittels, zu einem Löschmittel, insbesondere Wasser, mit
    - einem von einem Löschmittelstrom antreibbaren Motor (2), insbesondere einem Wassermotor, mit einem Eingang (3) zur Zuleitung des Löschmittels zu dem Motor (2), insbesondere aus einem Löschmitteltank oder aus einer Löschmittelversorgungsleitung, einem Ausgang (4) zur Abführung des Löschmittels von dem Motor (2) und einer von dem Motor (2) antreibbaren Abtriebswelle (5),
    - einer Zumischpumpe (6) zum Fördern des Löschmitteladditivs, mit einer Antriebswelle (9), welche mit der Abtriebswelle (5) des Motors (2) gekoppelt ist, einem Eingang (7) zur Bereitstellung des Löschmitteladditivs, insbesondere aus einem Löschmitteladditivtank (24) oder aus einer Löschmitteladditivversorgungsleitung, und wenigstens einem Ausgang (8a, 8b) zur Abführung des von der Zumischpumpe (6) geförderten Löschmitteladditivs,
    - einer Löschmitteladditiveingangsleitung (35) mit einem ersten, eingangsseitigen Ende (36) und einem zweiten, pumpenseitigen Ende (37), wobei das pumpenseitige Ende (37) mit dem Eingang (7) der Zumischpumpe (6) fluidleitend verbunden ist,
    - einer Zumischleitung (10) mit einem ersten, motorseitigen Ende (11) und einem zweiten, ausgabeseitigen Ende (12), wobei das motorseitige Ende (11) mit dem Ausgang (4) des Motors (2) fluidleitend verbunden ist,
    - einer Löschmitteladditivausgangsleitung (13) mit einem ersten, pumpenseitigen Ende (14) und einem zweiten, zumischleitungsseitigen Ende (15), wobei das pumpenseitige Ende (14) mit dem wenigstens einen Ausgang (8a) der Zumischpumpe (6) und das zumischleitungsseitige Ende (15) mit der Zumischleitung (10) an einer Zumischstelle (16) fluidleitend verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zumischpumpe (6) eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Plungerpumpe, mit mehreren Zylindern ist und wenigstens zwei Ausgänge (8a, 8b) aufweist, wobei jeder Ausgang (8a, 8b) mit wenigstens einem Zylinder und jeder Zylinder mit genau einem Ausgang (8a, 8b) fluidleitend verbunden ist, und dass
    das Zumischsystem (1) weiterhin eine Rückflussleitung (29) mit einem ersten, pumpenausgangsseitigen Ende (30) und einem zweiten, pumpeneingangsseitigen Ende (31) aufweist, wobei wenigstens ein erster, rückflussfähiger Ausgang (8b) der Zumischpumpe (6) über eine Umschalteinrichtung (28) umschaltbar entweder mit dem pumpenausgangsseitigen Ende (30) der Rückflussleitung (29) oder mit dem pumpenseitigen Ende (14) der Löschmitteladditivausgangsleitung (13) fluidleitend verbunden ist, die übrigen, nicht rückflussfähigen Ausgänge (8a) der Zumischpumpe (6) mit dem pumpenseitigen Ende (14) der Löschmitteladditivausgangsleitung (13) fluidleitend verbunden sind und das pumpeneingangsseitige Ende (31) der Rückflussleitung (29) mit der Löschmitteladditiveingangsleitung (35) oder mit dem Eingang (7) der Zumischpumpe (6) fluidleitend verbunden ist.
  2. Zumischsystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückflussleitung (29) ein Druckhalteventil (23) zur Erzeugung eines Gegendrucks auf das durch die Rückflussleitung (29) strömende Löschmitteladditiv angeordnet ist.
  3. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine rückflussfähige Ausgang (8b) mit genau einem Zylinder fluidleitend verbunden ist.
  4. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine rückflussfähige Ausgang (8b) mit zwei, drei oder mehr als drei Zylindern fluidleitend verbunden ist.
  5. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischpumpe (6) zwei, drei oder mehr als drei rückflussfähige Ausgänge (8b) aufweist.
  6. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischpumpe (6) genau drei Zylinder aufweist.
  7. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zumischpumpe (6) genau einen, genau zwei, genau vier oder mehr als vier Zylinder aufweist.
  8. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (28) ein Wegeventil, insbesondere ein Kugelhahn, ist.
  9. Zumischsystem (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (28) mittels eines elektrischen Antriebs umschaltbar ist.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Zumischsystems (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten:
    - Zuleiten eines Löschmittelstroms zum Eingang (3) des Motors (2),
    - Antreiben des Motors (2) durch den Löschmittelstrom,
    - Antreiben der Abtriebswelle (5) des Motors (2) durch den Motor (2),
    - Abführen des Löschmittels vom Ausgang (4) des Motors (2) in die Zumischleitung (10),
    - Antreiben der Antriebswelle (9) der Zumischpumpe (6) durch die Abtriebswelle (5) des Motors (2),
    - Antreiben der Zumischpumpe (6) durch deren Antriebswelle (9),
    - Zuführen des Löschmitteladditivs durch die Löschmitteladditiveingangsleitung (35) zum Eingang (7) der Zumischpumpe (6),
    - Fördern des Löschmitteladditivs durch die Zumischpumpe (6),
    - Abführen des Löschmitteladditivs von dem wenigstens einen ersten, rückflussfähigen Ausgang (8b) der Zumischpumpe (6) je nach Stellung der Umschalteinrichtung (28) in die Rückflussleitung (29) oder in die Löschmitteladditivausgangsleitung (13),
    - ggf. Abführen des Löschmitteladditivs aus der Rückflussleitung (29) in die Löschmitteladditiveingangsleitung (35) oder zum Eingang (7) der Zumischpumpe (6),
    - Abführen des Löschmitteladditivs von den übrigen, nicht rückflussfähigen Ausgängen (8a) der Zumischpumpe (6) in die Löschmitteladditivausgangsleitung (13),
    - Zumischen des Löschmitteladditivs zu dem Löschmittel in der Zumischleitung (10) an der Zumischstelle (16),
    - Ausgeben des Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemischs (Premix) am ausgabeseitigen Ende (12) der Zumischleitung (10).
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