-
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Herstellung von Lösungen mit konstanten Verhältnissen
bei variablen und auf jeden Fall großen Durchflußraten.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur
Herstellung von Schaumlöschmittellösungen für industrielle
Feuerlöschanlagen geeignet, und deshalb wird sie im folgenden
für erläuternde und nicht-beschränkende Zwecke unter
Bezugnahme auf eine derartige Anwendung offenbart.
-
Die Feuerlöschanlagen industrieller Fabriken, z.B. chemischer
Fabriken, petrochemischer Fabriken, von Erdölraffinerien und
Brunnenbohranlagen, erfordern, daß zu Wasser des
Feuerlöschleitungsnetzes, welches durch geeignete Pumpen geliefert wird,
ein Schaumlöschmittelzusatz mit einem konstanten Prozentsatz
dazugemischt wird, um eine Schaumlöschmittellösung zu
erhalten, die, wenn sie abgegeben wird, z.B. mittels der
Sprinkler, einen Schaum erzeugt, der unter Beibehaltung seiner
Feuerlöscheigenschaften unter allen Arbeitsbedingungen die
Flammen löscht.
-
Viele Schaumlöschmittel, die zur Verwendung beim Feuerlöschen
geeignet sind, sind im Stand der Technik bekannt. Sie zeitigen
ihre Wirkung am besten, wenn sie in dem vorgeschriebenen
Verhältnis von Löschwasser und Schaumlöschflüssigkeit
verwendet werden. Im folgenden wird eine derartige
"Schaumlöschflüssigkeit" auch als "Zusatz" oder "Konzentrat"
bezeichnet.
-
Wenn eine überschüssige Menge an Schaumlöschflüssigkeit
verwendet wird, wird eine schlechtere Feuerlöscheigenschaft
erhalten, da es wahrscheinlich ist, daß man mit wachsenden
Anteilen über gewisse Grenzen hinaus unerwünschte oder
negative Resultate bezüglich der Eigenschaften des erzeugten
Schaums, wie z.B. einen übermäßigen Zuwachs an
Schaumviskosität,
der das Fließen des Schaums behindert, erhält.
-
Darüber hinaus treten weitere Nachteile auf, wie z.B. ein
Anwachsen der spezifischen Kosten des Schaumlöschmittels pro
Einheit an Feuerlöschlösung, eine kürzere Betriebsautonomie
der Feuerlöschanlage und die Notwendigkeit für ein häufigeres
Eingreifen des Betriebspersonals, um die verbrauchte
Schaumlöschflüssigkeit zu handhaben und nachzufüllen.
-
Diese zwei letzteren Nachteile können in einer
Feuernotfallsituation sehr kritisch und entscheidend sein.
-
Wenn im Gegensatz dazu eine ungenügende Menge an
Schaumlöschmittel verwendet wird, verliert der erzeugte Schaum mit
abnehmenden Prozentsätzen an Schaumlöschmittel sehr schnell seine
Feuerlöscheigenschaften.
-
Auf jeden Fall sollte die Genauigkeit des
Zumischungsverhältnisses des Schaumlöschmittelzusatzes innerhalb von Grenzen,
die nicht größer als + 20% oder sogar weniger sind,
beibehalten werden, um die beste Wirkung zu erzielen.
-
In den derzeitigen Feuerlöschanlagen werden die am häufigsten
verwendeten Schaumlöschnittel in wäßrigen Lösungen bei
Konzentrationen von 6% verwendet, aber die neuesten Zusätze
sind zur Verwendung bei 3% oder sogar bei 1% vorgesehen, um
die Menge an Schaumlöschmittelzusatz, die auf Lager gehalten
werden muß oder in Notfallsituationen erworben werden muß, zu
reduzieren, wobei die Betriebsautonomie die gleiche ist; oder
um im Gegenteil die Betriebsautonomie bei gleichem gelagerten
Zusatzvolumen zu steigern.
-
Ein derartiges Problem stellt sich als sehr wichtig heraus,
da die zum Feuer löschen erforderlichen Durchflußmengen
(Durchflußraten [flow rates]) in jedem Fall sehr hoch sind und
die Mengen an Schaumlöschmittel -auch wenn es zu geringen
Prozentsätzen verwendet wird - immer beträchtlich sind.
-
Gemäß der Anzahl an verwendeten Feuerlöschrohren variiert die
abgegebene Durchflußmenge der Feuerlöschlösung in einem weiten
Bereich, und innerhalb des ganzen Bereichs sollte die
Genauigkeit bei der Zusatzzugabe beibehalten werden, auch in
derartigen Notfallsituationen wie einem Feuer.
-
Ein weiteres Erfordernis, das erfüllt werden muß - was die
Herstellung der Lösungen betrifft -, ist die Möglichkeit, daß
die gelagerten Mengen eines Zusatztyps - z.B. eines
Schaumlöschmittels, der bei 6% verwendet werden muß - ausgehen
können und daß ein unterschiedliches Schaumlöschmittel, das
bei einer verschiedenen Konzentration verwendet werden soll,
verwendet werden muß; in einem derartigen Fall sollte die
Vorrichtung leicht an das Erfordernis eines solchen
Vorkommnisses anpaßbar sein, um die neuen Feuerlöschlösungen
mit der richtigen Konzentration an Schaumlöschmittel
herzustellen.
-
Ein weiteres und äußerst wichtiges Erfordernis, dem die
Feuerlöschanlagen unterliegen, rührt von der Tatsache her, daß
die Mischvorrichtungen vorzugsweise im Stand-alone-Betrieb
arbeiten müssen - ohne daß Energie aus der äußeren Umgebung
zugeführt wird, da unter Notfallbedingungen eine solche
Versorgung nicht vorhanden sein könnte - abgesehen von der
Verbindung zum Feuerlöschleitungsnetz, in dem unter Druck
stehendes Wasser immer vorhanden ist.
-
Im Stand der Technik sind viele Vorrichtungen zum
kontinuierlichen Mischen vorgeschlagen worden, aber unter einem
allgemeinen Gesichtspunkt basieren die Mischvorrichtungen, die
am meisten verwendet werden, auf der Verwendung von
Saugstrahlpumpen, die durch die vom Druck des
Feuerlöschanlagenwassers gelieferte Energie angetrieben werden und die
aufgrund des Unterdrucks, der durch eben diese
Saugstrahlpumpen erzeugt wird, eine Durchflußmenge des
schaumbildenden Zusatzes aus dem Tank des Zusatzes ansaugen.
-
Eine typische Form eines praktischen Ausführungsbeispiels
einer derartigen aus dem Stand der Technik bekannten
Vorrichtung wird unter Bezug auf Figur 1 beschrieben, um die
Funktionseigenschaften derselben diskutieren zu können.
-
Der charakteristische Teil der Mischvorrichtung, die in der
schematischen Zeichnung von Figur 1 dargestellt ist, ist aus
einem oder mehreren unter Druck stehenden Vorratstanks 1
aufgebaut, worin ein zweiter Behälter, der aus einem Beutel
2 aus einem flexiblen Material besteht, enthalten ist,.
-
Der Schaumlöschmittelzusatz ist in dem flexiblen
Beutelbehälter 2 enthalten, und der Hohlraum A zwischen dem Behälter 2
und der Wand des Tanks 1 wird durch Wasser der
Feuerlöschanlage eingenommen.
-
Das Feuerlöschleitungsnetzwasser wird unter Druck mittels der
Rohrleitung 3, in der eine Venturi-Einheit 4 angeordnet ist,
geliefert.
-
Vor der Venturi-Einheit 4 wird Wasser abgezweigt, das den
Hohlraum A zwischen dem Tank 1 und Behälter 2 füllt und durch
das Rohr 5, das mittels des Ventils 6 abgeschlossen werden
kann, einen derartigen Tank unter Druck setzt.
-
Das Ventil 6 ist vom Auf-Zu-Typ und wird nur geschlossen, wenn
Arbeiten zum Nachfüllen des Schaumlöschmittelzusatzes oder
Außerbetriebsetzen der Vorrichtung durchgeführt werden müssen.
-
In der Nähe des engsten Teils der Venturi-Einheit 4 - in der
aufgrund der Wirkung von Wasserfluß ein Gebiet B mit relativem
Unterdruck gebildet wird - ist das Rohr 7 eingefügt, das
dieses Gebiet relativen Unterdrucks mit dem flexiblen Behälter
2 verbindet, der vollständig mit dem Schaumlöschmittelzusatz
gefüllt ist.
-
Das Rohr 7 wird durch ein Ventil 8, das dem Ventil 6 ähnlich
ist, abgeschlossen.
-
Hinter der Venturi-Einheit 4 wird die
Wasser/Schaumlöschmittelzusatz-Lösung mittels der Rohrleitung 9 zu den
Verbrauchereinrichtungen verteilt.
-
Wenn kein Wasser in der Venturi-Einheit 4 fließt, wird kein
Unterdruck erzeugt, und deshalb stehen die Rohre 5 und 7, der
Hohlraum A und darüber hinaus das Innere des Behälters 2 unter
dem gleichen Druck.
-
Nun wird die Arbeitsweise der Apparatur betrachtet, wenn als
Funktion einer dahinter vorgenommenen Entnahme innerhalb der
Leitung 3 und der Venturi-Einrichtung 4 ein Wasserfluß
vorhanden ist.
-
Der Wasserfluß erzeugt im Verhälnis zum Druck, der innerhalb
der Rohrleitung 5 und in dem Gebiet A vorhanden ist, einen
Unterdruck in dem Gebiet B, und deshalb komprimiert der in A
erzeugte Druckunterschied den flexiblen Behälter 2, und der
darin enthaltene Schaumlöschmittelzusatz verläßt denselben und
wird durch das Rohr 7 mit dem Löschwasser in B gemischt. Je
größer die Löschwasser-Durchflußmenge in der Venturi-Einheit
4 ist, desto größer ist der Unterdruck in dem Gebiet B und
desto größer ist die Durchflußrate des
Schaumlöschmittelzusatzes. Der zugeführte Prozentsatz bleibt bei sich ändernden
Durchflußraten ziemlich nahe bei dem vorbestimmten
Durchschnittswert.
-
Bei stationären Feuerlöscheinrichtungen ist das praktische
Ausführungsbeispiel gemäß der schematischen Zeichnung von
Figur 1 dasjenige, das gegenwärtig am meisten für
Feuerlöscheinrichtungen mit variabler Durchflußmenge verwendet wird.
Gemäß einer weit verbreiteten Alternative können die
Funktionen des Behälters 2 und des Hohlraums A vertauscht
sein, wobei der Schaumlöschmittelzusatz in dem Hohlraum A
enthalten ist und das antreibende Wasser im Behälter 2
enthalten ist. Natürlich müssen in diesem Fall die
Verbindungen mit der Venturi-Einheit 4 vertauscht werden.
-
Diese technische Lösung sorgt für einige Vorteile gegenüber
anderen Lösungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Ein beträchtlicher Vorteil einer solchen Lösung ist ihre
bauliche Einfachheit und die Abwesenheit von sich bewegenden
Teilen.
-
Weiter wird eine solche Vorrichtung durch die Änderungen im
absoluten Druck nicht sehr beeinflußt und erfordert keine
ausgefeilte Steuerinstrumentierung
-
Jedoch muß man an einige Nachteile und Beschränkungen
derselben erinnern; eine davon besteht darin, daß die
Mischgenauigkeit, die mittles einer solchen Apparatur erreicht
werden kann, mit abnehmenden Werten der vorgeschriebenen
zugefügten Prozentsätze abnimmt.
-
Die Apparaturen gemäß der schematischen Zeichnung von Figur
1 bereiten demgemäß beträchtliche Anpassungsschwierigkeiten
an die neuesten Schaumfeuerlöschmittel, für die Zugabegrade
von 3% und sogar von 1% vorgeschrieben sind.
-
Ein Schwachpunkt ist darüber hinaus der Membranbehälter 2, der
für plötzliche Brüche anfällig ist, welche häufig auftreten,
wenn eine Notfallsituation besteht.
-
Um derartige Nachteile zu überwinden, wurden im Stand der
Technik Vorschläge gemacht, den Membranbehälter 2 durch einen
wasserdichten Kolben zu ersetzen, der sich in axialer Richtung
bewegt und Löschwasser von Feuerlöschmittelzusatz trennt. Auch
diese Lösung unterliegt einer Anzahl von Betriebsnachteilen
und Größenbeschränkungen.
-
Es treten auch einige Größen- und Nachfüllbeschränkungen auf,
die im folgenden diskutiert werden.
-
Um sich den Kontext von Feuerlöschsystemen klarzumachen,
sollte man sich verdeutlichen, daß die Soll-Durchflußmengen,
die für derartige Anlagen erforderlich sind, Werte bis zu 500
- 1000 m³/Stunde annehmen können und daß mit den herkömmlichen
schaumbildenden Zusätzen, die mit einer 6%-igen Rate zudosiert
werden, der stündliche Verbrauch an Zusätzen so groß wie 30
- 60 m³/Stunde sein kann.
-
Die Tanks mit Membranbehältern weisen Größenbeschränkungen
auf, die von praktischen, die Funktionen und die Wartung
betreffenden Gründen diktiert werden und bei rund 10 m³
Nutzkapazität liegen, was - z.B. bei einem Feuerlöschanlage
mit einer Zugaberate von 6% und einer Soll-Durchflußmenge von
500 m³/Stunde - im Fall der vollen Durchflußmenge einer
Betriebsautonomie von 20 Minuten entspricht.
-
Der Tank 1 muß für den Betrieb unter einem Druck konstruiert
sein, der mindestens gleich dem maximalen für das
Feuerlöschleitungsnetz vorgesehenen Druck ist, welcher von
beträchtlicher Höhe, in der Größenordnung von 10 - 15 bar, sein kann.
-
Unter solchen Betriebsbedingungen muß der Tank 1 in kurzen
Zeitintervallen außer Betrieb gesetzt werden und durch einen
anderen, bereiten Tank 1 ersetzt werden.
-
Das Nachfüllverfahren muß durch Schließen der Ventile 6 und
8, Öffnen des Ventils 10 zum Nachfüllen des
Schaumlöschmittelzusatzes, der von der Hilfspumpe 11 durch die Leitung
12 geliefert wird, und Ablassen des unter Druck stehenden
Wassers, das in dem Hohlraum A enthalten ist, mittels des
Ventils 13 durchgeführt werden.
-
Wie man leicht ableiten kann, ist bei einer Feuerlöschanlage
industrieller Größe die Zahl an Bedienungspersonal, das der
Handhabung der Mischvorrichtungen, dem Nachfüllen der vielen
leeren Tanks, wenn ein Feuernotfall auftritt, zugeordnet
werden muß, von beträchtlicher Größe.
-
Ein weiterer Nachteil, mit dem die Apparatur nach der in
Figur 1 dargestellten schematischen Zeichnung behaftet ist,
ist deren schlechte Anpaßbarkeit während einer Feuerlöschung
an die Aufnahme von Zusätzen, die bei einer unterschiedlichen
Konzentration verwendet werden müssen, z.B. wenn der in der
Fabrik gelagerte Zusatz zu Ende gegangen ist und man auf
andere unmittelbar erhältliche Materialien zurückgreifen muß,
denn dies würde eine neue Kalibrierung der Venturi-Einrichtung
4 erfordern.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht es möglich, daß die
oben diskutierten Nachteile und Beschränkungen der
Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind,
überwunden werden, wobei die Eigenschaften einer äußersten
Einfachheit und einer vollständigen Betriebsautonomie
bezüglich externer Energiequellen gleichzeitig beibehalten
werden.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus
einem volumetrischen Hydraulikmotor, der starr mit einer
volumetrischen Pumpe zum Einspritzen des schaumbildenden
Mittels gekoppelt ist.
-
Ein derartiger volumetrischer Hydraulikmotor dreht sich mit
einer Drehzahl, die direkt zur Durchflußmenge des Wassers, das
durch ihn fließt, proportional ist.
-
Er besteht aus einer volumetrischen Rotationspumpe, die man
im Umkehrbetrieb, d.h. als Motor, arbeiten läßt.
-
Das Verwenden einer Pumpe als Hydraulikmotor, indem man sie
im Umkehrbetrieb betreibt, ist im Stand der Technik bereits
bekannt.
-
Es ist z.B. in US-A-2 543 941 und in FR-A-1 150 489 unter
Bezug auf eine im Umkehrbetrieb betriebene Verdrängerpumpe,
die als Hydraulikmotor dient und mit einer als Dosierpumpe
dienenden Zahnradpumpe gekoppelt ist, offenbart.
-
In praktischen Anwendungen erweist sich eine derartige
Kombination als mit vielen Nachteilen behaftet.
-
Die Verdrängerpumpe kann sich aufgrund von baulichen Gründen
nicht mit zu hohen Drehzahlen drehen.
-
Falls die Höchstbemessungs-Durchflußrate derselben vergrößert
werden muß, muß die Drehzahl weiter vermindert werden, und ihr
Fördervolumen - und deshalb ihre Größe - erreichen schnell
unmögliche Werte.
-
Die bauliche Grenze der Verdrängerpumpen ergibt sich als in
der Größenordnung von 200 m³/Stunde liegend, und ein
derartiger Wert ist in der Feuerlöscheinrichtungsindustrie,
wo Durchflußraten in der Größenordnung von 1000 m³/Stunde
erforderlich sein können, äußerst reduzierend.
-
Ein zweiter Nachteil der oben zitierten Kopplung besteht in
dem beschränkten Verhältnis von maximaler
Durchflußrate/minimaler Durchflußrate, innerhalb dessen ein
annehmbares Mischen des Schaumlöschmittels erhalten wird.
-
Eine solche weitere Beschränkung besteht aufgrund der
volumetrischen Effizienz der Zahnradpumpe, die schnell mit
abnehmenden Drehzahlen, d.h. mit der Verringerung der Werte
der Durchflußrate, die von der Feuerlöschanlage gefordert
wird, zusammenbricht.
-
So passiert es, daß sich die Kombination der im Umkehrbetrieb
betriebenen Verdrängerpumpe - die als Motor dient - mit der
Zahnradpumpe - die als Einspritzpumpe dient - als ungeeignet
herausstellt, um den notwendigen Änderungen bei der Zufuhr,
die eine im Feuerlöscheinsatz geforderte Eigenart sind, zu
folgen.
-
Um die Nachteile, die aus der schlechten Anpaßbarkeit der
Dosierungs-Zahnradpumpen an den Betrieb bei niedrigen
Drehzahlen herrühren, zu überwinden, sind weitere
Verbesserungen im Stand der Technik vorgeschlagen worden.
-
In US-A-4 448 256 ist das Zwischenschalten eines
Übersetzungsgetriebes zwischen den Hydraulikmotor - der noch immer
aus einer im Umkehrbetrieb betriebenen Verdrängerpumpe
besteht - und der Einspritz-Zahnradpumpe erforderlich. Eine
derartige Anordnung erhöht die Drehgeschwindigkeit der
Zahnradpumpe auf einen im Hinblick auf den Nutzen
annehmbareren Bereich, überwindet jedoch nicht die Nachteile der
geringen Flexibilität des Systems im Hinblick auf das
Erfordernis großer Änderungen in der Durchflußmenge und der
Beschränkung der Werte der Durchflußmenge, welche vom
Hydraulikmotor nutzbar sind.
-
FR-A-1 150 489 schlägt ebenfalls vor, zwischen den Tank mit
dem Schaumlöschmittelzusatz und die Einspritzpumpe eine
Zwischenpumpe zu schalten, welche den Eingangsdruck der
Einspritzpumpe - noch immer eine Zahnradpumpe - erhöht, dabei
deren inneren Umlauf minimiert und wiederum deren
volumetrischen Nutzen auf annehmbare Werte erhöht.
-
Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die Einspritzpumpe nur
zum Zweck der Dosierung und nicht für wirkliche
Einspritzzwecke zu verwenden.
-
Jedoch ist bei einer derartigen technischen Lösung der Aufbau
ziemlich kompliziert.
-
Die Zwischenpumpe kann von einem äußeren Motor angetrieben
werden, was das System von anderen Energiequellen abhängig
macht, oder von dem gleichen Hydraulikmotor, was den
verbleibenden Druck hinter dem Hydraulikmotor aufgrund der
größeren erforderlichen Energiemenge weiter absinken läßt.
-
DE-A-31 31 522 schlägt vor, als Hydraulikmotor eine Turbine,
welche den Nachteil der Durchflußmengenbegrenzung der im
Umkehrbetrieb betriebenen Verdrängerpumpe überwindet,
gekoppelt mit einer Dosierpumpe für den
Schaumlöschmittelzusatz, welche als Kolbenpumpe, Zahnradpumpe,
Schlauchquetschpumpe, Membranpumpe oder Schraubenpumpe ausgebildet sein kann,
zu verwenden.
-
Jedoch leidet die Turbine an dem Nachteil, daß sie noch
weniger an Änderungen in der Durchflußmenge, welche typisch
für Feuerlöschanlagen sind, anpassungsfähig ist, so daß die
Drehzahl der Turbine und die entnommene Leistung nicht in
linearer Beziehung zu der Durchflußmenge des Löschwassers
stehen. Die Dosiergenauigkeit kann daher nur innerhalb eines
kleinen Teils des erforderlichen Durchflußmengenbereichs
erzielt werden.
-
Obwohl viele Arten volumetrischer Pumpen, zumindest im
Prinzip, im Umkehrbetrieb betrieben werden können und auch als
Hydraulikmotor arbeiten können, haben sich für die Anwendung
bei der Herstellung von Feuerlöschschaummittellösungen als
Schraubenpumpen ausgebildete Rotationspumpen als sehr
brauchbar für die Verwendung als volumetrische
Hydraulikmotoren erwiesen. Tatsächlich können derartige Pumpen im
wesentlichen durch einfaches Umkehren der Durchflußrichtung,
d.h. durch gegenseitiges Vertauschen ihres Einlasses und
Auslasses, in volumetrische Hydraulikmotoren umgewandelt
werden.
-
Unter Berücksichtigung der Durchflußmengen, der Wasserdrücke
und der für die Anwendung bei Feuerlöschanlagen erforderlichen
Kennlinien werden unter den als Schraubenpumpen ausgebildeten
Rotationspumpen die Doppelschraubenpumpen, auch aufgrund der
größeren Wasserdurchflußrate, die sie zulassen, für die
besondere Verwendung im Umkehrbetrieb als volumetrischer
Hydraulikmotor bevorzugt.
-
Besagter Hydraulikmotor ist - entweder direkt oder unter
Zwischenschalten eines Unter- oder Übersetzungsgetriebes - mit
einer volumetrischen Pumpe, die den Schaumlöschmittelzusatz
ansaugt und ihn in die besagte Wasserleitung einspritzt,
gekoppelt.
-
Das Einspritzen des Schaumlöschmittelzusatzes kann sowohl vor
als auch hinter dem besagten Hydraulikmotor erfolgen.
-
Im ersten Fall wird die Wirkung erzielt, daß der Zusatz besser
mit dem Wasser aus dem Feuerlöschleitungsnetz vermischt wird,
im zweiten Fall wird stattdessen die Wirkung erzielt, daß der
für das Einspritzen notwendige Druck niedriger ist.
-
Die volumetrische Einspritzpumpe zum Einspritzen des
Schaumlöschmittelzusatzes ist ebenfalls eine Schraubenpumpe
und weist eine zur Drehzahl und damit zur Durchflußmenge des
den Motor antreibenden Wassers proportionale Durchflußmenge
auf.
-
Die für das Einspritzen des Schaumlöschmittelzusatzes in die
Leitung des Feuerlöschleitungsnetzes notwendige Energie wird
auf Kosten eines mäßigen Druckabfalls unmittelbar aus dem
Wasserstrom erhalten.
-
Ein typischer Schaltplan eines praktischen
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie in
Patentanspruch 1 definiert, ist in Figur 2 dargestellt.
-
Die Zufuhr von Druckwasser aus dem Feuerlöschleitungsnetz
erfolgt durch die Rohrleitung 20, und Wasser wird durch den
von einer im Umkehrbetrieb betriebenen volumetrischen
Schraubenpumpe gebildeten volumetrischen Hydraulikmotor 21
gedrückt.
-
Wie oben ausgeführt, ist eine derartige volumetrische
Rotationspumpe bevorzugt eine Doppelschraubenpumpe.
-
Der volumetrische Motor 21 wird durch ein Sicherheitsventil 22
geschützt, welches automatisch auslöst und bewirkt, daß das
Wasser nicht länger durch 21 fließt, wenn aufgrund möglicher
Abnormalitäten der Druckabfall innerhalb des Motors die
vorgesehenen Werte für einen einwandfreien Betrieb übersteigt.
-
Löschwasser fließt durch 21, welcher sich mit einer Drehzahl
dreht, die proportional zur Durchflußmenge des Wassers ist,
die ihrerseits eine Funktion der dem Leitungsnetz entnommenen
Rate ist, und wird durch die Rohrleitung 23 unter einem Druck,
der geringfügig kleiner ist als der Druck in 20, abgegeben.
Der Druckabfall in dem durch 21 fließenden Wasser entspricht
der Energie, die vom Hydraulikmotor aufgenommen wird, der über
die Antriebswelle 25 oder eine andere gleichwertige
mechanische Kupplung mit der volumetrischen Pumpe 24 verbunden
ist.
-
In der durch die Welle 25 repräsentierten Verbindung kann ein
Unter- oder Übersetzungsgetriebe 26 eingebaut sein, falls die
beiden Einheiten 21 und 24 mit proportionalen, jedoch
unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden sollen.
-
Zur Umgehung der volumetrischen Pumpe 24 ist ferner ein in
seiner Art und in seinem Einbau dem Ventil 22 entsprechendes
Sicherheitsventil 27 installiert.
-
Im Prinzip kann die volumetrische Pumpe 24 zum Hinzufügen des
Schaumlöschmittelzusatzes von beliebiger Art sein.
-
Im Falle ihrer Verwendung bei der Herstellung von
Schaumlöschmittellösungen hat der Anmelder jedoch festgestellt, daß unter
Berücksichtigung ihrer Ankopplung an die besondere Art von
Hydraulikmotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der
Kennlinien der beiden miteinander verbundenen Einheiten, als
Schraubenpumpen ausgebildete volumetrische Pumpen sehr
geeignet sind und daß unter diesen die volumetrischen
Dreischraubenpumpen bevorzugt werden.
-
Die volumetrische Pumpe 24 saugt durch die Leitung 28 den
Schaumlöschmittelzusatz aus dem Tank 29 an und gibt ihn durch
die Leitung 30 ab, so daß er mit dem Löschwasser der
Rohrleitung 23 vermischt wird. In die Leitung 30 ist ein
Rückschlagventil 31 eingesetzt, um zu verhindern, daß Wasser
in die Schaumlöschmittel-Einspritzleitung zurückfließt, sowie
als Schutz gegen mögliche Wasserdruckstöße oder andere
zurückwirkende Drücke.
-
Der Lagertank 29 kann von einem unter Atmosphärendruck
stehenden Typ sein, und der schaumbildende Zusatz kann darin
mittels einer Hilfspumpe 32 oder anderer Einrichtungen ohne
Nachteile sogar dann ergänzt werden, während die Einheiten 21
und 24 in Betrieb sind.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht es zudem möglich,
mittels einfacher baulicher Änderungen das Verhältnis von
Löschwasser und schaumbildendem Zusatz einfach zu verändern.
-
Durch passende Auswahl der Werte des Verdrängervolumens des
volumetrischen Hydraulikmotors und der Einspritzpumpe kann man
das erforderliche prozentuale Verhältnis von Wasser und Zusatz
erhalten, welches bei sich ändernden Werten der erforderlichen
Durchflußmenge der Feuerlöschlösung gleich bleibt.
-
Das Erfordernis, die Möglichkeit zu besitzen,
Schaumlöschmittellösungen mit wechselnden Prozentsätzen an Zusatz
herzustellen, so daß Schaumlöschmittel verschiedenen Typs
verwendet werden können, kann durch die folgenden
unterschiedlichen praktischen Ausführungsbeispiele erfüllt werden.
-
Deren erstes wird im Fall, daß das Unter- oder
Übersetzungsgetriebe 26 in die Verbindung zwischen Motor und Pumpe
eingebaut ist, durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses
zwischen den beiden Einheiten realisiert, wobei es diese
Änderung ermöglicht - bei gleichbleibendem Verhältnis des
Fördervolumens der beiden Einheiten - den hinzugefügten
Prozentsatz des Zusatzes als Funktion der Veränderung des
Drehzahlverhältnisses der beiden Einheiten zu verändern.
-
Ein derartiges praktisches Ausführungsbeispiel erfordert es,
daß das Unter- oder Übersetzungsgetriebe 26 mit einem
konstanten Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl des
Hydraulikmotors und der Drehzahl der volumetrischen Pumpe
durch eine Vorrichtung - oder ein
Geschwindigkeitsgetriebe -ersetzt wird, welche(s) es ermöglicht, daß ein derartiges
Drehzahlverhältnis aus einem Bereich unterschiedlicher
verfügbarer und alternativ zueinander schaltbarer Verhältnisse
ausgesucht wird.
-
Eine ziemlich interessante Form eines praktischen
Ausführungsbeispiels wird hingegen durch den Aufbau gebildet, bei welchem
der volumetrische Motor gemäß dem als Beispiel dienenden, in
Figur 3 dargestellten Schaltbild mit einer Mehrzahl von
volumetrischen Einspritzpumpen verbunden ist, welche in
unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten miteinander in
Eingriff gebracht oder voneinander getrennt werden können.
-
Falls, immer noch zum Zweck der Erläuterung, drei
volumetrische Pumpen eingesetzt werden, welche die folgende
Durchflußmengen liefern können:
-
- die erste Pumpe eine Durchflußmenge, die 1% des durch den
volumetrischen Motor 21 fließenden Wassers entspricht;
-
- die zweite Pumpe eine Durchflußmenge, die 2% des durch
den volumetrischen Motor 21 fließenden Wassers
entspricht;
-
- die dritte Pumpe eine Durchflußmenge, die 4% des durch
den volumetrischen Motor 21 fließenden Wassers
entspricht;
-
ist es durch den gestaffelten Einsatz der drei Pumpen möglich,
die folgenden zudosierten Mengen zu liefern:
-
- 1% bei alleinigem Einsatz der ersten Pumpe;
-
- 2% bei alleinigem Einsatz der zweiten Pumpe;
-
- 3% bei gemeinsamem Einsatz der ersten und der zweiten
Pumpe;
-
- 4% bei alleinigem Einsatz der dritten Pumpe;
-
- 5% bei gemeinsamem Einsatz der ersten und der dritten
Pumpe;
-
- 6% bei gemeinsamem Einsatz der zweiten und der dritten
Pumpe;
-
- 7% bei einem Einsatz aller Pumpen.
-
Der in Figur 3A schematisch dargestellte Schaltplan stellt ein
derartiges praktisches Ausführungsbeispiel dar, wobei 24', 24"
und 24''' die drei verschiedenen volumetrischen Pumpen mit
ihren Verbindungen und Zusatzeinrichtungen (27', 27'' und
27''' sind die drei Sicherheitsventile; 25', 25'' und 25'''
sind die drei Verbindungswellen; 31', 31'' und 31''' sind
die drei Rückschlagventile) sind. Die Veränderung der
Durchflußmenge wird mit Hilfe der jeweils hinter den
Pumpen 24', 24'' und 24''' eingebauten Drei-Wege-Ventile 33',
33'' und 33''' ausgeführt.
-
Derartige Drei-Wege-Ventile besitzen zwei mögliche
Ventilstellungen. Die erste Ventilstellung erlaubt, daß die
Durchflußmenge der volumetrischen Pumpe zur Rohrleitung 30
strömt, und die zweite Ventilstellung leitet die
Durchflußmenge mit Hilfe der Rohre 34', 34'' und 34''' im Kreislauf
vor die besagte Pumpe zurück. Alternativ dazu kann die
Durchflußmenge mit Hilfe der in gestrichelten Linien
dargestellten Rohre im Kreislauf zum Tank 29 zurückgeleitet
werden.
-
Es ist klar, daß die volumetrischen Pumpen 24', 24'' und 24'''
im Dauerbetrieb laufen und daß, wenn eines der Ventile 33 in
seine Kreislauf-Stellung geschaltet wird, der von der
entsprechenden volumetrischen Pumpe benötigte Wasserdruck sehr
niedrig ist und deshalb die von der entsprechenden
Verbindung 25 aufgenommene Leistung sehr klein ist.
-
Gemäß dem in Figur 3B dargestellten Schaltplan wird die
Veränderung der Durchflußmenge mit Hilfe der mechanischen
Kupplungen 35', 35'' und 35''' durchgeführt, welche jeweils
in den mechanischen Verbindungen 25', 25'' und 25''' eingebaut
sind und jeweils die volumetrischen Pumpen 24', 24'' und 24'''
an die Kraftübertragung ankoppeln oder von dieser abkoppeln
können.
-
Gemäß dieser zuletzt genannten Form eines praktischen
Ausführungsbeispiels werden die volumetrischen Pumpen 24 nur
während des Zeitraums in Betrieb genommen, in welchem ihre
Durchflußmenge erforderlich ist, um die gewünschten
Zudosierungsmengen an Schaumlöschmittelzusatz zu liefern.
-
Aus dem oben Gesagten ergeben sich klar die Vorteile, die die
erfindungsgemäße Vorrichtung bietet und die bei deren
Anwendung zur Herstellung der Feuerlöschschaummittellösungen
für Feuerlöschanlagen sehr wichtig sind.
-
Unter den Vorteilen im Vergleich zu den aus dem Stand der
Technik bekannten Vorrichtungen verdienen die nachfolgenden
spezielle Aufmerksamkeit.
-
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht
es, den Zusatz über den gesamten Durchflußmengenbereich der
Feuerlöschanlage genau und gleichmäßig zuzudosieren.
-
Demgegenüber zeigen die aus dem Stand der Technik bekannten
Vorrichtungen mit Saugstrahlpumpe - oder
Venturi-Einheit -eine Kennlinie von Durchflußmenge/zudosierte Menge, welche in
ihrem mittleren Teilbereich einer Geraden sehr nahekommt,
während eine derartige Kennlinie in ihren Teilbereichen, die
den niedrigen Durchflußmengen und den maximalen
Durchflußmengen entsprechen, wesentlich von der Geraden des
mittleren Teilbereichs abweicht und keine korrekte Zudosierung
mehr sicherstellt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, auch im Fall
der Verwendung von Zusätzen, die mit geringen Prozentsätzen
(3% und 1% für die neuesten Schaumlöschmittel) zugemischt
werden müssen, genaue und konstante Volumina zuzudosieren.
Die Vorrichtungen mit Venturi-Einheit gemäß dem Stand der
Technik können hingegen im Fall derartig niedriger
Prozentsätze nicht angewandt werden.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, daß Zusätze,
die verschiedene Zudosierungsraten erfordern, schnell
gegeneinander ausgetauscht werden. Im Gegensatz dazu ist dies
im Fall der Vorrichtungen gemäß der Technik, die aus dem Stand
der Technik bekannt ist, nicht möglich. In der Praxis
erfordert die Einführung eines Zusatzes, von dem geringere
Menge zudosiert werden müssen -unter Notfallbedingungen - eine
vorhergehende Verdünnung eines derartigen Zusatzes, welche
behelfsmäßig durchgeführt werden muß.
-
Eine derartige Vorgehensweise weist zusätzlich zu den
Nachteilen des Zeitverlustes und zusätzlicher Arbeit den
Nachteil auf, daß der durch den in geringerer Menge
zuzudosierenden Zusatz erzielte Vorteil einer längeren
Autonomie des Betriebs verloren geht.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert keine unter Druck
stehenden Tanks, sondern verwendet unter Atmosphärendruck
stehende Tanks, die sogar gerade die normalen Behälter, in
denen der Zusatz transportiert wird, sein können.
-
Es gibt keine praktischen Beschränkungen in bezug auf die
Betriebsautonomie der Feuerlöschanlage, welche es nicht
erforderlich macht, daß unterschiedliche Tanks verwendet
werden, die, wie es bei den aus dem Stand der Technik
bekannten Vorrichtungen der Fall ist, abwechselnd in kurzen
Zeitintervallen in einen Nachfüllzustand bzw. einen
Betriebszustand
geschaltet werden.
-
Die erfindungsgemäßen Vorrichtung unterliegt nicht den
Nachteilen, die sich aus der Verwendung flexibler Membranen
oder innerhalb der Tanks vorgesehener Trennkolben ergeben,
welche die kritischen Teile der aus dem Stand der Technik
bekannten Vorrichtungen sind.
-
Was die anderen im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen
betrifft, wie beispielsweise die Lösung, die darin besteht,
Zahnradpumpen mit Hydraulikmotoren zu koppeln, die durch im
Umkehrbetrieb arbeitende Verdrängerpumpen oder durch
hydraulische Turbinen gebildet werden, zeigt die vorliegende
Erfindung viele Vorteile.
-
Da sowohl der Motor als auch die Einspritzpumpe als
Schraubenmotor bzw. -pumpe ausgebildet sind, weisen beide Einheiten
gleiche Drehzahlen und Kennlinien auf, und im Falle einer
unmittelbaren Kupplung beider Einheiten miteinander ergeben
sich weder Arten unvollständiger Ausnutzung noch eine
Notwendigkeit zum Einbau drehzahlbegrenzender Einrichtungen.
-
Die als Hydraulikmotor verwendeten Schraubenpumpen können bei
einer Durchflußmenge betrieben werden, die so hoch wie
1000 m³/Stunde und höher sein kann, mit maximalen Drehzahlen,
welche so große Werte wie 3000 Umdrehungen pro Minute
erreichen können.
-
Die Möglichkeit, mit hohen Drehzahlen zu arbeiten, läßt die
Verwendung von Einheiten mit kleinem Fördervolumen und kleiner
Baugröße zu, wodurch die Häufigkeit ihrer inneren Umläufe
verringert und ihr Verwendungsbereich auch auf niedrige
Durchflußmengen ausgedehnt wird, wobei die Eigenschaften eines
genauen Zudosierens und hoher Wirkungsgrade immer beibehalten
werden.