Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung sowie Brandbekämpfungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Druckluft- schäum zur Brandbekämpfung sowie eine Brandbekämpfungsvorrichtung.
Hintergrund
Es ist bekannt, neben Flüssigkeiten auch Schäume zur Brandbekämpfung einzusetzen. Ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung sind aus dem Dokument DE 10 2004 032 020 AI offenbart. Ein Gemisch von Wasser und Schaumbildner wird in einer Mischkammer einer Verschäumungsstrecke eingebracht und dort mittels Druckluft aufgeschäumt. Es kann vorgesehen sein, dem Gemisch ein Additiv zuzusetzen. Der erzeugte Druckluftschaum verlässt die Verschäumungsstrecke über ein Mischdruck- regelventil und gelangt in eine Abgangsstrecke, aus welcher der Druckluftschaum schließlich zur Anwendung ausgebracht wird, also insbesondere zur Brandbekämpfung. Um den Mischoder Schaumdruck in der Mischkammer zu regeln, also den Druck, bei dem das Aufschäumen stattfindet, ist bei der bekannten Vorrichtung ein Drucksensor in der Verschäumungsstrecke zwischen der Mischkammer und dem Mischdruckregelventil angeordnet. Hiermit wird der Druck in der Verschäumungsstrecke gemessen. In Abhängigkeit von dem gemessenen Druck wird das Mischdruckregelventil geregelt.
Aus dem Dokument DE 10 2004 002 112 AI ist ein Steuerungssystem für eine Druckluftschaum-Feuerlöscheinrichtung bekannt. Bei dem Steuerungs System ist eine Druckregelung auf einer Druckseite eines Kompressors zum Erzeugen der Druckluft vorgesehen.
Im Dokument DE 20 2011 052 455 Ul ist eine Mischkammer zum Erzeugen von Druckluftschaum für Löschanlagen beschrieben. Eine Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung ist weiterhin im Dokument US 6,357,532 Bl offenbart.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung sowie eine Brandbekämpfungsvorrichtung anzugeben, mit denen eine verbesserte Anpassung an unterschiedliche An wendungs Situationen bei der Brandbekämpfung ermöglicht ist.
Zur Lösung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 geschaffen. Weiterhin ist eine Brandbekämpfungsvorrichtung nach Anspruch 11 vorgeschlagen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung geschaffen. Bei dem Verfahren wird ein Gemisch von Wasser und Schaumbildner über eine Zuführleitung einer Mischkammer einer Verschäumungsstrecke zugeführt, wobei in der Zuführleitung eine Regeleinrichtung angeordnet ist, mittels welcher ein Volumenstrom des Gemischs regelbar ist. In der Mischkammer wird weiterhin Druckluft über eine Druckluftleitung zugeführt. In der Druckluftleitung ist eine weitere Regeleinrichtung angeordnet, mittels welcher ein Volumenstrom der Druckluft regelbar ist. In der Mischkammer wird Druckluftschaum zur Brandbekämpfung hergestellt, indem das Gemisch von Wasser und Schaumbildner in der Mischkammer mittels der Druckluft aufgeschäumt wird. Der Druckluftschaum wird von der Verschäumungsstrecke über einen Mischdruckregler in eine Abgangsstrecke ausgebracht. Mit Hilfe des Mischdruckreglers wird in der Mischkammer ein Mischdruck geregelt. In der Abgangsstrecke ist eine Druckmesseinrichtung angeordnet, mit der ein Druck in der Abgangsstrecke erfasst wird. Die Druckmesseinrichtung ist wie auch die Regeleinrichtung und die weitere Regeleinrichtung an eine Steuereinrichtung gekoppelt. Mittels der Steuereinrichtung werden der Volumenstrom des Gemischs von Wasser und Schaumbildner sowie der Volumenstrom der Druckluft in Abhängigkeit von dem erfassten Druck in der Abgangsstrecke geregelt.
Das Regeln der Volumenströme erfolgt zum Sichern einer Schaumqualität des in der Mischkammer hergestellten Druckluftschaums.
Das Gemisch kann einen oder mehrere verschiedene Schaumbildner enthalten. Wahlweise kann dem Gemisch ein vom Schaumbildner verschiedenes Additiv zugesetzt sein, zum Beispiel für eine Dekontaminierung. Nach einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung geschaffen. Die Vorrichtung weist eine Verschäumungsstrecke auf, die mit einer Mischkammer gebildet ist, wobei die Mischkammer eingerichtet ist, Druckluftschaum herzustellen, indem ein Gemisch von Wasser und Schaumbildner in der Mischkammer mittels Druckluft aufgeschäumt wird. Vorgesehen ist eine Zuführleitung, über die der Mischkammer das Gemisch von Wasser und Schaumbildner zuführbar ist. Über eine Druckluftleitung ist der Mischkammer die Druckluft zuführbar. Eine Regeleinrichtung ist in der Zuführleitung angeordnet und eingerichtet, einen Volumenstrom des Gemischs zu regeln. Eine weitere Regeleinrichtung ist in der Druckluftleitung angeordnet und eingerichtet, einen Volumenstrom der Druckluft zu regeln. An die Verschäumungsstrecke schließt sich über einen Mischdruckregler eine Abgangsstrecke zum Ausbringen des erzeugten Druckluftschaums an. Mit Hilfe des Mischdruckreglers ist in der Mischkammer ein Mischdruck regelbar. In der Abgangsstrecke ist eine Druckmesseinrichtung angeordnet, die eingerichtet ist, einen Druck in der Abgangsstrecke zu erfassen. Die Vorrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, die an die Druckmesseinrichtung sowie die Regeleinrichtung und die weitere Regeleinrichtung koppelt. Die Steuer- einrichtung ist eingerichtet, den Volumenstrom des Gemischs von Wasser und Schaumbildner sowie den Volumenstrom der Druckluft in Abhängigkeit von dem erfassten Druck in der Abgangsstrecke zu regeln.
Weiterhin ist eine Brandbekämpfungsvorrichtung mit der Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum geschaffen. Die Brandbekämpfungseinrichtung kann auf einem Feuerwehrfahrzeug angeordnet sein. Alternative ist eine stationäre Ausführung möglich.
Das Erfassen des Drucks in der Abgangsstrecke mit Hilfe der Druckmesseinrichtung ermöglicht es, die Druckmesssignale zu verarbeiten und mit Hilfe der Steuereinrichtung Steuersig- nale für die Regeleinrichtung in der Zuführleitung sowie die weitere Regeleinrichtung in der Druckluftleitung bereitzustellen, um die Volumenströme von Gemisch und Druckluft in Abhängigkeit von den gemessenen Druck einzustellen. Die Druckverhältnisse in der Abgangsstrecke können in Abhängigkeit von deren konkreter Konfiguration bei der Anwendung sehr
verschieden sein. So können an der Abgangsstrecke ein oder mehrere Strahlrohre vorgesehen sein, um den Druckluftschaum zur Brandbekämpfung auszubringen. Auch können sich Querschnitte in der Abgangsstrecke je nach deren Konfiguration für bestimmte Anwendungssituationen unterschiedlich gestalten, was wiederum die Druckverhältnisse in der Abgangsstrecke beeinflusst. Während im Betrieb der Vorrichtung die Abgangsstrecke zunächst mehr oder weniger entleert ist, was in der Abgangsstrecke einen geringen Druck zur Folge hat, steigt der Druck mit zunehmenden Abgeben von erzeugtem Druckluftschaum aus der Verschäumungsstrecke in die Abgangsstrecke. Wenn dort im Weiteren nicht ausreichend Druckluftschaum wieder ausgegeben wird, steigt der Druck in der Abgangsstrecke immer mehr. Diese Situation kann mit Hilfe der Druckmesseinrichtung in der Abgangsstrecke erfasst werden, um hiervon ausgehend die Volumenströme zur Mischkammer hin zu reduzieren. Zeigen die Druckmesswerte in der Abgangsstrecke ein Abfallen an, insbesondere aufgrund des Ausbringens des Druckluftschaums, können die Volumenströme (wieder) erhöht werden. Hierbei wird der Mischdruck in der Mischkammer, welcher ein optimiertes Erzeugen des Druckluftschaums unterstützt, mit Hilfe der der Mischkammer nachgelagerten Mischdruckreglers, welcher als Mischdruckventil ausgeführt sein kann, eingestellt.
Der Mischdruck in der Mischkammer kann mittels des Mischdruckreglers passiv geregelt werden. Eine passive Regelung kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass durch den Mischdruckregler ein Austreten von Druckluftschaum aus der Verschäumungsstrecke in die Abgangsstrecke stattfindet, wenn der Druck in der Verschäumungsstrecke einen Grenzdruck überschreitet, welcher dem gewünschten Mischdruck entspricht. Hierzu ist der Mischdruckregler auf einen festen Wert voreingestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt kein aktives Öffnen oder Schließen des Mischdruckreglers, um die Schaumabgabe in die Abgangsstrecke zu regeln. Vielmehr wird der Mischdruckregler eingestellt und öffnet dann, wenn in der Verschäumungsstrecke der Grenzdruck überschritten wird.
Der Volumenstrom des Gemischs von Wasser und Schaumbildner kann diskontinuierlich geregelt werden, indem mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Druck in der Abgangsstrecke abgestufte Volumenströme eingestellt werden. In der Steuereinrichtung können zu diesem Zweck elektronische Daten betreffend die abgestuften Werte für den Volumenstrom hinterlegt sein, um in Abhängigkeit von dem gemessenen Druckwert in der Abgangsstrecke einen zugeordneten Volumenstrom auszuwählen. Der Volumenstrom des Ge-
mischs kann beispielsweise auf abgestufte Werte von Litern pro Minute eingestellt werden. In einer Ausführungsform können Regel stufen in Abständen von 150 bis 170 Liter / Minute vorgesehen sein. So kann ein ursprünglicher Durchfluss von 500 Litern / Minute als Reaktion auf die erfassten Drucksignale in der Abgangsstrecke auf einen Wert von 340 Liter / Minute re- duziert werden.
Der Volumenstrom der Druckluft kann diskontinuierlich geregelt werden, indem mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem erfassten Druck in der Abgangsstrecke abgestufte Volumenströme eingestellt werden Auch für den Volumenstrom der Druckluft kann gemäß in der Steuereinrichtung bereitgestellter vorgegebener Werte geregelt werden.
In der Steuereinrichtung können elektronische Daten zu verschiedenen diskontinuierliche Re- gelungskonfigurationen für abgestufte Volumenströme des Gemischs von Wasser und Schaumbildner und / oder der Druckluft bereitgestellt werden, wobei die verschiedenen dis- kontinuierliche Regelungskonfigurationen unterschiedlichen Konfigurationen der Abgangsstrecke zugeordnet sind. Verschiedene Konfigurationen der Abgangsstrecke können beispielsweise zwischen der Anzahl der an der Abgangsstrecke angeschlossenen Strahlrohre unterscheiden. Der jeweiligen Strahlrohrkonfiguration kann in der Steuereinrichtung eine diskontinuierliche Regelkonfiguration zugeordnet sein, für die unterschiedliche abgestufte Vo- lumenströme des Gemischs und / oder der Druckluft zugeordnet sind. Dem Nutzer der Vorrichtung kann über eine Benutzerauswahl, zum Beispiel mittels einer mechanischen Auswahleinrichtung wie einem Hebelmechanismus oder über eine Menüsteuerung auf einem Touch-Display, die Möglichkeit gegeben werden, eine Konfiguration für die Abgangsstrecke auszuwählen, so dass die Steuereinrichtung hierauf automatisch entsprechend eingestellt wird, indem die zugeordnete Regelungskonfiguration bereitgestellt und angewendet wird.
Der Mischdruckregler kann mit einem pneumatisch geregelten Mischdruckregler ausgeführt sein. Eine Druckluft geregelte Ausführung des Mischdruckreglers kann vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Ausführung als Quetschventil vorgesehen sein.
Der druckluftgeregelte Mischdruckregler kann an die Druckluftleitung gekoppelt werden. Der Mischdruckregler kann über einen Druckminderer an die Druckluftleitung angeschlossen sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, über den Druckminderer an eine Druckluftanlage eines Feuerwehrfahrzeugbrem ssy stem s anzuschli eßen .
Die Druckmesseinrichtung kann an einem Ausgang des Mischdruckreglers oder benachbart hierzu in der Abgangsstrecke angeordnet werden. Auf diese Weise kann der Druck in der Abgangsstrecke benachbart zum Ausgang des Michdruckventils erfasst werden.
Die Steuereinrichtung, die Druckmesseinrichtung sowie die Regeleinrichtungen in der Zuführleitung und der Druckluftleitung können an ein CAN-Bussystem eines CAN-Netzwerkes angeschlossen sein.
In Verbindung mit der Vorrichtung zum Herstellen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung können die vorangehend im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein.
Bei dem Verfahren oder der Vorrichtung können mehrere Verschäumungsstrecken mit zugeordneten Abgangsstrecken vorgesehen sein. Das Zuführen des Gemischs von Wasser und Schaumbildner sowie der Druckluft kann hierbei über parallele Zuführleitungen und Druckluftleitungen erfolgen. Das Regeln der Volumenströme in den parallel betriebenen Verschäu- mungsstrecken kann jeweils in Abhängigkeit von dem in der zugeordneten Abgangsstrecke gemessenen Druck erfolgen. Auf diese Weise ist eine voneinander unabhängige Regelung der parallelen Verschäumungsstrecken und Abgangsstrecken ermöglicht.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Figur näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Erzeugen von Druckluftschaum zur Brandbekämpfung. Die in der Figur gezeigte Ausführung weist zwei Verschäumungsstrecken 10, 20 auf, die parallel betreibbar sind. Alternativ kann nur eine Verschäumungsstrecke vorgesehen sein (nicht dargestellt). In der Verschäumungsstrecke 10 ist eine Mischkammer 11 angeordnet. In der weiteren Verschäumungsstrecke 20 ist eine weitere Mischkammer 21 angeordnet. Den
Mischkammern 11, 21 wird über eine Zuführleitung 12 sowie eine weitere Zuführleitung 22 ein Gemisch zugeführt, welches Wasser und mindestens einen Schaumbildner enthält. Über eine Druckluftleitung 13 sowie eine weitere Druckluftleitung 23 erfolgt die Zufuhr von Druckluft in der Mischkammer 11 sowie der weiteren Mischkammer 21.
Mit Hilfe einer jeweiligen Regeleinrichtung 14, 24 in der Zuführleitung 12, 22 ist der Volumenstrom des Gemischs mit Wasser und Schaumbildner regelbar, zum Beispiel mittels eines Regelventils. Beispielsweise ist ein Volumenregel ström vorgesehen. Mit Hilfe einer jeweiligen weiteren Regeleinrichtung 15, 25 in der Druckluftleitung 13, 23 ist der Volumenstrom der Druckluft regelbar. Es kann jeweils ein Volumenstromregelventil vorgesehen sein.
Die Regeleinrichtung 14, 24 sowie die weitere Regeleinrichtung 15, 25 koppeln jeweils an eine Steuereinrichtung 26. Die Steuereinrichtung 26 ist in einer jeweiligen Abgangsstrecke 30, 40, die sich über einen jeweiligen Mischdruckregler 17, 27 an die Verschäumungsstrecke 10, 20 anschließt, mit einer jeweiligen Druckmesseinrichtung 31, 41 verbunden. Die Druckmesseinrichtung 31, 41 ist eingerichtet, einen Druck in der Abgangsstrecke 30, 40 jeweils zu erfassen. In Abhängigkeit von den gemessenen Drucksignalen werden mit Hilfe der Steuereinrichtung 26 die Volumenströme für das Gemisch mit Wasser und Schaumbildner sowie die Druckluft geregelt. Hierzu werden entsprechende Steuersignale an die Regeleinrichtung 14, 24 sowie die weitere Regeleinrichtung 15, 25 gegeben.
Die Mischdruckregler 17, 27, die als Mischdruckventile ausgeführt sein können, koppeln über einen jeweiligen Druckminderer 18, 28 an die Druckluftleitung 13, 23. Alternativ kann ein Kopplung der Mischdruckregler 17, 27, wahlweise unter Einbeziehung von Druckminderern, an ein Druckluftbremssystem eines Feuerwehrfahrzeuges erfolgen, wenn die Vorrichtung auf einem solchen angeordnet ist.
Die Mischdruckregler 17, 27 können so mittels pneumatischer Regelung auf einen Sollwert eingestellt. Wird dieser Sollwert überschritten, so dass in der Verschäumungsstrecke 10, 20, insbesondere in der Mischkammer 11, 21, ein höherer als ein Sollwertdruck besteht, tritt der in der Mischkammer 11, 21 erzeugte Druckluftschaum aus der Verschäumungsstrecke 10, 20 in die Abgangsstrecke 30, 40. Mit Hilfe der Mischdruckregler 17, 27 wird ein gewünschter Mischdruck in der jeweiligen Mischkammer 11, 21 aufrechterhalten.
Der Schaum wird in der Mischkammer 1 1, 21 zum Beispiel unter einem Mischdruck, der manchmal auch als Schaumdruck bezeichnet wird, von 6bar erzeugt. Bei diesem Druck ist die eingebrachte Druckluft noch komprimiert. Strahlrohre an der Abgangsstrecke 30, 40 können beispielsweise so dimensioniert werden, dass am Eingang des Strahlrohrs immer ein Eingangsdruck von etwa 1,5 bar herrscht. Dieser Druckverlust von 6 auf l,5bar basiert nicht ausschließlich auf Reibung für den Druckluftschaum beim Transport in der Abgangsstrecke 30, 40, sondern insbesondere auch auf„Dekompression". Für eine übliche Schlauchleitung zu einem Strahlrohr kann die Feuerwehr in der Abgangsstrecke 30, 40 üblicherweise Schläuche mit einem Durchmesser von 42 mm verwenden. Hieraus resultiert dann ein Durchfluss von 170 1 / min (Wasseranteil im Schaum). Für eine einzelne Schlauchleitung an einem Schaumerzeuger ist dies auch völlig unproblematisch. Wird jedoch der Löschangriff zum Beispiel nach FwDv 3 (Feuerwehr-Dienstvorschrift - drei Ein- heiten im Löscheinsatz) vorgetragen, so kommen zunächst ein Schlauch mit einem Durchmesser von 75 mm und dann ein Verteiler auf 3 x 42 mm zum Einsatz, so dass am Ende der Abgangsstrecke 30, 40 wahlweise drei Strahlrohre gleichzeitig bedient werden müssen. Der 75 mm Schlauch wäre ausreichend, um das Schaumvolumen aus 510 1 / min (3x 170) zu transportieren, so dass der Abgang auf diesen Durchfluss eingestellt werden könnte. Es würde jedoch nur so lange funktionieren, wie alle 3 angeschlossenen Strahlrohre auch geöffnet sind. Wird eines der drei Strahlrohre geschlossen, geht nicht etwa der Durchfluss der beiden Medien, Gemisch und komprimierte Druckluft, gleichmäßig zurück, sondern es kommt zu einem Druckanstieg, der wiederum die Luftinjektion behindert, so dass der Schaum sehr„nass" wird und nicht mehr die notwendigen Löscheigenschaften besitzt. Werden zwei der drei Rohre geschlossen, ist der Leitungsdruck so hoch, dass keine Luft mehr injiziert werden kann. Hier ermöglicht nun die vorgeschlagene Regelung der Volumenströme einen angemessenen Betrieb.
Mittels der Mischdruckregler 17, 27 wird gewährleistet, dass der Schaum in der Mischkam- mer 11, 21 immer bei gleichem Druck erzeugt wird, zum Beispiel 6 bar. Dies ist von Bedeutung, da ja eines der Medien ein komprimiertes Gas ist, nämlich Druckluft, welches bei unterschiedlichen Drücken auch unterschiedliche Volumina hat. Strömt der komprimierte Schaum jedoch durch die Mischdruckregler 17, 27 in die zunächst leere Rohrleitung in der Abgangs-
strecke 30, 40, so dekomprimiert er schlagartig, da ja im Rohr der allgemeine Umgebungsdruck herrscht. Erst mit der Zeit und abhängig von der dahinter liegenden Förderlänge und Förderhöhe kommt es hier zu einem leichten Druckanstieg, so dass sich ein Ausgangsdruck von 2,5 bis 4,5 bar einstellt, so lange die Ausgangsöffnung (am Strahlrohr) einen hinreichend großen Querschnitt hat, um das erzeugte Schaumvolumen auch abzugeben. Ist dies nicht der Fall, kommt es an dieser Stelle zu einem Druckanstieg, der ober halb der Toleranzgrenzen liegt. Dieser Druck wird mittels der Druckmesseinrichtungen 31, 41 an die Steuereinrichtung 26 gemeldet. Die Steuereinrichtung 26 betätigt die Regeleinrichtung 14, 24 sowie die weitere Regeleinrichtung 15, 25. Die Regelung kann zum Beispiel in Stufen von 170 1 / min erfolgen, so dass der Durchfluss von 510 1 Wasser zunächst auf 340 1 reduziert würde. Sinkt der Ausgangsdruck wieder auf den Sollwert, so verbleibt die Einstellung, sinkt er zu weit, würde der ursprüngliche Wert wieder hergestellt, da anzunehmen ist, dass das eine Strahlrohr nur kurzzeitig geschlossen wurde. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Figur offenbarten Merkmale können somit sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Aspekte in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste
10 Verschäumungsstrecke
11 Mischkammer
12 Zuführleitung
13 Druckluftleitung
14, 24 Regeleinrichtung
15, 25 weitere Regeleinrichtung
17, 27 Mi schdruckregl er
18, 28 Druckminderer
20 weitere Verschäumungsstrecke
21 weitere Mischkammer
22 weitere Zuführleitung
23 weitere Druckluftleitung
26 Steuereinrichtung
30, 40 Abgangsstrecke
31, 41 Druckmesseinrichtung