EP0295202A2 - Apparatus for introducing precise quantities of additives into a pressurised waterstream - Google Patents

Apparatus for introducing precise quantities of additives into a pressurised waterstream Download PDF

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EP0295202A2
EP0295202A2 EP88810291A EP88810291A EP0295202A2 EP 0295202 A2 EP0295202 A2 EP 0295202A2 EP 88810291 A EP88810291 A EP 88810291A EP 88810291 A EP88810291 A EP 88810291A EP 0295202 A2 EP0295202 A2 EP 0295202A2
Authority
EP
European Patent Office
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additive
line
control valve
pressure
valve
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Application number
EP88810291A
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German (de)
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EP0295202A3 (en
EP0295202B1 (en
Inventor
Peter Dr. Hermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tony Brandle AG
Original Assignee
Tony Brandle AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Tony Brandle AG filed Critical Tony Brandle AG
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Publication of EP0295202A2 publication Critical patent/EP0295202A2/en
Publication of EP0295202A3 publication Critical patent/EP0295202A3/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/311—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows for mixing more than two components; Devices specially adapted for generating foam
    • B01F25/3111—Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam
    • B01F25/31114—Devices specially adapted for generating foam, e.g. air foam with means for introducing an additional component, e.g. in predetermined proportion or in the main component

Definitions

  • the invention relates to a metering device according to the preamble of claim 1.
  • metering devices are used primarily in fire fighting systems in which fire fighting with extinguishing water alone is often not sufficient. In many cases, it is therefore necessary to mix the extinguishing water with a foam or another additive, for example.
  • the control loop should also remain stable and react quickly to control deviations.
  • the pressure differential valve ensures that the pressure drop across the control valve remains largely constant even when the pressure in the additive line or in the water line changes.
  • the constant pressure difference has a positive effect on the control characteristics, so that there are no significant fluctuations in the desired mixing ratio.
  • the controller forms the corresponding control signal from the amount of additive fed to the control valve and from the total amount of mixture in order to maintain the desired mixing ratio. Any fluctuations in the quantity of extinguishing water supplied to the metering device are also taken into account.
  • a particularly simple conveyance of the additive can be achieved if the additive line leads to a pressure tank which is connected to a pressure source for conveying the additive to the control valve. In this way, the additive is available at all times under a largely constant pressure without the need for a feed pump.
  • the drive device for the feed pump is operatively connected to the actuator, so that the drive device can be controlled depending on the position of the control valve.
  • the feed pump must have a greater delivery capacity when the control valve is fully open, so that the maximum amount of additive has to be delivered. If the control valve is only slightly open, it is however, it is not necessary for the feed pump or the drive device to be operated at the maximum output. An output corresponding to the actually required delivery quantity is sufficient, which saves energy and reduces noise.
  • Another advantage of adapting the delivery rate is that the additive does not heat up unnecessarily. The excess amount delivered has to be returned, which is associated with warming.
  • the control which is dependent on the required delivery rate, can be implemented particularly easily if the drive device is a gasoline engine with a speed controller assigned to the delivery pump and if the speed controller is connected to the control valve with a cable or with a linkage such that the speed increases with increasing valve opening .
  • the speed of the petrol engine can be regulated in a known manner via the throttle valve on the carburetor.
  • the position-dependent change in position on the control valve can be optimally transferred to the speed controller on the petrol engine using a cable or a linkage. With only a minimally opened control valve, the petrol engine therefore only runs at a minimal speed, which means that petrol consumption can be significantly reduced.
  • the drive device is a power take-off of a non-system main drive and if the speed of the power take-off can be controlled gradually or continuously with a gearbox that is controlled by the control valve or by the controller.
  • the feed pump does not necessarily need its own drive unit. It is simply sufficient to connect the feed pump to a power take-off.
  • the feed pump can be connected to the gearbox PTO are coupled, which changes the speed depending on the position of the control valve.
  • the above-mentioned return of excess conveyed additive can be further optimized in that a return line is connected to the additive line between the feed pump and the additive measuring device, which return line leads to the additive source and if an overpressure valve is arranged in the return line which, when a predetermined pressure is exceeded opens in the additive line and returns additively from the additive line to the additive source.
  • the recycling of excess additive to the additive source is also shown in the aforementioned US Pat. No. 4,324,294.
  • the return is not solved there in this simple way.
  • the amount of additive is even controlled by a control valve which is arranged in the return line. An attempt is made to maintain a constant mixing ratio by increasing or reducing the amount of additive returned. However, this is uneconomical because the feed pump must always be operated at full capacity.
  • a particularly versatile application of the metering device results if the additive source is an additive tank and if a directional valve is arranged in the additive line in front of the feed pump and can be switched from the additive tank to at least one additional additive line which leads to an external additive source. In this way it is possible to switch to another additive for a short time without switching off the system, which additive is either carried in a tank or is sucked out of a canister or barrel, for example. Depending on the number of connections of the directional control valve, different additives could even be added alternately.
  • the water pipe 1 has two water connections 34, to which e.g. a hydrant or the outlet of a water pump can be connected.
  • An additive line 2 leads to the water line 1, where the additive is mixed into the water flow via a mixing device 28.
  • the mixing device can e.g. be a ring line which extends around the inner wall of the water line 1 and feeds the additive in a circle into the water flow. The mixture is available in the desired mixing ratio at the two mixture connections 35.
  • a control valve 3 is arranged in the additive line 2.
  • This control valve is connected to an actuator 4, which receives 8 control pulses from a controller.
  • the desired mixing ratio can be set on an operating panel 9.
  • an addi is in the additive line tivmessvorraum 6 installed. This measures the amount of additive supplied to the control valve 3.
  • the total amount of mixture is determined via a mixture measuring device 7 in the water line 1.
  • the signals from the two measuring devices 6 and 7 are each fed to a transducer 10 and 11, which emit signals proportional to the flow rate to the controller 8.
  • the structure and function of this controller are essentially already described in the applicant's older European patent application No. 86810602.2.
  • a pressure differential valve 5 is connected in the additive line 2 upstream of the control valve 3.
  • a control line 23 determines the pressure after the control valve 3, which can fluctuate depending on the water pressure in the water line.
  • This control pressure allows the pressure differential valve to keep a previously adjustable pressure drop of, for example, 1 bar constant.
  • the water pressure at the water connections 34 can be set, for example, from 0 to 12 bar. This pressure is determined on a pressure gauge line 12 and can be read off on the control panel.
  • the additive is removed from an additive tank 16 and conveyed with a feed pump 17.
  • the feed pump 17, for example a diaphragm piston pump, is connected to a gasoline engine 18.
  • the petrol engine with an output of 11 hp, for example, is supplied with fuel from a fuel tank 22.
  • a starting device 21, which can be actuated from the control panel 9, is used to start the gasoline engine.
  • the gasoline engine 18 is provided with a speed controller 19 which controls the speed from, for example, 2000 to 4200 rpm. can regulate.
  • the speed controller is connected via a cable 20 to the control valve 3 or to its spindle. A displacement of the valve spindle therefore results in the speed controller being actuated. When the control valve 3 is completely open, the maximum speed of the petrol motors 18 reached.
  • the speed controller 19 could also receive control commands from the control valve 3 or from its actuator 4 in another way, for example by electrical or optical signals. Finally, it would also be conceivable to control the speed controller 19 from the controller 8.
  • a return line 24 is connected to the additive line 2.
  • This return line is provided with an overpressure valve 25, which can be set so that it responds to a desired overpressure.
  • the pressure in the additive line 2 can be read on the manometer 29. If a certain pressure of, for example, 15 bar is exceeded in the additive line, the pressure relief valve 25 opens and leads the unnecessary additive back into the additive tank 16.
  • the pressure relief valve 25 can be bridged with a handle, so that the whole pumped by the feed pump 17 for starting The amount of additive flows back to the additive tank 16. As soon as the feed pump 17 is operating normally and the desired operating pressure has been reached, the pressure relief valve 25 is switched to operation so that it only responds at the desired pressure.
  • a directional valve 26 is switched into the additive line 2, which can be switched from the feed tank 16 to at least one additional additive line 27.
  • an alternative additive can be pumped out of a drum 36 without interrupting operation by actuating the directional valve 26.
  • the mixing ratio that can be programmed on the control panel 9 is, for example, zero to ten percent additive of the total flow rate determined with the mixture measuring device 7.
  • the amount of mixture can, for example, 180 to 2000 l / min. be.
  • the feed pump 17 can be provided with a pulsation damper 37 which compensates for the pressure surges in the additive line 2.
  • the pressure differential valve 5 is generally set by the manufacturer and does not have to be adjusted later. When the delivery rate in the additive line 2 drops, the pressure difference can increase, for example, 1 bar at 100 l / min. to 2.5 bar at less than 10 l / min. With the normal delivery rates in the additive line 2, however, the pressure difference remains largely constant.
  • the arrangement, with the exception of the drive for the feed pump 17, is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • the feed pump 17 is driven by a power take-off 31 of a main drive 32 which is external to the system.
  • This main drive can be, for example, the engine of a fire engine, which also drives hydraulic units, pumps, etc.
  • the delivery pump 17 is coupled to the power take-off 31 via a gear stage 30.
  • This gear stage 30 can change the speed of the power take-off 31 in a suitable manner such that the maximum speed is only reached when the control valve 3 is fully open.
  • the additive is not conveyed with the aid of a speed-controlled feed pump.
  • the additive is housed in a pressure tank 13, which is connected to a compressed air bottle 14.
  • a pressure reducing valve 15 ensures that the desired delivery pressure in the pressure tank 13 is maintained.
  • the shut-off valve 33 has to be opened so that the additive reaches the water line 1 via the additive line 2 and the control valve 3.
  • the pressure differential valve 5 has proven to be particularly advantageous. It would of course also be possible to combine the exemplary embodiment according to FIG. 3 with one of the exemplary embodiments according to FIG. 1 or 2.
  • the pressure tank 13 could serve as an emergency reservoir if the gasoline engine 18 fails in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and it is no longer possible to convey the additive with the aid of the feed pump 17.
  • the directional valve 26 could be used to switch to the pressure tank 13, so that additive is available at all times even in emergencies.

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Abstract

Das Additiv, beispielsweise Löschschaum, wird über eine Addi­tivleitung (2) in die Wasserleitung (1) eingespeist. Für die Aufrechterhaltung des gewünschten Mischverhältnisses dient ein Regelventil (3) in der Additivleitung (2), dessen Stell­glied (4) von einem Regler (8) Stellsignale empfängt. Zur Ermittlung des Istwertes bzw. zur Bildung des Stellsignals wird das Additiv mit einer Additivmessvorrichtung (6) und das Gemisch mit einer Gemischmessvorrichtung (7) gemessen. Um auch bei einem schwankenden Wasserdruck in der Wasserleitung stets einen konstanten Druckabfall am Regelventil (3) zu erhalten, ist ein Druckdifferenzventil (5) in die Additivlei­tung (2) eingebaut. Die Antriebsvorrichtung (18) für die Förderpumpe (17) ist mit einem Drehzahlregler (19) versehen, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Position des Regel­ventils (3) gesteuert wird.

Figure imgaf001
The additive, for example extinguishing foam, is fed into the water pipe (1) via an additive pipe (2). A control valve (3) in the additive line (2), whose actuator (4) receives control signals from a controller (8), is used to maintain the desired mixing ratio. To determine the actual value or to generate the control signal, the additive is measured with an additive measuring device (6) and the mixture with a mixture measuring device (7). A pressure differential valve (5) is built into the additive line (2) so that a constant pressure drop across the control valve (3) is maintained even when the water pressure in the water line fluctuates. The drive device (18) for the feed pump (17) is provided with a speed controller (19), the speed of which is controlled as a function of the position of the control valve (3).
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Dosiervorrichtungen werden vor allem bei Brandbekämpfungssystemen eingesetzt, bei denen die Brandbekämpfung mit Löschwasser allein oft nicht genügt. In vielen Fällen ist es daher erforderlich, das Löschwasser beispielsweise mit einem Schaum oder mit einem anderen Additiv zu mischen.The invention relates to a metering device according to the preamble of claim 1. Such metering devices are used primarily in fire fighting systems in which fire fighting with extinguishing water alone is often not sufficient. In many cases, it is therefore necessary to mix the extinguishing water with a foam or another additive, for example.

Verschiedene Varianten zum Beimischen von Chemikalien zum Löschwasser sind beispielsweise bereits durch die US-A-­4,324,294 bekannt geworden. Das Additiv kann dabei durch eine Pumpe oder durch an einem Venturirohr im Wasserstrom erzeug­ten Unterdruck gefördert werden. In allen Fällen sorgt ein Dosierventil dafür, dass die richtige Schaummenge der Wasser­leitung zugeführt wird, wobei das Dosierventil entweder manuell oder durch ein reglergesteuertes Stellglied betätig­bar ist. Ein Nachteil bei den bekannten Dosiervorrichtungen besteht jedoch darin, dass beim reglergesteuerten Betrieb der Wasserdruck nicht genügend berücksichtigt wird. Der Druck des Löschwassers ist jedoch teilweise wesentlichen Schwankungen unterworfen, was das Regelverhalten am Regelventil beeinflus­sen kann. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Do­siervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Regelventil auch bei unterschiedlichen Druckverhält­nissen in der Wasserleitung jeweils die optimale Additivmenge beimischt. Der Regelkreis soll ausserdem stabil bleiben und rasch auf Regelabweichungen reagieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Dosiervorrichtung gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.Various variants for adding chemicals to the extinguishing water have already become known, for example, from US-A-4,324,294. The additive can be conveyed by a pump or by negative pressure generated in a water flow on a Venturi tube. In all cases, a metering valve ensures that the correct amount of foam is supplied to the water pipe, the metering valve being operable either manually or by a controller-controlled actuator. A disadvantage of the known metering devices, however, is that the water pressure is not sufficiently taken into account in the controller-controlled operation. However, the pressure of the extinguishing water is sometimes subject to significant fluctuations, which can influence the control behavior at the control valve. It is therefore an object of the invention to provide a metering device of the type mentioned in the introduction, in which the control valve admixes the optimum amount of additive in each case even under different pressure conditions in the water line. The control loop should also remain stable and react quickly to control deviations. This object is achieved according to the invention with a metering device which has the features in claim 1.

Das Druckdifferenzventil sorgt dafür, dass der Druckabfall am Regelventil auch bei sich änderndem Druck in der Additivlei­tung oder in der Wasserleitung weitgehend konstant bleibt. Die gleichbleibende Druckdifferenz wirkt sich dabei positiv auf die Regelcharakteristik aus, so dass keine nennenswerten Schwankungen beim gewünschten Mischverhältnis auftreten.The pressure differential valve ensures that the pressure drop across the control valve remains largely constant even when the pressure in the additive line or in the water line changes. The constant pressure difference has a positive effect on the control characteristics, so that there are no significant fluctuations in the desired mixing ratio.

Besonders vorteilhafte Resultate können erzielt werden, wenn die Additivmenge mit einer Additivmessvorrichtung vor dem Druckdifferenzventil messbar ist und wenn die Gemischmenge mit einer Gemischmessvorrichtung nach dem Eintritt der Addi­tivleitung in die Wasserleitung messbar ist. Auf diese Weise bildet der Regler aus der zum Regelventil geführten Additiv­menge und aus der gesamten Gemischmenge das entsprechende Regelsignal, um das gewünschte Mischverhältnis aufrecht zu erhalten. Dabei werden auch allfällige Schwankungen bei der der Dosiervorrichtung zugeführten Löschwassermenge berück­sichtigt.Particularly advantageous results can be achieved if the amount of additive can be measured with an additive measuring device upstream of the pressure difference valve and if the amount of mixture can be measured with a mixture measuring device after the additive line has entered the water line. In this way, the controller forms the corresponding control signal from the amount of additive fed to the control valve and from the total amount of mixture in order to maintain the desired mixing ratio. Any fluctuations in the quantity of extinguishing water supplied to the metering device are also taken into account.

Eine besonders einfache Förderung des Additivs kann erreicht werden, wenn die Additivleitung zu einem Drucktank führt, der für die Förderung des Additivs zum Regelventil an eine Druck­quelle angeschlossen ist. Das Additiv steht auf diese Weise unter einem weitgehend konstanten Druck jederzeit zur Verfü­gung, ohne dass eine Förderpumpe erforderlich ist.A particularly simple conveyance of the additive can be achieved if the additive line leads to a pressure tank which is connected to a pressure source for conveying the additive to the control valve. In this way, the additive is available at all times under a largely constant pressure without the need for a feed pump.

Wenn das Additiv mit Hilfe einer Förderpumpe gefördert wird, können weitere Vorteile dadurch erreicht werden, dass die Antriebsvorrichtung für die Förderpumpe in Wirkverbindung mit dem Stellglied steht, so dass die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Position des Regelventils steuerbar ist. Ersichtlicherweise muss nämlich die Förderpumpe eine grössere Förderleistung erbringen, wenn das Regelventil vollständig geöffnet ist, so dass die maximale Additivmenge gefördert werden muss. Bei nur gering geöffnetem Regelventil ist es jedoch nicht erforderlich, dass die Förderpumpe bzw. die Antriebsvorrichtung mit der maximalen Leistung betrieben wird. Es genügt eine der tatsächlich erforderlichen Förder­menge entsprechende Leistung, womit Energie gespart und die Lärmentwicklung reduziert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Anpassung der Förderleistung besteht darin, dass sich das Additiv nicht unnötig erwärmt. Die zuviel geförderte Menge muss nämlich wieder zurückgeführt werden, womit eine Erwär­mung verbunden ist.If the additive is conveyed with the aid of a feed pump, further advantages can be achieved in that the drive device for the feed pump is operatively connected to the actuator, so that the drive device can be controlled depending on the position of the control valve. Obviously, the feed pump must have a greater delivery capacity when the control valve is fully open, so that the maximum amount of additive has to be delivered. If the control valve is only slightly open, it is however, it is not necessary for the feed pump or the drive device to be operated at the maximum output. An output corresponding to the actually required delivery quantity is sufficient, which saves energy and reduces noise. Another advantage of adapting the delivery rate is that the additive does not heat up unnecessarily. The excess amount delivered has to be returned, which is associated with warming.

Die von der erforderlichen Förderleistung abhängige Steuerung lässt sich besonders einfach realisieren, wenn die Antriebs­vorrichtung ein der Förderpumpe zugeordneter Benzinmotor mit einem Drehzahlregler ist und wenn der Drehzahlregler mit einem Seilzug oder mit einem Gestänge mit dem Regelventil derart verbunden ist, dass mit zunehmender Ventilöffnung die Drehzahl steigt. Die Drehzahl des Benzinmotors lässt sich auf bekannte Weise über die Drosselklappe am Vergaser regeln. Die stellungsabhängige Wegveränderung am Regelventil lässt sich durch einen Seilzug oder durch ein Gestänge optimal auf den Drehzahlregler am Benzinmotor übertragen. Bei nur minimal geöffnetem Regelventil macht der Benzinmotor daher nur mini­male Drehzahl, wodurch der Benzinverbrauch erheblich gesenkt werden kann.The control, which is dependent on the required delivery rate, can be implemented particularly easily if the drive device is a gasoline engine with a speed controller assigned to the delivery pump and if the speed controller is connected to the control valve with a cable or with a linkage such that the speed increases with increasing valve opening . The speed of the petrol engine can be regulated in a known manner via the throttle valve on the carburetor. The position-dependent change in position on the control valve can be optimally transferred to the speed controller on the petrol engine using a cable or a linkage. With only a minimally opened control valve, the petrol engine therefore only runs at a minimal speed, which means that petrol consumption can be significantly reduced.

Einsparungen lassen sich aber auch auf optimale Weise errei­chen, wenn die Antriebsvorrichtung ein Nebenabtrieb eines systemfremden Hauptantriebs ist und wenn die Drehzahl des Nebenabtriebes mit einem Getriebe stufenweise oder stufenlos steuerbar ist, das vom Regelventil oder vom Regler gesteuert wird. Ist die Dosiervorrichtung beispielsweise auf einem Löschfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung für Hydraulik­systeme usw. angeordnet, so benötigt die Förderpumpe nicht unbedingt eine eigene Antriebseinheit. Es genügt dabei ohne weiteres, die Förderpumpe an einen Nebenabtrieb anzuschlies­sen. Die Förderpumpe kann dabei über ein Getriebe an den Nebenabtrieb gekuppelt werden, welches je nach der Stellung des Regelventils die Drehzahl verändert.However, savings can also be achieved optimally if the drive device is a power take-off of a non-system main drive and if the speed of the power take-off can be controlled gradually or continuously with a gearbox that is controlled by the control valve or by the controller. If the metering device is arranged, for example, on a fire truck with a drive device for hydraulic systems etc., the feed pump does not necessarily need its own drive unit. It is simply sufficient to connect the feed pump to a power take-off. The feed pump can be connected to the gearbox PTO are coupled, which changes the speed depending on the position of the control valve.

Die bereits oben erwähnte Rückführung von zuviel gefördertem Additiv kann weiter dadurch optimiert werden, dass zwischen der Förderpumpe und der Additivmessvorrichtung eine Rückführ­leitung an die Additivleitung angeschlossen ist, welche zur Additivquelle zurückführt und wenn in der Rückführleitung ein Ueberdruckventil angeordnet ist, das beim Ueberschreiten eines vorbestimmbaren Druckes in der Additivleitung öffnet und derart additiv aus der Additivleitung zur Additivquelle zurückführt. Die Rückführung von überschüssigem Additiv zur Additivquelle ist auch in der eingangs genannten US-A-­4,324,294 dargestellt. Die Rückführung wird dort jedoch nicht auf diese einfache Weise gelöst. Teilweise erfolgt die Rege­lung der Additivmenge sogar durch ein Regelventil, welches in der Rückführleitung angeordnet ist. Durch Vergrösserung oder Verkleinerung der zurückgeführten Additivmenge wird versucht, ein konstantes Mischungsverhältnis aufrecht zu erhalten. Dies ist jedoch unwirtschaftlich, da die Förderpumpe immer mit voller Leistung betrieben werden muss.The above-mentioned return of excess conveyed additive can be further optimized in that a return line is connected to the additive line between the feed pump and the additive measuring device, which return line leads to the additive source and if an overpressure valve is arranged in the return line which, when a predetermined pressure is exceeded opens in the additive line and returns additively from the additive line to the additive source. The recycling of excess additive to the additive source is also shown in the aforementioned US Pat. No. 4,324,294. The return is not solved there in this simple way. In some cases, the amount of additive is even controlled by a control valve which is arranged in the return line. An attempt is made to maintain a constant mixing ratio by increasing or reducing the amount of additive returned. However, this is uneconomical because the feed pump must always be operated at full capacity.

Eine besonders vielseitige Anwendung der Dosiervorrichtung ergibt sich, wenn die Additivquelle ein Additivtank ist und wenn vor der Förderpumpe ein Wegeventil in der Additivleitung angeordnet ist, das vom Additivtank auf wenigstens eine zu­sätzliche Additivleitung umschaltbar ist, die zu einer exter­nen Additivquelle führt. Auf diese Weise ist es möglich, ohne Abschaltung des Systems kurzfristig auf ein anderes Additiv umzuschalten, das entweder ebenfalls in einem Tank mitgeführt wird oder das beispielsweise aus einem Kanister oder Fass abgesaugt wird. Je nach Anzahl der Anschlüsse des Wegeventils könnten sogar wahlweise verschiedene Additive wechselweise beigemischt werden.A particularly versatile application of the metering device results if the additive source is an additive tank and if a directional valve is arranged in the additive line in front of the feed pump and can be switched from the additive tank to at least one additional additive line which leads to an external additive source. In this way it is possible to switch to another additive for a short time without switching off the system, which additive is either carried in a tank or is sucked out of a canister or barrel, for example. Depending on the number of connections of the directional control valve, different additives could even be added alternately.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­genden Beschreibung und aus den Zeichnungen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden genauer beschrieben. Es zeigen:

  • Figur 1 Die schematische Darstellung einer erfindungsge­mässen Dosiervorrichtung mit einer durch einen Benzinmotor angetriebenen Förderpumpe,
  • Figur 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die Förderpumpe durch einen Nebenabtrieb angetrieben wird und
  • Figur 3 ein Ausführungsbeispiel ohne Förderpumpe mit einem Drucktank für das Additiv.
Further advantages of the invention result from the following description and from the drawings. Various embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described in more detail below. Show it:
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a metering device according to the invention with a feed pump driven by a gasoline engine,
  • Figure 2 shows a modified embodiment in which the feed pump is driven by a power take-off and
  • Figure 3 shows an embodiment without a feed pump with a pressure tank for the additive.

Wie in Figur 1 dargestellt hat die Wasserleitung 1 zwei Was­seranschlüsse 34, an welche z.B. ein Hydrant oder der Ausgang einer Wasserpumpe angeschlossen werden kann. Eine Additivlei­tung 2 führt zur Wasserleitung 1, wo das Additiv über eine Mischvorrichtung 28 in den Wasserstrom beigemischt wird. Die Mischvorrichtung kann z.B. eine Ringleitung sein, die sich um die Innenwand der Wasserleitung 1 erstreckt und das Additiv kreisförmig in den Wasserstrom einspeist. Das Gemisch steht im gewünschten Mischungsverhältnis an den beiden Gemischan­schlüssen 35 zur Verfügung.As shown in Figure 1, the water pipe 1 has two water connections 34, to which e.g. a hydrant or the outlet of a water pump can be connected. An additive line 2 leads to the water line 1, where the additive is mixed into the water flow via a mixing device 28. The mixing device can e.g. be a ring line which extends around the inner wall of the water line 1 and feeds the additive in a circle into the water flow. The mixture is available in the desired mixing ratio at the two mixture connections 35.

Um das gewünschte Mischungsverhältnis möglichst konstant zu halten, ist in der Additivleitung 2 ein Regelventil 3 ange­ordnet. Dieses Regelventil ist mit einem Stellglied 4 verbun­den, welches von einem Regler 8 Steuerimpulse erhält. An einer Bedienungsplatte 9 ist dabei das gewünschte Mischungs­verhältnis einstellbar. Für die Ermittlung des tatsächlichen Mischungsverhältnisses bzw. für die Nachregelung bei Abwei­chungen vom Sollzustand ist in die Additivleitung eine Addi­ tivmessvorrichtung 6 eingebaut. Diese misst die dem Regelven­til 3 zugeführte Additivmenge. Die gesamte Gemischmenge wird über eine Gemischmessvorrichtung 7 in der Wasserleitung 1 ermittelt. Die Signale von den beiden Messvorrichtungen 6 und 7 werden je einem Messwertumformer 10 und 11 zugeführt, wel­che der Durchflussmenge proportionale Signale an den Regler 8 abgeben. Aufbau und Funktion dieses Reglers sind im wesentli­chen bereits in der älteren europäischen Patentanmeldung Nr. 86810602.2 der Anmelderin beschrieben.In order to keep the desired mixing ratio as constant as possible, a control valve 3 is arranged in the additive line 2. This control valve is connected to an actuator 4, which receives 8 control pulses from a controller. The desired mixing ratio can be set on an operating panel 9. For the determination of the actual mixing ratio or for the readjustment in the event of deviations from the target state, an addi is in the additive line tivmessvorrichtung 6 installed. This measures the amount of additive supplied to the control valve 3. The total amount of mixture is determined via a mixture measuring device 7 in the water line 1. The signals from the two measuring devices 6 and 7 are each fed to a transducer 10 and 11, which emit signals proportional to the flow rate to the controller 8. The structure and function of this controller are essentially already described in the applicant's older European patent application No. 86810602.2.

Um den Druckabfall am Regelventil möglichst konstant zu hal­ten, ist vor dem Regelventil 3 ein Druckdifferenzventil 5 in die Additivleitung 2 geschaltet. Eine Steuerleitung 23 ermit­telt dabei den Druck nach dem Regelventil 3, der je nach Wasserdruck in der Wasserleitung schwanken kann. Dieser Steuerdruck erlaubt dem Druckdifferenzventil die Konstanthal­tung eines vorher einstellbaren Druckabfalls von beispiels­weise 1 bar. Der Wasserdruck an den Wasseranschlüssen 34 ist einstellbar von beispielsweise 0 bis 12 bar. Dieser Druck wird an einer Manometerleitung 12 ermittelt und kann an der Bedienungsplatte abgelesen werden.In order to keep the pressure drop across the control valve as constant as possible, a pressure differential valve 5 is connected in the additive line 2 upstream of the control valve 3. A control line 23 determines the pressure after the control valve 3, which can fluctuate depending on the water pressure in the water line. This control pressure allows the pressure differential valve to keep a previously adjustable pressure drop of, for example, 1 bar constant. The water pressure at the water connections 34 can be set, for example, from 0 to 12 bar. This pressure is determined on a pressure gauge line 12 and can be read off on the control panel.

Das Additiv wird aus einem Additivtank 16 entnommen und mit einer Förderpumpe 17 gefördert. Die Förderpumpe 17, bei­spielsweise eine Membrankolbenpumpe, ist an einem Benzinmotor 18 angeschlossen. Der Benzinmotor mit einer Leistung von beispielsweise 11 PS wird aus einem Bezintank 22 mit Brenn­stoff versorgt. Für den Start des Benzinmotors dient eine Startvorrichtung 21, die von der Bedienungsplatte 9 aus betä­tigt werden kann. Der Benzinmotor 18 ist mit einem Drehzahl­regler 19 versehen, der die Drehzahl von beispielsweise 2000 bis 4200 U/Min. regulieren kann. Der Drehzahlregler ist über einen Seilzug 20 mit dem Regelventil 3 bzw. mit dessen Spin­del verbunden. Eine Verschiebung der Ventilspindel hat somit eine Betätigung des Drehzahlreglers zur Folge. Dabei wird bei ganz offenem Regelventil 3 die maximale Drehzahl des Benzin­ motors 18 erreicht. Anstelle des Seilzuges wäre auch ein Gestänge denkbar. Selbstverständlich könnte der Drehzahlreg­ler 19 auch auf anderem Wege, beispielsweise durch elektri­sche oder optische Signale Steuerbefehle vom Regelventil 3 bzw. von dessen Stellglied 4 erhalten. Es wäre schliesslich auch denkbar, den Drehzahlregler 19 vom Regler 8 aus zu steuern.The additive is removed from an additive tank 16 and conveyed with a feed pump 17. The feed pump 17, for example a diaphragm piston pump, is connected to a gasoline engine 18. The petrol engine with an output of 11 hp, for example, is supplied with fuel from a fuel tank 22. A starting device 21, which can be actuated from the control panel 9, is used to start the gasoline engine. The gasoline engine 18 is provided with a speed controller 19 which controls the speed from, for example, 2000 to 4200 rpm. can regulate. The speed controller is connected via a cable 20 to the control valve 3 or to its spindle. A displacement of the valve spindle therefore results in the speed controller being actuated. When the control valve 3 is completely open, the maximum speed of the petrol motors 18 reached. Instead of the cable, a linkage would also be conceivable. Of course, the speed controller 19 could also receive control commands from the control valve 3 or from its actuator 4 in another way, for example by electrical or optical signals. Finally, it would also be conceivable to control the speed controller 19 from the controller 8.

Unmittelbar nach der Förderpumpe 17 ist eine Rückführleitung 24 an die Additivleitung 2 angeschlossen. Diese Rückführlei­tung ist mit einem Ueberdruckventil 25 versehen, welches so eingestellt werden kann, dass es bei einem gewünschten Ueber­druck anspricht. Der in der Additivleitung 2 vorhandene Druck kann am Manometer 29 abgelesen werden. Wird in der Additiv­leitung ein bestimmter Druck von beispielsweise 15 bar über­schritten, so öffnet das Ueberdruckventil 25 und führt nicht benötigtes Additiv zurück in den Additivtank 16. Das Ueber­druckventil 25 kann mit einem Handgriff überbrückt werden, so dass zum Anfahren die gesamte durch die Förderpumpe 17 geför­derte Additivmenge wieder zurück zum Additivtank 16 strömt. Sobald die Förderpumpe 17 normal arbeitet und der gewünschte Betriebsdruck erreicht ist, wird das Ueberdruckventil 25 auf Betrieb geschaltet, so dass es nur noch beim gewünschten Ueberdruck anspricht.Immediately after the feed pump 17, a return line 24 is connected to the additive line 2. This return line is provided with an overpressure valve 25, which can be set so that it responds to a desired overpressure. The pressure in the additive line 2 can be read on the manometer 29. If a certain pressure of, for example, 15 bar is exceeded in the additive line, the pressure relief valve 25 opens and leads the unnecessary additive back into the additive tank 16. The pressure relief valve 25 can be bridged with a handle, so that the whole pumped by the feed pump 17 for starting The amount of additive flows back to the additive tank 16. As soon as the feed pump 17 is operating normally and the desired operating pressure has been reached, the pressure relief valve 25 is switched to operation so that it only responds at the desired pressure.

Vor der Förderpumpe 17 ist ein Wegeventil 26 in die Additiv­leitung 2 eingeschaltet, welches vom Fördertank 16 auf wenig­stens eine zusätzliche Additivleitung 27 schaltbar ist. So kann ohne Betriebsunterbruch durch Betatigung des Wegeventils 26 beispielsweise ein alternatives Additiv aus einem Fass 36 abgepumpt werden.In front of the feed pump 17, a directional valve 26 is switched into the additive line 2, which can be switched from the feed tank 16 to at least one additional additive line 27. For example, an alternative additive can be pumped out of a drum 36 without interrupting operation by actuating the directional valve 26.

Ersichtlicherweise werden Pumpenleistung, Rohrdurchmesser, Ventil- und Reglercharakteristik jeweils dem Einzelfall ange­passt. Das Mischungsverhältnis, das an der Bedienungsplatte 9 programmiert werden kann, beträgt beispielsweise null bis zehn Prozent Additiv von der gesamten mit der Gemischmessvor­richtung 7 ermittelten Durchflussmenge. Die Gemischmenge kann beispielsweise 180 bis 2000 l/Min. betragen. Um ein durch die Charakteristik der Förderpumpe 17 bedingtes zu starkes Pul­sieren der Additivmenge zu vermeiden, kann die Förderpumpe 17 mit einem Pulsationsdämpfer 37 versehen sein, der die Druck­stösse in der Additivleitung 2 ausgleicht. Das Druckdiffe­renzventil 5 wird in der Regel vom Hersteller fest einge­stellt und muss später nicht mehr verstellt werden. Bei sin­kender Förderleistung in der Additivleitung 2 kann die Druck­differenz ansteigen von beispielsweise 1 bar bei 100 l/Min. auf 2,5 bar bei weniger als 10 l/Min. Bei den normalerweise üblichen Fördermengen in der Additivleitung 2 bleibt die Druckdifferenz jedoch weitgehend konstant.It is evident that the pump output, pipe diameter, valve and controller characteristics are adapted to the individual case. The mixing ratio that can be programmed on the control panel 9 is, for example, zero to ten percent additive of the total flow rate determined with the mixture measuring device 7. The amount of mixture can, for example, 180 to 2000 l / min. be. In order to avoid excessive pulsation of the additive quantity due to the characteristics of the feed pump 17, the feed pump 17 can be provided with a pulsation damper 37 which compensates for the pressure surges in the additive line 2. The pressure differential valve 5 is generally set by the manufacturer and does not have to be adjusted later. When the delivery rate in the additive line 2 drops, the pressure difference can increase, for example, 1 bar at 100 l / min. to 2.5 bar at less than 10 l / min. With the normal delivery rates in the additive line 2, however, the pressure difference remains largely constant.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 ist die Anordnung mit Ausnahme des Antriebs für die Förderpumpe 17 gleich wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1. Anstelle eines separaten Benzinmotors wird die Förderpumpe 17 jedoch von einem Neben­abtrieb 31 eines systemfremden Hauptantriebes 32 angetrieben. Dieser Hauptantrieb kann beispielsweise der Motor eines Löschfahrzeuges sein, der auch Hydraulikeinheiten, Pumpen usw. antreibt. Um die Förderleistung der Förderpumpe 17 eben­falls in Abhängigkeit von der Position des Regelventils 3 steuern zu können, ist die Förderpumpe 17 über eine Getriebe­stufe 30 an den Nebenabtrieb 31 gekuppelt. Diese Getriebestu­fe 30 kann auf geeignete Weise die Drehzahl des Nebenabtrie­bes 31 derart verändern, dass nur bei voll geöffnetem Regel­ventil 3 die maximale Drehzahl erreicht wird. Diese Lösung wird vor allem dann realisiert werden, wenn die Dosiervor­richtung in ein Löschfahrzeug integriert wird und nicht als separates Aggregat ausgebildet ist.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the arrangement, with the exception of the drive for the feed pump 17, is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1. Instead of a separate gasoline engine, however, the feed pump 17 is driven by a power take-off 31 of a main drive 32 which is external to the system. This main drive can be, for example, the engine of a fire engine, which also drives hydraulic units, pumps, etc. In order to also be able to control the delivery rate of the delivery pump 17 as a function of the position of the control valve 3, the delivery pump 17 is coupled to the power take-off 31 via a gear stage 30. This gear stage 30 can change the speed of the power take-off 31 in a suitable manner such that the maximum speed is only reached when the control valve 3 is fully open. This solution will be implemented above all if the metering device is integrated into a fire truck and is not designed as a separate unit.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 wird das Additiv nicht mit Hilfe einer drehzahlgeregelten Förderpumpe geför­dert. Das Additiv ist in einem Drucktank 13 untergebracht, der an eine Druckluftflasche 14 angeschlossen ist. Ein Druck­reduzierventil 15 sorgt für die Aufrechterhaltung des ge­wünschten Förderdruckes im Drucktank 13. Für die Beimischung des Additivs ist lediglich das Absperrventil 33 zu öffnen, damit das Additiv über die Additivleitung 2 und das Regelventil 3 in die Wasserleitung 1 gelangt. Gerade bei dieser Lösung, bei der Druck und Fördermenge des Additivs weniger gut kontrollierbar sind als mit einer Förderpumpe, hat sich das Druckdifferenzventil 5 als besonders vorteilhaft erwiesen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 mit einem der Ausführungsbeispiele gemäss Figur 1 oder 2 zu kombinieren. So könnte z.B. der Drucktank 13 als Notreservoir dienen, wenn beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 der Benzinmotor 18 ausfällt und eine Förderung des Additivs mit Hilfe der Förderpumpe 17 nicht mehr möglich ist. In einem derartigen Fall könnte mit dem Wegeventil 26 auf den Drucktank 13 umgeschaltet werden, so dass auch in Notfällen jederzeit Additiv zur Verfügung steht.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the additive is not conveyed with the aid of a speed-controlled feed pump. The additive is housed in a pressure tank 13, which is connected to a compressed air bottle 14. A pressure reducing valve 15 ensures that the desired delivery pressure in the pressure tank 13 is maintained. For the admixture of the additive, only the shut-off valve 33 has to be opened so that the additive reaches the water line 1 via the additive line 2 and the control valve 3. In this solution in particular, in which the pressure and delivery rate of the additive are less easily controllable than with a delivery pump, the pressure differential valve 5 has proven to be particularly advantageous. It would of course also be possible to combine the exemplary embodiment according to FIG. 3 with one of the exemplary embodiments according to FIG. 1 or 2. For example, the pressure tank 13 could serve as an emergency reservoir if the gasoline engine 18 fails in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and it is no longer possible to convey the additive with the aid of the feed pump 17. In such a case, the directional valve 26 could be used to switch to the pressure tank 13, so that additive is available at all times even in emergencies.

Claims (9)

1. Dosiervorrichtung zum Beimischen von Additiven zu einem unter Druck stehenden Wasserstrom in einer Wasserleitung (1), insbesondere an einem Brandbekämpfungssystem, mit einer zu einer Additivquelle führenden Additivleitung (2), die über ein Regelventil (3) zur Wasserleitung (1) führt, welches über ein reglergesteuertes Stellglied (4) in Abhängigkeit vom gewünschten Mischverhältnis Additiv zu Wasser steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall am Regelventil (3) an einem in der Additiv­leitung (2) angeordneten Druckdifferenzventil einstellbar ist.1. dosing device for admixing additives to a pressurized water flow in a water pipe (1), in particular in a fire-fighting system, with an additive pipe (2) leading to an additive source, which leads to the water pipe (1) via a control valve (3), which can be controlled via a regulator-controlled actuator (4) depending on the desired mixing ratio of additive to water, characterized in that the pressure drop at the control valve (3) can be adjusted at a pressure differential valve arranged in the additive line (2). 2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass die Additivmenge mit einer Additivmessvorrich­tung (6) vor dem Druckdifferenzventil (5) messbar ist und dass die Gemischmenge mit einer Gemischmessvorrichtung (7) nach dem Eintritt der Additivleitung (2) in die Was­serleitung (1) messbar ist.2. Dosing device according to claim 1, characterized in that the amount of additive can be measured with an additive measuring device (6) upstream of the pressure difference valve (5) and that the amount of mixture with a mixture measuring device (7) after the entry of the additive line (2) into the water line (1 ) is measurable. 3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Additivleitung (2) zu einem Drucktank (13) führt, der für die Förderung des Additivs zum Regel­ventil (3) an eine Druckquelle (14) angeschlossen ist.3. Dosing device according to claim 1 or 2, characterized in that the additive line (2) leads to a pressure tank (13) which is connected to a pressure source (14) for conveying the additive to the control valve (3). 4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass in der Additivleitung (2) eine mit einer Antriebsvorrichtung (18) verbundene Förderpumpe (17) angeordnet ist und dass die Antriebsvorrichtung (18) in Wirkverbindung mit dem Stellglied (4) steht, so dass die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Position des Regelventils (3) steuerbar ist.4. Dosing device according to claim 1 or 2, characterized in that a feed pump (17) connected to a drive device (18) is arranged in the additive line (2) and that the drive device (18) is in operative connection with the actuator (4), so that the drive device can be controlled as a function of the position of the control valve (3). 5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, dass die Antriebsvorrichtung (18) ein der Förderpum­pe (17) zugeordneter Benzinmotor mit einem Drehzahlregler (19) ist und dass der Drehzahlregler mit einem Seilzug (20) oder mit einem Gestänge mit dem Regelventil (3) derart verbunden ist, dass mit zunehmender Ventilöffnung die Drehzahl steigt.5. Dosing device according to claim 4, characterized in that the drive device (18) is a feed pump (17) associated gasoline engine with a speed controller (19) and that the speed controller with a cable (20) or with a linkage with the control valve (3rd ) is connected in such a way that the speed increases with increasing valve opening. 6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, dass die Antriebsvorrichtung ein Nebenabtrieb (31) eines systemfremden Hauptantriebs (32) ist und dass die Drehzahl des Nebenabtriebes mit einem Getriebe (30) stu­fenweise oder stufenlos steuerbar ist, das vom Regelven­til (3) oder vom Regler 8 gesteuert wird.6. Dosing device according to claim 4, characterized in that the drive device is a power take-off (31) of a non-system main drive (32) and that the speed of the power take-off can be controlled step-by-step or continuously with a gear (30) which is controlled by the control valve (3) or is controlled by controller 8. 7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­durch gekennzeichnet, dass zwischen der Förderpumpe (17) und der Additivmessvorrichtung (6) eine Rückführleitung (24) an die Additivleitung (2) angeschlossen ist, welche zur Additivquelle (16) zurückführt und dass in der Rück­führleitung (24) ein Ueberdruckventil (25) angeordnet ist, das beim Ueberschreiten eines vorbestimmbaren Druckes in der Additivleitung öffnet und derart Additiv aus der Additivleitung (2) zur Additivquelle (16) zurück­fuhrt.7. Dosing device according to one of claims 4 to 6, characterized in that between the feed pump (17) and the additive measuring device (6) a return line (24) is connected to the additive line (2), which returns to the additive source (16) and that A pressure relief valve (25) is arranged in the return line (24), which opens when a predetermined pressure in the additive line is exceeded and in this way returns additive from the additive line (2) to the additive source (16). 8. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­durch gekennzeichnet, dass die Additivquelle ein Additiv­tank (16) ist und dass vor der Förderpumpe (17) ein Wege­ventil (26) in der Additivleitung (2) angeordnet ist, das vom Additivtank (16) auf wenigstens eine zusätzliche Additivleitung (27) umschaltbar ist, die zu einer exter­nen Additivquelle führt.8. Dosing device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the additive source is an additive tank (16) and that in front of the feed pump (17) a directional valve (26) is arranged in the additive line (2), which is from the additive tank (16 ) can be switched to at least one additional additive line (27) which leads to an external additive source. 9. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­durch gekennzeichnet, dass das Additiv über eine in der Wasserleitung (1) angeordnete Mischvorichtung (28) in den Wasserstrom einspeisbar ist.9. Dosing device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the additive via a in the Water pipe (1) arranged mixing device (28) can be fed into the water flow.
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