EP4414060A1 - Zumischsystem für feuerlöschanlagen - Google Patents

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EP4414060A1
EP4414060A1 EP24164345.1A EP24164345A EP4414060A1 EP 4414060 A1 EP4414060 A1 EP 4414060A1 EP 24164345 A EP24164345 A EP 24164345A EP 4414060 A1 EP4414060 A1 EP 4414060A1
Authority
EP
European Patent Office
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extinguishing agent
motor
mixing
pump
extinguishing
Prior art date
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Pending
Application number
EP24164345.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Schlepp
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.)
Firedos GmbH
Original Assignee
Firedos GmbH
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Publication date
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    • A62C35/68Details, e.g. of pipes or valve systems
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    • B01F35/83Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/831Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices using one or more pump or other dispensing mechanisms for feeding the flows in predetermined proportion, e.g. one of the pumps being driven by one of the flows
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03C2/00Rotary-piston engines
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    • F03C2/304Rotary-piston engines having the characteristics covered by two or more of groups F03C2/02, F03C2/08, F03C2/22, F03C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movements defined in sub-group F03C2/08 or F03C2/22 and relative reciprocation between members
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    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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    • F04C2250/00Geometry
    • F04C2250/30Geometry of the stator
    • F04C2250/301Geometry of the stator compression chamber profile defined by a mathematical expression or by parameters

Definitions

  • the present invention relates to a mixing system for fire extinguishing systems.
  • a fire extinguishing system in the sense of the present invention is a system having a pump, a pipe system and a foam agent mixing system with which an extinguishing agent can be applied, in particular through nozzles, foam pipes or foam generators.
  • the fire extinguishing system can be a stationary system such as a fire extinguishing system in a tank farm with a permanently mounted so-called monitor, i.e. a large jet pipe, or a permanently mounted sprinkler system in a building. However, it can also be a mobile system on a vehicle or roll-off container.
  • Such fire extinguishing systems are usually operated using water as an extinguishing agent.
  • an extinguishing agent additive in this case a foam agent, is usually first mixed into the extinguishing agent in a certain ratio.
  • the extinguishing agent-extinguishing agent additive mixture (the so-called "premix") is then foamed in a nozzle by supplying air and applied to the fire to be extinguished.
  • the volume ratio of the extinguishing agent additive to the extinguishing agent is typically between 0.5% and 6%.
  • extinguishing agent additive that can be mixed into the extinguishing agent is a wetting agent, which reduces the surface tension of the extinguishing agent, particularly the extinguishing water. This is advantageous, for example, when fighting forest fires because the extinguishing water can then wet larger areas, particularly on the leaves of trees, and can therefore be used more efficiently. Furthermore, the reduced surface tension allows the extinguishing water to penetrate deeper into the forest floor, for example to extinguish deeper embers.
  • foaming agents that can also be used as wetting agents (if necessary with other mixing rates, in particular with a minimum mixing rate of 0.1%).
  • the invention is described below in part using the example of water as an extinguishing agent and foam agent as an extinguishing agent additive. However, this is not to be understood as limiting. The invention can also be used when any extinguishing agent additive is added to any extinguishing agent.
  • both the extinguishing agent and the extinguishing agent additive can be provided in an extinguishing agent tank or in an extinguishing agent additive tank or via an extinguishing agent supply line or via an extinguishing agent additive supply line. If the extinguishing agent is provided in an extinguishing agent tank, an extinguishing agent pump is also required, which pumps the extinguishing agent from the extinguishing agent tank, pressurizes it and feeds it to the proportioning system.
  • the components just mentioned are not part of the proportioning system itself.
  • the mixture to be created from the extinguishing agent and the extinguishing agent additive i.e. the premix
  • the mixture to be created from the extinguishing agent and the extinguishing agent additive i.e. the premix
  • This activates the foaming agent in the premix and foams the premix so that an extinguishing agent foam emerges from the foaming nozzle and can be applied to the fire.
  • the air required to foam the foam agent can also be supplied to the premix in the form of compressed air.
  • a CAFS system Compressed Air Foam System
  • the mixing system has a mixing pump through which the extinguishing agent additive can be pumped and mixed with the extinguishing agent.
  • the proportioning pump is driven by a motor, which in turn is driven by a flow of the extinguishing agent itself.
  • the proportioning system thus has a water motor that is driven by the extinguishing water flow.
  • the output shaft of the water motor is coupled to the input shaft of the proportioning pump, for example by means of a coupling.
  • the extinguishing agent additive pumped by the proportioning pump is then fed through an extinguishing agent additive line from the proportioning pump into a proportioning line and mixed there with the extinguishing agent stream to create the premix.
  • This design of the proportioning system in which the proportioning pump is driven by the existing extinguishing agent flow, has the advantage that the proportioning pump does not require any external drive energy, particularly electricity, which makes the proportioning system very fail-safe. Furthermore, the delivery rate of the proportioning pump is essentially proportional to the speed of the motor, which in turn is essentially proportional to the flow rate of the extinguishing agent flow. In this way, an essentially constant proportioning rate is automatically achieved without the need for additional control or regulation devices.
  • the EP 0 647 458 A1 relates to a mixing device for mixing additives into a liquid, in particular for mixing foaming agents into extinguishing agents.
  • the mixing device has a rotating conveyor device for the foaming agent and a drive device which is driven by a liquid from an extinguishing agent tank.
  • the conveyor device is connected to the drive device in a rotationally fixed manner and is driven by it.
  • the structure of the mixing device therefore basically corresponds to that of the mixing system according to the present application.
  • the KR 20-0378222 Y1 relates to a mixing system which basically corresponds to the mixing system according to the present application.
  • the mixing pump in this case is a piston pump.
  • the US$2,347,944 relates to a rotary pump with movable paddles, which has openings for the entry and exit of a fluid into and from a drainage housing.
  • the US$5,402,569 relates to a rotary pump, which can also have movable paddles, with a drainage housing, here referred to as a cam profile liner, which is composed of two identical plastic halves.
  • such a proportioning system has the problem that individual components, in particular the proportioning pump, can be exposed to an impermissibly high pressure of the extinguishing agent, the extinguishing agent additive and/or the premix and can therefore be damaged or even destroyed. This also endangers the operational safety of the proportioning system.
  • the invention is therefore based on the object of increasing the operational safety of a proportioning system for fire extinguishing systems with the structure described above.
  • the invention relates to a mixing system for fire extinguishing systems for mixing an extinguishing agent additive, in particular a foam agent, to an extinguishing agent, in particular water.
  • the mixing system has a motor that can be driven by an extinguishing agent flow, in particular a water motor, with an inlet for supplying the extinguishing agent to the motor, in particular from an extinguishing agent tank or from an extinguishing agent supply line, an outlet for discharging the extinguishing agent from the motor and an output shaft that can be driven by the motor.
  • a motor that can be driven by an extinguishing agent flow
  • a water motor with an inlet for supplying the extinguishing agent to the motor, in particular from an extinguishing agent tank or from an extinguishing agent supply line, an outlet for discharging the extinguishing agent from the motor and an output shaft that can be driven by the motor.
  • the mixing system further comprises a mixing pump for conveying the extinguishing agent additive, in particular a piston pump, with a drive shaft which is coupled to the output shaft of the motor, an inlet for providing the extinguishing agent additive, in particular from an extinguishing agent additive tank or from an extinguishing agent additive supply line, and an outlet for discharging the extinguishing agent additive.
  • a mixing pump for conveying the extinguishing agent additive in particular a piston pump
  • a drive shaft which is coupled to the output shaft of the motor
  • an inlet for providing the extinguishing agent additive in particular from an extinguishing agent additive tank or from an extinguishing agent additive supply line
  • an outlet for discharging the extinguishing agent additive in particular from an extinguishing agent additive tank or from an extinguishing agent additive supply line
  • the mixing system has a mixing line with a first, motor-side end and a second, output-side end, wherein the motor-side end is fluidly connected to the output of the motor.
  • the admixing system has an extinguishing agent additive line with a first, pump-side end and a second, admixing line-side end, wherein the pump-side end is fluidically connected to the outlet of the admixing pump and the admixing line-side end is fluidically connected to the admixing line at an admixing point.
  • the motor is a rotary motor in which a rotor is rotatably mounted such that, during its rotation, it strikes an outer wall of a working space of the Motor at least temporarily, wherein an outer wall of the working space in a cross-section perpendicular to a rotation axis of the rotor at least partially has substantially the shape of a logarithmic spiral.
  • the rotary motor is preferably a water motor that works according to the displacement principle, in which the rotor is made up of several parts and has a rotor body and several radially movable blades (so-called paddles).
  • the radial displacement of the paddles with each revolution of the motor results in a back and forth movement of the paddles at a high frequency.
  • this can lead to vibrations and to the water motor running unevenly. This can place mechanical stress on the water motor, which has a negative effect on its service life and operational reliability.
  • the smooth running of the water motor can be improved if the radially outer ends of the paddles describe a path in the form of a logarithmic spiral at least in sections during their movement.
  • a logarithmic spiral is a spiral in which the distance from its center changes by the same factor with each revolution of the spiral.
  • the cross section of the working space perpendicular to a rotation axis of the rotor is designed, at least in sections, essentially in the form of a logarithmic spiral.
  • the lower mechanical load on the water motor improves the operational reliability of the mixing system.
  • the motor is a rotary motor in which a rotor is rotatably mounted in a drainage housing.
  • the wall of the drainage housing has at least one, in particular at least one through slot extending substantially in a plane perpendicular to a rotation axis of the rotor, for the inlet of the extinguishing agent into the drainage housing and/or for the outlet of the extinguishing agent from the drainage housing.
  • the wall of the drainage housing In order for the extinguishing agent to enter the drainage housing to drive the rotor there and to exit the drainage housing again, the wall of the drainage housing must not be closed, but must have at least one opening through which the extinguishing agent can flow.
  • the invention provides at least one through slot in the wall of the drainage housing.
  • This preferably runs essentially in a plane perpendicular to a rotation axis of the rotor in order to cause the lowest possible flow resistance for the extinguishing agent.
  • two, three or more through slots, in particular a plurality of through slots, are preferably arranged in the wall of the drainage housing.
  • a through slot is to be understood in the usual sense as an elongated, in particular straight opening, which completely penetrates a surface, in this case the wall of the drainage housing, and thus creates an opening from one side of the surface to the other side of the surface.
  • through-slots in the wall of the drainage housing cause a lower flow resistance for the extinguishing agent than, for example, through-holes in the wall of the drainage housing, as used in conventional engines with the structure considered here.
  • the proportioning pump is a piston pump.
  • the inlet of the proportioning pump is arranged on the proportioning pump in such a way that the extinguishing agent additive can flow into the proportioning pump essentially parallel to the direction of movement of at least one of the, preferably all, pistons of the proportioning pump.
  • This design measure achieves improved suction characteristics, particularly for extinguishing agent additives with high viscosity, compared to conventional angled connections at the inlet of the proportioning pump, which often have sharp edges on the inside.
  • the extinguishing agent additive does not have to be diverted when entering the proportioning pump before it flows into the cylinders belonging to the pistons. This reduces the flow resistance that the extinguishing agent additive has to face at the inlet of the proportioning pump. and the resulting pressure loss is significantly reduced. In this way, the operational reliability and efficiency of the proportioning system are improved.
  • the proportioning pump has a relief valve, in particular integrated in its pump cover. This protects the proportioning pump from excessive pressure of the extinguishing agent additive, which can occur, for example, due to incorrect feeding from an extinguishing agent additive tank or from an extinguishing agent additive supply line.
  • the relief valve By integrating the relief valve into the proportioning pump, the installation space of the proportioning system is also reduced, in particular compared to arranging the relief valve outside the proportioning pump.
  • the water motor 1 of a mixing system according to the first aspect not belonging to the claimed invention and according to the invention is in the embodiment according to Fig.1 a rotary motor operating according to the displacement principle.
  • the water motor 1 has a housing 2 with a through-opening which connects an inlet 3 with a working chamber 10 and an outlet 4. In this way, the extinguishing water can from its inlet 3 through the working chamber 10 in the direction of the outlet 4.
  • a tubular drainage housing 5 the outside of which has a cylindrical shape, is arranged in a rotationally fixed manner relative to the housing 2.
  • the axis of the cylinder runs perpendicular to the flow direction of the water motor 1 (in Fig.1 perpendicular to the plane of the sheet).
  • Through-slots 12, 13 are provided in the wall of the drainage housing 5, through which the extinguishing water can flow.
  • a rotor 9 with a cylindrical rotor body 8 is arranged inside the drainage housing 5 and is mounted so as to be rotatable about a rotation axis.
  • the rotation axis of the rotor 9 runs parallel to the axis of the drainage housing 5, but is offset from it, so that the rotor 9 is arranged eccentrically in the drainage housing 5.
  • the sickle-shaped cavity remaining between the outer wall of the rotor body 8 and the inner wall 11 of the drainage housing 5 forms the working space 10 of the water motor 1.
  • the outer wall of the rotor body 8 forms the inner wall of the working space 10
  • the inner wall 11 of the drainage housing 5 forms the outer wall of the working space 10.
  • the inner wall 11 of the drainage housing 5 is slightly “bulged” radially outwards in a circular arc shape in cross-section (in Fig.1 at the upper edge of the rotor body 8).
  • the rotor 9 also has two wing-shaped paddles 6, 7, which are inserted into radial slots in the rotor body 8.
  • the paddles 6, 7 are radially displaceable within the rotor body 8 and can project radially outward beyond it.
  • the paddles 6, 7 also have recesses (not shown) in their respective middle parts, which ensure that they do not collide with one another at their intersection point on the axis of rotation of the rotor 9.
  • the radial extension of the paddles 6, 7 is dimensioned such that each paddle 6, 7 approximately touches the inner wall 11 of the drainage housing 5 at both ends, whereby the paddles 6, 7 are still freely movable when the rotor 9 rotates.
  • the paddles 6, 7 are periodically pushed back and forth due to the eccentric arrangement of the rotor 9 in the working space 10.
  • the paddles 6, 7 form chambers of different volumes in the working space 10 with the outer wall of the rotor body 8 and the inner wall 11 of the drainage housing 5.
  • the rotor 9 is set in rotation by the extinguishing water. In this way, an output shaft (not shown) of the water motor 1 connected to the rotor 9 is also set in rotation in order to drive a mixing pump.
  • the water motor 1 runs unsteadily if the inner side 11 of the drainage housing 5 also has a cylindrical shape - apart from the "bulge" described above.
  • the sharp, axially running edges that form at the transition between the cylindrical shape and the aforementioned bulge lead to a shock every time one end of a paddle 6, 7 is passed over. These shocks cause vibrations and unsteady running of the water motor 1, particularly at higher speeds of the water motor 1.
  • the inner side 11 of the drainage housing 5 is therefore divided into individual sections, which Fig.1 shown in dashed lines, are designed in the form of a logarithmic spiral. In this way, the sharp edges mentioned on the inside 11 of the drainage housing 5 and thus the impacts on the ends of the paddles 6, 7 are avoided, whereby the operation of the water motor 1 becomes considerably smoother.
  • a proportioning pump 20 of a proportioning system according to the third aspect not belonging to the claimed invention is shown.
  • the proportioning pump 20 has the form of a piston pump with three pistons 24, 25, 26, which move up and down parallel to one another in the direction of the double arrows 27, 28, 29 in a respective cylinder (not shown) of the proportioning pump 20.
  • the pistons 24, 25, 26 and the associated cylinders are accommodated in a housing 21 of the proportioning pump 20.
  • the proportioning pump 20 has an inlet 22 through which an extinguishing agent additive can be supplied to it.
  • the inflow of the extinguishing agent additive takes place in the direction of arrow 23 and thus parallel to the direction of movement 27, 28, 29 of the pistons 24, 25, 26.
  • Fig.2 also represents a proportioning pump 20 of a proportioning system according to the fourth aspect not belonging to the claimed invention.
  • a relief valve 30 Behind the inlet 22 of the proportioning pump 20 and before the cylinders with the pistons 24, 25, 26 there is a relief valve 30 which closes when the pressure of the extinguishing agent additive flowing into the proportioning pump 20 is too high and thus protects the proportioning pump 20 from damage or even destruction.
  • the relief valve 30 is integrated in the housing 21 of the proportioning pump 20 and in particular in its pump cover and therefore does not require any additional installation space.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zumischsystem für Feuerlöschanlagen zur Erzeugung eines Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemischs (Premix) durch Zumischen eines Löschmitteladditivs, insbesondere eines Schaummittels, zu einem Löschmittel, insbesondere Wasser, mit einem von dem Löschmittelstrom antreibbaren Motor (1), einer von dem Motor (1) antreibbaren Zumischpumpe (20), einer Zumischleitung und einer Löschmitteladditivleitung.
Um bei einem solchen Zumischsystem die Betriebssicherheit zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Wand des Drainagegehäuses (5) des als Rotationsmotor ausgestalteten Motors (1) einen Durchgangsschlitz (12, 13) zum Einlass und/oder Auslass des Löschmittels aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zumischsystem für Feuerlöschanlagen. Eine Feuerlöschanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage aufweisend eine Pumpe, ein Leitungssystem und ein Schaummittel-Zumischsystem, mit der ein Löschmittel insbesondere durch Düsen, Schaumrohre oder Schaumgeneratoren ausgebracht werden kann. Bei der Feuerlöschanlage kann es sich um eine stationäre Anlage wie eine Feuerlöschanlage in einem Tanklager mit einem fest montierten sogenannten Monitor, d. h. einem großen Strahlrohr, oder auch um eine fest montierte Sprinkler-Anlage in einem Gebäude handeln. Es kann sich aber auch um eine mobile Anlage auf einem Fahrzeug oder Abrollbehälter handeln.
  • Derartige Feuerlöschanlagen werden üblicherweise mit Wasser als Löschmittel betrieben. Es ist jedoch in vielen Fällen vorteilhaft, das Löschmittel vor dem Ausbringen auf das zu bekämpfende Feuer aufzuschäumen, damit das aufgebrachte Löschmittel eine Löschmitteldecke von längerer Bestandsdauer bildet, durch welche das Feuer erstickt werden kann. Hierzu wird dem Löschmittel üblicherweise zunächst ein Löschmitteladditiv, hier ein Schaummittel, in einem bestimmten Verhältnis zugemischt. Sodann wird das Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemisch (der sogenannte "Premix") in einer Düse durch Zuführung von Luft aufgeschäumt und auf das zu löschende Feuer ausgebracht.
  • Das Volumenverhältnis des Löschmitteladditivs zu dem Löschmittel, die sogenannte Zumischrate, beträgt typischerweise zwischen 0,5 % und 6 %.
  • Ein anderes Löschmitteladditiv, welches dem Löschmittel zugemischt werden kann, ist ein Netzmittel oder "wetting agent", welches die Oberflächenspannung des Löschmittels, insbesondere des Löschwassers, herabsetzt. Dies ist beispielsweise bei der Bekämpfung von Waldbränden vorteilhaft, weil das Löschwasser hierdurch größere Flächen, insbesondere auf den Blättern von Bäumen, benetzen und somit effizienter eingesetzt werden kann. Weiterhin kann das Löschwasser durch die herabgesetzte Oberflächenspannung tiefer in den Waldboden eindringen, um beispielsweise tiefere Glutnester zu löschen.
  • Es existieren auch Schaummittel, die ebenso (dann ggf. mit anderen Zumischraten, insbesondere mit einer minimalen Zumischrate von 0,1 %) als Netzmittel einsetzbar sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden teilweise am Beispiel von Wasser als Löschmittel und Schaummittel als Löschmitteladditiv beschrieben. Dies ist jedoch nicht als einschränkend zu verstehen. Die Erfindung kann genauso bei der Zumischung von beliebigen Löschmitteladditiven zu beliebigen Löschmitteln eingesetzt werden.
  • Für den Betrieb der Feuerlöschanlage mit dem Zumischsystem können sowohl das Löschmittel als auch das Löschmitteladditiv in einem Löschmitteltank bzw. in einem Löschmitteladditivtank oder auch über eine Löschmittelversorgungsleitung bzw. über eine Löschmitteladditivversorgungsleitung bereitgestellt werden. Im Falle der Bereitstellung des Löschmittels in einem Löschmitteltank ist weiterhin eine Löschmittelpumpe erforderlich, welche das Löschmittel aus dem Löschmitteltank fördert, mit Druck beaufschlagt und dem Zumischsystem zuführt. Die soeben genannten Komponenten sind jedoch nicht Teil des Zumischsystems selbst.
  • Die zu erzeugende Mischung aus dem Löschmittel und dem Löschmitteladditiv, d. h. der Premix, wird im Falle eines Schaummittels als Löschmitteladditiv dann in Form eines Premixstroms durch eine Aufschäumdüse geleitet, in der durch den Premixstrom Umgebungsluft angesaugt und mit dem Premix vermischt wird. Hierdurch wird das Schaummittel im Premix aktiviert und der Premix aufgeschäumt, sodass ein Löschmittelschaum aus der Aufschäumdüse austritt und auf das Feuer ausgebracht werden kann.
  • Die zum Aufschäumen des Schaummittels benötigte Luft kann dem Premix auch in Form von Druckluft zugeführt werden. Im Falle einer solchen, Druckluftschaum erzeugenden Anlage spricht man von einer CAFS-Anlage (Compressed Air Foam System).
  • Es ist zwar möglich, den Premix unabhängig von der Feuerlöschanlage im Voraus herzustellen, jedoch muss dieser dann möglicherweise über längere Zeit gelagert werden. Es ist daher in vielen Fällen vorteilhafter, den Premix erst unmittelbar vor der Ausbringung des Löschmittels auf das zu bekämpfende Feuer herzustellen. Zu diesem Zweck weist das Zumischsystem eine Zumischpumpe auf, durch welche das Löschmitteladditiv gefördert und dem Löschmittel zugemischt werden kann.
  • In dem für die vorliegende Erfindung betrachteten Zumischsystem wird die Zumischpumpe durch einen Motor angetrieben, der wiederum durch einen Strom des Löschmittels selbst angetrieben wird.
  • In dem oben genannten, nicht einschränkenden Anwendungsbeispiel der Erfindung weist das Zumischsystem somit einen Wassermotor auf, der durch den Löschwasserstrom angetrieben wird. Zu diesem Zweck ist die Ausgangswelle des Wassermotors mit der Eingangswelle der Zumischpumpe gekoppelt, beispielsweise durch eine Kupplung.
  • Das von der Zumischpumpe geförderte Löschmitteladditiv wird dann durch eine Löschmitteladditivleitung von der Zumischpumpe in eine Zumischleitung geleitet und dort dem Löschmittelstrom zugemischt, um den Premix zu erzeugen.
  • Dieser Aufbau des Zumischsystems, bei dem die Zumischpumpe durch den ohnehin vorhandenen Löschmittelstrom angetrieben wird, hat den Vorteil, dass die Zumischpumpe keine Antriebsenergie, insbesondere Elektrizität, von außen benötigt, wodurch das Zumischsystem sehr ausfallsicher ist. Weiterhin ist die Förderleistung der Zumischpumpe im Wesentlichen proportional zur Drehzahl des Motors, welche wiederum im Wesentlichen proportional zur Durchflussrate des Löschmittelstroms ist. Auf diese Weise wird automatisch eine im Wesentlichen konstante Zumischrate erreicht, ohne dass weitere Steuerungs- oder Regelungseinrichtungen erforderlich sind.
  • Die EP 0 647 458 A1 betrifft eine Zumischeinrichtung zum Zumischen von Zusatzmitteln zu einer Flüssigkeit, insbesondere zum Zumischen von Schaummitteln in Löschmitteln. In einem Ausführungsbeispiel weist die Zumischeinrichtung eine rotierende Fördervorrichtung für das Schaummittel und eine Antriebsvorrichtung auf, welche von einer Flüssigkeit aus einem Löschmitteltank angetrieben wird. Die Fördervorrichtung ist mit der Antriebsvorrichtung drehfest verbunden und wird von dieser angetrieben. Der Aufbau der Zumischeinrichtung entspricht somit grundsätzlich dem des Zumischsystems gemäß der vorliegenden Anmeldung.
  • Auch die KR 20-0378222 Y1 betrifft ein Zumischsystem, welches grundsätzlich dem Zumischsystem gemäß der vorliegenden Anmeldung entspricht. Die Zumischpumpe ist in diesem Fall eine Kolbenpumpe.
  • Die US 2,347,944 betrifft eine Rotationspumpe mit verschiebbaren Paddeln, welche Öffnungen zum Ein- und Austritt eines Fluids in ein bzw. aus einem Drainagegehäuse aufweist.
  • Die US 5,402,569 betrifft eine Rotationspumpe, welche ebenfalls verschiebbare Paddel aufweisen kann, mit einem Drainagegehäuse, hier als Nockenprofilauskleidung ("cam profile liner") bezeichnet, welche aus zwei identischen Hälften aus Kunststoff zusammengesetzt ist.
  • Bei einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen mit dem oben beschriebenen Aufbau tritt das Problem auf, dass die Komponenten des Zumischsystems im Betrieb vibrieren und dadurch mechanisch belastet werden, was im Extremfall zu Rissen und damit einhergehenden Leckagen führen kann. Dies führt somit zu einer verminderten Betriebssicherheit des Zumischsystems.
  • Weiterhin tritt bei einem solchen Zumischsystem das Problem auf, dass bestimmte zu dessen Betrieb verwendete Medien, insbesondere Löschmitteladditive mit hoher Viskosität, hohe Strömungswiderstände in den Komponenten des Zumischsystems verursachen. Dies führt dazu, dass die Medien unter hohen Druck gesetzt werden müssen, um die genannten Strömungswiderstände zu überwinden, was wiederum die Komponenten des Zumischsystems stärker beansprucht und damit die Betriebssicherheit des Zumischsystems beeinträchtigt. Gleichzeitig verringern die hohen Strömungswiderstände auch den Wirkungsgrad des Zumischsystems.
  • Außerdem tritt bei einem solchen Zumischsystem das Problem auf, dass einzelne Komponenten, insbesondere die Zumischpumpe, einem unzulässig hohen Druck des Löschmittels, des Löschmitteladditivs und/oder des Premix ausgesetzt sein können und dadurch beschädigt oder sogar zerstört werden können. Auch dies gefährdet die Betriebssicherheit des Zumischsystems.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen mit dem oben beschriebenen Aufbau die Betriebssicherheit zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zumischsystem gemäß Anspruch 1.
  • Die Erfindung geht aus von einem Zumischsystem für Feuerlöschanlagen zum Zumischen eines Löschmitteladditivs, insbesondere eines Schaummittels, zu einem Löschmittel, insbesondere Wasser.
  • Das Zumischsystem weist einen von einem Löschmittelstrom antreibbaren Motor auf, insbesondere einen Wassermotor, mit einem Eingang zur Zuleitung des Löschmittels zu dem Motor, insbesondere aus einem Löschmitteltank oder aus einer Löschmittelversorgungsleitung, einem Ausgang zur Abführung des Löschmittels von dem Motor und einer von dem Motor antreibbaren Abtriebswelle.
  • Das Zumischsystem weist ferner eine Zumischpumpe zum Fördern des Löschmitteladditivs auf, insbesondere eine Kolbenpumpe, mit einer Antriebswelle, welche mit der Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist, einem Eingang zur Bereitstellung des Löschmitteladditivs, insbesondere aus einem Löschmitteladditivtank oder aus einer Löschmitteladditivversorgungsleitung, und einem Ausgang zur Abführung des Löschmitteladditivs.
  • Außerdem weist das Zumischsystem eine Zumischleitung mit einem ersten, motorseitigen Ende und einem zweiten, ausgabeseitigen Ende auf, wobei das motorseitige Ende mit dem Ausgang des Motors fluidleitend verbunden ist.
  • Weiterhin weist das Zumischsystem eine Löschmitteladditivleitung mit einem ersten, pumpenseitigen Ende und einem zweiten, zumischleitungsseitigen Ende auf, wobei das pumpenseitige Ende mit dem Ausgang der Zumischpumpe und das zumischleitungsseitige Ende mit der Zumischleitung an einer Zumischstelle fluidleitend verbunden ist.
  • Gemäß einem ersten Aspekt, welcher nicht zu der beanspruchten Erfindung gehört, ist der Motor ein Rotationsmotor, in dem ein Rotor derart drehbar gelagert ist, dass er bei seiner Rotation eine Außenwand eines Arbeitsraumes des Motors zumindest zeitweise berührt, wobei eine Außenwand des Arbeitsraumes in einem Querschnitt senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors zumindest abschnittsweise im Wesentlichen die Form einer logarithmischen Spirale aufweist.
  • Bei dem Rotationsmotor handelt es sich vorzugsweise um einen nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Wassermotor, bei dem der Rotor mehrteilig ausgeführt ist und einen Rotorkörper sowie mehrere radial verschiebbare Flügel (sogenannte Paddel) aufweist. Durch die radiale Verschiebung der Paddel bei jeder Umdrehung des Motors ergibt sich eine Hin- und Her-Bewegung der Paddel mit einer hohen Frequenz. Dies kann bei herkömmlichen Wassermotoren zu Schwingungen und zu einem unruhigen Lauf des Wassermotors führen. Hierdurch kann der Wassermotor mechanisch belastet werden, was sich auf seine Lebensdauer und seine Betriebssicherheit negativ auswirkt.
  • Gemäß dem ersten Aspekt hat sich gezeigt, dass die Laufruhe des Wassermotors verbessert werden kann, wenn die radial äußeren Enden der Paddel zumindest abschnittsweise bei ihrer Bewegung eine Bahn in Form einer logarithmischen Spirale beschreiben.
  • Unter einer logarithmischen Spirale wird im üblichen mathematischen Sinne eine Spirale verstanden, bei der sich der Abstand von ihrem Mittelpunkt bei jeder Umdrehung der Spirale um den gleichen Faktor ändert. Eine logarithmische Spirale lässt sich in Polarkoordinatenform darstellen durch die Gleichung r ϕ = ae ,
    Figure imgb0001
    wobei ϕ der Drehwinkel eines Punktes auf der Spirale und r(<p) der zugehörige Radius des Punktes ist. Weiterhin ist der Parameter k die Steigung der Spirale und a ein weiterer Skalierungsfaktor.
  • Da die Bahn der radial äußeren Enden der Paddel durch deren Berührung mit der Außenwand des Arbeitsraumes des Wassermotors vorgegeben ist, ist erfindungsgemäß auch der Querschnitt des Arbeitsraumes senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors zumindest abschnittsweise im Wesentlichen in Form einer logarithmischen Spirale gestaltet.
  • Durch die geringere mechanische Belastung des Wassermotors wird auf diese Weise die Betriebssicherheit des Zumischsystems verbessert.
  • Erfindungsgemäß ist der Motor ein Rotationsmotor, in dem ein Rotor in einem Drainagegehäuse drehbar gelagert ist.
  • Erfindungsgemäß weist die Wand des Drainagegehäuses wenigstens einen, insbesondere wenigstens einen im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors verlaufenden, Durchgangsschlitz zum Einlass des Löschmittels in das Drainagegehäuse und/oder zum Auslass des Löschmittels aus dem Drainagegehäuse auf.
  • Damit das Löschmittel in das Drainagegehäuse hinein gelangen kann, um dort den Rotor anzutreiben, und wieder aus dem Drainagegehäuse heraus gelangen kann, darf die Wand des Drainagegehäuses nicht geschlossen sein, sondern muss wenigstens eine Öffnung aufweisen, die von dem Löschmittel durchströmt werden kann.
  • Hierfür sieht die Erfindung wenigstens einen Durchgangsschlitz in der Wand des Drainagegehäuses vor. Dieser verläuft vorzugsweise im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors, um einen möglichst geringen Strömungswiderstand für das Löschmittel zu verursachen. Weiter vorzugsweise sind zwei, drei oder mehr Durchgangsschlitze, insbesondere eine Vielzahl von Durchgangsschlitzen, in der Wand des Drainagegehäuses angeordnet.
  • Ein Durchgangsschlitz ist hierbei in der üblichen Bedeutung als eine langgestreckte, insbesondere gerade Öffnung zu verstehen, welche eine Fläche, in diesem Fall die Wand des Drainagegehäuses, vollständig durchdringt und somit eine Öffnung von der einen Seite der Fläche zu der anderen Seite der Fläche schafft.
  • Durchgangsschlitze in der Wand des Drainagegehäuses verursachen insbesondere einen geringeren Strömungswiderstand für das Löschmittel als beispielsweise Durchgangsbohrungen in der Wand des Drainagegehäuses, wie sie in herkömmlichen Motoren mit dem vorliegend betrachteten Aufbau eingesetzt werden.
  • Das Vorsehen von Durchgangsschlitzen in der Wand des Drainagegehäuses hat eine Reduzierung des Druckverlustes des Löschmittels im Betrieb des Motors und eine Reduzierung des Verschleißes des Motors zur Folge. Auch hierdurch wird somit die Betriebssicherheit des Zumischsystems erhöht.
  • Gemäß einem dritten Aspekt, welcher nicht zu der beanspruchten Erfindung gehört, ist die Zumischpumpe eine Kolbenpumpe.
  • Gemäß dem dritten Aspekt ist dabei der Eingang der Zumischpumpe derart an der Zumischpumpe angeordnet, dass das Löschmitteladditiv im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung wenigstens eines der, vorzugsweise aller, Kolben der Zumischpumpe in die Zumischpumpe strömen kann.
  • Durch diese konstruktive Maßnahme wird insbesondere bei Löschmitteladditiven mit hoher Viskosität eine verbesserte Ansaugcharakteristik gegenüber herkömmlichen, gewinkelten und dabei oftmals im Inneren scharfkantig ausgeführten Anschlüssen am Eingang der Zumischpumpe erzielt. Insbesondere muss das Löschmitteladditiv beim Eintritt in die Zumischpumpe nicht umgelenkt werden, bevor es in die zu den Kolben gehörenden Zylinder strömt. Dadurch werden der Strömungswiderstand, dem das Löschmitteladditiv am Eingang der Zumischpumpe ausgesetzt ist, und der dadurch entstehende Druckverlust deutlich verringert. Auf diese Weise werden die Betriebssicherheit und der Wirkungsgrad des Zumischsystems verbessert.
  • Gemäß einem vierten Aspekt, welcher nicht zu der beanspruchten Erfindung gehört, weist die Zumischpumpe ein, insbesondere in ihren Pumpendeckel, integriertes Entlastungsventil auf. Hierdurch wird die Zumischpumpe vor einem zu hohen Druck des Löschmitteladditivs, welcher beispielsweise durch eine fehlerhafte Einspeisung aus einem Löschmitteladditivtank oder aus einer Löschmitteladditivversorgungsleitung auftreten kann, geschützt. Durch die Integration des Entlastungsventils in die Zumischpumpe verringert sich auch der Bauraum des Zumischsystems, insbesondere gegenüber einer Anordnung des Entlastungsventils außerhalb der Zumischpumpe.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Dabei zeigen:
  • Fig.1
    eine Prinzipskizze eines Wassermotors eines erfindungsgemäßen Zumischsystems in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse des Rotors des Wassermotors;
    Fig. 2
    einen schematischen Querschnitt durch eine Zumischpumpe eines Zumischsystems gemäß dem dritten und dem vierten Aspekt.
  • Der Wassermotor 1 eines Zumischsystems gemäß dem ersten, nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Aspekt sowie gemäß der Erfindung ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitender Rotationsmotor. Der Wassermotor 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Durchgangsöffnung auf, welche einen Eingang 3 mit einem Arbeitsraum 10 und einem Ausgang 4 verbindet. Auf diese Weise kann das Löschwasser den Wassermotor 1 von dessen Eingang 3 durch den Arbeitsraum 10 in Richtung des Ausgangs 4 durchströmen.
  • Zwischen dem Eingang 3 und dem Ausgang 4 ist ein rohrförmiges Drainagegehäuse 5, dessen Außenseite eine Zylinderform aufweist, drehfest gegenüber dem Gehäuse 2 angeordnet. Die Achse des Zylinders verläuft senkrecht zur Durchflussrichtung des Wassermotors 1 (in Fig. 1 senkrecht zur Blattebene). In der Wand des Drainagegehäuses 5 sind Durchgangsschlitze 12, 13 angebracht, durch die das Löschwasser hindurchströmen kann.
  • Im Inneren des Drainagegehäuses 5 ist ein Rotor 9 mit einem zylinderförmigen Rotorkörper 8 angeordnet, der um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist. Die Rotationsachse des Rotors 9 verläuft parallel zur Achse des Drainagegehäuses 5, ist jedoch zu dieser versetzt, sodass der Rotor 9 exzentrisch im Drainagegehäuse 5 angeordnet ist.
  • Der zwischen der Außenwand des Rotorkörpers 8 und der Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 verbliebene, sichelförmige Hohlraum bildet den Arbeitsraum 10 des Wassermotors 1. Insbesondere bildet die Außenwand des Rotorkörpers 8 die Innenwand des Arbeitsraumes 10 und die Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 die Außenwand des Arbeitsraumes 10. In einem Bereich, an dem die Außenwand des Rotorkörpers 8 die Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 berührt, ist die Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 im Querschnitt kreisbogenförmig nach radial außen leicht "ausgebuchtet" (in Fig. 1 am oberen Rand des Rotorkörpers 8).
  • Der Rotor 9 weist weiterhin zwei flügelförmige Paddel 6, 7 auf, welche in radialen Schlitzen im Rotorkörper 8 eingeschoben sind. Die Paddel 6, 7 sind innerhalb des Rotorkörpers 8 radial verschiebbar und können nach radial außen über diesen hinausragen. Die Paddel 6, 7 weisen außerdem in ihrem jeweiligen Mittelteil Aussparungen (nicht dargestellt) auf, die bewirken, dass sie an ihrer Kreuzungsstelle an der Rotationsachse des Rotors 9 nicht miteinander kollidieren.
  • Die radiale Ausdehnung der Paddel 6, 7 ist so bemessen, dass jedes Paddel 6, 7 an seinen beiden Enden die Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 annähernd berührt, wobei die Paddel 6, 7 bei einer Drehung des Rotors 9 noch frei beweglich sind. Bei einer Drehung des Rotors 9 werden die Paddel 6, 7 aufgrund der exzentrischen Anordnung des Rotors 9 im Arbeitsraum 10 periodisch hin- und hergeschoben. Dabei bilden die Paddel 6, 7 mit der Außenwand des Rotorkörpers 8 und der Innenwand 11 des Drainagegehäuses 5 Kammern unterschiedlicher Volumina im Arbeitsraum 10.
  • Wird der Wassermotor 1 vom Löschwasser durchströmt, so wird der Rotor 9 von dem Löschwasser in Rotation versetzt. Auf diese Weise wird auch eine mit dem Rotor 9 verbundene Abtriebsachse (nicht dargestellt) des Wassermotors 1 in Rotation versetzt, um eine Zumischpumpe anzutreiben.
  • Es hat sich gezeigt, dass der Wassermotor 1 unruhig läuft, wenn die Innenseite 11 des Drainagegehäuses 5 ebenfalls - abgesehen von der oben beschriebenen "Ausbuchtung" - eine Zylinderform hat. In diesem Fall führen nämlich die am Übergang zwischen der Zylinderform und der genannten Ausbuchtung entstehenden, scharfen, axial verlaufenden Kanten bei jedem Überstreichen eines Endes eines Paddels 6, 7 zu einem Stoß. Diese Stöße bewirken insbesondere bei höheren Drehzahlen des Wassermotors 1 Vibrationen und einen unruhigen Lauf des Wassermotors 1.
  • Die Innenseite 11 des Drainagegehäuses 5 ist daher in einzelnen Abschnitten, welche in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind, in Form einer logarithmischen Spirale gestaltet. Auf diese Weise werden die genannten scharfen Kanten auf der Innenseite 11 des Drainagegehäuses 5 und damit die Stöße auf die Enden der Paddel 6, 7 vermieden, wodurch der Lauf des Wassermotors 1 wesentlich ruhiger wird.
  • In Fig. 2 ist eine Zumischpumpe 20 eines Zumischsystems gemäß dem dritten, nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Aspekt dargestellt. Die Zumischpumpe 20 hat die Form einer Kolbenpumpe mit drei Kolben 24, 25, 26, welche sich parallel zueinander in Richtung der Doppelpfeile 27, 28, 29 in einem jeweiligen Zylinder (nicht dargestellt) der Zumischpumpe 20 auf und ab bewegen. Die Kolben 24, 25, 26 und die zugehörigen Zylinder sind in einem Gehäuse 21 der Zumischpumpe 20 untergebracht.
  • Die Zumischpumpe 20 weist einen Eingang 22 auf, durch welchen ihr ein Löschmitteladditiv zugeführt werden kann. Die Zuströmung des Löschmitteladditivs erfolgt dabei in Richtung des Pfeiles 23 und somit parallel zur Bewegungsrichtung 27, 28, 29 der Kolben 24, 25, 26.
  • Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Löschmitteladditiv vom Eintritt in die Zumischpumpe 20 an deren Eingang 22 bis zum Eintritt in die Zylinder nicht umgelenkt wird, wodurch das Löschmitteladditiv nur einem geringen Strömungswiderstand ausgesetzt ist. Dies trägt insbesondere bei hochviskosen Löschmitteladditiven zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Zumischpumpe 20 und damit des gesamten Zumischsystems bei.
  • Fig. 2 stellt auch eine Zumischpumpe 20 eines Zumischsystems gemäß dem vierten, nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Aspekt dar. Hinter dem Eingang 22 der Zumischpumpe 20 und noch vor den Zylindern mit den Kolben 24, 25, 26 ist ein Entlastungsventil 30 angeordnet, welches sich bei einem zu hohen Druck des in die Zumischpumpe 20 strömenden Löschmitteladditivs schließt und damit die Zumischpumpe 20 vor einer Beschädigung oder gar Zerstörung schützt. Das Entlastungsventil 30 ist im Gehäuse 21 der Zumischpumpe 20 und insbesondere in deren Pumpendeckel integriert und erfordert somit keinen zusätzlichen Bauraum.

Claims (1)

  1. Zumischsystem für Feuerlöschanlagen zur Erzeugung eines Löschmittel-Löschmitteladditiv-Gemischs (Premix) durch Zumischen eines Löschmitteladditivs, insbesondere eines Schaummittels, zu einem Löschmittel, insbesondere Wasser, mit
    - einem von einem Löschmittelstrom antreibbaren Motor (1), insbesondere einem Wassermotor, mit einem Eingang (3) zur Zuleitung des Löschmittels zu dem Motor (1), insbesondere aus einem Löschmitteltank oder aus einer Löschmittelversorgungsleitung, einem Ausgang (4) zur Abführung des Löschmittels von dem Motor (1) und einer von dem Motor (1) antreibbaren Abtriebswelle,
    - einer Zumischpumpe (20) zum Fördern des Löschmitteladditivs, insbesondere einer Kolbenpumpe, mit einer Antriebswelle, welche mit der Abtriebswelle des Motors (1) gekoppelt ist, einem Eingang (22) zur Bereitstellung des Löschmitteladditivs, insbesondere aus einem Löschmitteladditivtank oder aus einer Löschmitteladditivversorgungsleitung, und einem Ausgang zur Abführung des Löschmitteladditivs,
    - einer Zumischleitung mit einem ersten, motorseitigen Ende und einem zweiten, ausgabeseitigen Ende, wobei das motorseitige Ende mit dem Ausgang (4) des Motors (1) fluidleitend verbunden ist,
    - einer Löschmitteladditivleitung mit einem ersten, pumpenseitigen Ende und einem zweiten, zumischleitungsseitigen Ende, wobei das pumpenseitige Ende mit dem Ausgang der Zumischpumpe (20) und das zumischleitungsseitige Ende mit der Zumischleitung an einer Zumischstelle fluidleitend verbunden ist,
    - wobei der Motor (1) ein Rotationsmotor ist, in dem ein Rotor (9) in einem Drainagegehäuse (5) drehbar gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wand des Drainagegehäuses (5) wenigstens einen, insbesondere wenigstens einen im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse des Rotors (9) verlaufenden, Durchgangsschlitz (12, 13) zum Einlass des Löschmittels in das Drainagegehäuse (5) und/oder zum Auslass des Löschmittels aus dem Drainagegehäuse (5) aufweist.
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