用于灭火设备的混合系统和用于运行这种混合系统的方法与流程

1.在此通过引用将优先权申请de 10 2019 215 407.7的全部内容并入本技术中。
2.本发明涉及一种用于灭火设备的混合系统。根据本发明的灭火设备是一种具有泵、管路系统和起泡剂混合系统的设备，灭火剂用该设备尤其可以通过喷嘴、泡沫管或泡沫发生器排出。灭火设备可以涉及静止不动的设备，如贮油库中的灭火设备，其具有固定安装的所谓的监视器，这就是说大型喷射管，或者也涉及建筑物中的固定安装的洒水器装置。但也可以涉及车辆上或滚动式容器上的移动的设备。


背景技术：

3.这种灭火设备通常用作为灭火剂的水运行。但在许多情形下有利的是，灭火剂在排出到有待扑灭的火上之前起泡，因此所施加的灭火剂形成了能扑灭火的较为持久的灭火剂覆盖层。为此通常先将灭火剂添加剂，在此为起泡剂，以特定的比例与灭火剂混合。灭火剂-灭火剂添加剂混合物(所谓的“预混物”)然后在喷嘴中通过空气的输入而起泡并且排出到有待扑灭的火上。灭火剂添加剂与灭火剂的体积比，即所谓的混合比率，通常在0.5％和6％之间。
4.能与灭火剂混合的另一种灭火剂添加剂，是湿润剂或“润湿剂(wetting agent)”，其降低了灭火剂的、特别是消防用水的表面张力。这例如在扑灭森林火灾时是有利的，因为消防用水由此可以润湿更大的面积，特别是在树叶上，并且因此能更为有效地使用。此外，消防用水由于下降的表面张力而可以更深地进入到森林土壤中，以便例如扑灭更深的余烬。
5.也存在同样可以用作湿润剂的起泡剂(然后可能有其它混合比率，特别是有最小的混合比率0.1％)。
6.下文中部分以水作为灭火剂和起泡剂作为灭火剂添加剂为例说明本发明。但这不应理解为限制。在任意的灭火剂添加剂与任意的灭火剂混合时同样可以使用本发明。
7.为了运行具有混合系统的灭火设备，可以在灭火剂料箱中或者在灭火剂添加剂料箱中或者也通过灭火剂供应管线或通过灭火剂添加剂供应管线提供灭火剂和灭火剂添加剂。在灭火剂料箱中提供灭火剂的情况下，还需要一种灭火剂泵，其将灭火剂从灭火剂料箱运送出来、对灭火剂加压并且将其输送给混合系统。但刚刚提到的部件并不是混合系统本身的一部分。
8.有待生成的由灭火剂和灭火剂添加剂构成的混合物，这就是说，预混物，在起泡剂作为灭火剂添加剂的情况下然后以预混物流的形式导引通过起泡喷嘴，在起泡喷嘴中通过预混物流抽吸环境空气并且将环境空气与预混物混合。由此激活了预混物中的起泡剂并且使预混物起泡，因而灭火剂泡沫可以从起泡喷嘴出来并且排出到火上。
9.用于使起泡剂起泡所需的空气也能以压缩空气的形式输送给预混物。人们将这种产生压缩空气泡沫的设备称为cafs设备(英文为compressed air foam system，缩写为cafs，即压缩空气泡沫系统)。
10.虽然可以独立于灭火设备地提前生产预混物，但随后可能必须将这种预混物储存较长时间。因此在许多情况下更为有利的是，在灭火剂排出到有待扑灭的火上前不久才制造所述预混物。为此目的，混合系统具有混合泵，通过该混合泵可以运送灭火剂添加剂并且将其与灭火剂混合。
11.在专注于本发明的混合系统中，混合泵由马达驱动，该马达又通过灭火剂本身的流动驱动。
12.因此在本发明的上述非限制性的应用例中，混合系统具有由消防用水流驱动的水力马达。为此目的，水力马达的输出轴与混合泵的输入轴例如通过接合器联接。
13.由混合泵运送的灭火剂添加剂然后通过灭火剂添加剂输出管线从混合泵导送到混合管线中并且在那里与灭火剂流混合，以便产生预混物。
14.混合系统的这种由总是存在的灭火剂流来驱动混合泵的结构所具有的优点是，混合泵不需要来自外部的驱动能量、特别是电力，因此混合系统非常可靠。此外，混合泵的运送功率基本上与马达的转速成比例，马达的转速又基本上与灭火剂流的流量成比例。以这种方式自动达到了基本上恒定不变的混合比率，而无需另外的控制或调节装置。
15.在用于灭火设备的混合系统中，值得期望的是，可以为混合比率设定不同的值。由此可以例如使用需要不同的混合比率(例如6％或4％)的不同的灭火剂添加剂，或者同一灭火剂添加剂可以如上文所提及的那样通过改变混合比率(例如从2％到0.1％)一度用作起泡剂并且一度用作湿润剂。
16.在具有上述结构的混合系统中，一种用于改变混合比率的结构设计简单的可行方案在于，将混合泵设计成活塞泵、特别是设计成柱塞泵并且通过切断一个或多个缸有针对性地减小活塞泵的运送功率。因为混合比率与混合泵的运送功率成比例，所以以这种方式也相应地减小了混合比率。在具有六个缸的活塞泵中，能以这种方式例如通过切断一个缸将混合比率从6％减小到5％或者通过切断两个缸将混合比率从6％减小到4％。
[0017]“切断”特定的缸根据本发明可以理解为，由这个缸运送的灭火剂添加剂没有径直进入灭火剂添加剂输出管线并且因此在混合管线中与灭火剂混合。
[0018]
这一点可以由此达到，即，使在相关的缸中的活塞机械地停止运转，即不实施任何运动并且因此也不运送任何灭火剂添加剂。但也可以由此达到，即，在相关的缸中的活塞机械上未被改变地工作，即发生运动并运送灭火剂添加剂，但同时防止所运送的灭火剂添加剂进入灭火剂添加剂输出管线。由相关的缸运送的灭火剂添加剂尤其可以改道并运送回到灭火剂添加剂料箱中或灭火剂添加剂输入管线中，因而不会丢失，而是可供用于通过混合泵重新运送并且与灭火剂混合。
[0019]
在实践中，针对所谓的缸的切断的第二种所述的可行方案是优选的，因为控制灭火剂添加剂流要比使活塞与活塞泵的一个或多个缸机械地脱开并停止运转更为简单。因此下文中仅专注于将灭火剂添加剂运送回到混合泵的所述第二种可行方案。
[0020]
迄今为止，这样来实现将由混合泵的各个缸运送的灭火剂添加剂的返回运送，即，对相关的缸的工作空间钻孔并且从钻孔布设到混合泵的输入侧的“旁通管线”。这种旁通管线可以通过简单的旋塞阀、例如球形阀打开和关闭。在旁通管线的关闭状态下，这个旁通管线是不活动的，并且相关的缸以正常方式将灭火剂添加剂运送给混合泵的输出端。在旁通管线的打开的状态下，进入到相关的缸的工作空间中的灭火剂添加剂由于不同的压力比而
流回到混合泵的输入端，这就是说，回到混合泵的“抽吸侧”。
[0021]
在本技术人的混合系统中(在这些混合系统中，混合泵例如具有三个缸)，可以以这种方式例如将混合比例要么通过切断一个缸从3％减小到2％，要么通过切断两个缸从3％减小到1％。
[0022]
但这种用于切断缸的解决方案要求混合泵的结构设计上的调整，这种调整是昂贵的、引起了高昂的成本并且可能附加地损害混合系统的运行安全性，因为例如由混合泵的制造商提供的可交付使用的混合泵，在构建混合系统时还必须进行事后“操作”。


技术实现要素：

[0023]
因此本发明的任务是，在具有上述结构的用于灭火设备的混合系统中更为简单和更为安全地实现对缸的切断。
[0024]
该任务通过一种根据权利要求1所述的混合系统以及通过一种根据权利要求10所述的用于运行混合系统的方法解决。本发明的有利的扩展设计方案是从属权利要求的主题。
[0025]
本发明基于一种用于灭火设备的、用于将灭火剂添加剂、特别是起泡剂与灭火剂、特别是水混合的混合系统。
[0026]
混合系统具有能由灭火剂流驱动的马达、特别是水力马达，该水力马达具有用于将灭火剂特别是从灭火剂料箱或者从灭火剂供应管线导送给马达的输入端、用于将灭火剂从马达导出的输出端和能由马达驱动的从动轴。
[0027]
混合系统此外还具有用于运送灭火剂添加剂的混合泵，该混合泵具有：驱动轴，该驱动轴与马达的从动轴联接；用于特别是从灭火剂添加剂料箱或从灭火剂添加剂供应管线提供灭火剂添加剂的输入端；和至少一个用于导出由混合泵运送的灭火剂添加剂的输出端。
[0028]
此外，混合系统还具有灭火剂添加剂输入管线，该灭火剂添加剂输入管线具有输入侧的第一端部和泵侧的第二端部，其中，泵侧的端部与混合泵的输入端导引流体地连接。
[0029]
此外，混合系统还具有混合管线，该混合管线具有马达侧的第一端部和输出侧的第二端部，其中，马达侧的端部与马达的输出端导引流体地连接。
[0030]
此外，混合系统还具有灭火剂添加剂输出管线，该灭火剂添加剂输出管线具有泵侧的第一端部和混合管线侧的第二端部，其中，泵侧的端部与混合泵的至少一个输出端导引流体地连接并且混合管线侧的端部与混合管线在混合部位处导引流体地连接。
[0031]
根据本发明，混合泵是具有多个缸的活塞泵、特别是柱塞泵，并且具有至少两个输出端，其中，每个输出端与至少一个缸导引流体地连接并且每个缸与正好一个输出端导引流体地连接。
[0032]
根据本发明，混合系统还具有带有泵输出侧的第一端部和泵输入侧的第二端部的回流管线，其中，混合泵的至少一个能回流的第一输出端通过转接装置能转接地要么与回流管线的泵输出侧的端部要么与灭火剂添加剂输出管线的泵侧的端部导引流体地连接，混合泵的其余的不能回流的输出端则与灭火剂添加剂输出管线的泵侧的端部导引流体地连接，并且回流管线的泵输入端侧的端部与灭火剂添加剂输入管线或者与混合泵的输入端导引流体地连接。
[0033]
倘若混合泵具有多个能回流的输出端，那么每个能回流的输出端优选具有自己的转接装置。
[0034]
术语，即在混合系统中的两个部位“导引流体地连接”，在本上下文中可能意味着，两个部位直接这样连接，使得流体、特别是灭火剂或灭火剂添加剂可以从两个部位中的一个部位流向另一个部位。当两个部位处在一条管线上或者处在一条管线的端部处并且实现所述管线的管在因此实际上重合的两个部位处直接合并时，就尤其可能是这样的情况，因而所参与的管的内部空间形成了共同的、连续的空腔。
[0035]
但在混合系统中的两个部位“导引流体地”连接也可以意味着，在两个部位之间布置有另外的装置、特别是管或管网，因而流体可以通过这些装置从一个部位流到另一个部位。
[0036]
流体的流动在此优选不会受到诸如阀、活门、泵等的控制或影响流动的装置的妨碍。
[0037]
在根据本发明的混合系统中，这样来实现缸的切断，即，由混合泵本身仅须修正泵头盖，但泵的大部分则可以以原始状态使用。由此提高了混合系统的运行安全性。实现缸的切断在结构设计上也是简单的，因为基本上仅须设置转接装置和回流管线作为附加元件。以这种方式解决了本发明所基于的任务。
[0038]
在本发明的一种优选的实施方案中，在回流管线内布置有用于产生到流过回流管线的灭火剂添加剂上的反压的保压阀。
[0039]
由此解决的问题是，在“被切断的”缸中的、即在灭火剂添加剂通过回流管线从所述缸运送回到灭火剂添加剂输入管线中或者运送回到混合泵的输入端的缸中的活塞，一定程度上“空转地”工作，即通过这些活塞运送的灭火剂添加剂基本上没有施加反压到相关的活塞上。其余的缸则必须对灭火剂添加剂加压，以便可以将灭火剂添加通过灭火剂添加剂输出管线运送到混合部位。由此产生的在混合泵的各个缸之间的不同的压力比总体上造成了混合泵的不平稳的运转。
[0040]
通过恰当地设计保压阀，可以在混合泵的所有的缸中设定基本上相同的压力。因此确保了混合泵的平稳的运转，这又对噪声产生以及对混合泵的使用寿命起积极影响。
[0041]
在本发明的另一种优选的实施方案中，至少一个能回流的输出端与正好一个缸导引流体地连接。但至少一个能回流的输出端也可以与两个、三个或多于三个的缸导引流体地连接。
[0042]
在各个情况下选择哪种配置，既取决于混合泵的缸的数量，也取决于针对混合系统所设置的应用。因此例如在具有六个缸的混合泵中，三个缸可以与能回流的输出端导引流体地连接。然后可以通过唯一一个操作过程，即通过转接装置朝着回流管线的方向的转接并因此切断所述三个缸，将混合比率例如从6％减小到3％。
[0043]
在本发明的另一种优选的实施方案中，混合泵具有两个、三个或多于三个的能回流的输出端。倘若每个能回流的输出端具有自己的转接装置，那么可以通过多个转接装置朝着回流管线的方向的转接而设定相应数量的不同的混合比率。当例如在具有六个缸的混合泵中每个缸均与自己的能回流的输出端导引流体地连接时，那么可以通过切断一个、两个、三个、四个或五个缸将混合比率例如从6％减小到5％、4％、3％、2％或1％。
[0044]
在本发明的另一种优选的实施方案中，混合泵具有正好三个缸。对混合系统而言，
这实际上是在混合泵的运送功率和其成本以及在设定混合比率时的灵活性之间的一种良好的折中方案。因此在这种情况下，当全部三个缸具有相同的容积时，可以通过切断一个或两个缸将混合比率例如从3％减小到2％或1％。
[0045]
但也可能的是，三个缸具有不同的容积。倘若第一个缸的容积单独对应3％的混合比率，第二个缸的容积单独对应2％的混合比率并且第三个缸的容积单独对应1％的混合比率，那么可以通过切断第一个缸或第一个和第二个缸将混合比率例如从3％ 2％ 1％减小到2％ 1％＝3％或者1％。
[0046]
混合泵当然也可以具有其它数量的缸、特别是正好一个、正好两个、正好四个或多于四个的缸。
[0047]
在本发明的另一种优选的实施方案中，转接装置是换向阀、特别是球形阀。这是用于在管线系统中转接流体流的一种结构设计简单的元件。
[0048]
在本发明的另一种优选的实施方案中，转接装置能借助电驱动器进行转接。以这种方式也可以通过远程的控制装置、如消防中心的控制台以如下方式改变混合比率，即，通过有线的或者也无线的连接由控制装置来操纵转接装置的电驱动器并且由此切断混合泵中的一个或多个缸或者再次取消其切断。
[0049]
本发明还涉及一种用于运行根据本发明的混合系统的方法，具有下列步骤：
[0050]-将灭火剂流导送给马达的输入端，
[0051]-由灭火剂流驱动马达，
[0052]-通过马达来驱动马达的从动轴，
[0053]-将灭火剂从马达的输出端导出到混合管线中，
[0054]-通过马达的从动轴驱动混合泵的驱动轴，
[0055]-通过混合泵的驱动轴驱动混合泵，
[0056]-将灭火剂添加剂通过灭火剂添加剂输入管线输送给混合泵的输入端，
[0057]-通过混合泵运送灭火剂添加剂，
[0058]-视转接装置的位置而定将灭火剂添加剂从混合泵的至少一个能回流的第一输出端导出到回流管线中或灭火剂添加剂输出管线中，
[0059]-如有必要将灭火剂添加剂从回流管线导出到灭火剂添加剂输入管线中，
[0060]-将灭火剂添加剂从混合泵的不能回流的其余的输出端导出到灭火剂添加剂输出管线中，
[0061]-在混合管线中在混合部位处将灭火剂添加剂与灭火剂混合，
[0062]-在混合管线的输出侧的端部处输出灭火剂-灭火剂添加剂混合物(预混物)。
附图说明
[0063]
本发明的进一步的优点、特征和应用可能性由接下来结合附图的说明得出。图中：
[0064]
图1是包括灭火设备的另外的部件在内的根据本发明的混合系统的流程图。
具体实施方式
[0065]
由消防用水料箱(未示出)向混合系统1供应消防用水。消防用水通过消防用水泵27从消防用水料箱泵出并且通过过滤器32过滤。
[0066]
以这种方式在消防用水在水力马达的输入端3处输送给水力马达2并且驱动这个水力马达之前对消防用水加压。水力马达2优选按往复式活塞原理或按旋转原理工作。
[0067]
在水力马达2的输出端4处，消防用水进入到混合管线10的马达侧的端部11中并且从那里通过混合管线10导送给该混合管线的输出侧的端部12，灭火设备的一个或一些消耗装置，如一个或多个洒水器喷嘴或起泡喷嘴和灭火监视器(全部未示出)连接到所述混合管线上。
[0068]
由消防用水泵27运送的消防用水的一部分已经在水力马达2之前(这就是说在水力马达上游)分流到冲洗管线47中(倘若布置在其中的旋塞阀18打开的话)、在过滤器19中过滤并且通过止回阀20作为冲洗用水在混合泵的输入端7处输送给该混合泵6。以这种方式可以用消防用水冲洗混合泵6，而不必为此预留单独的冲洗用水储备。
[0069]
水力马达2的从动轴5通过接合器25与混合泵6的驱动轴9连接。因此混合泵6的驱动轴9也与水力马达2的从动轴5一起处于旋转运动并且又驱动混合泵6。混合泵6在本实施例中优选是柱塞泵或具有三个缸的能调整的柱塞泵。
[0070]
在灭火剂添加剂料箱24中提供灭火剂添加剂、特别是起泡剂。灭火剂添加剂通过灭火剂添加剂输入管线35从该灭火剂添加剂输入管线的与灭火剂添加剂料箱24导引流体地连接的输入侧的端部36起，经由旋塞阀39、视孔玻璃17(通过该视孔玻璃可以控制灭火剂添加剂的按规定的运送)和止回瓣33到达灭火剂添加剂输入管线35的泵侧的端部37并且因此到达混合泵6的输入端7。止回瓣33防止了冲洗用水可能从冲洗管线47出来进入到灭火剂添加剂输入管线35。灭火剂添加剂被混合泵6抽吸，由这个混合泵加压并且运送给混合泵6的输出端8a、8b。混合泵6通过限压阀38被保护不受过高压力的影响。
[0071]
混合泵6在本实施例中具有两个输出端8a和8b。不能回流的输出端8a与混合泵6的第三个缸导引流体地连接并且能回流的输出端8b与混合泵的第一个和第二个缸导引流体地连接。在其它实施方案中，不能回流的输出端8a也能与两个缸，如第二个和第三个缸连接，并且能回流的输出端8b可以与一个缸，例如第一个缸连接。
[0072]
由第三个缸运送的灭火剂添加剂从混合泵6的不能回流的输出端8a通过用于第三个缸的运送管线40先是到达“混合/回引”用的三通球形阀34(其功能在下面还将更为准确地说明)，并且在三通球形阀34的相应的位置“混合”中进入灭火剂添加剂输出管线13的泵侧的端部14。
[0073]
用于第三个缸的运送管线40能通过排气阀46排气，其中，可能在灭火剂添加剂中含有的空气可以通过软管42和溢流开口43流出到环境空气中。在运送管线40中的灭火剂添加剂的压力可以通过压力计45进行监控，压力计通过旋塞阀21连接到运送管线40上。
[0074]
此外，压力平衡容器22连接到运送管线40上。压力平衡容器22起到脉动阻尼器的作用并且阻尼灭火剂添加剂流中通过优选设计成柱塞泵的混合泵6的活塞的振荡运动产生的脉动。压力平衡容器22可以尤其是排气室或管状膜脉动阻尼器。
[0075]
在灭火剂添加剂管线13中，灭火剂添加剂通过止回阀26到达灭火剂添加剂输出管线13的混合管线侧的端部15，这个灭火剂添加剂输出管线在那里与混合管线10导引流体地连接。混合部位16也处在那里，灭火剂添加剂在混合部位处与消防用水混合。止回阀26防止了消防用水可能通过混合部位16进入到灭火剂添加剂输出管线13中。
[0076]
由第一个和第二个缸运送的灭火剂添加剂从混合泵6的能回流的输出端8b经由用
于第一个和第二个缸的第一运送管线41a到达用于“切断缸”的球形阀28。在球形阀28的“不切断”的位置中，灭火剂添加剂通过用于第一个和第二个缸的运送管线41b同样到达用于“混合/回引”的三通球形阀34并且在那里在三通球形阀34的相应的位置中以和由第三个缸运送的灭火剂添加剂相同的方式进入灭火剂添加剂输出管线13并且在混合部位16处与在混合管线10中的消防用水混合。
[0077]
由于在混合管线10中的消防用水流和在灭火剂添加剂输出管线13中的灭火剂添加剂流的流量基于水力马达2和混合泵6的联接而同步化，在已混合的灭火剂添加剂和消防用水之间的体积比，这就是说混合比率，基本上保持恒定不变，倘若不需要切断缸的话。在混合系统1的刚刚说明的状态下，这就是说，在缸没有切断的情况下，混合比率例如为3％。
[0078]
若球形阀28进入位置“切断”，那么由第一个和第二个缸运送的灭火剂添加剂从第一运送管线41a进入回流管线29的泵输出侧的端部30，通过回流管线29到达其泵输入侧的端部31并且在那里再次进入混合泵6，要么在该混合泵的输入端7处，要么如图1所示那样在混合泵6的单独的输入端处。保压阀23产生了作用到流过回流管线29的灭火剂添加剂上的反压，该反压在第一个缸和第二个缸中产生了基本上和在混合泵6的第三个缸中相同的压力比并且以这种方式促使混合泵6平稳地运转。
[0079]
在混合系统1的这种状态下，这就是说随着第一个和第二个缸的切断，混合比率例如取代3％地仅还为1％，因为仅第三个缸将灭火剂添加剂运送到灭火剂添加剂输出管线13中并且因此每单位时间仅最大的灭火剂添加剂量的三分之一与消防用水混合。
[0080]
三通球形阀34除了上述位置“混合”外还可以进入另外的位置“回引”。在三通球形阀34的这个位置中，灭火剂添加剂没有从用于第三个缸的运送管线40和如有必要从用于第一个和第二个缸的第二运送管线41b导送给混合部位16，而是通过回引管线44回到灭火剂添加剂料箱24中。
[0081]
在混合系统1的这种运行方式中，可以通过(没有示出的)另外的测量装置测量混合比率。但灭火剂添加剂在此没有真正与消防用水混合并且因此不会由于控制测量而丢失。
[0082]
附图标记列表
[0083]
1混合系统
[0084]
2水力马达
[0085]
3水力马达的输入端
[0086]
4水力马达的输出端
[0087]
5水力马达的从动轴
[0088]
6混合泵
[0089]
7混合泵的输入端
[0090]
8a混合泵的不能回流的输出端
[0091]
8b混合泵的能回流的输出端
[0092]
9混合泵的驱动轴
[0093]
10混合管线
[0094]
11混合管线的马达侧的端部
[0095]
12混合管线的输出侧的端部
[0096]
13灭火剂添加剂输出管线
[0097]
14灭火剂添加剂输出管线的泵侧的端部
[0098]
15灭火剂添加剂的混合管线侧的端部
[0099]
16混合部位
[0100]
17视孔玻璃
[0101]
18旋塞阀
[0102]
19过滤器
[0103]
20止回阀
[0104]
21旋塞阀
[0105]
22压力平衡容器
[0106]
23保压阀
[0107]
24灭火剂添加剂料箱
[0108]
25接合器
[0109]
26止回阀
[0110]
27消防用水泵
[0111]
28用于“切断缸”的球形阀
[0112]
29回流管线
[0113]
30回流管线的泵输出侧的端部
[0114]
31回流管线的的泵输入侧的端部
[0115]
32过滤器
[0116]
33止回瓣
[0117]
34用于“混合/回引”的三通球形阀
[0118]
35灭火剂添加剂输入管线
[0119]
36灭火剂添加剂输入管线的输入侧的端部
[0120]
37灭火剂添加剂输入管线的泵侧的端部
[0121]
38限压阀
[0122]
39旋塞阀
[0123]
40用于第三个缸的运送管线
[0124]
41a用于第一个缸和第二个缸的第一运送管线
[0125]
41b用于第一个缸和第二个缸的第二运送管线
[0126]
42软管
[0127]
43溢流开口
[0128]
44回引管线
[0129]
45压力计
[0130]
46排气阀
[0131]
47冲洗管线。