Einrichtung für Feuerlösch-Anlagen mit einem automatischen, elektronisch gesteuerten Zumischer

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem automatischen, elektronisch geregelten Zumischer, insbesondere für Feuerlösch-­Anlagen, der sowohl für stationäre als auch für mobile Anlagen und Geräte verwendbar ist. Die Verstellung des Regelventils er­folgt über eine digitale Regelung auf Mikroprozessorbasis, wobei die elektronische Regelung in eine Basiselektronik und ein Be­dienungsterminal unterteilt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Bei mobilen Einrichtungen wurden bereits elektro­nisch gesteuerte Zumischer eingesetzt. Bei den stationären Anlagen wurde die reine Zumischfunktion von einem normalen Vormischer aus­geführt, der nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe arbeitet. Die­ses Zumischgerät ist eingebaut in den Bypass einer Wasserpumpe, zwischen Pumpenausgang (Druckseite) und Pumpeneingang (Saugseite). Außer diesen Pumpenvormischern sind noch Zumischeinrichtungen bekannt, die unter Verwendung einer Schaummittelpumpe nach dem Wirkdruckprinzip, bzw. mit drehzahlgeregelten volumetrischen Dosierpumpen arbeiten, oder bei denen das Signal des Wasser­stromes mechanisch zur Steuerung des Schaummittelflusses umge­setzt wird.

[0002] Auch bei einem Löschfahrzeug ist es bekannt (DE-OS 30 38 334), eine von einem Steuergerät drehzahlgeregelte volumetrische Dosierpumpe vorzusehen.

[0003] Des weiteren sind elektronisch geregelte Zumischeinrichtungen bekannt, die einem Hauptstrom einen zweiten Strom in einem vor­her wählbarem Verhältnis zumsichen. Siehe hierzu DE-OS 36 34 452, EP-PA 0230860 und DE-OS 30 38 334.

[0004] Diese Systeme haben den Nachteil, daß Sie zur Realisierung eines großen Durchflußbereiches mit Teilströmen entweder auf der Zu­mischseite und/oder auf der Verbraucherseite arbeiten müssen, da die Meßwertaufnehmer nicht ausreichend genau messen und die Regel­glieder zur Abdeckung größerer Bereiche nicht geeignet sind.

[0005] Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß diese analog arbeitenden Systeme teilweise träge reagieren, zum Überschwingen neigen, was dann durch zusätzlichen elektronischen Aufwand gedämpft werden muß, wodurch die Genauigkeit und Reaktion der Regelung wieder leidet. Des weiteren wird die Regelung durch Temperatur- und Viskositätsänderungen negativ beeinflußt.

[0006] Die Erfindung geht aus von der DE-0OS 37 26 672 und stellt sich die Aufgabe ein elektronisches Zumischsystem zu schaffen, das einen breiten Zumischbereich abdeckt, schnell reagiert und des­sen Elektronik vielseitig einsetzbar ist. Außerdem soll das System einfach zu bedienen und mit geringem Aufwand (Software-­Änderung) an andere Aufgabenstellungen angepaßt werden können. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, die Leitungsführungen zu vereinfachen, damit die Zumischleistung nicht gesplittet werden muß.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Kennzeichnungs­teiles nach dem Hauptanspruch.

[0008] Das erfindungsgemäße Zumischsystem ist insbesondere für den Auf­bau auf Löschfahrzeuge sowie zum Einsatz bei stationären Löschan­lagen vorgesehen. Es mischt dem Wasserstrom automatisch die einge­stellte Schaummittelmenge, oder ein anderes geeignetes Additiv zu und hält diese prozentual über den gesamten angegebenen Durchfluß­bereich konstant. Hierbei werden der Wasserstrom und der Schaum­mittelstrom elektrisch gemessen und unter Berücksichtigung der vor­gegebenen Zumischung ein SOLL/IST-Wertvergleich durchgeführt und Differenzen durch ein elektrisches Regelorgan solange abgeglichen bis der IST-Wert dem SOLL-Wert entspricht. Weitere Einzelheiten sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbei­spiel ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nach­folgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Fließschema des Zumischsystems für eine mobile Feuerlöschanlage,

Fig. 2 ein Blockschaltschema der Elektronik.

[0009] Das Schaummittel wird von einer Pumpe 1 aus dem Tank 2 mittels einer Leitung 3 angesaugt und über ein mit einer Regelorgan-Über­wachung ausgestattetem Regelventil 4 und ein Durchflußmeßgerät 5 der von einem Wassertank 6 kommenden Wasserleitung 7 zugeführt. Zwischen Schaummittelpumpe 1 und Regelventil 4 ist eine Schaum­mittelrücklaufleitung 8 zum Schaummitteltank 2 über ein Absperr­organ 9 und über ein Überströmventil 10 vorgesehen. Des weiteren ist parallel zur Meß- und Regelstrecke über ein Absperrorgan 11 ein Bypass 12 gelegt, in dem sich eine Blende 13 befindet. In der das gemischführenden Leitung 17 befindet sich ein Durchflußmeßgerät 14, mit dem der Momentanverbrauch des Schaummittel-/Wassergemisches ermittelt und der Basiselektronik 15 zugeführt wird. Hinter dem Durchflußmeßgerät 14 verzweigt sich die Druckleitung 17 hinter der Pumpe 25 in Leitungen 18 und 19 zur Versorgung der diversen Ver­braucher 20 und 21 bis 23. So kann 20 ein Schaumstrahlrohr und die Verbraucher 21 bis 23 beliebiger Art sein. An der Druckwasserseite der Pumpe 25 ist eine Spülleitung 24 angeschlossen, die über einen Druckminderer 26 und ein Absperrorgan 27 in die Saugleitung 3 der Schaummittelpumpe 1 geführt wird. Außerdem sind noch Absperrorgane 28, 29 und 30 vorgesehen.

[0010] Die elektronische Regelung der Zumischeinrichtung ist in eine Basis­elektronik 15 und ein Bedienungsterminal 16 unterteilt und wie folgt aufgebaut.
Die Komponenten der Basiselektronik 15 sind in einem spritzwasser­geschützten Gehäuse 15a untergebracht und durch entsprechende Lei­tungen 31 bis 39 mit den Meßgeräten 5, 14, dem Regelventil 4, den entsprechenden Absperrorganen 9, 11, 27, 29, 30 und dem Bedienungsta­bleau 16 verbunden. Das bei mobilen Feuerlöschfahrzeugen vorzugs­weise im Fahrerhaus plazierte Bedienungstableau 16, enthält die für den Schaumbetrieb wichtigen und nachfolgend noch näher be­schriebenen Drucktaster, sowie eine Kontrollanzeige.

[0011] Bei Bedarf kann auch ein zweites Bedienungstableau, z.B. in Nähe der Wasserpumpe oder an anderer Stelle am Fahrzeug plaziert werden.

[0012] Die erfindungsgemäße Anlage hat folgende Funktionen.

Betrieb

[0013] Beim Einschalten der Anlage wird ein Defaultwert (vorgewählte Zumischrate in Prozent) über das Anzeigendisplay 16a im Bediener­terminal ausgegeben. Über zwei Taster läßt sich dieser angezei­te Wert in 0,1 %-Schritten positiv und negativ im Rahmen der vor­gegebenen Grenzwerte verändern.

Schaum

[0014] Bei der Betriebsart Schaum ist der Drucktaster SCHAUM zu betäti­gen, der als Rückmeldung gelb aufleuchtet. Bei Wasserdurchsatz stellt sich dann automatisch eine Zumischung in Höhe des Default­wertes ein. Beim Betätigen des Drucktasters SCHAUM werden folgen­de Funktionen durchgeführt:
Das Ventil 30 des Schaummitteltanks 2 öffnet, die Schaummittel­pumpe 1 wird aktiviert, das in einer Mittelstellung befindliche Regelventil 4 stellt den Schaummittelstrom entsprechend der ge­wählten Zumischung und dem momentanen Wasserverbrauch ein. Das Fließen des Schaummittels wird durch Blinken der Kontroll-Leuch­te angezeigt. Wird bei einem Schaumeinsatz der Wasserdurchfluß gestoppt, z.B. bei schußweisem Arbeiten oder in Warteposition, fährt das Regelventil 4 zu und das Schaummittel wird über das Absperrorgan 9 und Überströmventil 10 dem Schaummitteltank 2 zugeführt. Ebenso wird bei geringem Schaummittelbedarf das nicht benötigte Schaummittel zurück in den Tank 2 geleitet.

[0015] Ist der Schaumeinsatz ganz beendet, ist der Drucktaster SCHAUM er­neut zu betätigen. Das Ventil 30 des Schaummitteltanks 2 schließt, die Schaummittelpumpe 1 stoppt, das Regelventil 4 fährt in Ruhe­stellung.

Spülung

[0016] Nach dem Schaumeinsatz ist zur Spülung des Leitungssystems der Taster SPÜLUNG zu betätigen. Dabei öffnet das Absperrorgan 27 der Spülleitung 24, das Absperrorgan 30 des Schaummitteltanks 2 bleibt geschlossen, das Absperrorgan 9 des Tankrücklaufes schließt, das Absperrorgan 11 des Bypasses 12 öffnet, die Schaummittelpumpe 1 läuft, das Regelventil 4 öffnet voll. Das Wasser strömt dann über den Druckminderer 26 in die Leitung 3 ein, so daß diese und die Bypassleitung 12 gespült werden.

[0017] Ist der Spülvorgang beendet, ist der Drucktaster SPÜLUNG erneut zu betätigen. Die Absperrorgane der Spülung und des Bypasses 12 schließen, die Pumpe 1 stoppt, das Regelventil 4 fährt in Ruhe­stellung.

Notbetätigung

[0018] Wenn beim Schaumbetrieb in der Regelung eine Störung eintritt, ist der Drucktaster NOT zu betätigen. Auf diese Weise ist gewähr­leistet, daß auch im Störfall Schaum erzeugbar ist. Beim Betäti­gen des Drucktasters NOT wird die Regelstrecke durch das Absperr­organ 29 geschlossen und der Bypass 12 durch ein weiteres Absperr­organ 11 geöffnet. Die Schaummittelpumpe 1 bleibt aktiviert, das Tankabsperrventil 30 bleibt geöffnet.

[0019] Über den Bypass 12 wird dann durch eine Blende 13 ein konstanter Schaummittelstrom eingegeben, wobei die Blende auf das einge­setzte Schaummittel und auf den Verbrauch des Werfers bzw. des größten Verbrauchers abgestimmt ist.

Basiselektronik

[0020] Die in der Basiselektronik befindlichen, störsicheren Schnitt­stellen sind über handelsübliche 5-polige Kabel mit den Schnitt­stellen des Bedienerterminals verbunden. Ein Mikroprozessorsystem mit den Komponenten CPU, PIO, ROM und RAM verwaltet und bedient Ein- und Ausgänge des Regelventils 4, sowie die der Durchfluß­meßgeräte für Wasser 14 und Additive 5 und stellt darüberhinaus eine Dokumentations- und Erweiterungsschnittstelle zur Verfügung. Die analogen Signale der Durchflußmengenmesser für Wasser und Additive werden über A/D-Wandler dem Mikroprozessorsystem zuge­führt. Eine Beeinflussung der Auflösegenauigkeit durch Pumpenstöße (Ripple) werden über digitale Filter ausgeblendet.

[0021] Um die Basiselektronik für den Hersteller universell einsetzbar zu gestalten, sind folgende vier Meßbereiche einstellbar.

Erster Meßbereich
Wasser: 400 l/min bis 4.000 l/min
Schaummittel: 0,4 l/min bis 20 l/min

Zweiter Meßbereich
Wasser: 400 l/min bis 8.000 l/min
Schaummittel: 2 l/min bis 80 l/min

Dritter Meßbereich
Wasser: 400 l/min bis 8.000 l/min
Schaummittel: 4 l/min bis 240 l/min

Vierter Meßbereich
Wasser: 400 l/min bis 8.000 l/min
Schaummittel: 12 l/min bis 640 l/min

[0022] Durch Software-Änderung können diese Bereiche weiter beliebig va­riiert werden. Um die Bedienung einfacher, schneller und sicherer zu machen, ist ein wählbarer, meßbereichsabhängiger Defaultwert vorgesehen. Mit dem Einschalten der Elektronik erscheint im An­zeigedisplay des Terminals der vorgewählte SOLL-Wert in Prozent als Defaultwert. Über geeignete Programmierfelder wird vor dem Ein­satz durch die Inbetriebnahme-Gruppe der Meßbereich und der Default­wert des Soll-Wertes angewählt.

Beispiel:

[0023] 

Gewünscht zu stecken	:	Meßbereich 2 - Defaultwert 0,7 %
	:	Feld 1: 1 + 2 und 5 + 6
		Feld 2: 2 + 3 und 4 + 5.

[0024] Die Defaultwerte können auch wieder durch Software-Änderung be­liebig geändert werden.

[0025] Über eine Überwachungseinrichtung (Watchdog) ist eine automatische Störaustastung realisiert, die im Störfalle veranlaßt, daß alle wichtigen Daten im RAM abspeichert werden. Ein selbstoptimieren­der Regelalgorithmus für das Regelorgan 4 gewährleistet eine Zumi­schung, die ohne Überschwingen mit höchstmöglicher Verstellgeschwin­digkeit eine Regeldifferenz mit einer Genauigkeit von ± 1 digit re­alisiert. Durch diese Art der Regelung werden alle Nachteile der analogen Regelung, wie Temperaturen, Viskositätsabhängigkeit, sowie dämpfungsbedingte Regelabweichungen vermieden. Um auch bei extre­men Zumischraten sowohl im unteren als auch im oberen Durchflußbe­reich die Reaktionszeiten zu optimieren, ist das Regelorgan mit einer einstellbaren Ausgangsstellung (in der Regel eine Mittelstel­lung) versehen. Beim Einschalten der Elektronik wird diese Ruhe­stellung kontrolliert und erforderlichenfalls korrigiert. Um bei Inbetriebnahme der digitalen Zumischregelung Anschluß- und Ver­drahtungsfehler zu erkennen, ist das Regelorgan mit Drehrich­tungssensoren ausgestattet, die über das Display einen Fehlercode ausgeben. Zur Protokollierung der aktuellen Werte, wie Wasserdurch­ fluß, Additivdurchfluß, eingestellter Zumischwerte, Datum und Zeit, ist zum Anschluß an externe Analog- und Digitalregistriergeräte eine Dokumentationsschnittstelle vorgesehen. Die digitale Zumisch­regelung ist ebenfalls geeignet für den Einsatz bei stationären An­lagen (z.B. Additivzumischung bei Sprinkleranlagen). Von einer Brand­meldezentrale kann über eine Ruhestromüberwachung das Einschalten und Aktivieren ausgelöst werden.

[0026] Eine integrierte Erweiterungsschnittstelle erlaubt eine externe Bedienung aller Funktionen, die auf dem Terminal vorhanden sind (Möglichkeit der Fernbedienung durch Funk).

[0027] Außer der Anwendung bei Feuerlösch-Anlagen kann die erfindungsge­mäße Einrichtung überall dort angewendet werden, wo zwei Fluide in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden müssen. So z.B. bei der Herstellung von Limonaden aus einem Konzentrat, bei der Was­serenthärtung usw.

Ansprüche

1. Einrichtung mit einem automatischen, elektronisch geregelten Zumischer, insbesondere für Feuerlösch-Anlagen, mit dem Schaum­mittel aus einem Vorratsbehälter angesaugt und unter Druck dem Löschwasser in einer geregelten Menge beigemischt wird, und daß das Löschwasser-Schaummittel-Gemisch und das Schaummittel durch je ein Durchflußmeßgerät quantitativ erfaßt und beide Meßwerte einem Steuergerät zugeführt werden, wobei die Do­sierung des Schaummittels unter Berücksichtigung des momenta­nen Löschwasser-Schaummittel-Gemisch-Durchflusses und des ein­gestellten Dosierwertes durch Ansteuerung des Regelventiles in der Schaummittel-Leitung, resultierend aus einem SOLL/IST-­Vergleich, automatisch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regelung in eine Basiselektronik und einem Bedienungsterminal unterteilt ist, wobei die Basiselektro­nik u. a. einen Mikroprozessor für eine digitale Regelung ent­hält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektronik in mehrere vom Servicepersonal anwählbare Meß­bereiche unterteilt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Meßbereiche wählbare Defaultwerte vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­net, daß der Mikroprozessor zur Rettung aller Daten mit einem Watchdog versehen ist, der im Störungsfalle veranlaßt, daß alle wichtigen Daten im RAM abgelegt werden.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, daß für das Regelventil ein selbstoptimierender Regel­algorithmus vorgesehen ist, so daß kein Überschwingen auftre­ten kann und durch eine digitale Regelung eine hohe Genauig­keit von ± 1 digit für die Regelung des Regelventils (4) gege­ben ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­net, daß dem Regelventil (4) Sensoren zugeordnet sind, die über ein vom Mikroprozessor (15a) bedientes Display (16a) Drehrich­tungs- und Verdrahtungsfehler über einen Code ausgeben.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­net, daß zur Protokollierung der aktuellen Meßwerte der Mikro­prozessor mit einer Dokumentations-Schnittstelle ausgerüstet ist, an die externe, analoge und digitale Registriergeräte an­schließbar sind.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­net, daß das Regelventil (4) für eine schnellere Reaktion mit einer Vorrichtung für eine anwählbare Ruhestellung versehen ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich­net, daß der Mikroprozessor über eine Fernsteuerung bedienbar ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeich­net, daß digitale Filter zur Ausblendung von Pumpenstößen (Ripple) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich­net, daß das Regelventil (4) mit einem Gleichstromantrieb mit oder ohne Rückmeldung ausgestattet ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich­net, daß das Regelventil (4) durch einen Schrittmotor mit und ohne Rückmeldung ausgestattet ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeich­net, daß das Zumischsystem für stationäre Anwendung durch eine Brandmeldezentrale aktivierbar ist.

14. Verwendung nach Anspruch 13 bei Sprinkleranlagen.

15. Verwendung nach Anspruch 13 bei Sprühflutanlagen.

16. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei Feuerlöschfahr­zeugen.

Zeichnung