[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.
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.