Wie funktioniert eine Feuerlöschkreisel -pumpe?

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1 Übersicht und Wie werden Feuerwehrpumpen unterschieden? Wie funktionieren? Wie ist der Aufbau Der Feuerlöschkreiselpumpe? Der Entlüftungseinrichtung? Welche Betriebszustände gibt es bei? Welche verschiedenen gibt es? Was ist das Besondere an? Einteilung der Feuerwehrpumpen FeuerwehrFeuerwehrpumpen Pumpen zur Förderung von Wasser Umfüllpumpen für Mineralöle Lenzkreiselpumpen Umfüllpumpen für Säuren Tauchpumpen Umfüllpumpen für Laugen Wie funktioniert eine Feuerlöschkreisel -pumpe? Pumpen zur Förderung sonstiger Flüssigkeiten Dynamischer Druck Der statische Druck ist überall gleich Luftdruck dynamischer + statischer Druck Wasser ist in Ruhe Statischer Druck Luftdruck 1

2 Druckverhältnisse Statischer Druck + Dynamischer Druck = konstant Hoher Querschnitt => Geringe Fließgeschwindigkeit => Geringer dynamischer Druck => Höherer statischer Druck Funktion der Kreiselpumpe Fließgeschwindigkeit hoch => Dynamischer Druck hoch => Statischer Druck niedrig Förderstrom Eingang = Förderstrom Ausgang Vorausetzung: : keine Verluste (Reibung o.ä.) Hohe Fließgeschwindigkeit => Hoher dynamischer Druck => Geringer statischer Druck Saugbetrieb Saugbetrieb Physikalische Grundlagen Geodätische Saughöhe h sgeo geo FP Geodätische Förderhöhe h geo Luftdruck Entlüften FP Unterdruck in der Saugleitung wird von der Kreiselpumpe aufrechterhalten Saugbetrieb Begriffe Geodätische Saughöhe (h( sgeo ): Höhe zwischen Wasseroberfläche und Mitte A-SaugeingangA Manometrische Saughöhe: Am Eingangs- manometer angezeigter Unterdruck (h( sgeo + Rei- bungsverluste und Beschleunigungs- verluste) Saugbetrieb Maximale Saughöhe Theoretische maximale geodätische Saughöhe (4ºC):,33m (Luftdruck 33 hpa) Praktische maximale geodätische Saughöhe (4ºC):,33m - 15% = 8,78m Praktische maximale geodätische Saughöhe (20ºC):,09m - 15% = 8,58m Praktische maximale geodätische Saughöhe (4ºC): 9,77m - 15% = 8,30m (Luftdruck 970 hpa) Garantiepunkt II (EN28) Halber Nennförderstom bei Nenndruck und 7,5m Geodätischer Saughöhe

3 Kavitation Physikalische Grundlagen -Saugseite Siedetemperatur von Wasser bei 33 hpa: 0ºC Siedetemperatur von Wasser bei 233 hpa: 20ºC Bei zu großer manometrischer Saughöhe und zu hohem Förderstrom fängt das Wasser in der Saugleitung an zu sieden (kochen). Es bilden sich durch den übermäßigen Unterdruck mikroskopisch kleine Dampfblasen Der Luftdruck ist nicht mehr in der Lage genug Wasser in die Saugleitung hineinzudrücken Kavitation Physikalische Grundlagen -Druckseite Bei den Überdruckverhältnissen am Pumpenausgang ist der Druck für ein Verdampfen des Wassers viel zu hoch Die Dampfblasen können nicht mehr bestehen und fallen schlagartig zusammen Wasser strömt schlagartig nach, und führt zu mikroskopisch kleinen Druckstößen bis zu 00 bar Diese Druckstöße zerstören die Oberfläche des Laufrades Kavitation Praxis Anzeichen von Kavitation (Schädlicher Betriebszustand!) Hohe manometrische Saughöhe Lenzbetrieb mit wenig Gegendruck am Pumpenausgang und hoher Drehzahl Geräusch als wären Kieselsteine in der Pumpe Der Betrieb im Kavitationsbereich macht außerdem keinen Sinn, da der Förderstrom stark absinkt! Wie ist eine Feuerlöschkreisel- pumpe aufgebaut? Bauteile Meßgeräte Messgeräte Armaturen Laufzeug Eingangsmanometer Unterdruckbereich (rot, 0-1,0 bar) Überdruckbereich (schwarz 0-25 bar) Förderstrom Leiteinrichtung Pumpengehäuse Entlüftungs- einrichtung Ausgangsmanometer Überdruckbereich ( schwarz 0-25 bar)

4 Funktion Einstufige FP Entlüftungsleitung Druckabgang Laufrad Leitrad Entlüftungseinrichtung Welle mit Lagerung Förderdruck wird von einer Druckstufe aufgebracht und direkt in den Leitapparat geleitet Höhere Kavitationsgefahr Heute gängige Ausführung bei allen Herstellern, da sich optional Hochdruckteil anflanschen lässt. Zweistufige FP Förderdruck wird von zwei Stufen aufgebracht Geringere Drehzahl bei gleichem Förderdruck gegenüber einstufiger Ausführung Geringere Kavitationsneigung Heute nur noch für sehr große Leistungen (Flugfeldlöschfahrzeuge) in Verwendung...und wie die dazugehörige Entlüftungs- einrichtung? Warum eine Entlüftungseinrichtung? Kreiselpumpen können nur Flüssigkeiten pumpen Bei Saugbetrieb muss das Wasser durch den Luftdruck in die Kreiselpumpe gedrückt werden. Dazu wird ein Vakuum in der Saugleitung und Kreiselpumpe erzeugt. Dies geschieht über eine von der Kreiselpumpe separate Entlüftungseinrichtung Entlüftungseinrichtungen Verdrängerprinzip Handkolben- Wasserring- Trockenring- Doppelkolben- Trockenkolben- -entlüftungspumpe Ejektorprinzip Gasstrahler

5 Handkolbenpumpe -Eigenschaften Gasstrahler -Eigenschaften Einfach und kostengünstig Muskelkraftbetätigt Nur bei FP (TS) 2/5 und 4/5 Handkolben betätigen bis Wasser am Auslassventil austritt! Wartungsfrei Wirkung nur bei hoher Drehzahl des Fahrzeugmotors Wirkung auch bei ausgekuppelter Feuerlöschkreiselpumpe In die Auspuffanlage des Fahrzeugs integriert => Korrosionsgefahr Hoher Geräuschpegel Unbegrenzte Laufdauer Hersteller: Iveco Magirus (alte Modelle) Doppelkolbenentlüftungspumpe -Aufbau Luft (!)(!)-Kanäle Exzenterwelle Doppelkolbenentlüftungspumpe -Eigenschaften Hohe Leistung Verwendung bei unteren bis mittleren Motordrehzahlen Gesteuerter Antrieb mit eigener Welle und Kupplung Steuerung durch automatisches Be- und Entlüftungsventil Begrenzte Laufdauer Hersteller: Schlingmann (S 2000) Rosenbauer ( N/NH-Reihe ) Kolben Trockenkolbenentlüftungspumpe -Aufbau Ziegler TROKOMAT Membranentlüftungspumpe -Aufbau Iveco Magirus PRIMATIC Luft / WasserWasser-Kanäle Wasserförderung Exzenterwelle Entlüftungsvorgang Kolben mit Steuermembran 5

6 Trockenkolbenentlüftungspumpe -Eigenschaften Hohe Leistung Keine Ölfüllung => Wartungsfrei Verwendung bei unteren bis mittleren Motordrehzahl Für automatischen Betrieb ist kein Steuerorgan erforderlich Gefördertes Medium gelangt in die Entlüftungseinrichtung => evtl. Verstopfung- und Korrosionsgefahr Hersteller Ziegler TROKOMAT Iveco Magirus PRIMATIC (Membranausführung) Rosenbauer R-Reihe z.b. bei älteren Schlingmann Fahrzeugen Wie sieht der Betrieb einer Feuerlöschkreisel pumpe aus? Betriebszustände Saugseite Saugbetrieb Entnahme aus einer tiefergelegenen Wasserstelle über Saugschläuche Eingangsmanometer zeigt negativen Druck an Entlüftungseinrichtung erzeugt Luftvakuum in der Saugleitung Druckbetrieb Entnahme aus Druckleitungen, gespeist durch Hydranten,, Fahrzeugtank oder höhergelegenen Wasserentnahmestellen Eingangsmanometer zeigt positiven Druck an Luftvakuum zur Inbetriebnahme ist nicht erforderlich Betriebszustände Druckseite Lenzbetrieb Große Öffnung an der Druckseite (z.b. B-Kupplung) Geringer Druckaufbau an der Druckseite Hoher Wasserstrom durch die Pumpe Hohe Förderleistung Kavitationsgefahr! Anwendung z.b. beim Trockenlegen von Kellern Feuerlöschbetrieb Wasser wird durch längere Wege zu Strahlrohren transportiert. Hoher Druck an der Druckseite Geringerer Wasserstrom durch die Pumpe Anwendung bei Löschangriff Volllastkennlinie FPN - 00 (EN 28) Tatsächliche Leistungsfähigkeit Förderdruck [bar] 12bar bar bar Garantiepunkt I (h( sgeo =3,0m) Garantiepunkt II (h( sgeo =7,50m) Garantiepunkt III (h( sgeo =3,0m) Beispiel: Schlingmann S 2000 (Baujahr 2002) 500l 00l 500l Förderstrom[ l ]

7 Drehzahlkennlinien Förderdruck [bar] Drehzahl = 2800 Drehzahl = 2400 Drehzahl = 1800 Drehzahl = 1400 Welche Feuerlöschkreisel pumpen gibt es? Kavitationsbereich Förderstrom[ l / min] Genormte Kurzbezeichnung FPN FPN -750 FPN -00 FPN FPN FPN FPN FPN FPN FPN FPN FPH (EN 28) Nennförderdruck [bar] Nennförderstrom [l/min] in genormeten Fahrzeugen Fahrzeug LF / 6 (H)LF 20 / 16 TLF 20 / 40 (S) Feuerlöschkreiselpumpe FPN -00 FPN PFPN -00 PFPN Garantiepunkt I: Garantiepunkt II: Garantiepunkt III: Garantiepunkte FPN l/min; bar; h sgeo = 3,0m 500 l/min; bar; h sgeo = 7,5m 500 l/min; 12 bar; h sgeo = 3,0m Schließdruck - 17 bar Garantiepunkte FPN Förderströme x 2 Garantiepunkte FP 8 / 8 (DIN 144) Garantiepunkt I: Garantiepunkt II: Garantiepunkt III: 800 l/min; 8 bar; h sgeo = 3,0m 400 l/min; 12 bar; h sgeo = 3,0m 400 l/min; 8 bar; h sgeo = 7,5m Schließdruck bar Garantiepunkte FP 16 / 8 Förderströme x 2 Garantiepunkte FP 24 / 8 Förderströme x 3

8 Schließdruckprüfung Trockensaugprobe Feuerlöschkreiselpumpe mit Wasser füllen (Ansaugen o.ä.) Armaturen auf vollständiges Verschließen prüfen Pumpe eingekuppelt in Vollgasstellung fahren Schließdruck am Ausgangsmanometer muss erreicht werden => Pumpe ist druckseitig dicht, und in der Lage Druck aufzubauen Blindkupplung am Saugeingang montieren Armaturen auf vollständiges Verschließen prüfen Pumpe eingekuppelt in Gasstellung zum Entlüften fahren Maximalen Unterdruck bis 0,75-0,8 bar erzeugen (innerhalb ca. 30s) Pumpe stillsetzten Der Unterdruck darf sich innerhalb von 60s nicht um mehr als 0,1 bar verringern => Pumpe ist ausreichend luftdicht EN 28 vs. DIN 14 4 Was ist das Besondere an Tragkraft- spritzen? = PFPN (Portable Fire Pumps Normal Pressure*) * Tragbare Feuerwehr-Pumpen Normaldruckausführung Antriebsmaschine Traggestell (genormt) Aufbau Feuerlöschkreiselpumpe (genormt) Antriebsmaschine (zugelassene (In der Feuerwehr TS in Minden Deutschland, vorhandene Quelle ) Staatl. Feuerwehrschule Regensburg) BARKAS Zweitaktmotor (Modelle in der DDR) BMW Motor A B 08 V (FOX vor 1997) BMW Motor A EX (FOX ab 1997) FIAT FIRE 00 (TS von IVECO Magirus) HIRTH Zweitaktmotor (TS Ultraleicht von Ziegler) Honda-Motor (TS STARLITE von HALE/ GFT/ Metz) LIMBACH Industriemotor (Zivilschutz-TS von Ziegler) NISSAN-Motor (TS von HALE/ GFT/ Metz vor 1996) ROTAX-Motor (TS Fa. Jöhstädt) VW-Industriemotor (TS aller westdt. Hersteller vor ca. 1990) VW Ottomotor AER (VW POLO) (ZIEGLER ULTRAPOWER)

9 Rosenbauer FOX mit BMW Motor Ziegler ULTRALEICHT mit HIRTH Zweitaktmotor Betriebsanweisung beachten! Superkraftstoff > 95 ROZ Marken Zweitaktöl für Getrenntschmierung Elektro- - oder Seilzugstarter Einscheiben Trockenkupplung Gebläseluftkühlung Betriebsanweisung beachten! Neigungswinkel < 15º Normalkraftstoff > 91 ROZ Elektro - oder Seilzugstarter Einscheiben Trockenkupplung Gebläseluftkühlung Ziegler TS mit LimbachIndustriemotor Tragkraftspritze mit VWIndustriemotor 1600 l / 8bar PumpenNennleistung bei Motorleistung von 44kW (60PS) Superkraftstoff > 95 ROZ verbleit! Elektrostarter mit Fremdeinspeisung vom Fahrzeug Einscheiben Trockenkupplung Luftkühlung über motoreigenes Standgebläse Motorleistung von 18-25kW (20-34PS) je nach Baujahr Kraftstoff je nach Betriebsanweisung Handstart mit Kurbel und Rückschlagsicherung Einscheiben Trockenkupplung Luftkühlung über motoreigenes Standgebläse (DIN 14 4) Kurzbezeichnung NennförderNenndruck Max. Masse strom [ bar ] [ kg ] [ l/min ] TS 2 / TS 4 / TS 8 / TS 24 / 3* * Lenzkreiselpumpe evtl. Umrüstung der TS 8/8 und 9

10 Quellenverzeichnis EN 28 Pumpen in der Feuerwehr Rotes Heft Bd. 44a Pumpen in der Feuerwehr H. Schönherr, Kohlhammer Verlag L.Rieck, Kohlhammer Verlag 2000 Brandbekämpfung mit Wasser und Schaum, H.deVries, ECOMED 2000 Homepage Rosenbauer International AG ( Homepage MAGIRUS Brandschutztechnik GmbH ( Die neue Schlingmann S2000 Werbedokumentation 2002, Schlingmann GmbH & Co KG Dissen