Vannføring og trykktap del 1 av 6

Årsakene til dette kan være lokale forhold som helt klart gir oss en begrensning, men i de fleste tilfeller går det an å skaffe tilfredsstillende mengder slokkevann dersom man kjenner til motor- pumpenes egenskaper og de faktiske forhold og begrensninger som innvirker på vanntransport i brannslanger.

For at vi skal kunne takle dette på en tilfredsstillende måte, bør du følge med i vår spalte som omhandler emnet i flere utgaver av «Brannmannen». Noe som forhåpentlig vis vil gi deg den kunnskap som er nødvendig slik at du vil kunne løse de utfordringene det er å være motorpumpekjører. Vi har alle et ansvar for at kunnskapene holdes vedlike, så ta derfor vare på det materialet som blir tilgjengelig, og ta en repetisjon av stoffet når du føler behovet melder seg i Etter artikkelserien bør du . . .

• kunne forstå prinsippene for motorpumpens oppbygging, ytelser, klassifiseringsnormer, evakueringssystemer.
• foreta kontrollprøving av motorpumper, tetthetsprøve, kapasitetsprøve og tørr sugeprøve.
• kunne redegjøre for de forhold på motorpumpens sugeside som innvirker på kapasiteten.
• kunne beregne utgangstrykk på motorpumper etter håndregler, og beregne utgangs/inngangstrykk og plassering av motorpumper ved seriekjøring.
• kunne beregne strømningstap i slangeutlegg, vannføring og trykk i strålerør, beregne trykktap i forgrenede slangeutlegg og ha forståelse for høydeforskjellens innvirkning i slangeutlegget.

Sentrifugalpumpen

De første brannpumpene var enkelt – og dobbeltvirkende stempelpumper med forholdsvis lav kapasitet. Disse er nå helt utkonkurrert av sentrifugalpumpen, noe som beror på følgende fordeler:

1. Sentrifugalpumpen kan enkelt bygges sammen med motorer med stort turtall, for eksempel forbrenningsmotorer, elektriske motorer eller gass- og dampturbiner.
2. Den tar liten plass og har lav vekt i forhold til kapasiteter.
3. Den arbeider uavhengig av trykk og sugeventiler i motsetning til for eksempel stempelpumpen.
4. Trykkuttaket kan stenges helt uten at det er nødvendig å stoppe pumpen, og uten at det er behov for sikkerhetsventil. Den enkleste form for sentrifugalpumpe er i prinsippet vist nedenfor. Pumpen har et løpehjul med skovler for radial strømning. Virkemåten er slik at vannet kommer strømmende inn ved senteret Her får skovlene i det motordrevne løpehjulet tak i vannstrømmen og slyng- er den mot hjulets omkrets. Vannet får stor hastighet som etter hvert reduseres og omsettes til trykkenergi når vannet samles opp i det omliggende pumpehuset. Denne effekten blir forsterket ved at pumpehusets tverrsnitt øker mot utløpet. For å bedre strømningsforholdene i pumpen og dermed få høyere sluttrykk, har pumpehuset ofte en krans av faststående ledeskovler rundt løpehjulets omkrets. En slik krans av skovler kalles ledehjul. Tverrsnittet på åpningen mellom ledeskovlene blir større utover mot pumpehuset. Hastighetsenergien går dermed gradvis over til trykkenergi.

Flertrinns sentrifugalpumper

En brannpumpe er gjerne utført med to eller flere løpehjul. Dette gir pumpen flere trykktrinn, der hvert trinn arbeider som tidligere forklart. Vannet ledes da i pumpen fra det ene trinn til det andre, som vist på prinsippskissen (på neste side). Hastighetsøkningen over de fire løpehjulene er her like stor, og dermed også trykkstigningen etter ledeskovlene. Ved uttak av vann etter løpehjul nr. 1 oppnår vi i dette tilfelle et trykk på 10 mVS. Etter løpehjul nr. 2 er trykket steget til 20 mVS (mVS = meter vannsøyle). legg merke til at trykkstigningen over de forskjellige trinn direkte kan adderes. Etter løpehjul nr. 4 er trykket kommet opp i 40 mVS.
Ved ulik utførelse av løpehjulene oppnår vi størst trykkstigning over det løpehjul som har størst diameter.
Eksempel: Vannet kommer inn i senter på pumpens 1. løpehjul. Her har ikke vannet begynt oppbyggingen av trykk. Dette skjer ved sentrifugalkraften vannet blir tilført.
Vannet som kommer ut av 1. løpehjul med dets oppbygde trykk ledes via ledehjul (ikke på skissen) inn i senter på 2. løpehjul. Her blir vannet tilført ytterligere trykkoppbygging, og kommer ut av 2. løpehjul med den trykkoppbyggingen vannet ble tilført her i tillegg til den trykkoppbyggingen som fant sted i 1. løpe- hjul. Slik fortsetter trykkoppbyggingen i vannet helt til det kommer ut av 4. løpe- hjul.

Hvis vi har en firetrinns sentrifugalpumpe med helt like løpehjul, så kan trykkoppbyggingen eksempelvis fortone seg slik:

Pumpetyper og ytelser

For å vite hvor stor vannmengde en motorsprøyte kan gi har vi fastsatte normer. Vannmengden blir vanligvis målt i liter per minutt (L/min). Siden ytelsen er avhengig av flere faktorer, er det viktig å fastlegge de forhold denne skal måles ved, slik at det blir mulig å sammenligne forskjellige pumpetyper og fabrikat. Det er derfor vanlig å bruke «Norsk Standard» for klassifisering av pumpens normalytelse. Denne angir den vannmengde som pumpen gir ved et bestemt arbeidsturtall, ved en statisk sugehøyde på 2,5 meter og ved at utgangstrykk på vannet er på 90 mVS.
Enkelte andre land benytter «DIN- standarden» ved fastsettelse av en pumpes normalytelse. Her blir vannmengden målt ved 1,5 meters og 7,5 meters sugehøyde, og med en total løftehøyde på 80 MVS.

Vanligvis blir motorpumpene testet under forskjellige forhold, slik at vi likevel kan lese av de ønskede størrelser ut fra ytelsesdiagrammet. Da det er flere mindre motorpumper som ikke yter de kapasiteter som » Norsk Standard» tilsier, er det vanlig å oppgi spesifikke ytelsesdiagram for den enkelte motorpumpe.

Sugeevnen har også stor innvirkning på ytelsen, særlig ved større vannmengder. Pumpen bør derfor plasseres så nær vannoverflaten som mulig for å redusere tapene som oppstår på sugesiden.
Selv om det teoretisk er mulig med sugehøyder på over ti meter, er den praktiske grensen cirka åtte meter. Å plassere pumpen høyere enn dette vil i så fall gi en sterkt redusert vannlevering.
Der det offentlige vannledningsnettet er godt utbygget, blir brannpumpene ofte benyttet til trykkforsterking. I disse tilfellene får vi noe gunstigere ytelses- kurver, idet vi helt kan se bort fra tapene på sugesiden.

Motorpumpens benevning (størrelse)

En motorpumpes størrelse benevnes ved den vanligste vannmengde den yter, for eksempel 800 l/min, 1200 l/min osv. Disse tall er sterkt avhengig av:

1. Pumpens turtall,
2. Sugehøyden.
3. Den manometriske trykkhøyde.

En motorpumpe kan i utgangspunktet gjøre to ting. Bygge opp trykk og levere vann. Hvis vi starter opp en pumpe og kjører denne med maksimalt turtall uten at pumpen leverer noe vann (stengte kraner), vil vi oppnå det høyest mulige pumpetrykk.
Dersom vi begynner å åpne kranene, slik at pumpen begynner å levere vann, vil vi raskt se at trykket faller. Den energien vi tilfører motorpumpen fra et kraftuttak på en bil eller en separat motor, vi l her bi i «fordelt» ti l mel lom det å bygge opp trykk og levere vann. Størst vannlevering får vi når kranene er helt åpne uten påmonterte slanger, men da er trykket minimalt. For å kunne klassifisere en pumpe må vi derfor gå ut fra en bestemt sugehøyde og et bestemt pumpetrykk.

Norske normer

Her i landet benevnes pumpens størrelse etter den vannmengde den gir ved fullt turtall, statisk sugehøyde på 2,5 meter og et pumpetrykk (det vil si manometrisk trykkhøyde) på 90 mVS. Dette er pumpens normalytelse. Videre stilles det krav om at pumpen ved et trykk på 60 mVS skal gi minst 35 prosent større vannmengde enn ved et trykk på 90 mVS. Dette tilsvarer den svenske normen.

Øking av utgangstrykket

For en sentrifugalpumpe er det tre måter å øke utgangstrykket på og dermed den transporterte vannmengden fram til brannstedet:

1. Ved å øke turtallet på løpehjulet får vannet større hastighet og bygger opp et høyere trykk i pumpehuset. l praksis er dette en vanlig måte å regulere vanntilførsel på innen visse grenser. Vi gir bare mer eller mindre gasspådrag på forbrenningsmotoren ettersom vi ønsker høyere eller lavere trykk.
2. Ved å øke diameteren på løpehjulet vil vannets hastighet bli større. Dette er et rent konstruksjonsforhold som blir begrenset av at pumpene helst bør ta liten plass
3. Ved å benytte flere trinn med løpehjul og ledeskovler er det som nevnt foran mulig å bygge opp trykket over pumpen betydelig, avhengig av antall trinn. Dette er også begrenset av hvor stor pumpen kan være.

De fleste motorpumper over en viss størrelse er flertrinnspumper med to eller flere trinn. Pumper som vi omtaler som «høytrykkspumper» (over cirka 40 bar), har gjerne fire trinn eller flere.