Erklärung des Feuerwehrschlauchdrucks: Arbeitsdruck, Prüfdruck und Reibungsverlust

Eine Besatzung stürmt eine 1-3/4 Zoll lange Angriffslinie. Das Pumpenpanel zeigt 150 psi an, das Inline-Messgerät in der Nähe der Düse zeigt 95 psi an und der Feuerwehrmann, der die Leitung hält, bezeichnet den Strahl immer noch als weich. Nichts ist kaputt. Der Druck von 55 psi zwischen diesen beiden Messgeräten ist ein Reibungsverlust und erklärt die meisten Fälle, in denen ein Schlauchsystem eine unzureichende Leistung erbringt, obwohl jedes Teil die Prüfung bestanden hat.

Die kurze Antwort zuerst: Der Feuerwehrschlauchdruck ist eine Systemnummer, keine Schlauchnummer. Eine Leitung liefert nur dann einen brauchbaren Strom, wenn Arbeitsdruck, Reibungsverlust, Düsendruck und die Druckstufe der Kupplungen und Adapter übereinstimmen. Wenn Sie eine davon verpassen, legt die schwächste Komponente die Obergrenze für die gesamte Baugruppe fest.

Die Druckzahlen, die durcheinander geraten

In fast jedem Gespräch über die Schlauchleistung tauchen fünf Druckbegriffe auf, und sie werden routinemäßig verwendet, als ob sie dasselbe bedeuten würden.

Arbeitsdruck versus Prüfdruck

Der Arbeitsdruck ist ein Dauerbetriebsdruck. Der Prüfdruck ist ein gelegentlicher Belastungswert, der über einen kurzen Zeitraum unter kontrollierten Bedingungen angewendet wird. Sie sind nicht austauschbar, und wenn man sie als eine einzige Zahl betrachtet, entsteht große Verwirrung.

Moderne Schläuche haben oft einen Nenndruck zwischen 300 und 400 psi an der Ummantelung, während der normale Betriebsdruck an einer Angriffsleitung bei etwa 100 bis 150 psi an der Düse liegt. Diese Lücke ist gewollt. Es gibt der Ummantelung und der Hardware Raum, Druckstöße, Wasserschläge und gelegentliche Knicke ohne Ausfall zu absorbieren.

Servicetests gehen weit über den normalen Bereich hinaus. Bei 1-1/2-Zoll- und 1-3/4-Zoll-Schläuchen wird der Prüfdruck häufig auf etwa 300 psi begrenzt, vor allem weil Knicke, die bei niedrigerem Druck unbemerkt bleiben, oberhalb dieses Punktes wirklich gefährlich werden. Die Konsequenz ist leicht zu übersehen: Eine Länge, die für einen Arbeitsdruck von 150 psi ausgelegt ist, wird im Prüffeld etwa dem doppelten Druck ausgesetzt, und alles, was daran verriegelt, mit Gewinde versehen oder festgeklemmt ist, muss dem gleichen Druck standhalten. Eine Kupplung mit einem niedrigeren Nennwert als der Mantel verwandelt eine 300-psi-Baugruppe in eine 150-psi-Baugruppe, unabhängig davon, was auf dem Schlauchetikett steht.

Reibungsverlust: Warum die Pumpenanzeige und die Düsenanzeige nicht übereinstimmen

Der Reibungsverlust ist der Druck, der allein dadurch entsteht, dass Wasser durch den Schlauch gedrückt wird. Dies ist der häufigste Grund dafür, dass der Messwert auf dem Pumpenpanel nicht mit dem übereinstimmt, was die Düse tatsächlich empfängt.

Die Feldformel lautet FL = C x Q im Quadrat x L, wobei Q der Durchfluss in Hunderten von Gallonen pro Minute und L die Länge in Hunderten von Fuß ist. Der C-Wert spiegelt den Durchmesser und die Auskleidung wider: etwa 150 für einen 1-Zoll-Schlauch, etwa 15,5 für einen 1-3/4-Zoll-Schlauch und etwa 2 für einen 2-1/2-Zoll-Schlauch.

Ein ausgearbeitetes Beispiel macht die Arithmetik konkret. Nehmen Sie einen 200 Fuß langen 1-3/4-Zoll-Schlauch mit einem Durchfluss von 150 gpm in eine Kombinationsdüse, die am Einlass 100 psi benötigt. Der Reibungsverlust beträgt 15,5 x 1,5 x 1,5 x 2 oder etwa 70 psi. Fügen Sie den Düsenbedarf und eine kleine Toleranz für Geräteverluste hinzu, und die Pumpe muss ungefähr 175 bis 180 psi erzeugen, um an der Spitze 100 psi aufrechtzuerhalten. Führen Sie die gleichen 150 gpm durch einen 2-1/2-Zoll-Schlauch und der Reibungsverlust sinkt auf etwa 9 psi, was genau der Grund dafür ist, dass die Versorgungsleitungen großzügig dimensioniert und die Angriffsleitungen kurz gehalten werden.

Bei Berechnungen handelt es sich um Schätzungen, nicht um Messungen. Durch Durchflusstests wird bestätigt, wie Schlauch, Pumpe, Geräte und Düse als ein System zusammenarbeiten. Nur mit einem kalibrierten Pitot-Messgerät oder Durchflussmesser können Sie feststellen, ob die Werte Ihres Geräts stimmen.

Wo der Druck in Kupplungen und Adaptern verloren geht und blockiert ist

Kupplungen tragen zum Reibungsverlust bei und legen auch die Druckobergrenze der Baugruppe fest, doch Auswahlblätter konzentrieren sich oft nur auf den Schlauch. Fünf Details entscheiden darüber, wie sich eine Kupplung unter Druck verhält.

• Wasserstraßendurchmesser. Eine nominale 2-1/2-Zoll-Kupplung mit eingeschränkter Bohrung erhöht den Reibungsverlust über die gesamte Leitung.
• Internes Finish. Raue Gussteile und falsch ausgerichtete Dichtungen führen zu Turbulenzen, die sich bei hohem Durchfluss als Druckverlust bemerkbar machen.
• Druckstufe. Die Kupplungsleistung muss dem Arbeitsdruck des Schlauchs entsprechen oder diesen übertreffen, nicht umgekehrt.
• Dichtfläche. Dichtungsmaterial und Kompression bestimmen den Druck, bei dem eine Verbindung zu lecken beginnt.
• Verriegelungsmethode. Rast- und Schraubverbindungen verhalten sich unterschiedlich, wenn der Druck steigt und an der Leitung gezogen wird.

Bei Kupplungen treten auch Feldfehler am schnellsten auf. Eine schief sitzende Dichtung, ein Riegel, der nicht vollständig einrastet, oder eine Schraubverbindung, die nicht richtig fest sitzt, halten bei niedrigem Druck und lecken über 100 psi. Es lohnt sich, vor jeder Saison und nicht nur nach einem Ausfall zehn Minuten lang zu überprüfen, wie eine Feuerlöschschlauchverbindung richtig angeschlossen werden sollte. Wenn Geräte unterschiedlicher Normen einander entsprechen müssen, übernehmen normübergreifende Adapter den Übergang, aber jeder Adapter bringt eine weitere Änderung der Bohrung und eine andere Druckstufe mit sich, die überprüft werden muss.

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Düsen und Düsenreaktion

Der Düsendruck ist der Zielwert, auf den das gesamte System abgestimmt ist. Kombinationsdüsen benötigen typischerweise etwa 100 psi am Einlass, um ein brauchbares Nebelmuster und eine gute Reichweite zu erzeugen. Düsen mit glatter Bohrung haben einen niedrigeren Druck, normalerweise etwa 50 psi, und reagieren weitaus weniger empfindlich auf kleine Fehler bei der Pumpeneinstellung.

Eine Erhöhung des Düsendrucks erhöht auch die Düsenreaktion, und diese Zahl ist nicht theoretisch. Die Reaktionskraft in Pfund beträgt ungefähr 0,0505 x Durchfluss in gpm x Quadratwurzel des Düsendrucks. Bei 150 gpm und 100 psi ergibt das etwa 76 Pfund Druck gegen die Besatzung. Bei 200 gpm ergibt die gleiche Berechnung über 100 Pfund, was weit über dem liegt, was eine Person auf einer Leiter oder in einem Treppenhaus halten kann.

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Mit einer einstellbaren Düse kann der Bediener die Strahlform gegen die Reichweite austauschen, ohne die Pumpeneinstellung zu ändern, aber der Druckzielwert am Einlass bleibt gleich. Wenn die Anzeige an der Düse einen niedrigen Wert anzeigt, reparieren Sie zuerst die Zufuhrseite, anstatt das Muster weiter zu öffnen.

Vertriebshändler fügen Verkaufsstellen hinzu und erhöhen den Verlust

Ein Verteiler teilt eine Eingangsleitung in zwei, drei oder vier Ausgangsleitungen auf, und jeder Ausgang hat seinen eigenen Reibungsverlust und seinen eigenen Düsenbedarf. Eine Zwei-Wege-Einheit, die zwei 1-3/4-Zoll-Leitungen mit jeweils 150 gpm versorgt, benötigt etwa doppelt so viel Wasser wie eine einzelne Leitung, und die Versorgungsleitung dahinter muss für diese Gesamtmenge dimensioniert sein, nicht für einen Zweig.

Verriegelungsversionen sind bei höheren Drücken von Bedeutung, da die Verriegelungssicherheit und nicht die Durchflusskapazität normalerweise zuerst versagt, wenn eine geladene Leitung über Kies gezogen oder um eine Ecke gezogen wird.

Spezifikations- und Kauffehler, die zu Druckproblemen führen

• Auswahl des Schlauchs anhand des Arbeitsdrucks, wobei die Druckstufe der Kupplungen, Adapter und Düsen in derselben Baugruppe außer Acht gelassen wird.
• Nenngröße als tatsächliche Wasserstraße behandeln. Zwei gleichgroße Kupplungen können sich in Bohrung und Durchflussleistung messbar unterscheiden.
• Mischen von Standards in einer Linie, ohne die Bohrungsreduzierung zu überprüfen, die jeder Adapter mit sich bringt.
• Keine Anforderungen an Dichtungsmaterial. Nitril, EPDM und andere Verbindungen verhalten sich je nach Temperaturbereich und chemischer Einwirkung unterschiedlich.
• Kauf von Ersatzkupplungen ohne Bestätigung des Prüfdrucks, dem der Schlauch im Betrieb ausgesetzt ist.
• Bestellen Sie nur nach Teilenamen, ohne Angabe von Gewindetyp, Sitzwinkel oder Verriegelungsart.

Schnelle Feldkontrollen, die Druckprobleme frühzeitig erkennen

1. Laden Sie die Leine auf und gehen Sie sie. Achten Sie auf Auslaufen an den Kupplungen, da dies in der Regel eher auf ein Dichtungs- oder Sitzproblem als auf ein Schlauchproblem zurückzuführen ist.
2. Überprüfen Sie die Dichtungen und Dichtflächen vor jedem Gebrauch auf Schnitte, Verhärtungen oder Schwellungen.
3. Überprüfen Sie das Einrasten der Verriegelung an Vierteldrehkupplungen von Hand unter Druck bei gesicherter Leitung.
4. Lesen Sie den Restdruck während des Durchflusses ab. Sinkt sie bei steigendem Durchfluss stark ab, ist das Angebot der limitierende Faktor.
5. Vergleichen Sie das Manometer am Düseneinlass mit dem Messwert am Pumpenpanel und notieren Sie die Differenz. Eine plötzliche Änderung dieser Zahl weist auf eine neue Einschränkung oder ein fehlerhaftes Gerät hin.
6. Notieren Sie sich die Daten und Drücke der Servicetests für jede Länge und jede Kupplungsbaugruppe.

Der Druck eines Feuerwehrschlauchs ist eine Kette, und die Kette ist nur so stark wie die niedrigste Bewertung darin. Stellen Sie sicher, dass Arbeitsdruck, Reibungsverlust, Düsenziel und Hardware-Bewertungen miteinander in Einklang stehen, überprüfen Sie die Zahlen mit einem Durchflusstest statt mit einer Berechnung, und die meisten Beschwerden über den weichen Strahl verschwinden, bevor jemand die Düse erreicht.