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Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Schaltung von Hauswasserwerken kleiner
Leistung
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darin, dass beim Arbeiten in dem oberen, bereits ziemlich flachen Ast der Pumpenkennlinie insbesondere die Ausschaltkennlinie des Schalters die Pumpenkennlinie unter einem verhältnismässig flachen Winkel schneidet, wodurch ein exakter Ausschaltpunkt nur schwer zu erzielen ist.
Durch die Erfindung werden diese Mängel dadurch behoben, dass die Einschaltung des Pumpenantriebsmotors zwar in bekannter Weise bei Erreichen eines einstellbaren Mindestdruckes, die Ausschaltung des Motors hingegen rein fördermengenabhängig, vorzugbise bei Erreichen einer einstellbaren Mindestfördcfmcngs, ertolgt.
Zur Erzielung des Einschaltimpulses reicht erfindungsgemäss eine erheblich geringere Druckabsenkung aus, als bei den bekannten Systemen, die, wie erwähnt, um die Schaltvorgänge zu bewirken, einer Druckstufe von zirka 10 bis 12 m Wassersäule bedürfen, deshalb, weil nach der Erfindung die Ausschaltung mengenmässig erfolgt, also eine derartige Druckstufe nicht erforderlich ist. Um nunmehr diese geringe Druckabsenkung zu bewerkstelligen, wird gemäss der Erfindung oberhalb der höchstgelegenen Wasserentnahmestelle an das Rohrsystem ein etwa l m langes Standrohr angeschlossen, bei dessen Entleerung die den Einschaltimpuls liefernde Druckminderung eintritt, welche ein Einschaltorgan, zweckmässig einen bekannten Druckschalter (Kontaktmanometer), zur Wirkung bringt.
Der Ausschaltimpuls wird durch die von der Pumpe geförderte Wassermenge geliefert in der Art, dass ein Organ in die Pumpenförderleitung eingeschaltet ist, das bei einer bestimmten, eingestellten Mindestfördermenge anspricht.
Um die Schalthäufigkeit, zumindest bei sehr kleinen Entnahmen, zu begrenzen, ist der
Fassungsraum des Standrohrs, zweckmässig durch Erweiterung seines Querschnitts über die ganze oder einen Teil seiner Länge, vergrössert. Diesem
Zweck kann z. B. durch Anbringung eines kleinen
Speicherbehälters am oberen Standrohrende ent- sprochen werden.
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Wenn die örtlichen Verhältnisse die frost- sichere Unterbringung eines Standrohrs nicht zulassen, kann dieses gekürzt oder ganz weg- gelassen werden, wobei auf alle Fälle an der hochsten Stelle des Systems ein Behälter ange- ordnet ist, der, um die zum Einschaltimpuls nötige Druckabsenkung zu liefern, geschlossen sein muss. Um gleichzeitig Be-und Entlüftung zu gestatten, ist an der obersten Stelle dieses
Behälters ein später beschriebenes Schwimm- kugelventil angeordnet. Ein solches Schwimm- kugelventil kann aber auch im Verein mit einem
Standrohr angewendet werden, u. zw. unmittel- bar am Scheitel eines solchen oder in einem dortselbst angeordneten Behälter.
Die Fig. I der Zeichnung zeigt ein Diagramm, dessen Abszissen Wassermengen Q llmin, dessen
Ordinaten Druckhöhen H bedeuten ; P sei eine Pumpenkennlinie, S die Kennlinie des Einschalt-Druckschalters. Wird Wasser ent- nommen und sinkt der Druck bis zur Druck- schalterkennlinie auf Pi ab, wird bei/, dem
Schnittpunkt von P und S, der Pumpenmotor eingeschaltet, wobei die Pumpe die Menge ql min fördert. Bei laufender Pumpe bewegt sich der Arbeitspunkt auf der Kennlinie nach links, d. h. die Fördermenge sinkt.
Hat sie das
Mass q2 ! Imin, auf welches das Mengenschalt- organ eingestellt ist, erreicht, erfolgt durch dieses die Abschaltung des Pumpenmotors.
Diesem Zustand entspricht der Schnittpunkt 2 der Pumpenkennlinie P mit der parallel zur
Ordinatenachse verlaufenden Kennlinie des mengenabhängigen Ausschaltorgans M.
Die Pumpenkennlinie P wird sowohl von der
Linie S, als auch von der Linie M unter ziemlich grossem Winkel geschnitten, so dass der Ein- und auch der Ausschaltpunkt verhältnismässig genau festlegen.
Fig. 2 ist eine Schemazeichnung eines Aus- führungsbeispiels gemäss der Erfindung. I ist der Pumpenanmebsmotor, F die Pumpe mit
Saugrohr, 3 die Förderleitung ; 4, 5 und 6 sind
Entnahmestellen und 7 ist das oberhalb der höchsten Entnahmestelle angeordnete Standrohr mit dem kleinen Behälter 8. 9 stellt einen Druck- schalter dar, der bei Erreichen eines einstell- baren Mindestdruckes anspricht, 10 ist ein Organ, das bei Erreichen einer einstellbaren Mindestfördermenge den Pumpenmotor abschaltet.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Behälters 8 mit einem
Schwimmkugelventil in grösserem Massstab im
Vertikalschnitt dargestellt. Die Schwimmkugel ist aus einem Hohlkörper 11, etwa aus Blech nut einer aufvulkanisierten Weichgummischicht gebildet. Diese Kugel legt sich nach Füllung des Systems, das ist bei Abschalten der Pumpe, an die Abschlussöffnung 13 des Behälters 8 an und sinkt bei Wasserentnahme und fallendem
Niveau herab, so dass Luft durch die Öffnung 13 zutreten kann.
Die Wirkungsweise der Wasserversorgungs-
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Normal ist das Standrohr 7 und, falls ein solcher vorhanden. auch der Behälter 8 gefüllt und das System in Ruhe. Werden nun einer oder mehrere Ausläufe geöffnet, so sinkt der Wasserspiegel ab, das Ventil -. ?. ? öffnet sich und die Verbindung mit der Aussenluft wird hergestellt. Bei fortgesetzter Entnahme entleert sich zunächst der Behälter, dann das Standrohr und Luft tritt bei der Öffnung 13 ein. Ist der Wasserspiegel um die ganze Standrohrlänge gefallen, also der Druck-s. Fig. l-um pd, die Druckdifferenz zwischen den Punkten 2 und 1, auf pl abgesunken, so schaltet der Druckschalter den Pumpenmotor ein und die Pumpe beginnt bei Punkt 1 der Kennlinie P zu arbeiten.
Da bei richtiger Bemessung der Anlage die Pumpe praktisch immer mehr fördert, als entnommen werden kann, beys got sich der Arbeitspunkt auf de-Pumpenkctilmie von 1 weg nach links, der Wasserspiegel steigt an und das Standrohr sowie der Behälter füllen sich. Ist der Punkt 2 der Kennlinie mit der Fördermenge q2 erreicht, so schaltet das mengenabhängige Schaltorgan 10 den Pumpenmotor ab. Inzwischen hat der Wasserspiegel auch die Schwimmkugel gehoben und die Öffnung 13 geschlossen. Bei fortgesetzter Entnahme wiederholt sich nun das Spiel so lange, als die Entnahme andauert.
Ist nur ein gekürztes oder überhaupt kein Standrohr vorhanden, muss ein Behälter, in
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handen sein. Das System sei nun in Ruhe und bis auf einen Luftpolster im Behälter mit Wasser gefüllt. Setzt Entnahme ein, so expandiert zuerst die Luft, Druck und Wasserspiegel sinken ab und hat letzterer ein bestimmtes Niveau erreicht, öffnet das Ventil. Der weitere Verlauf der Vorgänge gleicht jenem bei Anwendung eines Standrohrs mit voller Länge ; lediglich das Ausschalten des Pumpenmotors erfolgt nicht bereits beim Schliessen des Ventils, sondern erst später, d. h. nach Bildung eines Luftpolsters.
Praktisch arbeitet die Pumpe immer nur zwischen den Punkten 1 und 2 der Kennlinie.
Nur bei sehr grossem Abfluss, etwa bei Rohrbruch, kann es vorkommen, dass die Pumpe auf einer Stelle der Kennlinie rechts unterhalb
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organs nicht möglich.
Als fördermengenabhängiges Organ verwendet man zweckmässig das bekannte Schaltklappenventil, welches den Vorteil aufweist, dass der Verdrehungswinkel der Klappenwelle bei kleinen Durchflussmengen gross ist und daher grosse Schaltwege und somit bedeutende Schaltgenauigkeit zur Folge hat.
Zusammenfassend ergeben sich gemäss der Erfindung gegenüber den bekannten selbsttätigen Schaltsystemen bei Wasserversorgungsanlagen folgende Vorzüge :
1. Auslegung der Pumpe und des Motors nur für die verlangte Förderhöhe ohne zusätzliche
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Druckhöhen für die Schaltdifferenz eines das Ein-und Ausschalten bewirkenden Druckschalters, also geringe Anschaffungskosten.
2. Förderung praktisch nur auf die verlangte Druckhöhe, somit auch geringe Betriebskosten.
3. Grosse Betriebssicherheit und Schaltgenauigkeit.
4. Einfache und wirkungsvolle Ausgestaltung der Be-und Entlüftungseinrichtung durch Anwendung eines Schwimmkugelventils.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur selbsttätigen Schaltung von Hauswasserwerken kleiner Leistung mit einer Förderpumpe, deren Antriebsmotor bei Erreichen eines einstellbaren Mindestdruckes eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschaltung des Motors rein fördermengenabhängig, vorzugsweise bei Erreichen einer einstellbaren Mindestfördermenge, erfolgt.