Apparat zur Druckwasserversorgung aus einem nicht überhöhten Vorratsbehälter Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur Druckwasserversorgung von absperrbaren Ent nahmestellen aus einem nicht überhöhten Vorratsbe hälter.
Derartige Apparate werden beispielsweise zur Speisung von Wasserhähnen, Duschen usw. auf Schiffen, in Campingwagen oder in Ferienhäusern verwendet und weisen eine durch einen Elektromotor angetriebene Saug- und Druckpumpe und einen im Motorstromkreis liegenden, durch den erzeugten Wasserdruck betätigbaren Ausschalter auf, mit des sen Hilfe der Pumpenmotor automatisch stillgesetzt wird, wenn alle Entnahmestellen abgesperrt sind und somit kein Wasser verbraucht wird.
Als Saug- und Druckpumpe eines solchen Appa rates wird heute in der Regel eine Drehflügelpumpe verwendet, die durch das geförderte Wasser selbst geschmiert wird. Wenn der Vorratsbehälter leer wird oder der Zufluss von Wasser zur Pumpe aus anderen Gründen unterbleibt, erleidet die Pumpe infolge trok- kener Reibung ihrer Flügel am Gehäuse innert kurzer Zeit ernsthaften Schaden, wobei auch der elektrische Antriebsmotor überlastet werden kann. Bisher waren keine Massnahmen bekannt, welche die geschilderte Gefahr mit Sicherheit hätten ausschliessen können.
Die Erfindung bezweckt, diese Lücke zu schlies- sen. Der Apparat gemäss der Erfindung ist gekenn zeichnet durch eine hydroelektrische Abstelleinrich- tung mit einem im Stromkreis des Pumpenmotors liegenden Schalter, der beim Ausbleiben der Wasser zufuhr auf der Saugseite der Pumpe den Stromkreis automatisch unterbricht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Apparat einen um eine Schwenkachse in zwei Extremlagen kippbaren Waagebalken, einen auf der einen Seite der Schwenkachse im Waagebalken ange ordneten Ballast-Raum, der in eine von der Druck seite der Pumpe zu ihrer Saugseite zurückführenden Nebenschlussleitung eingeschaltet ist, und einen auf der anderen Seite der Schwenkachse am Waagebal ken angeordneten elektrischen Quecksilberschalter aufweisen, der ebenfalls im Stromkreis des Motors liegt und nur dann geschlossen ist,
wenn der Waage balken durch das Gewicht von im Ballast-Raum vor handenem Wasser in die eine Extremlage gekippt ist, wogegen in entleertem Zustand des Ballast-Raumes der Waagebalken durch das Gewicht des Quecksil berschalters in die andere Extremlage gekippt und dann der Quecksilberschalter geöffnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes wird anhand der nachstehenden Beschrei bung und mit Hilfe der zugehörigen Zeichnung erläu tert.
Fig.l zeigt ein vereinfachtes Schema einer Druckwasserversorgungsanlage mit einem gemäss der Erfindung ausgebildeten Apparat, dessen Gehäuse mit strichpunktierten Linien angedeutet ist; Fig. 2 stellt in grösserem Masstab und im senk rechten Schnitt einen zur automatischen Steuerung dienenden Teil des Apparates in der Ausschaltstel lung dar, die beim Ausbleiben der Wasserzufuhr zur Saugseite der Pumpe eingenommen wird; Fig. 3 zeigt den gleichen Teil in seiner Betriebs stellung;
Fig. 4 zeigt, teils im senkrechten Schnitt und teils im Aufriss, eine Vorrichtung mit einem durch den Wasserdruck betätgibaren elektrischen Ausschalter zum Steuern des Pumpenmotors.
Die in Fig. 1 dargestellte Wasserversorgungsan lage weist zwei von Hand zu betätigende Hähne 10 und 11 auf, welche je eine absperrbare Wasserent- nahmestelle bilden. Ein Vorratsbehälter 12, aus wel chem die Hähne 10 und 11 mit Wasser versorgt wer den sollen, ist gegenüber diesen Hähnen nicht über höht, so dass kein natürliches Gefälle für die Erzeu- gung des Wasserdruckes an den Hähnen zur Verfü gung steht.
Zur Erzeugung des an den Hähnen 10 und 11 benötigten Wasserdruckes ist ein generell mit 15 be zeichneter Apparat vorhanden. Der Apparat 15 ent hält eine Saug- und Druckpumpe 16, die mit einem elektrischen Antriebsmotor 17 gekuppelt ist. Zweck- mässig weist die Pumpe 16 einen zu ihrem Gehäuse exzentrisch gelagerten Rotor mit umlaufenden Flü geln auf, die zur Förderung des Wassers dienen. Bei bekannten Konstruktionen sind die Flügel aus Kunst stoff, z. B. Neopren, gebildet und biegsam, so dass sie beim Drehen des Rotors ständig am stationären Ge häuse entlanggleiten können und sich beim Durch laufen des verengten Raumes zwischen dem Gehäuse und der Nabe des Rotors biegen.
Der Elektromotor 17 kann mit der Pumpe 16 zu einer baulichen Einheit vereinigt sein. Als Beispiel einer derartigen handels üblichen. Motor-Pumpen-Einheit kann das unter der Bezeichnung Jabso bekannte Aggregat genannt werden.
Die Saugseite der Pumpe 16 ist durch eine Rohr leitung 18 mit dem Vorratsbehälter 12 verbunden. Ein Rückschlagventil 19 ist in der Ansaugleitung 18 angeordnet. Die Druckseite der Pumpe steht mit den Hähnen 10 und 11 durch eine Rohrleitung 20 in Verbindung, die entsprechend der Anzahl der Hähne verzweigt ist.
Der Motor 17 ist zur Speisung aus einer Batterie 21 eingerichtet, die mit Hilfe eines Hauptschalters 22 wahlweise an- oder abgeschaltet werden kann. Zur automatischen Steuerung des Motors 17 bei geschlos senem Hauptschalter 22 sind die nachstehend be schriebenen Vorrichtungen vorhanden: Ein Waagebalken 23 ist wenigstens annähernd in seiner Mitte mit Hilfe einer Achse 24 schwenkbar gelagert (Fig. 2 und 3). Die Schwenkachse 24 ist auf nicht dargestellte Weise im Gehäuse des Apparates 15 abgestützt.
Dem Waagebalken sind zwei feste An schläge 25 und 26 zugeordnet, welche die Schwenk barkeit des Waagebalkens in zwei extremen Kippla- gen begrenzen. Der Waagebalken 23 hat die Form eines zylindrischen Rohrstückes, das an seinen bei den Enden geschlossen und wenigstens annähernd in der Mitte durch eine Trennwand 27 in zwei Räume 28 und 29 unterteilt ist.
Der eine Raum 28, der im folgenden als Ballast Raum bezeichnet wird, liegt auf der einen Seite der Schwenkachse 24 und ist in eine von der Druckseite der Pumpe 16 zu ihrer Saugseite zurückführende Nebenschlussleitung 30, 31 von geringem Quer schnitt eingeschaltet. Die Nebenschlussleitung 30, 31 weist aus biegsamen Schläuchen bestehende Teile auf, welche die Schwenkbewegung des Waagebalkens 23 nicht beeinträchtigen.
Der an die Druckseite der Pumpe 16 angeschlossene Teil 30 der Nebenschluss- leitung führt zu einem in der Trennwand 27 sitzenden Röhrchen 32, das bei 33 in den Ballast-Raum 28 ausmündet. Der mit der Saugseite der Pumpe 16 ver bundene Teil 31 der Nebenschlussleitung führt zu einem ebenfalls in der Trennwand 27 festsitzenden Röhrchen 34, das fast den ganzen Ballast-Raum 28 durchsetzt und eine Mündung 35 aufweist.
Befindet sich der Waagebalken in der einen extremen Kipp- lage, bei welcher gemäss Fig.3 der Ballast-Raum nach unten bewegt ist, so ist die mit der Saugseite der Pumpe 16 in Verbindung stehende Mündung 35 nahe bei der tiefsten Stelle des Ballast-Raumes 28, woge gen die Mündung 33 in unmittelbarer Nähe der höchsten Stelle des Ballast-Raumes liegt.
Der andere Raum 29 des Waagebalkens 23 be findet sich auf der vom Ballast-Raum 28 abgekehrten Seite der Schwenkachse 24 und enthält einen elektri schen Quecksilberschalter 36 bekannter Bauart. Der Quecksilberschalter 36 ist im Raum 29 befestigt und so angeordnet, dass er bei der vorstehend erwähnten Kipplage des Waagebalkens (Fig.3) elektrisch ge schlossen und in der anderen extremen Kipplage des Waagebalkens (Fig.2) elektrisch geöffnet ist. Der Quecksilberschalter 36 liegt schaltungsmässig im Stromkreis des Motors 17, wie Fig. 1 deutlich erken nen lässt.
Parallel zum Quecksilberschalter 36 liegt ein ausserhalb des Waagebalkens 23 angeordneter Anlaufschalter 37, der durch Federdruck in seiner geöffneten Stellung gehalten wird und von Hand mit tels eines Druckknopfes betätigbar ist.
Das von der Druckseite der Pumpe 16 zu den Hähnen 10 und 11 führende Rohrleitungsstück 20 weist eine Abzweigung mit einem Rohrstutzen 40 auf, an dem ein aus Kunststoff bestehendes, biegsa mes Rohrstück 41 dicht angeschlossen ist (Fig.4). Das freie Ende des biegsamen Rohrstückes 41 ist durch einen Pfropfen 42 dicht verschlossen. Banda gen 43 und 44 verhindern ein Lösen des Rohrstückes 41 vom Stutzen 40 und vom Pfropfen 42. Mittels einer Schraube 45 ist am Pfropfen 42 ein Winkel stück 46 befestigt, das einen zweiten Quecksilber schalter 47 trägt.
Eine Zugfeder 48 ist einerseits am Rohrstutzen 40 und andererseits an der Schraube 45 verankert. Die Feder 48 bewirkt eine Knickung des biegsamen Rohrstückes 41, wenn in letzterem kein beträchtlicher überdruck herrscht. Unter dem Ein fluss der Feder 48 nehmen dann der mit dem Pfrop fen 42 verschlossene Endteil des Rohrstückes 41 und das Winkelstück 46 eine solche Lage ein, dass der Quecksilberschalter 47 elektrisch geschlossen ist. Der Quecksilberschalter 47 liegt schaltungsmässig im Stromkreis des Motors 17.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschrie benen Druckwasserversorgungsanlage und insbeson dere des Apparates 15 ist wie folgt: Zur Inbetriebsetzung wird zunächst der Haupt schalter 22 geschlossen. Es sei angenommen, dass die verschiedenen Rohrleitungen noch kein Wasser ent halten, dass aber der Vorratsbehälter 12 mit Wasser gefüllt worden ist. Der Quecksilberschalter 47 ist ge schlossen, da im biegsamen Rohrstück 41 kein über druck gegenüber der Atmosphäre herrscht. Der Stromkreis des Motors 17 ist aber durch den anderen Quecksilberschalter 36 unterbrochen, weil der Waa- gebalken 23 die in Fig.2 gezeigte Extremlage ein nimmt.
Das Gewicht des Quecksilberschalters 36 hält nämlich den Waagebalken in Anlage am Anschlag 25, da das Gewicht des kein oder nur ganz wenig Wasser enthaltenden Ballast-Raumes 28 bedeutend geringer ist.
Drückt man von Hand auf den Schalter 37, so wird der Stromkreis des Motors 17 geschlossen und dadurch die Pumpe 16 in Drehung versetzt. Über die Leitung 18 wird Wasser angesaugt und in die Leitung 20 gedrückt. Von der Druckseite der Pumpe 16 ge langt das Wasser über das Leitungsstück 30 und das Röhrchen 32 auch in den Ballast-Raum 28 des Waa gebalkens, während gleichzeitig durch die Rohrlei tung 31 und das Röhrchen 34 die Luft aus dem Bal- last-Raum 28 abgesaugt wird. Innert kurzer Zeit füllt sich der Ballast-Raum 28 mehr und mehr mit Was ser,
dessen Gewicht eine Schwenkung des Waagebal kens in die andere Extremlage gemäss Fig. 3 hervor ruft. Dabei wird der Quecksilberschalter 36 geschlos sen, wonach man den Druckknopfschalter 37 loslas sen kann. Die beim Kippen des Waagebalkens eintre tende Lageveränderung des Wassers im Raum 28 von der Schwenkachse 24 weg und des Quecksilbers im Schalter 36 mehr gegen die Schwenkachse 24 hin, hat eine Stabilisierung des Waagebalkens in der Kipplage gemäss Fig. 3 zur Folge.
Der in der Rohrleitung 20 mittels der Pumpe 16 erzeugte Druck breitet sich bei geschlossenen Hähnen 10 und 11 in den Rohrstutzen 40 und den biegsamen, geknickten Schlauch 41 aus. Durch die Druckwir kung wird das geknickte Rohrstück 41 entgegen dem Einfluss der Feder 48 weitgehend gestreckt, wobei das Winkelstück 46 und der daran befestigte Queck silberschalter 47 eine Schwenkung erfahren, so dass der Quecksilberschalter geöffnet und der Stromkreis des Motors 17 unterbrochen wird.
Wenn mindestens einer der Hähne 10 und 11 zwecks Entnahme von Wasser geöffnet wird, so bricht der Druck in der Rohrleitung 20 zunächst zu sammen. Unter dem Einfluss der Zugfeder 48 nimmt das biegsame Rohrstück 41 wieder seine stark ge knickte Lage gemäss Fig. 4 ein, wobei der Quecksil berschalter 47 geschlossen wird. Dadurch beginnt der Motor 17 erneut zu laufen. Die Pumpe 16 fördert Wasser mit dem nötigen Druck durch die Rohrleitung 20 zu den Hähnen 10 und 11, wo das Wasser durch den offenen Hahn ausströmt. Die Förderleistung der Pumpe 16 ist zweckmässig so bemessen, dass sie gleichzeitig mehrere offene Hähne oder andere Ent nahmestellen zu speisen vermag.
Mit Vorteil ist die Zugfeder 48 so bemessen, dass der Quecksilberschal ter 47 den Motorstromkreis möglichst nicht unter bricht, wenn nur ein Hahn geöffnet ist, sondern erst dann, wenn alle Entnahmestellen abgesperrt werden. Die Druckwasserversorgung funktioniert aber auch dann, wenn der Quecksilberschalter 47 während des geöffneten Zustandes eines Hahns den Stromkreis zum Motor 17 unterbricht. Nur gibt es dann eine stoss- weise Wasserförderung, weil der Schalter 47 jedesmal einige Zeit nach dem Einschalten des Pumpenmotors 17 den Stromkreis wieder unterbricht, wonach die Pumpe stillgesetzt wird, der Druck in der Leitung 20 absinkt und dann der Schalter 47 den Stromkreis wieder schliesst.
Während des Laufes der Pumpe 16 wird stets eine geringe Menge des geförderten Wassers durch die Nebenschlussleitung 30, 31 und durch denBallast- Raum 28 hindurch zur Saugseite der Pumpe zu rückgefördert. Schliesst man alle Wasserentnahmestellen 10 und 11, so entsteht in der Leitung 20 ein Druck, der das biegsame Rohrstück 41 auf jeden Fall entgegen dem Einfluss der Feder 48 so stark streckt, dass der Quecksilberschalter 47 geöffnet und damit der Stromkreis des Motors 17 unterbrochen wird.
Da durch kommt die Pumpe 16 zum Stillstand. Das Rückschlagventil 19 verhindert ein Entweichen des Wassers in den Vorratsbehälter 12 und damit ein Absinken des Wasserdruckes in der Leitung 20 unter jenen Wert, bei dem der Quecksilberschalter wieder geschlossen würde.
Wenn der Vorratsbehälter 12 leer wird und die Pumpe 16 läuft, weil z. B. ein Hahn 10 oder 11 ge- öffnet wird, oder eine Leitung oder ein Absperrorgan auf der Druckseite der Pumpe 16 undicht ist, so för dert die Pumpe 16 anstelle von Wasser nun Luft. Durch den Teil 30 der Nebenschlussleitung 30, 31 wird dadurch Luft aus der Mündung 33 in den Ballast-Raum<B>28</B> gepresst, mit dem Ergebnis, dass das Wasser des Ballast-Raumes innert kurzer Zeit durch das Röhrchen 34 und das Leitungsstück 31 auf die Saugseite der Pumpe hinausgedrückt werden.
Dieses Wasser gelangt anschliessend in die Pumpe, wo es eine Notlaufschmierung bewirkt, die eine unzulässig hohe Reibung zwischen den Drehflügeln des Rotors und dem Pumpengehäuse verhütet. Weil die Mün dung 35 des Röhrchens 34 nahe beim tiefsten Punkt des Ballast-Raumes 28 liegt, ist es auf diese Weise möglich, nahezu den gesamten Wasserinhalt aus dem Ballast-Raum 28 heraus zu drücken.
Schon etwas vorher nimmt das Gewicht des im Raum 28 verblei benden Wassers so weit ab, dass der Waagebalken 23 unter dem Einfluss des Gewichtes des Quecksilber schalters 36 in seine andere Extremlage kippt, die in Fig.2 gezeigt ist. Dadurch wird. der Quecksilber schalter 36 geöffnet und der Motor 17 ausgeschaltet. Die Pumpe 16 kommt damit zum Stillstand bevor sie durch Trockenlauf Schaden erleidet.
Beim Kippen des Waagebalkens in die zuletzt genannte Extremlage verlagert sich das restliche Wasser im Ballast-Raum mehr zur Schwenkachse 24 hin und das Quecksilber des Schalters 36 von der Schwenkachse 24 weg, wodurch der Waagebalken in der neuen Kipplage stabilisiert wird.
Durch Öffnen der Hähne 10 und 11 kann die Pumpe 16 nun nicht mehr zum Arbeiten gebracht werden, bevor im Behälter 12 Wasser nachgefüllt ist und durch kurzzeitiges Betätigen des Anlaufschalters 37 die Pumpe 16 und der Ballast-Raum 28 wieder mit Wasser gefüllt worden sind.
Abgesehen, von den beschriebenen Vorteilen der selbsttätigen Bewahrung der Pumpe vor Trockenlauf schäden, hat der beschriebene Apparat zur Druck wasserversorgung noch den weiteren Vorteil, dass die beiden automatisch betätigten Schalter 36 und 47 praktisch unbegrenzte Lebensdauer haben, da es wartungsfreie Quecksilberschalter sind.