DE102008051659A1

DE102008051659A1 - Brauchwassertank

Info

Publication number: DE102008051659A1
Application number: DE102008051659A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Wiesemann
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brauchwassertank zum Sammeln von Wasser insbesondere von Regenwasser mit einem auf dem Boden des Tanks angeordneten Kleinbehälters als Nachspeisebehälter, der mit dem Tank über einen Zulauf verbunden ist, so dass Wasser aus dem Tank in den Kleinbehälter strömen kann, wobei die Saugöffnung der mit einer Pumpe verbundenen Wasserentnahmeleitung im unteren Bereich des Kleinbehälters angeordnet ist und bei niedrigem Wasserspiegel im Tank Trinkwasser in den Kleinbehälter nachspeisbar ist, wobei im Zulauf von Tank zum Kleinbehälter ein Absperrorgan nachspeisbar ist, wobei im Zulauf vom Tank zum Kleinbehälter ein Absperrorgan insbesondere ein Ventil oder eine Klappe angeordnet ist, das bei einem vorbestimmten Tiefstand des Wasserspiegels im Tank den Zulauf schließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brauchwassertank zum Sammeln von Wasser insbesondere von Regenwasser mit einem auf dem Boden des Tanks angeordneten Kleinbehälter als Nachspeisebehälter, der mit dem Tank über einen Zulauf verbunden ist, so dass Wasser aus dem Tank in den Kleinbehälter strömen kann, wobei die Saugöffnung der mit einer Pumpe verbundenen Wasserentnahmeleitung im unteren Bereich des Kleinbehälters angeordnet ist und bei niedrigem Wasserspiegel im Tank Trinkwasser in den Kleinbehälter nachspeisbar ist.
Regenwassernutzungssysteme für Anwendungen im Haus bzw. mit fest installierten Rohrsystemen müssen für den Fall, dass kein Regenwasser im Sammelbehälter (Tank, Zisterne) zur Verfügung steht, mit einer Einrichtung zur Nachspeisung von Trinkwasser ausgestattet sein. Dafür werden verschiedene Systemkonfigurationen benutzt, die sich alle über eine Niveauerfassung am Wasserstand im Sammelbehälter orientieren, sich aber in Details unterscheiden. Häufig werden Systeme mit selbstsaugenden Pumpen (sog. Kompaktsysteme) verwendet, die mit einem Umschaltventil und einem kleineren Zwischenbehälter, dem sogenannten Nachspeisebehälter versehen sind. Aufgrund der Bestimmungen zum Schutz des Trinkwassers sind diese Nachspeisebehälter mit einem freien Auslauf zur Trennung von Trink- und Regenwasser versehen.
Ebenso verwendet man Systeme mit einer direkten Trinkwassernachspeisung über eine Leitung mit natürlichem Gefälle in die Zisterne. Bei diesen Systemen wird ein Nachspeise-Magnetventil mittels Schwimmerschalter angesteuert. Diese direkte Nachspeisung in die Zisterne ist aufgrund der naturgemäß sehr großen Schalthysterese des Schwimmerschalters nachteilbehaftet. In einer Zisterne bzw. einem Tank ergibt sich bei Anhebung des Wasserpegels um eine gewisse Höhendifferenz naturgemäß ein relativ großes Nachspeisevolumen. Ein kleinvolumiger Behälter, installiert innerhalb einer großen Zisterne, („Tank im Tank”-Prinzip) ermöglicht bedingt durch dessen geringere Oberfläche bei gleicher Anhebung des Wasserpegels ein geringes Nachspeisevolumen und damit eine bedarfsgerechte Nachspeisung.
Zur Entnahme des Wassers aus der Zisterne hat sich die schwimmende Entnahme bewährt. Diese entnimmt Wasser aus der saubersten Schicht unterhalb der Wasseroberfläche. Erreicht die schwimmende Entnahme den Grund der Zisterne, kann sie unerwünscht Partikel aus der dort befindlichen Sedimentationsschicht aufnehmen. Die minimale Entnahmehöhe der schwimmenden Entnahme kann mechanisch begrenzt werden, dabei besteht jedoch die Gefahr, dass Luft angesaugt wird und es zum Trockenlauf der Pumpe kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brauchwassertank der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei einfacher Konstruktion und sicherer Funktion dafür gesorgt ist, dass Luft aus dem Tank in den Kleinbehälter nicht gesaugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Zulauf vom Tank zum Kleinbehälter ein Absperrorgan insbesondere ein Ventil oder eine Klappe angeordnet ist, das bei einem vorbestimmten Tiefststand des Wasserspiegels im Tank den Zulauf schließt.
Hierdurch ist sichergestellt, dass bei niedrigem Wasserstand im Tank Luft aus dem Tank in den Kleinbehälter nicht gelangt.
Bei Erreichen eines definierten minimalen Wasserstandes in dem Tank (Zisterne) wird die Rohrleitung der schwimmenden Entnahme zum Kleinbehälter durch ein schwimmergesteuertes Ventil insbesondere eine Klappe sicher und schnell geschlossen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn innerhalb des Kleinbehälters ein Schwimmerschalter oder Schwimmerventil angeordnet ist, der/das bei einem vorbestimmten Tiefststand des Wasserspiegels im Kleinbehälter für die Trinkwasserzufuhr in den Kleinbehälter sorgt. Hierbei kann der Schwimmerschalter elektrisch ein Ventil oder eine Pumpe in der Trinkwasserzufuhr steuern.
Um sicherzustellen, dass stets sauberes Wasser dem Tank/der Zisterne entnommen wird, wird vorgeschlagen, dass mit dem Zulauf zum Kleinbehälter eine schwimmende Entnahme verbunden ist, die am Ende einer flexiblen Leitung einen schwimmenden Kopf aufweist, der unterhalb der Wasseroberfläche Wasser aus dem Tank entnimmt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Absperrorgan einen Schwimmer aufweist, der von dem Wasserspiegel im Tank betätigbar ist. Hierbei kann der Schwimmer von einem Käfig umgeben sein, der den Schwimmer vor Schmutz schützt.
Ein Rückfließen zum Tank wird verhindert, indem im Zulauf ein Rückschlagventil insbesondere eine Rückschlagklappe angeordnet ist.
Ein besonders schnelles Schließen und insbesondere Öffnen des Ventils insbesondere der Klappe im Zulauf vom Tank zum Kleinbehälter ist dann gegeben, wenn das Ventilstellglied insbesondere die Klappe des im Zulauf befindlichen Absperrorgans vom Schwimmer über ein Sprungwerk insbesondere ein Kippsprungwerk betätigbar ist, durch das das Ventilstellglied zwischen zwei Ruhelagen – geöffnet und geschlossen – sprunghaft beweglich ist. Hierbei kann das Kippsprungwerk ein Federelement insbesondere ein elastisches Band aufweisen, das durch die Bewegung des Schwimmers eine langsame Spannbewegung in eine schnelle Sprungbewegung des Absperrorgans umwandelt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Pumpe der Wasserentnahmeleitung eine Tauchmotorpumpe ist, deren Saugöffnungen) sich nahe des Bodens des Kleinbehälters befindet/befinden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 das Gesamtsystem angeschlossen an ein Gebäude,
2 einen Ausschnitt aus 1 mit dem Kleinbehälter,
3 einen Schnitt durch das Absperrorgan.
Innen auf dem Boden eines Tanks 1 (Zisterne) steht der geschlossene Kleinbehälter 2 mit diversen Anschlüssen, Verschlussklappe (5) und Tauchmotorpumpe 3. Der Kleinbehälter wird über die schwimmende Entnahme 6a mit gefiltertem Wasser aus dem Tank (Zisterne) versorgt. Die schwimmende Entnahme 6b erreicht bei „min” den als niedrigst möglich definierten Wasserstand, ab dem der Zulauf zum Kleinbehälter durch die Verschlussklappe 5 verschlossen wird. Die Zufuhr von Nachspeisewasser zum Kleinbehälter erfolgt ab diesem Punkt durch die Nachspeiseeinheit 4 über die Nachspeiseleitung 9. Steigt bei erneuter Zufuhr von Regenwasser in den Tank 1 (Zisterne) der Pegel über „min”, öffnet die Verschlussklappe 5 und die Speisung des Kleinbehälters 2 erfolgt wieder über die schwimmende Entnahme 6a (siehe 1).
Während der Wasserentnahme durch die Unterwassermotorpumpe 3 wird Wasser aus dem Tank 1 (der Zisterne) über die schwimmende Entnahme entnommen. Ist ein minimaler Wasserstand in dem Tank erreicht, schließt ein durch einen perforierten Bereich 14 vor Schmutz geschützten Schwimmer 28 eine in der Anschlussleitung der schwimmenden Entnahme 6a, 6b befindliche, schwimmergesteuerte Verschlussklappe 22. Da kein weiteres Wasser mehr zuläuft, sinkt der Wasserstand im Inneren des Kleinbehälters 2 bis zum Erreichen eines Minimalwasserstandes „min”. An diesem Punkt gibt ein Schwimmerschalter 13 ein Anforderungssignal zur Nachspeisung an die im Gebäude installierte Nachspeiseeinheit. Die Nachspeiseeinheit füllt nun über den Anschluss für Nachspeisung 4 mit Beruhigungsbogen 4b den Kleinbehälter. Bei Erreichen des Wasserstandes „max” wird der Nachspeisevorgang wieder beendet. Eine Rückschlagklappe 15 verhindert das Zurückfließen des Nachspeisewassers über die schwimmende Entnahme in den Tank 1 (Zisterne) (siehe 2).
Der Kleinbehälter 2 kann sowohl mit einer Unterwassermotorpumpe (Tauchpumpe) 3 im Inneren als auch einer an der Seite angeflanschten, mit seitlichem Stutzen, ausgestatteten Unterwassermotorpumpe ausgestattet werden. In beiden Fällen unterstützt der von der Unterwassermotorpumpe erzeugte Sog die Ansaugung über die schwimmende Entnahme 6a, 6b und transportiert das im Kleinbehälter befindliche Wasser über die Druckleitung und den Strömungswächter zu den Verbrauchern. Dies ist somit Teil der Nachspeiseeinheit.
Die Rückschlagklappe 15 zur Verhinderung des Zurückfließens des Nachspeisewassers in den Tank 1 (die Zisterne) muss nur geringen Gegendrücken standhalten. Eine Gummi-Rückschlagklappe reicht für diesen Einsatzzweck aus.
Bei Volumenströmen, die über dem maximal möglichen der schwimmenden Entnahme liegen, können mehrere schwimmende Entnahmen und Verschlussklappen eingesetzt werden. Damit ist eine Skalierbarkeit gegeben.
Zum Schutz des Schwimmers 28 der Verschlussklappe 15 dient ein perforierter Bereich 14, der Wasser an den Schwimmer lässt, eine Verschmutzung und mögliche Beeinträchtigungen der Funktion jedoch verhindert.
Der Kleinbehälter 2 sollte sich zur Sicherstellung der Funktion waagerecht auf dem Boden des Tanks 1 (der Zisterne) befinden. Gegen eine Bewegung bzw. Aufschwimmen ist der Kleinbehälter am Boden der Zisterne fixiert. Dazu dienen entweder ein Befestigungssystem (Fixierlaschen) im Bodenbereich des Kleinbehälters oder ein zusätzliches Behältnis 11 zur Auflastung mit Gewichten. Dieses ist mit Gegenständen zur Beschwerung wie z. B. Steinen aufgefüllt.
Der Nachspeisevolumenstrom entspricht dem max. Volumenstrom der Pumpe und ermöglicht einen dauerhaften Pumpenbetrieb. Für die Zeit, in der das Wasser die Strecken zwischen Nachspeiseeinheit und Kleinbehälter passiert, stellt eine definierte Wasservorlage den regulären Pumpenbetrieb sicher.
Um einen reinen Nachspeisebetrieb zu ermöglichen, muss die Verschlussklappe von außerhalb des Tanks (der Zisterne)/oberhalb des Wasserspiegels (z. B. mittels Dreh-/Schub-Gestänge) verriegelbar sein.
Das im Zulauf 10 befindliche Absperrorgan 5 weist eine Klappe 22 auf, die durch den Schwimmer 28 betätigt wird, dessen Position vom Wasserspiegel im Tank 1 bestimmt ist. Die Klappe 22 ist über ein Kippsprungwerk mit dem Schwimmer 28 verbunden, das dafür sorgt, dass sich die Klappe nur in den zwei Ruhestellungen befinden kann: Geöffnet und Geschlossen.
Ein unter Spannung stehendes Elastomerband 25 ist an einem Fixpunkt 27 und an einem Nocken 26 des Antriebshebels 23 befestigt und hält diesen in durch Anschlagpunkte 4 definierten Endlagen fest. Der Antriebshebel 23 ist über eine drehbare Welle starr mit einer im Inneren des Mechanismus befindlichen Klappe 22 verbunden und bewegt diese damit. Der Schwimmerkörper 28 bewegt sich in einer Führungsvorrichtung 29/20 mit fallendem Wasserstand in dem Tank (in der Zisterne) nach unten. Dabei zieht der Antriebsnocken 31 das Elastomerband in einen solch flachen Winkel, dass es den Antriebshebel 23 in einem Zug in die andere Endposition sprunghaft bewegt. Steigt der Schwimmer wieder nach oben, so öffnet er die Klappe sprunghaft.
Alle Bauteile befinden sich ständig im Zisternenwasser und sind entsprechend korrosionsbeständig. Die Anordnung der kraftübertragenden Elemente sorgt bei genügend großen Kräften für eine sehr kleine Hysterese bzw. einen sehr genau definierten Punkt des Öffnens/Schließens. Um beide Endlagen sicher zu erreichen, muss der Schwimmer genügend große Gewichts- und Auftriebskräfte erzeugen. Zur Vermeidung von Havarien ist der Schwimmer vollständig mit Polystyrol o. ä. gefüllt.

Claims

Brauchwassertank zum Sammeln von Wasser insbesondere von Regenwasser mit einem auf dem Boden des Tanks angeordneten Kleinbehälter (2) als Nachspeisebehälter, der mit dem Tank (1) über einen Zulauf (Z) verbunden ist, so dass Wasser aus dem Tank in den Kleinbehälter strömen kann, wobei die Saugöffnung der mit einer Pumpe verbundenen Wasserentnahmeleitung im unteren Bereich des Kleinbehälters angeordnet ist und bei niedrigem Wasserspiegel im Tank Trinkwasser in den Kleinbehälter nachspeisbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulauf (10) vom Tank (1) zum Kleinbehälter (2) ein Absperrorgan (5) insbesondere ein Ventil oder eine Klappe angeordnet ist, das bei einem vorbestimmten Tiefststand des Wasserspiegels im Tank den Zulauf schließt.
Brauchwassertank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kleinbehälters (2) ein Schwimmerschalter (13) oder Schwimmerventil angeordnet ist, der/das bei einem vorbestimmten Tiefststand des Wasserspiegels im Kleinbehälter (2) für die Trinkwasserzufuhr in den Kleinbehälter sorgt.
Brauchwassertank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmerschalter (13) elektrisch ein Ventil oder eine Pumpe in der Trinkwasserzufuhr steuert.
Brauchwassertank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Zulauf (Z) zum Kleinbehälter (2) eine schwimmende Entnahme (6a, 6b) verbunden ist, die am Ende einer flexiblen Leitung einen schwimmenden Kopf aufweist, der unterhalb der Wasseroberfläche Wasser aus dem Tank (1) entnimmt.
Brauchwassertank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (5) einen Schwimmer (28) aufweist, der von dem Wasserspiegel im Tank (1) betätigbar ist.
Brauchwassertank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (28) von einem Käfig (14) umgeben ist, der den Schwimmer vor Schmutz schützt.
Brauchwassertank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zulauf (10) ein Rückschlagventil insbesondere eine Rückschlagklappe (15) angeordnet ist.
Brauchwassertank nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstellglied (22) insbesondere die Klappe des im Zulauf (10) befindlichen Absperrorgans (5) vom Schwimmer (28) über ein Sprungwerk insbesondere ein Kippsprungwerk (23 bis 27) betätigbar ist, durch das das Ventilstellglied (22) zwischen zwei Ruhelagen – geöffnet und geschlossen – sprunghaft beweglich ist.
Brauchwassertank nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kippsprungwerk (23 bis 27) ein Federelement insbesondere ein elastisches Band (25) aufweist, das durch die Bewegung des Schwimmers (28) eine langsame Spannbewegung in eine schnelle Sprungbewegung des Absperrorgans (22) umwandelt.
Brauchwassertank nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe der Wasserentnahmeleitung eine Tauchmotorpumpe (3) ist, deren Sauföffnung(en) sich nahe des Bodens des Kleinbehälters (2) befindet/befinden.