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Wasserversorgungsanlage Die Erfindung betrifft eine Wasserversorgungsanlage,
bei der die Druckseite einer Pumpe über ein Rückschlagventil mit einer Druckwasserleitung
verbunden ist, die mit einem kleinen Druckwindkessel und einem den Pumpenantrieb
ein- und ausschaltenden Druckschalter in Verbindung steht und die zwischen dem Rückschlagventil
und der Druckwasserleitung ein auf den Druck in der Druckwasserleitung und im Druckwindkessel
reagierendes, bei steigendem Druck schließendes Regulierventil aufweist, welches
in geschioss,nem Zustand einen Durchlaß geringen Querschnittes freiläßt.
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Es ist bereits früher eine Wasserversorgungsanlage vorgeschlagen worden,
bei welcher an Stelle der bekannten großen Druckwindkessel ein kleiner Druckwindkessel
verwendet wird, dessen Druck auf einen druckgesteuerten elektrischen Motorschalter
wirkt. Diese bekannte Anlage hat jedoch den Nachteil, daß der Druck in der Versorgungsleitung
ständig schwankt, weil die Förderleistung der Pumpe oft größer ist als die Entnahmemenge,
so daß eine Druckzunahme und Abschaltung des Motors auch dann erfolgt, wenn der
Versorgungsleitung weiterhin Wasser entnommen wird. Der Druck in der Leitung nimmt
dann während der fortgesetzten Wasserentnahme schnell wieder ab, so daß der Motor
wieder angelassen wird, was sich so oft wiederholt, solange Wasser aus der Anlage
entnommen wird. Bei dieser Anlage ist außerdem von Nachteil, daß die Abschaltung
des Pumpenmotors eine zu lange Zeit in Anspruch nimmt, was eine nicht ungefährliche
höhere Erwärmung des Motors und der Pumpe zur Folge hat.
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Bei einer bekannten Wasserversorgungsanlage wird ein Reduzierventil
verwendet, das eine Leckstelle oder einen Nebenschlußkanal von der Primärseite zur
Sekundärseite der Anlage aufweist. Der Nachteil dieses bekannten Ventils besteht
darin, daß, wenn die Pumpe bei geringer Entnahme ohne Druckschwankungen arbeiten
soll, der druckbetätigte Schalter notwendigerweise mit großer Präzision hergestellt
sein muß, um auf kleine Druckdifferenzen ansprechen zu können, da sonst ebenfalls
zu große Zeitverluste zwischen dem Aufhören der Entnahme und dem Abschalten der
Pumpe auftreten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten Mängel auszuschalten
und eine Wasserversorgungsanlage zu schaffen. bei der die Förderpumpe sofort abgestellt
wird, wenn die `;-assereninahme aus der Versorgungsleitung unterbunden wird.
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Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe bei der eingangs erwähnten
Wasserversorgungsanlage darin, daß dessen Regulierventil als doppelt wirkendes Ventil
mit einem Primärventil und einem Sekundärventil, welches einen geringeren Durchflußquerschnitt
aufweist als das Primärventil, ausgebildet ist und nacheinander den Durchfluß durch
das Primärventil schließt sowie den Durchfluß durch das Sekundärventil öffnet bzw.
umgekehrt.
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Durch die Ausbildung des Regulierventils als doppeltwirkendes Ventil,
bei dem zum Primärteil ein parallel angeordneter Sekundärteil vorgesehen ist, wird
der wesentliche Vorteil erreicht, daß der Pumpenmotor in sehr kurzer Zeit abgeschaltet
wird, wenn kein Wasser mehr aus der Versorgungsleitung entnommen wird. Dieser Vorteil
wird dadurch erzielt, daß bei geschlossenem Primärventil noch Wasser durch einen
Nebenschlußkanal von der Primärkammer in die Sekundärkammer gelangen kann und hier
den Wasserdruck erhöht, wodurch eine in an sich bekannter Weise angeordnete Membran
angehoben wird, welche die Öffnung des Sekundärventils freigibt. Es kann jetzt eine
größere Wassermenge schnell in die Sekundärkammer einströmen, wodurch die Membran
schneller angehoben wird und einen elektrischen Schalter betätigt, der den Pumpenmotor
ausschaltet. Die doppelte Wirkung -des Regulierventils ergibt sich einmal
aus der Tatsache, daß bei geöffneter Versorgungsleitung das Primärventil durch den
Druck im Windkessel mittels der Membran geöffnet wird und somit nach eingeschaltetem
Pumpenmotor aus der Versorgungsleitung Wasser entnommen werden kann, und zum anderen
daraus, daß bei geschlossener Versorgungsleitung und damit geschlossenem Primärventil
das durch eine Bohrung im Primärventil geschaffene Sekundärventil geöffnet wird.
Das doppelt
wirkende Regulierventil wird also einerseits vom Druck
im Windkessel und andererseits vom Wasserdruck betätigt. Gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung bildet die Membran oder ein fest damit verbundenes Teil den Ventilsitz
und ein Teil des Ventilkörpers des Primärventils zugleich den Ventilkörper des Sekundärventils.
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Die Anlage nach der Erfindung kann auch als Druckstabilisator für
eine Versorgungsleitung mit veränderlichem und zeitweise zu niedrigem Druck eingesetzt
werden, indem die Pumpe dann in Gang gesetzt wird, wenn der Druck in der Versorgungsleitung
unter den Sollwert abgesunken ist.
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Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles,
welches in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine
Wasserversorgungsanlage in der Ansicht und F i g. 2 und 3 jeweils einen vertikalen
Schnitt durch den Druckwindkessel und das Regulierventil mit den dazugehörigen Teilen
in zwei verschiedenen Stellungen.
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F i g. 1 zeigt eine Wasserversorgungsanlage, deren Hauptteile aus
einer Pumpe 2 mit einer Saugleitung 1 und dem Antriebsmotor 11 bestehen. Die Druckseite
der Pumpe ist über einen Verbindungsstutzen 3 mit einer Druckregelventilvorrichtung
verbunden, welche ein Gehäuse 5, einen Auslaßverbindungsstutzen 6', der mit der
Versorgungsleitung 6 verbunden ist, und einen Verbindungsstutzen 9', der mit einem
Manometer 9 verbunden ist, aufweist. Oberhalb des Gehäuses 5 befindet sich ein Druckwindkessel
7, an dessen oberes Ende ein Ventil 8 für eine Luftpumpe od. dgl. und ein elektrischer
Schalter 10 angeordnet sind. Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, liegt hinter
dem Verbindungsstutzen 3 ein Rückschlagventil, welches aus einem Gehäuse
4 und einem Ventilkörper 12 besteht. Unmittelbar über dem RückschlagventiI
ist in einer Trennwand 16 zwischen einer unteren Druckkammer 15 und einer
oberen Druckkammer 18 ein doppelt wirkendes Regulierventil angeordnet, welches
ein Primärventil 17, 20 und ein Sekundärventil 21, 23 aufweist, wobei diese Ventile
parallel zueinander angeordnet sind. Das Primärventil besitzt einen Ventilkörper
20, der mittels einer Anzahl Rippen 13 in der Kammer 15 und
mittels einer in der oberen Kammer 18 angeordneten Nabe 19 geführt ist. Die Nabe
ist durch radiale Arme 19' mit einem Gehäuse 5 verbunden, welches zusammen mit der
Trennwand 16 und einer Membran 24, die über der Nabe 19 befestigt
ist, die obere Druckkammer 18 begrenzt. Zwischen den Druckkammern 15 und 18 und
in Verbindung mit dem Primärventil 17, 20 ist ein kleiner Leck- oder Nebenschlußkanal14
vorgesehen, welcher in bekannter Weise den Druckunterschied in den beiden Kammern
15 und 18 ausgleicht und somit das Regulierventil 17, 20, 21, 23 hydraulisch
steuert.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Sekundärventil durch
das obere Ende des Ventilschaftes 21 des Primärventils 20 gebildet,
wobei der Ventilschaft eine sich über seine ganze Länge erstrekkende Bohrung
21' aufweist und in einen Ventilsitz 23 in der Mitte einer an der
Unterseite der Membran 24 befestigten Scheibe 22 eingreift. Die Membran
ist in der oberen Öffnung des Gehäuses 5 mit ihrem Umfang zwischen dem Gehäuse und
dem Umfang des Druckwindkessels 7 befestigt, der aus nichtmagnetischem Material,
z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt ist. Der Befestigungsring für die Membran und
den Druckwindkessel ist mit 7' bezeichnet und in die obere Öffnung des Gehäuses
5 eingeschraubt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist die Membran 24 in
ihrer Mitte ein Loch auf, durch welches sich ein mit Gewinde versehener Stift 25'
erstreckt, der in die Scheibe 22 eingeschraubt ist, wobei der Kopf
25 des Stiftes an der Oberseite der Membran anliegt. Der Kopf 25 weist ein
Gewinde zur Aufnahme eines weiteren Stiftes 26 mit einem Kopf 27 auf. Ein ringförmiger
Dauermagnet 28 ist gleitend auf dem Stift 26 angeordnet.
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In das obere Ende des Druckwindkessels 7 ist eine Hülse 29 mit einem
Ringflansch eingeführt und mit der Druckglocke durch eine Mutter 30 verbunden,
wobei eine Dichtung zwischen dem Druckwindkessel und dem Ringflansch angeordnet
ist. Innerhalb die-. ser Hülse 29 ist der Kopf 27 mit reichlich Spiel geführt, so
daß er den Durchtritt von Luft nicht behindert, wenn der gewünschte Druck in dem
Druckwindkessel 7 eingestellt wird, indem z. B. das Ventil 8 mit einer Fahrradpumpe
od. dgl. verbunden wird. Auf dem äußeren Umfang der Hülse 29 ist ein elektrischer
Schalter 10 angeordnet, welcher durch den Magneten 28 gesteuert wird, der sich seinerseits
innerhalb des Druckwindkessels 7 entsprechend den Druckschwankungen in der Kammer
18 auf- und abwärts bewegt.
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Nachstehend wird die Funktionsweise der Wasserversorgungsanlage beschrieben.
Der gewünschte Auslaßdruck der Anlage sei mit 2 kp/cm2 angenommen, wenn die Anlage
in Betrieb ist. Die Pumpe kann beispielsweise einen maximalen Druck von 3,5 kp/em=
entwickeln, und das Primärventil 17, 20 so eingestellt sein, daß der Zufluß von
der Pumpe geschlossen wird, wenn ein Druck von 2 kp/cm2 in der Versorgungsleitung
und damit in der Kammer 18 herrscht. Während des Betriebes nehmen dann das Regulierventil
und die Membran 24 mit der Scheibe 22 die in F i g. 3 gezeigte Stellung ein, in
welche der Magnet 28 auf dem Kopf 25 ruht, wobei der elektrische Schalter geschlossen
ist.
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Während der normalen Entnahme ist der Druck im Windkessel 7 etwas
größer als in der Kammer 18, so daß die Scheibe 22 mit ihrem unteren Teil
auf dem oberen Teil des Ventilschaftes 21 ruht, um den Durchgang durch das Ventil
17, 20 ständig offen und gleichzeitig das Sekundärventil 21, 23 geschlossen zu halten.
Die Teile nehmen somit die in F i g. 3 gezeigte Stellung ein und verbleiben dort
so lange, bis die Wasserentnahme aufhört. Das Primärventil wird dann geschlossen,
und der kleine Nebenschlußkanal14 bewirkt einen Druckanstieg in der Kammer
18 und damit eine Aufwärtsbewegung der Membran 24 sowie der Scheibe
22 aus ihrer Ruhestellung am oberen Teil des Ventilschaftes 21, so
daß das Sekundärventil geöffnet wird. Dies bewirkt wiederum eine sofortige Füllung
der Kammer 18 mit Wasser durch das Sekundärventil. Eine ähnliche Füllung
findet ebenfalb durch den Nebenschlußkanal 14 statt. Da jedoch die Bohrung
21' im Ventilschaft 21 wesentlich größer ist als der Querschnitt des Nebenschlußkanals,
erfolgt die Füllung wesentlich schneller als bei den bekannten Ventilen dieser Art,
z. B. mit einer Geschwindigkeit von 600 Litern pro Stunde. Infolgedessen wird auch
die Membran sehr schnell angehoben, wobei der Magnet 28 mittels des Kopfes 25 aufwärts
gegen dis
Unterseite der Glocke bewegt wird nun den elektrischen
Schalter und damit den Pumpenmotor abschaltet. Gleichzeitig schließt das Rückschlagventi112
die Verbindungsleitung 3 von der Pumpe. Der Druck in den beiden Kammern 15 und 18
ist gleich hoch, wenn die Anlage außer Betrieb ist und sich die Teile in der in
F i g. 2 gezeigten Stellung befinden. Der Druck in den Kammern entspricht dann dem
Förderdruck der Pumpe, d. h. etwa 3,5 kp/cm2, wie vorstehend angenommen, und ist
im Gleichgewicht mit dem Druck im Windkessel 7, wobei die Membran 24 in ihrer oberen
Stellung ruht und der Dauermagnet 28 den Schalter 10 geöffnet hält.
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Wenn eine Zapfstelle geöffnet wird, nimmt der Druck in der Leitung
6 und infolgedessen auch in der Kammer 18 ab, wobei die Membran 24 und die Scheibe
22 sich abwärts bewegen und sich ihrer untersten Stellung nähern, in welcher die
Scheibe 22 auf der Nabe 19 ruht. Der Stift 26 mit seinem Kopf 27 folgt dieser Bewegung.
Der Magnet 28 bleibt jedoch zunächst unter dem oberen Teil des Windkessels 7 hängen
und wird erst gelöst, kurz bevor die Scheibe 22 ihre tiefste Stellung erreicht hat;
wodurch mittels des Schalters 10 der Pumpenmotor 11 eingeschaltet wird. Das Regulierventil
nimmt nunmehr die in F i g. 3 gezeigte Stellung ein, wobei der Schalter
10
eingeschaltet ist und der Pumpenmotor unter den zuvor beschriebenen Bedingungen
läuft.