DE1459543A1

DE1459543A1 - Steuereinrichtung fuer Hauswasser-Pumpenanlagen

Info

Publication number: DE1459543A1
Application number: DE19631459543
Authority: DE
Inventors: Gert Hecht; Siegfried Schoenwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1963-06-28
Publication date: 1969-03-27
Also published as: AT258721B; GB1063849A; FI45898B; NL6407229A; CH426666A; FI45898C; DE1459543C3; BE649375A; US3295450A; DE1459543B2

Description

Steuereinrichtung für Hauswasser-Pumpenanlugen

PUr die Einzelversorgung von Wohnhäusern, Bauernhöfen, ffochenendhäuschen usw. mit Wasser werden elektromotorisch angetriebene Hauswasserpumpen verwendet, die das Wasser aus' einem Brunnen in aas Leitungsnetz fördern.· Man kann solche Eiuswa3serpumpen von Hand ein- und ausschalten, wenn Wasser benötigt wird, doch ist dies umständlich und macht die Anlage aufwendig, denn es muß bei der Versorgung mehrerer Zapfstellen an jeder Zapfstelle ein Schalter vorgesehen und dieser gleichzeitig mit dem Wasserhahn bedient werden. Man baut deshalb automatische Hauswasser-Pumpenanlagen, die mit einem Hochbehälter oder Druckspeicher arbeiten. Die Pumpe fördert hierbei in den Hochbehälter oder Druckspeicher, aus dem das Äasser durch das Leitungsnetz den einzelnen Zapfstellen zu-

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flieiit. Das Sin- und Ausschalten der Pumpe erfolgt bei Verwendung von Hochbehältern abhängig vom Stand des Wasserspiegels in diesen, bei Verwendung von Druckbehältern, die üblicher Weise ein Luft* polster haben, abhängig vom Druck in diesen Behältern. Nun ist der .. Aufwand bei derartigen automatischen Hauswasseranlagen verhältnismäßig, groß, so daß man versucht hat, die Druckbehälter immer weiter zu verkleinern, um Raum und Material zu sparen. Faßt e.in. solcher kleiner Druckbehälter nur einige Liter oder noch weniger, so fcällt der Druck im Behälter praktisch bei jeder Wasserentnahme aus dem Leitungsnetz bis auf den Einschaltdruck der Pumpe, wodurch diese bei jeder Wasserentnahme eingeschaltet wird. Bei Beendigung der Wasserentnahme fördert dann die Pumpe wieder in den kleinen Druckbehälter, der Druck darin 3teigt wieder an und die Pumpe wird über den Druckschalter wieder abgeschaltet. Dieses Ein- und Abschalten der Pumpe beim öffnen und Schließen einer Zapfstelle wäre an sich nicht weiter nachteilig, jedoch ergibt sich bei Verwendung sehr kleiner Druckbehälter folgendes; Entnimmt man einer Zapfstelle eine nur geringe Wassermenge, die in der Zeiteinheit kleiner ist als die Fördermenge der Pumpe, so fördert diese die überschüssige Menge in den Druckbehälter, der Druck in diesem steigt an und die . Pumpe wird vom Druckschalter ausgeschaltet. Da aber weiterhin Wasser entnommen wird, fällt der Druck wiederum bis zum Einschaltdruck und die Pumpe wird wieder eingeschaltet. Es ergibt sich s.omit im Bereich kleiner Entnahmemengen der Nachteil, daß die Pumpe dauernd ein- und auegeschaltet wird, d.h. pendelt. Damit aber schwankt einmal der Druck im Leitungsnetz, zum anderen wird der \ Druckschalter sehr beansprucht und schließlich wird durch den wiederholten Anlauf des Pumpenraotors das elektrische Fetz durch Stromstöße belastet. *

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Um diese Nachteile au beseitigen, wurde söhön eine Hegeleinriahtung vorgeschlagen,,, die durch ein f^der- oder membrangesteuertes·· Druckminderventil ash Bruok im Leitungsnetz auf einen annähernd · konstanten, unter hm maximalen Difucit deV Pumpe liegenden frert herabdrosselt. Hi&rdjytroß wer4en Drucksehwankungen über einon weiten Entnahmebereiöh vermieden, Srsi be| pehr kleinen DurchfluSmengen BchtS,eßt siöib das Druckmitifte^ventil, läßt jedoch durch eine Kerbe Od. dgl,, giften kleinen iiu9^fti?nnitt frei, durch den von der Pumpe her der ,DruökapeJ.oher gefüllt und damit der Ausschait- !impuls gegeben trird* il^e.echott er#aMÜ£it b^fteitigt ein Solches Hegelgerät zwar die .obengenannten Uachteile, verschlechtert aber dadurch, daß der nur; Verfügung stehende Pu&peftdruck.auf einen kleineren ffert äbgediroeaeit wird, 40h Wirkungsgrad der Anlage nicht unwesentlich» Sa müssen daher fUr einen bestimmten erforderlichen oder.guttatigen 'Leituhgsdruak,,d£r von der Anzahl und der Art der Zapfetdlle« abhängig ist"7~gr&ßere Pumpen höheren Druckes mit eise? ;6fttsprechend größeren Stromaufnahme verwendet werden, als es notwendig wäre, wenn dem Leitungsnetz der volle Puajieridrück zu'r'^VerfÜgung stünde.

Erfindung stellt sich daher-die Aufgabe_f eine Bauewasser-Pumpwaanlage au Schaffen, die ohne die bisher Üblichen großen .Druckspeicher aufekoasst, bei der ,jedeöfa die bei kleinen Druck- ;kesseln auftretenden Pendelungen sowie auoh die bei den vorgenannten Regelgeräten jiaohteiligen Drepp elver lutte vermieden werden. Die Erfindung «ohafft »pt diöfem Sw«ok eine 3teu»rein-' richtung für 8aUtw*aeer-Pumpen*Jila£tti_f bei der f«mli &er Srfindung ewiechen Ptimpe Und LeitungÄö«t» ein 8t*w«rg*rät geschaltet ist, da» die Pumpe abhängig von unk im Leitungsnetz

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herrschenden Druck einschaltet und abhängig von der das Leitungsnetz durchfließenden Flüssigkeitsmenge bzw. -geschwindigkeit, d.h. bei einer bestimmbaren geringen, unterhalb einer normalen Flüsj3igkeitsentnahme liegende Durchflußmenge abschaltet. Das Steuergerät ist einem Druckschalter für die Pumpe vorgeschaltet und enthält ein von der Durchflußmenge bzw. -geschwindigkeit gesteuertes Schaltglied, welches den Druckschalter beeinflußt. Dies kann dadurch geschehen, daß das Schaltglied mit einem Ventilschieber oder ähnlichem Teil versehen ist, welcher die Flüssigkeitsleitung zum Druckschalter während der Wasserentnahme schließt und erst unterhalb der erwähnten, ganz geringen Durchflußmenge wieder öffnet. Das Schaltglied kann aber auch mit einem zusätzlichen elektrischen Schalter verbunden werden, der dem elektrischen Teil des Druckschalters parallel geschaltet-ist. In diesem Fall ist der Druckschalter direkt mit dem Leitungsnetz verbunden und würde die elektrische Zuleitung zur Pumpe beim Erreichen des Ausschaltdruckes unterbrechen, wenn nicht der parallel geschaltete zweite Schalter, der von der Durchflußmenge abhängig ist, noch in Schließstellung wäre. Erst beim Erreichen der geringen Grertzdurchflußmenge betätigt das Schaltglied', etwa eine Strömungsklappe, diesen elektrischen Schalter, so daß der Pumpenmotor stromlos wird.

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit dem durch die Durchflußmenge gesteuerten Schaltglied ermöglicht es, jede beliebige Wassermenge, also auch verhältnismäßig kleine Mengen aue dem Leitungsnetz zu entnehmen, ohne daß die Pumpe dauernd ein- und ausgeschaltet wird. Diese läuft vielmehr durch, bie die Zapfstelle oder Zapfstellen geschlossen werden bzw. die Entnahme unter einer ganz geringfügigen Grenzdurchflußmenge liegt. Diese Grenzdurch-

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flußmenge iat bestimmbar und wird so klein gehalten, daß sie bei normaler Wasserentnahme auch kleiner Mengen überschritten wird. Erst durch Tropfen oder ein versehentliches nicht ganz Schließen eines Wasserhahnes wird die GrenzdurehfluQmenge unterschritten und die Pumpe abgeschaltet, damit sie durch derartige Versehen oder durch Undiohtheiten der Zapfstellen nicht durchläuft.

Weitere Erfindungsgedanken enthalten die im folgenden anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Hauswasseranlage mit dem erfindungsgeiiäßen Steuergerät.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Steuergerät in etwas abgewandelter Form und

Fig. 3 nochmals in wiederum schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Steuergerätes.

Fig. 4 das Steuergerät nach Fig. 2 mit angebautem Druckspeicher.

In Fig. 1 bezeichnet 1 die von einer Hauswasserpumpe kommende Druckleitung, die in ein Gehäuse 2 mit einer zylindrischen Bohrung 3 mündet. Das Gehäuse 2 hat weiterhin eine seitliche öffnung 4_f an die das Leitungsnetz 5. angeschlossen ist. An das Leitungsnetz wiederum ist ein Druckspeicher 6 angeschlossen. 7 ist ein Druck schalter für die Pumpe, der über eine Leitung 8 mit der Bohrung 3 des Gehäuse» 2 In Verbindung steht und an der Verbindungestelle als Ventilsitz 9 auegebildet ist» Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sieb ein Kalben 10, der unter der Wirkung einer Druokfeder 11 steht· Im Kolbe» 10 sitzt beweglich eine Kolbenstange 12, deren freies Ende als Ventilkegel 13 ausgebildet ist, Me Kolbenstange ν steht ebenfalls unter der Wirkung einer feder 14i welche die .

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Kolbenstange gegen einen Anschlag 1 § innerhalb des Kolbens drfhxkt«

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Der über dem Kolben befindliche Zylinderraum 3' steht über eine Leitung 16 oder eine entsprechende Bohrung im Gehäuse 2 mit dem Leitungsnetz 5 und damit auch dem Druckspeicher 6 in Verbindung.

.Die Steuervorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bei geschlossenem Leitungsnetz befindet sich der Kolben 10 in seiner untersten Stellung und verschließt sowohl die Öffnung 4 als den Druckstutzen 1.. Um Druckverluste aus dem Leitungsnetz zu vermeiden, sitzt er auf einer Dichtung 17 auf. Das Ventil 9 ist geöffnet und der Druckschalter 7 steht unter der Wirkung des im Druckspeicher und im Leitungsnetz herrschenden Druckes, so daß die Pumpe ausgeschaltet ist. Wird nun eine beliebige Zapfstelle des Leitungsnetzes, geöffnet , so fließt Wasser aus dem Druckspeicher 6 ab. Der Druck im Leitungsnetz und damit über die Leitung 16 und das offene Ventil 9 auch im Druckschalter fällt ab und letzterer schaltet die Pumpe ein. Die Pumpe beginnt zu fördern und der sich aufbauende Druck in der Leitung 1 wirkt auf die Stirnfläche 18 des Kolbens 10 und verschiebt diesen gegen den Druck der Feder 11 so weit, bis die seitliche Öffnung 14 freigegeben ist, wie in Fig. 1 dargestellt. Gleichzeitig schließt aich das Ventil 9/13,· so daß der Druckschalter 7 seine Einschaltatellung beibehält. Wird die Wasserentnahme verkleinert, so wird infolge der kleineren Strömungsgeschwindig keit der "Staudruck auf die Kolbenfläche 18 kleiner, Wodurch der Kolben 10 von der Feder 11 nach unten verschoben wird. Daa Ventil 9/13 bleibt dabei jedoch geschlossen, da die Kolbenstange von der feder 14 nach oben geschoben wird. Schließt man die Zapfstelle,' dann wird die öffnung 4 vom Kolben 10 ganz geschlossen« Da weiterhin die Kolbenstange 12, der Ventilkegel 13 und die feder 11 «nt- ^r spreohend aufeinander und auf die Stellung de· Kolben· 10 abge- . /

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stimmt sind, öffnet eich nun auch das Ventil 9/13 und der während . des Schließvbrganges erhöhte Druck im Leitungsnetz und Druck_T speieher wirkt auf den Druckschalter 7 ein, so daß die Pumpe aus-, geschaltet wird. Da damit der von der Pumpendruckleitung 1 auf den Kolben 10 wirkende Druck niedriger wird als der Druck im Speicher 6 und dem Leitungsnetz, wird der Kolben nunmehr nach · unten gegen die Dichtung 17 gedrückt und schließt damit die Leitung 1. Die Anlage hat somit ihre Ausgangsstellung eingenommen und der Vorgang kann sich nach erneutem Offnen einer Zapfstelle wiederholen. ' .

Hie schon erwähnt ist der Kolben 10 mit der Druckfeder 11 so ausgelegt, daß er von der Durchflußmenge zwischen den Leitungen 1 und 5 gesteuert wird. Damit wird erreicht, daß die Pumpe- bis zu einer ganz geringen GrenziSurchflußraenge durchläuft und Pendelungen vermieden werden. Erst bei Unterschreiten dieser Grenzdurchflußmenge, also praktisch bei Schließen -der Zapfstelle, wird die Pumpe abgeschaltet; Die (Jrenzdurchflußmenge wird so gewählt, daß sie eelbst bei verhältnismäßig geringer .Vasserentnahme überschritten wird, die Pumpe also durchläuft. Andererseits ist sie aber so grofl, daß bei tropfendem oder versehentlich nicht ganz

- geschlossenem Wasserhahn die Pumpe abgeschaltet wird. Erst wenn eine Zapfstelle längere Zeif tropft, wird der Druck im Netz so weit nachlassen, daß die Pumpe wieder einschaltet. In einem solchen Ausnahmefall würden aber auch nur ganz langsame Pendelungen ein-

. treten. . .

In Fig. 2 bezeichnet 1 wiederum den Druckstutzen der Pumpe, 2 das Gehäuse des Steuergerätes und 5 ,das Leitungsnetz bzw", den

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Anschluß zu diesem. 19 ist der Anschluß zu einem Druckspeicher und 20 die Anschlußleitung zum Druckschalter. Das Gehäuse 2 besitzt nun hier gegenüber der Druckleitung 1 einen Ventilsitz 21 und enthält einen ventilkegelartigen Widerstandskörper 22, der unter der Wirkung einer Feder 23 steht und in den Ventilsitz 21 hineinragt. Nach oben setzt sich der Körper 22 in einem Zapfen 24 fort, der in die als elastischer Radialdichtring ausgebildete Zuflußöffnung 25 der Druckschalterleitung 20 eingreift. Die " Wirkungsweise dieser Anordnung ist an sich die gleiche wie bei der nach Fig. 1. Im ausgeschalteten Zustand der Pumpe sitzt der Widerstandskörper 22 dichtend in dem Ventilsitz 21. Der Zapfen

24 hat die Öffnung 25 freigegeben und der Druckschalter steht unter dem Druck des Leitungsnetzes· und des Druckspeichers. Wird dem Leitungsnetz Wasser entnommen, so fällt der Druck und der Druckschalter schaltet die Pumpe ein. Der Pumpendruck hebt nun den Widerstandskörper 22 und schließt ,damit gleichzeitig über den .Zapfen 24 die Durchflußöffnung 25 zum Druckschalter, die Pumpe läuft weiter. Bei weniger Wasserentnahme drückt die Feder 23 den Körper 22 nach unten und verringert so den Spalt 26. Beim Erreichen einer bestimmten Grenzdurchflußmenge wird die öffnung

25 freigegeben und die Pumpe ausgeschaltet. Um die Grenzdurchflußmenge und damit den Ausschaltpunkt einstellen zu können, ist die Durchflußöffnung 25 verschiebbar angeordnet, indem sie in einem Nippel 27 sitzt. Dieses kann mehr oder weniger tief in das Gehäuse eingeschraubt werden. Das Nippel 27 ist gegenüber dem Ger häuse 2 durch einen Dichtungsring 28 abgedichtet.

In Fig. 3 bezeicnnet 29 eine Rohrleitung zwischen der Pumpe und dem Leitungsnetz, in dieser Rohrleitung ist eine düaenartige

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Verengung 30 vorgesehen. 3ine Membran 31 ist in ein Gehäuse 32 so eingespannt, daß es dieses hälftig teilt. An dieses Gehäuse ist über die Leitung 33 der Druckschalter für die Pumpe angeschlossen una die Anschlußstelle ist wiederum als Ventilsitz 34 ausgeoildet. Diesem gegenüber sitzt ein Ventilkegel 35, der mit der Membran· 31 verbunden ist. In Durchflußrichtung durch die Rohrleitung 29 ist diese vor der Verengung 30 über eine Leitung 36 mit der einen Hälfte des Gehäuses 32 verbunden, während von der. anderen Gehäusehülfte eine Rohrleitung 37 in die Verengung 30 mündet.

Ist die Pumpe ausgeschaltet, so ist das Ventil 34, 35 offen. Wird nun dem Netz Wasser entnommen, so fällt der Druck im Netz und damit in dem Gehäuseteil 38, gleichzeitig damit im Druckschalter, und die Pumpe wird eingeschaltet. Bs beginnt die Förderung, wobei der Druck vor der Verengung 30 im Rohr 29 etwas größer ist als in dieser Verengung, so daß auch in den Gehäuseteilen 38, 39 diese Druckdifferenz herrscht und auf die Membran 3t einwirkt. Diese biegt sich dadurch etwas duich und schließt das Ventil zum Druckschalter. Erat bei einer ganz geringen Grenzdurchflußmenge wird die Druckdifferenz so klein oder gleich null, daß die Membran 31 wieder ihre Normalstellung einnimmt, das Ventil zum Druckschalter sich öffnet und dieser die Pumpe ausschaltet.

Pig. 4 zeigt das gleiche Steuergerät wie Pig. 2, jedoch ist hier das Gehäuse 2 gleichzeitig zu einem Behälter 40 erweitert. Dieser steht über die öffnung 41 mit dem Leitungsnetz 5 in Verbindung und enthält einen.luftgefüllten elastischen Ball 42. Auf diese

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Weise bilden Steuergerät und Druckspeicher eine bauliche Ein

4 Figuren
14 'Ansprüche

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Patentansprüche:

Steuereinrichtung für Hauswasser-Pumpeninlagen, gekennzeichnet durch ein zwischen Pumpe und Leitungsnetz geschaltetes Steuergerät, daß die Pumpe abhängig von dem im Leitungsnetz herrschenden Druck einschaltet und abhängig von der das Leitungsnetz durchfließenden Flüssigkeitsmenge bzw. -geschwindigkeit, d.h. bei einer bestimmbaren geringen, unterhalb einer normalen Flüssigkeitsentnahme liegenden Durchflußmenge abschaltet. i

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einem Druckschalter vorgeschaltet ist und ein von der Durchflußmenge bzw. -geschwindigkeit gesteuertes Schaltglied (10, 22, 31) enthält, welches den Druckschalter beeinflußt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Durchflußmenge gesteuerte Schaltglied mit einem die Flüssigkeitsleitung (8, 20, 33).zum Druckschalter unterbrechenden Element, wie einem Ventilschieber, Ventile kegel (13, 35) od. dgl. versehen ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet·, daß das von der Durchflußmenge gesteuerte Schaltglied mit einem elektrischen Schalter verbunden ist, der dem elektrischen Teil des Druckschalter parallel geschaltet ist.

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^r). Jteuereinrlchtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aas Schaltgliea eine otrömungsklappe ist.

b. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ochaltglied ein unter Federwirkung stehender Kolben (10) ist, der die Zuflußöffnung (A) von der Pumpe zum Leitungsnetz 'je nach Flussigkei tseritnahme aus letzterem mehr oder weniger überdeckt bzw. absperrt.

7. Steuereinrichtung- nacn Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) mit einer beweglich und unter Pederwir-

• kung stehend in ihm sitzenden. Kolbenstange (12) versehen ist, an deren freien aride ein Ventilkegel (13) od. dgl. sitzt.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied aus einem unter Federwirkung stehenden ventilkegelartigem Widerstandskörper (22) besteht, der je nach Flüssigkeitsentnahme aus dem Leitungsnetz den Querschnitt der ventilsitzartig ausgebildeten Zuflußöffnung (26) von der Pumpe durch mehr oder weniger tiefes Eindringen in diese Öffnung verändert bzw. die Öffriung schließt.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper (22) einen Zapfen (24) trjigt, der bei Flüssigkeitsentnahme aus dem Leitungsnetz in die elastisch ausgebildete Zuflußöffnung(25)zum Druckschalter, diese verschließend, hineinragt.

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10. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußöffnurm (25) zum Druckschalter gegenüber dem Widerstandskörper (22) und dessen Zapfen (24) verschiebbar ist.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schultglied aus einer Membran (31) besteht, die von a&r durch ein Strömungshindernis in der Rohrleitung zwischen Pumpe und Leitungsnetz entstehenden Druckdifferenz beeinflußbar 13t.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine in der Rohrleitung (29) zwischen Pumpe und Leitungsnetz vorgesehene Dü3e, Blende, Verengung (30) od. dgl., vor und hinter bzw. von der.je eine Rohrleitung (36, 37) abzweigt, die in je eine Hälfte eines durch eine eingespannte Membran (31) unterteilten Gehäuses münden, welches mit dem Druckschalter verbunden ist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gehäuse des Steuerelementes ein mit diesem eine bauliche Einheit bildender Druckspeicher angebaut ist.

14. ^Steuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher von einer einen luftgefüllten elastischen Ball (42) enthaltenden und nach dem Innenraum dea · Steuergerätes hin offenen behälterförmigen Erweiterung (40) des oteuergerätegehäuses (2) gebildet ist.

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