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Druckerhöhungsanlage für Wasserversorgungsleitungen Zur örtlichen
Erhöhung des Wasserleitungsdruckes für hochgelegene Zapfstellen, z,B. in Hochhäusern,
sind Druckerhöhungsanlagen verschiedener Ausführungen bekannt, die mit automatisch
gesteuerten Pumpen betrieben werden. Hierfür werden auch Tauohpumpen verwendet,
die jedoch keinen eigenen Saugstutzen be sitzen und in einen an das Zulaufnetz angeschlossenen
Rohrmantel eingebaut werden. Druckseitig fördert eine solche Rohrmantelpumpe ebenso
wie auch andere Druckerhöhungspumpen durch den Druckstutzen weiter.
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Mit wenigen Ausnahmen werden Druckerhöhungsanlagen ##
mit Druckbehältern ausgerüstet, die die Anwendung einer sogenannten Druckschaltung
zur automatischen Pumpensteue rung ermöglichen und bei entsprechender Größe des
Druckbehälters auch einen gewissen Speichereffekt aufweisen0 Seltener sind andere
Arten der automatischen Steuerung von Druckerhöhungspumpen, wie z.B. Verbrauchsmengen-
oder zeitabhängige Steuerungen oder kombinierte Drucks und Mengen- oder zeitabhängige
Steuerungen.
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Allen derartigen Druckerhöhungsanlagen ist gemeinsam, daß bei direktem
Anschluß an das Zulaufnetz durch den automatischen Pumpenbetrieb beim Ein- und Ausschalten
der Pumpen im Zulaufnetz Druckstöße entstehen können. Eine zusätzliche Gefahr liegt
darin, daß bei zu großer Pumpenleistung oder ungenügend leistungsfähigem Zulaufnetz
durch die Förderung der Druckerhöhungspumpen der Wasserdruck im Zulaufnetz unzulässig
vermindert oder im Extremfall Unterdruck erzeugt werden kann.
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Alle diese Erscheinungen, also Druckstöße durch den automatischen
Pumpenbetrieb, unzulässige Druckverminderungen oder gar Unterdruck, sind aus rücksicht
auf andere, vom gleichen Netz versorgte Abnehmer unzulässig. Aus diesem Grunde dürfen
Druckerhöhungsanlagen nicht direkt an das Zulaufnetz angeschlossen werden, wenn
nicht besondere Schutzmaßnahmen für das Zulauf.
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netz vorgesehen werden. Die häufigste Schutzmaßnahme ist die Zwischenschaltung
eines Behälters zwischen Zulaufnetz und Druckerhöhungsanlage. Dieser Zwischenbehälter
kann entweder offen oder durch einen geschlossenen Druckbehälter gebildet sein,
der ein Druckluftpolster enthält. Während es bei einem offenen bzw. drucklosen Zwischenbehälter
nicht möglich ist, den Zulaufdruck mit auszunützen, kann bei einem Zwischenbehälter
mit Luftpolster die Druckerhöhung vom Zulaufdruck ausgehen.
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Da ein solches, den Zulaufdruck mit verwertendes Druckerhöhungsc.
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system notwendigerweise wirtschaftlicher ist, wird es heute ausnahmslos
zugelassen, wenn nicht sogar vorgeschrieben.
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Die übliche Ausführung solcher Druckerhöhungsanlagen verwendet demgemäß
einen geschlossenen Vorlaufbehälter mit Luftpolster,der unter Zwishenschaltung eines
Rückflußverhinderers direkt an das Zulaufnetz angeschlossen ist. Von diesem Vorlaufbehälter
führt eine Leitung zum Saug- bzw. Zulaufstutzen
der Druckerhöhungspumpe oder -pumpen, deren Druckstutzen,eine Leitung entweder direkt
zum Verbraucher führt, gegebenenfalls auch zur Entlastung dieser Leitung durch einen
Nebenanschluß mit einem Druckbehälter verbunden sein kann oder auch direkt nur an
einenDruckbehälter angeschlossen ist, aus dem dann das Verbrauchernetz mit erhöhtem
Druck gespeist wird, Das Druckluftpolster im Vorlaufbehälter bildet sich entweder
beim Einfüllen des Zulaufwassers, wobei die im Behälter befindliche Luft mit dem
Wasserdruck der Zulaufleitung zusammengedrückt wird (gerin gesLuftpolstervolumen),
oder dieses Luftpolster wird durch eine eigene Druckluft quelle erzeugt oder vergrößert,
wobei die Luftzuführung automatisch gesteuert und das Luftvolumen des BeZ hälters
automatisch begrenzt werden kann. Das Luftpolster im Druckbehälter der Anlage, das
die Funktion einer automtischen, druckabhängigen Pumpensteuerung überhaupt erst
ermöglicht, wird praktischen ausnahmslos durch Zuführung von Druckluft erzeugt und
aufrecht erhalten.
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Es sind Druokerhöhungsanlagen bekannt, in denen die Druck erhöhungspumpen
außen an den Druckbehälter angebaut sind; bei anderen Systemen werden Tauchpumpen
verwendet, die zusammen mit dem zu ihrer Speisung erforderlichen Rohrmantel außerhalb
oder innerhalb des Druckbehälters angeordnet sind und in diesen
fördern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung des bekannten,
geschlossenen Vorlaufbehalters eine für die Serienfertigung geeignete Druckerhöhungsanlage
zu bauen, die sich durch besonders geringen Platibedarf, große Laufruhe und verminderte
Endmontageaufwendungen auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine oder mehrere,
als Tauchpumpen ausgebildete Druckerhöhungspumpen unter Vermeidung des eingangs
beschriebenen Rohrmantels direkt in den Vorlaufbehälter eingebaut werden. Der Vorlaufbehälter
enthältzur Erfüllung seiner eigentlichen Aufgabe der Druckstoßdämpfung und Unterdruckvermeidung
im Zulaufsystem ein Luftpolster, das bei Druckminderung durch eine automatische
Steuerung laufend von einer Druckluftquelle ergänzt wird, wobei aber eine zu starke
Ausdehnung des Druckluftpolsters (Überbelüftung) durch eine automatische Luftablaßvorrichtung
vermieden wird. Der Vorlaufbehälter wird unter Zwischenschaltung eines Rückflußverhinderers
direkt an das Zulaufnetz angeschlossen.
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Das zulaufende Wasser füllt den Vorlaufbehälter so lange auf, bis
sich die im Behälter befindliche Luft auf den Zulaufdruck verdichtet hat und ein
weiteres Zuströmen von Wasser daher nicht mehr stattfindet. Eine Volumenbegrenzung
fürdas Druckluftpolster stellt sicher, daß der Wasserspiegel im Behälter nicht tiefer
absinken kann,als bei der jeweiligen Höhe der Pumpeneintrittsöffnungen für einen
störungsfreien Pumpenbetrieb zulässig ist.
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Bei dieser Anordnung saugen die Tauchpumpen das Wasser aus dem sie
umgebenden, unter dem Zulauf druck stehenden Wasserinhalt des Vorlaufbehälters an
und fördern durch die Druck stutzen der Pumpen und einet Sammelleitung nach außerhalb
des Vorlaufbehälters. Die Tauchpumpe oder pumpen können dabei mit ihrem bzw. ihren
Druckstutzen an einem oberen Abschlußdeckel des Vorlaufbehälters angebracht, zusammen
mit dem Deckel vom Behält er abnehmbar sein, im übrigen aber frei im Vorlaufbehälter
niederhängen. Die Stromzuführung zu den Unterwassermotoren der Tauchpumpen erfolgt
über ein druckdicht durch die Behältern wand oder den oberen Abschlußdeckel hindurchgeführtes
Kabel.
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Bei Anlaufen einer oder mehrerer derart angeordneter Tauchpumpen
saugen sie das zu fördernde Wasser zunächst aus dem unter Druck stehenden Wasserinhalt
des Vorlaufbehälters an, wobei sich das Druckluftpolster ausdehnt. Dadurch wird
vermieden, daß beim Einschalten der Pumpen das Wasser in der Zulaufleitung so stark
beschleunigt wird1 daß Unterdruckstöße im Zulaufnetz auftreten können. Andererseits
wird beim Abschalten der Pumpen vermieden, daß die Wassergeschwindigkeit in der
Zulaufleitung zu rasch abnimmt, da in diesem Fall zunächst das Druckluftpolster
im Vorlaufbehälter zusammengepreßt und demgemäß die Strömungsgeschwindigkeit des
Zulaufwassers nicht plötzlich, sondern nur langsam verzögert wird. Die an sich bekannte
automatische Luftergänzung und Luftmengenbegrenzung kann in der üblichen Weise durch
Niveauschalter, Schwimmerventile oder ähnliche Anordnungen bewirkt werden und ist
ebenso wie die grundsätzliche
Wirkungsweise des Vorlaufbehälters
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Das von der oder den Tauchpumpen geförderte Wasser von erhöhtem Druck
kann Je nach der Art der gewählten automatischen Steuerung oder Je nach der Höhe
des Druckwasserbedarfes entweder direkt in das mit höherem Druck zu speisende Versorgungsnetz
oder auch in einen Vorratsdruckbehälter gefördert werden, wobei für den Betrieb
der Tauchpumpe oder -pumpen die für Druckerhöhungsanlagen bekannten Steuersysteme
verwendet werden können. Alle für den Betrieb und die Automatik einer solchen Druckerhöhungsanlage
notwendigen Bestandteile wie Jchaltkästen etc. können am Vorlaufbehälter fest angebracht
werden, so daß die Druckerhöhungsanlage vom Hersteller montage fertig geliefert
und am Aufstellungsort mit geringstmöglichem Aufwand aufgestellt und angeschlossen
werden kann. Sie ist dann nur noch durch serienmäßige Teile zu ergänzen z.B. durch
einen Druckbehälter, für dessen Betrieb die zur Belüftung des Vorlauf~ behälters
verwendete Druckluftquelle mitbenutzt werden kann, z.B. ein am Vorlaufbehälter angebauter
Kompressor.
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Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Drukerhöhungsanlage
nach der Erfindung in schematischer Darstellung, Aus einem Wasserleitungsnetz 1
strömt das unter dem normalen Zulaufdruck stehende Wasser durch eine Leitung 2,
einen Rückflußverhinderer 3 und einen EinlaBstutzen 4 in einen Vorlaufbehälter 5.
Es sammelt sich dort zu einem Wasservorrat, über dem eioh ein Luftpolster 6 befindet.
Der Wasservorrat wird
von den als Tauchpumpen ausgebildet Druckerhöhungspumpen
7 durch die Saugöffnungen 8 angesaugt. Die Tauchpumpen werden je durch einen Unterwassermotor
9 angetrieben, deren Stromzuführungskabel 10 durch den auf einem oberen Öffnungsstutzen
11 des Vorlaufbehälters sitzenden Deckel 12druckdicht hindurchgeführt sind.Die Tauchpumpen
# fördern das angesaugte Wasser mit erhöhtem Druck durch Rückflußverhinderer 13
in senkrechte Druckleitungen 14, mit denen die Tauchpumpen am Behälterdeckel 12
befestigt sind und frei in den Vorlaufbehälter 5 niederhängen. Die beiden Druckleitungen
14 vereinigen sich außerhalb des Vorlaufbehälters 5 zu einer Sammlleitung 15, die
zum Verbaucher bzw. einem mit erhöhtem Wasserdruck zu speisenden Verbrauchernetz
oder zu einemDruckbehälter führt.
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Am Vorlaufbehälter 5 ist in vorberechneter Höhe ein Niveauschalter
16 montiert, der bei Überschreitung des oberen Wasserspiegels 22 einen Kompressor
17 einschaltet. Der Kompressor fördert dann Luft durch eine Leitung 18und ein Rücksohlagventil
19 in den Vorlaufbehälter 5, wodurch sich das Luftpolster 6 vergrößert Aus der Wasserspiegel
22 sinkt. Die aufzeit des Kompressors 17 ist zeitlich begrenzt, so daß be zu keiner
Überbelüftung kommen kann. Anstelledes Kompressors kann auch eine andere Durckluftquelle
vorgesehen sein, wobei dann statt des Kompresors ein Magnetventil zum Steuern der
Druckluftzuführung verwendet wird.
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Sinkt# infolge Überbelüftung oder durch Absinken des Zulaufdruckes
der Wasserstand im Vorlaufbehälter 5 auf ein vorbestimmtes
Niveau
23 ab, so wird ein in diesem Bereich vorne sehenes, schwimmergesteuertes Luftauslaßventil
21 geöffnet und läßt den Luftüberschuß ro lange ab, bis der Druck im Luftpol ster
ohne weitere Senkung des Wassersplegels den neuen Verhältnissen angepaßt ist. Dadurch
ist sichergestellt, daß der Wasserspiegel im Vorlaufbehälter 5 stets zwischen den
Höhen 22 und 23 steht und weder Luft in die Tauchpumpen 7 einströmt, noch ein Luftmangel
auftreten kann.
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Die Stromzuführungskabel 10 fahren zu einem angebauten Schaltkasten
24, der alle Schaltgeräte für die Pumpenmotoren 9, den Kompressor 17, alle Sicherungen
sowie alle sonstigen, funktionsnotwendigen Schaltelemente enthält, sofern sie nicht
an anderer Stelle montiert werden müssen. Sind die Anstriebsmotoren 9 der Tauchpumpen
7 als Drehstrommotoren ausgebildet, so wird in den Schaltkasten auch eine an sich
bekannte, optische Drehstromphasenfolgeanzeige mit Wechselschalter eingebaut, durch
die die richtige Drehrichtung der eingebauten Tauchpumpen bei der Installation der
Druckerhöhungsanlage durch bloße Schalterbetätigung eingestellt und kontrolliert
werden kann.