DE2238799B2 - Automatische steuereinrichtung fuer foerderpumpen - Google Patents

Description

der Ausgangsleitung zugeführt wird, und andererseits bis nach Beendigung einer Wasserentnahme die Pumpe abgeschaltet wird, da zuvor erst das Gewicht in seinen Ruhezustand gelangen muß und dann erst der damit wieder in seine ansprechbare Stellung geschaltete Druckschalter auf die dann in der Ausgangsleitung herrschenden Druckverhältnisse ansprechen kann.

Aus der FR-PS 1181949 ist ein Ruckschlagventil bekannt, dessen Ventilkörper über eine Übertragungsstange mit einem Abtastschalter zusammenwirkt Am oberen Teil der Übertragungsstange ist zu diesem Zweck ein magnetisches oder magnetisch gut leitendes Material vorgesehen, das mit einem Magneten des Abtastschalters so zusammenwirkt, daß dieser bei sich in seiner unmittelbaren Nähe befindlichem oberen Teil der Übertragungsstange eine bestimmte Längsbewegung ausführt, die über eine geeignete mechanische Hebelanordnung zum Schließen und öffnen eines elektrischen Schalters benutzt wird. Mit diesem bekannten Rückschlagventil kann daher bei geöffnetem Rückschlagventil der elektrische Schalter ebenfalls geöifnet werden, während er bei geschlossenem Rückschlagventil ebenfalls geschlossen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine automatische Steuereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß mit ihr einerseits eine Förderpumpe möglichst schnell auf die jeweils herrschenden Druck und Strömungsverhältnisse anspricht, andererseits jedoch auch bei sich über einen relativ großen Arbeitsbereich erstreckenden Druck- und Strömungsverhältnissen immer nur dann anspricht, wenn tatsächlich eine Ein- oder Ausschaltung der Pumpe erwünscht ist, so daß also die Schaltspiele der Steuereinrichtung auf das erforderliche Mindestmaß beschränkt sind.

Bei einer Steuereinrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch ein in dem Rohrverbindungsstück von dessen unterem bis zu dessen oberem Ende verlaufendes inneres Rohr, durch ein außerhalb des Rohrverbindungsstückes angeordnetes, das obere Ende des inneren Rohres mit dem Auslaß des Rohrverbindungsstückes verbindendes Umgehungsrohr, durch ein als Ventilkörper eines weiteren Rückschlagventils wirkendes weiteres Gewicht, das entsprechend der Wasserströmung in dem inneren Rohr dessen Strömungsdurchlaß zu dem Umgehungsrohr durch eine Auf- oder Abbewegung öffnet oder schließt, und durch einen Abtastschalter, der auf die Bewegung des weiteren Gewichtes zur Abschaltung der Förderpumpe anspricht

Durch das innerhalb des Rohrverbindungsstückes verlaufende innere Rohr wird ein von dem eigentlichen Strömungsweg durch das Rohrverbindungsstück getrennter weiterer Strömungsweg relativ kleinen Querschnittes geschaffen, durch den ebenfalls das von der Förderpumpe geförderte Medium an den Auslaß des Rohrverbindungsstückes gelangen kann. Auch dieses innere Rohr hat dabei einen nach Art eines Rückschlagventils ausgebildeten verschließbaren Strömungsdurchlaß, der in Abhängigkeit der Strömung innerhalb des inneren Rohres geöffnet und geschlossen wird. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wirkt sich dieser zusätzliche Strömungsweg so aus, daß bereits bei einer relativ kleinen Strömung, also z. B. bei einer noch kleinen Fördermenge der Förderpumpe das weitere Rückschlagventil des inneren Rohres bereits anspricht und den Strömungsdurchlaß des inneren Rohres freigibt, so daß dieses relativ kleine Fördervolumen durch das innere Rohr und das Umgehungsrohr an den Auslaß des Rohrverbindungsstückes gelangen kann. Damit setzt aber unmittelbar nach Einschaltung der Pumpe, z. B. durch Ansprechen des Druckschalters bei Auftreten eines relativ geringen Druckes in dem Auslaßrohr, die Strömung des zu fördernden Mediums ein, ohne daß dazu das relativ schwere Gewicht des ersten Rückschlagventils durch eine ausreichende Aufwärtsbewegung den Ströniungsdurchlaß des Verbindungsrohrstückes bereits geöffnet haben muß. Erst

ίο bei einer weiteren Vergrößerung der Strömung, die eine relativ große Entnahme des zu fördernden Mediums voraussetzt, wird auch das erste Gewicht nach oben bewegt, wodurch der einen sehr viel größeren Strömungsquerschnitt aufweisende Strömungsdurchlaß

is innerhalb des Rohrverbindungsstückes geöffnet wird. Durch das zusätzliche innere Rohr und das Umgehungsrohr setzt also die Strömung nach Einschalten der Pumpe durch Betätigung des Druckschalters sehr viel schneller ein, als bei den bisher bekannten vergleichbaren Steuereinrichtungen. Wird nach einer bestimmten Zeit kein oder nur noch sehr wenig Fördermedium entnommen, so kehrt als erstes das erste Gewichi innerhalb des Rohrverbindungsstückes in seine Ruhelage zurück, d. h. schließt den Strömungsdurchlaß relativ großen Querschnittes innerhalb des Rohrverbindungsstückes, da die nur noch sehr kleine Strömung zum Aufwärtshalten dieses ersten Gewichtes nicht mehr ausreicht. Die noch verbleibende geringe Strömung findet daher ausschließlich durch das innere Rohr und das Umgehungsrohr hindurch statt Nimmt auch diese Strömung im inneren Rohr weiter ab, so bewegt sich auch das weitere Gewicht wieder nach unten und verschließt damit auch den zwischen innerem Rohr und Umgehungsrohr vorhandenen Strömungsdurchlaß. Gelangt das weitere Gewicht in seine Ruhestellung, so wird dieses gleichzeitig durch den Abtastschalter festgestellt, der daraufhin die Förderpumpe abschaltet. Auf diese Weise ist eine sehr feinfühlige Abschaltung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung möglich, die immer erst dann stattfindet, wenn tatsächlich annähernd kein Fördermedium an der Auslaßseite mehr entnommen wird. Ist dieses der Fall, so erfolgt allerdings die Abschaltung sehr schnell, da das relativ kleiviere weitere Gewicht mit dem zugehörigen relativ kleinen Strömungsquerschnitt des inneren Rohres annähernd trägheitslos arbeitet Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung findet also die Einschaltung der Förderpumpe jeweils durch den Druckschalter und die Abschaltung der Förderpumpe jeweils durch den Abtastschalter statt, so daß eine mechanische Sperrung des Druckschalters mit der dadurch bedingten Vergrößerung der Ansprechzeiten nicht erforderlich ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigt

A b b. 1 eine Vorderansicht der Gesamtanordnung,
A b b. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die wesentlichen Teile der Anlage und
A b b. 3 ein Diagramm der Betriebskurven der Anlage.

In A b b. 1 und 2 ist ein T-förmiges Rohr-Verbindungsstück 1 gezeigt, das einen Flansch Xa auf der Saugseite, einen oberen Flansch 16und einen Flansch Ic auf der Austrittsseite aufweist Ein Deckel 2 aus nicht magnetischem Material ist flüssigkeitsdicht am oberen Ende des Rohrverbindungsstückes angebracht. Ein Übergangsrohr 4, das mit einer unterhalb gelegenen Pumpe 3 in Verbindung steht, ist εη dem unteren Ende

des Rohr-Verbindungsstückes über eine Lochplatte 6 angebracht. Innerhalb des Rohrverbindungsstückes 1 ist ein inneres Rohr 8 vorgesehen, das mit dem oberen Deckel an der Außenseite des Rohrverbindungsstückes

1 in Verbindung steht, wobei ein Gewicht 7 und ein auf s die Strömung ansprechendes weiteres Glied 9 unabhängig voneinander angeordnet sind. Das flanschförmige Ende Ic auf der Austrittsseite ist mit dem oberen Deckel

2 über ein Umgehungsrohr 21 verbunden.

An einem Punkt der äußeren Oberfläche des Deckels 2 ist ein Abtastschalter 10 vorgesehen, der das Gewicht

9 in seiner untersten Stellung erfaßt. Ferner sind Klemmen 10a zur Verbindung mit der Steuerung und ein Reinigungsventil 12 für den Deckel 2 vorgesehen.

Ein Fußventil 13 ist an dem unteren Ende des ij Saugrohres 14 einer Pumpe 3 angebracht. Ein Übergangsrohr 15 ist mit dem Flansch Ic auf der Austrittsseite des Rohrverbindungsstücks 1 sowie mit einem Sammelbehälter 16 und einem Anlaß-Druckschalter 17 verbunden. Eine Wasserversorgungsleitung to 18, die direkt mit dem Haus-Wasserversorgungssystem verbunden ist, steht mit dem Übergangsrohr 15 über ein Schieberventil 19 in Verbindung.

Der Druckschalter 17 öffnet oder schließt entsprechend dem Druck in dem Übergangsrohr 15. Es wird beispielsweise bei einem Druckabfall in dem Rohr geschlossen. Er steht mit der Pumpensteuerung 20 über eine Schaltung 17a in Verbindung. Die Pumpensteuerung 20 reagiert auf die Einwirkung des Abtastschalters

10 und des Druckschalters 17 und schaltet dadurch den nicht gezeigten Motor der Pumpe 3 ein oder aus. Der Motor wird daher entsprechend den Signalen von verschiedenen Abtasteinrichtungen ein- oder ausgeschaltet.

Der Wasserstrom verläuft bei dem vorliegenden System, wie durch die Pfeile in A b b. 2 veranschaulicht ist, von dem Fußventil 13 durch das Rohrverbindungsstück 1 zu der Wasserversorgungsleitung 18 und damit zu einem nicht gezeigten Wasserbehälter für eine weitere Verteilung an die Haushalt-Wasserhähne. Im folgenden soll die automatische Wasserversorgung und Unterbrechung nach den zuvor erwähnten Grundsätzen erläutert werden.

Wenn zunächst kein Wasser durch das Rohr-Verbindungsstück 1 strömt, befindet sich das Gewicht 7 in der untersten Stellung. Wenn Wasser aufwärtsgepumpt wird, schwimmt das Gewicht 7 von der Öffnung in der Lochplatte auf und läßt damit das Wasser nach oben hindurch. Auf diese Art wird das Wasser von dem Rohrverbindungsstück über das Übergangsrohr 15, das Schieberventil 19 und die Wasserversorgungsleitung 18 zu den Versorgungsstellen geleitet. Wenn eine Wasserversorgung nicht mehr erforderlich ist oder wenn der Wasserverbrauch unterbrochen wird, fließt kein weiteres Wasser durch die Leitung. Folglich senkt sich das Gewicht 7 ab, und das auf die Strömung ansprechende Glied 9 senkt sich ebenfalls und wird durch den Abtastschalter 10 erfaßt. Folglich wird mit Hilfe der Pumpensteuerung 20 der Pumpenmotor angehalten und der Wasserstrom wird unterbrochen.

Wenn wiederum Wasser entnommen wird, fällt der Wasserdruck in den Rohren ab und der Druckschalter 7 schaltet entsprechend diesem Druckabfall den Pumpenmotor über die Pumpensteuerung 20 ein. Folglich wird ein Wasserstrom in der Leitung und in dem Rohrverbindungsstück 1 erzeugt. Auf diese Art wird die Wasserversorgung fortgesetzt. Im einzelnen geschieht dabei folgendes: Wenn kein Wasser hindurchtritt, liegen das auf die Strömung ansprechende Gewicht 9 und das Gewicht 7 aufgrund ihrer Schwerkraft in ihren untersten Stellungen, wie dieses mit durchgezogenen Linien in A b b. 2 angegeben ist. Wenn der Pumpvorgang beginnt und eine geringe Abfangswassermenge eintritt, wird das Gewicht 9 nach oben in seine strichpunktiert dargestellte Stellung gedrückt, und das Wasser strömt durch das Umgehungsrohr 21 in Richtung des flanschförmigen Endes Ic auf der Austrittsseite des Rohrverbindungsstückes, während das Gewicht 7 (Ventil) in der unteren Stellung bleibt. Beim Zunehmen der einströmenden Wassermenge wird das Gewicht 7 angehoben und das Wasser wird dem flanschförmigen Ende Ic auch durch die öffnung 6 zugeleitet. Wenn umgekehrt die gepumpte Wassermenge absinkt, senkt sich das Gewicht 7 und ebenso das Gewicht 9 ab. Dadurch werden alle Bewegungen innerhalb des Rohrverbindungsstückes beendet.

Wenn das Wasser entsprechend einem Druckabfall in der Leitung zu laufen beginnt so kann das System auch auf einen geringen Wasserverlust in der Wasserversorgungsleitung ansprechen. Diere Möglichkeit wird dadurch ausgeschaltet daß der Sammelbehälter 16 so angeordnet ist daß der Pumpenmotor außer Betrieb bleibt, bis das Wasser über einen vorbestimmten Zeitraum oder in einer vorbestimmten Menge entnommen worden ist

A b b. 3 zeigt ein Diagramm, in dem die Kurven des Wasserversorgungs- oder Austrittsvolumen V (Abszisse) pro Zeiteinheit bei dem neuen System in Verbindung mit einer Kreiselpumpe im Vergleich zu der Gesamtdruckhöhe H, der Antriebsleitung HP, dem Wirkungsgrad η, der Drehzahl N usw. darstellen. Die gewünschten Werte zum Ein- oder Ausschalten der Pumpe werden in diesen Kurven bezeigt

Bei der beschriebenen Ausführungsform besteht der Deckel 2 des Rohrverbindungsstückes 1 aus nicht magnetischem Material. Dieses Material kann zu demselben Zweck durch magnetisches Material ersetzt werden, obwohl im letzteren Falle lediglich der Bereich, an dem der Abtastschalter 10 angebracht ist, nicht magnetisch sein sollte, so daß die magnetischen Kraftlinien nicht gestört werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Automatische Steuereinrichtung für Förderpumpen mit einem als Ventilkörper eines Rückschlagventils wirkenden, im unteren Teil eines Rohrverbindungsstückes vorgesehenen Gewicht, das sich entsprechend der Wasserströmung in dem Rohrverbindungsstück auf- und abbewegt und dadurch einen Strömungsdurchlaß öffnet und schließt, und mit einem Druckschalter zum Abtasten des Wasserdruk- ι ο kes in dem Rohrverbindungsstück zur Steuerung des Betriebs der Förderpumpe, gekennzeichnet durch ein in dem Rohrverbindungsstück (1) von dessen unterem bis zu dessen oberem Ende verlaufendes inneres Rohr (8), durch ein außerhalb des Rohrverbindungsstückes angeordnetes, das obere Ende des inneren Rohres mit dem Auslaß (1 C) des Rohrverbindungsstückes verbindendes Umgehungsrohr (21), durch ein als Ventilkörper eines weiteren Rückschlagventils wirkendes weiteres Gewicht (9), das entsprechend der Wasserströmung in dem inneren Rohr, dessen Strömungsdurchlaß zu dem Umgehungsrohr durch eine Auf- und Abbewegung öffnet oder schließt, und durch einen Abtastschalter (10), der auf die Bewegung des weiteren Gewichtes zur Abschaltung der Förderpumpe anspricht

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Steuereinrichtung für Förderpumpen mit einem als Ventilkörper eines Rückschlagventils wirkenden, im unteren Teil eines Rohrverbindungsstückes vorgesehenen Gewicht, das sich entsprechend der Wasserströmung in dem Rohrverbindungsstück auf· und abbewegt und dadurch einen Strömungsdurchlaß öffnet und schließt, und mit einem Druckschalter zum Abtasten des Wasserdruckes in dem Rohrverbindungsstück zur Steuerung des Betriebs der Förderpumpe.

   Eine solche aus der BE-PS 6 49 375 bekannte Steuereinrichtung steuert den Elektromotor einer Förderpumpe, die z. B. Wasser über das Rohrverbindungsstück an eine Ausgangsleitung gibt, die z. B. mit einem Wasserversorgungsnetz und einem Sammelbehälter verbunden ist Der untere Teil des Rohrverbindungsstückes ist als Rückschlagventil ausgebildet, wobei die von der Pumpe kommende Zuführungsleitung in einem Ventilsitz mündet, der mit einem in dem Rohrverbindungsstück auf- und abbewegbaren Gewicht als Ventilkörper zusammenwirkt. Das Gewicht wird dabei entsprechend der jeweils in dem Rohrverbindungsstück herrschenden Wasserströmung gegen die Kraft einer Rückstellfeder nach oben bewegt. Das Gewicht ist über eine Verbindungsstange mit einem Schließkegel verbunden, der mit einer im oberen Teil des Rohrverbindungsstückes vorgesehenen öffnung derart zusammenwirkt, daß diese öffnung bei der Aufwärtsbewegung des Gewichtes geschlossen wird. Über diese im oberen Teil des Rohrverbindungsstückes vorgesehene öffnung ist ein Druckschalter verbunden, mit dem der im oberen Teil des Rohrverbindungsstükkes herrschende Druck und über eine weitere Verbindung zwischen dem oberen Teil des Rohrverbindungsstückes und dem Ausgangsrohr auch der Druck in dem Auslaßrohr bzw. damit in dem Wasserversorgungsnetz erfaßt werden kann. Bei abgeschalteter Pumpe und keiner Strömung in dem Rohrverbindungsstück ruht das Gewicht auf dem Ventilsitz im unteren Teil des Rohrverbindungsstückes, wodurch das Auslaßrohr und des mit der Pumpe verbundene Zuführungsrohr strömungsmäßig voneinander abgetrennt sind. Fällt der Druck in dem Wasserversorgungsnetz und damit auch in dem Auslaßrohr z. B. durch Wasserentnahme ab, so spricht der Druckschalter auf diesen Druckabfall an, da die im oberen Teil des Rohrverbindungsstückes vorgesehene Verbindung zwischen ihm und dem Rohrverbindungsstück offen ist Über den Druckschalter wird dann der Motor der Pumpe eingeschaltet, so daß diese Wasser fördert Durch die Förderleistung der Pumpe baut sich im Zuführungsrohr ein erheblicher Förderdruck auf, der das Gewicht gegen die Kraft der Rückstellfeder nach oben drückt, wodurch der Strömungsdurchlaß zwischen dem Zuführungsrohr und dem Auslaßrohr geöffnet wird. Damit fließt das von der Pumpe geförderte Wasser in das Auslaßrohr und damit in das Wasserversorgungsnetz bzw. den Sammelbehälter. Durch die Aufwärtsbewegung des Gewichtes wird aber gleichzeitig die Verbindung zwischen dem oberen Teil des Rohrverbindungsstückes und dem Druckschalter geschlossen, so daß dieser auf den Druck in der Auslaßleitung nicht mehr ansprechen kann. Da das Gewicht infolge der Wasserströmung in seiner aufwärtsbewegten Stellung gehalten wird, wird dieser Betrieb so lange beibehalten, wie durch eine Wasserentnahme innerhalb des Wasserversorgungsnetztes oder aber Wasseraufnahme durch den Sammelbehälter eine Wasserströmung durch das Rohrverbindungsstück aufrechterhalten wird Findet dagegen keine weitere Wasserentnahme mehr statt und ist auch der Sammelbehälter gefüllt, so nimmt die Wasserströmung ab, wobei sich gleichzeitig jedoch der Förderdruck der Pumpe in der Ausgangsleitung, dem Rohrverbindungsstück und der Zuführungsleitung als statischer Druck aufbaut Da jedoch keine Wasserströmung mehr stattfindet, wird das Gewicht unter Wirkung seiner Rückstellfeder wieder nach unten bewegt und damit der Strömungsdurchlaß zwischen der Zuführungsleitung und der Ausgangsleitung geschlossen. Durch diese Abwärtsbewegung des Gewichtes wird aber auch wieder die Verbindung zwischen dem oberen Teil des Rohrverbindungsstückes und dem Druckschalter geöffnet, so daß der Druckschalter auf den in der Ausgangsleitung herrschenden Druck ansprechen kann. Da dieser Druck etwa die Größe des vollen Förderdrukkes der Pumpe hat schaltet der Druckschalter den die Pumpe antreibenden Elektromotor ab. Damit befindet sich die gesamte Anordnung wieder im Ruhezustand. Obwohl bei dieser bekannten Anordnung zwar vermieden wird, daß infolge einer sehr starken Wasserentnah me bei arbeitender Pumpe eine unerwünschte Abschaltung der Pumpe infolge eines sehr starken dynamischen Druckes, der auf den Druckschalter wirken würde, stattfinden kann, hat diese bekannte Anordnung jedoch den Nachteil, daß die Steuereinrichtung relativ träge auf die jeweils herrschenden Druck- und Strömungsbedingungen anspricht Dieses ist einmal durch die relativ große Masse des die Strömungsverbindung zwischen der Zuführungsleitung und der Ausgangsleitung freigebenden Gewichtes, die zusätzlich zu der Schwerkraft auf dieses Gewicht noch wirkende Rückstellfeder und die mechanische Außerbetriebsetzung des Druckschalters bedingt So vergeht einmal eine relativ lange Zeit nach Ansprechen des Druckschalters zum Einschalten der Pumpe, bis eine ausreichende Fördermenge an Wasser