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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Start-
und Anhaltekontrolle einer hydraulischen Pumpe.
Hintergrund der Erfindung
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In einigen hydraulischen Netzwerken, in denen eine Flüssigkeit
durch eine Pumpe zur Verfügung gestellt wird, wie zum Beispiel
einen Druckwassertank einschließende Wasserinstallationen im
Haus oder im allgemeinen mit Elektromotor betriebene
Wasserpumpen, muß die Pumpe entsprechend den Bedürfnissen angehalten und
gestartet werden. Kurz gesagt, besteht die Schwierigkeit darin,
daß die Pumpe bei geöffnetem Hahn oder Ventil gestartet werden
muß, um den Druck in dem Tank und dem angeschlossenen Netzwerk
zu halten, und daß sie bei geschlossenem Hahn gestoppt werden
muß, um einen Druckanstieg über einen gewünschten Wert zu
verhindern.
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Heutzutage gibt es einige Vorrichtungen zur Start- und
Anhaltekontrolle einer solchen Pumpe.
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Die weitestverbreitetste Vorrichtung weist einen
druckkontrontrollierten Schalter zur Verbindung und Abtrennung der Pumpe
innerhalb maximaler und minimaler Druckgrenzen auf. Zur Dämpfung
hydraulischer Wellen und auch zum Betrieb als
Flüssigkeitsakkumulator mit der Folge einer Verlängerung der Zeitdauer zwischen
Start- und Anhaltevorgang der Pumpe, ist die Vorrichtung mit
einer sogenannten "Hydrosphäre" ausgestattet, also mit einem
sphärenförmigen Behälter, in dessen Innerem eine bewegbare
Membran auf der einen Seite dem Netzwerk-Flüssigkeitsdruck
ausgesetzt ist und auf der anderen Seite eine gegebene Menge
Druckluft mit einem entsprechend dem Netzwerkdruck variabelen
Volumen, einschließt.
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Ein Sicherheitsdetektor, der auf der Basis des minimalen
Flüssigkeitsstands im Tank arbeitet, muß zusammen mit der obigen
Vorrichtung installiert werden, um die Pumpe am Abbrennen zu
hindern, wenn sie ansaugt und keine Flüssigkeit im Netzwerk ist.
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Ferner besitzt diese Art von Einrichtungen mehrere Nachteile.
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Erstens besteht die Hydrosphäre in der Regel aus Stahl, welcher
rostet und somit eine Schädigung der Membran und einen häufigen
Austausch der letzteren nach sich zieht. Zweitens ist die
Hydrosphäre sehr sperrig, woraus sich Schwierigkeiten beim Einbau
derselbigen ergeben.
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Aufgrund der Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung gibt es immer
eine durch einen Druckkontrollschalter geregelte Druckvariation
zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert. Diese
Druckvariation kann sehr hoch, beispielsweise 2-3 kg/cm², sein und hat
somit negativen Einfluß auf den Gebrauch einiger Vorrichtungen,
wie zum Beispiel gasbetriebener Wassererhitzer, in denen die
Zündung durch den Wasserdruck gesteuert wird.
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Es ist auch eine andere Art einer Vorrichtung, offenbart in
EPA-0
219 360, bekannt, welche im wesentlichen einen
Strömungsdetektor, der bei Abwesenheit einer Strömung das Anhaltesignal an
die Pumpe gibt, einem Druckdetektor, der für einen vorbestimmten
Druckwert das Startsignal an die Pumpe gibt, und eine
Flügelradeinrichtung für den Druckdetektor, bestehend aus der
hydrosphärischen Membran, auf welche die innere Luft wirkt, aufweist.
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In diesem Fall werden einige der Probleme gelöst, da die Pumpe
durch den Strömungsdetektor so gestartet wird, daß der
Druckwelleneffekt beträchtlich verringert wird.
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Jedoch ist eine Hydrosphäre immer noch vorhanden, obwohl sie
aufgrund des verringerten Druckwelleneffekts kleiner sein kann.
Einige dem Gebrauch einer Hydrosphäre anhaftende Nachteile
bleiben somit erhalten: Der Luftdruck innerhalb der Hydrosphäre ist
schwer einstellbar und es kommt mit der Zeit immer zu
Druckverlust, wodurch periodisches Nachfüllen der Luft erforderlich ist.
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Die Hydrosphärenmembran schließt einen mit dem hydraulischen
Netzwerk verbundenen Hohlraum ab und der Druckdetektor weist
einen durch die Membran geschobenen bewegbaren Teil und einen im
Vorrichtungskörper an der Verschiebungsposition des bewegbaren
Teils angebrachten festen Teil auf.
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Der Strömungsdetektor weist ebenfalls einen bewegbaren und einen
im Vorrichtungskörper befestigten Teil auf.
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Andererseits ist an dem Strömungsdetektor ein durch
Flüssigkeitsströmung betriebenes Ventil angeschlossen, welches mit
einer Rückholfeder ausgestattet ist, die ein Verschließen abrupt
durchführt und somit den Druckwelleneffekt vergrößert.
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Es ist auch eine andere Vorrichtung in DE-A-22 38 799 offenbart,
in welcher der Strömungsdetektor in vertikaler Richtung bewegbar
ist und die Wirkungsweise eines durch Schwerkraft
selbstschließenden
Ventils ausübt. In dieser speziellen Anordnung ist keine
Feder nötig, da das Ventilgewicht dem Druck der
Flüssigkeitsströmung entgegenwirkt.
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Allerdings ist in dieser Schrift der Druckdetektor im Netzwerk
ein herkömmlicher von der Vorrichtung unabhängiger Presostat.
Beschreibung der Erfindung
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung findet eine Lösung für die
oben genannten Probleme und erzielt andere noch zu beschreibende
Vorteile.
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Die Start- und Anhaltekontrollvorrichtung einer hydraulischen
Pumpe, der Gegenstand der Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet,
daß der bewegbare Teil des Druckdetektors und der bewegbare Teil
des Strömungsdetektors fluchtend ausgerichtet sind; daß die
Membran einstückig mit dem bewegbaren Teil des Druckdetektors
ausgebildet ist; daß die Antriebseinrichtung für den bewegbaren
Teil des Druckdetektors von einer Feder gebildet wird, die
zwischen dem bewegbaren Teil und dem Vorrichtungsgehäuse montiert
ist; und daß der feste Teil des Druckdetektors und der feste
Teil des Strömungsdetektors aus einem einzigen magnetischem
Detektor bestehen, der an ein Verstärkernetzwerk angeschlossen
ist.
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Die Vorrichtung der Erfindung verzichtet gänzlich auf eine
Hydrosphäre und beseitigt somit alle mit ihrem Gebrauch
verbundenen Probleme. Außerdem wird neben der Reduzierung der
Wartungsprobleme der Membran ein stabiler Druck erreicht, da dieser
Druck nicht länger vom Luftdruck abhängt. Überdies besitzt der
bewegbare Teil des Druckdetektors einen längeren Hub, welcher
eine Vielzahl von Stellungen in selbem Druckdetektor erlaubt.
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Die Fluchtung des bewegbaren Teils des Detektors liefert eine
bauliche Vereinfachung der Vorrichtung.
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Zuletzt besitzt die Vorrichtung einen einzigen magnetischen
Detektor, welcher sie, insbesondere für den mit dem Detektor
verbundenen elektronischem Stromkreis, vereinfacht.
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Vorzugsweise ist der bewegbare Teil des Druckdetektors ein
Permanentmagnet und der befestigte Teil desselben ein an ein
Verstärkernetzwerk angeschlossener Magnetdetektor. Dieser Detektor
liefert eine große Genauigkeit und ein schnelles
Ansprechverhalten. Auch ist die Zuverlässigkeit des Magnetdetektors in Bezug
auf andere, gewöhnlicherweise verwendete Detektoren, wie
fotoelektrische Zellen, bemerkenswert.
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Vorteilhafterweise ist die Spannung der Antriebsfeder
einstellbar, womit eine Regulierung des minimalen Drucks zum Pumpenstart
geschaffen ist. Diese Art einer Regulierung ist wesentlich
komfortabler und schneller als die in der mit der Hydrosphäre
ausgestatteten bekannten Vorrichtung verwendeten Regulierung, in
der auf eine pneumatische Pumpe zugegriffen werden muß.
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Ein wichtiges zu unterstreichendes Merkmal liegt darin, daß der
bewegbare Teil des Druckdetektors in seiner unteren Stellung
unter der Zone liegt, welche einer Detektion eines minimalen
Drucks im Detektor entspricht. In dieser Stellung ist der
Detektor nicht in Betrieb gesetzt und er wirkt als
Minimal-Flüssigkeits-Pegel-Detektor.
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Daher besitzt der bewegbare Teil des Druckdetektors drei
verschiedene Stellungen: Eine obere Stellung, in welcher der
Detektor nicht in Betrieb gesetzt ist, eine mittlere Stellung, in
welcher der Detektor in Betrieb gesetzt ist, und eine untere
Stellung, in welcher der Detektor ebenfalls nicht in Betrieb
gesetzt ist.
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Wenn er sich in seiner untersten Position befindet, ist er nicht
nur ein einfacher Minimaldruckdetektor, sondern arbeitet als
Pegeldetektor zur Verhinderung und der dementsprechenden
Schädigung des Pumpenbetriebs, wenn sich im Netzwerk keine Flüssigkeit
befindet.
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Es ist auch vorzuziehen, daß der bewegbare Teil des
Strömungsdetektors ein Permanentmagnet ist, und daß der befestigte Teil
des Strömungsdetektors ein an ein Verstärkernetzwerk
angeschlossener magnetischer Detektor ist. Wie oben im Zusammenhang mit
dem Druckdetektor angedeutet, liefert dieser Strömungsdetektor
sowohl eine große Genauigkeit als auch ein schnelles
Ansprechverhalten. Andererseits ist auch die Zuverlässigkeit des
Magnetdetektors, in Bezug auf andere Arten von verwendeten Detektoren,
wie fotoelektrische Zellen, anzumerken.
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Zuletzt ist es auch wichtig, zu bemerken, daß das
Verstärkernetzwerk mit einem Druckknopf für manuelles Emulieren des
magnetischen Detektorsignals versehen ist. Dieses Merkmal ist
insbesondere zum manuellen Starten der Pumpe, wenn sich kein Wasser
im Tank befindet, nützlich. Nachdem der Tank gefüllt wurde, wird
die Pumpe manuell gestartet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der obigen Ausführung wird eine
Zeichnung beigefügt, welche ein diagrammatisches und nicht
beschränkendes Beispiel einer praktischen Ausführungsform zeigen. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine Ansicht des Längsabschnitts der Vorrichtung der
Erfindung, welche die Situation zeigt, in der es keine
Flüssigkeitsströmung gibt und keine Flüssigkeit in dem
Tank ist;
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Fig. 2 eine Detailansicht des Ventils, und
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Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer dem Start der
Flüssigkeitsströmung entsprechenden Situation.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
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Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung der Erfindung einen
Druckdetektor mit einem bewegbaren Teil, welcher aus einem in einem
Gehäuse 2 montierten Magnet 1 gebildet ist, wobei das Gehäuse
mit einer Membran 3 verbunden ist, welche ihrerseits in einem
Hohlraum des Körpers 9 so montiert ist, daß sie eine mit der
Umgebung in Verbindung stehende atmosphärische Kammer 3a und
eine durch eine nichtgezeigte Einrichtung mit dem
Druckwassernetzwerk verbundene Druckkammer 3b definiert, auf. Der feste
Teil des Detektors wird aus einem magnetischem Detektor 4
gebildet, welcher mit einem Verstärkernetzwerk 5 verbunden ist, das
seinerseits durch herkömmliche, nicht weiter zu beschreibende
Maßnahmen mit dem Kontrollschalter des Pumpenmotors verbunden
ist. Die Vorrichtung weist auch einen Strömungsdetektor auf;
dessen bewegbarer Teil in vertikaler Richtung verschiebbar
gelagert ist, beinhaltet einen Magnet 6, und ist, während ihr fester
Teil aus dem selben Magnetdetektor 4 und dem Verstärkernetzwerk
5 gebildet wird, so angeordnet, daß sie die Wirkungsweise eines
Schließventils 7 ausübt. Eine zwischen dem Körper 2 und dem
Vorrichtungskörper 9 montierte Feder 8 beaufschlagt die Membran
3 des Druckdetektors. Die Beaufschlagungskraft auf die Feder 8
kann mittels einer Schraube 10 eingestellt werden.
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Wie in Fig. 1 zu sehen, ist das Verstärkernetzwerk mit einem
Druckknopf 11 zum manuellen Emulieren des magnetischen
Detektorsignals
4 vorgesehen.
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Fig. 2 zeigt ein Detail des Ventils 7, mit der auf die Schultern
13 des Körpers 9 gepaßten Verschlußdichtung 12. Dies ist ein
Beispiel einer Ausführungsform; wie offensichtlich, kann jeder
geeignete Verschluß einer anderen Art verwendet werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung dieser Erfindung ist wie folgt:
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Wenn kein Wasser in dem Netzwerk ist, befindet sich die
Vorrichtung in der in Fig. 1 gezeigten Stellung.
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Wenn Wasser in dem Netzwerk ist und der Hahn geschlossen ist,
steht das Wasser unter Druck und der bewegbare Teil 1, 2
befindet sich, wie in Fig. 3 gezeigt, in seiner oberen Stellung.
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Wenn das gesamte Netzwerk im Betriebszustand mit Wasser gefüllt
ist und wenn ein Hahn (nicht gezeigt) geöffnet wird, um eine
Wassermenge zum Gebrauch zur Verfügung zu stellen, beginnt das
Wasser in dem hydraulischen Netzwerk zu zirkulieren und es tritt
in die Vorrichtung der Erfindung durch den Einlaß 14 ein und
treibt den bewegbaren Teil 7 des Strömungsdetektors zurück, bis
sich dieses Teil in der Stellung nach Fig. 3 befindet, in
welcher der Magnetdetektor 4 ein Signal durch das
Verstärkernetzwerk 5 zum Antriebsmotor der Pumpe sendet, um letztere
anzulassen.
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Wenn die Pumpe betrieben wird, verringert sind der hydraulische
Druck, aber die Membran 3 wird gegen die Wirkung der Feder 8 in
der mittleren Position beibehalten und sie zieht den Körper 2,
in dem der Magnet 1 eingebaut ist, mit. Während der Magnet 6 dem
Detektor 4 gegenübersteht, bleibt die Pumpe in Betrieb.
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Wenn der Hahn geschlossen wird, hört das Wasser auf zu Strömen
und der bewegbare Teil 7 des Strömungsdetektors fällt unter
Schwerkraft in die Stellung in Fig. 1. In dieser Stellung hat
sich der Magnet 6 vom Detektor 4 wegbewegt, der Druck ist
angestiegen und der bewegbare Teil 1, 2 des Druckdetektors befindet
sich in seiner oberen Position und veranlaßt somit ein zur Pumpe
zu sendendes Anhaltesignal. Solange ein Druck in dem Netzwerk
herrscht, bleibt die Membran in der Position von Fig. 3.
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In dem Fall, in dem kein Wasser im Netzwerk vorhanden ist, kommt
die Membran in die in Fig. 1 angedeutete Stellung, und somit
befindet sich der Magnet 1 unter der einer Detektion des
Minimaldrucks durch den Detektor 4 entsprechenden Zone, in welcher
der Detektor 4 nicht in Betrieb gesetzt ist und als ein Minimum-
Flüssigkeitspegel-Detektor arbeitet. Zum Starten der Pumpe, muß
der Druckknopf heruntergedrückt werden.
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Wie oben erklärt, ist die Spannung der Feder 8 zur Regulierung
des Minimaldrucks für den Pumpenstart einstellbar.