DE4401680A1

DE4401680A1 - Elektronisch gesteuertes Pumpenaggregat unter Anwendung eines Flüssigkeitsdruckes

Info

Publication number: DE4401680A1
Application number: DE19944401680
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-21
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 1994-06-16

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Zur Nutzung von Regenwasser, welches z. B. in einer Zisterne gespeichert ist, wird Pumpenenergie zur Beförderung von Wasser zum Verbraucher benötigt. Bei entsprechender Ausführung des Pumpenaggregats ist eine Anwendung als Betonpumpe möglich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der Zeitschrift "Selbermachen" 8/93 sowie aus dem Buch Regenwassernutzung - Praktische Anleitung für Planung und Montage, Verlag Wagner & Co. Solartechnik GmbH, 1989 sind Lösungen bekannt, die zur Nutzung von Regenwasser stets eine elektrische Pumpe benötigen. Aus hygienischen Gründen darf niemals eine gemeinsame Leitung für Regenwasser und Trinkwasser installiert werden. Die Nachführung von Trinkwasser erfolgt bei vorhandener Entleerung nur über einen freien Auslauf, realisiert durch ein Trinkwasserventil, welches sich über der Zisterne befindet.

Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Wasserniveaus öffnet sich das Trinkwasserventil über der Zisterne, wobei ein erneutes Wasserangebot für die Verbraucher gegeben ist.

Nachteil dieser bekannten Lösung

Durch das Nachfüllen an Trinkwasser reduziert sich das Speichervolumen der Zisterne für das nachfolgende Regenwasser. Der wesentlichste Nachteil der bekannten Lösung besteht aber darin, daß Wasser, welches bereits mit Druck anliegt, nochmals mittels einer elektrischen Pumpe den erforderlichen Leitungsdruck erzeugt. Die Einsparung an Trinkwasser durch die Anwendung von Regenwasser wird teilweise durch den Energieverbrauch der elektrischen Pumpe aufgehoben.

Ein weiterer Nachteil ist der Wartungsaufwand der elektrischen Pumpe, sowie deren relativ hoher Lärmpegel.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine wasserfördernde Pumpe mit geringem Wartungsaufwand, geringem Stromverbrauch, niedrigem Lärmpegel und kostengünstigem Herstellungsaufwand herzustellen. Außerdem soll ihr Einsatzgebiet vielseitig sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von der Erkenntnis, daß in der Regel das Angebot an Regenwasser für einen Haushalt mit seinen Verbrauchern WC, Waschmaschine und Zapfhahn zur Gartenbewässerung nicht ausreicht, wird als Antriebsmittel der Trinkwasserleitungsdruck zum Betreiben des erfindungsgemäßen Pumpaggregates ausgenutzt.

Bei den erfindungsgemäßem Pumpaggregat wird die Trinkwasserleitung über ein steuerbares Einlaßventil, dessen Ausgang mit dem Eingang des steuerbaren Ausgangventils verbunden ist, zu einem oberen Pumpsystem geführt.

Das obere Pumpsystem, bestehend aus einem Zylinder und dem dazu gehörigen Kolben, ist durch eine Stange mit dem unteren Pump system, ebenfalls bestehend aus einem Zylinder mit Kolben und Ventilen, verbunden.

Das untere Pumpsystem ist in bekannter Weise eine Druckpumpe, welche sich unterhalb des Wasserniveaus befindet. Die Verbindung der beiden Pumpsysteme ist durch eine mechanische Verbindung, bestehend aus einem geschlitzten Rohr bzw. Stange, der beiden Kolben gegeben. An der mechanischen Verbindung der beiden Kolben ist eine Markierung befestigt, die zum Schalten der steuerbaren Ventile erforderlich ist.

Das untere Pumpsystem, welches das Wasser zum Verbraucher führt, befindet sich in der Zisterne bzw. in einem Behälter und wird vom oberen Pumpsystem angetrieben. Befindet sich das Kolbenpaar in der obersten Lage in ihren Zylindern wird durch die Markierung das steuerbare Ventil bzw. Magnetventil geöffnet, wobei das Auslaufventil gesperrt bleibt und das Kolbenpaar sich nach unten bewegt. Durch ein Register, welches durch die Markierung mittels Schaltern oder Lichtschranken gesetzt bzw. rückgesetzt wird, erfolgt die Öffnung bzw. Sperrung der Magnteventile des Pumpen aggregats. Der Registerausgang ist unmittelbar mit den Magnet ventilen verbunden und ändert erst bei Umkippen des Registers seinen Schaltzustand.

Ist das Einlaßventil geöffnet, wird das Kolbenpaar durch den Leitungswasserdruck nach unten gedrückt, wobei das untere Drucksystem das Wasser aus seinem Zylinder zum Verbraucher drückt. Erreicht das Kolbenpaar die untere Kolbenlage in ihren Zylindern, erfolgt durch die Markierung ein Rücksetzten des Registers. Hierbei wird das Einlaßventil gesperrt und das Auslaufventil geöffnet. Durch eine Kolbenfeder, die sich in sinnvoller Weise im oberen Pumpsystem bzw. Antriebssystem befindet, oder durch ein zweites Pumpenaggregat, welches entgegengesetzt in seiner Kolbenlage arbeitet, wird das Kolbenpaar in seine entgegegesetzte Lage gedrückt.

Das Auslaufventil und das obere Pumpsystem befindet sich oberhalb des höchstmöglichen Wasserpegels.

Beim Zurückstoßen des Kolbenpaares wird das Wasser im oberen Zy linder über das Auslaufventil über den freien Auslauf in die Zisterne geführt.

Das Verhältnis Trinkwasseranteil zum Regenwasseranteil wird durch das Verhältnis der beiden Zylinder bzw. deren Durchmesser des oberen Pumpsystems zum unteren Pumpsystem bestimmt. Entsprechend der Erwartungen des Regenwasseranteils können die Zylindervolumen in ihren Abmessungen ausgelegt werden.

1. Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem in den Zeichnungen Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen Pumpenaggregats erläutert werden.

Im Ausführungsbeispiel werden Filtereinrichtungen, die Einhaltung der installationsmäßigen Richtlinien sowie das Einschalten über Schwimmerkontakt des Pumpenaggregates nicht berücksichtigt, da sie nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören.

Das Pumpenaggregat enthält ein Einlaßventil 1 (Magnetventil), dessen Ausgang mit dem Eingang des Auslaufventils 2 (Magnet ventil) verbunden ist.

Zwischen dem Ausgang des Einlaßventils 1 und dem Eingang des Auslaufventils 2 wird das obere Pumpsystem (Antriebssystem), bestehend aus dem Zylinder 3 und dem Kolben 4, angeschlossen. Der Kolben 4 ist mittels einer Stange 5 mit dem Kolben 6 mit seinem Zylinder 7 verbunden.

Die beiden Zylinder 3 und der Zylinder 7 sind mittels eines Rohres 8 miteinander verbunden.

Das Rohr 8 ist seitlich geschlitzt, in dessen Schlitz führt eine Gabel 9.

Die Gabel 9 ist beweglich mit der Stange 5 verbunden, so daß beim Bewegen der Gabel 9 ein Gleiten des Kolbenpaares in seinen Zy lindern 3 und 7 erfolgt.

Der untere Zylinder 7 ist mit einem Ventil 10 und einem weiteren Ventil 11 ausgelegt.

Diese beiden Ventile 10 und 11 arbeiten im Schließverhalten entgegengesetzt.

Im Ausführungsbeispiel ist der Eingang des Einlaßventils 1 mit dem Einlaßventil 12, welches zu einem analogen Pumpsystem führt, verbunden.

Der Ausgang des Einlaßventils 12 ist mit dem Eingang des Auslaufventils 13 verbunden.

Zwischen dem Ausgang des Einlaßventils 12 und dem Eingang des Auslaufventils 13 wird das obere Pumpsystem (Antriebssystem), das analog dem ersten Pumpsystem ist, verbunden.

Der Kolben 14 vom Antriebssystem ist mit dem Kolben 15 mittels einer Stange, analog der Stange 5, verbunden.

Der im Zylinder 16 zugehörige Kolben 14 ist durch ein Rohr 17, welches seitlich geschlitzt ist, mit dem Zylinder 18, zugehörig zum Kolben 15, verbunden.

In diesen Schlitz führt die Gabel 9, die zwischen den beiden Pumpsystemen eine bewegliche mechanische Verbindung herstellt. Der Drehpunkt 19 liegt in der Mitte der beiden Pumpsysteme. Der Drehpunkt 19 hat durch eine mechanische Querverbindung zwischen den beiden Pumpenaggregaten seinen Halt.

Am unteren Zylinder 18 sind ebenfalls die Ventile 20 und 21 angeordnet, welche auch entgegengesetzt arbeiten. Die Ausgänge der beiden Auslaufventile 2 und 13 sind miteinander verbunden, wobei ihr Auslauf sich oberhalb der Zisterne 22 befindet.

Die beiden Ventile 11 und 21 sind miteinander verbunden und führen zum Wasserhahn 23, der beim Öffnen mit einem Einschaltkontakt gekoppelt ist.

Die Gabel 9 ragt etwas aus dem geschlitzten Rohr 17 heraus, um die Gabellichtschranke 24 und die Gabellichtschranke 25 zu beein flussen.

Die Gabellichtschranke 24 ist mit dem Setzeingang des Registers 28 verbunden. Fig. 2.

Am Rücksetzeingang des Registers 26 ist die Gabellichtschranke 25 angeschlossen.

Der Ausgang des Registers 26 steuert über einen Triac 27 das Ein laßventil 12 und das Auslaufventil 2 an.

Der negierte Ausgang des Registers 26 steuert über den Triac 28 das Einlaßventil 1 und das Auslaufventil 13 an.

Befindet sich im Zylinderraum 7 Wasser, eingedrungen durch das Bodenventil 10, wird durch die Gabel, die sich in der Lichtschranke 25 befindet, das Register 26 so gesetzt, daß sich das Einlaßventil 1 öffnet.

Der anliegende Trinkwasserdruck bewegt das Kolbenpaar mit den Kolben 4 und 6 nach unten, wobei sich das Bodenventil 10 schließt und das Ventil 11 sich durch den anliegenden Wasserdruck öffnet. Das Auslaufventil 2 ist dabei geschlossen, dagegen ist das Aus laufventil 13 geöffnet.

Das sich im Zylinderraum 16 befindliche Wasser kann durch das Aus laufventil 13 entweichen.

Erreicht das Kolbenpaar mit seinen Kolben 4 und 6 die unterste Lage in ihren Zylindern, befindet sich die Gabel 9 in der Gabellichtschranke 24 und das Einlaßventil 12 und das Auslauf ventil 2 werden durch den veränderten Zustand des Registers 26 geöffnet.

Der anliegende Wasserdruck bewegt das Kolbenpaar mit seinen Kolben 14 und 15 nach unten, wobei sich durch Gabel 9, bedingt durch die bewegliche Verbindung, sich das Kolbenpaar mit seinen Kolben 4 und 6 nach oben bewegt.

Durch den anliegenden Wasserdruck und durch die elektronische Ansteuerung der Magnetventile entsteht eine ständige Hin- und Herbewegung der Kolbenpaare, die eine Förderung von Wasser zum Verbraucher realisiert.

2. Ausführungsbeispiel

Der Aufbau hinsichtlich der Anordnung der steuerbaren Ventile und der elektronischen Ansteuerung entspricht dem erfindungsge mäßem Aufbau von Anwendungsbeispiel 1.

Der Unterschied besteht in der Rückführung des Kolbenpaares mit den Kolben 4 und 6, indem eine Druckfeder 29, die zwischen der Unterseite des Kolbens 4 und an der Wandung des Rohres 8 befestigt ist. Fig. 3.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß anstelle der Gabel 9 eine Markierung 30, die mit der Kolbenstange 5 mechanisch starr verbunden ist, tritt.

Beim Öffnen des Einlaßventils 1 wird die Druckfeder durch den Leitungswasserdruck zusammengedrückt, wobei mit Hilfe der Markierung 30 über die elektronische Ansteuerheit das Auslauf ventil 2 geöffnet und das Einlaßventil 12 gesperrt wird. Die Federkraft der Druckfeder 29 drückt das Wasser aus dem Zylinderraum über das Auslaufventil 2 in die Zisterne 22, in deren Folge ein erneuter Pumpvorgang eingeleitet wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 (12) Einlaßventil
2 (13) Auslaufventil
3 (16) oberer Zylinderraum
4 (14) oberer Kolben
5 mechanische Verbindung der beiden Kolben
6 (15) unterer Kolben
7 (18) unterer Zylinderraum
8 (17) geschlitztes Rohr
9 Gabel
10 (20) Bodenventil
11 (21) Druckventil/Rückschlagventil
19 Drehpunkt der Gabel 9
22 Zisterne
23 Schalter gekoppelt mit Wasserhahn
24 (25) Lichtschranke
26 Register
27 (28) Triac
29 Druckfeder
30 Markierung

Claims

1. Pumpenaggregat, welches aus zwei Zylindern (3) und (4) besteht und deren Gehäuse mit einem Rohr (8) welches zur Einführung einer Markierung bzw. Gabel (9) in der Mitte seitlich geschlitzt ist. Die beiden Kolben (4) und (6) sind untereinander mit einer Stange (5) mechanisch starr verbunden.
An der Stange (5) ist eine Markierung befestigt oder durch eine bewegliche Gabel (9) wird entsprechend der Lage eines Kolbenpaares ein Register (26) gesetzt, dessen Ausgangslage die Öffnung bzw. Sperrung der steuerbaren Ventile (1) und (2) festlegt. Ein Pumpsystem besteht aus einem Antriebskolben (4), welcher sich durch den Leitungswasserdruck bei entsprechender Lage des Kolbenpaares nach unten bewegt.
Der Antriebskolben (4) bewegt den Druckkolben (6) in deren Folge das Wasser über das Ventil (11) zum Verbraucher gedrückt wird.
Das zweite Pumpsystem befindet sich stets unterhalb eines Wasserpegels.
Die Steuerung des Einlaßventils (1) und dem Auslaufventil (2) werden durch die Markierung (30), verbunden mit der Stange (5), die Lichtschranken (24) und (25) bzw. durch Schalter bestätigt. Das Setzen bzw. Rücksetzen des Registers (26) erfolgt durch die Lichtschranken (24) und (25).
Ändert sich die Ausgangslage des Registers (26), ändert sich der Schaltzustand vom Einlaßventil (1) und vom Auslaufventil (2). Zum Zurückstoßen des Kolbenpaares wird eine Druckfeder eingesetzt, die zwischen der Unterseite des Kolbens (4) und an der Wandung des in der Mitte geschlitzten Rohres (8) befestigt ist. Fig. 3.

2. Der Aufbau eines zweiten Pumpenaggregates entspricht dem Anspruch 1.
Zur Beschleunigung der Pumpfolge wird ein analoges Pumpen aggregat beweglich mit einer Gabel (9) verbunden, dessen Kolben paare in ihrer Bewegungsrichtung entgegengesetzt arbeiten.

3. Das Zurückstoßen des Kolbenpaares kann anstelle der Gabel (9) durch ein gemeinsames Zahnrad, das zwischen den beiden Zahn stangen der beiden Pumpenaggregate liegt, geschehen.
Die Verbindung der beiden Kolben (4) und (6) wird demzufolge durch eine Zahnstange ersetzt. Das Zahnrad ragt durch das geschlitzte Rohr hindurch, wobei die Verzahnung gewährleistet ist. Bewegt sich die Zahnstange eines Pumpenaggregates ent sprechend Anspruch 1 nach unten, wird durch das gemeinsame Zahnrad die andere Zahnstange des anderen Pumpenaggregates nach oben bewegt. Das Setzen bzw. Rücksetzen des Registers (26) kann durch ein Bohrloch des gemeinsamen Zahnrades mittels Lichtschranken erfolgen.

4. Aufbau der Pumpenaggregate nach Anspruch 1 deren Zurückstoßen mit einer hydraulischen Anordnung erfolgt.
Die Anordnung besteht aus mindestens zwei Pumpensystemen, wobei der Kolben eines Pumpenaggregates mit der Markierung an der Verbindung der beiden Kolben befestigt ist. Der zweite Kolben ist an der Markierung des anderen Pumpenaggregates befestigt. Diese beiden Kolben besitzen einen gemeinsamen Zylinderraum, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bewegt sich der eine Kolben nach unten, drückt die Flüssigkeit den anderen Kolben, zugehörig zum anderen Pumpenaggregat, nach oben.

5. Pumpenaggregat, welches anstelle von Wasser, entsprechend der Anordnung 1, Beton fördert.
Im Zylinderraum (7) befindet sich ein fließfähiger Beton, der eine Erhöhung seiner Fließfähigkeit durch das auslaufende Wasser vom Auslaufventil (2) erhält.

6. Durch das Betätigen eines Einschalters oder eines Ausschalters für das Pumpenaggregat, entsprechend Aufbau nach Anspruch 1, erfolgt gleichseitig ein Setzen bzw. Rücksetzen des Registers (26).