DE69907668T2

DE69907668T2 - Druckgesteuertes wasserversorgungssystem

Info

Publication number: DE69907668T2
Application number: DE69907668T
Authority: DE
Inventors: Stanley Francis Rayleigh CHAPMAN
Original assignee: Gee Group Ltd
Current assignee: Gee Group Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2019-06-04
Also published as: US6568426B1; CA2334030C; ES2198917T3; GB9811931D0; PT1082542E; AU4153299A; CA2334030A1; ZA200006924B; EP1082542A1; AU753332B2; NZ508440A; WO1999063225A1; DE69907668D1; EP1082542B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckwasserversorgungssystem zur Verwendung an einem Ort, an dem es keine allgemeine Wasserversorgung gibt.
Ein bekanntes pumpenbetriebenes Wasserversorgungssystem ist in US-5 464 327 A beschrieben. Darin ist beabsichtigt, nach dem erstmaligen Anschalten der Pumpe den Druck in einem System für alle Zeiten aufrechtzuerhalten, und um dieses Ergebnis zu erreichen, läuft die Pumpe zunächst für 90 Sekunden, und danach stets für eine Minimalperiode von 10 Sekunden. Der Verbrauch von Elektrizität und Wasser ist daher kein Gesichtspunkt.
Im Unterschied dazu ist es manchmal notwendig, eine Gebäude- oder anderweitige Baustelle oder einen abgelegenen Ort mit einem Frischwasserversorgungssystem zu versehen,. das Wasser aus einem lokalen Tank fördert, wenn Wasser benötigt wird, wobei der Tank gelegentlich aus einer anderen Quelle aufgefüllt wird. In typischen Fällen setzt das System eine Pumpe ein, die durch einen Niederspannungs-Elektromotor angetrieben wird, um Wasser aus dem Tank zu saugen und das Wasser unter Druck zu einem Hahn zu fördern, der benachbart einem Becken angebracht ist, das an einem geeigneten Ort vorgesehen ist. Ein Schnellerhitzer, der mit Gasflaschen betrieben wird, kann in die Leitung von der Pumpe zu dem Hahn eingebaut sein, damit das System heißes Wasser liefern kann. Ein druckempfindlicher Schalter ist in der Leitung von der Pumpe zu dem Hahn angeschlossen, falls ein solcher Schalter nicht Teil der Pumpenanordnung selbst ist, und steuert den Betrieb des die Pumpe antreibenden Motors. Wenn Wasser zu fördern ist, wird der Hahn geöffnet, der Druck in der Leitung zwischen der Pumpe und dem Hahn fällt, wodurch der druckempfindliche Schalter geschlossen wird, und Strom fließt aus einer Batterie zu dem Pumpenmotor. Häufig ist ein Akkumulator zwischen der Pumpe und dem Hahn an die Leitung angeschlossen, um Druckvariationen zu glätten und sicherzustellen, daß beim Öffnen des Hahns sofort Wasser fließt, ohne daß auf den Start des Pumpenbetriebs gewartet werden muß. Ein solcher Akkumulator ermöglicht es auch, daß eine kleine Menge Wasser gefördert wird, ohne daß jedesmal die Pumpe startet.
Ein Wasserversorgungssystem wie das oben beschriebene ist gut bekannt und weit verbreitet in Benutzung, nicht nur in Gebäuden und Baustellen, sondern auch in Wohnwagen, Wohnmobilen, Booten usw. Das System hat jedoch das Problem, daß, wenn Leckagen – auch wenn es nur geringste Leckagen sind – stromabwärts der Pumpe vorhanden sind, der Druck in der Leitung zwischen der Pumpe und dem Hahn allmählich über eine Zeitperiode von typischerweise Stunden oder sogar Tagen abfällt. Die Pumpe wird dann in Betrieb gesetzt, auch wenn kein Wasser aus dem Hahn gezapft werden soll. Dies gibt Anlaß zu einer Anzahl von Nachteilen wie den folgenden:

a) Die Pumpe kann zu einer unerwarteten Zeit arbeiten, wie etwa in der Mitte der Nacht. Viele Konstruktionen von Pumpen mit Niederspannungs-Elektromotoren sind relativ laut, und wenn das System beispielsweise in einem Wohnwagen, einem Wohnmobil oder Boot installiert ist, kann der Lärm- schlafende Personen leicht wecken.
b) Der Betrieb der Pumpe, wenn sie nicht benötigt wird, kann der Batterie, die die Pumpe versorgt, eine erhebliche und unnötige Belastung auferlegen, was so zur Notwendigkeit führt, die Batterie häufiger wieder aufzuladen als andernfalls erforderlich wäre.
c) Der Tank kann nur eine begrenzte Wassermenge aufnehmen, und über eine ausgedehnte Zeitperiode kann eine kleine Leckage auf einen signifikanten Bruchteil des gesamten aufgenommenen Volumens hinauslaufen. Die Geschwindigkeit, mit der Wasser ausleckt, hängt von dem Druck im System stromabwärts der Pumpe ab, und der unnötige Betrieb der Pumpe hält diesen Druck auf einem höheren Wert als andernfalls der Fall sein würde, was zu größeren Wasserverlusten führt.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Probleme, die mit der bekannten Form des Druckwasserversorgungssystems wie oben beschrieben verbunden sind, anzugehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Druckwasserversorgungssystem bereitgestellt zur Verwendung an einem Ort, an dem es keine allgemeine Wasserversorgung gibt, wobei das Versorgungssystem einen Wassertank, einen Wasserauslaßhahn, eine Wasserleitung, die den Tank mit dem Hahn verbindet, eine Wasserpumpenanordnung, die in der Wasserleitung installiert ist und einen Niederspannungs-Gleichstrom-Pumpenmotor aufweist, einen druckempfindlichen Schalter, der so ausgelegt ist, den Wasserdruck in der Leitung zwischen der Pumpe und dem Hahn zu überwachen, und der dazu ausgelegt ist, die Pumpe zu betreiben, wenn der Schalter einen Druck unterhalb eines voreingestellten niedrigen Werts detektiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein manuell auslösbarer Zeitschalter benachbart dem Hahn angeordnet ist und daß der Zeitschalter den Betrieb der Pumpe, obwohl der druckempfindliche Schalter einen niedrigen Wasserdruck unter dem voreingestellten niedrigen Wert detektiert, unterbindet, außer während einer Zeitperiode, die auf die manuelle Auslösung des Zeitschalters folgt.
Es wird anzerkennen sein, daß, wenn das Druckwasserversorgungssystem dieser Erfindung beispielsweise in einem Gebäude oder einer Baustelle benutzt wird, der zeitliche Abstand zwischen Wiederaufladung einer Batterie, die der Energieversorgung des Pumpenmotors dient, um einige Monate ausgedehnt werden kann. Ferner wird der Wasserverbrauch durch Leckagen reduziert, was dazu führt, daß der Wassertank weniger häufig wieder aufgefüllt werden muß.
Wenn das System heißes Wasser liefern soll, kann eine Wasserschnellheizung, versorgt durch Flaschengas, in die Leitung eingebaut werden, die zwischen der Pumpe und dem Hahn verläuft. In diesem Fall kann eine Abzweigungsleitung stromaufwärts der Heizung einem Kaltwasserhahn Wasser zuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Pumpe einen Niederspannungs-Gleichstrommotor auf, der zum Antrieb an eine Wasserpumpe eines bekannten Aufbaus angeschlossen ist, wie etwa einer Membranpumpe oder einer Zentrifugalpumpe. In typischen Fällen ist der Gleichstrommotor ein 12-Volt-Motor, zum Antrieb durch eine herkömmliche 12-Volt-Batterie wie etwa einen Bleiakkumulator.
Der Zeitschalter, der den Pumpenbetrieb unterbindet, könnte auf eine Anzahl von verschiedenen Grundlagen arbeiten. Zum Beispiel könnte ein rein elektronischer Zeitschalter eingesetzt werden, der durch Niederdrücken eines Schalters aktiviert wird und der sich selbst am Ende einer vorgegebenen Periode abschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Zeitschalter einen Schalter zur Verbindung in Reihe mit der Energieversorgung der Elektropumpe, wobei ein mechanischer Zeitschalter mit dem Schalter verbunden ist. Ein solcher mechanischer Zeitschalter kann eine federbelastete pneumatische Dämpfungseinrichtung aufweisen, die mit einem normalerweise offenen elektrischen Schalter gekoppelt ist, wobei der Schalter beim Niederdrücken der Dämpfungseinrichtung gegen die Federlast geschlossen wird. Wenn die Dämpfungseinrichtung durch die Federbelastung zurück in ihre Ausgangsposition getrieben wird, wird der elektrische Schalter geöffnet, um so den Pumpenbetrieb zu unterbinden. Eher als eine Dämpfungseinrichtung mit Kolben und Zylinder kann eine sich elastische Membraninrichtung eingesetzt werden. In jedem Fall ist der Zeitschalter vorzugsweise eng benachbart zu dem Hahn des Gesamtsystems angebracht, so daß, bevor Wasser aus dem Tank gefördert werden kann, der Zeitschalter betätigt werden muß, so daß die Pumpe aktivierbar ist. Wenn vor relativ kurzer Zeit Wasser gefördert wurde, ist ein mehr oder weniger sofortiger wasserfluß zu erwarten, wohingegen, wenn für einige Zeit kein Wasser gefördert worden ist, der Druck zwischen der Pumpe und dem Hahn abgefallen sein kann, so daß der Pumpenbetrieb wieder gestartet werden muß, bevor Wasser aus dem Wasserhahn fließt.
In dem Druckwasserversorgungssystem der Erfindung kann ein Akkumulator an die Leitung zwischen der Pumpe und dem Hahn angeschlossen sein, um Druckvariationen zu glätten, wie bei bekannten Wasserversorgungssystemen dieser Art. Auf der anderen Seite führt ein solcher Akkumulator zu einer erhöhten Wasserverschwendung in dem Fall, daß eine kleine Leckage vorhanden ist, und daher ist es bevorzugt, daß das Volumen des Akkumulators minimiert ist oder daß gar kein Akkumulator vorgesehen ist.
Es können Einrichtungen vorgesehen sein, um eine mit der Pumpe verbundene Batterie wieder aufzuladen. Die Auflade-Einrichtungen können bequemerweise ein Solarzellen-Feld sein, das in der Lage ist, während heller Perioden Strom an die Batterie zu liefern.
Als Beispiel wird nun eine spezifische Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben, wobei auf die angefügte Zeichnung Bezug genommen wird, die schematisch ein vollständiges Druckwasserversorgungssystem, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist, zeigt.
In der Zeichnung ist ein Wassertank 10 gezeigt, der in typischen Fällen in Form eines geschlossenen Edelstahl- oder Kunststofftanks mit einem Einfülleinlaß 11 und einer Auslaßleitung 12 vorliegt. Die Auslaßleitung ist mit einer mit einem Elektromotor betriebenen Pumpe 13 verbunden. Eine Leitung 14 ist mit der Auslaßseite der Pumpe 13 verbunden und verzweigt sich zu einem Hahn 15, der benachbart einem Becken 16 angeordnet ist. Die Leitung 14 führt auch zu einer gasbetriebenen Wasserschnellheizung 17, die eine Heißwasserauslaßleitung 18 verbunden mit einem weiteren Hahn 19 hat, der benachbart dem Becken 16 angeordnet ist. Eine Gasversorgungsleitung 20 ist durch ein Absperrventil 21 mit der Heizung 17 verbunden.
Ein Akkumulator 22, der einen bekannten Aufbau hat, und typischerweise ein Volumen von 1 bis 5 Litern hat, ist mit der Leitung 14 verbunden und wird aufgefüllt, wenn immer die Pumpe 13 betrieben wird. Der Akkumulator ermöglicht es, daß ein kleines Wasservolumen aus einem der Hähne 15 oder 19 gezapft werden kann, ohne daß die Pumpe arbeitet.
Die Pumpe 13 wird durch einen 12-Volt-Gleichströmmotor betrieben, der durch eine 12-Volt-Batterie 25 durch einen Isolationsschalter 26 mit Strom versorgt wird, und ein druckempfindlicher Schalter 27 ist mit der Leitung 14 verbunden, um den Wasserdruck in der Leitung zu überwachen. Der druckempfindliche Schalter 27 ist normalerweise geschlossen, aber die Schaltkontakte öffnen sich, sobald der Druck in der Leitung 14 einen voreingestellten Wert erreicht. Auf diese Weise wird der mit der Pumpe 13 verbundene Motor arbeiten, vorausgesetzt, daß die Batterie 25 ausreichend geladen ist, daß der Isolationsschalter 26 geschlossen ist und daß der Druck in der Leitung 14 unter dem voreingestellten Wert ist.
Das bisher beschriebene Wasserversorgungssystem ist vollständig konventionell und wird weitverbreitet verwendet, beispielsweise in Gebäuden oder auf Baustellen, sowie in Booten, Wohnwagen und Wohnmobilen. Es leidet an den Nachteilen, die oben diskutiert wurden und die die Wasserverschwendung, die unnötige Entladung der Batterie 25 und auch unerwünschten Lärm vom Betrieb der Pumpe, wenn kein Wasser gefördert wird, betreffen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein Zeitschalter 30 in Reihe mit dem Isolationsschalter 26 und dem druckempfindlichen Schalter 27 verbunden, wobei der Zeitschalter 30 normalerweise offene Schalterkontakte (nicht gezeigt) innerhalb eines Gehäuses 31 aufweist, wobei die Kontakte durch Niederdrücken eines Kolbens 32 geschlossen werden können, der gleitfähig in dem Gehäuse angebracht ist. Der Kolben 32 ist mit einer pneumatischen Dämpfungseinrichtung vom Membrantyp verbunden, deren Luftauströmrate eingestellt werden kann, um die Zeitkonstante des Schalters einzustellen, wobei der Kolben 32 federbelastet in eine Ausgangsposition gedrückt wird, in der die Kontakte geöffnet sind. Beim Niederdrücken des Kolbens 32 bleiben daher die Schalterkontakte für eine begrenzte Zeitperiode geschlossen – typischerweise nur für 1 oder 2 Minuten. Danach bleiben die Schalterkontakte offen, bis der Kolben 32 wieder niedergedrückt wird.
In einer praktischen Installation des oben beschriebenen Wasserversorgungssystems wird der Zeitschalter 30 eng benachbart zu dem Hahn 15 angebracht sein, so daß der Schalter 32 niedergedrückt werden kann, gerade bevor Wasser benötigt wird. Das ermöglicht es, daß der Betrieb des mit der Pumpe verbundenen Motors Druck in der Leitung 14 auf das geforderte Niveau aufzubauen und aufrechtzuerhalten, so lange Wasser gefördert wird. Nach der voreingestellten Periode arbeitet die Pumpe nicht wieder, unabhängig von dem Druck in der Leitung 14, bis der Kolben wieder niedergedrückt wird.
Optional kann ein Solarzellen-Feld 35 dazu vorgesehen sein, um die Batterie 25 durch einen Regler 36 wieder zu laden. Ein solches Feld sollte außen angebracht sein, um so während heller Perioden der Batterie Strom zu liefern. Alternativ können andere bekannte Systeme vorgesehen sein, um die Batterie wieder zu laden.
Es wird anzuerkennen sein, daß diese Ausführungsform der Erfindung es erlaubt, die Lebensdauer der Batterie zwischen Aufladungen auszudehnen wie auch die Verschwendung von Wasser zu minimieren. In einer modifizierten Form der Erfindung (nicht gezeigt) kann eine zweite Batterie vorgesehen sein, wobei der Isolationsschalter 26 in Form eines Auswahlschalters vorliegt, der es erlaubt, eine der Batterien mit der Schaltung zu verbinden. Ein Warnlicht kann vorgesehen sein, um anzuzeigen, wenn eine Batterie eine Wiederaufladung benötigt und die andere Batterie in Betrieb genommen werden sollte. Auch könnte der Akkumulator 20 fortgelassen werden oder ein weiter reduziertes Volumen im Vergleich zu bekannten Systemen haben, um die mögliche Verschwendung von Wasser während Perioden, wenn die Pumpe nicht betrieben wird, zu minimieren, falls ein Leck oder ein ungenügender Verschluß in irgendeinem Hahn vorhanden ist.

Claims

Druckwasserversorgungssystem zur Verwendung an einem Ort, an dem es keine allgemeine Wasserversorgung gibt, wobei das Versorgungssystem einen Wassertank (10), einen Wasserauslaßhahn (15), eine Wasserleitung (12, 14), die den Tank (10) mit dem Hahn (15 oder 19) verbindet, eine Wasserpumpenanordnung (13), die in der Wasserleitung installiert ist und einen Niederspannungs-Gleichstrom-Pumpenmotor aufweist, einen druckempfindlichen Schalter (27), der so ausgelegt ist, den Wasserdruck in der Leitung (12, 14) zwischen der Pumpe (13) und dem Hahn (15 oder 19) zu überwachen, und der dazu ausgelegt ist, die Pumpe (13) zu betreiben, wenn der Schalter (27) einen Druck unterhalb eines voreingestellten niedrigen Werts detektiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein manuell auslösbarer Zeitschalter (30) benachbart dem Hahn (15 oder 19) angeordnet ist und daß der Zeitschalter den Betrieb der Pumpe (13), obwohl der druckempfindliche Schalter (27) einen niedrigen Wasserdruck unter dem voreingestellten niedrigen Wert detektiert, unterbindet, außer während einer Zeitperiode, die auf die manuelle Auslösung des Zeitschalters (30) folgt.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der druckempfindliche Schalter (27) direkt an der Pumpe (13) montiert ist, um den Wasserdruck an deren Auslaß zu erfassen.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Zeitschalter (30) einen Schalter, der in Reihe mit einer Energieversorgung (25) für den Pumpenmotor geschaltet ist, und einen mechanischen Zeitschalter aufweist, der mit dem Schalter verbunden ist.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei der mechanische Zeitschalter (30) eine federbelastete pneumatische Dämpfungseinrichtung (32) umfaßt, die mit einem norma lerweise offenen elektrischen Schalter gekoppelt ist, wobei der Schalter beim Niederdrücken der Dämpfungseinrichtung (32) gegen die Federbelastung geschlossen wird.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 4, wobei die Dämpfungseinrichtung (32) die Form einer flexiblen Scheidewand hat, die durch einen manuell niederdrückbaren Kolben deformierbar ist.
Druckwasserversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zeitschalter (30) neben dem Hahn (15 oder 19) angebracht ist, um ihn manuell auszulösen, wenn Wasser aus dem Hahn (15 oder 19) geliefert werden soll.
Druckwasserversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Wasserheizung (17) in die Leitung (12, 14), die den Tank (10) mit dem Hahn (19) verbindet, eingebaut ist.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 7, wobei die Wasserheizung (17) dazu ausgelegt ist, nur zu arbeiten, wenn Wasser aus dem Hahn (19) fließt, um so das Wasser augenblicklich zu erwärmen.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Wasserheizung (17) eine gasbetriebene Heizung umfaßt, die nur eingeschaltet wird, wenn Wasser aus dem Hahn (19) fließt.
Druckwasserversorgungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein zweiter Hahn (15) zum Ablassen von nicht erwärmtem Wasser mit der Leitung stromaufwärts der Heizung angeschlossen ist.
Druckwasserversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Akkumulator (22) mit der Leitung zwi schen der Pumpenanordnung (13) und dem Hahn verbunden ist.
Druckwasserversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer wiederaufladbaren Batterie (25) zum Antreiben des Pumpenmotors.
Druckwasserversorgungssystem nach Anspruch 12, wobei eine Solarzellenplatte (35) vorgesehen ist, um das Wiederaufladen der Batterie (25) zu bewirken.