DE859730C

DE859730C - Electrically operated water supply system with pressure vessel and additional air supply to fill the air volume in the boiler

Info

Publication number: DE859730C
Application number: DES21742A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Briechle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-02-04
Filing date: 1951-02-04
Publication date: 1952-12-15

Description

Elektrisch betriebene Wasserversorgungsanlage mit Druckkessel und zusätzlicher Luftförderung zur Auffüllung des Luftvolumens im Kessel Bei elektrisch betriebenen Wasserversorgungsanlagen -mit Druckkessel arbeiten bekanntlich die elektrisch angetriebenen Pumpen imAussetzbetrieb. Sie werden mittels eines Druckschalters mit vorbestimmtem Aus- und Einschaltdruck gesteuert. Es ist erwünscht, daß die Nutzwassermenge, :d. h. die Wasseranlieferung der Anlage zwischen dein Aus-und Einschalten der Pumpe, die für eine gegebene Kesselgröße einerseits von der Schalbdruckdifferenz und andererseits von dem im Druckkessel vorhandenen Luftvolumen abhängig ist, möglichst groß sein soll.Electrically operated water supply system with pressure boiler and additional air supply to fill up the air volume in the boiler with electric operated water supply systems -with pressure vessels are known to work electrically driven pumps in intermittent operation. They are activated by means of a pressure switch controlled by a predetermined switch-off and switch-on pressure. It is desirable that the amount of usable water : d. H. the water supply to the system between switching the pump off and on, that for a given boiler size on the one hand from the shell pressure difference and on the other hand depends on the volume of air in the pressure vessel, should be as large as possible target.

Die Schaltdruck differenz soll äus Gründen der Wirtschaftlichkeit möglichst klein sein, denn jede Drucksteigerung über den Verbraucherdruck (Einschaltdruck) hinaus macht einen zusätzlichen, mit der Höhe der Drucksteigerung stark zunehmenden Energieaufwand erforderlich, der nur der Wasserförderung gegen den Druck im Kessel dient, beim Verbrauch des Wassers aus dem Kessel aber nicht ausgenutzt wird.The switching pressure difference should äus reasons of economy be as small as possible, because every pressure increase above the consumer pressure (cut-in pressure) in addition, it makes an additional one, which increases sharply with the level of pressure increase Energy expenditure required, the only the water pumping against the pressure in the boiler is used, but is not used when the water from the boiler is consumed.

Daher wird angestrebt, die Nutzwassermenge bei einer gegebenen Kesselgröße durch ein möglichst großes Luftvolumen im Kessel zu steigern. Dies setzt eine ausreichende Vorkompression der Luft voraus und verlangt eine fortwährende Ergänzung der teilweise -durch etwaige kleine Undichtheifien entweichenden oder sich im Wasser lösenden und somit laufend verlorengehenden Luftmenge.Therefore, the aim is to keep the amount of usable water for a given boiler size by increasing the volume of air in the boiler as much as possible. This presupposes a sufficient Pre-compression of the air precedes and requires continuous replenishment of the partial - escaping through any small leaks or dissolving in the water and thus the amount of air that is constantly lost.

Es ist bekannt, zwecks zusätzlicher Luftförderung am Saugstutzen der Pumpe ein Luftschnüffelventil vorzusehen. Es ist dann zur Beobachtung des veränderlichen Wasserstandes ein am Druckkessel angebautes Wasserstandsglas notwendig, damit durch Offnen eines Abblasventils am Kessel oder Nachstellen des Schnüffelventils der beobachtete Mindestwasserstand bzw. das entsprechende Luftvolumen berichtigt werden kann; denn es muß verhütet werden, -daß sich zuvi:el Luft im Kessel ansammeln kann und beim Unterschreiten des Mindestwasserstandes in die Druckleitung oder in das Verteilungsnetz gelangen kann, was Pendelungen der Wassersäule und Wasserschläge zur Folge hätte. Die Notwendigkeit .der regelmäßigen Beobachtung und Überwachung des Wasserstandes bringt :aber vielerlei Umständlichkeiten mit sich.It is known for the purpose of additional air delivery to the suction port Pump to provide an air sniffing valve. It is then used to observe the changeable Water level a water level glass attached to the pressure vessel is necessary, so by opening one Blow-off valve on the boiler or readjustment of the sniffer valve to the observed minimum water level or the corresponding air volume can be corrected; because it must be prevented that too much air can accumulate in the boiler and when it falls below it the minimum water level in the pressure pipe or in the distribution network can, which would result in pendulums in the water column and water hammer. The need .the regular observation and monitoring of the water level brings: but many things Inconvenience with itself.

Durch die Erfindung wird :demgegenüber ein wichtiger Fortschritt erzielt. Erfindungsgemäß ist die Anlage mit einer selbsttätigen Einrichtung zum Regeln des Luftvolumens versehen, ein Lösungsgedanke, der sich auf verschiedene Art und Weise verwirklichen läßt.By contrast, the invention achieves an important advance. According to the invention, the system is equipped with an automatic device for regulating the Provided air volume, a solution that can be found in different ways can be realized.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments explained.

Fig.,i zeigt zunächst einen Druckkessel -i mit P@umpenanschluß 2 und Leitungsnetzanschluß 3, Druckschalter q., Was,serstandsrohr 5 und Manometer 6. Außerdem ist eine selbsttätige Regeleinrichtung 7 für glas Luftvolumen im Kessel vorgesehen, ,die bei dieser Ausführungsform der Erfindung an den in üblicher Weise am Kessel für den Anschluß des Wasserstandsanzeigers befindlichen Anschlußstutzen angeschlossen ist.Fig., I initially shows a pressure vessel -i with P @ umpenanschluss 2 and Mains connection 3, pressure switch q., Was, sstandsrohr 5 and pressure gauge 6. In addition an automatic control device 7 for glass air volume is provided in the boiler, , which in this embodiment of the invention to the in the usual way on the boiler for connecting the water level indicator is connected is.

In Fig. z und 3 ist die Regeleinrichtung 7 für sich im Schnitt und in einer Ansicht dargestellt. Sie befindet sich in einem Gehäuse -io, das über einen Schraubenschluß i i mit dem Anschlußstutzen des Kessels inVerbindung gebracht wird und außerdem noch einen weiteren Schraubanschluß !r2 für ein Wasserstandsrohr aufweisen kann. Das Gehäuse ist durch einen Deckel U 3 verschlossen, in den ein Lufftaustrittsventil 1q. eingeschraubt ist. Es wird durch einen Schwimmer 15 gesteuert, derart, daß es normalerweise geschlossen ist unid sich öffnet, sobald der Wasserspiegel und damit der Schwimmer 15 eine bestimmte Höhe unterschritten hat.In Fig. Z and 3, the control device 7 is shown in section and in a view. It is located in a housing -io, which is brought into connection with the connection piece of the boiler via a screw connection ii and can also have a further screw connection! R2 for a water level tube. The housing is closed by a cover U 3 into which an air outlet valve 1q. is screwed in. It is controlled by a float 15 in such a way that it is normally closed and opens as soon as the water level and thus the float 15 has fallen below a certain level.

Die zu -der Anlage gehörige (nicht dargestellte) Pumpe ist, wie oben bereits als bekannt erwähnt, auf der Saugseite mit einem Schnüffelventil ausgerüstet. Es ist zweckmäßig so eingestellt, daß eine größere Luftmenge in den Kessel gefördert wird, als es bei den bekannten Anlagen, .die eine Regeleinrichtung für das Luftvolumen nicht besitzen, der Fall ist. Die Mehrförderung an Luft hat keine meßbare Zunahme des Leistungsbedarfs der Pumpe zur Folge, ,da die hierfür aufzuwendende Leistung im Verhältnis zur Wasserförderung nur Bruchteile von einem Prozent der gesamten Leistung ausmacht. Die ständig mitgeförderte, aber nicht vollständig zur Deckung der verlorengehenden Luftmenge verbrauchte und somit überschüssige Luft vergrößert nun laufend das Luftvolumen im Druckkessel und schafft dadurch,die notwendige Voraussetzung für die anzustrebende größtmögliche Nutzwassermenge. Dabei sinkt rder Wasserspiegel allmählich ab und unterschreitet nach einer gewissen Zahl von Förderungen unmittelbar vor dem Erreichen des Einschaltdruckes die Mittelachshöhe des Reglers 7. Der Schwimmer i5 öffnet dann durch sein Eigengewicht zwangsläufig gegen :den im Kessel herrschenden Druck das Ventil (1q., so daß Luft aus dem Kessel in die Atmosphäre ausströmen kann. Der Kesseldruck sinkt dadurch auf den Einschaltdruck des Druckschalters, und die Pumpe beginnt die Förderung. Da aber bis zum Anheben des Schwimmers und dem damit verbundenen Ventilabschluß das Luftvolumen infolge des Ausströmens aus dem Ventil 1q. zusätzlich verringert wird, verlagert sich der Mindestwasserstand wieder entsprechend nach oben, und erst durch eine größere Anzahl von Förderungen wird der Mindestwasserstand wieder so weit abgesenkt, daß der Regler 7 von neuem in Tätigkeit tritt.The pump belonging to the system (not shown) is as above already mentioned as known, equipped with a sniffer valve on the suction side. It is expediently set so that a larger amount of air is conveyed into the boiler is, as it is in the known systems, .the one control device for the air volume do not own that is the case. The additional delivery in air has no measurable increase the power requirement of the pump, as the power required for this in relation to the water production only fractions of one percent of the total Performance matters. The constantly co-funded, but not completely to cover the lost amount of air used and thus increased excess air the air volume in the pressure vessel is now constantly increasing, thereby creating the necessary conditions for the aspired largest possible amount of usable water. The water level sinks gradually decreases and immediately falls below a certain number of grants before the switch-on pressure is reached, the central axis height of the regulator 7. The float Due to its own weight, i5 then inevitably opens against: the one prevailing in the boiler Pressure the valve (1q., So that air can flow out of the boiler into the atmosphere. The boiler pressure drops to the switch-on pressure of the pressure switch, and the Pump starts pumping. But there up to the lifting of the float and that with it associated valve closure, the volume of air as a result of the outflow from the valve 1q. is additionally reduced, the minimum water level shifts again accordingly upwards, and the minimum water level is only reached with a larger number of subsidies again lowered so far that the controller 7 comes into action again.

Der durch die Lage des Reglers 7 gegebene Mindest- bzw. Regelwasserstand, dem das größtmögliche Luftvolumen des Kessels und damit die größte Nutzwassermenge entspricht, wurde bisher bei Druckkesselwasserversorgungsanlagen trotz des hier besten Arbeitens der Anlage nicht erreicht, da jede Unterschreitung dieses Wasserstandes im Wasserstandsglas nicht mehr zu beobachten ist. Man stellte regelmäßig einen höheren, im Wasserstandsglas noch sichtbaren Wasserstand ein und hatte dadurch immer eine kleinere Nutzwassermenge. Bei einer Anlage nach der Erfindung kann man dagegen auf das Wasserstands:glas grundsätzlich verzichten, wenn man nicht aus anderen Gründen auf -eine Möglichkeit zur Beobachtung des Wasserstandes Wert legt.The minimum or regulating water level given by the position of the regulator 7, the largest possible volume of air in the boiler and thus the largest amount of usable water corresponds, was previously used in pressure boiler water supply systems despite the here best working of the system is not achieved, since every fall below this water level can no longer be observed in the water level glass. A higher, a still visible water level in the water level glass and thus always had one smaller amount of usable water. In a system according to the invention, however, you can the water level: do not use glass if you do not have other reasons attaches importance to a possibility to observe the water level.

Die Inbetriebnahme :der Pumpenanlage ist ohne Vorkompression möglich, da sich das günstigste Kompressionsvolumen während des Betriebes selbsttätig bildet und dann auch erhält. Die Vorteile, die sich hieraus ergdben, sind sehr bedeutungsvoll, da bisher die Vorkompression fast immer Schwierigkeiten bereitete, zum Teil wegen der Art der verwendeten Pumpen, zum Teil wegen der nichtfachmännischen Bedienung. Jedoch können die Pumpenanlagen auch mit Vorkompression in Betrieb genommen werden, wenn der Regler durch ein an der Ausströmöffnung eingeschraubtes Absperrventil so lange abgesperrt wird, bis im Druckkessel das Wasser über die Anbauhöhe des Reglers gestiegen ist, was leicht feststellbar ist, weil nach dem Überschreiten des Mindestwasserstandes beim Öffnen dieses Absperrventils das Ausströmen von Luft beendet ist. Für den anschließenden Betrieb bleibt dieses Absperrventil geöffnet.Commissioning: the pump system is possible without pre-compression, since the most favorable compression volume is created automatically during operation and then also receives. The benefits that result from this are very significant, because so far the pre-compression almost always caused difficulties, partly because of the type of pumps used, partly because of the inexperienced operation. However, the pump systems can also be put into operation with pre-compression, if the regulator is so through a shut-off valve screwed into the discharge opening is shut off for a long time until the water in the pressure vessel is above the height of the regulator has risen, which is easy to determine because after the minimum water level has been exceeded When this shut-off valve is opened, the outflow of air is stopped. For the subsequent During operation, this shut-off valve remains open.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung hat, wie erwähnt, zur Voraussetzung, daß die Pumpe auf der Saugseite mit einem Schnüffelventil ausgerüstet ist. Bei Verwendung von Pumpen, die keine Luftfördereigenschaft besitzen, ferner bei Unterwasserpumpen und bei Verwendung von Tiefsaugevorrichtunge:n kommt die Verwendung von Schnüffelventilen auf der Saugseite nicht in Betracht. Das gilt in der Regel auch für selbstansaugende Hauswasserpumpen mit großen Saughöhen.The embodiment of the invention described above has how mentioned, on the prerequisite that the pump on the suction side with a sniffer valve is equipped. When using pumps that do not have air pumping properties, also with underwater pumps and when using deep suction devices: n comes the use of sniffer valves on the suction side is out of the question. That is true usually too for self-priming domestic water pumps with large Suction heights.

Im folgenden ist daher eine'weitere, an Stelle der zuerst angegebenen anwendbare Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der die mitzuförderrvde Luft die Pumpe selbst nicht zu passieren braucht. Die Regeleinrichtung besteht hier aus einem Belüfter, d. h. einem an die Druckleitung, zweckmäßig zwischen Pumpe und Rückschlagklappe, angesetzten kleinen Kessel, wie er in Fig. 4 beispielsweise dargestellt ist. In die Rohrleitung wird zunächst ein T-Stück eingebaut, . an dessen waagerechtes Ende der Belüfter 2,o mittels einer Gewindebohrung 2'i angeschlossen wird. Er hat an seinem unteren Boden einen mittels eines Ventils 22 verschließbaren Wasserauslaß 23, der durch ein (nicht dargestelltes) angeschlossenes Rohr oder Schlauchstück mit dem Brunnen oder einer Wasserablaufstelle verbunden ist. Der Ventilteller 22 wird mittels eines Elektromagneten 24 gesteuert. Dieser ist durch (nicht dargestellte) elektrische Verbindungsleitungen mit dem Druckschalter- oder Motorklemmbrett verbunden und so geschaltet, daß der Wasserauslaß 23 über das Ventil 22 durch den Magnetanker geschlossen wird, wenn und solange der Pumpenmotor eingeschaltet ist. Außerdem sitzt in der Wandung des Belüfters 2o ein als Lufteinlaß dienendes Luftschnüffelventil25.In the following there is therefore a 'further' instead of the one given first Applicable embodiment of the invention described in which the mitzuförderrvde Air does not need to pass the pump itself. The control facility exists here from an aerator, d. H. one to the pressure line, expediently between the pump and Check valve, attached small boiler, as shown in Fig. 4, for example is. First a T-piece is installed in the pipeline,. at its horizontal The end of the aerator 2, o is connected by means of a threaded hole 2'i. He has a water outlet closable by means of a valve 22 at its lower bottom 23, by a (not shown) connected pipe or hose piece is connected to the well or a water drainage point. The valve disc 22 is controlled by means of an electromagnet 24. This is through (not shown) electrical connection lines connected to the pressure switch or motor terminal board and switched so that the water outlet 23 via the valve 22 through the armature is closed if and as long as the pump motor is switched on. Also sits in the wall of the aerator 2o an air sniffing valve 25 serving as an air inlet.

Vom Augenblick,des Motoranlaufs bis zur Abschaltung dies Motors hebt der Zugmagnet 24 das Ventil 22 an, (das bei allen auftretenden Drücken vollständig druckentlastet ist, und schließet den Belüfter ab. Dieser füllt sich dabei aus der Druckleitung mit Wasser auf, wobei das in ihm enthaltene Luftvolumen in die Druckleitung und mit dem geförderten Wasser in den Druckkessel gelangt. Beim Abschälten -des Motors wird die Magnetspule stromlos, so ,daß das Ventil 23 sich infolge seines Eigengewichtes, das noch durch das Gewicht des Magnetkernes erhöht wird, öffnet. Das im Belüfter enthaltene Wasser fließt also ab, wobei Luft durch die Gummilippe des Schnüffelventils 25 nachgesaugt wird. Bei jedem Arbeitsspiel der Wasserversorgungsanlage wiederholt sich .der Vorgang.From the moment the motor starts up until the motor is switched off the pull magnet 24 to the valve 22, (this completely with all pressures occurring is depressurized and shuts off the aerator. This fills up from the Pressure line with water, with the volume of air contained in it into the pressure line and enters the pressure vessel with the pumped water. When peeling off the Motor, the solenoid is de-energized, so that the valve 23 is due to his Dead weight, which is increased by the weight of the magnetic core, opens. The water contained in the aerator flows off, with air flowing through the rubber lip of the sniffer valve 25 is sucked in. With every work cycle of the water supply system the process repeats itself.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Belüfter weitgehend unabhängig von der verwendeten Pumpenart bemessen sein kann und @daß die Luft, ohne die Pumpe passieren zu müssen, in den Druckkessel der Anlage gefördert wird, und zwar in um so größerer Menge, je größer die Schaltzahl der Pumpe, d. h. bei annähernd gleichbleibender Wasserentnahme, je kleiner das Luftvolumen des Druckkessels ist. Da sich dann die Luftförderung im gleichen Maße, in dem sich das Luftvolumen des Druckkessels ver; größer,, durch die geringer werdende Schaltzahl selbsttätig einschränkt, wirkt ein solcher Belüftungskessel als selbsttätige Regeleinrichtung für das Luftvolumen im Druckkessel.It is particularly advantageous that the aerator is largely independent can be dimensioned by the type of pump used and @ that the air without the pump to have to happen, is promoted in the pressure vessel of the system, in order the greater the quantity, the greater the number of switching operations of the pump, d. H. with approximately the same Water withdrawal, the smaller the air volume in the pressure vessel. Since then the Air delivery to the same extent as the air volume of the pressure vessel ver; larger ,, automatically restricted by the decreasing number of switching operations, has an effect such aeration boiler as an automatic control device for the air volume in the Pressure vessel.

Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, daß Pumpe und Motor nicht stoßartig gegen den im Druckkessel herrschenden Einschaltdruck anlaufen, sondern durch den parallel geschalteten kleinen Belüftungskessel einen elastischen Anfahrzustand erhalten. Ein weiterer Vorteil des Belüfters ist, daß das aus ihm abfließende Wasser nicht aus der Nutzwassermenge desbruckkessels stammt, sondern nur ein Teil der für den Verbrauch ungenutzten Leitungsfüllung ist. Dem den. Belüfter auffüllenden Wasser wird nur so viel Energie zugeführt, al:s erforderlich ist, um das im Belüfter enthaltene Luftvolumen auf .den Einschaltdruck zu verdichten. Das Wasser entspricht dabei dem Kolben einer nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Luftpumpe. Zusätzlich muß nur die der Saughöhe der Pumpe entsprechende Wasserförderung geleistet werden, jedoch hat der Belüfter auf die Förderung der Nutzwassermenge keinen störenden Einfluß, da er sich nicht in der von dieser Wassermenge durchflossenen Rohrleitung befindet.It is also particularly advantageous that the pump and motor do not start abruptly against the cut-in pressure prevailing in the pressure vessel, but an elastic start-up state thanks to the small ventilation tank connected in parallel obtain. Another advantage of the aerator is that the water drained from it does not come from the amount of usable water desbruckkessel, but only part of the for consumption is unused line filling. The the. Aerator replenishing water only as much energy is supplied as is necessary for that contained in the aerator To compress the air volume to the cut-in pressure. The water corresponds to that Piston of an air pump working on the positive displacement principle. Additionally only has to the water delivery corresponding to the suction lift of the pump can be provided, however the aerator does not have a disruptive influence on the delivery of the amount of usable water, because it is not in the pipeline through which this amount of water flows.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die- hier im einzelnen dargestellten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Insbesondere ist es bei der zuletzt beschriebenen Einrichtung möglich, als Lufteinlaß am Belüfter an Stelle eines Schnüffelventils ein jeweils gleichzeitig mit dem Wasserauisiaß geschlossenes elektromagnetisch steuerbares Ventil, ähnlich dem Ventil 23, zu verwenden, das beispielsweise an Stelle der biegsamen Verschlußscheibe 26 (Gummimembran) im Deckel des Gehäuses 2o angeordnet sein kann. Ferner kann es unter Umständen vorteilhaft sein, bei einer Wasserversorgungsänlage nach der Erfindung eine Regeleinrichtung in Gestalt eines Belüfters (Fig.4) und zusätzlich noch eine weitere Regeleinrichtung in Gestalt eines Begrenzers (Fig. 2 ,und 3) vorzusehen, um in Fällen, in denen mit normalerweise kleiner, aber gelegentlich sehr großer Wasserentnahme in der Zeiteinheit (jedoch gleichbleibend kleiner in. der Zeiteinheit verlorengehender Luftmenge) zu rechnen ist, eine Vergrößerung des Luftvolumens auf ein nicht mehr zulässiges Maß mit Sicherheit zu vermevden.The possibilities for using and carrying out the invention are not restricted to the examples shown and described in detail here. In particular, with the device described last, it is possible to use an electromagnetically controllable valve, similar to valve 23, which is closed at the same time as the water outlet, instead of a sniffer valve, as the air inlet on the aerator, similar to valve 23, which, for example, instead of the flexible sealing disc 26 (rubber membrane) in the lid of the housing 2o can be arranged. In addition, it may be advantageous in a water supply system according to the invention to provide a control device in the form of an aerator (Fig. 4) and, in addition, a further control device in the form of a limiter (Fig. 2 and 3) in order to those with normally small, but occasionally very large water withdrawal in the unit of time (but consistently smaller in the amount of air lost in the unit of time) can be expected to avoid increasing the volume of air to a level that is no longer permissible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrically operated water supply system with pressure vessel and additional air supply to fill up the air volume in the Boiler, characterized in that it is equipped with an automatic device for Locking the air volume is provided.

2. Plant according to claim li,. Characterized. that the control device is designed so that it the maximum value of the possible Air volume limited automatically.

3. Plant according to claim @i and 2, characterized in that that the control device has a valve controlled by a float for discharge which contains excess air.

4. Plant according to claim 3, characterized in that that the control device in a special, outside of the boiler, appropriate to the lower connection piece - usually provided for the water level indicator, connectable housing is housed.

5. Plant according to claim i, characterized in that that the control device from one to the pressure line, expediently between the pump and Non-return valve, attached small boiler (aerator) with an electromagnetic water outlet closed depending on the switch-on status of the pump motor and an air inlet. H.

Plant according to claim 5, characterized in that that the air inlet on the aerator is in an air sniffer valve.

7. Plant according to claim 5, characterized in that the air inlet in each case simultaneously with the water outlet closed controllable valve consists. B. Plant according to claim i, characterized in that it is equipped with a control device in the form of a fan (Claim 5) and additionally with a further control device in the form of a Limiter (claim 2) is provided.