Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Pumpenanlagen mit mehreren Pumpen. Selbsttätige, ohne Hochbehälter arbeitende Pumpenwerke wurden bisher derart ausgeführt, dass dein veränderlichen Wasserbedarf ent sprechend eine Anzahl meist gleich grosser Pumpen vorgesehen wurde, die das zu spei sende Rohrnetzbei beliebigem Wasserverbrauch unter annähernd konstantem hohen Drucke hiel ten.
Beim Fallen des Druckes im Druckluftbe- hälter, der zum Ausgleich der Schwankungen in die Druckleitung geschaltet wird, unter einen bestimmten Wert wird durch einen Druckschalter die erste Pumpe eingeschaltet, bei weiter sinkendem Druck die zweite Pumpe dazugeschaltet, bei noch grösserer Wasser entnahme und noch weiterem Sinken des Druckes tritt die dritte und schliesslich die vierte Pumpe dazu, derart, dass bei der grössten Wasserentnahme im Verbrauchsrohrnetz der niedrigste Druck von den Pumpen erzeugt wird, bei dem geringsten Wasserverbrauch hingegen der höchste Druck.
Dieses bisher übliche Verfahren besitzt den grossen Nachteil, dass die Drücke gerade in umgekehrter Weise hergestellt werden, als es dem Bedürfnis entspricht. Bei einer Wasserversorgungsanlage muss man fast stets damit rechnen, dass von der Pumpenanlage eine Hauptrohrleitung bis zum Verteilungs netz führt. In der Hauptrobrleitung und im Verteilungsnetz sind die Reibungswiderstände zu überwinden; die bekanntlich mit dein Quadrate der Liefermenge wachsen.
Während daher bei geringem Wasserver brauch, etwa in der Nacht, die Reibungs widerstände entsprechend klein sind, werden sie zu einem Höchstwert beim grössten Was serverbrauch. Die ermittelte Höchstleistung muss einen Höchstbetriebsdruck ergeben, auf den alle Pumpen drücken müssen, so dass also bei normalem oder durchschnittlichem Wasserverbrauch ein viel zu hoher Druck unter entsprechender Arbeitsvergeudung er zeugt wird.
Anderseits wird man zur Ver meidung zu hoher Betriebskosten die Rohr leitungen hauptsächlich unter Berücksichtigung der maximalen Durch flussmenge mit verhält nismässig grosser Lichtweite bemessen müssen, um für den Betriebsfall des Auftretens der grössten Widerstandshöhe den beabsichtigten effektiven Druck an der Verbrauchsstelle zu erhalten.
Man macht also hierbei den Fehler, die Rohrleitung für einen mir ganz kurze Zeit vorkommenden Ausnahme-Betriebszustand zu bemessen, so dass sie für den am meisten vorkommenden Durchschnittswasserverbrauch, dem mit Rücksicht auf die weit grössere Betriebsstundenzahl auch die entsprechend grössere Bedeutung zukommt, in ihren Ab messungen zu gross ist, und die Anschaffungs kosten und damit auch die Kosten für die Verzinsung und Amortisation des Anlagekapi tals, also die Betriebskosten zu hoch werden.
Diese Nachteile können durch das vor liegende Verfahren zum Betrieb von Pumpen anlagen mit mindestens zwei Pumpen mit verschiedenen Liefermengen und Widerstands höhen vermieden werden. Dieses Verfahren besteht darin, dass die Eierschaltung einer dem jeweiligen Wasserverbrauch und der zu gehörigen Widerstandshöhe entsprechenden Pumpe und die Ausschaltung der in Betrieb befindlichen, für einen geringeren oder grösseren Wasserverbrauch und eine entsprechende Widerstandshöhe bestimmten Pumpe in Ab hängigkeit von der in das Verbrauchsnetz abfliessenden Wassermenge erfolgt.
Die Pumpenanlage zur selbsttätigen Durch führung dieses Verfahrens besteht erfindungs gemäss aus mindestens zwei, dasselbe Lei tungsnetz speisenden Pumpen mit verschiedenen Liefermengen und Widerstandshöhen und einem zu deren Ein- und Ausschaltung die nenden, von der in das Verbrauchsnetz ab fliessenden Wassermenge abhängig arbeitenden elektrisch-hydraulischen Schalter.
Die Umschaltung von einer Pumpe auf die andere kann natürlich auch von Hand erfolgen, wenn besondere Umstünde dies wünschenswert erscheinen lassen.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. In Abb. 1 ist in einem Diagramm die Wirkungsweise der ge samten Pumpenanlage sowohl nach dem bis- lierigen Druckschaltungssystem, wie auch nach dem vorliegenden Verfahren gezeigt. Als Abszissen sind die Liefermengen Q und als Ordinaten die Förderhöhen H aufgetragen.
Die Wagrechte _1 stellt den Saugwasserspie- gel, die Gerade B den Aufstellungsort der Pumpen, die Höhe A-B daher die Saughöhe, B-C die Druckhöhe bis zur höchstgelegenen Ausflussstelle und C-D den dort für erfor derlich erachteten Überdruck dar, der zur Erzielung der nötigen Ausflussgeschwindigkeit dient.
Die Höhe A-D ist somit die geo metrische G esamtförderhöhe. Hierzu kommen noch die Reibungswiderstände, die durch die Kurve D.-B dargestellt sind. Die Liefer menge QT ist die kleinste, bei der Anlage überhaupt vorkommende Liefermenge, die Liefermenge Qa die grösste, nur in seltenen Fällen auftretende Verbrauchsmenge.
Bei dem bisherigen Druckschaltungssystein verwendete man beispielsweise vier gleiche Pumpen, die zusammen die Höchstliefermenge Q, ergaben und Drücke erzeugten, die in den Kurven Di, D=, Dr, D.i dargestellt sind.
Bei Anwendung der neuen Schaltung in Abhängig keit von der Liefermenge werden bei dem vorliegenden Beispiel vier Pumpen I, II, III, IV verwendet, mit den zugehörigen Höchst- lieferinengen Qi, QLz, Q3, Qi, welche mano- metrische Förderhöhen erzeugen, die durch die Kurven Li, L-, <I>La,</I> Li dargestellt sind.
Diese Pumpen fördern also nicht wesentlich höher, als es gemäss der Kurve D"-.B der rnano- metrischen Gesamtförderhölie erforderlich ist. Steigt die Liefermenge von Q" bis Q, beim Betriebe mit der Pumpe I, so wird durch einen Liefermengensclialter die Pumpe I aus- und gleichzeitig die Pumpe II eingeschaltet. Steigt die Liefermenge weiter bis Q2, so wird die Pumpe H aus- und die Pumpe HI ein geschaltet und so fort.
Bei Verminderung des Abflusses in das Rohrnetz werden in gleicher Weise die nächst kleineren Pumpen ein- und die zu grossen selbsttätig ausgeschaltet. Wenn daher die am häufigsten vorkommende Liefermenge etwa die der, Pumpe II ist, so ist die Ersparnis an Druckhübe, also auch an Stromverbrauch durch die schraffierte Ar beitsfläche zwischen den Kurven<I>D</I> und<I>L</I> dargestellt. - Sie beträgt in dem gewählten Beispiel ungefähr 40 von Hundert. Wie aus den Wirkungsgradkurven i1, il, i3 und ji ersichtlich, arbeiten die Pumpen nahezu mit konstantem maximalen Wirkungsgrad.
Zu dem beschriebenen Arbeitsverfahren ist bei selbsttätigem Betriebe ein Schalter erforderlich, der bei bestimmten Verbrauchs mengen, wie sie durch den Hauptrohrstrang fliessen, die zugehörige Pumpe mit der ent sprechenden Liefermenge einschaltetund gleich zeitig die in Betrieb befindliche Pumpe mit der zu kleinen oder zu grossen Liefermenge ausschaltet.
Ein solcher Schalter lässt sich auf vieler lei Weise herstellen. Es gibt eine grosse Zahl von Wassermessern, die eine veränder liche Liefermenge anzeigen, und die veränder liche Stellung eines Anzeigeorganes -kann dann auf irgend eine Weise zur Einleitung der Schaltung der einzelnen Pumpenmotoren verwendet werden.
In den Abb. 2, 3, 4 und 5 ist eine der vielfachen Ausführungsmöglichkeiten eines derartigen Schalters dargestellt. In Abb. 2 ist der hydraulisch beeinflusste Teil des Schal ters AS in einem lotrechten Schnitt dargestellt Die Vorrichtung wird mit den Flanschen a und b in die Hauptabflussrohrleitung eingebaut.
Das Wasser fliesst durch das Gehäuse und durchströmt dabei einen hohlkegelförmigen Rohrstutzen c, dessen Querschnitt durch einen Steuerkolben d von kleinerem Durchmesser als die engste Stelle des Rohrstutzens derart vermindert wird, dass zwischen Rohrstutzen und Kolben nur eine ringförmige Durchgangs fläche für den Durchtritt des Wassers übrig bleibt, so dass das Wasser eine höhere Ge schwindigkeit annehmen muss.
Hierdurch entsteht ein nach oben gerich teter, auf den Kolben d wirkender Druck unterschied, durch den das Gewicht des Kol bengestänges überwunden wird, derart, dass sich je nach der Grösse der Durchflussmenge die Kolbenstellungen 1, 2, 3 bezw. 4 ergeben. Der Kolben d ist mit einer Kolbenstange e verbunden, die oben in einer Büchse f leicht gehend geführt ist und am untern Ende einen Kolben y trägt, der in einem Zylinder lt sich bewegt.
Beim Aufsteigen des Kolbens g saugt dieser das Wasser durch einen Kanal i aus dem Gehäuse ab und durch eine einstell bare Drosselschraube k kann die angesaugte Wassermenge so geregelt werden, dass das Kolbengestänge auf plötzliche Schwankungen in der Durchflussmenge nicht sofort ausgiebig anspricht, sondern sich nur ganz langsam aufwärts oder abwärts bewegen kann. Das obere Ende der Kolbenstange e versetzt durch einen Hebel d eine Welle<I>m</I> in Dre hung.
In Abb. 3. ist diese Welle m in einem wagrechten Schnitt der Abb. 2 ersichtlich gemacht. Sie ist in der ganz mit Wasser erfüllten Kappe n gelagert und das eine Ende derselben tritt, durch eine Stopfbüchse o abge dichtet, aus dieser Kappe heraus. An dem freien Ende der Welle na ist ein Steuerungs- bogenstück p befestigt, das die elektrische Umsteuerung der einzelnen Pumpenmotoren in der bereits erwähnten Weise durchführt.
Wenn in Abb. 2 der Kolben d je nach der Grösse der Durchflussmengen in einer der Stellungen 1, 2, 3 oder 4 steht, so nimmt der Hebel l die bezügliche Stellung 11, 12, 13 bezw. 14 ein und das Steuerungsbogen stück p (Abb. 5) wird dabei so bewegt, dass in der Hebelstellung 11 die Mittellinie 1 lot recht steht. Befindet sich der Flebel l (Abb. 2) in Stellung 12, so steht die Mittellinie 2 des Steuerungsbogenstückes in Abb. 5 lotrecht.
Ebenso entspricht der Stellung 13 die .lot rechte Lage der Mittellinie 3 und der Stel lung 14 die lotrechte Lage der Mittellinie 4.
Am Steuerungsbogenstückp (Fig. 4 und 5) sind Klemmen isoliert befestigt, von denen isolierte, elektrische Leitungsdrähte ar und a2 nach aussen geführt sind. Durch eine von zwei Scheiben gebildete Steuerrolle q aus Isolierstoff, die am Umfange Kupferringe r trägt, werden die beiden Drähte ar und a2 kurz geschlossen. Die Steuerrolle q wird durch eine Feder v, welche in einem mit dem Gehäuse starr verbundenen Federhaus unter gebracht ist, ständig abwärts gedrückt.
Die Drähte ai und a2 führen von dem Steuerungs- bogenstück q über die am Träger z befestig ten Klemmen zu dem Schalters, des Motors 21 in Abb. 6. Dieser Schalter ist in der Weise ausgebildet, dass durch die Leitung a:: der positive Strom eine Magnetspule t durch fliesst, wodurch ein Kurzschliesser u den Notor 21 sofort unter Strom setzt und die Pumpe I, die mit diesem Motor gekuppelt ist, in Tätig keit gesetzt wird.
Bewegt sich nun das aus der gezeichneten Lage heraus, so dass die Mittelachse ? in Abb. 5 lotrecht zu stehen kommt, so wird in einer bestimmten Stellung entgegen der Wirkung der Feder v die Rolle y über eine isolierte Kappe wegge hoben und auf die an die Leitungen bi und b. angeschlossenen Bontakte gerollt.
die durch die Kupferringe i- kurzgeschlossen werden, während gleichzeitig die -Unterbrechung des über die Kontakte rri, ((2 fliessenden Stromes erfolgt. Infolgedessen gelangt der Motor 21 zum Stillstand und der Motor 22, der mit der nächst grösseren Pumpe gekuppelt ist, wird in Tätigkeit gesetzt.
In gleicher Weise werden, je nach Grösse der Durchflussmenge, die Pumpenmotoren 213 bezw. 24 eingeschaltet, wobei stets nur eine Pumpe arbeitet, da die vorher in Betrieb gewesene gleichzeitig ausgeschaltet wird. In Abb. G ist der einfacheren Darstellung wegen die unmittelbare Einschaltung aller Motoren ohne Vorschaltwiderstand angenommen, was aber nur bei ganz kleinen Drehstrom-Kurz- schlussankermotoren oder Gleielistromserien- motoren zulässig ist.
Bei grösseren 'Motor leistungen müssen natürlich besondere Selbst anlasser mit mehreren Widerstandsstufen zum Anlassen verwendet werden, wobei aber die eigentliche Schaltung durch einen mittelst Widerstand gedrosselten wattlosen Strom genau in-der vorstehend beschriebenen reise durchgeführt werden kann.
Uni den richtigen Zeitpunkt der Umschal- tung bei dem fertig aufgestellten Apparat nachträglich in Abhängigkeit von der für die Umschaltung gewählten Liefermenge einstellen zu können, wird zweckmässig die Feder ilachstellbar gemacht,
um ihren Einfluss auf das (Tewicht der Rolle q verändern zu kennen. Gleichzeitig wird das Eigengewicht des Kol- bengestänges n (Abb. 2) uni die Wirkung des Gewichtes x (Abb. 5)), vermehrt,
das Vel#- grössert oder verkleinert werden kann und durch einen Arm mit der Welle in fest ver- bunden ist.
Während der Umschaltung wird das Was ser in das '-Netz aus dem Druckwindkessel 11' gedrückt, der in Abb. 1 schematisch darge stellt ist.
Ton hier gelangt das Wasser durch den Lieferrnengenschalter <B><I>S</I></B> in die Druckleitung. Die Grüsse des Windkessels ZU ist somit nur für den zugelassenen Druckab- fall während der An1a Pdauer der AIotore zu bemessen und ergibt sich viel kleiner als bei Druckschaltungsanlagen, so dass auch hier durch eine Kostenverminderung erzielt wird.
-Um für grül)ere Anlagen eine grössere Steuerkraft für den Liefermengenschalter zu erhalten, kann nian diesen in einer Ausfüh- rung herstellen, die in den Abb. 7 und 8 beispielsweise in doppelter Anordnung dar gestellt ist.
Bei diesem Ausführung bewegt sich in einem zylindrischen Rohre c, das zum Teil konisch sein kann, ein Steuerkolben (l niit Spielraum, indem er für den Wasser durchgang nur einen Ringspalt frei lässt. Das Wasser tritt bei ((. ein, strömt bei G aus und passiert dabei beide Steuerkolben (l, in deren Ringspalt eine erliiihte (Teschwindigkeit ein tritt.
Entspreebend dieser erhöhten (.Te- scliwindigkeit ist vor jedem Kolben, in der Bewegung5riclituiig des Wassers betrachtet, ein höherer Druck als hinter dem Kolben wirksam, der durch Lenker e' und den dop pelarmigen Hebel l auf die Steuerwelle<B>in</B> übertragen wird. Dabei werden die Steuer- kolben <I>(l</I> durch Stanen h in ihrer zentrischen Lage innerhalb der' Rohre c geführt.
Die Steuerwelle ist durch eine Stopfbüchse o nach aussen geführt und trägt am freien Ende einen (Tewiclitsliebel .i , der in der Stellung I (I'ig. 7), also bei der kleinsten Durchflussmenge, ungefähr senkrecht stellt und sich mit der Zunallcne der Durchflussmenge nacheinander in die Stellungen II, III und IV einstellt,
in welchen er deal anwachsenden Druck vor den Steuerkolben ein entsprechendes Gegen drehmoment entgegenstellt. Den Stellungen 1-1V des Gcwichtshebels x entsprechen die Stellungen I-IV der Steuerkolben d.
Auf der Steuerwelle sitzt der Steuerhebell), der die Umsteuerung von einer zur andern Pumpe durchzuführen hat.
Die Art der Umsteuerung ist in Abb. 9 schematisch dargestellt. Der Steuerhebel p bewegt ein Kontaktorgan qi, das je nach seiner Stellung die Kontakte a1, a2 oder bi, b2 oder<B>ei,</B> c2 oder di, <I>da</I> miteinander kurz schliesst. In der gezeigten Stellung sind zum Beispiel die Kontakte<B>ei,</B> c2 kurz ge schlossen, was der Stellung HI des Gewichts hebels x und des Steuerkolbens d in Fig. 7 entspricht.
Die Kontakte sind' in Isolierma terial eingebettet und gemäss der Darstellung in Fig. 6 durch Kabel mit den zugehörigen Elektromotoren bezw. Anlassapparaten ver bunden.
Die praktische Ausführung dieser Ein richtung ist aus den Abb. 10-12 in Seiten ansicht, Draufsicht und Querschnitt ersichtlich. Der Steuerhebel p fasst nicht direkt am Kon taktwagen wi an, sondern mittelst Rolle v2 an einer Kulisse ki, die zwei am Wagen bei g1 und gs geführte und gegen Drehung ge sicherte Stangen si und s2 (siehe auch Abb. 13) verbindet.
Die Stangen stehen unter der Wirkung von Druckfedern fi und f2, die bestrebt sind, die Kulisse ki in einer mittleren Stellung zum Wagen wi zu erhalten. Der Wagen besitzt vier Räder ri, r2, r3 und r4, die in Führungen laufen.
Am Wagengestell sind Bürstenhalter ii und i2 angebracht, in denen Kontaktbürsten nal und 7n2 vorgesehen sind, die durch besondere, in der Zeichnung nicht dargestellte Kabel miteinander verbun den sind. Diese Kontaktbürsten sind durch Gewichte G1 und G2 belastet, um einen ge nügenden Kontakt zwischen den Bürsten mi, ?fa,- und den Kontakten ai, a2 usw. her zustellen.
Um eine Funkenbildung beim Übergang von den Kontakten a1, a2 auf die Kontakte bi, b2 usw. zu vermeiden, erfolgt bei lang samer Bewegung des Steuerhebels p eine schnellere Bewegung des Wagens. Dies wird dadurch erreicht, dass am Wagen noch ein fünftes Rad 7-5 vorgesehen ist; dieses Rad ist in einem einarmigen Hebel h5 gelagert, der um die Wagenachse as schwingen kann und am andern Ende durch ein Gewicht Gs belastet ist.
In der Darstellung der Abb. 10-12 hat der Steuerhebel p das Bestreben, von der Stellung I auf die Stellung II in Abb. 7 überzugehen; der Kontaktwagen wird aber daran durch die Schraube a5 (Fig. <B>10)</B> ver hindert, gegen die die Rolle r5 stösst. Da durch wird die Feder f2 zusammengedrückt, bis die Federspannung den Widerstand der Schraube s5 überwindet.
In diesem Augen blicke springt die Rolle r5 über die Schraube s5 hinweg und der Kontaktwagen rollt plötz lich um ein solches Stück vorwärts, dass die Verbindung der Kontakte ai, a2 plötzlich unterbrochen und jene der Kontakte bi, b2 (Abb. 9) hergestellt wird. Hierdurch kommt in Abb. 6 die Pumpe 21 zum Stillstand und die Pumpe 22 in Betrieb.
Gleichzeitig haben sich in Abb. 7 die Steuerkolben d von der Stellung I in die Stellung II bewegt; auch der Gewichtshebel x hat sich entsprechend der bewirkten Verdre hung der Welle in bis in die Stellung Il gehoben. Durch Verschiebung des Gewichtes x auf dem zugehörigen Hebel kann die Grösse der Durchflussmenge an einer bestimmten festgelegten Stelle (bei den Kolben d) verän derlich einreguliert werden.
Bei einer grösseren Durchflussmenge ent steht in den Rohren c an dem durch die Steuerkolben d freigelassenen Spalt auch eine grössere Geschwindigkeit und entsprechend dieser ein grösserer Druckunterschied vor und hinter dem Steuerkolben, wodurch dem grösser werdenden Moment des Gewichtes ;x das Gleichgewicht gehalten wird.
Sowohl bei der in Abb. 5 als auch 10 dargestellten Schaltvorrichtung wird durch die Steuerwelle in ein Kontaktorgan (Bogen p bezw. Wagen zvi) in der Weise bewegt, dass unter dem Einfluss eines Hindernisses (Rasthöcker bezw. Schraube sä) eine Feder (v bezw. <B>f2)</B> gespannt wird, während nach Überwinden dieses Hindernisses durch die gespannte Feder ein plötzliches Vorschnellen des Kontaktorganes bis zur nächsten Kontakt- bildung erfolgt.
Method and device for operating pump systems with several pumps. Automatic pumping stations working without elevated tanks have been designed so far that a number of mostly equally large pumps were provided for the variable water requirement, which kept the pipe network to be fed under almost constant high pressure with any water consumption.
When the pressure in the compressed air tank, which is switched in the pressure line to compensate for the fluctuations, falls below a certain value, a pressure switch switches on the first pump; if the pressure continues to fall, the second pump is switched on, if there is even greater water withdrawal and more If the pressure drops, the third and finally the fourth pump are added, in such a way that the lowest pressure is generated by the pumps when the greatest amount of water is drawn off in the consumption pipe network, while the highest pressure is generated when the water consumption is lowest.
This method, which has been customary up to now, has the major disadvantage that the pressures are produced in exactly the opposite way to what is required. In the case of a water supply system, you must almost always expect that a main pipeline leads from the pump system to the distribution network. In the main pipeline and in the distribution network, the frictional resistance must be overcome; which are known to grow with the square of the delivery quantity.
While the frictional resistance is correspondingly small when the water consumption is low, for example at night, they become a peak value when the water consumption is highest. The determined maximum output must result in a maximum operating pressure that all pumps have to press, so that with normal or average water consumption, a pressure that is far too high and corresponding waste of work is generated.
On the other hand, in order to avoid excessive operating costs, the pipelines will have to be dimensioned with a relatively large clear width, mainly taking into account the maximum flow rate, in order to obtain the intended effective pressure at the point of use in the event of the occurrence of the greatest resistance level.
So here you make the mistake of dimensioning the pipeline for an exceptional operating condition that occurs to me for a very short time, so that it is designed for the most common average water consumption, which is correspondingly more important given the far greater number of operating hours measurements is too high, and the acquisition costs and thus also the costs for the interest and amortization of the investment capital, i.e. the operating costs, become too high.
These disadvantages can be avoided by the present method for operating pump systems with at least two pumps with different delivery rates and resistance levels. This procedure consists in switching on a pump corresponding to the respective water consumption and the associated resistance level and switching off the pump that is in operation and intended for lower or higher water consumption and a corresponding resistance level, depending on the amount of water flowing into the supply network .
The pump system for automatic implementation of this process consists of at least two pumps feeding the same line network with different delivery rates and resistance levels and one for switching them on and off, depending on the amount of water flowing into the supply network, and working depending on the amount of water flowing into the electrical-hydraulic switch .
Switching from one pump to the other can of course also be done manually if special circumstances make this appear desirable.
The invention is illustrated by way of example in the drawings. In Fig. 1, the mode of operation of the entire pump system is shown in a diagram, both according to the previous pressure switch system and according to the present method. The delivery quantities Q are plotted as the abscissa and the delivery heads H as the ordinates.
The horizontal line _1 represents the suction water level, the straight line B the installation site of the pumps, the height A-B therefore the suction height, B-C the pressure height up to the highest point of outflow and C-D the overpressure deemed necessary there, which is used to achieve the necessary outflow velocity.
The height A-D is thus the overall geometric head. In addition, there are the frictional resistances, which are shown by curve D.-B. The delivery quantity QT is the smallest delivery quantity ever occurring in the system, the delivery quantity Qa the largest consumption quantity that occurs only in rare cases.
In the previous pressure circuit system, four identical pumps were used, for example, which together gave the maximum delivery quantity Q, and generated pressures that are shown in the curves Di, D =, Dr, D.i.
When using the new circuit as a function of the delivery quantity, four pumps I, II, III, IV are used in the present example, with the associated maximum delivery quantities Qi, QLz, Q3, Qi, which generate manometric delivery heads that are generated by the curves Li, L-, <I> La, </I> Li are shown.
These pumps do not deliver significantly higher than is required according to curve D "-. B of the nanometric total delivery oil. If the delivery rate increases from Q" to Q, when operating with pump I, pump I is reduced by a delivery rate selector off and pump II on at the same time. If the delivery quantity continues to increase up to Q2, the pump H is switched off and the pump HI switched on and so on.
When the outflow into the pipe network is reduced, the next smaller pumps are switched on and those that are too large are switched off automatically in the same way. Therefore, if the delivery quantity that occurs most frequently is that of Pump II, the savings in pressure strokes, i.e. also in power consumption, are due to the hatched working area between the curves <I> D </I> and <I> L </ I > shown. - In the example chosen, it is around 40 per hundred. As can be seen from the efficiency curves i1, il, i3 and ji, the pumps work with almost constant maximum efficiency.
For the working process described, a switch is required for automatic operations which, for certain consumption quantities such as those flowing through the main pipe, switches on the associated pump with the corresponding delivery quantity and at the same time switches off the pump in operation with the delivery quantity that is too small or too large .
Such a switch can be made in many ways. There are a large number of water meters which indicate a variable delivery rate, and the variable position of a display element can then be used in some way to initiate the switching of the individual pump motors.
In Figs. 2, 3, 4 and 5, one of the multiple design options for such a switch is shown. In Fig. 2 the hydraulically influenced part of the switch AS is shown in a vertical section. The device is installed with the flanges a and b in the main drainage pipeline.
The water flows through the housing and flows through a hollow conical pipe socket c, the cross section of which is reduced by a control piston d of a smaller diameter than the narrowest point of the pipe socket in such a way that only an annular passage area remains between the pipe socket and piston for the water to pass through so that the water has to take on a higher speed.
This creates an upward direction ended, acting on the piston d pressure difference, through which the weight of the Kol bengestänges is overcome, such that the piston positions 1, 2, 3 respectively depending on the size of the flow rate. 4 result. The piston d is connected to a piston rod e, which is guided easily in a bushing f above and carries a piston y at the lower end, which moves in a cylinder lt.
When piston g rises, it sucks the water out of the housing through a channel i and the amount of water sucked in can be regulated by means of an adjustable throttle screw k so that the piston rod does not immediately respond to sudden fluctuations in the flow rate, but only reacts completely can move slowly up or down. The upper end of the piston rod e sets a shaft <I> m </I> in rotation by a lever d.
In Fig. 3, this wave m is made visible in a horizontal section in Fig. 2. It is stored in the completely filled with water cap n and one end of the same occurs through a stuffing box o abge seals out of this cap. At the free end of the shaft na, a curved control piece p is attached, which carries out the electrical reversal of the individual pump motors in the manner already mentioned.
When in Fig. 2 the piston d is in one of the positions 1, 2, 3 or 4 depending on the size of the flow rates, the lever l takes the relevant position 11, 12, 13 respectively. 14 and the control arc piece p (Fig. 5) is moved so that in the lever position 11 the center line is 1 perpendicular to the right. If the flebel 1 (Fig. 2) is in position 12, the center line 2 of the control bow piece in Fig. 5 is perpendicular.
Likewise, position 13 corresponds to the right position of center line 3 and position 14 corresponds to the perpendicular position of center line 4.
Terminals are attached insulated on the control arc piece (FIGS. 4 and 5), from which insulated electrical lead wires ar and a2 are led to the outside. The two wires ar and a2 are short-circuited by a control roller q made of insulating material and formed by two disks, which has copper rings r on its circumference. The control roller q is constantly pressed down by a spring v, which is placed in a barrel rigidly connected to the housing.
The wires ai and a2 lead from the control elbow piece q via the clamps attached to the support z to the switch, the motor 21 in Fig. 6. This switch is designed in such a way that the line a :: carries the positive current a solenoid t flows through, whereby a short circuit u sets the Notor 21 immediately under power and the pump I, which is coupled to this motor, is put into action.
Does that move out of the position drawn so that the central axis? comes to stand perpendicular in Fig. 5, then in a certain position against the action of the spring v, the roller y is lifted away over an insulated cap and on the lines bi and b. connected Bontakte rolled.
which are short-circuited by the copper rings i-, while at the same time the interruption of the current flowing through the contacts rri, ((2 takes place. As a result, the motor 21 comes to a standstill and the motor 22, which is coupled to the next larger pump, is in Activity set.
In the same way, depending on the size of the flow rate, the pump motors 213 respectively. 24 switched on, whereby only one pump is always working, since the one that was previously in operation is switched off at the same time. In Fig. G, for the sake of simplicity, it is assumed that all motors are switched on immediately without a series resistor, but this is only permissible with very small three-phase short-circuit armature motors or track current series motors.
In the case of higher engine powers, special self-starters with several resistance levels must of course be used for starting, but the actual switching can be carried out by means of a wattless current throttled by means of a resistor exactly in the trip described above.
In order to be able to subsequently set the correct point in time for the switchover in the fully installed apparatus, depending on the delivery quantity selected for the switchover, the spring is expediently made adjustable,
in order to know its influence on the (changing the weight of the roller q. At the same time, the weight of the piston rod n (Fig. 2) and the effect of the weight x (Fig. 5)) are increased,
the Vel # - can be enlarged or reduced and is firmly connected to the shaft by an arm.
During the changeover, the water is pressed into the 'network from the pressure air vessel 11', which is shown schematically in Fig. 1.
Ton here the water enters the pressure pipe through the delivery volume switch <B><I>S</I> </B>. The size of the air vessel ZU is therefore only to be measured for the permitted pressure drop during the duration of the motors and is much smaller than with pressure switch systems, so that a reduction in costs is achieved here as well.
-In order to obtain a greater control force for the delivery quantity switch for larger systems, it can be produced in a design that is shown in Figs. 7 and 8, for example, in a double arrangement.
In this design, a control piston (l moves in a cylindrical tube c, which can be partly conical, with clearance by leaving only an annular gap free for the passage of water. The water enters at ((, flows out at G and passes both control pistons (1, in the annular gap of which a flow rate occurs.
Corresponding to this increased (.Te speed, a higher pressure is effective in front of each piston, viewed in terms of the movement of the water, than behind the piston, which is exerted by the control arm e 'and the double-armed lever 1 on the control shaft <B> in </ B The control pistons <I> (l </I> are guided by rods h in their central position within the 'tubes c.
The control shaft is led to the outside through a stuffing box o and has a (Tewiclitsliebel .i) at the free end, which in position I (Fig. 7), i.e. with the smallest flow rate, is approximately vertical and increases with the increase in flow rate adjusts to positions II, III and IV one after the other,
in which it counteracts the increasing pressure in front of the control piston with a corresponding counter-torque. The positions I-IV of the control piston d correspond to the positions 1-1V of the weight lever x.
On the control shaft sits the control lever, which has to change the direction from one pump to the other.
The type of reversal is shown schematically in Fig. 9. The control lever p moves a contact element qi which, depending on its position, short-circuits the contacts a1, a2 or bi, b2 or <B> ei, </B> c2 or di, <I> da </I>. In the position shown, for example, the contacts <B> ei, </B> c2 are short-circuited, which corresponds to the position HI of the weight lever x and the control piston d in FIG.
The contacts are 'embedded in Isolierma material and according to the illustration in Fig. 6 BEZW by cables with the associated electric motors. Starting devices connected.
The practical implementation of this one direction can be seen from Fig. 10-12 in side view, top view and cross section. The control lever p does not touch the contact carriage wi directly, but by means of a roller v2 on a link ki, which connects two rods si and s2 guided on the carriage at g1 and gs and secured against rotation (see also Fig. 13).
The rods are under the action of compression springs fi and f2, which strive to maintain the backdrop ki in a central position relative to the carriage wi. The carriage has four wheels ri, r2, r3 and r4 that run in guides.
Brush holders ii and i2 are attached to the carriage frame, in which contact brushes nal and 7n2 are provided which are connected to one another by special cables, not shown in the drawing. These contact brushes are loaded by weights G1 and G2 in order to produce sufficient contact between the brushes mi,? Fa, - and the contacts ai, a2, etc.
In order to avoid sparking during the transition from the contacts a1, a2 to the contacts bi, b2, etc., the carriage moves faster when the control lever p is moved slowly. This is achieved in that a fifth wheel 7-5 is also provided on the car; this wheel is mounted in a one-armed lever h5, which can swing around the carriage axis as and is loaded at the other end by a weight Gs.
In the illustration of Figs. 10-12, the control lever p tends to move from position I to position II in Fig. 7; the contact carriage is prevented from doing so by the screw a5 (Fig. 10) against which the roller r5 hits. Since the spring f2 is compressed until the spring tension overcomes the resistance of the screw s5.
At this moment, the roller r5 jumps over the screw s5 and the contact carriage suddenly rolls forward by such a distance that the connection of the contacts ai, a2 is suddenly interrupted and that of the contacts bi, b2 (Fig. 9) is established. This brings the pump 21 to a standstill in FIG. 6 and the pump 22 starts up.
At the same time, in Fig. 7, the control piston d has moved from position I to position II; the weight lever x has also been lifted into position II in accordance with the caused twisting of the shaft. By shifting the weight x on the associated lever, the size of the flow rate can be variably regulated at a certain fixed point (for piston d).
In the case of a greater flow rate, a greater velocity arises in the pipes c at the gap left free by the control piston d and, correspondingly, a greater pressure difference in front of and behind the control piston, which keeps the balance of the increasing moment of the weight; x.
Both in the switching device shown in Fig. 5 and 10, the control shaft moves into a contact element (arc p or carriage zvi) in such a way that, under the influence of an obstacle (latching boss or screw sä), a spring (v or . <B> f2) </B> is tensioned, while after overcoming this obstacle the tensioned spring causes the contact organ to suddenly jump forward until the next contact is made.