Verfahren zur selbsttätigen Schaltung von Hauswasserwerken kleiner Leistung und Wasserwerk zur Ausführung des Verfahrens. Es sind Verfahren und Einrichtungen zum selbsttätigen Ein- und Ausschalten der Pum pen von Wasserversorgungsanlagen bekannt, bei welchen sowohl der Ein- als auch der Aus schaltimpuls von dem jeweiligen Druck in der Rohrleitung abhängig ist.
Darüber hinaus be- i-üeksiehtigen die sogenannten Verbrauchs- sehalt.ungss#-steine die Rohrreibungsverhiste in der Weise, dass Ein- und Aussehaltdi-iick in Abhängigkeit. von der jeweiligen Ver brauchsmenge stehen, das heisst, dass bei grosser Verbrauchsmenge der Ein- und der Ausschaltdruck höher liegen, als wenn die Verbrauchsmenge klein ist. Dadurch ist es möglich, an den Auslaufstellen des Rohr- svstems nahezu konstante Drücke zu erzielen.
Weiter wurde, um die Schalthäufigkeit, insbesondere bei Anwendung kleiner Druck kessel, herabzusetzen, vorgeschlagen, zusätzlich zu der druckabhängigen Ein- und Ausschal tung letztere auch noch in Abhängigkeit von der Pumpenfördermenge zu steuern. Hiedureh wird erreicht, dass zum Beispiel bei fortge setzter Wasserentnahme trotz Erreichens des Ausschaltdruckes im Kessel die Pumpe weiter läuft. und erst dann stillgesetzt wird, wenn die Entnahme unter ein gewisses Mass abgesunken ist.
Ist hingegen die Entnahme bereits vor Erreichen des Ausschaltdruckes unter dieses Mass abgefallen oder hat sie ganz aufgehört, erfolgt Abschalten der Pumpe ebenso wie bei den eingangs genannten Verfahren nur druck abhängig.
Bei allen bekannten Systemen werden so genannte Druckschalter verwendet, und zwar solche, bei denen der Ausschaltdruck im all gemeinen um. 10-12 m Wassersäule höher lieg . als der Einsehaltdruek. Bei Klein.- und Kleinstanlagen, deren Verbrauchsdruck an und für sieh niedrig liegt., erfordert ein um 1,0-1,? at über dem Verbraitehsdruck liegen der maximaler Arbeitsdruck einen prozentual erheblichen -.Kehraufwand an Betriebs- und Anlagekosten, wobei letztere durch erhöhte Stufenanzahl der Pumpe und Motorstärke ge geben sind.
Dies trifft insbesondere auch bei dem mit zusätzlicher fördermengenabhängiger Ausschaltung arbeitenden Verfahren zu, weil hierbei der maximale Arbeitsdruck der Pumpe über den Ausschaltdruck des Druckschalters hinausgeht.
Ein weiterer Mangel dieser Systeme liegt darin, dass beim Arbeiten in dem obern, bereits ziemlich flachen Ast der Pumpenkennlinie insbesonders die Ausschaltkennlinie des Schal. ters die Pumpenkennlinie unter einem ver hältnismässig flachen Winkel schneidet, wo durch ein exakter Ausschaltpunkt nur schwer zu erzielen ist.
Durch die Erfindung, welche ein Verfah ren zur selbsttätigen Schaltung von Haus wasserwerken kleiner Leistung mit einer För- derpumpe und einem Antriebsmotor hierfür betrifft, werden diese Mängel dadurch be hoben, dass die Einschaltung des Pumpenan- triebsmotors druckabhängig, seine Ausschal tung hingegen in Abhängigkeit ausschliesslich von der Fördermenge, vorzugsweise bei Er reichen einer einstellbaren Mindestfördermenge erfolgt.
Zur Erzielung des Einschaltimpulses kann hier mit einer erheblich geringeren Druckab senkung gearbeitet werden als bei den bekann ten Systemen, die, um die Schalthäufigkeit in tragbaren Grenzen zu halten, eine Druckstufe von etwa. 10 bis 12 m Wassersäule verwenden. Da jedoch nach der Erfindung die Ausschal tung mengenmässig erfolgt, wodurch sowohl die Schalthäufigkeit beschränkt als auch ein exakter Aussehalt.punkt auf der Pumpenkenn- linie ohne weiteres erreicht werden kann, ist eine derartige Druckstufe nicht erforderlich. Dauerdruckschalter, welche bei Druckdiffe renzen von 0,1 at oder weniger verlässlich an sprechen, sind bereits bekannt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Haus ivasserwerk kleiner Leistung zur Ausführung des vorgenannten erfindungsgemässen Ver fahrens, wobei ein Rohrsystem, eine Förder pumpe, ein Antriebsmotor hierfür, eine Ein richtung zur Einschaltung des Motors bei Erreichung eines einstellbaren Mindestdruckes und ein Mengenaussehaltorgan vorgesehen sind.
Um nun die genannte Druckabsenkung zu bewerkstelligen, ist gemäss der Erfindung ein Standrohr vorgesehen, welches über die höchstgelegene Wasserentnahmestelle des Rohrsystems hinausragt und dessen Entleerung eine den Einschaltimpuls für den Pumpenan- triebsmotor liefernde Druckminderung zur Folge hat.
Die Zeichnung betrifft ein Ausführungs beispiel des Hauswasserwerkes gemäss der Er findung. Es zeigen: Fig. 1 die Driaekhöhen-Wassermengen- Charakteristik der Piunpe des Beispiels in diagrammatischer Darstellung.
Fig. 2 die Gesamtanlage des Wasserwerkes in Schema..
Fig. 3 das am Standrohr des Beispiels aus- gebildete Gefäss mit einem Schwimmkugel ventil in grösserem Massstab im Vertikal schnitt.
Fig. 4 das elektrische Schaltbild.
Fig.5 einen Druckschalter als Einschalt organ in schematischer Darstellung und Fig. 6 ein Schaltklappenventil als -Mengen- Ausschaltorgan in sehaubildlicherDarstellung. In dem in Fig.1 dargestellten Diagramm.
dessen Abszissen Wassermengen Q1;min, des sen Ordinaten Dreckhöhen Hm bedeuten, ist P die Pumpenkennlinie der Pumpe 2; S die Kennlinie des Einsehalt-Druckschalters. Wird Wasser entnommen und sinkt der Druck bis zur Dr-Liekschalterkennlinie auf p1 ab, wird bei 1, dem Schnittpunkt von P und .S, der Pumpenmotor eingeschaltet, wobei die Pumpe die Menge q1 1/min fördert.
Bei laufender Pumpe bewegt sich der Arbeitspunkt auf der Kennlinie nach links, das heisst die Förder inenge sinkt. Hat sie das -Mass q., 1/min, auf welches das Mengenschaltorgan eingestellt ist, erreicht, erfolgt durch dieses Abschaltung des Pumpenmotors. Diesem Zustand entspricht der Schnittpunkt 2' der PLZmpenkennlinie P mit der parallel znr Ordinatenachse verlaufen den Kennlinie J1 des mengenabhängigen Aus- sehal.torganes.
Die Pumpenkennlinie P wird sowohl von der Linie S als auch von der Linie 1I unter ziemlich grossem Winkel geschnitten, so dass der Ein- und auch der Ausschaltpunkt 1 bzw. 2 verhältnismässig genau festliegen.
In Fig. 2 ist 1 der Pumpenantriebsmotor, 2 die Pumpe mit Saugrohr, 3 die Förder- leitung; 4, 5 und 6 sind Entnahmestellen und 7 ist das oberhalb der höchsten Entnahme stelle 6 angeordnete, etwa 1 m lange Stand rohr, dessen Querschnitt zwecks Vergrösserung seines Fassungsraumes über einen Teil seiner Länge erweitert ist, wodurch die Schalthäufig keit, insbesondere bei sehr kleinen Entnahmen, begrenzt wird.
Dies erreicht man hier wie Fig. 3 zeigt dadurch, dass die am obern Ende des Standrohres vorgesehene Querschnittser- weiterung als ein zum Standrohr gehöriges Gefäss 8 ausgebildet ist. Teil 9 stellt. den Druckschalter dar, der bei Erreichen eines einstellbaren Mindestdruckes anspricht, 10 ist das Organ, welches bei Erreichen einer ein stellbaren Mindestfördermenge den Pumpen motor abschaltet.
Wenn die örtlichen Verhältnisse die frost sichere Unterbringung eines Standrohres nicht zulassen, kann dieses gekürzt oder ganz weg gelassen werden, wobei auf alle Fälle an der höchsten Stelle des Systems ein zum gekürzten Standrohr gehöriger oder dieses ersetzender Behälter angeordnet ist, der, um die zum Ein schaltimpuls nötige Druckabsenkung zu liefern, geschlossen sein muss. Um gleichzeitig Be- und Entlüftung zu gestatten, ist an der obersten Stelle dieses Behälters ein später beschriebenes Schwimmkugelventil angeordnet.
Ein solches Schwimmkugelventil ist aber auch im dargestellten Standrohr angewendet worden, und zwar unmittelbar am Seheitel des selben im dortselbst angeordneten Behälter B.
Nach Fig.3 ist die im Gefäss 8 unter gebrachte Sehwimmkugel aus einem Hohl körper 11, etwa aus Blech, mit einer auf vulkanisierten Weichgummischieht 12 ge bildet. Diese Kugel legt sich nach Füllung des Systems, das ist bei Abschalten der Pumpe, an die Abschlussöffnung 13 des Behälters 8 an und sinkt bei Wasserentnahme und fallendem Niveau herab, so dass Luft durch die Öffnung 13 zutreten kann.
Aus dem Schaltbild in Fig.4 ist ersieht lieh, dass der Druckschalter 9 und der Mengen schalter 10 parallel in der Stromzuleitung des Pumpenantriebsmotors 1 liegen. Der Druck schalter ist auf eine sehr geringe Schalt differenz gestellt, das heisst sein Ausschalt druck liegt nur wenig, beispielsweise 0,05 at, über seinem Einschaltdruck. Hieraus folgt, dass der Drucksehalter auf den bei der mengenmässigen Ausschaltung herrschenden Druck keinen Einfluss hat.
Der in Fig. 5 dargestellte Dauerdruck sehalter besteht aus einer zwischen den Scha len 14, 15 eingespannten Membrane 16, welche über die Stange 17 auf den um den Dreh punkt 18 schwenkbaren Träger 19 einer Quecksilberwippe 20 wirkt. Der Raum ober halb der Membrane ist mit der Aussenluft verbunden und der Raum unterhalb der Mem brane steht über dem Anschlussstutzen 21 mit der Förderleitung der Pumpe 2 (Fig.2) in Verbindung und die Kontakte der Wippe sind über Leitungen 22 an den Pumpenmotor 1 angeschlossen.
Als fördermengenabhängiges Organ ist hier ein Schaltklappenventil vorhanden, wel ches den Vorteil. aufweist, da.ss der Ver drehungswinkel der Klappenwelle bei kleinen Durehflussmengen gross ist und daher grosse Schaltwege und somit bedeutende Schalt genauigkeit zur Folge hat. Dasselbe ist in Fig.6 zur Darstellung gebracht. Innerhalb des Ventilkörpers 23 sitzt die Klappe 24 auf der Welle 25, welche ausserhalb des Ventil körpers den Hebel 26 trägt, an dem eine Zug feder 27 angreift, die bestrebt ist, die Klappe in ihre Schliessstellung zu führen.
An der Welle 25 ist weiters ein Traghebel 28 für die Quecksilberwippe 29 befestigt, deren Leitun gen 30 entsprechend dem Schaltschema (Fig.4) parallel zu den Leitungen 22 des Druckschalters im Stromkreis des Motors 1 liegen. Selbstverständlich kann die Schaltung des Motors - und dies ist bei grösseren Leistungen notwendig - über Relais erfolgen.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Hauswasserwerkes ist folgende: Normal ist das Standrohr 7 sowie das Ge fäss 8 gefüllt und das System in Ruhe. Wer den nun einer oder mehrere Ausläufe ge öffnet, sinkt. der 'N1 asserspiegel im Gefäss 8 ab, das Ventil 11-13 öffnet sich und Kom munikation mit der Aussenluft wird her gestellt und das Gefäss belüftet. Bei fortge setzter Entnahme entleert sich das Gefäss 8, hierauf auch der daran anschliessende untere Standrohrteil und Luft tritt bei der Öffnung 13 in das Gefäss ein.
Ist. der Wasserspiegel um die ganze Standrohrhöhe gefallen, also der Druck - siehe Fig.1 - um pd, die Druck differenz zwischen den Punkten 2' und 1, auf p1 abgesunken, schaltet der Druckschalter 9 den Pumpenmotor ein, und die Pumpe beginnt bei Punkt 1 der Kennlinie P zu arbeiten. Mit Einsetzen der Förderung wird die Welle 25 des Schaltklappenventils gegen die Wirkung der Feder 27 verdreht und der Mengen schalter geschlossen. Der 1#Iotor 1 liegt jetzt sowohl über den Druckschalter 9 als auch über den Mengenschalter 10 am Netz.
Da bei richti ger Bemessung der Anlage die Pumpe praktisch immer mehr fördert als entnommen werden kann, bewegt sich der Arbeitspunkt auf der Pumpenkennlinie von 1 weg nach links, der Wasserspiegel steigt an und das Standrohr und damit das Gefäss 8 füllen sich. Während dieses Vorganges hat bereits der Druckschalter 9 ausgeschaltet; trotzdem läuft die Pumpe wegen des geschlossen gebliebenen Mengenschalters 10 weiter.
Erst wenn die Fördermenge auf oder unter den Wert sinkt, also Punkt 2 der Kennlinie erreicht. ist, was praktisch beim Abschliessen der Ausläufe erfolgt, schaltet auch das fördermengenab- hängige Organ 10 den Pumpenmotor 1 ab, indem die Klappe 24 -unter der Wirkung der Feder 27 zurückgedreht wird. Inzwischen hat der Wasserspiegel auch die Schwimmkugel gehoben und die Öffnung 13 geschlossen. Vor her trat noch Luft durch 13 aus dem Gefäss 8 aus. Bei fortgesetzter Entnahme wiederholt. sich das Spiel so lange, als die Entnahme an dauert.
Ist nur ein gekürztes oder überhaupt kein Standrohr vorhanden, so ist an dessen Stelle ein Behälter, in diesem Falle ein Druckbe hälter, vorgesehen, der ein Schwimrukugel- ventil enthält. Das System einer solchen Aus führungsform sei nun in Ruhe und bis auf ein Luftpolster im Behälter mit Wasser gefüllt. Setzt Entnahme ein, expandiert. zuerst die Luft, Druck und VTasserspiegel sinken ab und hat letzterer ein bestimmtes Niveau erreicht, öffnet das Ventil. Der weitere Verlauf der Vorgänge gleicht jenem bei Anwendung eines. Standrohres.
Praktisch arbeitet die Pumpe immer nur zwischen den Punkten 1 und 2 der Kennlinie. Nur bei sehr grossem Abfluss, etwa bei Rohr bruch, kann es vorkommen, dass die Pumpe auf einer Stelle der Kennlinie rechts unter halb des Punktes 1 fördert. Ein Arbeiten links vom Punkt 2 ist jedoch wegen des Men- genabschaltorganes nicht möglich.
Zusammenfassend ergeben sieh bei dem dargestellten Wasserwerk gegenüber den be kannten, selbsttätig geschalteten Wasser werken folgende Vorzüge: 1. Dimensionierung der Pumpe und des Motors nur für die verlangte Förderhöhe ohne zusätzliche Druckhöhen für die relativ grosse Schaltdifferenz eines üblichen Druckschalters, also geringe Anschaffungskosten.
2. Förderung praktisch nur auf die ver langte Druckhöhe, somit auch geringe Be triebskosten.
3. Grosse Betriebssicherheit und Schalt genauigkeit.
1. Einfache und wirkungsvolle Ausgestal- tung der Be- und Entlüftungseinrichtung durch Anwendung eines Schwimmkugelventils.