Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Luftmenge in Druckkesseln Automatische Wasserversorgungsanlagen, zum Beispiel in Grundstücken, die nicht an ein öffentliehesWasserleitiingsnetz angesehlos- sen sind, bestehen im allgemeinen aus einem Brunnen, einer lumpe und einem Windkessel oder Druckkessel, in den die Pumpe das aus dem Brunnen angesaugte Wasser fördert..
Der Druck der über dem Wasserspiegel im obern Teil des Druckkessels eingeschlossenen Luft wird dabei auf einen bestimmten Wert einge stellt, der um einen gewissen Betrag ober halb der in dem angeschlossenen Wohn- oder Fabrikgebäude zu überwindenden Steighöhe liegt; sobald dieser Druck im Windkessel- er reicht ist, schaltet sich die Pumpe selbsttätig ab.
Bei der Wasserentnahme aus dem an den Druckkessel angeschlossenen Hausleitungsnetz dehnt sich das über dem Wasserspiegel im Druckkessel liegende Luftpolster wieder aus, und sobald sein Druck auf einen eingestellten untern Betrag abgefallen ist, schaltet. sich die Pumpe zu neuem Förderspiel wieder ein.
In neuerer Zeit zeichnet sich auch in der Ölhydraulik eine analoge Linie ab, die darauf hinausläuft, Drucköl in ähnlicher Weise zu speichern, wie es bei WasseiweTsorgungsanla- gen seit langem üblich ist. Wesentlicher Vor teil einer derartigen Einrichtung ist der, dass mit kleinen Pumpen grössere Diruckölmengen erzeugt werden können, indem die Pumpe während der Zeit, in der kein Öl aus dem Druckkessel entnommen wird, in den Druck kessel speichert,
so. dass aus diesem kurzzeitig mehr Öl entnommen werden kann, als die Pumpe in derselben Zeit fördert. Wie bei einer Wasserversorgungsanlage wird das Pum penspiel durch einen Druckschalter gesteuert, indem dieser bei einem einstellbaren Höchst druck die Pumpe aus- und bei einem Nied- rigstdruck die Pampe einschaltet.
Da. derartige Druckkessel im allgemeinen mit höheren Drücken arbeiten, so ist die Luft polsterregelung von besonderer Bedeutung, denn nur bei entsprechend: grossem Luft polster ist das erforderliche Expansionsver mögen des Luftpolsters vorhanden, um zwi schen zwei Pumpenspielen eine möglichst grosse Ölmenge dem Druckkessel entnehmen zu können.
Erfahrungsgemäss machen sich nun bei den Luftpolstern in solchen Druckkesseln Ein flüsse geltend, die die Luftmenge über dem Flüssigkeitsspiegel nach und nach kleiner werden lassen.
Bei kleineren Wasserversor- gungsanlagen, zum Beispiel für Ein- oder Zweifamilienhäuser, sind die Betriebsan sprüche meistens nur bescheiden, so dass für eine besondere Überwachung und Regelung der Luftmenge im Druckkessel kein nennens wertes Bedürfnis besteht.
Für grosse Anlagen dagegen, beispielsweise freistehende Fabriken mit grösserem Bedarf an Betriebswasser von höherem Druck, und mit noch grösserer Not wendigkeit bei Druckanlagen, muss das Luft polster im Druckkessel dauernd überwacht und gewartet werden, wenn es seinen richtigen Wert beibehalten und die Anlage wirtschaft lich arbeiten soll.
Das bisher üblichste Regelverfahren ist wohl das Ansaugen von Luft durch die Pumpe mittels eines Schnüffelventils (insbesondere bei Haüswasseranlagen) bzw. das Auffüllen des Luftpolsters durch einen Kompressor (bei grösseren Betriebswasseranlagen). Die erst genannte Methode hat den wesentlichen Nach teil, d'ass insbesondere bei Strömungspumpen der Wirkungsgrad durch die saugseitenmässig eingeführte Luft negativ beeinflusst wird;
des weiteren ist auf diesem Wege eine vollkom mene Regelung nur schwer zu erreichen. Die zweite 1@Iethode erfordert zusätzlich eineu Kompressor bzw. das Vorhandensein von Pressluft.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe ge stellt, eine Einrichtung zur selbsttätigen Rege lung der Luftmenge in Druckkesseln, insbe sondere zur Verwendung in automatischen Wasser- oder Druckölversorgungsanlagen au schaffen, bei der ein Luftpolster von vorher- bestimmbarer Grösse erzeugt .und dieses Pol ster in seiner Grösse dauernd aufrechterhalten werden kann, ohne dass es einer Wartung be darf.
Die Erfindung löst. die ihr gestellte Auf gabe dadurch, dass ein als Regler dienender Hilfsdriickkessel vorgesehen ist, wobei der Flüssigkeitsraum des Reglers mit dem Flüssig keitsraum des Druckkessels in Verbindung ge bracht werden kann, während der Luftraum des Reglers über ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil mit dem Luftraum des Druckkessels' in Verbindung steht, d!as Ganze derart,
dass Flüssigkeit aus dem Druckkessel in den Regler und Luft aus dem Regler in den Druckkessel übertreten kann, wobei der umge kehrte Weg aber für die Luft immer und für das flüssige Medium zeitweise versperrt ist.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele dies Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig.1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Seitenwand und die obere Ab- sehlusskappe eines Druckkessels für -eine Was serversorgungsanlage mit seitlich angebautem Beispiel.
Fig. 2. stellt die allgemeine Anordnung eines Druckkessels für eine Wasserversor gungsanlage dar, bei der - ein Beispiel etwas anderer Bauart, verwendet wird.
F'ig.3 und 4 sind Längsschnitte durch zwei -Beispiele verschiedener Bauart, wie sie in einer Wasserversorwngsanlage gemäss Fig. 2 verwendet werden können.
Fig.5 ist eine Schnittansicht durch ein Beispiel ähnlich Fig.1, die die besonderen Einrichtungen. erkennen lässt, die für die erfin dungsgemässe Luftpolsterregelung in Druck- ölanlagen vorzugsweise erforderlich sind.
In der -Anordnung nach Fig. 1 ist das Reglergehäuse 1 seitlich dem aufrecht stehen den Druckkessel 2 mit zwei Stutzen und Muffen angeschlossen, wie sie. für die Befesti gung von W asserstandarmaturen üblich sind. Der untere Anschlüss führt in den Wasser- räum .des Druckkessels, der obere in seinen Luftraum.
In der Mittelachse des zweckmässig zylindrisch' ausgebildeten Reglergehäuses ist axial geführt eine Schwimmerstange 4 ange ordnet, die in der Höhe einstellbar einen Schwimmer 3 trägt und unten als Ventilkör- per 7 ausgebildet ist,
durch-den bei tiefer Stellung der Schwimmerstange das Entlee rungsventil 8 geschlossen gehalten wird. Der Schwimmer 3- wird zweckmässig auf der Stange 4 so eingestellt, da.ss er sich ungefähr in der Höhe des Wasserspiegels 5 im Druck kessel bei richtig bemessenem Luftpolster G befindet. Diese Höhe wird im folgenden mit Sollhöhe bezeichnet.
Das Füllventil -9, .das die Verbindungs- leitung 13 vom Druckkessel zum Regler im Innern des Reglergehäuses abschliessen kann, sitzt auf dem kurzen Schenkel eines Winkel hebels 11, der innen an der Reglerwand dreh bar gelagert ist. Der Winkelhebel tritt mit seinem langen Schenkel durch einen: Längs schlitz 10 der Schwimmerstange 4 hindurch und ruht auf einem durch eine Feder 20 nach oben gehaltenen Druckkölbchen 21.
Die Schwimmerstange ist-in einiger Entfernung von ihrem untern Ende eingedreht, so dass eine ringförmige Kerbe 22 entsteht, in die bei angehobener Schwimmerstange 4 eine Sperrklinke 16 eingreifen kann. Die Sperr klinke ist. das kurze Ende eines zweiten Winkelhebels, der mit seiner Achse 14 im Reglerinnern drehbar gelagert ist und an seinem langen Ende einen Hilfsschwimmer 15 trägt.
Von dem Entleerungsventil 8 führt. eine Abflussleitung 12, die unterhalb des Entlee rungsventils eine verengte Stelle 23 enthält, zweckmässig in d'en Brunnen, aus dem die Pumpe ansaugt.
An seinem obern Ende ist der Regler über eine zweite Verbindungsleitung 18 mit dem Luftraum des Druckkessels verbunden; ein Rückschlagventil 17 gestattet der Luft. den Durchtritt vom Regler zum Druckkessel, ver sperrt ihr aber den Weg in umgekehrter Rich tung.
Das Rückschlagnv entil 1,7 ist z-weck- mässig ein Gummiventil (ähnlich den Füllven tilen in Fahrradschläuchen), das zu seiner Öffnung in der Freigaberichtung eines ge wissen geringen Druckes bedarf, in der ge sperrten Richtung aber keinerlei Luftdurch gang gestattet:
Mit 19 ist der in seiner Höhe veränderliche Wasserspiegel des Reglers be zeichnet; 24 ist ein nur nach innen öffnendes, nach aussen absperrendes Schnüffelventil, das der Aussenluft den Zutritt zum Innenraum des Reglers gestattet., wenn darin kein Über druck über die Aussenluft herrscht.
Um die Arbeitsweise der Einriclitizng zu verstehen, unterscheidet man zweckmässig ver schiedene Betriebsphasen. <I>1. Erste Inbetriebnahme des Druckkessels</I> ohne Vorkompression Das Luftpolster des ohne Vorkompression in Betrieb genommenen Druckkessels ist so klein, da.ss der Wasserspiegel 5 beim Pumpen aus- und Piunpeneinschaltdruck über der Sollhöhe liegt.
Der Druckkessel wird - wie in Fig. 2 dar gestellt - in bekannter Weise über die Lei- tung 90 mit Hilfe 'der Pumpe 91 mit Wasser gefüllt. Die 'Schwimmerstange 4 im Regler 1 hält das Entleerungsventil 8 geschlossen und das Füllventil 9 offen. Sobald der ansteigende Wasserspiegel 5 die Verbindungsleitung 13 erreicht, beginnt der Regler sich ebenfalls. mit Wasser zu füllen, nachdem in ihm bereits der Luftdruck vorhanden ist, der auch im Druckkessel herrscht, wenn der Wasserspiegel 5 die Höhe der Leitung 13 erreicht hat.
Zu nächst wird der Hilfsschwimmer 1@5 beflutet, so d'ass dieser aufsteigt und die -Sperrklinke 16 seitlich gegen die Schwimmerstange drückt. ' Da; Druckkessel und Regler infolge des geöffneten Füllventils 9 kommunizierende Ge fässe sind, so steigt der Wasserspiegel. 19 im Regler 1 mit dem Wasserspiegel 5 im Druck kessel 2 weiter an.
Die Luft über dem Wasser spiegel 7.9 wird damit durch das Rück- schlagrventil 1'7 in das Luftpolster des -Druck kessels verdrängt. Der Wasserspiegel 19 bleibt dabei um die Höhe derjenigen Wassersäule hinter dem Wasserspiegel 5 zurück, deren Druck zum Öffnen des Rückschlagventils 17 erforderlich ist.
Noch bevor der Pumpenausschaltdruck er reicht wird, steigen beide Wasserspiegel so weit, dass der Schwimmer S die Schwimmer stange 4 anhebt. Dadurch öffnet sich das Ent leerungsventil 8, Füllventil 9 wird geschlos sen und die Sperrklinke 1,6 schnappt in die Kerbe 22 ein und hält somit.die Schwimmer stange in ihrer angehobenen SteUung fest.
Die Verengung 23 unterhalb des Ventils 8 dient dazu, das Anheben der.Schwimmerstahge zu erleichtern, denn das :abfliessende -Wasser staut sich zunächst -unter dem Ventilende 7 der Schwimmerstange, so dass diese entlastet wird.
Während die @Schwimmerstairge 4 durch die Sperrklinke 16 in ihrer obern Stellung festgehalten wird, fliesst Wasser aus dem Regler durch das Ventil 8 ab, anfangs schnel ler, da im Luftraum des Reglers zunächst noch Überdruck herrscht, dann nach Ent- .spannung auf atmosphärischen Druck lang samer, und in dieser Periode wird durch das Rückschlagventil (Schnüffelventil) 24 Luft in den Regler eingesaugt." Nachdem die Ent leerung so weist fortgeschritten ist,
dass der Auftrieb des Hilfsschwimmers 15 nicht mehr ausreicht, das Gesperre 16, 22 geschlossen z11 halten, fällt die Schwimmerstange in ihre An fangsstellung zurück, schliesst das Entlee rungsventil 8 und öffnet das Füllventil 9.
(Die Pumpe hat in der ganzen Zeit weiter gearbeitet.) Unter der Wirkung des Überdruckes im Druckkessel strömt Wasser zu neuem Regler spiel in den Regler, dessen Wasserspiegel 19 steigt an und; verdichtet die soeben durch das Ventil 24 angesaugte Luft zunächst auf den augenblicklichen Betriebsdruck des Druck kessels.
Da infolge des noch zu kleinen Luft polsters der Wasserspiegel 5 noch oberhalb der Sollhöhe pendelt, so steigt der Wasser spiegel 19 im Regler unverzüglich weiter, so dass erneut Luft in das Luftpolster gefördert wird, bis der Schwimmer 3 und damit die Schwimmerstange wieder angehoben werden und ein neuer Entleerungsvorgang beginnt.
Indem das Reglerspiel sich in ununter brochener Folge wiederholt, wird das Luft polster -mit jedem .Spiel erweitert, bis der Wasserspiegel 5 nicht mehr oberhalb der Sollhöhe pendelt, sondern innerhalb eines Pumpenspiels zeitweise auch unterhalb der Sollhöhe steht.
<I>2.</I> Reglerspiel avird <I>vom</I> Pumpenspiel überlagert Hat in einem neu begonnenen Regler spiel der Wasserspiegel 19 die Höhe erreicht, dass die zuvor eingesaugte Luft auf den Be triebsdruck des Druckkessels verdichtet ist und steht der Wasserspiegel 5 bei ausgeschal- teter Pumpe augenblicklich unterhalb der Sollhöhe, so steigt der Wasserspiegel 19 im Regler nicht so hoch, dass der Schwimmer be flutet oder hinreichend beflutet wird.
Erst wenn der Spiegel 5 im Druckkessel nach er neutem Einschalten der Pumpe wieder steigt, steigt auch der Spiegel 19 weiter an, bis er den Schwimmer zum Umschalten auf Ent leeren ausreichend beflutet hat. Dieses Um schalten kann also nur erfolgen, wenn der Wasserspiegel 5 oberhalb der Sollhöhe steht.
Das Luftpolster wird in diesem Betriebszu stand weiterhin aufgefüllt, bis der Wasser spiegel 5 auch beim Pumpenausschaltdruck die Sollhöhe nicht mehr übersteigt, das heisst bis das Luftpolster seine durch die Höhe der Schwimmeranordnung gewählte Grösse und damit den Normalzustand erreicht .hat. <I>3.</I> Normalzustand Der Regler schaltet aus den. dargelegten Gründen nicht mehr auf Entleeren um.
Bei Wasserentnahme und damit sinkendem Was serspiegel 5 sinkt auch der Spiegel 19 im Regler, indem Wasser aus dem Regler durch das Füllventil 9 in den Druckkessel zurück fliesst, so dass im Regler und Druckkessel jederzeit Druckgleichheit besteht. Der Regler ist in diesem Zustand ein zweiter parallel geschalteter Druckkessel.
'Sobald das Luftpolster etwas kleiner ge worden ist, so dass der Wasserspiegel 5 bis zum Pumpenausschaltdruck die Sollhöhe um einen geringen Betrag übersteigt, wird das Luftpolster durch sofort einsetzendes Regler spiel wieder auf seine gewählte Grösse aufge füllt.
Um bei etwa notwendigen Ausbesserungen, Reinigungsarbeiten usw., die am Regler vor zunehmen sind, den Betrieb der Wasserversor- gungsanlage nicht unterbrechen zu müssen, kann man zweckmässig in den Verbindungs leitungen 13 und 18 je ein nicht dargestelltes Absperrventil vorsehen,
mit dem der Regler 1 vorübergehend vom Druckkessel 2" abgeschal tet werden kann. Man fährt dann während der Dauer der Reinigungsarbeiten vorüber gehend ohne Luftpolsterregelung.
In der Fig. 2 ist ein Druckkessel mit Regler für eine Wasserversorgungsanlage dar gestellt, -Lind die Fig.3 und 4 zeigen zwei Bauarten des zugehörigen Reglers, wobei eine Konstanthaltung des Luftpolsters im Druck kessel mit etwas verschiedenen Mitteln an gestrebt wird'.
Der Regler 101 sitzt, wie Fig. 2 zeigt, auch hier seitlich am Druckkessel 102, aber er heblich tiefer, nämlich unterhalb eines Was- serstandrohres 113, in das vom Regler aus nach oben eine Stichleitung 118 hineinragt, deren oberes Ende 118a in der Höhe des im Druckkessel beim Erreichen des Piunpenab- schaltdrucks gewünschten Wasserspiegels 105 ( Sollhöhe ) liegt. Vom Boden des Reglers führt eine Abflussleitung 112 ins Freie bzw.
in den Brunnen, aus dem die.Pumpe ansaugt, oder in die Saugleitung selbst.
Nach Fig.3 besteht der Regler aus einer Hauptkammer 101a und einer über dieser sitzenden Vorkammer 101b. Im Boden .der Hauptkammer befindet sich ein Entleerungs ventil 108, das durch die untere Spitze einer Ventilnadel oder -stange 104 in deren tiefster Stellung verschlossen wird'.
Auf der Ventil stange 104 sitzt ein Schwimmer 101 Wenn der Schwimmer 103 durch das Wasser im Regler in seine oberste 'Stellung gehoben ist, so wird eine Düse 109 in der Zwischenwand zwischen Vorkammer 101b und Hauptkam mer 101a durch die obere Spitze der Vezntil- stange 104 verschlossen. Die. Düse 109 hat einen um ein Vielfaches kleineren Querschnitt als das Entleerungsventil 1'08. Von der Trenn wand zwischen Vor- und Hauptkammer führt eine Leitung 117a nach dein. obern Teil der.
Vorkammer<I>101b;</I> sie wird durch ein ('Gummi-)Rückschlagventil 11'7 verschlossen gehalten. Oberhalb dieser Leitung 117a mit ihrem Abschlussventil führt. die erwähnte Stichleitung -118 nach oben. Ein Schutzsieb 109a über der Düse 10,9 ist dazu bestimmt, Verschmutzung und! Verstopfung der Düse zu verhindern.
Ein. weiteres nach innen öff nendes (Gummi-)Rückschlagventil 124 ist in der Reglerwand nahe der obern Abschluss kappe angeordnet., Wirkungsweise <I>des</I> Reglers <I>.nach</I> Fig. <I>3</I> Betriebszustand Al Der Druckkessel 102 ist leer und geschlos sen; in- ihm herrscht normaler atmosphärischer Druck (kenne Vorkompression). Die Pumpe (ohne iSehnüffelventil) fährt an und fördert (nur) Wasser.
Die im Druckkessel vorhan dene Luftmenge bildet nach, der ersten Kom pression durch den ansteigenden Wasserspie- gel ein Luftpolster; welches so klein ist, dass der Wasserspiegel zunächst zwischen dem Aus- und Einschaltdruck stets oberhalb der Sollhöhe (Mündung 118a der Stichleitung 118) bleibt. Der Regler- befindet sich in .dem in Fig.3 dargestellten Zustand.
Wie erwähnt, ist ein auf diese Weise ent stehendes Luftpolster viel zu klein, um eine Anlage wirtschaftlich arbeiten zu lassen. Der jeweils im Druckkessel 102 herrschende Druck gelangt über die 'Stichleitung 118 in die Vor kammer 101b und von dort durch die Düse <B>109</B> in die Hauptkammer löla; im Regler herrscht also der gleiche Druck wie im Druck kessel.
Übersteigt der Wasserspiegel die Mün dung 118a der Stichleitung 118, deren lichter Durchmesser so bemessen ist,. dass in ihr Was ser abwärts dringen kann, während Luft blasen durch sie nach oben entweichen, so sickert Wasser durch sie in die Vorkammer 1.01b ; die Luft in der Vorkammer, die durch das eindringende Wasser verdrängt wird, entweicht durch die Stichleitung 118 in das Wasserstandsrohr 11'3 -und damit in das Lift polster des Druckkessels.
Hat der W aEser- spiegel in der Vorkammer die Höhe der Düse 109 erreicht, so dringt das Wasser weiter durch das ,Schutzsieb 109a und die Düse 109 in die Hauptkammer 10-1a, wobei wiederum die Luft aus der Hauptkammer durch die Leitung 117a und das Rückschlagventil 117 in' die Vorkammer 101b und damit in. das Luftpolster des Druckkessels verdrängt wird.
Wichtig ist dabei, dass der Höhenunterschied zwischen dem Rückschlagventil 117 und der Düse 109 so gross ist, dass der Druck der die sem Höhenunterschied entsprechenden Was- sersäule grösser ist als jener Druck, . der er forderlich ist, das Rückschlagventil 117 zu öffnen.
Während Wasser .auf vorgenannte .Weise in die Hauptkammer 101a dringt, wird in zwischen der Abschaltdruck .erreicht. Damit setzt-die Pumpe aus. Gemäss den obigen An gaben bleibt der Wasserspiegel 105 zunächst auch beim Erreichen des Einschaltdruckes noch oberhalb der Mündung 1118a der Stich leitung 118.
Mit steigendem Wasserspiegel in der Hauptkammer des Reglers erfährt der Schwimmer 1'0,3 einen Auftrieb. Schwimmer volumen, Eigengewicht von Schwimmer und Ventilnadel und der Querschnitt des Entlee rungsventils 108 sind so bemessen, dass der völlig unter Wasser stehende Schwimmer die Ventilnadel anheben kann, wenn etwa der mittlere Druck zwischen Ein- und Ausschalt druck (im folgenden als Reglerarbeits- druck bezeichnet)
im Druckkessel (und damit auch im Regler) vorhanden ist. Im Druckbereich oberhalb des Reglerarbeits- druckes hebt die Ventilnadel nicht an.
Gege benenfalls ist es erforderlich, den Einfluss, den der Druck in der Saugleitung (bei Piun- penstillstand) über die Leitung 112 auf das Ventil 108 ausübt, durch ein weiteres (Gummi-)Rückschlagventil in dieser Leitung auszuschalten, derart, dass nur Wasser vom Regler in die Saugleitung (nicht aber umge kehrt) gelangen kann.
Fällt der Druck im Druckkessel infolge Wasserentnahme über die Leitungen auf den Reglerarbeitsdruck ab, so hebt der Schwim mer<B>103</B> die Ventilnadel 104 an, so da.ss das Ventil 108 geöffnet und die Düse 109 ver schlossen wird.
Nach diesem Umsteuern der Ventilnadel: entweicht zunächst noch kein Wasser aus dem Regler durch die Leitung 17:2, da diese Leitung in die Saugleitung der Pumpe mündet, deren Fussventil bei stillste hender Pumpe geschlossen ist. Durch weitere Wasserentnahme sinkt der Druck im Druck kessel auf den Einschaltdriick ab, so dass die Pumpe wieder in Tätigkeit tritt.
Unmittelbar nach dem Einschalten der Pumpe wird das Wasser aus dem Regler über das offene Ventil 108 und die Leitung 112 abgesaugt. Dabei bleibt zunächst die Düse 109 durch die obere Spitze der Ventilnadel 1104 verschlossen, weil der Auftrieb des Schwimmers um ein Vielfaches grösser ist als die Kraft, die erforderlich ist, um den kleinen Querschnitt der Düse 1'.09- zu verschliessen.
In der Hauptkammer des Reglers entsteht also ein Unterdruck, so dass Luft von aussen durch das Rückschlagventil 1'2i4 in den Regler strömt, und zwar so lange, bis der Wasserspiegel im Regler so weit abgesunken ist, dass der Schwimmer abfällt, das Ventil 108! wieder schliesst und däe Düse 1019 wieder freigegeben ist.
Dies geschieht nicht schlagartig. Vielmehr erfüllt jetzt die Düse 109 ihre eigentliche Aufgabe, indem sie bewirkt, dass auch unter dem Einfluss des Druckes im Druckkessel nur wesentlich weniger Wasser in den Regler nachströmen kann, als durch das Ventil 108 abgesaugt wird', wodurch die Abwärtsbewe gung des Schwimmers und der Ventilnadel gesichert wird.
Wenn das Ventil 108 wieder geschlossen hat., verbleibt im Regler eine kleine Restwassermenge.
Da auf Grund des viel zu geringen Luft polsters der Wasserspiegel 105 auch beim Einschalten der Piunpe immer noch über der Mündung 118a der Stichleitung 11$ steht, so ist die .Stichleitung 118 einschliesslich der Vorkammer 101b ständig mit Wasser gefüllt. Unter dem Einfluss des Überdruckes in der Vorkammer gegenüber dem Druck in der Hauptkammer strömt - unmittelbar nach dem die Ventilnadel begonnen hat!,
abzusin ken - Wasser von der Vorkammer durch die Düse 10:9 in die Hauptkammer. Sind die Drücke in der Vorkammer (Druckkessel) und in der Hauptkammer auf diese Weise ausge glichen (die Lift in der Hauptkammer wird dabei auf den Druckkesseldruck verdichtet), so sickert das Wasser weiterhin durch die Düse 109 in die Hauptkammer, wobei dann die Luft, die beim Einschalten der Pumpe in den Regler gesaugt wurde,
allmählich durch die Leitung 117a.und das Rückschlag- ventil 117 in das Luftpolster verdrängt wird und es somit auffüllt. Auf diese Weise wird das Luftpolster bei jedem Einschalten der Pumpe erweitert, bis durch sein Anwachsen der Betriebszustand Bi herbeigeführt wird.
Betriebszustand B1 - Das Luftpolster ist auf vorstehend be schriebene Weise so weit vergrössert, dass der Wasserspiegel beim Reglerarbeitsdruck unter halb, beim Abschaltdruck oberhalb der Mün dung 118a der Stichleitung 118 steht. Das Luftpolster ist immer noch zu klein.
Im Betriebszustand Bi ist im Zeitpunkt des Zurücksteuerns der Ventilnadel 104 nach unten nur die Wassermenge oberhalb der Düse 109 vorhanden, die dem Volumen der Vorkammer 101b und der :Stichleitung 118 entspricht:. Dieses Volumen wird zweckmässig so gross gewählt, dass die Wassermenge aus reicht, um die Luft aus der Hauptkammer völlig zu. verdrängen.
Nachdem der Regler eine bestimmte An zahl von 'Schaltungen in diesem Zustand ge arbeitet hat; - das Luftpolster, also immer noch vergrössert wird - wird die Höhe, um die der Wasserspiegel 105 die Mündung 11$a der Stichleitung 118 beim Abschaltdruck übersteigt, immer geringer. Es tritt schliess lich der Fall ein, dass die Vorkammer 101b und die Stichleittuig 118 nicht mehr völlig mit Wasser gefüllt werden. Damit befindet sieh die Anlage im Betriebszustand C1. .
Betriebszustand C, Das Luftpolster hat seinen richtigen Wert. Der Wasserspiegel 105 pendelt beim Abschalt- druck um die Mündung 1'18a der Stichleitung <B>118</B> (Sollhöhe);.
Der Regler arbeitet nur zeitweise, und zwar, wie im Betriebszustand Bi, wenn das Luftpolster aus den eingangs erwähnten Grün den kleiner geworden ist. Der Regler arbeitet nicht, wenn der Wasserspiegel unterhalb der Stichleitung 118 bleibt (Schalttoleranzen des Druckschalters). Fortan arbeitet der Regler im Wechsel zwischen den Betriebszuständen Bi und C1.
Der Regler nach Fig.3 hat; noch zwei wesentliche Nachteile: 1. Die Düse 10,9 bringt mit ihrem engen Querschnitt eine gewisse Unsicherheit für die Funktion dies Reglers mit sich. 2. Der Regler ist durch eine Lei tung mit der Pumpe verbunden und daher im gewissen Sinne von ihr abhängig. Diese beiden Nachteile sind bei dem Regler nach Fig. 4 weitgehend ausgeschaltet.
Die iStiehleitung 218 mündet wiederum in eine Vorkammer 201b, in der unter einer Schutzkappe 209b - deren zylindrische Wan- dung zu einem Schutzsieb 209a ausgebildet ist - ein Schwimmer 203a auf einer Ventilnadel 204a fest angeordnet ist.
!Die untere Spitze der Ventilnadel 204a verschliesst in ihrer un tern (gezeichneten) Stellung das Ventil 209, welches in der Trennwand zwischen Vorkam mer 201b und Hauptkammer 201a eingebaut ist.
An der untern Spitze der Ventilnadel 2;04a ist an einer Verlängerung 225 eine Verdnk- kLLng 22-6 angebracht, derart, dass die Ver- dickmig 226 :
in die Bahx-ang des Ventils 209 gezogen wird und dad#-Lreh den Querschnitt des Ventils wesentlich verkleinert, wenn der .Schwimmer 20?a mit der Ventilnadel 204a so weit nach oben steigt, bis er an der Wöl bung der Schutzkappe 209b zum Anschlag kommt. Am Boden der Hauptkammer 201a befindet sieh das Entleerungsventil 208, wel ches von der Ventilnadel 204b verschlossen wird.
Auf der Ventilnadel 204b sind zwei Schwimmer .203b und 203c fest montiert, wobei der Schwimmer<B>203b</B> möglichst nahe dem intern Ende und der ISehwimmer 203c möglichst nahe dem obern Ende der Ventil nadel angeordnet ist.
Die Leitung 21!2 mün det ins Freie bzw. in den Pt.mpenbrtum.en. Von der Trennwand: zwischen Vor- und Hauptkammer führt eine Leitung 217a in den Ringraum, der von den Wänden der Vor kammer 20'1b und der Schutzkappe 209b ge bildet wird.
Am obern Ende der Leitung 217a befindet sich ein (Gtimmi-)RückschlagTentil 217; ein gleiches Ventil 224 sitzt in der Wand der Hauptkammer 201a. <I>Wirkungsweise des</I> Reglers nach Fig.4 Betriebszustaucl A2 Der Druckkessel *2:0@2 ist leer und geschlos sen;
in ihm herrscht normaler atmosphäri scher Druck (keine Vorkompression). Die )?-Lumpe (ohne .Schnüffelventil) fährt an und fördert (nur) Wasser. ;
Die im Druckkessel vorhandene Luftmenge bildet nach der ersten Kömpression durch den ansteigenden Wasser spiegel -ein Luftpolster, welches so klein ist, dass der Wasserspiegel 2I05 zunächst zwischen dem Aus- und Einschaltdruck stets oberhalb der Sollhöhe, das heisst der Mündung 218a (Fig.2"), der Stichleitung 2218 bleibt. Der Regler befindet. sich in dem in Fig. 4 darge stellten Zustand.
Wie erwähnt, ist ein auf diese Weise ent stehendes Luftpolster viel zu klein, um eine Anlage wirtschaftlich arbeiten zu lassen. Über .die Stichleitung 218 stellt sich derselbe Dr-Lick in der Vorkammer 201b ein, der je weils im Druckkessel 202 herrscht. In die Hauptkammer 201a des Reglers gelangt die ser Druck zunächst nicht, da das Ventil209 durch die Ventilnadel 204c, verschlossen ist.
Bis zum Erreichen des Abschaltdruekes über steigt aus bekannten. Gründen der Wasser spiegel 2415 die Mündung 218a der .Stichlei tung 2118.
Sobald der Wasserspiegel 205 die Mün- dting 218c, übersteigt, sickert Wasser durch die Stichleitung<B>218</B> in die Vorkammer 201h, während die Luft von dort in das Luftpol ster verdrängt wird. Mit steigendem Wasser spiegel in- der Vorkammer dringt das Wasser durch das Schutzsieb 209a in den Innenraum der Schutzkappe 2419b und verleiht; hier dem Schwimmer 203,c einen Auftrieb.
Der Schwim mer 203a und der Querschnitt. des Ventils 209 sind so bemessen, da.ss der Schwimmer - wenn er völlig überflutet ist - in jedem Falle die Ventilnadel 204,c anhebt, auch wenn der Absehaltdruck (Höchstdruck) auf- dem Ventil 209 lastet.
Wie oben ausgeführt wurde, pendelt der Wasserspiegel 20,5 zwischen dem Ein- -Lind Ausschaltdruck zunächst oberhalb der Mün dung 218,c der Stichleitung 2,18. Nachdem also der Schwimmer 203a das erstemal ange hoben worden ist, verbleibt er in seiner obern Stellung, bis der Betriebszustand A2 nach Fig. 4 beendet ist.
Mit dem Anheben der Ventilnadel 204a gelangt die Verdickung 22'6 in den - Quer schnitt des Ventils 20,9 und verengt ihn der art, dass er dem Querschnitt der Düse 109 in Fig: 3 entspricht.
Gegenüber der Ausfüri- r.ulg der Düse in dem Regler nach Fig.B hat diese Ausführung den Vorteil, dass diese Verengung nicht ständig besteht und zu dem . durch dia Bewegungen des Schwim mers 203,c automatisch gereinigt wird.
Im Augenblick des Anhebens der Ventil nadel 204a dringt Wasser aus der Vorkammer 201b unter dem Einfluss des Überdruckes in die Hauptkammer 2,01r, und komprimiert zunächst die dort vorhandene Luft so lange, bis in der Hauptkammer der gleiche Druck vorhanden ist, wie ei in der Vorkammer bzw. im Druckkessel herrscht.
Mit steigendem Wasserspiegel in der Hauptkammer wird zunächst der unterste Schwimmer 203b überflutet, welcher so be messen ist, dass sein Auftrieb bei völliger Überflutung etwa dem Eigengewicht der Schwimmer<B>2</B>03b und 203r, und der Ventil nadel 204b entspricht. Unter dem Einfluss des jetzt. in der Hauptkammer vorhandenen Druckes hebt der Schwimmer 203b in Ab- hängigkeit vom Querschnitt des Ventils 208 die Ventilnadel 204b zunächst nicht -an.
Viel mehr dringt weiterhin Wasser durch das verengte Ventil 2419 in die Hauptkammer, so dass die inzwischen darin auf den Kessel druck komprimierte Luft durch die Leitung 217a und das Rückschlagventil 217 in das Luftpolster des Druckkessels verdrängt wird.
Dabei kommt allmählich der :Schwimmer 203c unter Wasser, so dass auch dieser einen Auftrieb :erfährt. Dieser Schwimmer ist 'so ausgelegt, dass auch sein maximaler Auftrieb im Verein mit dem des Schwimmers 203b nicht ausreicht, um die Ventilnädel 2414b an zuheben, solange in der Anlage ein Druck herrscht, der höher liegt, als der bei dem Regler nach Fig.3, erwähnte Reglerarbeits- druck.
Bis dieser Druck (infolge Wasserent nahme) eintritt, ist die Hauptkammer des Reglers restlos beflutet; die vorher darin vorhandene Luft ist damit in das Luftpolster des Drtiekkessels 202 gefördert. Im Moment des Eintrittes des Reglerarbeitsdrückes heben beide Schwimmer 203b und. 2413c die Ventil nadel 2#04b an.
Dadurch öffnet das Ventil 208, und das Wasser der Hauptkammer ent- weicht durch die Leitung 2i1'2. ins Freie, und zwar schneller, als Wasser durch das verengte Ventil 209 in die Hauptkammer nachströmen kann. Auf diese Weise wird ;Luft von aussen durch das Rückschlab #entil 224 in die Hauptkammer nachgesaugt. Erst wenn der Wasserspiegel in dieser so weit gesunken ist, dass der Aiiiftrieb des Schwim mers 20-3b kleiner wird, senkt sich die Ventil ) nadel 204b und verschliesst wieder das Ent leerungsventil 208.
In der Hauptkammer verbleibt eine Restwassermenge.
Solange der Betriebszustand A2 besteht, arbeitet nun der Regler im Drackbereich zwi- sehen Reglerarbeitsdruck und Einschaltdruck ununterbrochen in vorstehend beschriebener Weise, wobei das Luftpolster ständig erwei tert wird. Im Druckbereich zwischen Regler- arbeit.sdruek und Abschalt,druck arbeitet der i Regler nicht. Auf diese Weise gelangt die Anlage bald in den Betriebszustand B2.
Betriebszustand <I>B2</I> Das Luftpolster ist so weit vergrössert, dass der Wasserspiegel '05 beim Reglerarbeits- druck unterhalb, beim Abschaltdruck ober halb der Mündung 2!18a der Stichleitung 218 steht. Das Luftpolster ist immer noch zu klein.
Gegenüber dem Betriebszustand A2 be i steht der Unterschied, dass über dem Ventil 209 nur eine Wassermenge zur Verfügung steht., die so gross ist wie das Volumen der Vorkammer 201b einschliesslich der Stich leitung 218. Dadurch tritt der Fall ein, dass der Schwimmer 203a zeitweise auftriebslos wird und die Ventilnadel 2.04a in ihre untere Lage zurückkehrt, wobei der Querschnitt des Ventils 209 zunächst voll freigegeben und dann durch die Spitze der Ventilnadel ge schlossen wird.
Um den Regler arbeiten zu lassen, sind dann, mehrere Pumpenschaltungen erforderlich, ehe die Hauptkammer völlig be flutet wird. Auf diese Weise gelangt die An lage in den Betriebszustand C2. Betriebszustand <I>C2</I> Das Luftpolster hat seinen richtigen Wert. Der Wasserspiegel pendelt beim Abschalt- druck um die Mündung 218a der Stichleitung 218.
Der Regler arbeitet nur noch zeitweise, und zwar wie unter B2, wenn das Luftpolster aus den eingangs erwähnten Gründen kleiner ge worden ist. Der Regler arbeitet nicht, wenn der Wasserspiegel unterhalb der Mündung 218a der Stichleitung 218 bleibt (zum Beispiel infolge der Schalttoleranzen des Druckschal ters). Fortan regelt der Regler im Wechsel zwischen den Betriebszuständen B2 und e2.
Vergleich <I>der Regler</I> nach Fig.1, <I>3 und 4</I> Die wesentlichen Merkmale der drei vor stehend beschriebenen Regler können wie folgt vermerkt werden: 1. Die Regler sind Bestandteile des Druck kessels 2" 102,, 202 und arbeiten daher un abhängig von. der Pumpe. Dies gilt insbe sondere für die Regler nach F'ig. <B>1</B> und 4.
2. Die Regler beeinflussen das Luftpolster derart, dass der Wasserspiegel @5, 105,<B>205</B> im Druckkessel beim. Erreichen des Ab schaltdruckes eine wählbar festzulegende Höhe ( Sollhöhe ) einnimmt, so dass es möglich ist, unter Berücksichtigung der Differenz zwischen Ein- und Ausschalt druck für jede Anlage das ideale Luft polster einzustellen.
3. Die Regler entbinden die Pumpe von der Aufgabe, jauch huttechnische Förderlei stungen aufzuweisen; die Pumpe kann da her auf reine Wasserförderleistung ausge richtet werden. Dies ist insbesondere bei Strömungspumpen sehr von Vorteil.
4. Ein Vorkomprimieren des Druckkessels ist nicht mehr erforderlich. Der Regler er weitert das Luftpolster selbsttätig auf den gewählten Wert und hält es dann konstant. In der Fig. 5 ist ein Regler dargestellt, der in Anlehnung an den beschriebenen Regler nach Fig. 1 die Erfordernisse einer Luft polsterregulierung an einem öldruckkessel zu erfüllen geeignet ist.
Um unter Berücksichtigung des höheren Betriebsdruckes die öffnungs- bzw. Schliess kräfte für das Entleerungs- und Füllventil möglichst klein zu halten, tritt an Stelle dieser beiden Ventile ein am untern Ende der Schwimmerstange befestigter Steuerschieber, der in der (gezeichneten) angehobenen Stel- hing der 'Schwimmerstange die Verbindungs leitung 313 vom Ölraiun des Druckkessels in den Ölraum des Reglers schliesst,
während er die Leitung 312 vom Ölraum. des Reglers zum drucklosen Ölvorratsbehälter öffnet und umgekehrt. Damit der Steuerschieber unter Einwirkung des im Regler auftretenden Druckes keine Eigenbewegungen ausführen kann, führt vom Ölraum des Reglers eine Aus gleichsleitung 3.12a unter den Steuerschieber, so dass dieser jederzeit druckentlastet ist.
Im Gegensatz zu der Reglerausführung für Wasserdruckkessel, insbesondere nach Fig. 1, ist der Schwimmer auf der Schwim merstange beweglich angeordnet, so dass er zwischen einem -untern imd einem obern Anschlag auf der 'Schwimmerstange gleiten kann.
Das Reglerspiel beginnt auch hier mit dem Füllvorgang des Reglers 301, indem der Steuerschieber 3Q8 in der abgesunkenen Stellung die Verbindungsleitung 313 öffnet und die Entleerungsleitung 31'2-' schliesst. Mit steigendem Ölspiegel im Regler steigt der Schwimmer 303 mit, bis er gegen den obern Anschlag 304a auf der Schwimmerstange 304 stösst.
Dabei wird Luft in bekannter Weise aus dem Regler über das Rückschlagventil 317 in das Luftpolster des Druckkessels 30'2 ver drängt.
Damit der Steuerschieber 30'8 zügig aus seiner untern Arbeitsstellung in seine obere verschoben wird, ist es erforderlich, dass der Schwimmer 303, nachdem er den obern Anschlag 304a berührt hat, tun einen be stimmten Betrag weiter beflutet wird, ohne dass er zunächst den Steuerschieber bewegt. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass unter dem Steuerschieber ein perma nenter Magnet 328 angeordnet ist, der den Steuerschieber in seiner untern Stellung mit der Kraft festhält,
die erforderlich ist, um den Schwimmer hinreichend in den Ölspiegel eintauchen zu lassen. Mit weiter steigendem Ö#lapiegel ist dann der :Schwimmer auf Grind seines Auftriebes in der Lage, den Steuerschieber von der Haftkraft des Magne ten abzuziehen und ihn in seine obere Ar beitsstellung umzusteuern, wobei ihm gegen Ende der Umsteuerung der Magnet 329 zu Hilfe kommt, indem dieser den oberes. An schlag 304a der ;
Schwimmerstange 304 mit Annäherung mehr und mehr anzieht.
Die Haftkraft des obern Magneten 329 ist so bemessen, dass dieser die Schwimmer stange 304 in der angehobenen :Stellung fest hält, während, der Schwimmer 303 infolge der nun einsetzenden Entleerung an der Schwimmerstange abwärts gleitet. Nachdem die Entleerung den Punkt überschreitet, in welchem sich der Überdruck der Restluft- menge auf atmosphärischen Druck entspannt hat, wird in bekannter Weise Luft durch das Rfieksehlagventil 324 in den Regler nach gesaugt.
Analog zu der Wirkung des Magneten 328 beim Anheben der Schwimmerstange hält auch jetzt der Magnet 329 die .Sch\vimmer- stange in ihrer obern 'Stellung so fest, dass der Schwimmer sie nicht unmittelbar nach der Berührung des untern Anschlags 304b absinken lässt.
Erst wenn nach weiterer Ent leerung des Reglers das Eigengewicht des Schwimmers zu einem bestimmten Teil frei geworden. ist und auf den Anschlag 304b einwirkt, löst die Gesamtkraft, die sich aus dem Eigengewicht der Schwimmerstange und des 'Steuerschiebers und dem teilweisen Eigen gewicht des Schwimmers zusammensetzt, den obern Anschlag 304a von der Haftkraft des Magneten 329,
so dass der Steuerschieber zügig in seine untere Stellung zurückbewegt wird und ein neues Reglerspiel beginnen kann.