Druckerhöhungsvorrichtung für Wasserleitungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckerhö- hunasvorrichtung für Wasserleitungen, die vorzusehen ist<B>,</B> um hochgelegene Anschluss- oder Entnahmestellen, z.B. Verbraucher in den oberen Stockwerken von Hochhäusern, für deren Versorgung aus dem Leitungs netz der normale Wasserdruck nicht ausreicht, mit Wasser zu beliefern.
Es ist bekannt, für diesen Zweck an denjenigen Stellen des Leitungsnetzes, an denen für angeschlossene Verbraucher ein erhöhter Leitungsdruck benötigt wird, eine Druckerhöhungsvorrichtung in das Leitungsnetz einzuschalten, die aus einer Pumpe und zugeordneten Behältern besteht und so beschaffen sein muss, dass durch ihren Betrieb keine merkbaren Druckstösse oder Druckminderungen im normalen Wasserleitungsnetz auftreten können und kein entnommenes, gespeichertes und abgestandenes Druckwasser, auch kein benutztes Wasser oder Fremdwasser in das Leitungsnetz zurück strömen kann. Aus diesem Grunde ist der unmittelbare Anschluss einer Druckerhöhungspumpe an das Wasser leitungsnetz ohne verlässliche Sicher-ungsmassnahmen in der Regel nicht gestattet.
Es ist bekannt, die erforderliche Sicherung des Leitungsnetzes gegen nachteilige Auswirkungen einer Druckerhöhungspumpe dadurch zu erreichen,dass man die Druckerhöhungspumpe an einen unter Atmosphä rendruck stehenden Sammelbehälter anschliesst, der aus dem Leitungsnetz z. B. über ein Schwimmerventil ge speist wird. Die Druckerhöhungspumpe muss hierbei aber den gesamten Druck für die von ihr zu versorgen den Verbraucher erzeugen, weil der im normalen Lei tungsnetz vorhandene Wasserdruck nicht mitverwertet werden kann.
Dies hat aber den Nachteil, dass die Pumpe und ihr Antriebsmotor ständig mit voller Lei stung arbeiten müssen. überdies haben der drucklos speichernde Sammelbehälter und gegebenenfalls zusätz- liche, unter Druck stehende Vorratsbehälter einen er heblichen Platzbedarf.
Es ist ferner bekannt, eine Drucksteigerungspumpe über ein Rückschlagventil unmittelbar an das Wasserlei tungsnetz anzuschliessen und dafür zu sorgen, dass die Pumpe bei Unterschreiten eines Mindestzulaufdruckes im normalen Wasserleitungsnetz automatisch abgeschal tet und nach Wiederansteigen des Zulaufdruckes einge schaltet wird. Hierbei muss aber eine Dämpfung der Druckschwankungen zwischen dem Leitungsnetz und dem Steuergerät der Pumpe vorgesehen werden, um das Auftreten periodischer Schaltungen unter dem Einfluss von Resonanzschwingungen zu verhindern.
Zwar wird hierbei die erforderliche Förderhöhe der Pumpe durch Ausnutzung des Zulaufdruckes im Leitungsnetz verm-in- dert, und überdies wirkt sich der Wegfall des drucklos speichernden Sammelbehälters günstig auf den Platzbe darf aus, doch macht es sich störend bemerkbar, dass auch in diesem Fall die Drucksteigerungspumpe bei vermindertem Druck immer mit voller Leistung arbeitet und dadurch in verbrauchsreichen Zeiten durch wieder holtes Zu- und Abschalten der Drucksteigerungspumpe im normalen Wasserleitungsnetz zwangsläufig Druck schwankungen entstehen können. Diese Anordnung wird daher vielerorts abgelehnt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es schliesslich auch bekannt, vor der Druckerhöhungspumpe einen als Druckbehälter ausgebildeten, mit einem Luftpolster ver- sehenen Zulaufkessel anzuordnen, dessen an das Lei tungsnetz angeschlossener Zulaufstutzen praktisch meist im Bereich des Luftpolsters angeordnet wird, damit keine Verbindung zwischen dem Leitungsnetz und dem Wasservorrat im Zulaufkessel besteht.
Der Luftvorrat im Zulaufkessel wird dabei laufend überwacht und ergänzt, so dass der Zulaufkessel etwaige Druckstösse aufnimmt und keine wesentlichen Druckschwankungen im normalen Wasserleitungsnetz auftreten können.
Auch in dieser Ausführuno, hat die Druckerhöhun-svor- richtun aber einen beträchtlichen Platz- und Antriebs bedarf, und überdies ist die überwachung, und Ergän- c zuno, des Luftvorrates im Zulaufkessel verhältnismässig kompliziert. 11 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckerhöhun-svorrichtung so auszubilden, dass die Pumpe bei unmittelbarer Wasserentnahme aus dem Leitun-snetz mit verminderter Leistung betrieben wer den kann,
beim Ein- und Ausschalten keine wesentli chen Druckschwankungen im Leitungsnetz hervorruft und durch ihre besondere Regelungsart einen vorge schalteten Druckausgleichbehälter entbehrlich macht.
Die Druckerhöhungsvorrichtung nach der Erfindung weist eine über eine Rückflusssperre an das örtliche Wasserleitungsnetz angeschlossen, mit dem Druckwasser des Leitungsnetzes beaufschlagte Pumpe und einen von der Pumpe mit erhöhtem Druck gespeisten, als Druck behälter ausgebildeten Vorratsbehälter, an den das mit erhöhtem Druck zu speisende Versorgungsnetz ange schlossen ist, auf und kennzeichnet sich dadurch, dass die Durckleituna der Druckerhöhungspumpe einen vom Wasserdruck der Zulaufleitung der Pumpe gesteuerten Durchflssregler enthält,
der die Druckleitung der Pum <B>pe</B> bei abnehmendem Zuflaufdruck derart drosselt, dass sich der Förderstrom der Druckerhöhungspumpe dem jeweiligen Zulaufdruck und -strom des Leitungswassers anpasst und ein mit dem Durchflussregler einstellbarer Mindestzulaufdruck durch die Förderwirkung der Pum pe nicht unterschritten wird.
Durch die Anpassung des Förderstromes der Pumpe an den dem jeweiligen Zulaufdruck entsprechenden Zulaufstrom des Leitungswassers wird das Leitungsnetz gegen plötzlich auftretende Druckstösse beim Einschal ten der Pumpe und auch gegen unzulässige Druck- minderun1-en durch Ansaugen des Leitungswassers sei tens der Pumpe gesichert. Daher können bei der bevorzugten. unmittelbaren Speisung der Druckerhö- hungspumpe aus dem Leitungsnetz die aufwendigen Druckausgleichbehälter zwischen der Pumpe und dem Leitungsnetz, die auch ein unerwünschtes Stagnieren des Leitungswassers zur Folge haben, entfallen.
Der in der Druckleitung der Pumpe angeordnete Durchflussregler wird zweckmässig durch eine an die Zulaufleitung der Pumpe angeschlossene Rohrleitung hvdraulisch beaufschlagt. Er kann jedoch auch durch ein in oder an der Zulaufleitung angeordnetes, auf den Zulaufdruck ansprechendes Steuergerät elektrisch, ma- ,-netlektrisch oder mechanisch gesteuert sein.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsge genstandes ist die Druckerhöhungspumpe zweckmässig als Tauchpumpe ausgebildet und mit einem sie aufneh menden, an das Wasserleitungsnetz angeschlossenen Zulaufbehälter in dem von der Pumpe mit erhöhtem Druck gespeisten Vorratsbehälter angeordnet. In dieser Ausbildung als an sich bekannte Tauchpumpe arbeitet die Druckerhöhungspumpe nicht nur geräuschlos und wartungsfrei, sondern benötigt auch keinen zusätzlichen Platz und keine gesonderte Montage am Aufstellungsort. Sie kann vielmehr zusammen mit dem Vorratsbehälter als fertiges Anschlussaggreggat geliefert werden.
Um eine automatischeBelüftung des Druckbehälters ohne Kompressor als ohne zusätzliche Energiezufuhr bzw. ohne gespeicherte Druckluft zu erzielen, weist die Vorrichtuno, zweckmässi- einen Luftkessel auf, der C<B>CD</B> durch<B>je</B> ein oberes und unteres Absperrventil mit dem Druckbehälter verbunden ist und ferner ein unteres Ablassventil und ein oberes Lufteinlassventil besitzt, die paarweise und im Wechsel mit den Absperrventilen auf ge,gensinnige Öffnungs- und Schliessstellungen umschalt bar sind.
Dabei können die beiden oberen Ventile des Luftkessels auch als Rückschlag- bzw. Selbstschlussven- tile ausaebildet sein. Für die weitere Verminderung des Platzbedarfes der Druckerhöhungsvorrichtung kann auch der Luftkessel in dem von der Pumpe gespeisten Druckbehälter untergebracht werden.
Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung der Druckerhöhungsvorrichtung nach der Erfindung in schematischen Darstellungen, und zwar zeigen <B>C</B> Fig. <B>1</B> ein Schaubild der wesentlichen Teile der Vorrichtung, dargestellt in einem Leitungsdiagramm zur Erläuteruno, der Arbeitsweise, <B>C</B> Fig. 2 eine abgewandelte, bevorzugte Ausführung der Vorrichtung, bei der alle zu ihrem Betrieb erforderli chen Teile zu einem durch einen Druckerhöhungskessel gebildeten,
geschlossenen Aggregat vereinigt sind und Fig. <B>3</B> ein zusätzliches Belüftungsagaregat. t> Soweit die Druckerhöhungsvorrichtung in den Aus führungen nach Fig. <B>1</B> und 2 im Anschluss an ein ortsaebundenes Wasserleitungsnetz und ein gleichfalls ortsgebundenes Verbrauchernetz dargestellt ist, bilden die ortsgebundenen Wasserleitungsanlagen keinen Teil der Druckerhöhungsvorrichtung nach der Erfindung.
Gemäss Fig. <B>1</B> strömt vom öffentlichen Wasserlei tungsnetz<B>1</B> das Wasser durch ein Rückschlagventil 2 oder einen sonstigen Rückflussverhinderer der Druck- erhöhungspumpe <B>3</B> zu, die von einem Motor<B>3'</B> angetrie ben wird und das Wasser über ein Regelventil 4 und ein zusätzliches Rückschlagventil 2' in einen Druckbehälter <B>5</B> fördert. An diesen Druckbehälter ist ein mit höherem Druck zu speisendes Verbrauchernetz<B>6</B> angeschlossen.
Der Steuerteil 4' des Regelventils 4 arbeitet in Abhän gigkeit vom Druck in der Zulaufleitung der Drücksteige- rungspumpe <B>3</B> und ist demgemäss durch eine hydrauli sche Rohrleitung<B>7</B> oder durch eine als elektrische Steuerleitung dienende Rohrleitung<B>7</B> mit der Zulauflei- tung oder einem von ihr beaufschlagten, als Steuergeber dienenden nicht dargestellten Steuergerät verbunden.
Das Re 'gelventil 4 und sein Steuerteil 4' sind so ausgebildet, dass bei fallendem Wasserdruck in der Zulaufleitung aus dem Leitungsnetz<B>1</B> der Durchfluss- querschnitt des Re gelventils 4 vermindert wird, und zwar bis zum völligen Absperren bei einem wählbaren Zulaufdruck von etwas über atmosphärischem Druck.
Der Betrieb der Druckerhöhungspumpe <B>3</B> bzw. des sie antreibenden Motors<B>3'</B> erfolgt druckg <B>C</B> gesteuert, indem ein vom Luftdruck im Druckbehälter<B>5</B> beaufschlagter Druckschalter<B>8</B> -über einen Selbstschalter, z. B. ein Luftschütz, die Druckerhöhungspumpe <B>3</B> bei fallendem Luftdruck im Druckbehälter<B>5</B> einschaltet und bei steigendem Luftdruck ausschaltet.
Die notwendige Luft- C el ergänzung im Druckbehälter<B>5</B> erfolgt vollautomatisch in Abhängigkeit sowohl vom Luftdruck, als auch vom Wasserstand im Druckbeh#älter <B>5,</B> indem ein mit dem Druckschalter<B>8</B> in Reihe geschalteter Wasserstands- schalter <B>9,</B> der bei Unterschreitung des Mindestwasser standes im Druckbehälter wirksam wird, durch Schlies- sen eines zugeordneten Stromkreises z.
B. ein Magnet ventil<B>10</B> einer Pressluftflasche öffnet oder einen Luft verdichter<B>11</B> eüisclialtet oder ein ventilgesteuertes Be lüftungsgerät nach Fig. <B>3</B> umsteuert. Diese vollautomati- C2 sche Luftergänzung erfolgt jeweils dann, wenn der Wasserstand im Druckbehälter<B>5</B> beim Einschalten der Druckerhöhungspumpe <B>3</B> über dem Schaltniveau des Wasserstandschalters <B>9</B> liegt, also Luftmangel herrscht.
Das Ausschalten der Luftergänzung erfolgt stets am Ende eines Pumpenlaufspieles, wenn von den Verbrau chern kein Druckwasser mehr benötigt wird, der Druck behälter<B>5</B> (yefüllt ist und die Druckerhöhungspumpe <B>3</B> <B>C</B> ID zum Stillstand kommt.
Das Belüftungsgerät nach Fig. <B>3,</B> das bei der Druckerhöhunasvorrichtung nach Fig. <B>1</B> oder 2 anstelle der drot gezeichneten, an das Magnetventil<B>10</B> einer Pressluftflasche oder an einen Luftverdichter <B>11</B> ange schlossenen Druckluftleituni verwendet werden kann, besteht aus einem druckfesten Kessel 12, der über automatisch steuerbare Absperrventile<B>13</B> und 14, z. B. Magnetventile, etwa in den dargestellten Höhen an den Druckbehälter<B>5</B> angeschlossen ist.
Dieser Luftkessel 12, der abweichend von der in Fig. <B>3</B> dargestellten Anord- nun- auch, wie in Fig. 2 angedeutet, im Inneren des Druckbehälters<B>5</B> untergebracht sein kann, ist ferner mit zwei weiteren automatisch steuerbaren Ventilen, näm lich einem unteren Ablassventil<B>15</B> und einem oberen Lufteinlassventil<B>16,</B> versehen, die bei Anordnung des Luftkessels 12 im Druckbehälter<B>5</B> nach aussen führen oder an der Aussenseite des Druckbehälters verbleiben.
Der Anschluss des untern Absperrventfis <B>13</B> liegt unter dem niedrigsten Wasserstand im Druckbehälter<B>5,</B> der dem Einschaltdruck für die Druckerhöhungspumpe <B>3</B> entspricht, während sich der Anschluss für das obere Absperrventil 14 unter dem höchsten Wasserstand im Druckbehälter<B>5</B> befindet, bei dessen Erreichung die Druckerhöhungspumpe <B>3</B> abschaltet.
Die folcyende Funktionsbeschreibun- des Luftkessels 12 -eht vom Betriebszustand der Druckerhöhungsanlage bei laufender Pumpe aus. Wird im Verbrauchernetz<B>6</B> bei diesem Zustand kein Wasser abgezapft, so steiat der C, <B>_ -</B> el Wasserstand im Druckbahälter <B>5,</B> wobei die Absperrven tile<B>13</B> und 14 des Luftkessels 12 aeöffnet sind. Die Ventile<B>15</B> und<B>16</B> sind geschlossen. Der Luftkessel 12 kommuniziert also mit dem Druckbehälter<B>5</B> und füllt sich (yleichzeitic, mit diesem mit Wasser.
Die vorher im Luftkessel eingeschlossene Luft wird vom ansteigenden Druckwasser durch das obere Absperrventil 14 in den Druckbehälter<B>5</B> gedrückt. Ist der Luftkessel 12 vollstän- dic, mit Wasser gefüllt, so steigt das Druckwasser im Druckbehälter<B>5</B> nur noch bis zum oberen Wasserstand an, bei dem der Ausschaltdruck für die Druckerhö- hungspumpe <B>3</B> erreicht ist und die Pumpe abgeschaltet wird. Gleichzeitig werden die Absperrventile<B>13</B> und 14 geschlossen und die Ventile<B>15</B> und<B>16</B> geöffnet.
Dies hat zur Folge, dass das im Luftkessel befindliche Druckwas ser nun durch das Ablassventil<B>15</B> ausfliesst, während von oben durch das Ventil<B>16</B> Luft nachströmt, bis der Luftkessel 12 kein Wasser mehr enthält und vollständig mit Luft aefüllt ist.
Bei anschliessendem Wasserverbrauch im Versor gungsnetz sinkt der Wasserstand im Druckbehälter<B>5,</B> bis der dem Einschaltdruck der Druckerhöhungspumpe <B>3</B> entsprechende untere Wasserstand erreicht ist. Bei Ein schaltung der Druckerhöhungspumpe werden gleichzei- ti- auch die am Luftkessel 12 befindlichen, automatisch steuerbaren C Ventile 13 bis 16 umgesteuert, und zwar derart,
dass nun wieder die Absperrventile<B>13</B> und 14 Z, Oleöffnet und die Ventile 15 und 16 geschlossen werden.
Damit ist der Ausgangszustand wieder erreicht, so dass <B>C</B> die im Luftkessel 12 befindliche Luft vom ansteigenden Druckwasser wieder in den Druckbehälter<B>5</B> überge drückt wird.
Das in Abhängigkeit vom Zulaufdruck des Leitungs wassers gesteuerte Regelventil 4 nach Fig. <B>1</B> ist bei ausreichendem Zulaufdruck vollständig geöffnet. Sinkt der Zulaufdruck, z. B. durch überlastung des Wasserlei tungsnetzes<B>1,</B> so beginnt das Regelventil 4 zu schliessen und vermindert dadurch die Fördermenge der Druck- erhöhungspumpe 4. Diese Drosselung nimmt so lange zu, bis sich die Fördermenge der Pumpe einerseits und die ihr aus dem Leitungsnetz<B>1</B> zuströmende Wasser menge die Waage halten, der Zulaufdruck also nicht mehr weiter fällt.
In dieser Drosselstellung fördert die Druckerhöhungspumpe so lange weiter, bis sich der Zulaufdruck wieder erhöht oder nach dem Füllen des Druckbehälters<B>5</B> der Ausschaltdruck für die Pumpe erreicht wird oder ein überdruck-Sicherheitsschalter die Druckerhöhungspumpe <B>3</B> abschaltet. Gegebenenfalls kann bei Zusammenbrechen der Wasseranlieferung aus dem Wasserleitungsnetz eine der üblichen Sicherheits- niassnahmen eingeleitet werden, z.
B. durch ein Alarm signal oder durch automatisches Sperren der Wasserab gabe aus dem Druckbehälter<B>5</B> an das Versorgungsnetz <B>6,</B> um die angeschlossenen Verbraucher zu einer vermin derten Druckwasserentnahme anzuhalten.
Durch die im Zusammenhang mit Fig. <B>1</B> beschriebe ne automatische Regelung unterbleibt das nur vom Zulaufdruck abhängige Ein- und Ausschalten der Druckerhöhungspumpe, womit auch die dadurch her vorgerufenen Druckschwankungen im Wasserleitungs netz<B>1</B> entfallen.
Die in Fig. <B>1</B> in ihrem Arbeitsprinzip beschriebene Vorrichtuno, kann zwecks Platzersparnis die in Fig. 2 dargestellte Ausführung erhalten. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Druckerhöhungspumpe <B>3,</B> die zu diesem Zweck von einem kleinen Zulaufbehälter <B>17</B> umgeben ist, in den Druckbehälter<B>5</B> des Versorgungsnet zes eingebaut ist.
Alle sonstigen Teile der in Fig. <B>1</B> daraestlIten Druckerhöhunasvorrichtun- sind auch bei der Ausführuna nach Fia. 2 vorhanden und hier mit den <B>C</B> C# -leichen Bezugszahlen versehen worden.
Der Zulaufbe- hälter <B>17</B> ist völlig mit Wasser gefüllt, enthält kein Druckluftpolster und dient nur zur Aufnahme der Druckerhöhungspumpe <B>3.</B> Er hat keine steuerungstech nische Funktion und steht innen unter dem Zulaufdruck des normalen Wasserleitungsnetzes 1-, aussen unter dem jeweils von der Druckerhöhungspumpe <B>3</B> erzeugten Wasserdruck des Versorgungsnetzes<B>6.</B> Die Druckerhö- hungspumpe <B>3</B> ist als 7#au-chpumpe ausgebildet,
was neben der erheblichen Platzersparnis die Vorteile grosser Laufruhe, Wartungsfreiheit und einfachster Gesamt- und Anschlussmontage bietet. Der Antriebsmotor kann als Unterwassermotor mit der Pumpe zusammengebaut oder auch ausserhalb des Zulaufbehälters <B>17</B> anaeordnet sein.
Wird die Druckluft zur Beaufschlagung des Druck behälters<B>5</B> gemäss Fig. <B>3</B> hydraulisch erzeugt, so kann der Luftkessel 12 im Druck-behälter <B><I>5</I></B><I> angeordnet</I> und gegebenenfalls durch einen Abschnitt oder Mantel des Zulaufbehälters <B>17</B> gebildet sein.
Der Zusammenbau der Teile gemäss Fig. 2 ergibt einen Druckerhöhungskessel, der in ähnlicher Weise wie ein elektrischer Heisswasserboiler sämtliches Zubehör umschliesst und nach dem jeweiligen Leistungsbedarf einbaufertie, montiert geliefert werden kann. Dabei ist eine gelegentliche Demontage besonders einfach, weil man die Tauchpumpe einschliesslich des Zulaufbehälters <B>17</B> als Einbaupatrone vom Druckbehälter<B>5</B> in ähnlicher Weise abnehmen kann, wie dies mit dem Heizkörperein- satz von Warinwasserboilem geschieht.
Das Lufteinlassventil <B>16</B> des Luftkessels 12 und ebenenfalls auch das obere Absperrventil 14 können t'et,y, als selb;sttätig arbeitende Rückschlagventile ausgebildet sein.