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Vorrichtung zur selbsttätigen Schaltung der Förderpumpen von Wasserversorgungs- anlagen
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Fig. 1 in diagrammatischer Darstellung die Druck-Mengencharakteristik eines erfindunggemässen Ventiles, Fig. 2 ein Ventil im Aufriss, Fig. 3 ein-n Schnitt durch das Schaltgerät nach Linie x-x der Fig. 4, und Fig. 4 einen Schnitt durch das Schaltgerät nach Linie y-y der Fig. 3.
In Fig. 1 sind auf der Abszisse die Durchgangs- mengen Q, auf der Ordinate die durch das Ventil hervorgerufenen Druckabfallwerte H auf- getragen. T ist die Charakteristik des Ventiles (ohne Bohrung), die durch bekannte Mittel und auch durch entsprechende Wahl der Feder- konstanten entsprechend nach ausfallen kann.
Die Linie V ist die Druck-Mengencharakteristik der Verbindungsleitung zwischen den beiden
Ventilseiten (also der Bohrung) ohne Berück- sichtigung eines Anhubes des Tellers. Diese kann durch die Anordnung und den Querschnitt der Bohrung entsprechend steil erhalten werden.
Das belastete Ventil mit Bohrung arbeitet nach den stark ausgezogenen Ästen der beiden Kur- ven T und V.
Diese stark ausgezogene Kurve, die Ventilcharakteristik, besitzt bei 1 einen
Knick, unterhalb dessen bei nahezu gleich- bleibenden Durchgangsmengen verhältnismässig grosse Druckdifferenzen auftreten. Diese Tatsache benützt die Erfindung zur Herstellung des mengen- abhängigen Ausschaltimpulses für das Gerät.
In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel eines erfindungsgemässen Ventiles im
Aufriss dargestellt. 2 ist der Ventilkörper, 3 der
Teller mit Feder 4 und Führung 5 für den
Bolzen 6 des Tellers. 7 ist eine Verbindungs- leitung zwischen den beiden Ventilseiten in Form einer Bohrung des Tellers, 8 und 9 sind Anschluss- offnungen der beiden Ventilseiten und 10,
11 Pfeile, die die Strömungsrichtung des Wassers von der Pumpe zu den Verbrauchsstcllen andeuten.
Die Wirkungsweise des Ventiles unter Berück- sichtigung seiner Charakteribik-Fig. l-ist folgende :
Beim Durchströmen grosser Wassermengen ist der Teller gegen die Federkraft angehoben und der Arbeitspunkt des Ventiles liegt auf dem oberen, flachen Ast der Kurve T. Sinkt die Durchströmmenge ab, so geht der Teller mehr und mehr herunter und der Arbeitspunkt ver- schiebt sich auf der Kennlinie T nach links.
Beim Aufsetzen des Tellers auf seinen Sitz ist
Punkt 1 der Kennlinie erreicht. Nun flieht
Wasser nur mehr durch die Bohrung 7 des
Tellers 3 und der Arbeitspunkt bewegt sich auf der Kurve V scharf nach abwärts. Hiebei tritt bei der minimalen Mengenabsenkung von ql auf q2 eine verhältnismässig grosse Absenkung des durch das Ventil bewirkten Druckabfalles von PI auf P2 auf. Diese plötzliche Absenkung des Druckabfalles wird, wie bereits erwähnt, mittels zweier bei den Öffnungen 8 und 9 ange- schlossener Verbindungsleitungen zu dem den
Schalter enthaltenden Gerät übertragen und dadurch der die Ausschaltung bewirkende Schalt- vorgang ausgelöst.
Die Fig. 3 und 4 sind Darstellungen einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes, u. zw. zeigt Fig. 3 einen Schnitt durch das Gerät nach der Linie x-x der Fig. 4 und Fig. 4 einen Schnitt durch das Gerät nach der Linie y-y der Fig. 3.
In einem mehrteiligen Gehäuse 12 sind untergebracht : Ein Quecksilberkippschalter 13 - hier zweipolig ausgeführt-sowie ein den Einschaltimpuls auf den Schalter übertragendes System, das im Wesen aus einer Membrane 14 und Feder 15 besteht sowie ein den Ausschaltimpuls übertragendes zweites System, das im Wesen aus zwei konzentrischen Federrohren 16 und 17 gebildet ist. Ferner sind Bohrungen und 19 vorgesehen, au welche die die Verbindung mit den Anschlussöss. jnn bzw. ss des Venüles
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die Achse 20 schwenkbaren Träger 21 für die beiden Quecksilberschaltrohre 22, 23 und zwei Anschläge 24, 25 für den Angriff der beiden die Schaltvorgänge bewirkenden Systeme.
Auf den Anschlag 24 wirkt fallweise ein mit dem System Membrane 14 und Feder 15 verbundener Arm 26, auf den Anschlag 25 ein mit den Federrohren 16 und 17 über deren Abschlussplatte 27 verbundener Druckstift 28 ein. Die Feder 29 ist bestrebt, den Kippschalter in die Ausschaltstellung zu bewegen und in dieser zu halten.
Der Raum unter der Membrane 14 ist mittels eines zweckmässig drosselnd wirkenden Durchstiches 30 mit der Bohrung 19 verbunden, welche gleichzeitig durch Kanäle 31 eines fest im Gehäuse sitzenden Körpers 32 mit dem Raum zwischen den bei den Federrohren 16 und 17 in Verbindung steht. Der Raum ausserhalb der Federrohre und unterhalb der Abschlussplatte 27 kommuni- ziert mit der Bohrung 18. Die Federruhre 16, 17 sind in bekannter Weise dicht mit ihren Abschlussorganen, der Platte 27 und dem Körper 32, verbunden ; der Raum innerhalb des inneren Federrohres 16 steht durch die Führung für den Druckstift 28 mit dem atmosphärischen Druck in Verbindung.
Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgendermassen : Ist die Wasserversorgungsanlage in Ruhe, d. h. wird Wasser weder entnommen noch gefördert, so ist das Ventil bis auf die Bohrung 7 geschlossen, in welcher jedoch keine Strömung herrscht. Die Feder 29 hält den Schalter 13 in der"Aus"-Stellung. Tritt nun durch Wasser- entnahme ein Druckabfall in der Anlage auf, so sinkt der Druck im Raum unter der Mem- brane 14, die Kraft der Feder 15 überwiegt gegen die Kraft der Membrane, der Arm 26 trifft auf den Anschlag 24 auf und kippt ent- gegen der Kraft der Feder 29 den Schalter in die Ein"-Siellung. Die Pumpe beginnt zu laufen das von ihr geförderte Wasser strömt durch das
Ventil und hebt dabei den Teller 3 an.
Das
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abfall P3 im Ventil ist nun gross genug, die Federrohre 16, 17 zur Funktion zu bringen. Die auf die Abschlussplatte 27 von unten nach oben wirkende Kraft überwiegt die von oben nach unten gerichtete Kraft ; letztere ist durch die Federkraft der beiden Rohre 16 und 17 und durch das Gewicht dieses Systems-Rohre plus Druckstift 28 - gegeben. Infolge der Differenz der beiden genannten Drücke wird die Platte samt Druckstift angehoben, nähert sich dem Anschlag 25 bzw. trifft auf ihn auf, so dass der Schalter von beiden Systemen in der"Ein"Stellung gehalten werden kann.
Inzwischen ist infolge der Pumpenförderung der Druck im Rohrnetz und in dem hiemit in Verbindung stehenden Raum unter der Membrane 14 so weit angestiegen, dass seine Wirkung die Kraft der Feder 15 überwiegt und so der Arm 26 hochsteigt. Dadurch wird der Anschlag 24 frei und die Feder 29 könnte den Schalter 13 in die"Aus"-Stellung bringen. Da der Stift 28 zu diesem Zeitpunkt bereits angehoben ist, bleibt diese Bemühung der Feder 29 erfolglos, der Schalter verharrt in der gekippten"Ein"-Stellung, da er durch den Druckstift 28 gehalten wird.
Erst wenn durch Schliessen der Auslaufstellen die Pumpenfördermenge bis auf den Wert ql abgesunken ist und im Ventil Wasser nur mehr durch die Bohrung strömt, wird durch die plötzlich stark absinkende Druckdifferenz zwischen den Stellen vor und hinter dem Ventilalso zwischen den Öffnungen 8 und 9 - auch die Druckdifferenz im System der Federrohre 16,
17 absinken und den Druckstift 28 zum Nieder- gehen veranlassen. Gleichzeitig zieht die Feder 29 die linke Seite des Trägers 21 des Kippschalters hoch, wodurch die Ausschaltung des Pumpen- motors und Stillsetzung der Pumpe erfolgt.
Um zu vernLten, dass kurz nach dem Ein- schalten des Motors durch raschen Druckanstieg noch vor dem Wirksamwerden des Ventiles bzw. des Federrohrsystemes ein Abschalten erfolgt, ist es vorteilhaft, in der den Netzdruck zur
Membrane 14 übertragenden Leitung, vorzugs- weise durch entsprechende Ausbildung des Durch- sliches 30, eine Drosselwirkung hervorzurufen.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Schaltung der
Förderpumpen von Wasserversorgungsanlagen od. dgl., insbesondere Hauswasserwerken kleiner Leistung, gekennzeichnet durch ein Gerät, in welchem ein einziges Schaltorgan, vorzugsweise ein an sich bekannter Quecksilberkippschalter, sowohl der Wirkung eines Impulses für eine druckabhängige Einschaltung, als auch der Wirkung eines Impulses für eine fördermengenabhängige Ausschaltung unterworfen ist und unter diesen Impulsen die Schaltbewegungen ausführt.