DE301145C

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Publication number: DE301145C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■ - JVl 301145 KLASSE 21 c. GRUPPE

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE G. m. b. H. in SIEMENSSTADT b. BERLIN.

Elektrisch betriebene Zentrifugalpumpenanlage. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Mai 1915 ab.

Bei elektrisch betriebenen Pumpenanlagen, bei denen das An- und Abstellen des Motors der Zentrifugalpumpe in Abhängigkeit vom Drück in einem Druckkessel erfolgt, müssen die Kessel, wenn nur wenig Raum für sie zur Verfügung steht, sehr klein ausgeführt werden. Sie werden daher nach erfolgter Wasserentnahme sehr schnell wieder auf einen solchen Druck gebracht, daß der die Zentrifugalpumpe

ίο antreibende Elektromotor mittels eines vom Kesseldruck beeinflußten Schalters ausgeschaltet wird. Das häufige Ein- und Ausschalten des Motors und das oftmalige An- und Abstellen der Pumpe ist natürlich nachteilig. Andererseits ist auch der dabei entstehende häufige Wechsel des Druckes in der Verbrauchsleitung unangenehm. Es muß also die Pumpe bei längere Zeit dauernder Wasserentnahme den wesentlichen Bedarf an das Verbrauchsnetz unmittelbar decken können und nebenbei den Kesseldruck auf der normalen Höhe erhalten können. Der von den Pumpen erzeugte Druck ist von der Drehzahl des antreibenden Elektromotors abhängig. Diese ist im allgemeinen konstant, ist aber doch auch Schwankungen unterworfen, die in Schwankungen der Periodenzahl und der Spannung des speisenden Netzes ihren Grund haben. Der Schalter, der in Abhängigkeit vom Druck des Kessels den Stromkreis des Motors beeinflußt, darf also nicht - demjenigen Druck entsprechend eingestellt sein, der der normalen Drehzahl des Motors entspricht, denn sonst würde er nicht ausschalten, wenn infolge irgendwelcher Störungen die Drehzahl und damit der Druck der Pumpe gefallen ist. Der Druckschalter muß daher auf die niedrigste im Betrieb vorkommende Drehzahl der Pumpe eingestellt sein, es kann also der einer normalen Drehzahl entsprechende Druck garnicht ausgenutzt werden. Dem niedrigeren Druck, auf den der Druckschalter aus obigen Gründen eingestellt werden muß, entspricht aber außerdem bei normaler Drehzahl eine ganz bedeutende Fördermenge. Durch die dem- Kessel im Augenblick des Ausschaltens zugeführte große Wassermenge wird aber der kleine Kessel noch schneller auf Druck gebracht, als es bei der normalen Leistung der Pumpe der Fall ist.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, in Wasserhaltungsanlagen auch bei Verwendung von kleinen Druckkesseln bei wechselnder Wasserentnahme die Zentrifugalpumpen nicht allzu häufig anstellen zu müssen und dadurch in der Verbrauchsleitung möglichst selten einen Wechsel des Druckes zu haben. Die Erfindung besteht darin, daß das Ausschalten des Pumpenmotors nicht nur vom Druck des Kessels, sondern auch von der Menge des , entnommenen Wassers abhängig gemacht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß außer dem vom Kesseldruck gesteuerten Schalter noch ein zweiter Schalter ihm parallel angeordnet ist, dessen Bewegung von der Fördermenge abhängig ist. Dieser Schalter hält den Motorstromkreis geschlossen, wenn nach Erreichung des normalen Kesseldruckes immer noch eine Wasserabgabe an das Rohr-

netz stattfindet, so daß noch eine Strömung von der Pumpe zum Rohrnetz vorhanden ist. Erst wenn diese Strömung, d. h. also die Wasserentnahme im Rohrnetz aufhört und der Kessel auf Druck gebracht ist, wird der Motor auch an diesem zweiten Schalter abgeschaltet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.

ίο In Fig. ι treibt der Motor 3 die Pumpe 4, und das von dieser geförderte Wasser gelangt durch das Druckrohr 5 in den Druckkessel 6. Die Wasserentnahme aus der Verbrauchsleitung 7 sei z. B. längere Zeit andauernd, aber doch schwankend, in der Regel aber derartig, daß der Druckkessel 6 noch Wasser aufnimmt, d. h. die Pumpe fördert mehr, als der Leitung 7 entnommen wird. Der Druck im Kessel steigt also trotz der Wasserentnähme im Rohrnetz 7 langsam an, bis der hydraulische Kolben 8 den Schalter 9 ausgeschaltet hat. Um nun zu verhüten,'daß der Motor, welcher an das Verbrauchsnetz immer noch Wasser zu liefern hat, abgestellt wird, wird seine Abschaltung von der Wasserentnahme abhängig gemacht. Dies geschieht mittels einer Verengung 10 in der Druckleitung 5, an welcher bei wechselnder Wasserentnahme Änderungen der Fließgeschwindigkeit des Wassers auftreten, die zur Betätigung eines Schalters ausgenutzt werden. Diese Verengung kann so beschaffen sein, daß sie das ganze von der Pumpe 4 geförderte Wasser hindurchläßt. Sie kann aber auch, wie es in der Figur dargestellt ist, enger gewählt werden, so daß ein Teil des Wassers durch eine Nebenleitung 11 fließen muß. Durch Einbau eines Drosselorganes 12 in die Leitung 11 läßt sich die durch die· Verengung 10 fließende Wassermenge bzw. der durch sie erzeugte Druckunterschied vor und an der Verengung regeln. Die Räume vor und an der Verengung 10 stehen mit den Räumen über und unter der Membran 13 einer hydraulischen Dose 14 in Verbindung. Die Membran ist durch ein gewichtsbelastetes Gestänge 15 mit einem Schalter 16 verbunden, der dem Schalter 9 parallel geschaltet ist. Infolge des Druckunterschiedes, der durch die drosselnde Wirkung der Verengung 10 zwischen den Räumen über und unter der Membran 13 hervorgebracht wird, hat sich die Membran nach oben durchgebogen und dadurch den Schalter 16 geschlossen. Der Motor 3 läuft demgemäß auch dann weiter, wenn der Druckkessel 6 auf den Ausschaltdruck gebracht und der Schalter 9 geöffnet ist, wobei das geförderte Wasser und zwar mit dem im Kessel herrschenden Druck durch die Verbrauchsleitung 7 abfließt.

Hört die Wasserentnahme im Rohrnetz 7 ganz auf, oder wird sie so klein, daß in der Dose 14 kein wesentlicher Druckunterschied bestehen bleibt, so geht die gewichtsbelastete Membran 13 in ihre Ruhelage zurück und öffnet dadurch den Schalter 16. Der Motor 3 ist nunmehr ausgeschaltet und die Pumpe bleibt stehen. Die geringste erforderliche Wassermenge, bei welcher der Schalter 16 in Tätigkeit treten soll, läßt sich durch den vorerwähnten Umlauf 11 mittels des Ventiles 12 wunschgemäß ändern.

Findet eine erneute stärkere Wasserentnahme statt, so hat dies eine Wasserströmung in der Leitung 5 noch nicht zur Folge. Es sinkt vielmehr zunächst nur der Druck im Kessel, bis der Schalter 9 den Stromkreis schließt und der Motor 3 die Pumpe 4 in Gang setzt. Da jetzt im Kessel ein geringer Druck herrscht, so fließt durch die.Leitung 5 eine so große Wassermenge, daß die Verengung 10 zur Wirkung kommt und der Schalter 16 eingerückt wird.

\ Die Einrichtung 10, 13, 14, welche in der Anordnung nach Fig. 1 zur Steuerung des Schalters 16 dient, wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch ein Ventil 23 mit einem Kolben 22 gebildet, welcher durch einen Hebel 24 und Zwischengestänge mit dem Schalter 16 verbunden ist.

Wenn die Pumpe infolge sinkenden Druckes im Kessel durch Wasserentnahme mittels des Schalters 9 eingeschaltet wird (ein Zustand, der in der Fig. 2 dargestellt ist), und die Pumpe zu fördern beginnt, so fließt das Wasser zunächst durch den Umlauf 11, dessen Querschnitt mittels des Reglers 12 einstellbar ist. Sobald die Drehzahl des Motors und damit die Fördermenge der Pumpe so zugenommen hat, daß der Druck der Pumpe unter dem Kolben 22 den Druck in der Leitung 5 bzw. im Kessel 6 überwiegt, so hebt sich der ganze Kolben 22 und schließt den Schalter 16, so daß die geförderte Wassermenge nach dem Kessel bzw. nach der Verbrauchswasserleitung fließen kann. Hierbei übt der durch die Strömung hochgehaltene Kolben nur eine so große Drosselung aus, die nötig ist, um das Gewicht des Kolbens 22 bzw. eine besondere Belastung des Gestänges zu heben, welches wiederum so bemessen ist, daß es bei sinkender Fördermenge den Schalter 16 ausschalten kann.

Da die erwähnte Drosselung lediglich von der durchfließenden Wassermenge abhängig ist, so ist die Senkbewegung des Kolbens 22 bzw. die öffnung des Schalters 16 vollkommen unabhängig von dem jeweilig herrschenden Kesseldruck und nur abhängig von der Fließgeschwindigkeit bzw. von der durch das Ventil 23 in der Zeiteinheit fließenden Wassermenge. Das Ausschalten dieses Schalters tritt also erst dann ein, wenn die entsprechende Fördermenge so weit gesunken ist, daß die ■

Claims

eingestellte Drosselung nicht mehr ausreicht, den Kolben bzw. den Schalter in eingeschalteter Lage zu halten. Da die Verbindung des Hebels 24 mit dem Schalter 16 für die Einschaltrichtung durch eine Feder 27 hergestellt wird, so kann der Kolben 22 unbehindert durch den Schalter 16 stets soweit aus seinem Sitz im Ventil 23 heraustreten, als es die Menge des durchströmenden Wassers erfordert, weil je nach der Wassermenge der Kolben höher oder niedriger stehen muß bei gleichbleibendem Druck.

Pas Ventil 23 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kleiner gewählt, als der Gesamtmenge des Verbrauchswassers entspricht. Der übrige Teil des Wassers fließt durch die Nebenleitung 11, die mit dem Regelorgan 12 ausgerüstet ist. Wenn das Ventil 23 so groß bemessen wird, daß es das gesamte Verbrauchswasser durchlassen kann, so kann man auf die Nebenleitung 11 ganz verzichten und die Kolben 22 des Ventils mit einer Bohrung 25 gemäß Fig. 3 versehen, welche dieselbe Wirkung

' hat wie die Leitung 11, aber in ihrem Querschnitt nicht veränderlich ist. ~.

Die dem Wasserstrom in der Pumpenleitung einen Widerstand entgegensetzende Vorrichtung, welche den Schalter 16 bewegt, kann auch in die Saugleitung 29 verlegt werden.

Bei kurzzeitigen Entnahmen reichlicher Wassermengen würde der Kessel 6 auch bei Anwendung der Steuerung 13, 14 wegen der im Verhältnis zur Größe des Druckkessels großen Leistungsfähigkeit der Pumpe sehr schnell wieder gefüllt sein und der Motor infolge öffnens beider Schalter 9 und 16 zwischen je zwei Wasserentnahmen für eine gewisse Zeit stillstehen. Es wird daher erfindungsgemäß in die Leitung 5 hinter der Abzweigstelle der Verbraucheleitung 7 eine in ihrem Querschnitt einstellbare Verengung 18 eingeschaltet, die auch bei vollem Gang der Pumpe nur ein langsames Steigen des Druckes im Druckkessel 6 gestattet, so daß der Motor länger läuft, gegebenenfalls bis wieder Wasser entnommen wird, um hierdurch den Motor bzw. die Pumpe gegen ein zu häufiges Anlaufen zu schützen. Ein rascher Abfluß des Wassers aus dem Druckkessel wird durch das Rückschlagventil 19 ermöglicht. Durch Öffnen des Sperrorganes 18 kann der Druckkessel 6 im Bedarfsfalle schnell gefüllt werden.

Ρλ tent-Ansprüche:
i. Elektrisch betriebene Zentrifugalpumpenanlage, bei der das An- und Abstellen des Pumpenmotors mittels eines vom Druck in einem Druckkessel betätigten Schalters erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltung des Motors nicht nur vom Druck im Druckkessel, sondern auch von der Menge des von der Pumpe jeweilig geförderten bzw. des für das Versorgungsnetz entnommenen Wassers abhängig gemacht wird.
2. Pumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstrom bei genügend starker Fördermenge durch einen Nebenschalter geschlossen gehalten wird, der unter der Wirkung eines Strömungswiderstandes in der Pumpenleitung steht.
3. Pumpenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungswiderstand in der Pumpenleitung eine Verengung dient, und daß der durch diese erzeugte Druckunterschied auf die beiden Seiten einer Membran bzw. eines Kolbens übertragen wird, die den Nebenschalter bewegt.
4. Pumpenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungswiderstand ein Ventil dient, welches bei Eintritt eines gewissen Unterschiedes zwischen den gegen seine beiden Seiten wirkenden Drücken unter Überwindung einer gleichbleibenden Belastung vom Sitz abgehoben wird und dadurch den Nebenschalter bewegt.
5. Pumpenanlage nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch eine parallel zu dem Strömungswiderstand an die Pumpenleitung angeschlossene, im Querschnitt regelbare Ümführungsleitung.
6. Pumpenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil den Nebenschalter mittels einer nachgiebigen Zugverbindung schließt.
7. Pumpenanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verengung in der Druckleitung zwischen Druckkessel und Verbrauchsleitung, welche das Füllen des Druckkessels verlangsamt, und durch ein Rückschlagventil parallel zu der Verengung, welches eine rasche Wasserentnahme aus dem Druckkessel ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,