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Wasserversorgungsanlage für hochgelegene Versorgungsgebiete Bei der
Wasserversorgung eines hochgelegenen Versorgungsgebietes, das keinen eigenen Ausgleichsbehälter
(Hochbehälter, Sammelbehälter) besaß, mußte man bisher entweder ununterbrochen mit
Pumpen in das Versorgungsnetz drücken, wobei die Regulierung der Fördermenge auf
die jeweilige stark veränderliche Verbrauchsmenge und die Regulierung des Druckes
auf das zulässige und erforderliche Maß nur in unvollkommener und unwirtschaftlicher
Weise möglich war, oder man mußte eine große geschlossene Windkesselanlage als Preßluftwasserbehälter
vorsehen und Einrichtungen zur fortwährenden selbsttätigen Ein- und Ausschaltung
der Pumpe treffen; letztere Anordnung ist zumeist wegen zu hoher Anlagekosten unwirtschaftlich.
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Diese Mängel der bisherigen Wasserversorgungsanlagen für ein hochgelegenes
Versorgungsgebiet, das keinen Ausgleichsbehälter besitzt, sind nunmehr gemäß vorliegender
Erfindung dadurch beseitigt, daß in die zu dem hochgelegenen Versorgungsgebiet führende
Rohrleitung ein selbsttätiger, aus einer Pumpe, deren Kolben mit dem Kolben eines
Druckwassermotors gekuppelt ist, bestehender Drucksteigerungsapparat eingeschaltet
ist, welcher das Wasser mit dem vorhandenen nne3-rigen Druck der Niedrigzone aufnimmt
und einen Teil dieser Wassermenge mit gesteigertem Druck in das Rohrnetz fördert,
beim Erreichen eines Höchstgegendruckes stehenbleibt, bei Unterschreitung dieses
Druckes aber in jeder Stellung selbsttätig angeht. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand
als Gesamtanlage in beispielsweiser Ausführungsform mit schematischer Darstellung
des Druckverstärkers veranschaulicht.
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Die vorhandene Brunnenanlage liefert durch Heberfallrohr a Wasser
in den Hebersammelschacht b; die Zentrifugalpumpe c saugt durch die Leitung d aus
diesem Hebersammelschacht und drückt durch die Rohrleitung ein das niedriggelegene
Versorgungsgebiet f und in den Hochbehälter g, außerdem aber auch noch durch die
Druckleitung lt in das hochgelegene Versorgungsgebiet i. Letzteres liegt
fast ebenso hoch wie der Hochbehälter g und hat daher vor dem Einbau des Druckverstärkers
k ganz ungenügenden Versorgungsdruck. Nach Einbau des Verstärkers tritt ein Teil
des in diese Maschine k einströmenden Wassers mit gesteigertem Druck in das Versorgungsgebiet
i; der andere Teil der in die Maschine k eingetretenen Wassermenge, der als Treibwasser
zur Drucksteigerung diente, läuft durch die Leitung l in den Hebersammelschacht
wieder zurück, geht also als Wasser nicht verloren. Die Pumpe c kann diese zurückfließende
Wassermenge wiederum pumpen, die Wassergewinnungsanlage (Brunnen) wird daher nicht
stärker als vor Einbau des Druckverstärkers k beansprucht.
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Aus der deutschen Patentschrift 86 904. ist bereits seit Jahrzehnten
eine selbsttätige Wasserpumpe bekannt, welche hauptsächlich zur Wasserversorgung
hochgelegener Ortschaften dienen soll, wenn Wasser von stärkerem Gefälle
zur
Verfügung steht, zwei durch gemeinsame Stange verbundene Kolben von verschieden
großem Durchmesser besitzt und gekennzeichnet ist durch die Wechselwirkung der Kolben
in der Weise, daß der größere durch Unterdruck gehoben wird, wobei der kleinere
das in seinem Zvlinder enthaltene Wasser in die Steigleitung drückt, worauf die
Abwärtsbewegung der Kolben durch das in den kleinen Zylinder jetzt einströmende
Druckwasser be-,virkt wird, zum Zweck, das den kleinen Zylinder füllende Druckwasser
direkt für die Steigleitung zu gewinnen.
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Diese Maschine fördert in den Hochbehälter (Ausgleichsbehälter). Sie
ist in der Patentschrift als einfachwirkende selbsttätige Pumpe beschrieben, ist
jedoch auch als doppeltwirkende, in welcher Ausführungsform sie auch geeigneter
ist, ebenfalls seit Jahrzehnten aus der Fachliteratur bekannt, z. B. aus dem Werke
Lueger-Weihrauch, Wasserversorgung der Städte, Band 2. Leipzig z916, §
132.
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Neu ist es aber nun, bei einer Wasserversorgungsanlage für hochgelegene
Versorgungsgebiete das Versorgungsgebiet nicht mit einem Ausgleichsbehälter zu versehen
und in die zu ihm führende Rohrleitung die eben beschriebene altbekannte Maschine
als Druckverstärker k einzuschalten. Die Verwendung dieser besonderen, selbsttätigen
Wasserpumpe in dem gekennzeichneten Zusammenspiel beruht auf der Erkenntnis der
dadurch erzielten neuen und wesentlichen Vorteile.
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Da in diesem Zusammenspiel der Druckverstärker seine Betriebsgeschwindigkeit
in jedem Momente der jeweiligen Verbrauchsmenge anpaßt, ist die Anpassung der Fördermenge
an die jeweilige, stark wechselnde sekundliche Verbrauchsmenge auch ohne Ausgleichsbehälter
nunmehr in vollkommener Weise erreicht. Dabei arbeitet der Druckverstärker unabhängig
von der Veränderlichkeit des jeweiligen Wasserverbrauches ununterbrochen mit seinem
höchsten Wirkungsgrade; er hält immer ohne große Druckschwankung den gewünschten
Versorgungsdruck, während die mit Windkessel arbeitenden Pumpen mit automatischer
Ein- und Ausschaltung nur mit einer erheblich größeren Druckdifferenz arbeiten können.
Gegenüber den bisher zur Wasserversorgung eines hochgelegenen Versorgungsgebietes
ohne Ausgleichsbehälter benutzten Pumpen und Pumpenanlagen, deren Betriebssicherheit
von der mehr oder weniger großen Zuverlässigkeit elektrischer Stromzuführung oder
anderer Kraftquellen für Pumpenantrieb abhängig ist, so daß dabei die Wasserversorgung
gegebenenfalls versagen kann und möglicherweise gerade in Momenten, in denen die
Höchstleistung erfordert wird, ist die Betriebssicherheit bei dem neuen Zusammenspiel
eine unbedingte, indem hierbei als Betriebsmittel des Druckverstärkers lediglich
das Druckwasser der Niedrigzone benutzt wird, das unter allen Umständen stets vorhanden
ist, sofern eine Versorgung des hochgelegenen Versorgungsgebietes mit Wasser, das
im Druck gesteigert werden soll, überhaupt in Betracht kommen kann. Die wesentlich
höhere Wirtschaftlichkeit der neuen Wasserversorgungsanlage für hochgelegene Versorgungsgebiete
erhellt schon daraus, daß der bei ihr benutzte Druckverstärker nur geringe Anschaffungskosten
erfordert gegenüber den früher erforderlichen kostspieligen Anlagen.
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Wenn bei dem Druckverstärker k beide Kolben gleich groß gemacht sind,
so ist mit Vernachlässigung der Reibungswiderstände eine Drucksteigerung um die
dargestellte Wasserstandsdifferenz z z möglich, denn die eine Seite des treibenden
Kolbens steht stets unter dem Druck des Hochbehältersg, und die andere Kolbenseite
ist stets durch die luftdichte Leitung Z mit dem Hebersammelschacht verbunden, so
daß auf letztere Seite ein Vakuum wirkt, welches der Höhe im Heberschacht entspricht.
Die resultierende Wirkung dieser beiden Drücke ist mit der gezeichneten Wasserstandsdifferenz
z z identisch.
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Der Druckverstärker k, der bei großem Verbrauche rasch, bei kleinem
Verbrauche langsam arbeitet, bleibt beim Aufhören des Verbrauches zu manchen Nachtstunden
in jeder Stellung, in der er sich gerade befindet, stehen und geht bei Wiedereinsetzen
des Wasserverbrauches ebenso in jederStellung selbsttätig wieder an. Die Ausrüstung
der doppeltwirkenden Maschine mit zwei kleinen Windkesseln ist deshalb grundsätzlich
nicht erforderlich, jedoch praktisch empfehlenswert, wie auch bei jeder anderen
Kolbenpumpe üblich und im vorliegenden Falle besonders deshalb, weil der Apparat
auf jedem Hubende während eines kleinen Bruchteils einer Sekunde Stillstand hat.
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Bei Versorgungsnetzen mit sehr starken und sehr plötzlichen Verbrauchsschwankungen
können die im Rohrnetz auftretenden Druckschwankungen nicht größer als bei der Versorgung
durch einen Hochbehälter (Ausgleichsbehälter) sein, weil durch die unveränderliche
Kolbenübersetzung (Verhältnis des Pumpenkolbens zum Treibkolben) und durch die unveränderliche
Druckstärke des Treibwassers ein unveränderlicher Versorgungsdruck an dem Ausgangspunkt
der Druckwasserversorgung ebenso wie bei dem Auslauf aus einem Ausgleichsbehälter
gewährleistet ist.
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Die Maschine muß so groß gebaut sein, daß
sie nicht
nur für den Durchschnittsverbrauch ausreicht, sondern auch für den denkbar grÖßten
sekundlichen Verbrauch.