-
Windkesselanlage für Druckflüssigkeitsversorgung Bei Windkesselanlagen
für Druckflüssigkeitsversorgung fördert eine Pumpe Flüssigkeit in einen leeren Behälter
oder Kessel und komprimiert die darin enthaltene Luft so lange, bis der gewünschte
maximale Arbeitsdruck der Anlage erreicht wird. Die Förderleitung der Pumpe zu diesem
Kessel ist mit einem Rückschlagventil versehen, um einen Rückfluß von Flüssigkeit
vom Kessel zur Pumpe nach Abschalten der Pumpe durch den Druckwächter zu verhindern.
Bei Verbrauch von Druckflüssigkeit aus diesem Kessel sinkt der Druck bis auf einen
am Druckwächter eingestellten Wert ab, worauf dieser die Pumpe wieder einschaltet
und den Kessel erneut bis zum maximalen Betriebsdruck auflädt.
-
Es ist eine bekannte Erscheinung, daß das Luftpolster in dem Windkessel
nicht konstant bleibt, da durch die andauernde Entnahme von Druckflüssigkeit aus
diesem Kessel fortlaufend ein geringer, in der Flüssigkeit gelöster Anteil von Luft
mit abgeführt wird. Außerdem können am Kessel im oberen Bereich winzige Leckstellen
vorhanden sein, die eventuell sogar flüssigkeitsdicht, aber nicht gasdicht sind,
so daß auch hier im Verlauf längerer Zeit ein Teil des Luftpolsters verloren geht.
Mit der Verkleinerung des Luftpolsters steigt das Flüssigkeitsniveau, und die Schaltspiele
der Pumpe zwischen minimalem und maximalem Druck werden immer kürzer. Hierdurch
erfolgt im allgemeinen schon nach kurzer Zeit eine Zerstörung der Pumpe.
-
Die Schwierigkeit solcher Anlagen liegt also darin, das benötigte
Luft- oder Gaspolster unbedingt konstant zu halten bzw. verlorengehende Anteile
dieses Luftpolsters wieder zu ersetzen.
-
Um das Luftpolster in einer Windkesselanlage ergänzen zu können, hat
man bereits einen Vorbehälter in Vorschlag gebracht, der durch je eine im Bereich
der Flüssigkeitsfüllung und eine im Bereich der Luftfüllung liegende Verbindungsleitung
in Parallelschaltung an dem Hauptkessel angeschlossen ist. Der Vorbehälter ist oben
mit einem Luft-Nachsaugeventil versehen und weist unten ein Zwei- oder Dreiwegeventil
auf, das entweder von einem im Vorbehälter vorgesehenen Schwimmer oder durch den
Stromkreis des Pumpenmotors gesteuert wird und den Vorbehälter wahlweise mit einer
Ablaßleitung oder über die Flüssigkeitsleitung mit dem Hauptkessel verbindet.
-
Bei eingeschalteter Pumpe drückt die Flüssigkeit die in dem Vorbehälter
befindliche Luft in den Hauptkessel. Wird das Zwei- oder Dreiwegeventil durch Ausschalten
der Pumpe oder durch den Schwimmer bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes
umgesteuert, so läuft die Flüssigkeit aus dem Vorbehälter aus und dieser wird über
das Nachsaugeventil wieder mit Luft gefüllt.
-
Die bekannten Vorrichtungen dieser Gattung weisen einige Nachteile
auf. So ist es beispielsweise erforderlich, zwischen dem Vorbehälter und dem Hauptkessel
zwei Verbindungsleitungen vorzusehen. Als Nachsaugeventile werden entweder Schnüffelventile
oder einfache, federlose Rückschlagventile verwendet, die störanfällig sind, da
sie leicht hängen bleiben oder ankleben. Aufwendig sind auch die erforderlichen
Zwei- und Dreiwegeventile. Die Anordnung eines Schwimmers im Vorbehälter bereitet
zusätzliche Schwierigkeiten, da der Vorbehälter klein ist und der Schwimmer daher
ebenfalls klein sein muß. Es entstehen somit nur geringe Auftriebskräfte, die eine
einwandfreie Betätigung des Zwei- und Dreiwegeventils in Frage stellen.
-
Zwecks Vermeidung der aufgezeigten Mängel wird erfindungsgemäß der
Vorschag gemacht, den Hauptkessel und den Vorbehälter in Hintereinanderschaltung
in den Flüssigkeitshauptstrom zu verlegen und den Vorbehälter am Boden mit einem
vom Flüssigkeitsstand des Hauptkessels gesteuerten Einweg-Ablaßventil und am oberen
Teil mit einem an sich bekannten Nachsaugeventil auszustatten, das in Abhängigkeit
von dem Flüssigkeitshauptstrom oder dem Druck im Hauptkessel zwangläufig gesteuert
wird.
-
Zwischen Vorbehälter und Hauptkessel ist somit nur mehr eine Verbindungsleitung
erforderlich, durch die gleichzeitig Luft und Flüssigkeit zu dem Hauptkessel gedrückt
wird. Die zwangläufige Steuerung des Nachsaugeventils gewährleistet ein einwandfreies
Arbeiten desselben und durch die Verlegung des Schwimmers in den Hauptkessel kann
dieser wesentlich größer ausgeführt werden, so daß auch größere
Auftriebskräfte
zur Betätigung des Ablaßventils entstehen.
-
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt.
-
Zwischen der Förderpumpe 1 und dem Hauptkessel 2 ist ein Vorbehälter
3 vorgesehen, der über ein Rückschlagventil4 mit dem Hauptkessel 2 verbunden ist.
Dieser Vorbehälter 3 stellt also eine Erweiterung der Versorgungsleitung zwischen
Pumpe 1 und Rückschlagventil 4 dar. Der Vorbehälter besitzt außerdem am oberen
Teil ein Nachsaugeventil5, welches bei Stillstand der Pumpe öffnet und dadurch den
Druck im Vorbehälter während der Stillstandszeit der Pumpe abbaut. Am unteren Boden
ist ein Ablaßventil 6 vorgesehen, wodurch bei geöffnetem Ventil 6 der Vorbehälter
entleert und durch das Nachsaugeventil 5 Luft eingesaugt werden kann.
-
Schaltet nun nach einer Entleerung und Füllung des Vorbehälters 3
mit Luft die Förderpumpe 1 wieder ein, so werden beide Ventile 4 und 5 geschlossen,
die eingesperrte Luft auf den im Hauptkessel herrschenden Druck komprimiert und
in diesen hineingeschoben. Dieser Vorgang kann bei jedem Arbeitsspiel der Pumpe
wiederholt werden, so daß das Luftpolster im Hauptkessel 2 ergänzt wird, ohne daß
die hinzukommende Luft die Pumpe oder irgendwelche Düsen passieren muß.
-
Das Ablaßventil6 leitet den Vorgang zur Luftergänzung im Hauptkessel
2 ein und muß also durch das Flüssigkeitsniveau im Hauptkessel gesteuert werden.
-
Steigt der Flüssigkeitsspiegel zu hoch bei Erreichen des Abschaltdruckes,
so ist dies ein Zeichen, daß Luft verlorengegangen ist und ergänzt werden muß. In
diesem Falle muß das Ablaßventil geöffnet werden, damit im Vorbehälter 3 Luft angesammelt
wird.
-
Sinkt der Flüssigkeitsstand bei Erreichen des Abschaltdruckes unter
ein bestimmtes Niveau, so ist dies ein Zeichen dafür, daß wieder genügend Luft vorhanden
ist und keine weitere Ergänzung notwendig ist. In diesem Falle muß das Ablaßventil6
geschlossen und die Flüssigkeitsfüllung im Vorbehälter 3 erhalten bleiben. Dabei
ist es bedeutungslos, ob dann das Nachsaugeventil 5 trotzdem geöffnet oder aber
ebenfalls geschlossen bleibt, da ohnehin keine Flüssigkeit aus dem Vorbehälter abfließen
kann.
-
Es ist daher in weiterer Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung
wesentlich, daß das Nachsaugeventil 5 unabhängig vom Ablaßventil 6 gesteuert werden
kann. Es kann sowohl zusammen mit dem Ablaßventil nur bei Luftmangel im Hauptkessel
2 als auch bei jeder Schaltpause der Förderpumpe geöffnet werden. In beiden Fällen
kann als Nachsaugeventil ein Magnetventil 7 (F i g. 2) eingesetzt werden, wobei
sich ein Vorteil dadurch ergibt, daß bei relativ dichten Pumpen im Augenblick des
Schaltkommandos auch sofort der Druck im Vorbehälter zusammenbricht. Gestattet man
jedoch das Zusammenbrechen des Druckes über das Pumpenwerk, so kann ein vom Flüssigkeitsstrahl
beaufschlagtes, hydraulisch wirkendes Ventil eingesetzt werden, welches ohne Steuereffekte
bei zusammengebrochenem Druck im Vorbehälter automatisch öffnet. Ein solches Ventil
kann aus einem der Schwerkraft und eventuell zusätzlich einer Federkraft unterliegenden
Körper 8 (F i g. 1) bestehen, der einerseits, d. h. im allgemeinen oben, die Belüftungsbohrung
9 verschließt und andererseits, im allgemeinen von unten über eine Steigleitung
10 durch den Pumpenförderstrom beaufschlagt wird.
-
Ist nun eine Strömung vorhanden, so wird der Körper durch die auf
ihn wirkenden Strömungskräfte auf seinen Sitz gedrückt und durch den anschließend
auftretenden statischen Druck ähnlich einem Rückschlagventil festgehalten. Hört
die Strömung auf und wird anschließend der statische Druck wieder zu Null, so öffnet
das Ventil infolge seines Gewichtes bzw. der auf es wirkenden Federkraft.
-
Zur Steuerung des Ablaßventils ist im Hauptkessel 2 ein Schwimmer
11 vorgesehen, der den jeweiligen Flüssigkeitsstand im Hauptkessel kontrolliert
und anzeigt. Die Übertragung des Steuerimpulses auf das Ablaßventil6 kann nun mechanisch
über ein Hebelsystem 12 und 13 (F i g. 1) erfolgen, so daß das Ablaßventil
bei Überschreiten einer bestimmten Höhe des Schwimmers öffnet und unterhalb dieser
Höhe geschlossen bleibt. Diese Anordnung wird dann von Vorteil sein, wenn der Vorbehälter
mit dem Hauptkessel eng zusammengebaut wird.
-
Sind beide weiter voneinander getrennt, so ist es günstiger, die Übertragung
des Steuerimpulses vom Schwimmer auf das Ablaßventil elektrisch vorLunehmen. Der
Schwimmer 11 betätigt in diesem Falle an Stelle eines Hebelsystems einen Endschalter
14 (F i g. 2) und dieser wiederum das als Magnetventil 15
ausgebildete Ablaßventil.
-
Um den unteren Teil des Vorbehälters 3 herum erstreckt sich ein, mit
einer Rücklaufleitung 17 versehener Auffangbehälter 16, der über die Leitung 18
mit dem Nachsaugeventil5 bzw. 7 in Verbindung steht.