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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Pumpe, welche Wasser (oder eine andere Flüssigkeit)
an eine Zapfstelle liefert, und zum Schutz der Pumpe – durch
Verhinderung ihres Betriebs – für den Fall,
dass kein Zufluss an Wasser (oder einer ähnlichen Flüssigkeit) zur Pumpe erfolgt. Bekannte
Ausführungen
von Vorrichtungen dieser Art sind komplex, teuer und nicht besonders
zuverlässig,
insbesondere deswegen, weil bei ihnen mehrere elektrische Mechanismen
Anwendung finden, deren Funktionsweise garantiert werden muss, um wirkungsvolle
Ergebnisse zu erreichen.
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Zum Beispiel werden in den Patenten
EP 0 219 360 und
US 5,259,733 zwei elektrische
Schalter verwendet, die von zwei Magneten betätigt werden, deren Wirkungsfelder,
wenn sie zusammengebracht werden, die Funktionsweise der Vorrichtungen
stören.
Das Patent
EP 0 321 376 verwendet
einen von zwei Magneten betätigten
elektrischen Schalter, wobei ein Schalter eingespart wird, aber
dennoch zwei Magnetfelder erforderlich sind, die auch zusammengebracht
werden. Im Gegensatz dazu erreicht die vorliegende Vorrichtung einen
hohen Grad an Einfachheit mit dem Ergebnis, dass sie zuverlässiger und
billiger ist; auch werden mit der vorliegenden Vorrichtung weitere
Nachteile der Vorrichtungen des Standes der Technik beseitigt, und
sie bietet auch weitere Vorteile, die im folgenden Text deutlich
werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist von der
Art, welche umfasst: einen Durchflussregler mit einem Gleiter, deren
Bewegungen vom Volumenstrom der Flüssigkeit (gegen eine entgegen
gerichtete Wirkung, die durch die Schwerkraft oder auf irgend eine
andere Weise erzeugt wird), abhängt
und die mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist, welche einen
Näherungsschalter
mit einem Stellglied für das Öffnen und
Schließen
von besagter Schaltung aufweist; eine Kammer mit veränderlichem
Volumen, welche in dem Flüssigkeitspfad
zwischen einem Rückschlagventil
und dem Durchflussregler ausgebildet ist und eine flexible Wand
aufweist, die mit federnden Mitteln oder mit etwas Gleichwertigem
in Verbindung steht, was die Tendenz hat, das Kammervolumen zu verringern;
und Mittel für
das unverzügliche
Anlaufen der Pumpe, wenn der Druck in der Kammer unter einen bestimmten
Schwellenwert fällt. Nach
der Erfindung zeichnet sich die besagte Vorrichtung dadurch aus,
dass sie einen einzelnen elektrischen Schalter mit nur einem Magnet
und einem Nockenprofil enthält,
welches untrennbar mit besagter flexibler Wand verbunden ist und
welches nur in dem Fall, wo kein Zufluss an unter Druck stehender Flüssigkeit
zur besagten Kammer erfolgt, auf den beweglichen Gleiter des Durchflussreglers
wirkt, um ihn in derselben Richtung zu verschieben, in der der besagte
Gleiter durch die durch den besagten Durchflussregler tretende Strömung verschoben
wird. Durch dieses Mittel wird die Pumpe eingeschaltet, bis der
Maximaldruck, der durch die Pumpe selbst erzeugt wird, in besagter
Kammer wiederhergestellt ist, wenn die Abnahme des Druckes auf eine
kleine Leckstelle strömungsseitig
hinter der Vorrichtung zurückzuführen ist;
wohingegen in dem Fall, wo der Druck in besagter Kammer kontinuierlich
fällt,
weil kein Zufluss an Wasser (oder einer anderen Flüssigkeit)
zur Pumpe erfolgt, besagtes Nockenprofil sich weiter bewegt und
aufhört,
auf besagte Gleitvorrichtung zu wirken, und die Pumpe gestoppt wird.
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In der Praxis kann das besagte Nockenprofil zwei
gegenüberliegende
Flanken an den gegenüberliegenden
Seiten einer Spitze haben; die Flanke, die zuerst auf den beweglichen
Gleiter des Durchflussreglers wirkt, verschiebt besagten Gleiter
und startet die Pumpe, wohingegen beim Fehlen des Zuflusses zur
Pumpe die Spitze sich vorbei bewegt, was bewirkt, dass der Durchflussregler
in seine Ausgangsstellung zurück
kehrt, wodurch die Pumpe abgeschaltet wird.
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Die Vorrichtung kann ebenfalls einen
manuell gesteuerten Rückstellschalter
parallel zu dem elektrischen Stellglied enthalten.
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Die Erfindung wird besser verstanden,
wenn man die Beschreibung und den beigefügten Zeichnungssatz betrachtet,
wobei der Letztere eine praktische, nicht einschränkende Ausführungsform
der Erfindung darstellt. Im Zeichnungssatz bedeuten:
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1 zeigt
einen Längsschnitt
der Vorrichtung in dem Zustand, in welchem der Hahn geschlossen
und die Pumpe ausgeschaltet ist, wobei die Vorrichtung unter Druck
steht und keine Strömung
erfolgt;
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2 zeigt
den Zustand, wenn der Hahn geöffnet
und die Pumpe in Betrieb ist, wobei die Vorrichtung unter Druck
steht und Strömung
erfolgt;
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3 zeigt
den Zustand, wenn bei Vorhandensein kleinerer Leckstellen der Druck
wieder hergestellt ist;
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4 zeigt
den Zustand, wo der Hahn offen und die Pumpe wegen fehlender Strömung und
fehlendem Druck abgestellt ist, was dadurch verursacht wird, dass
kein Zufluss von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit zur Pumpe erfolgt;
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5 zeigt
in stark vereinfachter Form ein elektrisches Schaltbild, welches
einen festen Bestandteil der Vorrichtung zur Pumpensteuerung darstellt;
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6 zeigt
eine Möglichkeit,
in welcher die Vorrichtung installiert werden kann;
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7 zeigt
eine Variante im selben Zustand wie in 1; und
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8, 9, 10 und 11 zeigen
einzeln ein Detail von besagter Variante und die Schnitte längs IX–IX von 8 sowie längs X–X und XI–XI von 9.
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In Übereinstimmung mit dem beigefügten Zeichnungssatz
ist 1 eine Kammer mit veränderlichem
Volumen, welche zum Teil durch eine zylindrische Wand 2 mit
einem geschlossenen Endstück 5 und
durch eine Kapsel, die ringsherum eine flexible Wand 9 hält und spannt,
festgelegt wird. In der zylindrischen Wand sind ein Zuflussstutzen 10 und
ein Abflussstutzen 12 ausgebildet. Der Stutzen 10 ist
mit einer elektrisch betriebenen Versorgungspumpe P verbunden, währenddessen
der Abflussstutzen 12 mit der Zapfstelle verbunden ist
(2 und 6). Der Zuflussstutzen 10 ist
mit einem Verlängerungsstück 10A verbunden,
welches einen Lagersitz für
ein Rückschlagventil 14 bildet,
wobei letzteres pilzförmig ausgebildet
und mit einer Dichtung versehen ist, welche auf den flachen Lagersitz
wirkt. Der Abflussstutzen 12 ist mit einem Verlängerungsstück 12A verbunden,
welches ein Gleitlager für
einen beweglichen Gleiter 16B bildet mit einem Kopf 16C,
der mit dem Sitz 16A und mit einer endständigen Nase 16E innerhalb
der Kammer in Wechselwirkung steht; das Ganze bildet einen Durchflussregler,
der die allgemeine Bezugszahl 16 trägt.
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Die zwei Verlängerungsstücke 10A und 12A vervollständigen zusammen
mit dem geschlossenen Endstück 5 die
Festlegung der Kammer mit veränderlichem
Volumen. Zusammen mit der Wand 2 und einem Deckel 4 legt
das besagte geschlossene Endstück 5 ein
Gehäuse 18 fest,
welches für
die Aufnahme einer elektronischen Schaltung 20, zu der
ein Näherungsschalter 20 gehört, geeignet
ist. Besagter Schalter kann durch einen Magneten 22 aktiviert
werden, der in den beweglichen Gleiter 16B des Durchflussreglers
eingebaut ist; beim Bewegen aus einer in 1 dargestellten Nah-Stellung in eine
in 2 dargestellte Fern-Stellung
(und umgekehrt) löst
der Magnet 22 ein Start- (und Stop-) Signal an die Pumpe durch
besagten (ebenfalls in 5 schematisch
angegebenen) Näherungsschalter 20A aus,
welcher mit einer Verzögerungsvorrichtung 20B für die Verzögerung des Öffnens der
Aktivierungsschaltung der elektrischen Pumpe P verbunden ist. In
der Zeichnung ist ebenfalls ein manueller Steuerschalter 24 zu erkennen,
welcher parallel zum Stellglied 20C eingebaut ist, um die
Pumpe nach einem durch das Fehlen von Wasser oder einer anderen
bereitzustellenden Flüssigkeit
verursachten Stillstand zu starten, wie später noch erläutert wird.
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Die flexible Wand 9 ist
zentral eingepasst zwischen einer vorderseitigen Erweiterung 26A und einer
rückseitigen
Erweiterung 26B, die Bestandteile eines beweglich geführten Gleitelementes 26 sind, welches
geführt
wird von einem rückseitigen
Gleitlager 7A, das in der Kapsel 7 ausgebildet
ist, und von einem vorderseitigen Gleitlager 5A, das in
dem geschlossenen Endstück 5 ausgebildet
ist und das die Kammer 1 mit veränderlichem Volumen vom Gehäuse 18 der
elektronischen Schaltung 20 abteilt. Das bewegliche geführte Gleitelement 26 steht
unter dem Druck einer Feder 28, welche auf die Erweiterung 26B wirkt
und gegen die Innenseite der Kapsel 7 zurückwirkt,
und zwar auf solch eine Art und Weise, dass auf die flexible Wand 9 in
einer Richtung eingewirkt wird, die das Bestreben hat, das Volumen
der Kammer 1 mit veränderlichem
Volumen zu verringern.
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Innerhalb der Kammer 1 mit
veränderlichem Volumen
hat der Stempelteil des geführten
Gleitelementes 26 ein in Richtung des Abflussstutzens 12 zeigendes
Nockenprofil 30 mit zwei gegenüberliegenden Flanken (vorderseitig 30A und
rückseitig 30B);
das Nockenprofil 30 überlappt
mit seinen zwei Flanken die endständige Nase 16E des
beweglichen Gleiters 16B des Durchflussreglers 16.
Das Nockenprofil 30 kann, während es mit seinem beweglichen geführten Gleitelement 26 entlang
gleitet, den beweglichen Gleiter 16B von der Aktivstellung
des Magneten 22 am Näherungsschalter 20A (1) in eine Stellung verschieben,
d. h. anheben, die, unter den Bedingungen des Normalbetriebes, von
besagtem Schalter 20A entfernt ist (3). Die Verschiebung des beweglichen
Gleiters 16B des Durchflussreglers 16 aus der
besagten unteren Stellung, in welcher der Magnet 22 aktiv
auf den Näherungsschalter 20A wirkt,
in eine Stellung des besagten beweglichen Gleiters, in welcher der
Magnet 22 aufhört,
aktiv auf den Näherungsschalter
zu wirken, wird jedoch durch die Strömung zwischen dem Zuflussstutzen 10 und dem
Abflussstutzen 12 bestimmt, wann auch immer diese Strömung einen
bestimmten Volumenstrom überschreitet
(2). Der bewegliche
Gleiter 16B des Durchflussreglers ist innerhalb des Sitzes
zu Bewegungen in einer vertikalen Richtung, oder jedenfalls in einer
Richtung mit großer
vertikaler Komponente, imstande, aber das soll nicht heißen, dass nicht
auch eine andere entgegengesetzt gerichtete Wirkung auf besagten
beweglichen Gleiter 16B möglich ist wie zum Beispiel
mittels einer Feder.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.
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Wenn an der Zapfstelle kein Bedarf
an Wasser vorliegt und in Strömungsrichtung
hinter dem Stutzen 12 keine Leckstelle vorhanden ist, sind
die Bedingungen dieselben wie in 1;
der Arbeitsdruck in der Kammer 1 mit veränderlichem
Volumen bleibt der vorhandene Maximaldruck, der durch die Pumpe
erzeugt wird; daher wird die flexible Wand 9 gegen die
Kapsel 7 gedrückt,
der bewegliche Gleiter 16B des Durchflussreglers befindet
sich mit seiner Nase 16E unten in Richtung auf das bewegliche
geführte
Gleitelement 26 und links vom Nockenprofil 30, wenn
man 1 betrachtet; das
Rückschlagventil 14 ist
durch die Schwerkraft oder irgendeine andere Gegenwirkung geschlossen.
Der Druck in der Kammer 1 fällt also nicht, da keine Lecks
vorhanden sind.
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Wenn der Hahn an der Zapfstelle aufgedreht wird,
hebt sich der bewegliche Gleiter umgehend von seiner in 1 gezeigten Stellung in
jene Stellung, die in 2 dargestellt
ist, da ja eine Strömung
in Richtung des Pfeiles f1 aus der Kammer 1 in
Richtung Zapfsäule
einsetzt; und der Magnet 22 bewegt sich weg von seiner
Stellung mit Einfluss auf den Näherungsschalter 20A,
was bewirkt, dass der Näherungssensor
das unmittelbare Anlaufen der Pumpe P dergestalt auslöst, dass
der Druckabfall in der Kammer 1 mit veränderlichem Volumen sehr gering
und beinahe vernachlässigbar
gehalten wird. Dieser Druck wird aufrecht erhalten durch die Wirkung
der Feder 28, welche bestrebt ist, auf die flexible Wand 9 zu
drücken
und das Volumen der Kammer 1 zu verkleinern. Sobald die
Pumpe anläuft,
steigt das Rückschlagventil 14 hoch
und der Arbeitsdruck wird in der Kammer 1 wieder hergestellt,
wobei letztere ihr eigenes Volumen durch das Zurückdrücken der flexiblen Wand 9 in
Richtung auf die Kapsel 7 gegen die Wirkung der entgegen
gerichtet wirkenden Feder 28 vergrößert; der bewegliche Gleiter 16B auf
dem Durchflussregler bleibt oben wegen der Strömung, die durch die Pumpe P
in der Richtung der Pfeile f2 und f1 erzeugt wird,
wie in 2 dargestellt
ist; und das bewegliche geführte
Gleitelement 26 der flexiblen Wand 9 kehrt zu
dem in 1 gezeigten Zustand
zurück.
Wenn die Flüssigkeitsentnahme
an der Zapfstelle beendet und der Hahn in Strömungsrichtung hinter dem Stutzen 12 zugedreht
wird, fällt
der Gleiter 16B wieder in die in 1 gezeigte Stellung zurück, wobei
die Pumpe abgeschaltet und die Vorrichtung für die nächste Benutzung in Bereitschaft gehalten wird;
der Druck in der Kammer 1 bleibt auf der Höhe des Maximaldruckes,
der durch die Pumpe erzeugt wird.
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Es soll angemerkt werden, dass während des
Normalbetriebes, wie er oben beschrieben worden ist, das Nockenprofil 30 niemals
aktiv ist, die Flanke 30 niemals die Nase 16E erreicht,
weil sich die bewegliche Gleitvorrichtung 16B von dem geführten Gleitelement 26 wegbewegt,
bevor ein solcher Kontakt überhaupt
auftreten kann.
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Wenn während des Zustandes des Strömungsstillstandes
(1) ein Leck in Strömungsrichtung
hinter dem Stutzen 12 in Richtung auf die Zapfstelle auftritt,
bewegt sich der bewegliche Gleiter 16B des Durchflussreglers
nicht, da die Größe des von
der Leckstelle hervorgerufenen Volumenstromes zu gering ist, um
sie zu verschieben und dadurch die Pumpe zu starten. Jedoch wird
in diesem Fall, da der Druck in der Kammer 1 allmählich abnimmt
und die flexible Wand 9 allmählich dazu neigt, sich unter
der Wirkung der Feder 28 zu verschieben, die Flanke 30A des
Nockenprofiles 30 schließlich die Nase 16E und
folglich die Gleitvorrichtung 16B anheben; der Magnet 22 wird
folglich nach und nach von dem Näherungsschalter 20A wegbewegt
bis schließlich
die Pumpe gestartet wird, wenn die in 3 gezeigte Stellung
erreicht ist; die Pumpe stellt dann den Druck in der Kammer 1 mit
veränderlichem
Volumen wieder her, und die flexible Wand 9 bewegt sich
zurück
gegen die von der Kapsel 7 gebildete Auflagefläche, wobei
sie die Feder 28 unter Aufwendung von Druckkraft zurück bewegt.
Der Zyklus wiederholt sich periodisch mit einer Frequenz, die von
der Größe des Lecks
abhängt,
also davon, wie schnell der Druck in der Kammer 1 fällt; bei
jedem Zyklus wird der Druck in der Kammer 1 wieder hergestellt,
und die flexible Wand 9 wird zurück gegen die Kapsel bewegt.
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Wenn in einer Situation, in welcher
an der Zapfstelle eine Entnahme erforderlich ist oder ein Leck in
Strömungsrichtung
hinter dem Stutzen 12 vorhanden ist, kein Zufluss von Wasser
oder einer anderen Flüssigkeit
in Richtung zur Pumpe P erfolgt und diese in Betrieb ist,
also die Pumpe P nicht imstande ist, der Kammer 1 eine
unter Druck stehende Flüssigkeit
zur Verfügung
zu stellen, dann wird diese Kammer 1 dazu neigen, ihr Volumen
weiter über
den bereits beschriebenen Zustand hinaus zu verringern, und zwar
bis zu dem Punkt, wo – wieder
wegen der verbleibenden Druckkraft der Feder 28 – sie das
Nockenprofil 30 mit seiner rückseitigen Flanke 30B über den
gesamten Weg an der Nase 16E vorbei schiebt, mit anderen
Worten bis zu dem Punkt, wo das Nockenprofil 30 den Weg
von der rechten Seite auf die linke Seite der Nase 16E zurückgelegt
hat (bei Betrachtung der Zeichnung), wobei dies in dem in 4 gezeigten Zustand endet.
In diesem Zustand fällt
die bewegliche Gleitvorrichtung 16B des Durchflussreglers 16 nach
unten zurück
und stoppt die Pumpe umgehend, wodurch die Pumpe vor jeglichem Schaden, der
durch das Fehlen von Flüssigkeit
verursacht wird, geschützt
wird. Der in 4 gezeigte
Zustand, welcher durch den Mangel an Wasser (oder einer anderen
Flüssigkeit)
hervorgerufen wurde, besteht so lange fort, bis ein manueller Eingriff
erfolgt, und dies auch nur, wenn der Zufluss an Wasser zur Pumpe wiederhergestellt
worden ist. Grundsätzlich
können also
erst dann normale Betriebsbedingungen durch manuelles Betätigen des
Schalters 24 wiederhergestellt werden, d. h. dadurch das
Starten der Pumpe P absichtlich vorgenommen wird und nur bei vorhandenem
Zufluss von Wasser zur Pumpe.
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Der Näherungsschalter 20A ist,
wie im Schaltbild in 5 gezeigt,
mit der Verzögerungsvorrichtung 20B verbunden,
um die Pumpe nach Veränderungen
im Zustand des Durchflussreglers für eine kurze Dauer in Betrieb
zu halten, so dass die Arbeitsfähigkeit
der Vorrichtung erhalten bleibt, ohne jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt
die Unversehrtheit der Pumpe zu gefährden.
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Es ist möglich, in der Kammer 1 mit
veränderlichem
Volumen eine Feineinstellung des Druckes, bei welchem die Pumpe
geschaltet wird, vorzunehmen, damit das Nockenprofil wirkungsvoll
arbeiten kann, und zwar dadurch, dass man die Vorspannung und folglich
die Schubwirkung der Feder 28 auf die flexible Wand 9 erhöht oder
verringert. Dies kann auch dadurch geschehen, dass man geeignete
Zwischenstücke
zwischen die anliegenden Teile der Feder 28, d. h. auf
die Erweiterung 26B und/oder an die Innenseite der Kapsel 7 einfügt.
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Bei der Variante, die in den 7 bis 11 dargestellt ist, in denen gleichen
Bezugszahlen auf identische oder äquivalente Teile zutreffen,
ist eine Verbindung zwischen dem Rückschlagventil 14 und
dem Gleiter 16B des Durchflussreglers vorhanden. Diese Verbindung
kann starr sein, oder es kann vorzugsweise ein geringes Spiel zwischen
diesen zwei Teilen 16B und 14 vorhanden sein,
wie in der Zeichnung dargestellt ist. Die Gleitvorrichtung 16B besitzt
zwei Vorsprünge 161 mit
gegenüberliegenden
Stiften 163, die zueinander zeigen, in ihre Stellung eingerastet sind
und über
eine kurze Entfernung in zwei vertikalen Schlitzen 141,
die in zwei Vorsprüngen 143 von dem
Kopf des Ventils 14 angeordnet sind, gleiten können; zwischen
besagten zwei Vorsprüngen
läuft der
Stempel des geführten
Gleitelementes 26, welcher den einem Scheitelpunkt ähnlichen
Nocken 30 trägt.
Mit dieser Anordnung wird der Gleiter 16B des Durchflussreglers
durch die Masse des Ventils 14 schwerer gemacht, was die
Wirkung hat, dass gewährleistet
wird, dass sich der Durchflussregler sogar noch bei Anwesenheit
von Verunreinigungen, welche sonst seinen freien Bewegungsweg begrenzen
könnten,
ebenmäßig bewegen
kann. Der Durchflussregler 16 hat noch die Möglichkeit
aufzusteigen, noch bevor das Ventil 14 anhebt.
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Es ist offensichtlich, dass die Zeichnungen nur
ein Beispiel zeigen, welches lediglich der praktischen Veranschaulichung
der Erfindung dient, wobei letztere, wie dargestellt wurde, hinsichtlich
der Formen und Anordnungen verändert
werden kann, ohne jedoch vom Gesamtrahmen des Konzeptes der zugrunde
liegenden besagten Erfindung abzuweichen. Die Angabe von einigen
Bezugsziffern in den angefügten
Ansprüchen
dient der Erleichterung des Lesens der Ansprüche unter Bezug auf die Beschreibung
und die Zeichnungen und schränkt
den Rahmen des durch die Ansprüche
dargelegten Schutzes nicht ein.