DE3424922A1

DE3424922A1 - Wasser-pumpanlage

Info

Publication number: DE3424922A1
Application number: DE19843424922
Authority: DE
Inventors: Marcel Rhäzüns Andreoli; Paul Trin Hotz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-14
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1985-01-24
Also published as: ES8505036A1; FR2549158A1; CA1238242A; WO1985000413A1; FR2549158B3; IT1177886B; IT8448536A0; BR8406974A; CH666727A5; ES534191A0; AU3104684A

Description

3A2A922

WASSER-PUMPANLAGE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasser-Pumpanlage die mit strömendem Wasser betrieben wird. Anlagen dieser Art, die ohne Fremdenenergie auskommen und die Energie des strömenden Wassers ausnutzen um Wasser auf ein höheres Niveau zu bringen sind Schöpfräder, Wasserräder oder Wasserturbinen und hydraulische Widder. Schöpfräder heben das Wasser lediglich über eine geringe Höhe. Wasserräder oder Turbinen können zwar eine Pumpe antreiben und das Wasser über grosse Strecken anheben, sind aber mechanisch recht kompliziert. Der hydraulische Widder ist zwar einfach im Aufbau bedingt aber einen ständig gleichmässigen Zufluss und ist lärmig.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Wasser-Pumpanlage zu schaffen die mit strömendem Wasser betrieben wird, einfach im Aufbau ist, bei unregelmässigen Wasserzufluss arbeitet und nach ausbleiben des Wasserzuflusses selbsttätig wieder ihre Arbeit aufnimmt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Anlage, die die spezifischen Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Pumpanlage mit einer einfach wirkenden

Kolbenpumpe j
Figur 2 eine Variante für ein selbsttätiges Auslaufventil

in zwei Betriebslagen
Figur 3 eine Anlage mit einer doppelt wirkenden

Kolbenpumpe
Figur 4 das Auslaufventil der Anlage nach Figur 3 in grösserem Mass-Stab

Die Wasserpumpanlage nach Figur 1 umfasst einen grossen Schwimmerbehälter 1 in den fliessendes Wasser mit geringem Gefalle einströmt, wie dies der Pfeil W andeutet. Im Behälter befindet sich ein Hauptschwimmer 2, der an den Führungen 3 geführt ist. Er ist über die Stangen 4,5 und dem Waagebalken 6 mit dem Kolben 7 verbunden. Der Kolben 7 ist im Pumpzylinder 8 angeordnet.

Am Pumpzylinder 8 sind ein Saugventil 81 und ein Druckventil 82 angeschlossen, das zur Druckleitung 83 führt.

Im Boden des Behälters 1 ist ein Auslaufventil 9 angebracht, das beim Erreichen eines bestimmten Niveaus im Behälter, selbsttätig öffnet. Dieses hier als Klappenventil dargestellte Auslaufventil 15 muss während einer gewissen Zeit offen gehalten werden, damit genügend Wasser aus dem Schwimmerbehälter 1 ausfliessen kann, der Hauptschwimmer sich senkt und der Kolben 7 der Pumpe einen ausreichenden Hub hat. Im vorliegenden Beispiel ist dies mit Hilfe eines Ueberlaufes 10 gelöst durch den Wasser aus dem Schwimmerbehälter fliesst, sowie ein gewisses Niveau erreicht ist. Das Wasser fliesst durch das Ueberlauf rohr 10 in das Gefäss 11, dass dadurch schwerer wird und im Stande ist über die Zugelemente 12,13 und Waagebalken 14 des Auslaufventil 15 zu Oeffnen. Damit das Ventil nicht dauernd geöffnet bleibt sondern nach einer gewissen Zeit wieder schliesst ist das Gefäss 11 mit einer kalibrierten Auslauföffnung 11' versehen, so dass es sich in einer vorbestimmten Zeit entleert.

Unter dem Schwimmerbehälter 1 ist ein Auffangbecken 16 mit Ueberlauf angeordnet in dem das aus dem Schwimmerbehälter periodisch auslaufende Wasser aufgefangen wird. Die Kolbenpumpe 7,8 saugt Wasser aus diesem Becher an und pumpt es durch die Rohrleitung 83 auf ein höheres Niveau.

Beim Betrieb fliesst dauernd Wasser V? in den Schwimmerbehälter 1, wodurch der Hauptschwimmer 2 angehoben wird. Dieser drückt mit Hilfe der Stangen 4,5 und dem Waagebalken 6 den Kolben 7 nach unten, und dieser fördert das unter dem Kolben befindliche Wasser in die Druckleitung 83. Hat das Wasser im Schwimmerbehälter das Niveau des Ueberlaufrohres 10 erreicht fliesst Wasser in das Gefäss 11 und das Auslaufventil 15 wird geöffnet.

Da das Auslaufventil gegen den statischen Druck des Wassers im Schwimmerbehälter 1 geöffnet werden muss, nachher aber infolge seines Gewichtes nur noch eine geringe Kraft in Schliessrichtung ausübt bleibt es auch nachdem ein grosser Teil des Wassers aus dem Gefäss 11 ausgelaufen ist in seiner Oeffnungslage. Erst wenn das Gefäss 11 sich ganz entleert hat schliesst das

Klappventil 14 wieder. Durch eine geeignete Wahl der Schliesskraft des Ventils 15, der Grosse des Gefässes 11 und einer geeigneten Kalibierung der Auslaufoffnung 11' kann die Oeffnungsdauer des Auslaufventils 15 richtig eingestellt werden.

Die Saugleitung der Kolbenpumpe 7,8 braucht natürlich nicht an das Auffangbecken angeschlossen zu sein. Statt einem Teil des fliessenden Wassers hochzupumpen kann die Kolbenpumpe das hochzupumpende Wasser auch aus einer andern Quelle aussaugen!

Das Hauptproblem bei einer derartigen, mit einem durch einen Schwimmer betätigten Kolbenpumpe besteht darin, dass das Auslassventil rechtzeitig geöffnet wird und während einer gewissen Zeit geöffnet bleibt bis sich der Schwimmerbehälter soweit entleert hat, dass der Schwimmer am Boden des Behälters aufliegt. Dazu braucht natürlich der Behälter nicht vollständig entleert zu werden.

Figur 2 zeigt wie ein Auslassventil mit Hilfe eines Ventil-Hebeschwimmers geöffnet werden kann. Eine solche Vorrichtung könnte in einer Pumpanlage nach Figur 1

eingebaut werden und würde die Elemente 10-15 ersetzen.

Die Figur 2 zeigt in der rechten Hälfte einen Ventil-Hebeschwimmer 2 0 in seiner untersten Lage, in der linken Hälfte in einer Lage bei der das Wasser-Niveau so hoch gestiegen ist, dass der Schwimmer 20 das Ventil öffnet. Der Schwimmerkörper 20 kann sich leicht gleitend entlang der Ventil-Führungsstange 21 bewegen. Die Stange

21 ist fest mit dem Ventilkörper 22 verbunden und hat zwei feste Anschlagscheiben 23,24. Die Stange ist oben und unten in den Führungselementen 25,26 gleitend geführt. Zwischen dem Schwimmer und dem oberen Anschlag 23 ist eine Druckfeder 27 angebracht.

in der rechten Figurenhälfte ist das Wasser bis zum Niveau Nl gestiegen, der Schwimmer 20 schwimmt und seine Wasserverdrängung genügt um sein Eigengewicht zu heben. Ist das Wasser bis zum Niveau N2 gestiegen (linke Hälfte der Figur 2) hat er die Feder 27 gespannt. Steigt das Wasser weiter bis zum Niveau N3 hat der Schwimmer seinen maximalen Auftrieb und diese Kraft genügt um das Ventil

22 gegen den statischen Druck des Wassers plus dessen Eigengewicht zu öffnen.

Sinkt nun das Wasser bis zum Niveau N2, drückt die Feder 27 den Schwimmer auf den unteren Anschlag 24. Der Auftrieb genügt dann immer noch um das Ventil offen zu halten, bis das Wasser sich bis zum Niveau Nl gesenkt hat, dann schliesst das Ventil 22 die Auslassöffnung. Der Unterschied beim Ansteigen und Absinken des Wasserniveaus erklärt sich dadurch, dass zum Oeffnen des Ventils zusätzlich zu dessen Gewicht der statische Druck des Wassers auf das Ventil überwunden werden muss, ist es einmal geöffnet fällt der statische Druck weg. In geöffnetem Zustand kann sich daher die Feder 27 entspannen und bringt den Ventilkörper 22 naher an den Schwimmer heran. Somit bleibt beim Entleeren die Auslassöffnung offen bis das Niveau N2 erreicht ist.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Variante zur Pumpanlage nach Figur 1, bei der das Entleerungsventil vom Hauptschwimmer 30 selber gesteuert wird. Die Figur zeigt ein leicht abfallendes Gelände G mit einem Bachbeet aus dem Wasser W in den Schwimmerbehälter 31 fliesst und denselben langsam füllt, wobei der Hauptschwimmer angehoben wird und der Kolben 40 der doppelt wirkenden Kolbenpumpe 41 hebt. Durch ein unteres Saugventil wird

unter dem Kolben 4 0 Wasser angesaugt, durch ein oberes Druckventil in die Leitung 42 gedrückt.

Damit die Pumpe auch beim Absinken Druck erzeugen kann muss der Hauptschwimmer ein gewisses Gewicht besitzen. Günstig wirkt sich hierbei aus, dass die wirksame untere Fläche des Kolbens 40 um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 43 verringert ist.

Figur 4 zeigt den Einbau des Entleerungsventils 50 im Boden 32 . des Hauptschwimmers 30. Das Ventil 50 ist mit einer Führungsstange 51 verbunden, die im Boden des Schwimmers gleitend geführt ist. Die Führungsstange ist von einer Druckfeder 52 umgeben. Zur doppelten Sicherung sind diese Teile im Innern des Schwimmers durch eine Hülse abgedeckt. Die Feder 52 kann so befestigt sein, dass sie in der untersten Lage des Schwimmers auf Zug belastet wird.

Die Feder 52 wirkt wie vorgehend an Hand der Figur 2 beschrieben so, dass die einmal geöffnete Ausflussöffnung während einer bestimmten Zeit geöffnet bleibt. Die zum Oeffnen des Ventils erforderliche Kraft ist grosser als

die zum Offenhalten erforderliche Kraft.

In Figur 3 ist für das ausfliessende Wasser ein Abflussrohr 33 vorgesehen.

Die in Figur 1 dargestellte Pumpanlage ist in ihrem Aufbau einfach und übersichtlich. Sämtliche Ventile können einfache Klappventile sein. Es sind nur wenige einfache Metallteile erforderlich viele Teile können auch aus Holz gefertigt sein. Eine solche Pumpanlage eignet sich zum Einsatz in Entwicklungsländern oder entlegenen Gebieten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Wasser-Pumpanlage die mit strömendem Wasser betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Schwimmerbehälter (1;31) für das strömende Wasser (W) umfasst in dem sich ein Haupt&chwimmer (l;30) befindet, der eine Kolbenpumpe (1;8;41) betätigt und dass Mittel angeordnet sind, die dem Schwimmerbehälter jeweils beim Erreichen eines bestimmten Niveaus mindestens teilweise entleeren.

2. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entleeren des Schwimmerbehälters einen Ueberläuf (10) umfassen, durch den Wasser in ein Gefäss (11) fliesst, dessen Gewicht mittels eines Hebelsystems (12,13,14) ein Auslaufventil (15) des Schwimmerbehälters öffnet.

3. Pumpanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (11) eine kalbrierte Auslauföffnung (II¹) hat die dafür sorgt, dass das Auslaufventil (15) während einer bestimmten Zeit geöffnet bleibt.

4. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entleeren des Schwimmerbehälters ein durch einen Ventil-Hebeschwimmer (20) betätigtes Auslaufventil (22) ist.

5. Pumpanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Hebeschwimmer (20) eine durch eine Feder (27;52) belastete Freilaufstrecke hat die dafür sorgt, dass das Ventil beim Absinken des Wasserniveaus während einer bestimmten Zeit geöffnet bleibt.

6. Pumpanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entleeren des Schwimmerbehälters (31) ein vom Hauptschwimmer (30) betätigtes Auslaufventil (50) ist.

7. Pumpanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (7,8) neben dem Schwimmerbehälter (1) angeordnet ist und mittels eines Hebelsystems (4,5,6) vom Hauptschwimmer (2) betätigt wird.

8. Pumpanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe direkt mit dem Schwimmer

verbunden ist.

9. Pumpanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (41) eine doppelt wirkende Kolbenpumpe ist, und dass der Hauptschwimmer (30) so schwer ist, dass sein Gewicht beim Absenken des Wasserniveaus im Schwimmerbehälter (31) die Pumpe betätigen kann.