System zur Versorgung von Verbrauchsstellen mit Flüssigkeit unter Druck

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein ohne Hilfsenergie und/oder Hilfsvorrichtung arbeitendes System zur Versorgung von Verbrauchsstellen mit Flüssigkeit unter Druck gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs l.

Stand der Technik

Zur Versorgung von Verbrauchsstellen mit Flüssigkeiten, beispielsweise Trink- oder Brauchwasser, ohne Verwendung von Hilfsenergie und/oder Hilfsvorrichtung gibt es verschiedene Möglichkeiten. So ist es beispielsweise bekannt, Vorratsbehälter auf dem Dach von Gebäuden anzubringen und den Flüssigkeitsdruck durch Schwerkraft zu erzeugen. Das Füllen der Vorratsbehälter besorgt entweder das öffentliche Versorgungsnetz oder eine eigene Druckpumpe. Nachteilig hierbei ist, daß die Vorratsbehälter um einiges höher aufgestellt werden müssen als die höchste Verbrauchsstelle.

Eine andere Möglichkeit ist bekannt aus der DE-A-40 29 848. Diese Druckschrift offenbart eine Wasserversorgung mit einem Behälter mit veränderbarem Volumen, in dem das Wasser unter Druck gehalten wird, indem auf dem Behälter ein Beschwerungsgewicht aufgelegt ist. Der Vorteil dieser Lösung gegenüber der zuvor beschriebenen ist, daß der Behälter an jeder beliebigen Stelle, d. h. auch tiefer als die Versorgungsstellen, aufgestellt werden kann. Nachteilig ist jedoch das relativ hohe Gesamtgewicht.

Wegen der Nachteile der bekannten Systeme wird in vielen Fällen zur Versorgung der Verbrauchsstellen mit Flüssigkeit eine Druckpumpe verwendet, die meist mit einem Elektromotor angetrieben wird. Ein typischer Anwendungsfall sind Campingfahrzeuge. Dabei ist durch eine sinnreiche Schaltung dafür gesorgt, daß die Pumpe nur dann läuft, wenn Flüssigkeit entnommen wird. Trotzdem müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um einem übermäßigen Verbrauch an Elektrizität, die meist in einem Akkumulator gespeichert ist, vorzubeugen. Fällt aus irgendeinem Grund die Pumpe aus, ist eine Wasserentnahme nicht mehr möglich. Pumpe, Elektromotor und Akkumulator erhöhen außerdem das Gesamtgewicht.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Versorgung von Verbrauchssteilen mit Flüssigkeit unter Druck anzugeben, welches die Vorteile der bekannten Systeme miteinander verbindet, ohne deren Nachteile zu übernehmen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die zu speichernde Flüssigkeit, beispielsweise Trinkwasser, in einem Versorgungsnetz unter Druck zur Verfügung steht. Wird der zunächst mit Gas, beispielsweise Luft, gefüllte Druckbehälter mit der Flüssigkeit gefüllt, erhöht sich der Gasdruck im Behälterinneren bis auf den Leitungsdruck des öffentlichen Versorgungsnetzes. Eine Hilfsenergie wird nicht benötigt.

Wird anschließend eine Entnahmestelle, beispielsweise ein

Wasserhahn, geöffnet, drückt das Gasdruckpolster die Flüssigkeit aus dem Behälter. Entsprechend dem Gasinnendruck können auch größere Höhendifferenzen überwunden werden. Hilfsenergien und/oder Hilfsvorrichtungen sind nicht erforderlich.

Der Vorteil ist, daß das Druckgaspolster praktisch kein Gewicht hat und ohne besondere oder zusätzliche Maßnahmen jederzeit bereitsteht.

Dank des Dichtelements, welches ein Entweichen des Druckgaspolsters bei völliger Entleerung des Druckbehälters verhindert, besteht die Möglichkeit, im Druckbehälter stets einen Mindestdruck aufrechtzuerhalten, der dafür sorgt, daß die Flüssigkeit an der Entnahmestelle stets unter Druck ausläuft.

Da weder zum Befüllen des Druckbehälters mit Flüssigkeit noch zur Entnahme der Flüssigkeit irgendwelche Hilfsvorrichtungen oder Hilfsenergiequellen benötigt werden, ist das Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Systems sehr groß. Es kann überall dort eingesetzt werden, wo Flüssigkeiten unter Druck gefördert werden müssen, aber keine Hilfsenergie zur Verfügung steht. Dies gilt beispielsweise im Campingbereich für Wohnmobile und Wohnwagen, im Tier-Transportbereich für Vorrichtungen zum Tränken und Reinigen der Tiere, im Freizeitbereich zur Körperreinigung, beispielsweise nach einem Waldlauf oder einer Mountain-Biking-Tour vor dem Wiedereinsteigen in ein Auto, im Gewerbebereich, im Bereich von Polizei, Technischem Hilfswerk oder Bundeswehr, kurz gesagt überall dort, wo bewegliche Wasserentnahmestellen benötigt werden, wo auf geringes Gesamtgewicht geachtet werden muß und Hilfsenergien bzw. Hilfsvorrichtungen nicht zur Verfügung stehen.

Das Dichtelement, welches die Entnahmeöffnung sperrt, bevor das Druckgas entweichen kann, kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden.

Gemäß einer ersten Variante ist das Dichtelement ein Schwimmerventil. Dieses schließt bei Erreichen eines bestimmten Restflüssigkeitsstandes im Druckbehälter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung umfaßt das Dichtelement eine schwimmfähige Dichtkugel, einen Führungskäfig für die Dichtkugel mit einer Vielzahl von Öffnungen und einen passenden Dichtsitz. Diese Konstruktion zeichnet sich durch eine besondere Einfachheit und Betriebssicherheit aus. Außerdem ist sie weitgehend lageunabhängig.

Gemäß einer zweiten Variante ist das Dichtelement ein vom Innendruck des Behälters gesteuertes Ventil. Ein solches Ventil sorgt dafür, daß der Restinnendruck des Behälters nie unter das vorgegebene Minimum fällt.

Gemäß einer dritten Variante ist das Dichtelement eine elastische Membran. Diese Membran trennt die Flüssigkeit vom Gasdruckpolster. Flüssigkeit und Gas kommen somit nicht in unmittelbaren Kontakt, was in manchen Fällen von großem Vorteil sein kann.

Vorteilhafterweise ist der Behälter mit einem Manometer ausgerüstet. Anhand des Manometers kann der Benutzer stets kontrollieren, ob der Ist-Druck im korrekten Bereich liegt. Außerdem erlaubt der Innendruck einen Rückschluß auf den Füllstand des Behälters.

Um den Flüssigkeitsstand im Druckbehälter noch besser kontrollieren zu können, kann der Behälter mit einem Schauglas ausgerüstet werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter mit einem Druckluftventil ausgerüstet. Dieses Ventil ermöglicht es, das Druckgaspolster zu erzeugen, aufrechtzuerhalten, zu reduzieren oder auch zu beseitigen. Dies ist z. B. dann von Nutzen, wenn das Druckgas sich in der Flüssigkeit löst, wie dies bei Luft und Wasser der Fall ist, oder wenn beim Befüllen auch Gas in den Behälter gepreßt wird, z. B. aus einem leeren Schlauch.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Druckbehälter mit beliebigen Größen, Formen und Materialien herzustellen. In vielen Fällen hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Behälter aus einer Anzahl von Einzelbehältern zusammengesetzt ist, wobei die Einzelbehälter flüssigkeitsseitig untereinander verbunden sind. Das Druckgaspolster jedes Einzelbehälters in Verbindung mit dem speziellen Dichtelement sorgt dafür, daß jeder Einzelbehälter gleichmäßig entleert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Einzelbehälter auch druckgasseitig untereinander verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Einzelbehälter gleichmäßig entleert werden.

Falls es stört, daß die Flüssigkeit an der Entnahmestelle mit einem vom jeweiligen Befüllungsgrad des Behälters abhängigen Druck ansteht, kann zwischen Anschlußstutzen und Entnahmestelle ein Druckminderventil eingeschaltet werden.

Schließlich besteht die Möglichkeit, den Behälter thermisch zu isolieren, um eine übermäßige Abkühlung oder auch Erwärmung der Flüssigkeit zu verhindern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen jeweils rein systematisch

Fig. 1 teilweise aufgeschnitten einen ersten Druckbehälter in gefülltem Zustand,

Fig. 2 den Druckbehälter der Fig. l im entleerten Zustand,

Fig. 3 als Sprengbild und teilweise aufgeschnitten einen zweiten Druckbehälter,

Fig. 4 einen Camping-Wohnanhänger,

Fig. 5 einen Pferdetransportanhänger,

Fig. 6 einen dritten Druckbehälter,

Fig. 7 einen aus Einzeldruckbehältern zusammengesetzten vierten Druckbehälter und

Fig. 8 teilweise aufgeschnitten einen fünften Druckbehälter.

Wege zur Ausführung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen ersten Druckbehälter 10 in Form eines Zylinders, dessen Wand und Boden 11 teilweise aufgeschnitten sind. Im Zentrum des Bodens 11 erkennt man eine Entnahmeöffnung mit Anschlußstutzen 4. Der Entnahmeöffnung ist ein Dichtsitz 3 zugeordnet, auf dem ein Führungskäfig 5 mit einer Vielzahl von Öffnungen 6 angeordnet ist. Der Führungskäfig 5, 6 enthält ein Dichtelement in Form einer schwimmfahigen Dichtkugel 1, die

it dem Dichtsitz 3 kooperiert.

In der Wand des Behälters 10 erkennt man ein Schauglas 9, durch das der Flüssigkeitsstand 19 abgelesen werden kann.

In der Wand des Behälter 10 ist des weiteren ein Manometer 7 vorgesehen, mit dem der aktuelle Druck des Druckgaspolsters kontrolliert werden kann. Neben dem Manometer 7 erkennt man ein Druckluftventil 8, hier in Form eines Handabsperrventils mit Druckgasanschluß.

Mit dem Anschlußstutzen 4 verbunden ist eine Flüssigkeitsleitung 12. Diese besitzt auf ihrer einen Seite eine Anschlußarmatur 3 für die Verbindung mit einem Versorgungsnetz und ein Handabsperrventil 14, auf ihrer anderen Seite ein Absperrventil 15 und ein Anschlußgewinde 16 zur Verbindung mit einer Verbindungsleitung zu Verbrauchsstellen. Das Handabsperrventil 14 kann auch durch ein Rückschlagventil ersetzt werden.

Vor dem Erstbefüllen des Druckbehälters 10 wird beispielsweise im Herstellerwerk über das Druckgasventil 8 zunächst ein minimales Druckgaspolster von beispielsweise 1,5 bar im Inneren des Behälters 10 erzeugt.

Zum Erstbefüllen des Behälters 10 mit Flüssigkeit wird über die Anschlußarmatur 13 eine Verbindung mit dem öffentlichen Wasserversorgungsnetz hergestellt. Nach Öffnen des Absperrventils 14 wird das Wasser über die Leitung 12, den Anschlußstutzen 4 und das Schwimmerventil 1, 3 in den Druckbehälter 10 gepreßt, bis der Druck des Druckgaspolsters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 19 dem Leitungsdruck von z. B. 5 bar im öffentlichen Versorgungsnetz entspricht. Dabei schwimmt die Dichtkugel 1 im Führungskäfig 5 auf, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Nach Schließen des Absperrventils 14 kann das Ventil 15 geöffnet und die Flüssigkeit unter Druck aus dem Behälter 10 entnommen werden.

Fig. 2 zeigt die Situation, wenn der Behälter 10 bis zur unteren Grenze entleert wurde. Der Flüssigkeitsspiegel 19 ist abgesunken, ebenso der Zeiger des Manometers 7. Die Dichtkugel 1 sitzt auf dem Dichtsitz 3 auf und verhindert ein Entweichen des Druckgaspolsters.

Um die Bildung von Keimen in dem Flüssigkeitsrest zu verhindern, kann der Behälter 10 über eine im Boden 11 des Behälters 10 angeordnete Entleerungsöffnung 18 mit Handventil 17 vollständig entleert werden. Um ein versehentliches Betätigen dieses Entleerungsventils 17 zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn es nur mit Spezialwerkzeug geöffnet werden kann.

Fig. 3 zeigt als zweite Ausführungsform einen Druckbehälter 20, der aus einer Vielzahl von parallel angeordneten Einzelbehältern 21 besteht, die über eine flüssigkeitsseitige Sammelleitung 22 und eine druckgasseitige Sammelleitung 23 miteinander in Verbindung stehen.

Der Druckbehälter 20 kann mit Hilfe von Blechen 24, 25, Kunststoffplatten oder dergleichen allseitig verkleidet werden. Dabei sind im Frontblech 25 Öffnungen 26, 27 für das Manometer 7 und das Druckgasventil 8 vorgesehen.

Fig. 4 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel die Anwendung des Druckbehälters 10 in einem Wohnwagenanhänger 50. Das Befüllen des Druckbehälters 10 erfolgt an einem außerhalb des Wohnwagenanhängers 50 zugänglichen Anschluß 55 mit

Absperrventil 56 oder Rückschlagventil. Im Inneren des Wohnwagens 50 sind zwei Entnahmesteilen vorgesehen, beispielsweise eine Dusche 51 mit Handventil 52 und ein Waschbecken 53 mit Wasserhahn 54. Eine Hilfsenergie oder eine Hilfsvorrichtung, beispielsweise eine Pumpe, ist nicht erforderlich. Das erforderliche Druckgaspolster im Druckbehälter 10 wird durch das öffentliche Versorgungsnetz erzeugt.

Fig. 5 zeigt als zweites Anwendungsbeispiel einen Pferdeanhänger 60 für zwei Pferde. Dieser ist mit einem Druckbehälter 20, 30 für Wasser ausgerüstet, mit dem die Pferde nicht nur getränkt, sondern dank des zur Verfügung stehenden Drucks auch abgespritzt werden können. Dank der schmalen kubischen Bauform des Behälters 20, 30 läßt sich dieser beispielsweise anstelle der Boxentrennwand aufstellen. Auch eine Positionierung unter dem Boden des Anhängers 60 wäre ohne weiteres denkbar.

Fig. 6 zeigt als dritte Ausführungsform einen Druckbehälter 30, der eine relativ flache kubische Bauform besitzt. Hier ist als Dichtelement eine Membran 32 vorgesehen, die das Innere des Gehäuses 31 in einen Flüssigkeitsteil 33 und einen Druckgasteil 34 unterteilt. Manometer 7 und Druckluftventil 8 befinden sich im Druckgasteil 34, der Anschlußstutzen 4 befindet sich im Flüssigkeitsteil 33. Die Membran 32 trennt Druckgas und Flüssigkeit, so daß diese nicht miteinander in Kontakt kommen.

Fig. 7 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel einen Druckbehälter 40, der aus einer Mehrzahl von zylindrischen Einzelbehältern 41 zusammengesetzt ist. Oberhalb des Anschlußstutzens 4 ist zunächst ein Entnahmekäfig 5 mit einer Vielzahl von Öffnungen 6 vorgesehen. Eine elastische Membran in Form einer Blase 42 trennt die Flüssigkeit vom

Druckgaspolster. Die Anschlußstutzen 4 sind über eine Verbindungsleitung 43 untereinander und mit einem Absperrventil 44 verbunden. Dieses Ventil 44 steuert das Befüllen und Entleeren der Einzelbehälter 41.

Druckgasseitig sind die Einzelbehälter 41 über eine Verbindungsleitung 45 untereinander und mit dem Manometer 7 sowie dem Druckgasventil 8 verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Gasdrücke in den Einzelbehältern 41 identisch sind, so daß alle Einzelbehälter 41 gleichmäßig befüllt und entleert werden.

Fig. 8 schließlich zeigt einen fünften Druckbehälter 70, dessen Wand und Boden wieder aufgeschnitten dargestellt. In diesem Fall ist der Anschlußstutzen 4 durch den Deckel des Behälters 70 geführt und endet kurz oberhalb des Bodens 71.

Das Befüllen des Behälters 70 mit Flüssigkeit erfolgt über die Rohrleitung 12 mit Schlauchanschlußarmatur 13 und einem Rückschlagventil 74.

Das Dichtelement, welches das Entweichen des Druckgaspolsters verhindert, ist hier als druckgesteuertes Ventil 72 ausgeführt. Die druckabhängige Steuerung wird über einen Membranschalter 73 bewirkt, dessen Membran über eine Verbindungsleitung mit dem Druckgaspolster im Behälter 70 in Verbindung steht.

Abschließend sollen anhand eines einfachen Rechenbeispiels die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems erläutert werden. Vorgegeben sei ein Druckbehälter mit einem Volumen von 100 1. Darin wird zunächst ein Gaspolster mit einem Druck von 1,5 bar erzeugt. Anschließend wird aus einem Versorgungsnetz mit einem Innendruck von 5 bar Flüssigkeit in den Behälter gefüllt. Dadurch steigt der Druck des

Gaspolsters ebenfalls auf 5 bar an. Gemäß dem bekannten Gesetz von Boyle-Mariotte reduziert sich gleichzeitig das Gasvolumen auf 30 1, so daß der Druckbehälter 70 1 Wasser enthält. Der Behälter ist somit zu 70 % mit Flüssigkeit gefüllt. Das Eigengewicht des Druckgaspolsters beträgt nur ca. 200 g.