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Vorrichtung zum Schutz der Luftpumpe bei durch Saugwirkung mit Flüssigkeit füllbaren Kesseln
Bei Kesseln und insbesondere Transportkesseln, die aus einem unter ihrem Niveau liegenden Bereich mit Flüssigkeiten gefüllt werden sollen, werden, insbesondere wenn es sich dabei um unreine Flüssigkeiten, wie Fäkalien, Schlamm od. dgl. handelt, häufig Luftpumpen vorgesehen, die saugseitig an dem Kessel angeschlossen sind und in diesem einen starken Unterdruck erzeugen, so dass die Flüssigkeit über Rohr- und Schlauchleitungen mit grossem Innenquerschnitt in den Kessel gesaugt werden kann. Dabei ist es unbedingt notwendig, dafür zu sorgen, dass die teuren und komplizierten, als Vakuumpumpen arbei- fenden Luftpumpen gegen das Eindringen von Flüssigkeit und Schmutz geschützt werden.
Die Saugleitung der Vakuumpumpe wird daher meist an der am höchsten liegenden Stelle des Kessels angeschlossen. Dar- über hinaus wird bei vielen Ausführungen im Inneren des Kessels ein Steuerschwimmer vorgesehen, der dann, wenn der Flüssigkeitsspiegel eine vorbestimmte Grenze erreicht, vom Kesselinneren her über von ihm betätigte Ventile die Saugleitung abschliesst. Das Ventil bzw. die Ventile sind durch Siebe vor dem Zutritt gröberer Schmutzteilchen geschützt. Diese Ausführung hat sich aber in der Praxis nicht bewährt, weil die Ventile zufolge ihrer Anordnung im Inneren des Kessels trotz der Anordnung der Siebe der Verschmutzung ausgesetzt sind und dann undicht werden, so dass die Schutzwirkung aufhört.
Bei einer andern Ausführung ist ein Schwimmer in einem Dom des Kessels an einer Gummimembran aufgehängt. wel- cher Schwimmer selbst Ventilpassflächen aufweist, mit denen er beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels über den vorbestimmten Wert die Pumpensaugleitung abschliessen soll. Bei dieser Ausführung kommt es auch nach dem Absperren der Saugleitung zufolge des noch im Kessel herrschenden Unterdrucks zu einem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels und damit häufig zu Verschmutzungen der Membran, des Schwimmers und des Ventilsitzes. Das Ventil schliesst dann nicht mehr dicht und es kann Flüssigkeit und Schmutz über die Saugleitung zur Pumpe gelangen.
Bei dieser Ausführung ist der Kessel erst nach Ausbau des Schwimmers über den Dom zugänglich und es ist sogar schon vorgekommen, dass der Schwimmer durch anhaftenden Schmutz im Dom festklebte, wodurch die Schutzvorrichtung überhaupt ausgeschaltet wurde. Bei einer weiteren bekannten Ausführung ist in die zur Pumpe führende Saugleitung ein Topf eingeschaltet, in dem ein Steuerschwimmer angebracht ist, der bei seinem Ansprechen ein Ventil öffnet, über das dann Aussenluft in die Saugleitung eindringen kann. Durch das Eindringen der Aussenluft wird der in der Saugleitung herrschende Unterdruck zumindest teilweise aufgehoben, so dass ein weiteres Ansaugen der Flüssigkeit unterbleibt.
In der Praxis erfordert diese Ausführung aber verhältnismässig grosse Steuerkräfte für das Ventil, da das Ventil durch den herrschenden Unterdruck auf seinem Sitz festgehalten wird und, wenn ein einigermassen sicherer Schutz erzielt werden soll, bei seinem Öffnen einen grossen Öffnungsquerschnitt freigeben muss. Trotzdem lässt es sich in der Praxis nicht vermeiden, dass beim Öffnen des oben am Schwimmertopf angebrachten Ventils aus dem Schwimmertopf Flüssigkeits- und Schmutzteilchen durch die Injektorwirkung des Luftstroms zur Pumpe mitgerissen werden und dort allenfalls Verschmutzungen oder Beschädigungen hervorrufen.
Die Nachteile der bisherigen Ausführungen werden durch die erfindungsgemässe Schutzvorrichtung beseitigt. Bei dieser Schutzvorrichtung ist in die vorzugsweise an der am höchsten liegenden Stelle des Kessels anschliessende, zur Pumpe führende Saugleitung ein Topf mit einem ein Absperrorgan betätigenden Steuerschwimmer eingeschaltet. Die Erfindung besteht 1m wesentlichen darin, dass das als Hahn, Schieber, Ventil od. dgl. ausgebildete Absperrorgan in dem vom Topf zur Vakuumpumpe führenden Teil
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der Saugleitung angeordnet und vom Schwimmer bei dessen Ansprechen direkt mechanisch oder indirekt pneumatisch, hydraulisch oder über Steuerstromkreise betätigbar ist, so dass es die Leitung absperrt.
Während die den Topf mit dem Kessel verbindende Leitung unten im Topf mündet. wird die vom Topf zur Vakuumpumpe führende Leitung oben an den Topf angeschlossen. Der Schwimmer spricht bereits an, wenn der Topf erst zum Teil mit übertretender-Flüssigkeit gefüllt ist. Da das Absperrorgan erst hinter dem Topf in der Saugleitung angeordnet ist und beim Ansprechen des Schwimmers diese Leitung völlig abschliesst, ist es praktisch unmöglich, dass die Flüssigkeit bis zum Absperrorgan gelangen kann. Ein Weiterfliessen der Flüssigkeit zur Saugleitung ist völlig ausgeschlossen. Damit wird die Vakuumpumpe absolut sicher vor dem Eindringen von Flüssigkeit geschützt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Absperrorgan als Mehrweghahn ausgebildet, der In der einen Stellung die Ansaugleitung mit der Vakuumpumpe verbindet, in der andern Stellung aber die Ansaugleitung absperrt und zugleich die Saugseite der Vakuumpumpe mit der Aussenluft verbindet. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Luftpumpe nach dem Ansprechen des Schwimmers nicht mehr zur Erzeugung des Vakuums unter Vollast arbeitet, sondern genügend Frischluft zugeführt erhält, welche Luft zugleich als Kühlluft für die Pumpe dient. Bekanntlich tritt dann, wenn der erreichbare Unterdruck fast erreicht ist, eine bedeutende Erwärmung der Pumpe auf. Durch die zugeführte Kühlluft kann sich nunmehr die Pumpe wieder abkühlen., bevor sie abgeschaltet wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Fülleitung des Kessels ein weiteres, gemeinsam mit dem in der Saugleitung liegenden Absperrorgan vom Schwimmer im Schliesssinn betätigbares Absperrorgan vorgesehen. Durch diese Ausführung wird erreicht, dass nach dem Ansprechen des Schwimmers ein durch einen in der Saugleitung noch herrschenden Unterdruck bedingtes, weiteres Nachfliessen der Flüssigkeit in die Saugleitung unmöglich wird ; zugleich wird auch 19m Abflie- ssen der im Kessel enthaltenen Flüssigkeit über die Fülleitung verhindert.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. l das Prinzipschema einer erfindungsgemässen Schutzvorrichtung bei in der Ruhestellung befindlichem Schwimmer und Fig. 2 die Schutzvorrichtung nach Fig. 1 nach dem Ansprechen des Schwimmers.
Der über eine Leitung 1 mit Flüssigkeit, wie mit Schlamm, Fäkalien usw. füllbare Kessel 2 besitzt oben einen Dom 3, an den eine Absaugleitung 4 angeschlossen ist. Die Leitung 4 mündet unten in einen Topf 5, In dem ein Schwimmer 6 in Vertikalrichtung verstellbar untergebracht ist. Der Schwimmer trägt oben eine Stange 7, die durch eine Stopfbüchse 8 des Topfes 5 nach aussen, geführt und mit dem einen Schenkel eines Kniehebels 9 verbunden ist. Am andern Schenkel des Kniehebels greift eine Zugstange 10 an, die mit dem Betätigungshebel 11 eines Dreiweghahnes 12 in Verbindung steht. Der Dreiweghahn ist in eine die Saugseite einer Luftpumpe 13 mit dem Topf 5 verbindende Leitung 14 eingebaut. Die Leitung 14 mündet oben im Topf 5.
Beim Füllen des Kessels befinden sich der Schwimmer 6 und damit der Hahn 12 in der in Fig. 1 eingezeichneten Stellung. Die Luftpumpe 13 saugt über die Leitung 14, den Topf 5. die Leitung 4 und den Dom 3 aus dem Kessel 2 die Luft an, so dass sich der Kessel über die Leitung 1, die in die Flüssigkeit eintaucht, unter der Wirkung des Luftaussendrucks mit der Flüssigkeit füllt. Sobald die Flüssigkeit bei völlig gefülltem Kessel über die Leitung 4 den Topf 5 erreicht, wird der Schwimmer 6 angehoben und stellt über das Gestänge 7, 9, 10, 11 den Dreiweghahn 12 um, so dass gemäss Fig. 2 die Leitung 14 abgeschlossen und die Luftpumpe 13 saugseitig über den dritten Anschluss 15 des Dreiweghahnes mit der Aussenluft verbunden wird.
Wie in Fig. 2 strichpunktiert veranschaulicht wurde, ist es auch möglich, den Schwimmer lediglich als Steuerschwimmer auszubilden und den Mehrweghahn 12 hydraulisch oder pneumatisch zu betätigen.
Bei dieser Ausführung öffnet der Schwimmer 6 bei seinem Ansprechen ein in einer mit Druckluft oder einer Druckflüssigkeit beaufschlagten Leitung 16 liegendes Absperrorgan, so dass nunmehr ein in einem Zylinder 18 geführter Kolben 19 verstellt wird, der über ein Gestänge 20 den Dreiweghahn 12 umstellt.
Neben dem Dreiweghahn 12 kann ein weiteres, in Fig. 1 strichpunktiert angedeutetes, und als Schieber, Klappe, Hahn, Ventil od. dgl. ausgebildetes Absperrorgan 21 vom Schwimmer direkt oder indirekt betätigbar sein, welches Absperrorgan in der Fülleitung 1 angeordnet ist und gemeinsam mit dem Hahn 12 geschlossen wird, so dass jedes weitere Eindringen von Flüssigkeit in den Kessel bzw. deren Auslaufen verhindert Ist. Eine hydraulische oder pneumatische Betätigung der Absperrorgane ist in diesem Fall besonders günstig, da dabei nur ein vom Schwimmer selbst betätigtes Ventil od. dgl. für die Steuerung beider Absperrorgane ausreicht. Es ist auch möglich, das Absperrorgan 17 im Inneren des Topfes 5 anzuordnen, so dass sich die Durchführung bewegter Teile durch den Topf erübrigt.
Es ist auch möglich, die Leitung 16 druckseitig an die Luftpumpe 13 (die beispielsweise als Drehschieberkolbenpumpe ausgeführt sein kann) anzuschliessen. Schliesslich können das Absperrorgan 12 bzw. die Absperrorgane 12 und 21
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auch durch ein Druckmedium gegen die Wirkung von Federn, Gewichten od. dgl. an der Offenstellung gehalten werden, wobei das vom Schwimmer betätigte Absperrorgan 17 bei seinem Öffnen den Überdruck aufhebt, so dass die Absperrorgane 12, 21 selbsttätig schliessen. Bei dieser Ausführung kann der Füllvorgang nur dann eingeleitet werden, wenn sämtliche Teile der Schutzvorrichtung richtig arbeiten.
Bleibt beispielsweise der Steuerschwimmer in der Ansprechstellung kleben oder ist eine Leitung für das Druckmedium undicht, dann werden die Absperrorgane 12,21 in ihrer Schliessstellung gehalten und der Kessel kann erst gefüllt werden, nachdem der Schaden behoben ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, im Topf 5 vom Schwimmer 6 schliessbare Kontakte anzuordnen, die in Steuerstromkreisen für das Absperrorgan 12 bzw. die Absperrorgane 12 und 21 liegen. Bei den letztbeschriebenen Ausführungen kann der Schwimmer klein dimensioniert werden, da er nurmehr Steuerorgane, aber nicht mehr das Absperrorgan 12 bzw. die Absperrorgane 12,21 selbst betätigen muss.
Es wäre auch möglich, an Stelle des Dreiweghahnes 12 einen Mehrweghahn vorzusehen, der sowohl vom Schwimmer als auch von Hand aus betätigbar ist und in der einen Stellung die Leitung 14 mit der Saugseite der Luftpumpe verbindet, in der nächsten Stellung (in die er über den Schwimmer gesteuert werden kann) die Leitung 14 abschliesst und die Luftpumpe saugseitig mit der Aussenluft verbindet, während der Hahn in einer dritten Stellung die Luftpumpe 13 saugseitig mit der Aussenluft und druckseitig mit der Leitung 14 verbindet, so dass mit ein und derselben Luftpumpe die Flüssigkeit sowohl in den Kessel gesaugt als auch aus diesem herausgedrückt werden kann. Schliesslich wäre es auch möglich, an Stelle des Hahnes 12 als Absperrorgan für die Leitung 14 eine über den Steuerschwimmer betätigbare Klappe, einen Schieber oder ein Ventil vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Schutz der Luftpumpe bei durch Saugwirkung mit Flüssigkeit füllbaren Kesseln, wobei in die vorzugsweise an der am höchsten liegenden Stelle des Kessels anschliessende, zur Pumpe führende Saugleitung ein Topf mit einem ein Absperrorgan betätigenden Steuerschwimmer eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hahn (12), Schieber, Ventil od. dgl. ausgebildete Absperrorgan in dem vom Topf (5) zur Vakuumpumpe (13) führenden Leitungsteil (14) angeordnet und vom Schwimmer (6) bei dessen Ansprechen direkt mechanisch oder indirekt pneumatisch, hydraulisch oder über Steuerstromkreise betätigbar ist, so dass es die Leitung (14) absperrt.