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Anlage zum Pumpen von Flüssigkeiten, die feste Teilchen enthalten
Die Erfindung bezieht sich auf Pumpenanlagen zur Förderung von Flüssigkeiten, die feste, insbesondere grobe Teilchen, wie Splitt u. ähnl., enthalten, unter Ausnutzung einer Hilfsflüssigkeit. Die Erfindung betrifft insbesondere Pumpenanlagen mit Verdrängern, in denen eine Membran die Förderflüssigkeit von der Hilfsflüssigkeit trennt. Solche Pumpenanlagen werden zur Beförderung von Schüttgütern, wie Sand, Kies, Splitt u. ähnl. eingesetzt.
Bekannt sind Pumpenanlagen der oben beschriebenen Art mit kugelförmigen Verdrängern, in denen die Förderflüssigkeit von der Hilfsflüssigkeit durch eine Membran getrennt wird (s. beispielsweise die deutsche Patentschrift Nr. 904498).
Der Nachteil dieser Pumpenanlagen liegt in ihren beschränkten Anwendungsbereich. Diese Pumpenanlagen eignen sich nämlich nur zur Förderung mehr oder weniger stabiler Suspensionen und versagen bei Flüssigkeiten, die mit Sand, Splitt od. ähnl. beladen sind, infolge Verstopfung der Druckleitungen durch die rasch ausfallenden Festteilchen.
Es ist weiter bekannt, zur Förderung von Flüssigkeiten, die Sand, Splitt bzw. gebrochene Kohle tragen, Rohrpumpen einzusetzen, bei denen Verdränger nicht vorhanden sind und die Förderflüssigkeit von der Hilfsflüssigkeit nicht getrennt wird. Bei solchen Pumpen wird aber die Hilfsflüssigkeit sehr rasch verschmutzt, was ebenfalls ein schnelles Versagen der Pumpe zur Folge hat.
Es ist das Ziel der Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Pumpenanlage zu entwickeln, die in sich die Vorzüge der bekannten Pumpenanlagen vereinigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einwandfreie Funktion der Verdränger bei Förderung der Flüssigkeiten mit grobkörniger Phase, wie Sand, Splitt u. ähnl. zu ermöglichen.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Pumpenanlage zur Förderung der mit groben Festteilchen beladenen Flüssigkeiten unter Ausnutzung einer Hilfsflüssigkeit gelöst, die Verdränger mit beweglichen Trennwänden, vorzugsweise mit Membranen, enthält, die die Förderflüssigkeit von der Hilfsflüssigkeit trennen. Erfindungsgemäss sind an den Verdrängern unten je ein Absetzgefäss angeschlossen, in dem die in der Förderflüssigkeit auftretenden Festteilchen gespeichert werden und in das oben das Saugrohr und unten über dem Boden das Druckrohr für das Fördergut mündet.
An diesen Absetzgefässen ist weiter je eine Umgehungsleitung vorgesehen, die den oberen Teil des Absetzgefässes mit seinem unteren Teil verbindet und die Zuführung der geklärten Förderflüssigkeit in die gespeicherte Festphase ermöglicht.
Nach der Erfindung ist es weiter vorteilhaft, Zeitpausen zwischen dem Saug-und dem Druckhub der Verdränger vorzusehen, damit die Förderflüssigkeit besser geschichtet werden kann. Hiezu werden die Verdränger über die Pumpe für Hilfsflüssigkeit paarweise zusammengeschaltet, derart, dass die Verdrängerpaare abwechselnd arbeiten und in jedem Paar der Saughub eines Verdrängers zeitlich mit dem Druckhub des andern zusammenfällt.
Der Erfindungsgedanke wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die
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Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemässe Pumpenanlage in Gesamtansicht.
Wie dies die Zeichnung erkennen lässt, enthält die Pumpenanlage zunächst eine Hochdruckpumpe --5-- für Hilfsflüssigkeit mit dem Saugstutzen und dem Druckstutzen --5"-- und vier Verdränger-1, 2, 3, 4--. Die Verdränger werden über Hochdruckpumpe --5-- und Rohrleitungen - paarweise zusammengeschaltet, u. zw. der Verdränger --1-- mit dem Verdränger --2-und der Verdränger-3-mit dem Verdränger --4--. In den Verbindungsleitungen --6-- sind Absperrorgane-7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14- eingebaut, die ebenfalls paarweise vereinigt sind, u. zw.
--7-- mit --8--, --9-- mit --10--, --11-- mit --120--, --13-- mit --14--. In den Verdrängern --1,2,3,4-- ist je eine Membran--15, 16, 17, 18-- eingespannt, die das Vermischen des Fördergutes mit der Hilfsflüssigkeit verhindert.
An jedem Verdränger --1,2,3,4-- ist unten ein Absetzgefäss --19,20,21,22-- angeschlossen, das die Speicherung der festen Phase des Fördergutes ermöglicht.
Die an den Absetzgefässen angeschlossenen Rohrleitungen-23, 24, 25, 26- sind die Saugleitungen und die Rohrleitungen-27, 28, 29, 30- die Druckleitungen für das Fördergut.
Die Umgehungsleitungen --31,32,33,34-- verbinden den oberen Teil des jeweiligen Absetzgefässes mit seinem unteren Teil und dienen zur Zuführung der geklärten Förderflüssigkeit aus dem oberen Gefässteil in die ausgefallene feste Phase hinein. Dadurch wird die Abführung des Niederschlages erleichtert.
Das Fördergut (Wasser mit Sand) wird aus dem Sumpf --35-- angesaugt.
Bevor die Förderung beginnt, bringt man jedes Verdrängerpaar in den Ausgangszustand. Hiezu füllt man die Verdränger --1,3-- mit Hilfe besonderer Pumpen (in der Zeichnung nicht gezeigt) mit Hilfsflüssigkeit, bis ihre Membranen-15, 17- die äusserste untere Lage annehmen. Die Verdränger - -2, 4-- werden dagegen mit dem Fördergut bzw. mit Klarwasser gefüllt, u. zw. so, dass ihre Membranen-16, 18- die äusserste obere Lage annehmen. Alsdann öffnet man die Absperrorgane --7,8 und 13, 14-- und schaltet die Pumpe --5-- für Hilfsflüssigkeit ein. Hiebei wird das Fördergut aus dem Sumpf --35-- durch die Saugleitungen-36 und 23-in den Verdränger --1-- gesaugt
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verdrängt.
Obwohl die Absperrorgane-13, 14- während dieser Zeit geöffnet sind, bleiben die Verdränger --3,4-- ausser Tätigkeit, da der Eintritt in den Verdränger--3-für das Fördergut und der Austritt aus dem Verdränger --4-- für die Hilfsflüssigkeit durch die mit entsprechenden Flüssigkeitsdrücken belasteten Membranen gesperrt werden.
Die öffnung von Absperrschiebern --13,14-- ist aber erforderlich, damit die Membranen der Verdränger --3,4-- während der Wirkungsperiode der Verdränger-1, 2- dicht an den Wandungen der Verdrängerkammer liegen und zum Hubbeginn in ihren Ausgangslagen stehen.
Das durch die Saugleitung --23-- in das Absetzgefäss--19-des Verdrängers-l- eingesaugte Fördergut wird in Schichten getrennt, weil der Sand nach unten fällt.
Kurz vor dem Hubende der Verdränger--1, 2-- schliessen automatisch die Absperrorgane --13, 14-- und öffnen die Absperrorgane-11, 12--. Dabei bleiben beide Verdränger eine kurze Zeit parallel in Tätigkeit, bis die Membran --15-- ihre äusserste obere Lage und die Membran - ihre äusserste untere Lage erreichen und in Berührung mit den Wänden der Verdrängerkammern kommen. Darauf bleiben nur die Verdränger-3, 4- wirksam, während für die Verdränger-1, 2- eine Ruhepause beginnt. Diese Pause dauert so lange, bis die Verdränger --3, 4-- den gleichen Zyklusteil durchlaufen wie vorher die Verdränger-1, 2-. Die Absperrorgane --7, 8-- bleiben dabei offen.
Während der Ruhepause wird der Sand aus dem Fördergut im Verdränger --1-- gespeichert.
Zum Augenblick, wo die Membran--17-des Verdrängers-l-oben und die Membran --18-- des Verdrängers --4-- unten anschlagen, öffnen die Absperrorgane-9, 10- und schliessen die Absperrorgane-7, 8-. Darauf wird die Hilfsflüssigkeit in den Verdränger --1--
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--2-- abgesaugt.Umgehungsleitung --31-- von oben in die ausgefallene feste Phase hinein, wühlt sie auf und trägt damit zur Bildung einer Pulpe und Verdrängung des Sandes durch die Druckleitung --27-- bei.
Im weiteren wiederholt sich der oben beschriebene Arbeitszyklus der Verdränger.
Durch die Druckleitungen --27,28,29,30-- gelangt das Fördergut über Ventile in den Sammler --37-- und von hier durch die Leitung --38-- an die erforderliche Stelle.
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Obwohl die angemeldete Pumpenanlage hier am Beispiel der Förderung eines Sand-Wasser-Gemisches beschrieben ist, eignet sie sich auch zur Beförderung von andern Gemischen, die beispielsweise Splitt, gebrochene Kohle u. ähnl. enthalten, sowie von Emulsionen.
An Stelle der Membranen können auch Kugelventile angewendet werden. In diesem Falle müssen aber die Verdränger Zylinderform haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pumpenanlage zur Förderung von Flüssigkeiten, die feste Teilchen enthalten, unter Ausnutzung einer Hilfsflüssigkeit mit Verdrängern, in denen das Fördergut von der Hilfsflüssigkeit durch je eine bewegliche Trennwand, vorzugsweise eine Membran, getrennt wird, gekennzeichnet durch unten an die Verdränger (1, 2, 3, 4) angeschlossene Absetzgefässe (19, 20, 21, 22), an denen oben die Saugleitung und unten über dem Boden die Druckleitung für das Fördergut angeschlossen sind, und durch eine Umgehungsleitung (31 bis 34), die den oberen Teil des jeweilgen Absetzgefässes mit seinem unteren Teil verbindet.
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