Pumpenanlage mit einer oder mehreren ]Kreiselpumpen. Die Erfindung betrifft eine Pumpen anlage mit einer oder mehreren Kreiselpum pen, die gegen einen stark veränderlichen Förderdruck zu fördern hat und besteht darin, dass die Pumpenanlage mehrere Teile aufweist, wobei die Förderseite eines Teils nicht nur mit der Saugseite des Teils für den nächsthöheren Förderdruck, sondern auch unmittelbar mit der Druckleitung der Pum penanlage verbunden ist, und dass bei einer bestimmten Höhe des Gegendruckes der erst genannte Teil mittels einer Umschaltvorrich tung selbsttätig von der Druckleitung abge schaltet und der zweitgenannte Teil ein geschaltet wird. Auf der Zeichnung sind drei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 stellt eine Anlage mit einer mehr stufigen Pumpe dar, Fig. 2 das Diagramm der Kennlinien der beiden Pumpenteile aus Fig. 1, Fig. 3 eine Anlage mit drei Pumpen, Fig. 4 das Diagramm der Kennlinien der Pumpen aus Fig. 3; Fig. 5 zeigt eine wei tere Ausführungsform der Anlage.
Bei der Pumpenanlage in Fig. 1 treibt eine Kraftmaschine 1 eine mehrstufige Pumpe mit einem Niederdruckteil 2 und einem Hochdruckteil 3. Der Teil 2 saugt die För- derflüssigkeit über die Saugleitung 4 an. Die Förderseite des Niederdruckteils 2 ist nicht nur mittels der Leitung 5 mit der Saugseite des Hochdruckteils 3, sondern auch durch die Leitung 6 -unmittelbar mit der Druckleitung 7 der Pumpenanlage verbun den. Die Leitung 6 kann durch das als Um schaltvorrichtung wirkende Rückschlagventil 8 abgeschlossen werden. Der Hochdruckteil 3 ist mittels der Leitung 9 ebenfalls an die Druckleitung 7 der Anlage angeschlossen.
In Fig. 2 stellen die Ordinaten des Dia grammes die Förderhöhe H, die Basis die geförderte Flüssigkeitsmenge Q dar. Die Kurve a ist die Kennlinie für den Nieder druckteil 2 in Fig. 1, die Kurve b diejenige für den Hochdruckteil 3. Solange nun der Gegendruck in der Druckleitung 7 unter der bestimmten Höhe, z. B. unter der maximalen Förderhöhe a.ax (Fix. 2) bleibt, fördert der Niederdruckteil 2 in Fig. 1 das angesaugte Fördermittel unmit telbar durch die Leitung 6 in die Druck leitung 7.
Das Umschaltventil 8 steht dabei offen. Der Hochdruckteil 3 läuft leer mit. Bei der bestimmten Höhe des Gegendruckes in der Druckleitung 7, dem Druck a",a" schaltet das Umschaltventil 8 selbsttätig den Niederdruckteil 2 von der Druckleitung 7 ab, indem es infolge des Überdruckes in der Druckleitung 7 die Leitung 6 absperrt. Da durch wird der Strom des Fördermittels um geschaltet auf den Hochdruckteil 3, indem das Fördermittel nunmehr über die Leitung 5 der Saugseite des Hochdruckteils 3 zuge führt wird und dieser dasselbe auf den herr schenden Gegendruck bringt und über die Leitung 9 in die Druckleitung 7 fördert.
Der Hochdruckteil 3 übernimmt somit die Förderung vom Gegendruck a",.. bis zum Druck amax -I- bn,ax. Sobald der sinkende Gegendruck in der Druckleitung 7 den Wert amax unterschreitet, wird das Umschaltventil 8 wieder geöffnet, und der anfänglich be schriebene Betriebszustand tritt wieder ein.
In Fig. 3 treibt die Kraftmaschine 1 eine . Niederdruckpumpe 10, eine Mitteldruck pumpe 11 und eine Hochdruckpumpe 12. Die Niederdruckpumpe 10 saugt aus der Saug leitung 4 und ist nicht nur mittels der Lei tung 13 mit der Saugseite des Teils für den ,nächsthöheren Förderdruck, der Mitteldruck pumpe 11, sondern auch über die Leitung 6 unmittelbar mit der Druckleitung 7 der Pumpenanlage verbunden.
Die Leitung 6 kann durch das Umschaltventil 14 abge schlossen werden, das mittels des Doppel hebels 15 mit dem Abschlussorgan 16 in der Leitung 19 so gekuppelt ist, dass, wenn das Umschaltventil 14 offen ist, das Abschluss- organ 16 die Förderung der Mitteldruck pumpe 11 verhindert. Hingegen, wenn das Umschaltorgan 14 geschlossen ist, öffnet das Organ 16 den Durchlass. Zwischen dem Um schaltorgan 16 und der Druckleitung 7 ist ein weiteres Umschaltorgan 17 angeordnet, das die Kammer 18 von der Druckleitung 7 abschliessen kann und damit. auch die Mittel druckpumpe 11, die mit der Kammer 18 durch die Leitung 19 verbunden ist.
Von der Leitung 19 zweigt dann die Leitung 20 zur Hochdruckpumpe 12 ab, und das Um schaltorgan 17 ist mittels des Hebels 21 mit dem Abschlussorgan 22 in der Leitung 23 in ähnlicher Weise verbunden wie die Organe 14 und 16. Von der Hochdruckpumpe 12 führt die Leitung 23 zur Ventilkammer 24 und von dort zur Druckleitung 7.
In Fig. 4 ist die Kurve c die Kennlinie der Niederdruckpumpe 10, die Kurve d die jenige der Mitteldruckpumpe 11 und die Kurve e diejenige der Hochdruckpumpe 12.
Beim Antrieb durch die Kraftmaschine 1 laufen anfänglich die Pumpen Il und 12 leer mit, und nur die Pumpe 10 fördert das Fördermittel in die Leitung 6 und durch die Kammern 18 und 24 zur Druckleitung 7. Steigt der Gegendruck bis auf den Druck cmax (Fix. 4), so schliesst sich das Umschalt organ 14 und öffnet das Abschlussorgan 16 in der Leitung 19.
Infolgedessen ist die Nie derdruckpumpe 10 von der Druckleitung 6 abgeschaltet und fördert nunmehr in die Mitteldruckpumpe 11, die ihrerseits nun das Fördermittel auf höheren Druck bringen und durch die Leitung 19 die Kammern 18 und 24 der Druckleitung 7 zuführen kann. Die geförderten Mengen ergeben sich aus der Kurve d (Fix. 4). Übersteigt der Gegen druck in der Druckleitung 7 einen bestimm ten, dem Mitteldruckteil zugeordneten Wert, z.
B. den Druck C.", + d.ax, so bewirkt das Umschaltorgan 17 eine Umschaltung der För derung von der Mitteldruckpumpe 11 auf die Hochdruckpumpe 12 in dem Sinne, dass das Organ 17 schliesst, so dass die Pumpen 10 und 11 der Hochdruckpumpe 12 vorgeschal tet werden und das Organ 22 öffnet und so mit das Fördermittel über die Leitung 23 in die Druckleitung 7 gelangt. Die Hochdruck pumpe 12 vermag bis auf den Druck cn,ax -I- dmax -f- emax zu fördern.
Sinkt der Druck, so erfolgt beim Unterschreiten des Druckes en,a, -f- dm"", ein Öffnen des Ventils 17 und ein Schliessen des Ventils 22, und beim Un terschreiten des Druckes cm"e ausserdem ein Öffnen des Ventils 14 und ein Schliessen des Ventils 16.
Wenn die Pumpen 11 und 12 bei ge schlossenen Ventilen 16 und 22 angetrieben werden, können diese Ventile beim Schliessen in bekannter Weise einen zu den Leitungen 13 und 20 zurückführenden Bypass öffnen und diesen schliessen, wenn die Ventile 16 und 22 öffnen.
Die Abweichung in Fig. 5 gegenüber Fig. 1 bezw. Fig. 3 besteht darin, dass die ;Förderseite des einen Teils der Pumpen anlage, der Pumpe bezw. Pumpenstufe 10, auch mittels der Leitung 13 mit der Saug seite des Teils für den nächsthöheren För derdruck, der Pumpe bezw. der Pumpenstufe 11, verbunden ist, dass aber in der Leitung 13 ein Drosselorgan 30 eingeschaltet ist, das mit der Hand oder durch einen Servomotor in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebs grösse der Anlage, z.
B. dem Druck in der Leitung 13 oder dem Druck in der Leitung 1.9 selbsttätig eingestellt wird. Ausserdem ist die Saugseite der Pumpenstufe 11 durch eine Saugleitung 25 mit einem Rückschlagventil 28 mit der Saugleitung 4 der Pumpenstufe 10 verbunden. Handelt es sich um eine mehr stufige Pumpe mit drei Stufen 10, 11, 12 oder um eine mehrstufige Pumpe mit drei Pumpen 10, 11, 12, so ist, wie in Fig. 5 strichpunktiert angegeben, in der Leitung 20 zwischen dem Pumpenteil 11 und dem Pum penteil 12 das Drosselorgan 31 eingeschaltet und die Saugseite der Pumpenstufe 12 durch eine Saugleitung 26 mit einem Rückschlag ventil 29 mit der Saugleitung 4 verbunden.
i Das Organ 31 wird ebenfalls mit der Hand oder in Abhängigkeit von einer Betriebs grösse eingestellt.
Wenn zunächst die Drosselorgane 30 und 31 geschlossen sind und der Druck in der Druckleitung 7 den höchsten Förderdruck des Pumpenteils 10 übersteigt, so schliesst das Ventil 14, und der Teil 10 wird mittels des Umschaltventils 14 von der Druckleitung 7 abgeschaltet, so dass von der Anlage nun mehr die Teile 11 bezw. 12 allein eingeschal tet sind. Wird nun das Ventil 30 geöffnet, so fördert der Teil 10 in den Teil 11. Das Rücksehlagventil 28 schliesst sich, da in der Saugleitung 25 des Teils 11 der Förderdruck der Pumpe 10 auftritt.
Infolgedessen sind die Teile 10 und 11 hintereinander geschal tet. Übersteigt der Druck in der Druck leitung 7 auch den maximalen Förderdruck in. der Pumpe 11, so schliesst sich die Klappe 17, und es fördert nur noch der Teil 12. Bei geschlossenem Ventil 31 saugt der Teil 12 durch die Saugleitung 26 über das Rück schlagventil 29 unmittelbar aus der Leitung 4.
Wird nun ebenfalls das Drosselorgan 31 geöffnet, so schliesst sich das Rückschlag ventil 29, und die drei Teile 10, 11 und 12 fördern hintereinander durch die Leitung 23 in die Druckleitung 7. Mittels der Drossel organe 30 und 31 können die Drücke in den einzelnen Teilen 10, 11 und 12 im Verhält nis zueinander bezw. zur Erzielung einer be absichtigten Fördermenge geregelt werden.
Die beschriebenen Pumpenanlagen, die zum Beispiel bei chemischen Prozessen zur Förderung zu behandelnder Flüssigkeiten oder Gase in einen geschlossenen Apparat; in dem der Druck stark variiert, oder zum Entwässern von geschlossenen Tauchglocken für Tiefseeforschung angewendet werden können, können so ausgebildet sein, dass die Pumpenanlage vollständig selbsttätig arbei tet und es ausgeschlossen ist, dass beim An steigen des Gegendruckes Flüssigkeit oder Gas ' rückwärts durch eine Pumpe fliesst, deren maximale Förderhöhe nicht mehr ge nügt,
um den Gegendruck zu überwinden. Die Bedienung wird dadurch wesentlich ver einfacht. Der Abschluss der Förderseite der Pumpen oder Pumpenstufen, die zwar an getrieben werden, jedoch nicht fördern, hat den Vorteil, dass ihr Leerlaufkraftbedarf klein gehalten werden kann. Die Anordnung eines Bypasses für die nicht fördernden Teile der Anlage hat besonders, bei der Möglich keit der Dampfbildung den Vorteil, einen Trockenlauf der Rotoren solcher Teile zu verhindern.
Werden alle Teile gleichzeitig angetrieben, so hat dies den Vorteil, dass auch die nicht fördernden Teile sofort die Förderung aufnehmen können.
L: m das Umschalten bei einem andern Gegendruck als beim maximalen Förder druck eines Teils stattfinden lassen zu kön nen, kann die U msehaltvorrichtung zusätz lich zum Gegendruck durch eine Feder be lastet werden, wie zum Beispiel die in Fig. 3 gestrichelt gezeichnete Feder 27. In diesem Falle schliesst das Umschaltventil 14 bei einem Gegendruelz von c",;V@, vermindert um die spezifische, das Ventil belastende Kraft der Feder 27.
Die Absühlussorgane 16 und 22 können durch Federkraft im schliessenden Sinne be lastet werden, die derart bemessen ist, dass, wenn nur die Stufe 10 oder die Stufen 10 und 11 in Betrieb sein sollen, die Stufen<B>11</B> bezw. 12 bei Nullförderung arbeiten, das heisst bei geschlossenem Riielcselilagorgan 16 bezw. 22, und ihre Leerlaufleistung mög lichst klein gehalten werden kann.
Die Pumpen oder Pumpenstufen können auch einzeln angetrieben sein und nach dem a.chsialen oder radialen Prinzip arbeiten. Ferner können die einzelnen Pumpen oder Pumpenstufen entweder gleichzeitig, aber durch je eine besondere Antriebsmaschine angetrieben sein oder einzeln beim bezw. kurz vor dem Zuschalten einer weiteren Pumpe resp. Pumpenstufe durch eine ge meinsame Antriebsmaschine in Betrieb ge setzt werden.
Bei den Umsehaltvorrielitungen gemäss Fig. 3 können die Ventile 16 und 22 auch weggelassen werden, und in Fig. 1. kann das Umschaltventil 8 auch mit einem Abschluss- ventil in der Leitung 9 gekuppelt werden.
Die Förderhöhe der einzelnen Stufen oder der einzelnen Pumpen kann entweder gleich oder verschieden sein.