Pnmpanlage mit mindestens einer Pumpe Die Erfindung betrifft eine Pumpanlage mit min destens einer Pumpe und insbesondere eine zwang mässig fördernde Speisepumpe für radioaktive Flüssigkeiten.
Wenn radioaktive Flüssigkeiten gepumpt werden, ist es erwünscht, dass die Pumpe einfach im Aufbau ist und wenig Instandhaltung erfordert.
Die erfindungsgemässe Pumpanlage zeichnet sich aus durch wenigstens einen Behälter, überlaufmittel zur Aufrechterhaltung eines konstanten Niveaus im Behälter, wenigstens einen Zylinder mit einem unter halb des konstanten Niveaus angeordneten ge schlossenen, und einem oberhalb dieses Niveaus an geordneten offenen Ende, eine die Zylinderwand durchsetzende, vom geschlossenen Ende entfernte Verbindung, durch welche die Flüssigkeit aus dem Behälter auf ventillosem Wege infolge Schwerkraft in den Zylinder einströmen kann, einen nicht extra abgedichteten, im Zylinder angeordneten Tauch kolben, dessen Förderende sich beim Förderhub über die genannte Verbindung hinweg in Richtung zum geschlossenen Ende des Zylinders hin bewegt,
und durch Mittel, welche die vom Kolben während seines Hubes in Richtung des geschlossenen Endes verdrängte Flüssigkeit auf ventillosem Wege auf einem höher als das konstante Niveau liegenden Niveau ausstossen.
Pumpen bekannter Bauart haben Aus- und Ein lassventile, welche je einen Ventilsitz und einen Ventilteller aufweisen; der Ventilteller des Auslass- ventils öffnet dieses Ventil infolge des Druckes der zu fördernden Flüssigkeit. Der bewegliche Teil sol cher Ventile, das heisst der Ventilteller, kann hängenbleiben und erfordert daher einen periodi schen Unterhalt, was bei Pumpen zum Fördern von radioaktiven Flüssigkeiten schwierig ist.
Bei der oder den Pumpen der vorliegenden Pumpanlage werden keine solchen Ventile verwendet, sondern ventillose Verbindungswege ermöglichen den Ein- und Austritt der Flüssigkeit in bzw. aus dem Pum penraum.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigen: Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen der er findungsgemässen Pumpanlage und Fig. 3 ein Schema von drei gekuppelten Pumpen, die eine Misch- und Abscheidevorrichtung speisen. Gemäss Fig. 1 besitzt ein Zylinder 1 ein ge schlossenes Ende la und einen Flansch 2, der an einem Behälter 3 angeschweisst ist, so dass der Flansch 2 den Deckel des Behälters bildet.
Der Be- hälter weist ein mit einer Bohrung 5 im Flansch 2 verbundenes Einlassrohr 4 und ein überlaufrohr 6 auf. Der Zylinder 1 steht durch eine Reihe von, auf dem Niveau der Einmündung des überlaufrohres 6 angeordneten Öffnungen 7 mit dem Behälter in Ver bindung. In den Zylinder 1 passt mit losem Sitz ein Tauchkolben 8, so dass längs der Zylinderwand ein geringes Lecken auftritt. Das untere verschlossene Ende la des Zylinders liegt unterhalb, dessen oberes offenes Ende dagegen oberhalb dem erwähnten Ni veau.
Der Tauchkolben 8 hat eine axiale Bohrung 9, die am untern Ende des Kolbens offen ist und die sich am obern Ende in schrägradiale Kanäle 10 ver zweigt, die über dem erwähnten Niveau liegen und in den über dem Behälter 3 angeordneten zylin drischen Raum 11 münden. über den schrägradialen Kanälen 10 im Kolben 8 ist ein Ring 12 mittels einer Madenschraübe 13 befestigt, der eine Rück prallscheibe 14 trägt.
Ein Druckentlastungsrohr 15 verbindet den Raum 11 mit dem Einlassrohr 4, und eine Bohrung 16 im Flansch 2 bildet einen Auslass aus der Kammer 11 zu einem Rohr 17, dessen ge zeigtes Ende sich auf einem Niveau oberhalb der Einmündung des überlaufrohres 6 befindet. Eine Schubstange 18 ist mit Hilfe eines Stiftes 20 mit den auf dem Kolben 8 befindlichen Lappen 19 verbunden.
Die Stange 18 durchsetzt eine Puffer kammer 21, die oben auf der Kammer 11 mittels eines Dichtungsringes 22 aufgesetzt ist, durchsetzt danach einen wegnehmbaren Strahlungsschildzapfen 23 eines Schildes 24 und wird dann zu einem nicht dargestellten Luftmotor geführt. An den Enden der Kammer 21 sind Dichtungsringe 25 und 26 vor gesehen. Aussen an der Kammer 11 ist ein Ring 27 angeschweisst. Die Bolzen 28 und 29 durchsetzen den Ring 27 und sind in den Strahlungsschild! 24 eingeschraubt. Sie bestimmen die Lage der Pumpe in bezug auf den Schild und dichten die Kammer 21 mit Hilfe eines Dichtungsringes 30 gegen den Zapfen 23 ab.
Beim Betrieb wird dafür gesorgt, dass der Be hälter 3 stets bis zum Niveau der Einmündung des Überlaufrohres 6 gefüllt bleibt, indem kontinuierlich Flüssigkeit durch das Einlaufrohr 4 einströmt. Wenn der Tauchkolben 8 über die Öffnungen 7 im Zylin der 1 gehoben wird, füllt sich der Zylinder mit Flüssigkeit bis zum gleichen Niveau wie im Behälter 3, da Flüssigkeit auf ventillosem Wege infolge ihrer Schwerkraft durch die Öffnungen 7 einströmt. Wird der Kolben 8 unter das Niveau der Öffnungen 7 ge senkt, dann wird Flüssigkeit aus dem Zylinder 1 auf ventillosem Wege durch die axiale Bohrung 9 und die radialen Kanäle 11 in die Kammer 11 ge presst.
Die Flüssigkeit läuft dann durch die Bohrung 16 und das Auslassrohr 17 aus der Kammer 11 heraus. Die Scheibe 14 begrenzt das Spritzen der Flüssigkeit, wenn diese in die Kammer 11 eingepresst wird. Das Volumen, welches bei jeder Abwärts bewegung des Kolbens 8 in die Kammer 11 ge presst wird; hängt von der Länge des Hubes der Kolbenförderfläche unterhalb der Öffnungen- 7 ab und ist im wesentlichen konstant, sofern die Ge schwindigkeiten und Beschleunigungen des Kolbens 8 sich von Hub zu Hub wiederholen, so dass die Leckverluste zwischen dem Zylinder und dem Kol ben konstant bleiben.
Ein Zurücksaugen von Flüs sigkeit aus der- Kammer 11 beim Rückhub ist nicht möglich, da das Auslassrohr 17 unterhalb des Ni veaus der Kanäle 10 im Tauchkolben 8 liegt.
In Fig. 2 ist ein Behälter 31 mit einem Einlass- rohr 32 und einem überlaufrohr 33 dargestellt. Im Behälter 31 befindet sich ein Zylinder 34 mit einem geschlossenen Ende 39, einem nicht extra abgedich teten Tauchkolben 36 und einer Anzahl auf dem Niveau der Einmündung des überlaufrohres 33 an geordneten Öffnungen 35. Der Kolben 36 ist mittels Lappen 42 und einem Stift 41 mit einer Kolben stange 40 verbunden.
In der Seitenwand des Zylin ders 34 nahe dem Ende 39 befindet sich eine Bohrung 37, die den Zylinder 34 mit einem die Wand des Behälters 31 oberhalb des Niveaus der Einmündung des überlaufrohres 33 durchsetzenden Kanal 38 verbindet.
Beim Betrieb bleibt der Behälter 31 stets bis zum vom überlaufrohr bestimmten Niveau gefüllt. Wird der Kolben 36 über die Öffnungen 35 gehoben, dann strömt durch die Öffnungen 35 Flüssigkeit in den Zylinder 34 ein, bis darin das gleiche Niveau wie im Behälter erreicht ist. Wird der Kolben 36 bis unter die Öffnungen 35 gesenkt, dann wird Flüssigkeit aus dem Zylinder 34 heraus in den Kanal 38 und von dort aus dem Behälter 31 heraus gepresst. Ein gewisses Rücksaugen beim Aufwärtshub des Kolbens 36 ergibt sich dadurch, dass die im Kanal 38 befindliche Flüssigkeit in den Zylinder 34 zurückgesaugt wird. Dies ist aber unerheblich, da das Volumen des Kanals 38 viel kleiner ist als dasjenige des Zylinders 34.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen be findet sich der Pumpenzylinder im Innern des die zu pumpende Flüssigkeit enthaltenden Behälters 3 bzw. 31. Der. Zylinder kann aber auch ausserhalb des Be hälters angeordnet und mit diesem durch ein ge eignetes Rohr verbunden sein.
Das Spiel zwischen dem Tauchkolben beträgt sowohl bei den Ausführungen nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 in radialer Richtung 0,075 mm bei einer Zylinderbohrung von 19 mm. Es ist daher unver meidlich, dass in Abhängigkeit der Geschwindigkei ten und Beschleunigungen der Kolben und der Viskosität der zu pumpenden Fluiden etwas Flüs sigkeit zwischen dem Kolben und der Zylinderwand hindurchdringt. Dieses Lecken ist annehmbar, da es bei regelmässiger Betätigung des Kolbens für jeden Hub gleich ist. Die undichten Kolben brauchen daher keine Dichtungsringe, die dem Verschleiss unterworfen sind und eine Wartung der bewegenden Teile bedingen würden.
Nach Fig. 3 wird die Zufuhr von drei Flüssig keiten zu einer kontinuierlichen Misch-Abscheide- vorrichtung 51 durch ein Zeitschaltwerk 52 mit ver änderbarer Arbeitsdauer gesteuert. Das Zeitschalt werk 52 gibt Impulse an eine Hauptspule 53 und diese betätigt mit Hilfe eines Ankers 55 ein Luft- Steuerventil 54. Das Ventil 54 steuert über Ver teiler 56 und die Strömung regulierende Ventile 59 die Luftzufuhr zu drei Zylindern 57, die je einen mit einer Schubstange 18 einer in Fig. 1 gezeigten Speisepumpe gekuppelten Kolben 60 aufweisen.
Die die Strömung regulierenden Ventile 59 dienen der Einstellung der Geschwindigkeit der Kolben 60 (und somit derjenigen der Tauchkolben der Pumpe 61). Das mengenmässige Verhältnis der der Vorrichtung 51 zuströmenden Flüssigkeiten wird von den, von den Tauchkolben verdrängten Mengen bestimmt. Das Zeitschaltwerk 52 gestattet, die Durchsatzmenge zu ändern, während das Verhältnis der Speisemengen konstant bleibt. Das Verhältnis der Speisemengen kann durch Änderung des Hubes der Tauchkolben geändert werden.
Pnmpanlage with at least one pump The invention relates to a pump system with at least one pump and in particular a positively moderately conveying feed pump for radioactive liquids.
When pumping radioactive liquids, it is desirable that the pump be simple in construction and require little maintenance.
The pumping system according to the invention is characterized by at least one container, overflow means to maintain a constant level in the container, at least one cylinder with a closed ge arranged below the constant level, and an open end arranged above this level, a cylinder wall penetrating from closed end remote connection, through which the liquid can flow from the container in a valveless way due to gravity in the cylinder, a not extra sealed, arranged in the cylinder plunger, the delivery end of the delivery stroke over the said connection in the direction of the closed end of the Moved towards the cylinder,
and by means which expel the liquid displaced by the piston during its stroke in the direction of the closed end in a valveless way at a level higher than the constant level.
Pumps of known design have outlet and inlet valves, each of which has a valve seat and a valve disc; the valve disk of the outlet valve opens this valve as a result of the pressure of the liquid to be pumped. The moving part of such valves, that is, the valve plate, can get stuck and therefore requires periodic maintenance, which is difficult with pumps for pumping radioactive liquids.
In the pump or pumps of the present pumping system, no such valves are used, but valveless connecting paths allow the liquid to enter and exit the pump chamber.
The drawing shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention, namely: FIGS. 1 and 2 show two embodiments of the pumping system according to the invention and FIG. 3 shows a diagram of three coupled pumps which feed a mixing and separating device. According to FIG. 1, a cylinder 1 has a closed end la and a flange 2 which is welded to a container 3 so that the flange 2 forms the lid of the container.
The container has an inlet pipe 4 connected to a bore 5 in the flange 2 and an overflow pipe 6. The cylinder 1 is through a series of, at the level of the confluence of the overflow pipe 6 arranged openings 7 with the container in United connection. A plunger 8 fits loosely in the cylinder 1 so that there is little leakage along the cylinder wall. The lower closed end la of the cylinder is below, its upper open end, however, above the level mentioned Ni.
The plunger 8 has an axial bore 9 which is open at the lower end of the piston and which branches ver at the upper end in oblique channels 10, which are above the level mentioned and open into the above the container 3 arranged cylin drical space 11. A ring 12 is fastened by means of a grub screw 13 over the oblique channels 10 in the piston 8 and carries a rear baffle plate 14.
A pressure relief pipe 15 connects the space 11 with the inlet pipe 4, and a bore 16 in the flange 2 forms an outlet from the chamber 11 to a pipe 17, the end of which is shown at a level above the confluence of the overflow pipe 6. A push rod 18 is connected to the tabs 19 located on the piston 8 with the aid of a pin 20.
The rod 18 passes through a buffer chamber 21 which is placed on top of the chamber 11 by means of a sealing ring 22, then passes through a removable radiation shield pin 23 of a shield 24 and is then guided to an air motor, not shown. At the ends of the chamber 21 sealing rings 25 and 26 are seen before. A ring 27 is welded to the outside of the chamber 11. The bolts 28 and 29 pass through the ring 27 and are in the radiation shield! 24 screwed in. They determine the position of the pump in relation to the shield and seal the chamber 21 against the pin 23 by means of a sealing ring 30.
During operation, it is ensured that the loading container 3 is always filled up to the level of the confluence of the overflow pipe 6 by continuously flowing in liquid through the inlet pipe 4. When the plunger 8 is lifted over the openings 7 in the cylinder 1, the cylinder fills with liquid to the same level as in the container 3, since liquid flows in through the openings 7 through the force of gravity in a valveless way. If the piston 8 is lowered below the level of the openings 7 ge, then liquid is pressed from the cylinder 1 in a valveless way through the axial bore 9 and the radial channels 11 in the chamber 11 ge.
The liquid then runs out of the chamber 11 through the bore 16 and the outlet pipe 17. The disk 14 limits the splashing of the liquid when it is pressed into the chamber 11. The volume which is pressed ge with each downward movement of the piston 8 in the chamber 11; depends on the length of the stroke of the piston conveying surface below the openings 7 and is essentially constant, provided that the speeds and accelerations of the piston 8 are repeated from stroke to stroke, so that the leakage losses between the cylinder and the piston remain constant.
Sucking back liquid from the chamber 11 during the return stroke is not possible, since the outlet pipe 17 is below the level of the channels 10 in the plunger 8.
In FIG. 2, a container 31 with an inlet pipe 32 and an overflow pipe 33 is shown. In the container 31 there is a cylinder 34 with a closed end 39, a not extra seal ended plunger 36 and a number at the level of the confluence of the overflow pipe 33 to arranged openings 35. The piston 36 is by means of tabs 42 and a pin 41 with a Piston rod 40 connected.
In the side wall of the cylinder 34 near the end 39 there is a bore 37 which connects the cylinder 34 with a channel 38 penetrating the wall of the container 31 above the level of the confluence of the overflow pipe 33.
During operation, the container 31 always remains filled to the level determined by the overflow pipe. If the piston 36 is lifted over the openings 35, then liquid flows through the openings 35 into the cylinder 34 until the same level as in the container is reached therein. If the piston 36 is lowered below the openings 35, then liquid is pressed out of the cylinder 34 into the channel 38 and from there out of the container 31. A certain back suction during the upward stroke of the piston 36 results from the fact that the liquid located in the channel 38 is sucked back into the cylinder 34. However, this is irrelevant since the volume of the channel 38 is much smaller than that of the cylinder 34.
In the described embodiments, the pump cylinder is located in the interior of the container 3 and 31 containing the liquid to be pumped. However, the cylinder can also be arranged outside the container and connected to it by a suitable pipe.
The clearance between the plunger is 0.075 mm in the radial direction in the case of the embodiments according to FIG. 1 and also according to FIG. 2 with a cylinder bore of 19 mm. It is therefore inevitable that, depending on the velocities and accelerations of the pistons and the viscosity of the fluids to be pumped, some liquid penetrates between the piston and the cylinder wall. This leakage is acceptable because if the piston is actuated regularly it will be the same for each stroke. The leaky pistons therefore do not need any sealing rings, which are subject to wear and tear and require maintenance of the moving parts.
According to Fig. 3, the supply of three liquids to a continuous mixing-separating device 51 is controlled by a timer 52 with ver changeable working time. The timer 52 gives pulses to a main coil 53 and this actuates an air control valve 54 with the help of an armature 55. The valve 54 controls via distributor 56 and the flow regulating valves 59 the air supply to three cylinders 57, each one with a Have push rod 18 of a feed pump shown in Fig. 1 coupled piston 60.
The flow regulating valves 59 are used to adjust the speed of the pistons 60 (and thus that of the plungers of the pump 61). The quantitative ratio of the liquids flowing into the device 51 is determined by the quantities displaced by the plungers. The time switch 52 allows the throughput to be changed while the ratio of the feed amounts remains constant. The ratio of the feed quantities can be changed by changing the stroke of the plungers.