Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpanlage und ein Verfahren zum Betrieb der Pumpanlage.
Beim Absenken des Grundwasserspiegels zum Durchführen von Bauarbeiten wird aus einer Anzahl Löcher, die nach Bedarf in den Erdboden niedergebracht werden, mittels Pumpen Grundwasser angesaugt und damit der Grundwasserspiegel abgesenkt.
Zweck der Erfindung ist es, eine Pumpanlage zu schaffen, die insbesondere bei Brunnen mit kleinem Durchmesser und grossen Tiefen anwendbar ist, die keinen Elektromotor als Antrieb benötigt und die sonst üblichen Voraushübe wegfallen lässt.
Dieser Zweck wird erfindungsgemäss durch eine Pumpanlage erfüllt, die gekennzeichnet ist durch eine Pumpe mit einem Gehäuse, das an der Unterseite einen mit einem Rückschlagventil versehenen Einlass und an der Oberseite einen mit einem Rückschlagventil versehenen Auslass und eine Öffnung zum taktweisen Zuführen eines Druckmediums aufweist, durch ein im Auslass des Gehäuses befestigtes Steigrohr, das in das Gehäuse hineinragt, und durch ein in die Öffnung eingeführtes Rohr, das das Gehäuse mit einer Druckquelle verbindet, wobei im Gehäuse Mittel vorgesehen sind, um das Druckmedium pro Arbeitstakt mengenmässig zu begrenzen, so dass kein Druckmedium in das Steigrohr eindringt.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Pumpe;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Pumpe, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Absenken eines Grundwasserspiegels.
Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe weist ein zylinderförmiges Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 hat an der Unterseite einen mit einem Rückschlagventil 2 versehenen Einlass 3 und an der Oberseite einen mit einem weiteren Rückschlagventil 4 versehenen Auslass 5 und eine Öffnung 6. Im Auslass 5 ist ein Steigrohr 7 befestigt, das sich in den Innenraum 8 des Gehäuses 1 erstreckt. Das freie Ende 9 des Steigrohres ist um 1800 abgebogen. Der Rand 10 des Steigrohres ist so erweitert, dass dieser eine Auflagefläche für eine Kugel 11 bildet. Am um 1800 abgebogenen Rohrende ist ein Korb 12 befestigt, der als Käfig für die Kugel 11 dient. Die Kugel 11 ist aus einem schwimmfähigen Material hergestellt und gibt somit die Öffnung des Steigrohres 7 frei.
Die Pumpe ist über ein Anschlussrohr 13 mit einer Sammelleitung (nicht dargestellt) verbunden. In der Öffnung 6 ist ein Rohr 14 angeordnet, welches das Gehäuse 1 mit einer nicht dargestellten Druckquelle verbindet.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Pumpe beschrieben. Bei der in einen Brunnen eingeführten Pumpe wird Flüssigkeit durch den Einlass 3 in den Innenraum 8 des Gehäuses 1 einströmen, indem sie das Rückschlagventil 2 öffnet.
Durch die steigende Flüssigkeit wird der schwimmfähige Ventilkörper 11 vom Rand 10 des Steigrohres 9 abgehoben, wodurch der Auslauf für die Flüssigkeit freigegeben wird. Über das Rohr 14 wird der Innenraum 8 von der nicht dargestellten Druckquelle in einstellbaren Zeitabständen mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird die Flüssigkeit durch das Steigrohr 7 in die Anschlussleitung gehoben und der Flüssigkeitsspiegel im Innenraum 8 abgesenkt, bis der schwimmfähige Ventilkörper 11 wieder am Rand 10 des Steigrohres 9 aufliegt und somit den Auslauf wieder schliesst. Während diesem Zeitraum wird das Rückschlagventil 2 im Einlass 3 ebenfalls geschlossen, so dass keine Flüssigkeit in den Brunnen ausgetragen wird. Somit wird verhindert, dass die Druckluft über das Steigrohr in das Anschlussrohr oder in das Loch entweicht.
Das Rückschlagventil 4, das im Auslass 5 des Gehäuses 1 angeordnet ist, ist dazu bestimmt, die in die Anschlussleitung 13 gehobene Flüssigkeit daran zu hindern; in den Innenraum 8 des Gehäuses 1 zurückzufliessen.
Die in Fig. 2 dargestellte Pumpe weist ein Gehäuse 16 auf, das wie das Gehäuse 1 in Fig. 1 an der Unterseite einen mit einem Rückschlagventil 17 versehenen Einlass 18 und an der Oberseite einen mit einem weiteren Rückschlagventil 19 versehenen Auslass 20 hat. Im Gehäuse 16 ist eine Membrane 21 angeordnet. Die Membrane 21 ist schlauchförmig ausgebildet und aus flexiblem Material, wie Gummi oder Kunststoff, hergestellt. Die schlauchförmige Membrane 21 ist an zylindrischen Vorsprüngen befestigt, die an der Ober- und Unterseite des Gehäuses 16 zentrisch angeordnet sind und sich in den Innenraum hineinerstrecken. Die Membran 21 wird durch geeignete Mittel seitlich an den Vorsprüngen befestigt.
Die Membrane 21 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 16 in eine erste Kammer 22 und eine zweite Kammer 23, welche die erste Kammer 22 ringförmig umschliesst. Im Auslass 20 ist ein gerades Steigrohr 24 befestigt, welches sich über die Länge der zweiten Kammer 23 erstreckt und mit seinem freien Ende in die Öffnung hineinragt, in welcher das Rückschlagventil 17 für den Einlass 18 angeordnet ist. Im Steigrohr 24 ist ein Entlüftungsloch 24a vorgesehen. Die erste Kammer 22 ist über ein Rohr 25 mit einer nicht dargestellten Druckquelle verbunden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Pumpe beschrieben. Im Gegensatz zur Pumpe nach Fig. 1 kann die Flüssigkeit bei dieser Pumpe frei einlaufen oder angesaugt werden.
Bei frei zulaufender Flüssigkeit wird diese durch den Einlass 18 an die zweite Kammer 23 einströmen, indem sie das Rückschlagventil 17 öffnet. Über das Rohr 25 wird die erste Kammer 22 von der Druckquelle (nicht dargestellt) in einstellbaren Zeitabständen mit Druck beaufschlagt. Die schlauchförmige Membrane 21 wird dadurch das Volumen der zweiten Kammer 23 verringern und die darin angesammelte Flüssigkeit über das Steigrohr 24 in ein Anschlussrohr austragen.
Das im Auslass 20 angeordnete Rückschlagventil 19 verhindert, dass die in das Anschlussrohr ausgetragene Flüssigkeit in die zweite Kammer 23 zurückfliessen kann.
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die Flüssigkeit auch angesaugt werden, indem man die erste Kammer 22 mit einem Unterdruck beaufschlagt. Dadurch wird in der zweiten Kammer 23 ein Unterdruck erzeugt, welcher die Flüssigkeit über den Einlass 18 aus dem Loch absaugt.
Um das Füllen der zweiten Kammer zu beschleunigen oder zu erleichtern, werden mit Vorteil formbeständige Schläuche verwendet. Bei Anwendung von derartigen Elementen kann erreicht werden, dass nur Druckluft von der Druckluftquelle zum Betätigen der Pumpe benötigt wird.
Ebenso wie bei der Pumpe in Fig. 1 kann auch bei der Pumpe nach Fig. 2 die Druckluft nicht in das Anschlussrohr bzw. in den Brunnen entweichen. Wodurch es möglich ist, sowohl beim Betrieb mittels Vakuum als auch mittels Druck eine Anzahl Pumpen parallel zu schalten.
Mit der Pumpe nach Fig. 2 können auch andere Medien, wie Gase, Luft usw., gepumpt werden. Ausserdem ist es von Vorteil, dass die Zeiträume zwischen den einzelnen Druckphasen kürzer sein können als bei den Pumpen mit freiem Zulauf. Dadurch wird die Fördermenge der Pumpe gesteigert.
In der Fig. 3 ist ein Beispiel einer Anlage zum Absenken des Grundwasserspiegels dargestellt. Um den Grundwasserspiegel in einer Zone abzusenken, werden eine Anzahl von Filterbrunnen mit einem Filterrohr 26 und einer Sandschicht 27 zwischen Filterrohr und gewachsenem Erdboden 28 angelegt. In die einzelnen Filterbrunnen wird je eine Pumpe eingeführt, die dann parallel zu den anderen Pumpen mit einer Druckquelle verbunden werden.
21) vorgesehen sind, um das Druckmedium pro Arbeitstakt mengenmässig zu begrenzen, so dass kein Druckmedium in das Steigrohr (7, 24) eindringt.
II. Verfahren zum Betrieb der Pumpanlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Gehäuses (1, 16) intermittierend einem Druck ausgesetzt wird, der sich vom Atmosphärendruck unterscheidet.
UNTERANSPRÜCHE
1. Pumpanlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (7) an seinem dem Auslass (5) entfernten Ende um 1800 umgebogen ist, dass an diesem Ende ein Korb (12) angeordnet ist, und ein schwimmfähiger Ventilkörper (11) im Korb (12) vorgesehen ist, der dazu bestimmt ist, das Steigrohr (9) in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus im Gehäuse zu öffnen oder zu schliessen.
2. Pumpanlage nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Membran den Innenraum des Gehäuses (16) in eine erste und eine zweite Kammer (22, 23) unterteilt, wobei der Einlass (18) und der Auslass (20) in die erste Kammer (22) münden und die Öffnung (25a) zum Zuführen des Druckmediums in die zweite Kammer (23) mündet.
3. Pumpanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (21) schlauchförmig ist.
4. Pumpanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (24) gerade ist und dass es mit seinem dem Auslass (20) entfernten Ende in eine Öffnung in der Unterseite des Gehäuses (16) ragt.
Die Druckquelle weist einen Kompressor 29, einen Vakuumbehälter 30 und einen Druckbehälter 31 auf. Der Kompressor 29 ist über Rohrleitungen, in denen Ventile 32, 33 eingebaut sind, mit den Behältern verbunden. Die Behälter sind ausserdem mit einer Sammelleitung verbunden, an der die einzelnen Pumpen anschliessbar sind. Zwischen den Behältern und der Sammelleitung sind Ventile 34, 35 vorgesehen, welche dem Betrieb entsprechend geöffnet oder geschlossen sind. Eine Steuereinrichtung 36 überwacht den Druck in den Behältern und steuert die einzelnen Ventile.
Der Kompressor 29 saugt aus dem Vakuumbehälter Luft an und fördert sie in den Druckbehälter. Wenn entweder der eingestellte Vakuumwert oder der Luftdruck erreicht ist, wird das Ventil 32 oder 33 so lange geöffnet, bis auch im anderen Behälter der eingestellte Wert erreicht ist. Danach öffnen sich die beiden Ventile. Wenn nun z. B. der Druck im Druckbehäl ter 31 durch Entnahme absinkt, schliesst das Ventil 33 wieder und der Kompressor 29 baut den Druck wieder auf.
The invention relates to a pumping system and a method for operating the pumping system.
When the groundwater level is lowered to carry out construction work, groundwater is sucked in by means of pumps from a number of holes, which are sunk into the ground as required, and the groundwater level is thus lowered.
The purpose of the invention is to create a pumping system which can be used in particular for wells with a small diameter and great depths, which does not require an electric motor as a drive and which eliminates the otherwise usual advance strokes.
According to the invention, this purpose is achieved by a pump system which is characterized by a pump with a housing which has an inlet provided with a check valve on the underside and an outlet provided with a check valve on the upper side and an opening for the intermittent supply of a pressure medium a riser pipe fixed in the outlet of the housing, which protrudes into the housing, and through a tube inserted into the opening, which connects the housing to a pressure source, wherein means are provided in the housing to limit the amount of pressure medium per work cycle so that no Pressure medium penetrates into the riser pipe.
In the following, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 shows a cross section through a first embodiment of a pump;
2 shows a cross section through a second embodiment of a pump, and
3 shows a schematic representation of a system for lowering a groundwater level.
The pump shown in FIG. 1 has a cylindrical housing 1. The housing 1 has an inlet 3 provided with a check valve 2 on the underside and an outlet 5 provided with a further check valve 4 and an opening 6 on the upper side. A riser pipe 7 is attached in the outlet 5 and extends into the interior 8 of the housing 1 extends. The free end 9 of the riser pipe is bent around 1800. The edge 10 of the riser pipe is widened so that it forms a support surface for a ball 11. A basket 12, which serves as a cage for the ball 11, is attached to the end of the tube bent around 1800. The ball 11 is made of a buoyant material and thus releases the opening of the riser pipe 7.
The pump is connected to a collecting line (not shown) via a connecting pipe 13. In the opening 6 a pipe 14 is arranged which connects the housing 1 to a pressure source, not shown.
The operation of the pump is described below. In the case of the pump introduced into a well, liquid will flow through the inlet 3 into the interior 8 of the housing 1 by opening the check valve 2.
The floating valve body 11 is lifted from the edge 10 of the riser pipe 9 by the rising liquid, whereby the outlet for the liquid is released. Via the pipe 14, the interior 8 is acted upon with pressure by the pressure source (not shown) at adjustable time intervals. As a result, the liquid is lifted through the riser 7 into the connection line and the liquid level in the interior 8 is lowered until the floatable valve body 11 rests on the edge 10 of the riser 9 again and thus closes the outlet again. During this period, the check valve 2 in the inlet 3 is also closed so that no liquid is discharged into the well. This prevents the compressed air from escaping via the riser into the connecting pipe or into the hole.
The check valve 4, which is arranged in the outlet 5 of the housing 1, is intended to prevent the liquid lifted into the connection line 13 from doing so; to flow back into the interior 8 of the housing 1.
The pump shown in FIG. 2 has a housing 16 which, like the housing 1 in FIG. 1, has an inlet 18 provided with a check valve 17 on the underside and an outlet 20 provided with a further check valve 19 on the upper side. A membrane 21 is arranged in the housing 16. The membrane 21 is tubular and made of flexible material such as rubber or plastic. The tubular membrane 21 is attached to cylindrical projections which are arranged centrally on the top and bottom of the housing 16 and extend into the interior. The membrane 21 is attached to the side of the projections by suitable means.
The membrane 21 divides the interior of the housing 16 into a first chamber 22 and a second chamber 23, which surrounds the first chamber 22 in an annular manner. A straight riser pipe 24 is attached in the outlet 20, which extends over the length of the second chamber 23 and projects with its free end into the opening in which the check valve 17 for the inlet 18 is arranged. A vent hole 24a is provided in the riser pipe 24. The first chamber 22 is connected to a pressure source (not shown) via a pipe 25.
The operation of the pump is described below. In contrast to the pump according to FIG. 1, the liquid in this pump can freely run in or be sucked in.
If the liquid is flowing freely, it will flow through the inlet 18 to the second chamber 23 by opening the check valve 17. The first chamber 22 is pressurized by the pressure source (not shown) via the pipe 25 at adjustable time intervals. The tubular membrane 21 will thereby reduce the volume of the second chamber 23 and discharge the liquid collected therein via the riser pipe 24 into a connecting pipe.
The check valve 19 arranged in the outlet 20 prevents the liquid discharged into the connecting pipe from flowing back into the second chamber 23.
As already mentioned above, the liquid can also be sucked in by applying a negative pressure to the first chamber 22. As a result, a negative pressure is generated in the second chamber 23, which sucks the liquid out of the hole via the inlet 18.
In order to accelerate or facilitate the filling of the second chamber, shape-retaining hoses are advantageously used. When such elements are used, it can be achieved that only compressed air from the compressed air source is required to operate the pump.
As with the pump in FIG. 1, the compressed air cannot escape into the connection pipe or into the well in the pump according to FIG. 2. This makes it possible to connect a number of pumps in parallel both when operating with vacuum and with pressure.
With the pump according to FIG. 2, other media, such as gases, air, etc., can also be pumped. It is also advantageous that the time periods between the individual pressure phases can be shorter than in the case of pumps with free inlet. This increases the delivery rate of the pump.
In Fig. 3 an example of a system for lowering the groundwater level is shown. In order to lower the groundwater level in a zone, a number of filter wells with a filter pipe 26 and a sand layer 27 are created between the filter pipe and the natural soil 28. A pump is introduced into each filter well, which is then connected to a pressure source parallel to the other pumps.
21) are provided in order to limit the amount of pressure medium per work cycle so that no pressure medium penetrates into the riser pipe (7, 24).
II. The method for operating the pump system according to claim I, characterized in that the interior of the housing (1, 16) is intermittently exposed to a pressure which differs from atmospheric pressure.
SUBCLAIMS
1. Pump system according to claim I, characterized in that the riser pipe (7) is bent at its end remote from the outlet (5) by 1800, that a basket (12) is arranged at this end, and a floatable valve body (11) in the Basket (12) is provided, which is intended to open or close the riser pipe (9) depending on the liquid level in the housing.
2. Pump system according to claim I, characterized in that a membrane divides the interior of the housing (16) into a first and a second chamber (22, 23), the inlet (18) and the outlet (20) in the first chamber (22) open out and the opening (25a) for supplying the pressure medium opens into the second chamber (23).
3. Pump system according to dependent claim 2, characterized in that the membrane (21) is tubular.
4. Pump system according to dependent claim 2, characterized in that the riser pipe (24) is straight and that it protrudes with its end remote from the outlet (20) into an opening in the underside of the housing (16).
The pressure source has a compressor 29, a vacuum container 30 and a pressure container 31. The compressor 29 is connected to the tanks via pipelines in which valves 32, 33 are installed. The containers are also connected to a collecting line to which the individual pumps can be connected. Valves 34, 35, which are opened or closed according to operation, are provided between the containers and the collecting line. A control device 36 monitors the pressure in the containers and controls the individual valves.
The compressor 29 sucks in air from the vacuum container and conveys it into the pressure container. When either the set vacuum value or the air pressure is reached, the valve 32 or 33 is opened until the set value is also reached in the other container. Then the two valves open. If now z. B. the pressure in Druckbehäl ter 31 drops by removal, the valve 33 closes again and the compressor 29 builds up the pressure again.