DE102011085899B4 - Injector pump for transporting heterogeneous sewage effluents in mobile toilets - Google Patents
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Abstract
Die Injektorpumpe ist zur gemeinsamen Foerderung von Medien wie voluminoese und laengliche Erzeugnisse aus textilen und aehnliche Materialien im Strom von fluessigen Haushalts- und faekalen Abfaellen ohne Einschlemmung von Rohrleitungen bestimmt. Die Injektorpumpe zum Transport von homogenen Medien enthaelt einen Eintrittsrohrstutzen und einen Austrittsstutzen, die in einem zylindrischen Gehaeuse so angeordnet werden, dass ein Ringspalt in der Achsrichtung und eine Druckkammer zur Foerderung des Treibmediums in den Ringspalt entstehen. Zusaetzlich wird ein Drallkoerper zum Verdrillen des Treibmediums vorgesehen, der in Form einer Huelse ausgefuehrt ist und auf deren Aussenflaeche durchgehende spiralfoermige Kanaele vorhanden sind. Die Huelse ist in einer Druckkammer auf dem Eintrittsrohrstutzen angeordnet, dessen Ende zugespitzt wird und eine Duese bildet. Der Austrittsstutzen ist in Form einer Lavalduese ausgefuehrt, die einen Konfusor- und einen Diffusorteil mit geradlinigen Erzeugenden aufweist. Der Konfusorteil ist im Gehaeuse in einem Gewindestueck angeordnet, das sich entlang der Achse im Ringspalt relativ zur Duese verstellen laesst.The injector pump is designed for the common transport of media such as voluminoese and long products made of textile and similar materials in the stream of liquid household and faecal waste without the enclosure of pipelines. The injector pump for transporting homogeneous media contains an inlet pipe socket and an outlet nozzle, which are arranged in a cylindrical housing so that an annular gap in the axial direction and a pressure chamber for conveying the propellant in the annular gap arise. In addition, a swirl body for twisting the propellant medium is provided, which is executed in the form of a Hülse and on the Außenflaeche continuous spiralfoermige channels are available. The sleeve is arranged in a pressure chamber on the inlet pipe socket, the end of which is tapered and forms a Duese. The outlet nozzle is in the form of a Lavalduese, which has a Konfusor- and a diffuser part with straight generators. The Confusor part is arranged in the housing in a Gewindestueck, which can be adjusted along the axis in the annular gap relative to the Duese.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Injektorpumpen und kann zur Förderung von flüssigen Abfällen vorwiegend in mobilen Toiletten von Eisenbahntransportmitteln eingesetzt werden.The invention relates to injector pumps and can be used to promote liquid waste mainly in mobile toilets of railway transport.
Es ist ein Unterdruck-Toilettensystem EVAC-2000P für Eisenbahntransportmittel der Firma ”Pillor-EVAC” bekannt, das einen in Verbindung mit einem Sammelbehälter stehenden Abortbecken aufweist und ein Förderverfahren für fäkale Abwässer mit der Ausnutzung einer Unterdruckabsaugleitung realisiert. Zur Unterdruckerzeugung kann eine Unterdruckpumpe oder ein an der Borddruckluftanlage (
Beschrieben ist auch ein Kanalisationssystem für Förderanlagen mit einer Injektorpumpe, bei der der Sammelbehälter keine permanente Unterdruckerzeugung erfordert und unter Atmosphärendruck steht (
Es ist eine Pumpenkonstruktion gemäß der Patentschrift
Im Falle der Förderung von flüssigen Medien mit heterogener Zusammensetzung, bei denen die Abmessungen einzelner Einschlüsse wesentlich größer sein können als der Durchflussquerschnitt von Rohrleitungen (und der Injektorpumpe), sind Verschmutzungen und ein Versagen der Pumpe möglich.In the case of liquid heterogeneous composition media, where the dimensions of individual inclusions may be significantly greater than the flow area of piping (and injector pump), contamination and pump failure are possible.
Bei Rohrleitungen mit einem Querschnitt von 40–60 mm treten beim Einsatz einer Injektorpumpe als Fördermittel Probleme mit Fremdkörpern auf, deren Abmessungen in einem verwickelten und feuchtigkeitsgesättigten Zustand den freien Querschnitt bzw. den Rohrdurchmesser überschreiten. Wenn ein länglicher Körper, z. B. ein Stofflappen, der im ausgebreiteten Zustand einen geringen Querschnitt hat, noch durch die Strömung mitgenommen und zusammen mit ihr durch die Abfallleitung zum Sammelbehälter gefördert werden kann, so ist diese Möglichkeit für einen Knäuel aus dem obenerwähnten Stofflappen schon problematisch, da er je nach Abmessung im Grunde einen Pfropfen für das System darstellt.For pipelines with a cross section of 40-60 mm occur when using an injector pump as a conveyor problems with foreign bodies whose dimensions in an entangled and moisture-saturated state exceed the free cross section and the pipe diameter. If an elongated body, z. As a fabric cloth, which has a small cross-section in the expanded state, can still be carried along by the flow and promoted with her through the waste line to the sump, this possibility for a ball from the above-mentioned cloth rags is already problematic, since he depending on Dimension basically represents a plug for the system.
Mit der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit der Beförderung von voluminösen und länglichen Gegenständen gegeben, zum Beispiel von textilen und ähnlichen Materialien in einem Flüssigkeitsstrom, ohne dass die Abfallrohrleitungen dabei eingeschlämmt werden. Dieser Effekt wird durch die Besonderheiten der konstruktiven Ausführung der Injektorpumpe erreicht, die nicht nur die Erzeugung eines großen spezifischen Unterdruckes pro Flächeneinheit durch das Treibmedium, sondern auch ein Verdrehen des Abfallmaterialstromes ermöglicht. Im Ergebnis wird einem Fremdkörper neben einem großen Saugimpuls auch ein Drall beim Durchgang vermittelt, die Feuchtigkeit wird ausgepresst, entsprechend verringert sich sein freier Querschnitt, was die Förderung der Fremdkörper durch die Mitnahme durch die Strömung erleichtert. Darüber hinaus ist zu bemerken, dass ein Fremdkörper beim Durchgang durch ein Kraftfeld mit Drallwirkung sich an der Pumpenachse orientiert und dadurch zentriert wird, was zur Verringerung seiner Reibung an den Rohrwänden und damit zum erfolgreichen Transport in den Sammelbehälter beiträgt. Darüber hinaus bewirkt der zwangsweise erzeugte Drall des Mediums in Verbindung mit einer hohen Saugwirkung eine Selbstreinigung der Rohre und verhindert damit das Versagen des Fördersystems als Ganzes.With the present invention there is the possibility of conveying voluminous and elongate objects, for example textile and similar materials in a liquid stream, without slurrying the waste pipes in the process. This effect is achieved by the peculiarities of the structural design of the injector pump, which not only allows the generation of a large specific negative pressure per unit area by the driving medium, but also a rotation of the waste material stream. As a result, a foreign body in addition to a large suction pulse and a swirl during the passage mediated, the moisture is pressed, accordingly reduces its free cross-section, which facilitates the promotion of the foreign body by the entrainment by the flow. In addition, it should be noted that a foreign body, as it passes through a force field with a twist effect, is oriented on the pump axis and thereby centered, which contributes to reducing its friction on the tube walls and thus to successful transport into the collecting container. In addition, the forcibly generated swirl of the medium in conjunction with a high suction effect a self-cleaning of the pipes and thus prevents the failure of the conveyor system as a whole.
Die zum Patent angemeldete Injektorpumpe zur Förderung von heterogenen Medien weist einen Eintritts- und einen Austrittsrohrstutzen auf, sowie einen im Pumpengehäuse angeordneten Stutzen zur Zuführung des Treibmediums, wobei der Eintritts- und der Austrittsrohrstutzen in einem zylindrischen Gehäuse so angeordnet sind, dass ein Ringspalt in der Achsrichtung und eine Druckkammer in der Radialrichtung entstehen.The patent-pending injection pump for conveying heterogeneous media has an inlet and an outlet pipe socket, and arranged in the pump housing nozzle for supplying the propellant, wherein the inlet and the outlet pipe stubs are arranged in a cylindrical housing so that an annular gap in the Axial direction and a pressure chamber in the radial direction arise.
Die Injektorpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass sie zusätzlich einen in der Druckkammer auf dem Zuführungsrohrstutzen angeordneten Drallkörper für das Treibmedium enthält, der in Form einer Hülse ausgeführt ist, auf deren Außenfläche durchgehende spiralförmige und zu den Hülsenstirnseiten hin offene Kanäle vorhanden sind. Der Austrittsstutzen ist in Form einer Lavaldüse ausgeführt, die einen Konfusor- und einen Diffusorteil mit geradlinigen Erzeugenden aufweist. Der Konfusorteil ist im Gehäuse auf einem Gewindestück angeordnet, das eine Verstellung entlang der Achse im Ringspalt ermöglicht. Der Öffnungswinkel des Konfusorteils beträgt α1 = 55–65°, das Verhältnis der Konfusorteillänge LC zur Diffusorteillänge LD in der Achsrichtung beträgt LC/LD = 0,22–1,1, und das Verhältnis des Innendurchmessers d2 Austrittsstutzenendteils zum Innendurchmesser d1 des Eintrittsstutzenendteils beträgt d2/d1 = 1,0–1,5. The injector pump is characterized by the fact that it additionally contains a swirling body for the driving medium, which is arranged in the pressure chamber on the feed pipe socket and which is in the form of a sleeve, on the outer surface of which there are continuous spiral channels open to the sleeve end faces. The outlet nozzle is designed in the form of a Laval nozzle, which has a Konfusor- and a diffuser part with rectilinear generatrix. The Confusor part is arranged in the housing on a threaded piece, which allows adjustment along the axis in the annular gap. The opening angle of the confuser part is α 1 = 55-65 °, the ratio of the confocal pin length L C to the diffuser pin length L D in the axial direction is L C / L D = 0.22-1.1, and the ratio of the inside diameter d 2 outlet port end part to Inner diameter d 1 of the inlet nozzle end portion is d 2 / d 1 = 1.0-1.5.
Die Einrichtung kann sich dadurch kennzeichnen, dass die durchgehenden spiralförmigen Kanäle unter einem Winkel von 15–60° zur Längsachse angeordnet sind.The device may be characterized in that the continuous spiral channels are arranged at an angle of 15-60 ° to the longitudinal axis.
Die Einrichtung kann sich auch dadurch kennzeichnen, dass der Innendurchmesser d1 des Eintrittsstutzens d1 = (1,0–1,3) dk beträgt, wobei dk – der Durchmesser des engsten Querschnitts der Lavaldüse des Austrittsstutzens ist, und dass das Endteil des Austrittsstutzens mit einem Flansch versehen ist.The device can also be characterized in that the inner diameter d 1 of the inlet nozzle d 1 = (1.0-1.3) d k , where d k - is the diameter of the narrowest cross section of the Laval nozzle of the outlet nozzle, and that the end part the outlet nozzle is provided with a flange.
Das technische Ergebnis besteht in der Vereinfachung der Beförderung von flüssigen haushalts- und fäkalen Abfallströmen durch die Selbstzentrierung des aus potentiell einschlämmungsgefährdeten Festkörpern und Gegenständen aus textilen und ähnlichen Materialien bestehenden Injektorpumpentraktes entlang seiner Längsachse aufgrund ihrer mechanischen Verwindung in den Fällen, wenn ihre Abmessungen größer als der freie Querschnitt des Eintrittsstutzens sind. Darüber hinaus wird die Erhöhung der Saugwirkung der Injektorpumpe gewährleistet.The technical result is to simplify the transport of liquid household and faecal waste streams through the self-centering of the injector tract, which is made of potentially fibrous solids and articles of textile and similar materials, along its longitudinal axis due to its mechanical distortion in cases where its dimensions are greater than that are free cross-section of the inlet nozzle. In addition, the increase in suction of the injector pump is ensured.
Bei Kanalisationsrohren mit einem Durchmesser von 40–60 mm stellen bei der Förderung mit einer Injektorpumpe die Gegenstände Probleme dar, deren Abmessungen in einem verwickelten und feuchtigkeitsgesättigten Zustand größer sind als der freie Rohrquerschnitt bzw. der Rohrdurchmesser. Wenn ein länglicher Gegenstand zum Beispiel ein Stofflappen ist, der in seinem ausgebreiteten Zustand einen geringen Querschnitt hat, durch den Abfallstrom mitgenommen und zusammen mit ihm über eine Abfallleitung zum Sammelbehälter gebracht werden kann, so stellt diese Möglichkeit für den gleichen Stoffknäuel, zum Beispiel für eine mit Abfallströmen getränkte Bindenrolle, ein Problem dar, da dieser Stoffknäuel je nach seinen Abmessungen im Grunde ein Pfropfen für dieses System ist. Die Anmelder weisen erstmalig auf die Möglichkeit hin, voluminöse und längliche Erzeugnisse aus textilen und ähnlichen Materialien im Kanalisationsstrom zu befördern, ohne eine Einschlämmung von Rohrleitungen zu verursachen. Dies wird durch die Besonderheiten der konstruktiven Ausführung der Injektorpumpe erreicht, dank denen nicht nur ein höherer spezifischer Druck der Treibluft und damit ein höheres Vakuum in der Mischkammer erreicht wird, sondern auch eine Drallerzeugung im Abfallstrom. Im Ergebnis dessen wird dem Erzeugnis beim Passieren der Mischkammer nicht nur ein hoher Saugimpuls, sondern auch ein Drall vermittelt, die Feuchtigkeit wird aus ihm herausgepresst, sein Querschnitt wird entsprechend dem freien Querschnitt verringert, und er lässt sich zusammen mit dem Abfallstrom ohne Schwierigkeiten zum Sammelbehälter leiten. Es ist zu bemerken, dass ein Gegenstand beim Passieren eines Drallkraftfeldes sich an der Pumpenachse orientiert, er wird zentriert, damit wird auch seine Reibung an den Wänden reduziert, was zu seiner erfolgreichen Leitung zum Sammelbehälter beiträgt. Darüber hinaus trägt die aufgezwungene Verdrehung des Mediums zusammen mit der Erhöhung der Saugwirkung zusätzlich zur Selbstreinigung von Kanalisationsrohren bei und verhindert damit Funktionsstörungen des ganzen Toilettensystems.In sewage pipes with a diameter of 40-60 mm in the promotion with an injector pump, the objects are problems whose dimensions are greater in an entangled and moisture-saturated state than the free pipe cross-section or the pipe diameter. For example, if an elongate object is a fabric flap which has a small cross-section in its expanded state, can be entrained by the waste stream and brought together with it via a waste line to the collection container, this possibility presents itself to the same fabric wad, for example one A binder roll soaked in waste streams is a problem because, depending on its dimensions, this tangle of material is basically a plug for this system. Applicants are the first to point out the possibility of transporting voluminous and elongate products of textile and similar materials in the sewer stream without causing pipe-line slurry. This is achieved by the peculiarities of the structural design of the injector, thanks to which not only a higher specific pressure of the blowing air and thus a higher vacuum in the mixing chamber is achieved, but also a swirl generation in the waste stream. As a result, when passing through the mixing chamber, the product is given not only a high suction pulse but also a swirl, the moisture is squeezed out, its cross section is reduced according to the free cross section, and it is easy to collect with the waste stream to the sump conduct. It should be noted that an object, as it passes through a swirl force field, orients itself along the pump axis, it is centered, thus also reducing its friction on the walls, which contributes to its successful conduction to the reservoir. In addition, the imposed twisting of the medium, together with the increase in the suction effect, additionally contributes to the self-cleaning of sewer pipes and thus prevents malfunctions of the entire toilet system.
Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert.
Die Injektorpumpe umfasst einen Profilrohr-Eintrittsstutzen
Zwischen der Außenfläche
Der Öffnungswinkel des Konfusorteils
Das Verhältnis der Konfusorteillänge LC zur Diffusorteillänge LD in der Achsrichtung O-O beträgt LC/LD = 0,9–1,1. Die Befestigung der Austrittsstutzens
Das Verhältnis des Innendurchmessers d2 des Austrittsstutzens
In
Die Injektorpumpe funktioniert bei der Förderung eines Stromes heterogener Medien wie folgt. Beim Einleiten des Treibmediums (der Druckluft) in den Stutzen
Treten im Strom von heterogenen fäkalen Abwässern zufällig unvorhersehbare Elemente auf, deren Struktur sich von der Struktur gewöhnlicher Fäkalien unterscheidet, insbesondere Körperpflegemittel, einzelne Kleidungsstücke und Pflegemittel vorwiegend aus faserigen und/oder textilen Materialen, deren kleinste Abmessungen größer sind als der Durchmesser des Eintrittstutzens, erfolgt ihre Verwindung. Der freie Querschnitt des Elementes bzw. der Elemente verringert sich entsprechend, und die Elemente werden zusammen mit dem Abfallstrom ohne weiteres in den Sammelbehälter gefördert.Occur in the flow of heterogeneous fecal waste water accidentally unpredictable elements whose structure differs from the structure of ordinary faeces, in particular personal care products, individual garments and care products mainly of fibrous and / or textile materials whose smallest dimensions are greater than the diameter of the inlet nozzle takes place her twist. The free cross-section of the element (s) decreases accordingly, and the elements are readily conveyed into the sump together with the waste stream.
Versuche haben bestätigt, dass ein sich in einem heterogenen Flüssigkeitsstrom befindlicher Fremdkörper beim Durchströmen eines Kraftfeldes mit Drallwirkung in Richtung zur Injektorpumpenachse orientiert wird. Das trägt nicht nur zu seiner effektiven Förderung bei, sondern bringt die Wirkung einer mechanischen bzw. hydrodynamischen Reinigung bei Einschlämmungen dieses Systems als Ganzes mit sich. Beim Modellieren der Förderprozesse von flüssigen Medien, die mit Fremdkörpern aus Faserstoffen behaftet sind, deren Abmessungen in einem verwickelten Zustand größer sind als der Durchmesser des Eintrittsstutzens
Wie die obenbeschriebenen und andere Versuche zeigten, erleichtert die zum Patent angemeldete Konstruktion der Injektorpumpe eine gemeinsame Förderung von heterogenen Medien in Form von voluminösen und länglichen Gegenständen aus textilen und ähnlichen Materialien im Strom von flüssigen Haushalts- und fäkalen Abfällen, ohne dass die Förderleitungen eingeschlämmt werden. Dieses technische Ergebnis wird durch die Selbstzentrierung von zur Einschlämmung neigenden festen Fremdkörpern und von Fremdkörpern aus textilen und ähnlichen Materialien um die Längsachse des Injektorpumpentraktes erreicht, deren Abmessungen größer sind als der freie Querschnitt des Eintrittsstutzens. Darüber hinaus wird eine höhere Saugwirkung erreicht.As the above-described and other experiments have shown, the patent pending design of the injector pump facilitates co-promotion of heterogeneous media in the form of voluminous and elongated articles of textile and similar materials in the stream of household and fecal waste streams without slurrying the delivery lines , This technical result is achieved by the self-centering of slurry-prone solid debris and debris of textile and similar materials about the longitudinal axis of the injector pump tract whose dimensions are greater than the free cross-section of the inlet stub. In addition, a higher suction effect is achieved.
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