DE10331578B4

DE10331578B4 - Abwasserpumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten

Info

Publication number: DE10331578B4
Application number: DE10331578A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Metzner
Original assignee: SPECHTENHAUSER PUMPEN GmbH
Current assignee: SPECHTENHAUSER PUMPEN GmbH
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2023-07-12
Also published as: DE10331578A1

Abstract

Abwasserpumpensystem (1) mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten (2, 3, 17, 18), wobei die Pumpen (4) einen gleichbleibend großen oder in Strömungsrichtung größer werdenden Kanalinnendurchmesser (5), gleichgroße oder in Strömungsrichtung größer werdenden Ansaugstutzen (6), gleichgroße oder in Strömungsrichtung größer werdende Ausgangsdruckstutzen (7) und gleichartige Kupplungselemente (8) aufweisen und hintereinander in Serie in Strömungsrichtung des Pumpenmediums angeordnet sind, und wobei an den Pumpen (4) Drehstrommotoren (9) angeordnet sind, die jeweils eine elektrische Nennleistung aufweisen, welche unterhalb einer genormten Leistungsgrenze für einen vorgeschriebenen Einsatz eines Stern-Dreieck-Anlaufschalters bleibt, und die gemeinsam eine elektrische Gesamtnennleistung aufweisen, die oberhalb dieser Leistungsgrenze liegt, und wobei das letzte stromabwärts angeordnete Kanalradpumpenaggregat (3) einen Frequenzumformer (FU) aufweist, der die Pumpenleistung des letzten Kanalradpumpenaggregats (3) regelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abwasserpumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten, wobei jedes Aggregat eine Kanalradpumpe und einen zugehörigen Drehstrommotor aufweist.

Aus der Druckschrift DD 143 455 ist ein Pumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten bekannt, wobei die Pumpen in Strömungsrichtung gleichbleibend große Kanalinnendurchmesser, Ansaugstutzen und Ausgangsdruckstutzen aufweisen und hintereinander in Serie angeordnet sind, wobei das letzte, stromaufwärts angeordnete Kanalradpumpenaggregat drehzahlgeregelt ist.

Weitere Kanalradpumpenaggregate sind aus der Druckschrift DE 199 58 319 A1 bekannt und eignen sich besonders zum Abpumpen von ungesiebtem Schmutz und Abwasser mit Feststoffen, sowie zum Abpumpen von langgestreckten faser- und folienartigen und in dem Abwasser schwebenden Gegenständen. Derartige Kanalradpumpen haben sich auch bei Hochwassereinsätzen bewährt und kommen zum Auspumpen von Schächten, von Baugruben und zum Absenken von Grundwasserspiegeln in Einsatz. Für den Einsatz derartiger Kanalradpumpen in Abwasserentsorgungsanlagen ist entscheidend, dass Fördermenge und Förderdruck der Pumpe optimal an die Anforderungen der Abwasserförderung angepasst sind. Eine derartige optimale Anpassung wird bisher nur in Stufen erreicht, indem bei einem höheren Förderdruckbedarf oder einem höheren Fördermengenbedarf eine Pumpe eingesetzt wird, die zu einer höheren Nennleistungsklasse gehört.

Damit ist der Nachteil verbunden, dass bei einer Pumpe aus einer höheren Nennleistungsklasse eine aufwendige Anlaufschaltung einzusetzen ist, um das EVU-Netz beim Anfahren dieses Kanalradpumpenaggregats nicht zu überlasten. Eine derart aufwendige Anlaufschaltung besteht darin, dass der Pumpenmotor als Drehstrommotor zunächst im Stern angefahren wird und dann in den Dreiecksbetrieb umgeschaltet und übergegangen wird, wie es aus der Druckschrift, Bieniek, K: Tauchmotoren und Nassläufermotoren zum elektrischen Antrieb von Kreiselpumpen im Fördermedium, KSB Technische Berichte 23, 1988, Seiten 9 bis 17, bekannt ist. Ein weiterer Nachteil beim Einsatz von Pumpen mit erhöhter Nennleistungsklasse ist das Problem, die geforderte Anpassung optimal zu gestalten, das heißt den für Abwasser vorgeschriebenen und zugelassenen Bereich für die Fließgeschwindigkeit einzuhalten, der zwischen 0,7 und 2,1 m/s liegt. Somit ist eine Feinstufung in der Nennleistungsklassifizierung von Abwasserpumpen erforderlich, um für jeden Anwendungsfall die passende Größenordnung des Abwasserpumpenaggregats zur Verfügung zu stellen.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Abwasserpumpensysteme, die auf einem einzelnen optimal angepassten Abwasserpumpenaggregat basieren, dass bei Ausfall der Pumpe ein Totalausfall der Abwasserentsorgung auftreten kann, zumal die Zuverlässigkeit der Gesamtanlage von einem einzigen Abwasserpumpenaggregat abhängig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abwasserpumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten anzugeben, das optimal an den Fördermengenbedarf und den Förderdruckbereich einer Abwasseranlage anpassbar ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Abwasserpumpensystem zu schaffen, das kostengünstig bereitgestellt werden kann, eine verbesserte Zuverlässigkeit aufweist und mit einem minimalen Aufwand an Steuer- und Regelaggregaten auskommt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Abwasserpumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten geschaffen, wobei die Kanalradpumpen einen gleichbleibend großen oder in Strömungsrichtung größer werdenden Kanalinnendurchmesser aufweisen. Darüber hinaus weisen die mehreren Kanalradpumpenaggregate gleich große oder in Strömungsrichtung größer werdende Ansaugstutzen, gleich große oder in Strömungsrichtung größer werdenden Ausgangsdruckstutzen und gleichartige Kupplungselemente auf. Dieses hat den Vorteil, dass eine erhebliche Verbilligung der Abwasserpumpensysteme möglich wird, zumal eine höhere Anzahl an gleichartigen Komponenten für ein Abwasserpumpensystem einsetzbar ist. Ein besonderer Vorteil liegt in einem identischen, mindestens gleichbleibend großen Kanalinnendurchmesser der Pumpen, zumal erfindungsgemäß diese Pumpen hintereinander in Serie in Strömungsrichtung des Pumpenmediums angeordnet sind.

Durch den identischen, gleichbleibend großen oder in Strömungsrichtung größer werdenden Kanalinnendurchmesser wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, dass keinerlei Verengungen in dem Förderkanal der hintereinandergeschalteten Pumpen auftreten können und somit die obenerwähnten Vorteile einzelner Kanalradpumpenaggregate nun auch für das gesamte Abwasserpumpensystem beibehalten werden, das bedeutet, selbst langgestreckte textile, schwebende oder Plastikfolie aufweisende Gegenstände werden neben Feststoffen ungehindert und unzerstört durch das Abwasserpumpensystem aus mehreren hintereinander angeordneten Kanalradpumpenaggregaten hindurchgefördert. An den Kanalradpumpen sind wiederum mindestens gleichgroße Drehstrommotoren angeordnet, die jeweils eine elektrische Nennleistung aufweisen, welche unterhalb einer genormten Leistungsgrenze für einen vorgeschriebenen Einsatz eines Stern-Dreiecks-Anlaufschalters bleiben. Die gemeinsame elektrische Gesamtnennleistung des Abwasserpumpensystems liegt jedoch oberhalb dieser Leistungsgrenze.

Das hat den Vorteil, dass trotz der hohen Gesamtnennleistung ein sanfter Anlauf des Abwasserpumpensystems mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten gewährleistet werden kann, ohne eine aufwendige Stern-Dreieck-Anlaufschaltung vorzusehen, so dass die Kosten für das Abwasserpumpensystem minimiert werden können. Lediglich das letzte stromabwärts angeordnet Kanalradpumpenaggregat weist einen Frequenzumformer auf, welcher die Pumpleistung des letzten Kanalradpumpenaggregats regelt. Ein derartiger Frequenzumformer der lediglich für eines der mehreren Kanalradpumpenaggregate ausgelegt ist kann entsprechet klein dimensioniert bleiben und reduziert somit ebenfalls die Kosten des Gesamten Abwasserpumpensystems. Darüber hinaus ermöglicht die Steuerung des letzten stromabwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregats über einen Frequenzumformer eine Feinanpassung sowohl der Fördermenge als auch des Förderdrucks der Gesamtanlage.

Generell hat das erfindungsgemäß Abwasserpumpensystem somit den Vorteil, dass eine konstante Grundlast an Fördermenge bzw. Förderdruck durch die stromaufwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregate gewährleistet wird und lediglich das letzte stromabwärts angeordnete Kanalradpumpenaggregat gewährleistet die Feinanpassung. Darüber hinaus hat das Abwasserpumpensystem mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten den Vorteil, dass bei Ausfall einer der Ka nalradpumpenaggregate, beispielsweise durch Kurzschluss in der Netzversorgung, nicht das gesamte Abwassersystem zusammenbricht, sondern dass lediglich der entsprechende Anteil des betroffenen Kanalradpumpenaggregats an Fördermenge und/oder Förderdruck für das Gesamtsystem ausfällt, jedoch die ausgefallene Kanalradpumpe das Abwasser ungehindert strömen lässt. Ein weiterer nicht unerheblicher Vorteil liegt darin, dass mit immer größer werdenden Pumpenklassen die Handhabung der Pumpenagregate bei Wartung, Instandsetzung und beim Auswechseln durch die Gewichtszunahme erschwert wird. Dieses ist jedoch nicht der Fall bei dem erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystem, welches mit mehreren kleineren Kanalradpumpenaggregaten die Anpassung an höhere Fördermengen und Förderdrücke verwirklicht.

Schließlich ergibt sich für das erfindungsgemäße Abwasserpumpensystem der Vorteil, dass die räumliche Gestaltung des Abwasserpumpensystems äußerst flexibel ist und an die örtlichen Gegebenheiten einer Abwasseranlage vollständig angepasst werden kann. So kann die Hintereinanderschaltung entweder in die Höhe bei gleichzeitig minimalen Flächenbedarf gebaut werden oder auf einer Grundfläche niedrig, aber dafür mit höherem Flächenbedarf realisiert werden. Auch können, wie die Ausführungsformen später zeigen, relativ komplexe und doch kompakte Aneinanderschaltungen von mehreren Kanalradpumpenaggregaten realisiert werden, um den Anforderungen an Fördermenge und Förderdruck einer Abwasseranlage zu genügen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Abwasserpumpensystem eine Steuerschaltung auf, die einen Folgeschalter zum Einschalten der Kanalradpumpenaggregate nacheinander in Strömungsrichtung des zu pumpenden Mediums aufweist. Ein derartiger Folgeschalter gewährleistet den oben erwähnten sanften Anlauf des erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystems, da beim Anlauf jeweils nur eine Nennleistung des mehrere Kanalradpumpenaggregate umfassenden Abwasserpumpensystems zeitlich gestaffelt bereitzustellen ist. Der Folgeschalter verhindert somit, dass gleichzeitige Anlaufen sämtlicher Kanalradpumpenaggregate des erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystems. Darüber hinaus kann jedes der Kanalradpumpenaggregate eine Drehrichtungskontrol le und/oder einen Phasenwender aufweisen, um bei einer entfernten Hintereinanderschaltung von mehreren Kanalradpumpenaggregaten eine individuelle Anpassung der Drehrichtung bzw. der Phase für jedes Kanalradpumpenaggregat zu gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kanalradpumpenaggregate nebeneinander auf einer Grundplatte angeordnet, wobei der Ansaugstutzen und der Ausgangsdruckstutzen des ersten Kanalradpumpenaggregats und weiterer Kanalradpumpenaggregate horizontal ausgerichtet sind und ein in Strömungsrichtung letztes Kanalradpumpenaggregat einen horizontalen Ansaugstutzen und einen vertikal ausgerichteten Ausgangsdruckstutzen aufweist. Mit dieser Anordnung der Kanalradpumpenaggregate des erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystems wird eine niedrige Bauhöhe erreicht bei gleichzeitiger senkrechter, Abgabe des mit einem mehrfachen Förderdruck eines einzelnen Kanalradpumpenaggregates geförderten Schmutzwasser- oder Brachwassermediums.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst Kanalradpumpenaggregate, mit 90° zueinander abgewinkelten Ansaug- und Ausgangsdruckstutzen, welche übereinander auf einer Grundplatte angeordnet sind, wobei zwischen den Kanalradpumpenaggregaten jeweils ein 90°-Krümmer mit einem Innendurchmesser, der dem Kanalinnendurchmesser entspricht, angeordnet ist. Dabei ist der Krümmer jeweils an den Ausgangsdruckstutzen eines stromaufwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregates und an den Ansaugstutzen eines nachfolgenden stromabwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregats angeflanscht.

Diese Ausführungsform des Abwasserpumpensystems hat den Vorteil, dass eine minimale Grundfläche für den Aufbau des Abwasserpumpensystems erforderlich ist und dieses Abwasserpumpensystem im wesentlichen in die Höhe baut, da jeweils eines der Kanalradpumpenaggregate über dem anderen der Kanalradpumpenaggregate angeordnet ist. Die 90°-Krümmer weisen, wie oben erwähnt, den gleichen Innendurchmesser auf, welcher dem Kanalinnendurchmesser der Kanalradpumpen entspricht. Damit wird gewährleistet, dass keine Engpässe oder Verengungen im Strömungskanal der aneinander und hintereinander geschalteten Kanalradpumpenaggregate auftritt, so dass selbst lange Textil- und Plastikbahnen unbeschadet durch das Abwasserpumpsystem hindurchgezogen werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Kupplungselemente saug- und druckseitige Storz-Kupplungen auf. Derartige Storz-Kupplungen werden im wesentlichen im Feuerwehrbereich und Katastrophenschutz als Schnellkupplungen eingesetzt und haben den Vorteil, dass sie durch ihre normierte Klassifizierung beliebig aneinandergesetzt werden können, ohne den Gesamtstrom durch das Abwasserpumpensystem zu behindern.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den Kanalradpumpenaggregaten Verbindungsrohre und/oder Verbindungsschläuche angeordnet, wobei der Kanalinnendurchmesser der Verbindungsrohre und/oder Verbindungsschläuche dem Kanalinnendurchmesser der Kanalradpumpenaggregate entspricht. Ein derartiges Abwasserpumpensystem ist insbesondere bei Katastropheneinsätzen von Vorteil, zumal mit Hilfe der Verbindungsschläuche, die vorzugsweise Spiralschläuche aus Polyvinylchlorid aufweisen, der Vorteil verbunden ist, dass Geländeunebenheiten überwunden werden können und jeweils nach einer normierten Feuerwehrschlauchlänge von beispielsweise 20 m ein weiteres Kanalradpumpenaggregat eingesetzt werden kann, um größere Entfernungen zu einem aufnahmefähigen Abwasserschacht oder Abwassergraben zu überwinden.

Dazu können beliebig viele Verbindungsschlaucheinheiten über zwischengeschaltete Kanalradpumpenaggregate aneinandergekoppelt werden, zumal wenn die Kupplungselemente der Kanalradpumpenaggregate saug- und druckseitige Storz-Kupplungen aufweisen.

Ein weiterer Vorteil eines derart gestreckten Abwasserpumpensystems liegt darin, dass das erste stromaufwärts gelegene Kanalradpumpenaggregat mit seiner Ansaugöffnung nicht durch einen Siebkorb geschützt werden muss, der sich im Katastrophenfall relativ schnell durch schwebende Kunststofffolien im Hochwasser verstopft werden kann, sondern dass vielmehr der Ansaugstutzen des ersten Kanalradpumpenaggregats in seinem vollen Querschnitt zur Verfügung steht und derartige Kunststofffolien und textile Gegenständen, wie Kleidungsstücke, in voller Länge durch den Kanalinnendurchmesser des Abwasserpumpensystems hindurchschleust, ohne den Ansaugstutzen zu verstopfen oder innerhalb des Kanalsystems Verstopfungen hervorzurufen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist jedes der Kanalradpumpenaggregate des Abwasserpumpensystems mechanische Stützelemente auf, welche die Kupplungselemente entlasten. Dazu kann eine Einzelstütze am Motorende angeflanscht sein, während am Ansaugstutzen eine sich in zwei Stützbeine spreizende Stützplatte angekoppelt ist. Diese Stützplatte ist als Gabel ausgebildet oder lässt eine Bohrung für den Ansaugstutzen frei. Dabei geht die Stützplatte zu einer Grundplatte des Abwasserpumpensystems hin in eine Fußplatte über. Durch derartige Stützelemente wird eine Dreipunktaufhängung oder Dreipunktabstützung des Abwasserpumpensystems gewährleistet. Die Einzelstützen, die mit dem Drehstrommotorgehäuse zusammenwirken werden bei einer vertikalen Anordnung der Kanalradpumpenaggregate in stromabwärtiger Richtung des zu pumpenden Mediums länger, während die oben beschriebene Dreipunktabstützung bei einem Abwasserpumpensystem, dessen Kanalradpumpenaggegate nebeneinander angeordnet sind, sich unmittelbar auf einen gemeinsamen Bodenplatte abstützt.

Ein bevorzugter Bereich für den Kanalinnendurchmesser der Kanalradpumpenaggregate liegt zwischen 30 und 100 mm. Dabei ist jedoch zu beachten, dass jedes der Kanalradpumpenaggregate in dem erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystem identische Kanalinnendurchmesser oder in Strömungsrichtung zunehmende Kanalinendurchmesser aufweist, so dass keinerlei Verengung im System auftritt. Dabei kann in dem Abwasserpumpensystem eine stufenweise Erweiterung der Durchmesser von Kanalradpumpenaggregat zu Kanalradpumpenaggregat in stromabwärtiger Richtung vorgesehen werden, da dann ebenfalls keine Ursache für eine Verstopfung gegeben ist. In diesem Fall hat das erste Kanalradpumpenaggregat das stromaufwärts gelegen ist, den kleinsten Kanalinnendurchmesser, während das letzte stromabwärtige Kanalradpumpenaggregat den größten Kanalinnendurchmesser aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, weisen die Kanalradpumpenaggregate eine Staffelung im Kanalinnendurchmesser in Stufen von etwa 10 mm auf. Eine bevorzugte Staffelung weist 40 mm, 50 mm, 60 mm, 76 mm oder 80 mm Kanalinnendurchmesser auf.

Jedes der Kanalradpumpenaggregate, weist Trocken- und Dauerlauf geeignete Gleitringdichtungen auf. Diese Gleitringdichtungen sind insbesondere zur Abdichtung des Drehstrommotorraumes eingesetzt und schützen den Abwasserbereich vor einem Eindringen von Schmierstoffen des Drehstrommotors.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Pumpengehäuse seewasserbeständig und aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Edelstahllegierung hergestellt. Das seewasserbeständige Pumpengehäuse hat den Vorteil, dass die Lebensdauer des Pumpengehäuses nicht durch Erosion oder Korrosion verkürzt wird. Vielmehr garantieren diese Legierungen eine hohe Lebensdauer und eine hohe, lang andauernde Maßhaltigkeit der Pumpengehäuse.

Darüber hinaus weist jede Kanalradpumpe ein seewasserbeständiges, sowie säuren- und laugenbeständiges Kanalrad aus einer Aluminiumbronze auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Korrosion oder Erosion der Kanalradoberfläche trotz aggressiver Abwassermedien die Oberfläche des Kanalrades aufgrund der Aluminiumbronze nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die thermische Leitfähigkeit einer derartigen Aluminiumbronze wesentlich höher, als bei Kanalrädern aus Grauguss oder Edelstahlguss, so dass die Motorwärme unmittelbar über die Antriebswelle zum Kanalrad und über das Kanalrad, selbst an das abzupumpende Medium abgegeben werden kann. Um weiterhin die Lebensdauer des Abwasserpumpensystems zu gewährleisten, sind sämtliche Konstruktionselemente, wie Schraubverbindungen oder Stützelemente, ebenfalls aus Edelstahl hergestellt.

Zur leichteren Handhabung der Kanalradpumpenaggregate beim Zusammenbau, bei der Wartung und bei der Instandsetzung des Abwasserpumpensystems, sind Traggriffe und/oder Klappgriffe aus Edelstahl an jedem der Kanalradpumpenaggregate angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist das erste Kanalradpumpenaggregat in stromaufwärtiger Richtung des abzupumpenden Mediums einen Flachabsaugkrümmer auf. Ein derartiger Flachabsaugkrümmer ist aus Polyethylen oder Edelstahl hergestellt und weist einen Stützansatz auf, der verhindert, dass der Flachabsaugkrümmer durch unerwartete Kippbewegungen des Abwasserpumpensystems in seiner Wirkung eingeschränkt wird. Vielmehr sorgt der Stützansatz an der Eingangsöffnung des Flachabsaugkrümmers für einen Mindestabstand zwischen dem Bodenbereich eines Behälters aus dem Abwasser abzupumpen ist und der Ansaugöffnung des Flachansaugkrümmers.

Weiterhin ist es möglich, das Abwasserpumpensystem derart zu optimieren, dass es für ein Abpumpen von dampfendem und heißem Abwasser einsetzbar wird. Dazu weist jedes der Kanalradpumpenaggregate heißwassergeeignete Gleitringdichtungen, wärmeunempfindliche Wellenlagerungen, Silikondichtungen, hochtemperaturgeeignete Motorwicklungen und hochtemperaturgeeignete Kupplungselemente auf. Durch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abwasserpumpensystems werden die Anwendungsmöglichkeiten auf Leckagen in Fernwärmenetzen, auf Leckagen in Kühlwasserkreisläufen von Kraftwerken oder von der Industrie, auf Leckagen in Dampfnetzen und für Reinigungsarbeiten an Rohren, Schächten, Tanks oder Maschinen erweitert.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abwasserpumpensystem, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 zeigt ein Diagramm der Regelbarkeit von Fördermenge und Förderdruck eines Abwasserpumpensystems, gemäß der Erfindung,
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abwasserpumpensystem, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abwasserpumpensystem gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 5 gezeigt wird,
7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems, gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
8 zeigt eine Prinzipskizze eines Abwasserpumpensystem, gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abwasserpumpensystem 1, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet ein erstes Kanalradpumpenaggregat und das Bezugszeichen 3 kennzeichnet ein zweites Kanalradpumpenaggregat, wobei das zweite Kanalradpumpenaggregat 3 gleichzeitig das stromabwärts letzte Kanalradpumpenaggregat diese Abwasserpumpensystems 1 ist. Die Bezugszeichen 4 kennzeichnen die Kanalradpumpen der Aggregate, wobei unter Kanalradpumpenaggregat die Gesamteinheit aus Pumpenteil und Motorteil verstanden wird. Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet die Drehstrommotore des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 und des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet Kupplungselemente zwischen den Kanalradpumpenaggregaten. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet Stützelemente, die eine Dreipunktauflage der Kanalradpumpenaggregate 2 und 3 auf einer Grundfläche gewährleisten, wobei die Stützelemente in dieser Ausführungsform der Erfindung aus Edelstahl hergestellt sind.
Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet Pumpengehäuse. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet Schraubverbindungen, die im wesentlichen im Ausgangsdruckstut zen 7 des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3 angeordnet sind und ein Anflanschen einer Storz-Kupplung oder ein Anflanschen eines weiterleitenden Verbindungsrohres ermöglichen. Das Abwasserpumpensystem 1 aus Kanalradpumpenaggregaten 2 und 3 saugt Abwasser in Pfeilrichtung A in den Ansaugstutzen 6 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 ein und aufgrund der Wirkung des Kanalrades innerhalb des Pumpengehäuses 15 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 wird der Medienstrom oder Abwasserstrom in Pfeilrichtung B umgeleitet und über den Ausgangsdruckstutzen 7 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 an den Ansaugstutzen 6 des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3 in Pfeilrichtung C geführt. In diesem zweiten Kanalradpumpenaggregat 3 wird der Medienstrom aus einer waagerechten Richtung in eine senkrechte Richtung in Pfeilrichtung D aufgrund der Wirkung des Kanalrades des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3 umgelenkt. Bei dem Durchgang des Mediums durch dieses Abwasserpumpensystem 1 bleibt der Kanalinnendurchmesser 5, wie er am Ausgangsdruckstutzen 7 zu sehen ist, erhalten, ohne dass eine Verengung des Kanalinnendurchmessers 5 auftritt, so dass Verstopfungen des Abwasserpumpensystems 1 vermieden werden.
In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird für das erste Kanalradpumpenaggregat 2 und das zweite Kanalradpumpenaggregat 3 jeweils eine Chiemseepumpe der Spechtenhauser Pumpen GmbH eingesetzt, die Drehstrommotore mit jeweils 2,9 KW Nennleistung aufweisen, so dass ihre Einzelleistung noch unter dem Grenzwert von 5 KW liegt, bei dem für ein Anfahren eine Stern-Dreiecks-Umschaltung vorzusehen wäre. Somit kommt eine Steuerschaltung S noch vollständig ohne einen derartigen kostenintensiven Stern-Dreiecks-Umschalter für jede der Pumpen aus. Auch das Gesamtsystem erfordert keine Stern-Dreiecks-Umschaltung beim Anfahren, da die Steuerschaltung S einen Folgeschalter zum Einschalten der Kanalradpumpenaggregate nacheinander in Strömungsrichtung des zu pumpenden Mediums aufweist.
Die Motorschütze 19 und 21 werden somit nacheinander eingeschaltet, wobei der Motorschütz 19 unmittelbar den Drehstrommotor des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 versorgt und der Motorschütz 21 die Spannungsversorgung für den Drehstrommotor 9 des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3 verzögert der über einen Frequenzumformer in seiner Förderleistung geregelt wird. Dieser Frequenzumformer kann klein dimensioniert sein, da er lediglich eine der beiden Kanalradpumpenaggregate zu steuern hat und somit lediglich für 3 KW Nennleistung ausgelegt ist, womit die Kosten für die Zusatzkomponenten des Abwasserpumpensystems 1 vermindert werden.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems 1, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. An den Stützelementen 14 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 wird die Dreipunktabstützung des ersten Kanalradpumpenaggregats deutlich, die eine sichere, statisch bestimmte Lagerung von Kanalradpumpenaggregaten auf der Grundplatte 11 gewährleisten. Ebenso zeigt die 2 die horizontale Zuführung des Abwassers in das Abwasserpumpensystem 1 über den hier nicht zu sehenden Ansaugstutzen des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 und die vertikale Ausgabe des abzupumpenden Mediums über den Ausgangsdruckstutzen 7 des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3.
Die hier miteinander zu einem Abwasserpumpensystem 1 gekoppelten Kanalradpumpenaggregate 2 und 3 des Pumpensystems Chiemsee hat die Vorteile eines verstopfungsfreien Durchgangs durch das Abwasserpumpensystem 1 von 76 mm Kanalinendurchmesser. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass kein Ansaugsieb vor den Ansaugstutzen des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 anzubringen ist. Der weitere Vorteil besteht in der Fördermenge des Gesamtsystems von über 2000 l/min. Darüber hinaus wird die Wartung, Instandhaltung und Reparatur durch das geringe Gewicht von 47 kg jedes einzelnen Kanalradpumpenaggregats erleichtert und ein ungeschränkter Schlürfbetrieb für das Abwasser, wie eine Flachabsaugung, bis auf wenige Millimeter aus einem Behälter ermöglicht. Der Einzelwirkungsgrad jeder Pumpe erreicht bis zu 72%, so dass ein niedriger Energieverbrauch gewährleistet ist. Neben dem Einsatzgebiet in Abwasseranlagen kann dieses Abwasserpumpensystem auch für Überschwemmungen und Hochwasser im Lenzbetrieb eingesetzt werden, für Wasserrohrbrüche, für Grundwasserabsenkungen auf dem Bau, zum Entleeren von Schächten mit einer begrenzten Schachtöffnung, sowie für Reinigungsarbeiten an Kanalsystemen. Dabei fördert dieses Abwasserpumpensystem ungesiebtes Schmutz- und Abwasser mit Feststoffen, sowie langgestreckte faser- und folienartige schwebende Gegenstände ohne jede Verstopfung. Ein besonderer Vorteil dieses Abwassersystems liegt in der kostengünstigen Erweiterbarkeit des Systems, um künftige erhöhte Anforderungen an eine Abwasseranlage zu erfüllen.
3 zeigt ein Diagramm der Regelbarkeit von Fördermenge und Förderdruck eines Abwasserpumpensystems, gemäß der Erfindung am Beispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung. Dazu sind, wie es die 1 und 2 zeigen, zwei Chiemseepumpen hintereinander geschaltet, so dass der Förderdruck bei ungeregeltem Pumpenbetrieb nahezu verdoppelt wird. Durch die Ansteuerung des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3, über einen Frequenzumwandler FU, wie in den 1 und 2 gezeigt, wird ein Regelbereich für den Förderdruck in Abhängigkeit von der Fördermenge realisiert, der durch das schraffierte Feld in dem Diagramm der 3 gekennzeichnet ist. Dazu zeigt das Diagramm auf der Ordinate den Förderdruck H in Kilopascal und auf der Abszisse die Fördermenge in l/min. Mit einem derartigen Abwasserpumpensystem ist es möglich, den Förderdruck über einer konstanten Grundlast an die Erfordernisse von Abwasseranlagen optimal anzupassen.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abwasserpumpensystem 10, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung eines Abwasserpumpensystems 10 zeigt vier Kanalradpumpenaggregate 2, 17, 18 und 3, die auf einer gemeinsamen Grundplatte 11 montiert sind. Durch das Hinzuschalten weiterer Kanalradpumpenaggregate 17 und 18 wird der Förderdruck entsprechend erhöht, wobei insbesondere im oberen Bereich des Förderdruckes eine Feinanpassung durch das stromabwärts letzte Kanalradpumpenaggregat 3 gewährleistet wird, da es über einen Frequenzumformer gesteuert wird. Auch bei Ausfall eines der vier Kanalradpumpenaggregate, kann eine Grundlast über die noch verbleibenden drei Kanalradpumpenaggregate gewährleistet wer den, zumal der Kanalinnendurchmesser 5 von dem Ansaugstutzen des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 bis zum letzten stromabwärts gelegenen Kanalradpumpenaggregat 3 auch bei stillstehendem Kanalrad einzelner Pumpen gewährleistet bleibt.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems 20, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Der Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsformen liegt darin, dass mit der dritten Ausführungsform der Erfindung ein Abwasserpumpensystem 20 realisiert wird, das die kleinste Grundfläche für die Grundplatte 11 beansprucht. Auf dieser minimalen Grundfläche der Grundplatte 11 werden die Kanalradpumpenaggregate 2 und 3 übereinander angeordnet, wobei ein 90°-Krümmer 12 dafür sorgt, dass der Ausgangsdruckstutzen 7 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2 mit dem Ansaugstutzen 6 des zweiten Kanalradpumpenaggregats 3 verbunden ist. Durch den 90°-Krümmer 12 wird die Durchgangslänge durch die hintereinandergeschalteten Kanalradpumpenaggregate 2 und 3 zwar geringfügig verlängert und damit der Strömungswiderstand gegenüber den ersten beiden Ausführungsformen beim Übergang von einem Kanalradpumpenaggregat zum nächsten Kanalradpumpenaggregat vergrößert. Die Erhöhung des Strömungswiderstandes durch den 90°-Krümmer 12 hat jedoch nur eine geringe Auswirkung auf die Verdopplung des Förderdruckes H, wie ihn das Diagramm der 3 zeigt.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Abwasserpumpensystem 20 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wie es in 5 in Seitenansicht gezeigt wird und verdeutlicht den geringen Bedarf an Grundfläche für die Grundplatte 11. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abwasserpumpensystems 30, gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden zur Erhöhung des Förderdruckes des Gesamtsystems, sowie für eine begrenzte Regelung im oberen Bereich des Förderdruckes vier Kanalradpumpenaggregate 2, 17, 18 und 3 geometrisch übereinander und strömungstechnisch hintereinander geschaltet, wobei die Steuerungsschaltung S dafür sorgt, dass die Pumpen nacheinander anlaufen, beginnend mit dem Drehstrommotor 9 des ersten Kanalradpumpenaggregats 2, womit in den Ansaugstutzen 6 Abwasser mit einem Druck von über 100 kPa über stromabwärts nachfolgenden, geometrisch darüber angeordneten Kanalradpumpenaggregate gedrückt. Danach wird das Kanalradpumpenaggregat 17 aufgrund der Folgeschaltung der Steuerschaltung S angeworfen, so dass am Ausgangsdruckstutzen des Kanalradpumpenaggregats 17 ein Förderdruck von nahezu 200 kPa anliegt, mit dem die nächst geometrisch höherliegende Kanalradpumpe 4 des Kanalradpumpenaggregats 18 versorgt wird, die verzögert zu den vorhergehenden beiden Kanalradpumpenaggregaten angeworfen wird und an ihrem Ausgangsdruckstutzen 7 einen Förderdruck von 300 kPa aufweist. Die stromabwärtige letzte Kanalradpumpe 4 des Kanalradpumpenaggregats 3 wird danach über einen Frequenzumschalter FU zugeschaltet, so dass der Förderdruck von 300 kPa bis auf 400 kPa regelbar wird
8 zeigt eine Prinzipskizze eines Abwasserpumpensystems 40, gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen eins bis vier liegt darin, dass das Abwasserpumpensystem 40 örtlich auseinandergezogen ist, wobei zwischen den einzelnen Kanalradpumpenaggregaten Verbindungsrohre oder Verbindungsschläuche 13 angeordnet sind. Mit einem derartigen Abwasserpumpensystem können trotz geringer Nennleistung jedes einzelnen Kanalradpumpenaggregats 2, 17 und 3 Strecken überwunden werden, die herkömmlich nur mit einem einzigen Kanalradpumpenaggregat bewältigt werden, dass sowohl mit seinen geometrischen Abmessungen als auch in seinem Gewicht für mobile Einsätze ungeeignet erscheint. Darüber hinaus würde eine großvolumige, schwergewichtige Kanalradpumpe, die anstelle dieser drei handhabbaren Kanalradpumpen eingesetzt wird, spezielle Anlaufschaltungen be nötigen, welche die Kosten in die Höhe treiben. Somit ist dieses Abwasserpumpensystem, wie es 8 zeigt, für Katastropheneinsätze bei Hochwasser eine mobile und schnell installierbare Lösung, die auf den Prinzipien der vorliegenden Erfindung basiert. Selbst bei Ausfall des mittleren Kanalradpumpenaggregats 17, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses in den Zuleitungen oder aufgrund von Netzschwierigkeiten, kann das Gesamtsystem weiter in der Grundlast arbeiten, solange die Verbindungsschläuche 13 eine Grenzlänge nicht überschreiten, wobei diese Grundlust von den beiden Kanalradpumpenaggregaten 2 und 3 übernommen wird.

Claims

Abwasserpumpensystem (1) mit mehreren Kanalradpumpenaggregaten (2, 3, 17, 18), wobei die Pumpen (4) einen gleichbleibend großen oder in Strömungsrichtung größer werdenden Kanalinnendurchmesser (5), gleichgroße oder in Strömungsrichtung größer werdenden Ansaugstutzen (6), gleichgroße oder in Strömungsrichtung größer werdende Ausgangsdruckstutzen (7) und gleichartige Kupplungselemente (8) aufweisen und hintereinander in Serie in Strömungsrichtung des Pumpenmediums angeordnet sind, und wobei an den Pumpen (4) Drehstrommotoren (9) angeordnet sind, die jeweils eine elektrische Nennleistung aufweisen, welche unterhalb einer genormten Leistungsgrenze für einen vorgeschriebenen Einsatz eines Stern-Dreieck-Anlaufschalters bleibt, und die gemeinsam eine elektrische Gesamtnennleistung aufweisen, die oberhalb dieser Leistungsgrenze liegt, und wobei das letzte stromabwärts angeordnete Kanalradpumpenaggregat (3) einen Frequenzumformer (FU) aufweist, der die Pumpenleistung des letzten Kanalradpumpenaggregats (3) regelt.
Abwasserpumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasserpumpsystem (1) eine Steuerschaltung (S) aufweist, die einen Folgeschalter zum Einschalten der Kanalradpumpaggregate (2, 3, 17, 18) nacheinander in Strömungsrichtung des zu pumpenden Mediums und/oder eine Drehrichtungskontrolle für jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) und/oder einen Phasenwender für jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) nebeneinander auf einer Grundplatte (11) angeordnet sind, wobei der Ansaugstutzen (6) und der Ausgangsdruckstutzen (7) des ersten Kanalradpumpenaggregates (2) und weiterer Kanalradpumpenaggregate (17, 18) horizontal ausgerichtet sind, und ein in Strömungsrichtung letztes Kanalradpumpenaggregat (3) einen horizontalen Ansaugstutzen (6) und einen vertikal ausgerichteten Ausgangsdruckstutzen (7) aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) mit 90° zueinander abgewinkelten Ansaug- und Ausgangsdruckstutzen (6,7) übereinander auf einer Grundplatte (11) angeordnet sind, wobei zwischen den Kanalradpumpenaggregaten (2, 3, 17, 18) jeweils ein 90°-Krümmer (12) mit einem Innendurchmesser, der dem Kanalinnendurchmesser (5) entspricht angeordnet ist, und wobei der Krümmer (12) jeweils an den Ausgangsstutzen (7) eines stromaufwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregats (2) und an den Ansaugstutzen (6) eines nachfolgenden stromabwärts angeordneten Kanalradpumpenaggregats (3) angeflanscht ist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (8) saug- und druckseitige Schnellkupplungen aufweisen.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen den Kanalradpumpenaggregaten (2, 3, 17, 18) Verbindungsrohre und/oder Verbindungsschläuche (13) angeordnet sind, wobei der Innendurchmesser der Verbindungsrohre und/oder Verbindungsschläuche (13) dem Kanalinnendurchmesser (5) der Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) entspricht, und wobei die Verbindungsschläuche (13) vorzugsweise Spiralschläuche aus Polyvenylchlorid sind.
Abwasserpumpensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohre und/oder Verbindungsschläuche (13) Schnellkupplungen aufweisen.
Abwasserpumpsystem nach einem der vorhergegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) des Abwasserpumpensystems (1) mechanische Stützelemente (14) aufweist, welche die Kupplungselemente (8) entlasten.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) einen Kanalinnendurchmesser (5) zwischen 30 und 100 mm aufweisen.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalradpumpenaggregate (2, 3, 17, 18) bei in Strömungsrichtung größer werdendem Kanalinnendurchmesser (5) eine Staffelung im Kanalinnendurchmesser(5) von 40 mm, 50 mm, 76 mm oder 80 mm aufweisen.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) trocken- und dauerlaufgeeignete Gleitringdichtungen aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kanalradpumpe (4) ein seewasserbeständiges Pumpengehäuse (15) aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Edelstahllegierung aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kanalradpumpe (4) eine seewasserbeständiges Kanalrad aus Aluminiumbronze aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) des Abwasserpumpensystems (1) Schraubverbindungen (16) aus Edelstahl und Stützelemente (14) aus Edelstahl aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) Traggriffe und/oder Klappgriffe aus Edelstahl aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kanalradpumpenaggregat (2) einen Flachabsaugkrümmer aufweist, der einen Stützansatz aufweist.
Abwasserpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kanalradpumpenaggregat (2, 3, 17, 18) heißwassergeeignete Gleitringdichtungen, wärmeunempfindliche Wellenlagerungen, Silikondichtungen, hochtemperaturgeeignete Motorwicklungen und hochtemperaturgeeignete Kupplungselemente (8) aufweist.