DE10356938A1

DE10356938A1 - Vorrichtung zur Umwälzung von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE10356938A1
Application number: DE2003156938
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Vorrichtung zur Umwälzung von Flüssigkeiten, umfassend eine Antriebseinheit mit einem Stickstoffdruckgasmotor sowie mindestens einer Einrichtung zur Umwälzung der Flüssigkeit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwälzung von Flüssigkeiten nach Patentanspruch 1.
Zur Umwälzung von Flüssigkeiten, insbesondere z. B. in Kläranlagen, werden nach Stand der Technik elektrisch betriebene Tauchpumpen oder elektrisch betriebene Rührwerke eingesetzt. Elektrische Antriebe sind in einer Umgebung, in der entzündliche Gase auftreten können, besonders aufwendig gegen das Entstehen von Zündfunken und dergleichen zu schützen. Das Gehäuse des elektrischen Antriebes ist daher vollständig gegenüber der Außenwelt abzukapseln. Insbesondere im Einsatz als Tauchpumpe tritt zudem das Problem auf, dass ein Versagen der Kapselung oder Isolierung unmittelbar zum Versagen des gesamten Motors führt. Des Weiteren sind Wartungsaufwand sowie die Leistung von bekannten Systemen zur Umwälzung und Belüftung von Flüssigkeiten unzureichend.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Umwälzung von Flüssigkeiten. bereitzustellen, die eine größere Betriebssicherheit aufweist sowie einfacher herzustellen und zu warten ist.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwälzung von Flüssigkeiten umfasst eine Antriebseinheit mit einem Stickstoffdruckgasmotor sowie mindestens eine Einrichtung zur Umwälzung der Flüssigkeit.

Das Gefahrenpotential eines Elektromotors beispielsweise bei einem Kurzschluss im Elektromotor, der auf die gesamte Flüssigkeit übergehen kann und beispielsweise bei Methangasbildung in Klärschlämmen eine hohe Explosionsgefahr darstellt, kann durch die Verwendung eines Stickstoffdruckgasmotors praktisch vollständig ausgeschlossen werden, da hier keine Funkenbildung auftritt und kein Sauerstoff im Antriebsgas zum Einsatz kommt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Umwälzung der Flüssigkeit mindestens eine erste Pumpe mit einer Ansaugleitung zur Entnahme von Flüssigkeit sowie einer Abgabeleitung zur Abgabe der Flüssigkeit umfasst. Es können neben der ersten Pumpe auch weitere Pumpen vorgesehen sein. Die Einrichtung zur Umwälzung der Flüssigkeit kann an sich eine beliebige Pumpe, ein Propeller, ein Schaufelrad oder dergleichen sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit sowie die erste Pumpe eine Tauchpumpe bilden. Die gesamte Vorrichtung kann so als geschlossene Einheit ausgebildet werden, die sich bei vergleichsweise geringem Montageaufwand innerhalb z.B. eines Klärbeckens montieren lässt. Als Zuleitung ist dabei eine einzige Stickstoffleitung zu verlegen, die auch ein flexibler Schlauch sein kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese zusätzlich eine Schaufelradeinheit umfasst, die durch den Stickstoffdruckgasmotor angetrieben wird. Die Schaufelradeinheit kann sowohl mit einer horizontalen als auch vertikalen Drehachse betrieben werden. Mittels der Schaufelradeinheit kann eine zusätzliche großvolumige Umwälzung der Flüssigkeit bewirkt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass zwischen Schaufelradeinheit und einer Antriebswelle des Stickstoffdruckgasmotors ein Getriebe angeordnet ist. Mit dem Getriebe können Drehzahl und Drehmoment des Stickstoffdruckgasmotors an die Erfordernisse der Schaufelradeinheit angepasst werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung einer Tauchpumpe für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Antriebseinheit 23 umfasst einen Stickstoffdruckgasmotor 15, der als Kolbenmaschine oder als Turbomaschine ausgeführt sein kann. Der Stickstoffdruckgasmotor 15 verfügt über eine Eingangsleitung 12 sowie eine Ausgangsleitung 13. Über die Eingangsleitung 12 wird Stickstoffgas unter Druck zugeführt. Über die Ausgangsleitung wird das Stickstoffgas in die Umgebung abgeführt. Der Stickstoffdruckgasmotor 15 ist mit einer Antriebswelle 16 verbunden. Über die Antriebswelle 16 wird eine erste Pumpe 9 sowie eine zweite Pumpe 10 angetrieben. Die Pumpen 9, 10 können beispielsweise Rotationskolbenpumpen oder dergleichen sein. Beide Pumpen 9, 10 verfügen über jeweils eine Ansaugleitung 11 sowie eine Abgabeleitung 8. Die Antriebswelle 16 ist beispielsweise über ein einstufiges Getriebe 17 mit einer Abtriebswelle 24 verbunden. Der Stickstoffdruckgasmotor 15 sowie die erste Pumpe 9 und die zweite Pumpe 10 sind in einem Motorgehäuse 14 angeordnet.

2 zeigt ein Pumpensystem mit einer erfidnungsgemäßen Antriebseinheit 23. Die Antriebseinheit 23 ist in einem Flüssigkeitsbehälter 19 in eine Flüssigkeit 20 eingetaucht. Die Flüssigkeit 20 kann beispielsweise Abwasser in einer Kläranlage oder dergleichen sein. Die Abtriebswelle 24 der Antriebseinheit 23 ist mit einer Schaufelradeinheit 18 verbunden. An beiden Ansaugleitungen 11 sind jeweils Hydraulikventile 6 angeordnet. Über ein Pneumatikventil 7 ist die Eingangsleitung 12 mit einem Verdampfer 5 verbunden. Der Verdampfer 5 ist über ein weiteres Pneumatikventil 7 und eine Druckgasleitung 4 mit einem Stickstofftank 22 verbunden. In dem Stickstofftank 22 ist flüssiger Stickstoff 3 enthalten, der über einen Einfüllstutzen 2 eingebracht werden kann. Je nach Füllungsstand des Stickstofftanks 22 ist neben flüssigem Stickstoff 3 auch gasförmiger Stickstoff 1 enthalten. Die Druckgasleitung 4 ist mit einem Sicherheitsventil 21 versehen, dieses ist üblicherweise als Überdruckventil ausgelegt und verhindert einen zu hohen Druck in dem Flüssigstickstofftank 22.

Im Betrieb des Pumpensystems wird flüssiger Stickstoff aus dem Flüssigstickstofftank 22 entnommen und in dem Verdampfer 5 durch Wärmezufuhr verdampft. Der Verdampfer 5 kann dabei vollständig oder teilweise in die Flüssigkeit eintauchen oder ausserhalb der Flüssigkeit angeordnet sein. Der Stickstoffdruckgasmotor 15 setzt die in den nunmehr gasförmigen Stickstoff enthaltende Energie in mechanische Arbeit um, der Stickstoff wird sodann über die Ausgangsleitung 13 in die Flüssigkeit 20 entlassen. Über die Ansaugleitungen 11 der ersten Pumpe 9 sowie der zweiten Pumpe 10 wird Flüssigkeit 20 angesaugt und über die Abgabeleitung 8 wieder entlassen, so dass die Flüssigkeit 20 umgewälzt wird. Zusätzlich wird die Schaufelradeinheit 18 in Drehung versetzt, was eine weitere Umwälzung der Flüssigkeit 20 bewirkt.

Die Antriebseinheit 23 sowie die dadurch angetriebenen Pumpen 9, 10 und gegebenenfalls die Schaufelradeinheit 18 bilden zusammen eine Tauchpumpe 25 und somit eine kompakte Einheit. Alternativ können Antriebseinheit 23 sowie die Pumpen 9, 10 und die Schaufelradeinheit 18 können alternativ eigenständuge Eineiten bilden, wobei die Antriebseinheit 23 auch ausserhalb des Flüssigkeitsbehälters 19 angeordnet sein kann.

Die gesamte Antriebseinheit 23 ist somit zum Antrieb von Rührwerken, Pummpen, Filtersystemen oder Belüftungsrädern im Abwasserreinigungsprozess und gleichzeitig zum Belüften von Abwässern jeglicher Art geeignet.

Claims

Vorrichtung zur Umwälzung von Flüssigkeiten, umfassend eine Antriebseinheit (23) mit einem Stickstoffdruckgasmotor (15) sowie mindestens einer Einrichtung zur Umwälzung der Flüssigkeit (9, 10 18).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Umwälzung einer Flüssigkeit mindestens eine erste Pumpe (9) mit einer Ansaugleitung (11) zur Entnahme von Flüssigkeit sowie einer Abgabeleitung (8) zur Abgabe der Flüssigkeit umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (23) sowie die erste Pumpe (9) eine Tauchpumpe (25) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zusätzlich eine Schaufelradeinheit (18) umfasst, die durch den Stickstoffdruckgasmotor (15) angetrieben wird.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schaufelradeinheit 18 und einer Antriebswelle 16 dieses Stickstoffdruckgasmotors 15 ein Getriebe 17 angeordnet ist.