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Hebepumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere aus engen Schächten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hebepumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere
aus engen Schächten, bestehend aus in die zu hebende Flüssigkeit versenkten, geschlossenen
und je mit Einlaß- und Auslaßventilen für die Flüssigkeit versehenen Kammern, einer
Druckrnittelquelle, einem Schieber zum abwechselnden Anschluß der Kammern an die
Druckmittelquelle bzw. an einen Druckmittelauslaß, wobei die Steueröffnungen des
Schiebers so ausgelegt sind, daß sich die Förderphasen der im Pumpenspiel aufeinanderfolgenden
Kammern überschneiden, und einer gemeinsamen Sammelleitung zur Weiterleitung der
in der abwechselnd auf die Füllphasefolgenden Arbeitsphase angehobenen Flüssigkeit.
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Es ist eine Hebepumpe mit zwei in die Flüssigkeit versenkten Kammern
bekannt, von welchen je eine Leitung zu einem Verteiler führt, mit dessen Hilfe
diese Leitungen abwechselnd mit der Saug- und der Druckseite eines Kompressors verbunden
werden. Dieser Verteiler weist ein zylindrisches Gehäuse auf, in dessen Mantelfläche
die vier genannten Leitungen im rechten Winkel zueinander münden und in dem ein
plattenförmiger Drehschieber vorgesehen ist, der den zylindrischen Hohlraum des
Verteilers in zwei Kammern von etwa halbkreisförmigem Querschnitt unterteilt. In
je eine dieser Kammern mündet jeweils eine von den zu den Pumpkammern und den zum
Kompressor führenden Leitungen. Beim Umlauf des Drehschiebers werden bei der bekannten
Anordnung für eine kurze Zeit abwechselnd die beiden zu den Pumpkammern führenden
und die beiden zum Kompressor führenden Leitungen zugleich verschlossen, wodurch
die Flüssigkeit stoßweise gefördert wird. Die bekannte Pumpe ist infolgedessen überall
dort nicht anwendbar, wo ein gleichmäßiger, kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom benötigt
wird. Außerdem entstehen durch die stoßweise Förderung schädliche Druckspitzen in
den Leitungen. Endlich ist auch die Förderleistung des Kompressors und damit sein
Energiebedarf ständigen Schwankungen unterworfen, was sich nicht nur für den Kompressor
selbst, sondern auch für den Antriebsmotor und die dazwischengeschalteten Getriebe
schädlich auswirkt.
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Es ist auch bereits eine Pumpe vorgeschlagen worden, bei der zwei
Pumpkammern innerhalb eines gemeinsamen, beweglichen Gehäuses angeordnet sind. Dieses
Gehäuse führt unter dem Einfluß des Füllzustandes der Kammern Kippbewegungen aus,
wobei ein in dem Gehäuse gelagerter, kolbenförmigerVentilschieber hin und herbewegt
wird. Dieser Ventilschieber dient zum wechselweisen Anschluß der Pumpkarnmern an
eine Druckluftleitung und ist derart ausgebildet, daß beim Wechsel des Anschlusses
der Druckluftleitung von einer Kammer zur anderen für einen Augenblick beide Kammern
in Verbindung mit der Druckluftleitung stehen. Hierdurch wird bereits eine kontinuierliche
Förderung der Flüssigkeit erreicht. Die vorgeschlagene Ventilanordnung ist jedoch
nur zur Anwendung bei Pumpen mit beweglichen Kammern geeignet. Außerdem kann die
bekannte Pumpe nicht zum Fördern von Flüssigkeiten aus tiefen Schächten verwendet
werden, weil sie an einem starren Traggehäuse befestigt ist, das ortsfest gehalten
sein muß und Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des gegenüber diesem Traggehäuse
verschwenkbaren Gehäuses mit den beiden Pumpkammern sowie für den Ventilschieber
aufweist. Nicht nur die Druckluft wird dem schwenkbaren Gehäuse zugeführt, sondern
auch die Flüssigkeit wird aus dem schwenkbaren Gehäuse abgeführt, und infolgedessen
müssen drehbar miteinander verbundene Leitungsabschnitte sowohl für die Druckluft
als auch für die Flüssigkeit vorgesehen werden. Dies macht die bekannte Pumpe sehr
aufwendig und auch sehr empfindlich.
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Die Erfindung hat den Zweck, die Schwierigkeiten der bekannten Pumpen
und der in einem älteren
Patent vorgeschlagenen Pumpe zu vermeiden
und eine Hebepumpe zum kontinuierlichen Fördern von Flüssigkeiten auch aus engen
Schächten mit feststehenden Pumpkammern zu schaffen, die insbesondere auch dazu
geeignet ist, verschmutzte und beispielsweise sandhaltige Flüssigkeiten zu fördern.
Die Erfindung besteht darin, daß der Schieber zum abwechselnden Anschluß der Kammern
an die Druckmittelquelle bzw. an einen Druckmittelauslaß in an sich bekannter Weise
als Drehschieber ausgebildet ist und von zwei Kanälen durchsetzt wird, die symmetrisch
zur Drehschieberachse verlaufen und aus dem Drehschieber an Stellen austreten, die
um je 90° gegeneinander versetzt sind, und daß der Drehschieber von einer Hülse
mit vier Durchbrüchen umschlossen wird, an die im Drehsinn des Drehschiebers der
Reihe nach eine Verbindungsleitung zu einer der beiden Kammern, eine Druckleitung
zur Druckmittelquelle, eine Verbindungsleitung zur anderen Kammer und eine Saugleitung
zum Druckmittelauslaß angeschlossen sind, und die Durchbrüche der Hülse, welche
die Verbindung von der Druckmittelquelle zu den Verbindungsleitungen bilden, größere
Durchgangsweite besitzen als der Durchbruch der Hülse, der mit der zum Druckmittelauslaß
führenden Saugleitung verbunden ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Hülse und der Drehschieber
innerhalb eines Gehäuses mit zylindrischer Bohrung angeordnet sein, das vier seitliche,
parallel zur Achse des Gehäuses verlaufende, gegeneinander um je 90° versetzte Sammelkanäle
zum Anschluß der zu den Kammern führenden Verbindungsleitungen sowie der zum Luftverdichter
führenden Druckleitung und der als Druckmittelauslaß dienenden Saugleitung aufweist,
die über die Durchbrüche in der Hülse mit den Kanälen im Drehschieber zeitweise
in Verbindung stehen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Pumpe mit nebeneinander angeordneten
Kammern, Fig.2 eine schematische Darstellung der Pumpe mit übereinander angeordneten
Kammern, Fig. 3 einen Axialschnitt durch den Verteiler nach der Linie
A -A der Fig. 4 und Fig. 4 einen Querschnitt durch den Verteiler nach der
Linie B-B der Fig. 3.
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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Pumpen bestehen im wesentlichen
je aus zwei in die zu hebende Flüssigkeit eingetauchten Kammern 1 und 2. Jede dieser
Kammern ist mit einem Einlaßventil 3 versehen und mittels eines Innenrohres 5, das
mit einem Auslaßventil 6 versehen ist, mit der Sammelleitung 4 für die gepumpte
Flüssigkeit verbunden. Die beiden Kammern 1 und 2 sind ferner oben an Verbindungsleitungen
7 und 7' angeschlossen, die zum Verteiler 8 führen, der seinerseits mit der Saugleitung
9 und der Druckleitung 10 des durch den Motor M angetriebenen Luftverdichters 11
verbunden ist. Die Anordnung der Kammern 1 und 2 übereinander, wie sie Fig. 2 zeigt,
ist von besonderem Vorteil, wenn die Flüssigkeit aus sehr engen Schächten herausgepumpt
werden soll.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Verteiler 8, wie
die Fig.3 und 4 zeigen, aus einem mittels zweier Deckel 13 und 14 verschlossenen
Gehäuse 12 mit einer zylindrischen Bohrung, das mit seitlichen Sammelkanälen 15,
16, 17 und 18 versehen ist, die parallel zur Achse des Gehäuses 12 verlaufen und
gegeneinander um je 90° versetzt sind.
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In das Gehäuse 12 ist eine Hülse 19 dicht abschließend eingesetzt,
die in einer oberen Ebene vier Durchbrüche 20, 21, 22 und 23 und in einer unteren
Ebene vier weitere, identisch gleiche Durchbrüche, von denen nur der Durchbruch
23' gezeigt ist, aufweist, welche die entsprechenden Sammelkanäle 15 bis 18 mit
dem Inneren der Hülse 19 verbinden. In die Hülse 19 ist ein Drehschieber 24 dicht
eingesetzt, der zwei Kanäle 25 und 26 aufweist. Diese Kanäle sind einander entgegengesetzt
gerichtet. Der Kanal 25 ist in Höhe der oberen Durchbrüche und der Kanal 26 in Höhe
der unteren Durchbrüche angeordnet. Der Querschnitt eines jeden Kanals ist annähernd
rechteckig. Die Austrittsöffnungen der Kanäle 25 und 26 sind gegeneinander um 90°
versetzt.
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Zum Antrieb des Drehschiebers 24 kann entweder seine Welle 27 über
ein Untersetzungsgetriebe 28 mit der Welle des Luftverdichters 11 verbunden oder
es kann ein unabhängiger Motor vorgesehen sein.
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Wenn die Sammelkanäle 16 und 18 mit der Druckleitung 10 bzw. mit der
Saugleitung 9 des Verdichters 11 und die Sammelkanäle 15 und 17 mit den Leitungen
7 bzw. 7' verbunden werden, die zu den Kammern 1 und 2 führen, dann arbeitet die
Pumpe wie folgt: Nach jeder Vierteldrehung des Drehschiebers 24 wird eine der Kammern
1 oder 2, beispielsweise die Kammer 1, mit der vom Luftverdichter 11 kommenden Druckleitung
10 verbunden, während die andere Kammer 2 mit der Saugleitung 9 des Luftverdichters
in. Verbindung kommt.
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Auf diese Weise ergeben sich bei jeder Umdrehung des Drehschiebers
24 zwei Druck- und zwei Saugphasen in jeder der beiden Kammern 1 und 2, wobei die
Druck- und die Saugphase einer Kammer mit der Saug- und der Druckphase in der anderen
Kammer zeitlich zusammenfällt. Es versteht sich, daß die Flüssigkeit, welche sich
in jeder der eingetauchten Kammern befindet, während der Druckphase ausgestoßen
und durch das Auslaßventil6 in das Innenrohr 5 und anschließend in die Sammelleitung
4 gepumpt wird, wobei sich das Einlaßventil3 schließt. In der Saugphase hingegen
wird die in der Kammer vorhandene Luft vom Luftverdichter 11 angesaugt, wobei sich
das Auslaßventil 6 schließt, während sich das Einlaßventil 3 öffnet und den Eintritt
der Flüssigkeit in die entsprechende Kammer gestattet.
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Um den Flüssigkeitsstrom in der Sammelleitung 4 ständig aufrechtzuerhalten,
wird der Querschnitt der Durchbrüche 20, 21 und 22 in der Hülse 19, welche die Verbindung
von der Druckmittelquelle zu den Verbindungsleitungen 7, 7' bilden, größer bemessen
als der Querschnitt des Durchbruches 23, der mit der zum Druckmittelauslaß führenden
Saugleitung 9 verbunden ist. Wie Fig. 4 zeigt, wird durch diese Maßnahme gewährleistet,
daß die beiden über die Verbindungsleitungen 7 und 7' an die Sammelkanäle 15 und
17 angeschlossenen Kammern 1 und 2 beim übergang von der Saugphase zur Druckphase
und umgekehrt für kurze Zeit zugleich mit dem Druckmittel beaufschlagt werden, während
die an den Sammelkanal 18 angeschlossene Saugleitung 9 in dieser Zeit gänzlich abgeschlossen
ist. Vor Beendigung der Druckphase in der Kammer 1 wird ,also durch die Wahl der
Querschnitte der Durchbrüche 20 bis 23 bereits die Druckphase in der Kammer 2 eingeleitet,
was
einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom in der Sammelleitung 4 gewährleistet.