DE1280677B

DE1280677B - Filter system for deep well centrifugal pumps

Info

Publication number: DE1280677B
Application number: DE1960V0018149
Authority: DE
Inventors: Harald Schulz
Original assignee: SCHWERMASCHB KARL LIEBKNECHT
Current assignee: SCHWERMASCHB KARL LIEBKNECHT
Priority date: 1960-02-27
Filing date: 1960-02-27
Publication date: 1968-10-17

Description

Filteranlage für Tiefbrunnenkreiselpumpen Die Erfindung betrifft eine Filteranlage für Tiefbrunnenkreiselpumpen zur Filterung von durch den Saugstrom mitgerissenem Sand, deren Siebvorrichtüng zum Zwecke des Lösens der darauf haftenden Fremdkörper, wie z. B. Sandteilchen, in bestimmten Zeitabständen entgegen der normalen Förderrichtung unter Anzapfung der Pumpendruckleitung von daraus entnommenem Wasser durchströmt und das dabei entstehende Sand-Wasser-Gemisch -,durch ein Abflußrohr an eine entfernt liegende Stelle geleitet wird.Filter system for deep well centrifugal pumps The invention relates to a Filter system for deep well centrifugal pumps to filter through the suction flow entrained sand, whose Siebvorrichtüng for the purpose of loosening the adhering to it Foreign bodies, such as B. sand particles, at certain time intervals contrary to the normal Direction of delivery with tapping of the water taken from the pump pressure line flows through and the resulting sand-water mixture -, through a drain pipe is directed to a remote location.

Die Lebensdauer und die Aufrechterhaltung hoher Dauerleistungen von Tiefbrunnenpumpen hängt erfahrungsgemäß weitgehend davon ab, wie groß die durch den Saugstrom mitgerissene Menge Sand ist, die die Pumpe durchläuft. Die mitgerissenen Sandkörner treffen auf die Gehäuseinnenwand der Pumpe und auf die mit großer Geschwindigkeit umlaufenden Kreisel und verursachen einen großen Verschleiß. Weiterhin erfahren die meist aus einem nichtmetallischen Werkstoff bestehenden Wellenlager einen Verschleiß, der es notwendig macht, eine Pumpe nach kurzer Betriebszeit zu überholen. Der durch Sand verursachte Verschleiß kann unter ungünstigen Umständen zur völligen Unbrauchbarkeit der Pumpe führen.The service life and the maintenance of high continuous performance of Experience has shown that deep well pumps largely depend on how large the through is the amount of sand entrained in the suction flow that passes through the pump. The carried away Grains of sand hit the inside wall of the pump housing and at great speed rotating top and cause a lot of wear. Continue to experience the shaft bearings, which are usually made of a non-metallic material, are subject to wear, which makes it necessary to overhaul a pump after a short period of operation. The through Wear caused by sand can, under unfavorable circumstances, render it completely unusable the pump.

Die bekannten Filter aus Draht- oder Kunststoffgaze, Filter mit losem Filtermaterial oder Spaltfilter gewähren gegen die zerstörende Wirkung des Sandes nur einen vollkommen ungenügenden Schutz, da sie zwar die groben Sandkörner zurückhalten, den-feinen Sand jedoch ungehindert durchlassen. Eine wesentlich bessere Wirkung haben die - bekannten Keramikfilter, die den Sand vollkommen zurückhalten. Der Nachteil der bekannten Keramikfilter ist jedoch der, daß sie bei längerer Betriebszeit versanden und damit die Förderleistung einer Pumpe stark reduzieren. Sie müssen aus diesem Grunde in gewissen Zeitabständen demontiert und gereinigt oder ausgewechselt werden.The well-known filters made of wire or plastic gauze, filters with loose Filter material or gap filters provide against the destructive effect of the sand only a completely inadequate protection, as they hold back the coarse grains of sand, however, allow the fine sand to pass through unhindered. A much better effect have the - well-known ceramic filters that hold back the sand completely. The disadvantage the known ceramic filter, however, is that they sand up with prolonged operation and thus greatly reduce the delivery rate of a pump. You have to get out of this Basically, dismantled and cleaned or replaced at certain intervals.

Es sind zwar bereits Anlagen bekannt, die mittels Rückdruck bei abgestellter Pumpe eine Reinigung des Filters erreichen, doch beschränkt sich diese Reinigung lediglich auf das Abstoßen des angeschwemmten Sandes vom Filter zurück in das Wasser des Brunnens, so daß nach längerer Betriebszeit das Wasser des Brunnenloches eine immer stärkere Verunreinigung mit feinem Schwemmsand erfährt, wodurch sich wiederum zur Aufrechterhaltung einer erträglichen Förderleistung der Reinigungsvorgang des Filters in immer kürzeren Zeitabständen erforderlich macht. Diesem Umstand wird durch eine andere bekannte Vorrichtung abzuhelfen versucht, indem für die Reinigung des Filters das für Drehfilter gebräuchliche Verfahren übernommen wird. Dementsprechend ist die als Saugkorb ausgebildete Siebvorrichtung um ihre Achse drehbar gehalten, wobei der Saugkorb selbst als Prisma mit polygonaler Grundfläche ausgeführt ist und sich zwischen dem innerhalb vorgesehenen Zulauf für das aus der Pumpendruckleitung entnommene Wasser und dem diesem Zulauf gegenüberliegend außerhalb vorgesehenen, zum Fluß führenden Ablauf taktweise vorbeidreht. Wenn einer solchermaßen ausgeführten Vorrichtung auch gewisse Vorteile nicht abgesprochen werden können, haften dieser doch noch wesentliche Nachteile an, die insbesondere darauf beruhen, daß eine Rückspülung und somit das Entfernen der Fremdkörper vom Saugkorb nur. dann den erhofften Erfolg bringt, wenn die jeweils zwischen Zn- und Ablauf befindliche Fläche des prismatischen Saugkorbes in Normalstellung steht. Sobald diese entweder taktweise oder kontinuierlich weiterbewegt werden, um die in Drehrichtung nachfolgende Fläche in diese Normalstellung zu bringen, ist die für den beabsichtigten Zweck erforderliche Abdichtung nicht mehr gegeben, so daß das aus der Pumpendruckleitung tretende, die Rückspülung bewirkende Wasser bereits an die benachbarten Flächen des Saugkorbes gelangt und unter teilweiser Abspülung der Fremdkörper diese unerwünscht in die Pumpendruckleitungen befördert. Abgesehen davon, daß bei dieser Ausführung die Siebvorrichtung nicht in ihrer Gesamtheit, sondern nur über einen Teil, und zwar eben nur einer Fläche, des prismatischen Saugkorbes rückspülend durchströmt wird, muß, selbst wenn bei taktweiser Bewegung des Saugkorbes die Rückspülung nur in Normalstellung jeweils einer Fläche einsetzt, ein teilweiser Rücktritt des bereits in der Abflußleitung befindlichen Sand-Wasser-Gemisches in Kauf Benommen werden. Bedingt durch den Gesamtaufbau der Pumpe, speziell des Saugkorbes mit seinem Zu- und Abfluß und seinen Dichtelementen, läßt diese Pumpenart keinen Raum dafür, als Tiefbrunnenpumpe Anwendung zu finden, da sich diese wegen ihrer zwangläufig ergebenden Ausmaße kaum in den verhältnismäßig kleinen und in großer Tiefe eingebrachten Bohrlöchern unterbringen läßt, wenn der Wirtschaftlichkeit annähernd Rechnung getragen werden soll. Als ein nicht zu unterschätzender Nachteil ist bei dieser Ausführung noch der aus den Bewegungsvorgängen und der notwendigen Abdichtung resultierende Verschleiß einiger diesem besonders unterworfener Teile anzusehen, der einen wesentlichen Einfluß auf die Störanfälligkeit ausübt.There are already systems known that by means of back pressure when turned off Pump to clean the filter, but this cleaning is limited only on the expulsion of the alluvial sand from the filter back into the water of the well, so that after a long period of operation the water of the well hole has a experiences increasing contamination with fine alluvial sand, which in turn the cleaning process of the Filters required at ever shorter intervals. This circumstance will Tried by another known device to remedy this by adding for cleaning of the filter, the usual procedure for rotary filters is adopted. Accordingly the sieve device, designed as a suction strainer, is held rotatable about its axis, the suction head itself is designed as a prism with a polygonal base and between the inlet provided within for that from the pump pressure line withdrawn water and the water provided opposite this inlet outside, the flow leading to the river clocked by. If one carried out in this way Device also certain advantages cannot be denied, these are liable but still have significant disadvantages, which are based in particular on the fact that a backwash and thus removing the foreign matter from the suction strainer only. then the hoped-for success brings when the surface of the prismatic one located between the Zn and the drain The suction head is in the normal position. As soon as this is done either in cycles or continuously be moved further to the following surface in the direction of rotation in this normal position to bring, the seal required for the intended purpose is not given more, so that the emerging from the pump pressure line, causing the backwash Water has already reached the neighboring surfaces of the suction head and partially Rinsing off the foreign bodies, these undesirably conveyed into the pump pressure lines. Apart from the fact that in this embodiment the screening device is not in its entirety, but only over part of the prismatic suction cup, namely just one surface is flowed through backwashing, even if with cyclical movement of the suction cup backwashing only starts in the normal position of one surface at a time, a partial one Resignation of the sand-water mixture already in the drain line in Purchase to be dazed. Conditional through the overall structure of the pump, especially the suction head with its inlet and outlet and its sealing elements there is no room for this type of pump to be used as a deep well pump Due to their inevitable dimensions, these are hardly proportionate can accommodate small and deeply drilled holes if the Profitability should be approximately taken into account. As a not to be underestimated The disadvantage of this design is that of the movement processes and the necessary Sealing resulting wear of some parts that are particularly subject to this which has a significant influence on the susceptibility to failure.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine Filteranlage für Kreiselpumpen zu verwenden, wobei die Filteranlage aus einem unten konischen Behälter besteht, der zwischen einem Einlaufseiher und der Pumpe zwischengeschaltet ist und-- in dessen Innenraum ein vom Einlaufseiher kommendes Saugrohr bis dicht an eine den Innenraum des Behälters teilende Wand reicht, die mit einem Filter bestückt ist, dessen Außenfläche in den unteren, von der Wand begrenzten Raum hineinragt.A filter system for centrifugal pumps has also already been proposed to be used, whereby the filter system consists of a container that is conical at the bottom, which is interposed between an inlet strainer and the pump and - in it Interior a suction pipe coming from the inlet line up to one of the interior spaces the wall dividing the container, which is equipped with a filter, the outer surface of which is sufficient protrudes into the lower room bounded by the wall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filteranlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, -die den Durchtritt von Sand in die Pumpe verhindert und die es ohne Verwendung von beweglichen Teilen ermöglicht, den nach längerer Betriebszeit am Filter haftenden Sand bei Rückspülung des von der Pumpe geförderten Wassers auf einfache Weise periodisch und in einem Zuge. über die. volle Filterfläche zu entfernen und das dabei entstehende Sand-Wasser-Gemisch durch ein Abflußrohr an eine, entfernt liegende Stelle zu leiten.The invention is based on the object of providing a filter system of the initially mentioned type described, -that prevents the passage of sand into the pump and which makes it possible to do this after a long period of time without the use of moving parts Operating time of sand adhering to the filter during backwashing of the sand conveyed by the pump Water in a simple manner periodically and in one go. about the. full filter area to remove and the resulting sand-water mixture through a drain pipe to a remote location.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Filteranlage aus einem unten konischen- Behälter besteht, der zwischen einem in bekannter Weise mit einem Fußventil versehenen Einlaufseiher und der Pumpe zwischengeschaltet ist und in dessen Innenraum ein vom _Einlaufseiher kommendes Saugrohr bis dicht an eine den Innenraum des Behälters teilende Wand reicht, die mit bekannten Keramik-Filterkerzen bestückt ist, deren Außenfläche in den unteren, von der Wand begrenzten Raum hineinragen, und daß vom konischen Teil des Behälters eine Leitung abzweigt, die bis über die Erdoberfläche reicht und an ihrem Ende mit einem Absperrorgan versehen ist. Durch die zufolge dieser Ausführung vorgesehene Abflußstelle gegenüber der Zapfstelle wird noch ein besonderer Effekt derart erreicht, daß das bei der Rückspülung anfallende Sand-Wasser-Gemisch einer außerhalb des Bohrloches liegenden Stelle an der Erdoberfläche zugeführt wird, wodurch es infolge des Durchdringens der Erdschichten der Wirkung dieser natürlichen Siebvorrichtung unterliegt und die zurückgespülten Fremdkörper somit nicht mehr in den Bereich des Bohrloches gelangen können.According to the invention this is achieved in that the filter system from there is a conical bottom container, which is between a in a known manner with an inlet strainer provided with a foot valve and the pump is interposed and in its interior a suction pipe coming from the inlet pipe right up to one The wall dividing the interior of the container is sufficient with the well-known ceramic filter candles is equipped, the outer surface of which protrudes into the lower space delimited by the wall, and that from the conical part of the container branches off a line that extends over the Earth's surface is enough and is provided with a shut-off device at its end. By the drainage point provided as a result of this design opposite the tap a special effect is achieved in such a way that that which occurs during backwashing Sand-water mixture from a location on the surface of the earth outside the borehole is supplied, whereby it is effective as a result of the penetration of the strata of the earth subject to this natural sieve device and the foreign bodies washed back thus can no longer get into the area of the borehole.

Diese Anordnung bewirkt, daß beim Betrieb der Pumpe das Wasser durch den Einlaufseiher über das Fußventil und das in den unteren Behälterraum hineinragende Saugrohr in den unteren großen Behälterraum gelangt, beim Durchtritt durch die Filterkerzen vom Sand befreit wird und durch den oberen kleinen Behälterraum in die Pumpe einfließt. Der gefilterte Sand setzt sich dabei an die Außenfläche der Keramik-Filterkerzen ab --oder sinkt auf den koni= sehen Teil des unteren Behälterraumes ab. Hat die Sandschicht auf den Keramik-Filterkerzen eine Stärke und Dichte erreicht, wo sie beginnt, die Förderleistung der Pumpe zu beeinträchtigen; so ist die Reinigung der Filterkerzen und die Entfernung des Sandes auf einfache Weise dadurch zu erreichen, daß die Pumpe abgestellt wird und das Absperrorgan der vom konischen Teil des Behälterraumes abzweigenden Leitung geöffnet wird. Ein in an sich bekannter Weise durch eine zweite außerhalb der Tiefbrunnenpumpe angeordnete Pumpe erzeugter Rückdruck oder der Förderdruck einer oder mehrerer parallel arbeitenden Tiefbrunnenpumpen wirkt auf die abgestellte Filteranlage, so daß das Wasser von innen nach außen durch. die -Keramik-Filterkerzen dringt, diese reinigt und das so entstehende Sand-Wasser-Gemisch durch die vom konischen Teil des Behälterraumes abzweigende Leitung nach oben entweicht. Die Reinigung der Keramik-Filterkerzen und die Entfernung des Sandes erfolgt auf diese Weise so vollständig, daß die Pumpe ihre volle Förderleistung wiedererhält.This arrangement causes the water to flow through when the pump is operating the inflow strainer via the foot valve and the one that protrudes into the lower container space Suction pipe reaches the lower large container space when passing through the filter candles is freed from the sand and flows into the pump through the small upper container space. The filtered sand settles on the outer surface of the ceramic filter candles or sinks to the conical part of the lower container space. Has the Sand layer on the ceramic filter cartridges reaches a thickness and density where it is begins to affect the flow rate of the pump; so is the purification of the To achieve filter candles and the removal of the sand in a simple way by that the pump is turned off and the shut-off device from the conical part of the container space branch line is opened. One in a manner known per se through a second The pump located outside the deep well pump generates the back pressure or the delivery pressure one or more deep well pumps working in parallel acts on the parked one Filter system so that the water flows through from the inside to the outside. the ceramic filter candles penetrates, this cleans and the sand-water mixture thus created by the conical Part of the tank space branching line escapes upwards. The cleaning of the Ceramic filter candles and the removal of the sand is done so completely in this way, that the pump regains its full capacity.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand von Figuren näher erläutert. Dabei stellen die Figuren dar F i g. 1 eine Filteranlage im Längsschnitt, F i g. 2 eine Anordnung der Filteranlagen an zwei auf die gleiche Druckleitung fördernde Tiefbrunnenpumpen,-F i g. 3 eine Anordnung der Filteranlage an einer einzelnen Tiefbrunnenpumpe. -Zwischen einer Pumpe 1 und einem Einlaufseiher 2 mit einem Fußventil 3 ist ein zylindrischer Behälter 4 mit einem Flansohdeckel 5 angeordnet, in dessen unteren konischen Teil ein vom Einlaufseiher 2 kommendes Rohr 6 hineinragt. Der Innenraum des Behälters 4 ist durch eine mit - Löchern versehene Wand 7 getrennt, so daß ein der Pumpe 1 zugewandter kleinerer Raum und ein dem Fußventil 3 zugewandter großer Raum, in den das Rohr 6 bis dicht an die Wand 7 hineinragt, entsteht. Die Löcher der Wand 7 sind mit Keramik-Filterkerzen 8 versehen, die in den großen Raumteil des Behälters 4 hineinragen und deren Innenflächen dem oberen kleinen Raum zugekehrt sind. Von dem unteren konischen Teil des Behälters 4 zweigt eine Leitung 9 ab, die bis über die Erdoberfläche reicht und an ihrem oberen Ende mit einem Absperrorgan versehen ist.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to figures. The figures represent F i g. 1 a filter system in longitudinal section, F i g. 2 an arrangement of the filter systems on two deep well pumps conveying to the same pressure line, -F i g. 3 an arrangement of the filter system on a single deep well pump. Between a pump 1 and an inlet strainer 2 with a foot valve 3, a cylindrical container 4 with a flange cover 5 is arranged, in the lower conical part of which a pipe 6 coming from the inlet strainer 2 protrudes. The interior of the container 4 is separated by a wall 7 provided with holes, so that a smaller space facing the pump 1 and a large space facing the foot valve 3, into which the pipe 6 protrudes right up to the wall 7, is created. The holes in the wall 7 are provided with ceramic filter candles 8 which protrude into the large part of the space of the container 4 and the inner surfaces of which face the upper small space. A line 9 branches off from the lower conical part of the container 4 , which line extends above the surface of the earth and is provided with a shut-off device at its upper end.

Das in der F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Anwendung der Filteranlage zeigt zwei Tiefbrunnenpumpen I und II, die auf eine gemeinsame Druckleitung 12 fördern. Die Entfernung des abgefilterten Sandes aus den mit Keramik-Filterkerzen 8 bestückten Behältern 4 erfolgt in den erforderlichen Zeitabständen wechselseitig.The in FIG. The embodiment of the application of the filter system shown in FIG. 2 shows two deep well pumps I and II which deliver to a common pressure line 12 . The removal of the filtered sand from the containers 4 equipped with ceramic filter candles 8 takes place alternately at the required time intervals.

Ist z. B. die Filteranlage der Pumpe I unzulässig stark versandet, so wird sie ausgeschaltet, während die Pumpe II weiterfördert. Die Pumpe I erhält aus der gemeinsamen Druckleitung 12 den vollen Förderdruck der Pumpe II in umgekehrter Richtung. Durch Öffnen des Absperzorgans 10 der Pumpe I wird durch den Rückdruck der abgefilterte Sand von den Filterkerzen 8 des Behälters 4 durch die Leitung 9 in Form eines Sand-Wasser-Gemisches nach oben gefördert. Zur Reinigung der Filteranlage der Pumpe II wird umgekehrt verfahren, indem bei lau- Fender Pumpe I die Pumpe 1I abgeschaltet und das Absperrorgan 10 der Pumpe 1I geöffnet wird.Is z. If, for example, the filter system of pump I is silted up in an impermissible manner, it is switched off while pump II continues to deliver. The pump I receives the full delivery pressure of the pump II in the opposite direction from the common pressure line 12. By opening the shut-off element 10 of the pump I, the back pressure causes the filtered sand to be conveyed upwards from the filter candles 8 of the container 4 through the line 9 in the form of a sand-water mixture. To clean the filter system of pump II, the reverse procedure is followed, in that the pump 1I is switched off while pump I is running and the shut-off element 10 of pump 1I is opened.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung der erfindungsgemäßen Filteranlage an einer einzelnen Tiefbrunnenpumpe. Zur Erzeugung des für die Reinigung der Keramik-Filterkerzen und Abführung des Sand-Wasser-Gemisches erforderlichen Rückdruckes ist parallel zur Förderleitung 11 eine Hilfspumpe 15 angeordnet und über zwei Dreiwege hähne 13 und 14 mit derselben verbunden. Die zur Entsandung der Filteranlage erforderliche Wassermenge wird zweckmäßig, wie in der Zeichnung dargestellt, in an sich bekannter Weise aus einem Druckbehälter 16 entnommen.F i g. 3 shows an exemplary embodiment of the arrangement of the filter system according to the invention on a single deep well pump. To generate the back pressure required for cleaning the ceramic filter candles and removing the sand-water mixture, an auxiliary pump 15 is arranged parallel to the delivery line 11 and connected to the same via two three-way taps 13 and 14. The amount of water required to remove sand from the filter system is expediently taken from a pressure vessel 16 in a manner known per se, as shown in the drawing.

Claims

Claim: Filter system for deep well centrifugal pumps for filtering sand entrained by the suction flow, the screening device for the purpose of loosening the foreign bodies adhering to it, such as. B. sand particles, at certain time intervals against the normal conveying direction while tapping the pump pressure line of water taken from it flows through and the resulting sand-water mixture is passed through a drain pipe to a remote location, characterized by ge that the filter system from a bottom conical container (4), which is interposed between an inlet strainer (2) provided in a known manner with a foot valve (3) and the pump (1) and in its interior a suction pipe (6) coming from the inlet strainer (2) to close to a wall (7) which divides the interior of the container (4) horizontally and which is equipped with known ceramic filter candles (8) , the outer surface of which protrudes into the lower space delimited by the wall (7), and that of the conical Part of the container (4) branches off a line (9) which extends above the surface of the earth and is provided at its end with a shut-off device (10) . Documents considered: German Patent Specifications Nos. 427 766, 382 942; German interpretative document No. 1001 112; German utility model No. 1789 620; French patent specification No. 639 260. Earlier patents considered: German patent specification No. 1117 084.