DE1453465A1 - Verfahren zum Foerdern und Entlueften unter vermindertem Druck stehender und/oder beim Ansaugen zum Ausgasen neigender pumpfaehiger fluessiger Medien mittels oszillierender Verdraengerpumpen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

CHFJÄISCHE WERKE HÜLS AG. Marl, den 4. April 1968

- Patentabteilung - 2064/G

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Verfahren zum Fördern und Entlüften unter vermindertem Druck stehender und/oder beim Ansaugen zum Ausgasen neigender pumpfähiger flüssiger Medien mittels oszillierender Verdrän- · gerpumpen und Vorrichtung-zur Durchführung des Verfahrens"

Li der Verfahrenstechnik gibt es zahlreiche Prozesse, die bei Unterdruck durchgeführt werden. Namentlich die thermische Behandlung hochmolekularer Stoffe in Destillations-« Rektifikations- oder Verdampferanlagen erfordert zum Teil sehr hohe Vakua, um die temperaturempfindlichen Stoffe vor einer Zersetzung zu bewahren.

Bei der kontinuierlichen Durchführung von Destillationsverfahren besteht z. B. das Problem, Sumpf- und Kopf produkt gleichmäßig aus dem Vakuumsystem in unter Atmosphärendruck stehende Behälter zu fördern.

Mit einer normalen Schaltung der Kolbenpumpe ist eine einwandfreie Flüssigkeitsförderung aus bei Unterdruck betriebenen Anlagen nicht möglich, da infolge des geringen saugseitigen Vordruckes (Vakuum) die Ventükugei nur geringe Neigung zeigt, eich vom Ventilsitz zu heben und den Ansaugquerschnitt freizugeben.

Da der Förderraum aber mit jedem Hub in voller Größe zur Verfügung steht und zwar unabhängig davon, ob auch das entsprechende Flüssigkeitsvolumen einströmt, muß entweder Verdampfung eintreten oder ".Falschluft" angesaugt werden.

Die Gefahr der Verdampfung bzw. Ausgasung von Destillationsprodukten« deren Temperatur nahe unterhalb des Siedepunktes liegt« ist besonders

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groß und führt in vielen Fällen zum Abreißen des Flüssigkeitsstromes.

Durch ein barometrisches Fallrohr kann man zwar eine einwandfreie Funktion der Pumpe erreichen, da das Vakuum durch die Flüssigkeitssäule kompensiert wird und unmittelbar am Saugstutzen der Pumpe Atmosphärendruck herrscht, so daß die Verdampfung bzw. Ausgasung.· · des Produktes ebenso wie die Ansaugung von Falschluft verhindert wird. Ein barometrisches Fallrohr erfordert jedoch außerordentliche bauliche Aufwendungen. Das gleiche Problem besteht auch, wenn man bei normalem oder erhöhtem Druck flüssige Medien, die zum Ausgasen neigen, durch insbesondere oszillierende Verdrängerpumpen fördern will, zum Beispiel beim Ansaugen von gasbeladenen oder nahe am Siedepunkt befindlichen Flüssigkeiten oder Flüssiggasen.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, mit dem man unter vermindertem Druck stehende und/oder beim Ansaugen mittels oszillierender Verdrängerpumpen zum Ausgasen neigende pumpfähige flüssige Medien fördern und entlüften kann, indem man den Förderraum der Pumpe während der Dauer des Saughubes mindestens zeitweilig entgast.

Eine einfache Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß man die übliche Pumpenkopfanordnung mit frei arbeitenden Ventilen um 180" dreht, so daß das Saugventil oben erscheint. Die Evakuierung des Förderraumes erfolgt über die Zulaufleitung des Mediums, so daß dessen Strom von oben nach unten verläuft, während die Gasblasen aus dem Förderraum in der Zulaufleitung aufsteigen.

Durch diese einfache Maßnahme lassen sich die geschilderten Mängel beheben. Beispielsweise kann man also Flüssigkeiten aus Vakuum systemen in Vorlagen'mit höherem Druck fördern, wobei durch eventuelle Ausgasungen oder Verdampfungen entstehende Gasvolumina sofort bei jedem Saughub selbsttätig abgesaugt werden. Dadurch wird nicht nur erreicht«

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daß die Pumpen unter den geschilderten kritischen Bedingungen fördern können, sondern es muß als besonderer Vorteil gelten, daß die Pumpen auch ohne manuelle Entlüftung angefahren werden können.

Bei der vorstehend geschilderten Anordnung wird der Saugventilkörper durch den Druckhub der Pumpe angehoben und geschlossen, wobei naturgemäß eine gewisse Rückstromung zur Saugseite hin erfolgt, welche in vielen fällen ohne Belang ist»

Es würde''Wtätei* gefunden, daß man eine rückströmungsfreie Förderung bei glefchzeitiger-Eiitlüftung dadurch erreicht, daß man das Saugventil'^wkngs¥teü'örf und sowohl mit der Medium-Zuführungsleitung als auch mit dem Vakuumsystem verbindet.

lh an sich bekannter Weise hydraulisch, mechanisch, elektrisch betätigt werden. Die Zwangssteuerung bietet einer kraft- oder form Schluss igen Arbeitsweise des Saug-, yrbbei'iftän dessenArbeitsbereich im Verhältnis zum Strömungsrhythmus der Pumpe einstellen kann;· dadurch wird eine genau definierte Förderung erreicht. Beispielsweise kann das Saugventil während der gesamten Öaüör* des Saughubes geöffnet sein. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft,die Öffnungszeiten des Saugventiles zu verringern. So lassen sibh dadurdhi ih&besondere im Hinblick auf die Vermeidung einer Rückströmüfigj bei verschiedenen Drehzahlen optimale Bedingungen einstellen. Daher Mgneft sich die Vorrichtungen besonders für Dosierzwecke,

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und einer Vorrichtung zu dessen Durchführung zeigt Abbildung 1 am Beispiel einer kontinuierltifiefrVa^umdestillationskolonne, bei der das Sumpf produkt abgepumpt wird* «Dato zu trennende Stoffgemisch wird am Einlauf stutzen (13) auf ge*- geben^önäUh die Trennsäule (1) eingeleitet. .Der leichter siedende Stoff strötnt «le Dampf dem Dephlegmator (3) zu und kondensiert. Über die Rücklauf leitung (4) geht ein Teil der Flüssigkeit in die Kolonne zurück,

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während das abgenommene Destillat über die Leitung (5) ?and den Kühler (6) in die Vorlage (7) läuft. Das schwerer siedende Produkt wandert durch die Trennsäule (1) nach unten in die Sumpfvorlage (2), in der ein gewisser Stand gehalten wird. Von dort strömt das Produkt über den Kühler (8) in die Verdrängerpumpe (9), die die Flüssigkeit über die Druckleitung (10) in den belüfteten Behälter (11) fördert. ·· Dia Evakuierung der Anlage bis zur Druckleitung (1) und Bebälter (11) wird durch die Vakuumpumpe (12) erreicht. Die Verdrängerpumpe (9) ist eine Kolbenpumpe, kann aber auch als Membran- oder Balg-Dosierpumpe ausgebildet sein. Sie besitzt ein hydraulisch zwangsgesteuertes Saugventil (14), das entgegen der normalen Anordnung des Pumpenkopfes um 180° gedreht nach oben gerichtet ist. Im oberen Teil des zwsngsgesteuerten Saugventils (14) ist ein Entlüftungsstutzen angebracht, an dem die Vakuumausgleichsleitung (15) angeschlossen wird.

Führt nun der Kolben (23), Abbildung 2, der Verdrängerpumpe (9) die Saughubbewegung aus, so wird das Saugventil (14) durch ein z.B. hydraulisches System aufgestoßen, so daß eine direkte Verbindung über den Stutzen (21) und die Vakuumausgleichsleitung (15) zur Apparatur besteht. Der Pumpenförderraum (17) wird daher auf den entsprechenden Wert des Sumpfvorlagendruckes evakuiert, so daß ein echter Zulaufdruck in Höhe der Flüssigkeitssäule vorhanden ist und das Produkt über die Kühlstrecke (8) und den Stutzen (19) in den Pumpenraum (17) einströmen kann.

Unmittelbar vor Beginn des Druckhubes wird das Saugventil (14) zwangsweise geschlossen und die Flüssigkeit aus dem Pumpenraum (17) über das federbelastete Druckventil (16) in die Druckleitung (10) ausgestoßen.

Es wurde schließlich gefunden,, daß man das Verfahren besonders genau und vorteilhaft ausführen kann, wenn man zur Zwangssteuerung eine Vorrichtung verwendet, die gemäß Abb. 2 aus einer Verdrängerpüriipe (9) mit

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einem über eine Nockenwelle (28), einen Verdrängerkolben (30) und einen Steuerkolben (22) hydraulisch gesteuerten, mit einem Anschluß-Stutzen (21) für die Ausgleicheleitung 15 versehenen Saugventil (14) besteht.

Die Abbildung 2 zeigt einen derartigen ölhydraulischen Mechanismus zur Steuerung des Saugventils. Durch die Exzenterwelle (28) wird der Verdrängerkolben (30) bewegt, so daß sich der Öldruck über eine Leitung (35) auf den Steuerkolben (22) auswirkt. Der St euer kolben (22), der mit einem Faltenbalg (20) zum Saugventil (14) abgedichtet ist, drückt mit seinem Stößel die Saugventilkugel (18) herunter. In dieser öffnungsperfode wird der Pumpenraum (17) über den an die Ausgleichsleitung (15)

angeschlossenen Stutzen (21) entgast, wobei die Flüssigkeit über die . Leitung 8 und den Stutzen (19) in den Pumpenraum (17) einströmt und der Kolben (23) in seine hintere Totlage zurückgeht.

Kurz bevor der Verdrängerkolben (30) seineinnere Totlage erreicht, gibt die Steuerkante der Führungsbuchse (25) die Bohrung (31) frei, so daß durch diese Kantensteuerung der Öldruck schlagartig zusammenbricht und das Saugventil (14) infolge der auf die Ventilkugel (18) wirkenden Federkraft schnell schließt. Die Höhenlage der Steuerkante kann durch eine Nutaiutter (24) und eine Führungsbuchse (25), die in dem Zylinder (29) läuft, eingestellt werden, so daß der Zeitpunkt des Schließvorganges des Saugventile (14) genau bestimmt werden kann. So ist es möglich, bereits

vor Erreichen der inneren Totlage des Förderkolbens (23) das Saugventil (14) zu schließen. Damit werden Rückström Verluste zur Vakuum-Saugseite vermieden und eine nahezu verlustfreie Förderung erreicht.

Durch die entsprechende Einstellung der Schraubenmuttern (27) zum Haltebolzen (36) ist es möglich, das Gehäuse (26) des Verdrängerkolbens (30)ij^seiner Lage zur Nockenwelle (28) zu ändern. Durch diesen einstellbaren Exzenterversatz wird die Steuerzeit des zwangsgesteuerten Saugventils (14) festgelegt, so daß auch die Öffnungszeit exakt eingestellt werden kanu. 909808/0400.

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Beim Druckaufbau des Hydrauliksystems, das am Stutzen (34) entlüftet wird, spannt sich die Feder (33), so daß der Verdrängerkolben (30) nach beendetem Saughub, ohne sich vom Exzenter abzuheben, schnell in seine untere Totlage zurückkehrt. Gleichzeitig strömt in den über , dem Verdrängerkolben frei werdenden Hydraulik-Druckraum über das Rückschlagventil (32) aus dem als Vorratsgefäß ausgebildeten ·· ■ Gehäuse (26) wieder Öl ein, wobei gegebenenfalls aufgetretene Leckmengen im Hydraulik-Druckraum automatisch ergänzt werden.

Bei Mehrfachpumpen lassen sich auf einer zentralen Antriebswelle mehrfache Impulsgeber anordnen, die auf verschiedene Pumpenköpfe wirken und unabhängig voreinander regulierbar sind.

Das zwangsgesteuerte Saugventil mit seiner exakt einstellbaren Steuerzeit verhindert ein Rückströmen des Produktes zur Saugseite und sichert infolge der kraft- bzw. form schlüssigen Arbeitsweise die Dosierung auch extrem schwieriger Produkte, z. B, hochviskoser Medien, die wegen ihrer Reibung hohe Durchflußwiderstände verursachen, oder von Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt und großkörnigen, suspendierten Feststoffteilchen oder auch von Medien, die saugseitig fast mit Siedetemperatur anliegen, unterschwierigen, z. B. Hoch-Vakuum-Bedingungen. Insbesondere ist mit Hilfe des zwangsgesteuerten Saugventiles ein einwandfreier Entlüftungs- und Anfahrvorgang gewährleistet.

Mit besonderem Vorteil können die neuen Vorrichtungen auch verwendet werden, um gashaltige Medien wie Kunstetoffpasten zu entlüften und zu fördern. Infolge der mechanischen Beanspruchung des Mediums durch die Kolbenbewegung und die damit verbundene Erzeugung eines Unterdruckes während der Saugperiode wird eine vollständige und sichere Ausgasung des Mediums gewährleistet; die Absaugung der frei werdenden Gase kann auch hier am Saugventil erfolgen.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Verfahren zum Fördern und Entlüften unter vermindertem Druck stehender und/oder beim Ansaugen zum Ausgasen neigender pumpfähiger Medien mittels hin- und Hergehender Verdrängerpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Förderraum der Pumpe während der Dauer des Saughubes mindestens zeitweilig entgast.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, . dadurch gekennzeichnet, daß das Saugventil im Pumpenkopf oben liegt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oben liegende Saugventil zwangsgesteuert ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Entgasungsleitung oberhalb des Saugventils angebracht ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerung über ein an sich bekanntes hydraulisches Gestänge erfolgt.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daü das Gehäuse (26, Abb, 2) in seiner Lage zur Nockenwelle (28) durch die auf den Haltebolzen (36) wirkenden Schraubenmuttern (27) verändert werden kann.

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   7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 6, dadurch f · * kenneelchnet, daß die STührungsbuchie (25, Abb. 2)

   des Verdrängerkolben· (fco) mit deeeen Bohrung (31) «ine Kantensteuerung bildet« deren Lage durch eine auf die im Cylinder Xl9) verschiebbare Ftthrungsbuchse (25) wirkende Nutmutter (84) ein- /ff stellbar 1st. ' ■ ''

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