DE1528456A1 - Ventilanordnung und -Ausbildung fuer Verdraengerpumpe - Google Patents

Description

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Hugo Klesper Oswald Busse 6209 Michelbach, den 8.1.1966

Obering. Dr.-Ing. Schöne Aussicht 2

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VENTILANORDNUNG UND -AUSBILDUNG FÜR VERDRÄNGERPUMPE

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung und -ausbildung für nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Pumpen, insbesondere Kolben-, Membran- und Kolbenmembranpumpen. Diese Pumpen benötigen zur Umsteuerung von Saug auf Druckhub und umgekehrt Rückschlagventile. Es kommen zumeist Kugelrückschlagventile zum Einsatz. Bei Flüssigkeiten, die keine Grob- und Sperrstoffe enthalten, arbeiten diese Ventile erfahrungsgemäß einwandfrei. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, sobald die Flüssigkeit Schmutz- und Sperrstoffe mitführt, z. B. bei Abwasser schlämmen.

Einen Schnitt durch eine Kolbenmembranpumpe, wie sie üblicherweise zur Beschickung von Filterpressen eingesetzt wird, zeigt Fig. 1. Das zu fördernde Medium durchläuft die Pumpe in entgegengesetzter Richtung zur Erdschwere, d. h. , daß das Saugventil 1 unten und das Druckventil 2 oben angeordnet ist. Schmutz stoffe, die mit dem zu fördernden Medium in die Verdrängerkammer gelangt sind, fallen sehr häufig aus und setzen sich dann in den Totecken um den Ventilsitz des Kugelventiles 1 ab. Das gleiche gilt für Schmutz stoffe, die in die Druckleitung 4 gefördert werden und sich hier um den Ventilsitz des Druckventiles 2 absetzen. Die ausgefallenen Grobstoffe bauen sich zunehmend auf und verhindern schließlich, daß die Ventilkugel auf den Ventilsitz abfallen kann. Damit ist die Ventilfunktion gestört, und die Ventile schließen nicht mehr einwandfrei. Ist dieser Zustand eingetreten, so wird die Verdrängerkammer nicht mehr periodisch zur Ansaug- bzw. Druckleitung abgeschlossen, so d?.ß damit die Förderung zum Erliegen kommt.

Diese Nachteile sind bekannt, und man hat daher konstruktiv Möglichkeiten geschaffen, um eine möglichst schnelle Reinigung der Ventilgehäuse durchführen zu können. Man baute an die Ventilgehäuse Revisions öffnung en, durch die man von Hand eingreifen kann. Ist ein Ventil verstopft, so entnimmt man in der Rsgel die Ventilkugel und spült das Ventilgehäuse mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit aus. Diese Arbeiten sind wohl in relativ kurzer Zeit auszuführen,

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.sie sind jedoch mit einer enormen Schmutzbelästigung sowie hygienischen und anderen Gefahrenmomenten, z. B. bei kommunalem Frischschlamm oder giftigen Industrieschlämmen, verbunden und verhindern - was sehr wichtig ist - den automatischen Betrieb einer mit derartigen Pumpen ausgerüsteten Anlage, z. B. einer Anlage zur Entwässerung von Schlämmen. Um die vorgenannten 1,'achteile zu reduzieren, hat man auch bereits in verschiedenen Fällen die Ventile jeweils doppelt vorgesehen, so daß die Funktionsdauer eventuell verlängert wird.

Die Erfindung vermeidet die zuvor beschriebenen Nachteile und schlägt eine Ventilanordnung sowie -ausbildung vor, wobei eine Störung in der beschriebenen Weise nicht eintreten kann. Saug- und/oder Druckventil sind als Rückschlagventile ausgebildet, und zwar in der Weise, daß der unmittelbar an das steuernde Ventilelement des Saug- bzw. Druckventiles anschließende Teil des Ventil-Auslaßkanals in Sedimentationsrichtung, d.h., im wesentlichen nach unten, gerichtet ist. Der in Stromrichtung unmittelbar vor dem steuernden Ventilelement liegende Teil des Ventil-Einlasskanals ist im wesentlichen von unten nach oben oder aber seitlich gerichtet. Durch die zuvor beschriebene Ventilausbildung wird verhindert, daß Grob- und Sperr stoffe auf bzw. um den Ventilsitz sedimentieren und sich hier ablagern und so - wie bereits eingangs ausgeführt - eine einwandfreie Funktion des Ventilelementes ausschließen, wodurch dann, die Förderwirkung der Pumpe zum Erliegen kommt.

Das steuernde Ventilelement kann in an sich bekannter Weise als Kugel, Kegel oder auch Klappe ausgebildet sein.

Da Grob- und Sperrstoffe in der Regel leichter sedimentieren als die üblichen Feststoffe eines Fest-Flüssig-Mischsystems, so wird die Verdrängerkammer nicht wie bisher entgegengesetzt zur Richtung der Erdschwere durchströmt, sondern vielmehr in Sedimentations richtung, d.h. , in Richtung zur Erdschwere. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Verbindungskanal vom Saugventil zur Verdrängerkammer der Pumpe und der Verbindungskanal von der Verdrängerkammer zum Druckventil zumindest im wesentlichen in Sedimentationsrichtung (nach unten) verlaufen.

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-Die in die Verdrängerkammer der Pumpe gelangten Grob- und Sperr stoffe können erfindungsgemäß zur Entlastung des Druckventiles in einer Fangkammer abgeschieden werden, die vorzugsweise im unteren Bereich des Verbindungskanals zwischen Verdrängerkammer und Druckventil angeordnet wird. Um die in der Fangkammer abgelagerten Stoffe auch während des Betriebes" der Pumpe ohne Druckabfall auszuscheiden, wird die Fangkammer zweckmäßig erweise mit einer Austragsschleuse versehen.

Für die Ventilausführung ergibt sich eine gewisse Problemstellung, wenn Schlamme hoher Viskosität gefördert werden sollen. Da die Ventilfunktion im wesentlichen durch die Masse des Ventilelementes, z. B. der Ventilkugel, beeinflußt wird, so muß man entsprechend bei hochviskosen Flüssigkeiten mit einer schweren Ventilkugel arbeiten. Es sind Ventilkugeln bekannt, die im Inneren mit Blei gefüllt sind; doch gibt es spezielle Bedarfsfälle, wo man den Durchmesser der Kugel nicht beliebig'groß wählen kann. In diesem Fall ist auch eine Füllung der Kugel mit einem schweren Material wie Blei nicht ausreichend. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilausführung ergibt sich jedoch als weiterer Vorteil folgende Möglichkeit.

Da die Ventilkugel bei dem Ventil entsprechend der Erfindung im Gegensatz zur Ventilkugel bei Rückschlagventilen üblicher Bauweise nur teilweise strombeaufschlagt ist, so ist im oberen Teil der Ventilkugel ein nicht durchströmter Raum vorhanden. Hier kann man einen federbelasteten Druckstößel ,ansetzen, der die Ventilkugel gegen den Ventilsitz drückt. Da diese Zone nicht durchströmt ist, so können keine Störungen des Mechanismus durch Faser- und Grob stoff ansammlungen eintreten. Wie Fig. 3 zeigt, liegt auch nur der Druckstößel im Ventilgehäuse, während die Druckfeder außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfingung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung der vorgeschlagenen Ventilanordnung und -ausbildung für eine Verdrängerpumpe. Es zeigt:

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Fig. Ϊ einen Schnitt durch eine Verdrängerpumpe, die mit Rückschlagventilen bekannter Bauform und Anordnung ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Schnitt der gleichen Verdrängerpumpe, die jedoch Rückschlagventile der Anordnung und Bauform, wie sie erfindungsgemäß vorgeschlagen wurden, besitzt.

Das zu fördernde Medium tritt nach Fig. 2 am Ventileinlaßkanal 7 in das Saugventil 8 ein, öffnet bei Unterdruck in der Verdrängerkammer 13 das Ventil, indem es das Ventilelement 11 anhebt und die angesaugte Flüssigkeit am Ventilsitz 10 passieren läßt. Diese ändert ihre Strömungsrichtung nach Passieren des Ventilsitzes 10 und strömt praktisch vertikal abwärts durch den Ventilauslaßkanal 9 in die Verdrängerkammer 13. Diese Strömung erfolgt so lange, wie durch den Saughub des Pumpenkolbens 15 bzw. die Membrane 14 ein Druckgefälle zur Verdrängerkammer besteht. Sobald der Kolben 15 seine hintere Totlage erreicht hat und der Druckhub beginnt, schließt die Ventilkugel 11 des Saugventiles 8, und in der Verdrängerkammer 13 tritt nun ein Überdruck ein. Die in der Verdrängerkammer befindliche Flüssigkeit wird vertikal abwärts in den Einlaßkanal 17 des Druckventiles 16 gefördert. Das zu fördernde Medium öffnet jetzt hier das Ventilelement 11, und die Flüssigkeit passiert den Ventilsitz 10, kehrt die Strömungsrichtung um und verläßt vertikal abwärts strömend den Auslaßkanal 18 des Druckventiles 16.

Grob- und Sperr stoffe, die mit denn zu fördernden Medium mitgefördert wurden, können - wie Fig. 2 sov/ie die zuvor dargelegte Beschreibung zeigen - sich we-' der im Bereich der Ventilsitze noch in der Verdrängerkammer abscheiden und so zu Störungen der Pumpenfunktion führen.

Saug- und Druckventil sind - wie bei den Pumpen bekannter Bauweise - gleich ausgeführt. Auch bei diesen Ventilen ist eine Revisionsöffnung vorgesehen, die durch den Ventildeckel 12 gebildet wird. Sie hat hier jedoch nicht die frühere Bedeutung, nämlich bei Störungen des Ventiles die sedimentierten Schmutz-

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■ stoffe zu entfernen, sondern dient lediglich zur Montage der Ventilkugel bzw. zum leichten Auswechseln des Ventilsitzes nach einer angemessenen Betriebszeit.

Versuche mit einer entsprechend dem Erfindungsgedanken ausgerüsteten Kolbenmembranpumpe verliefen absolut positiv im Sinne der zuvor aufgestellten Behauptung. Es konnten mit einem Abwasserschlamm, der etwa 3 - 15 % Feststoffanteile enthielt, sogar Steine verschiedenartiger Form sowie Oberflächenstruktur bis zu einer Größe von einem Äquivalent-Durchmess er von 25 mm, die vorher dem Schlamm von Hand willkürlich beigemengt wurden, durch die Pumpe gefördert werden. Die Funktion der Pumpe war hierbei vollkommen einwandfrei, d. h. , der in der Druckleitung herrschende Druck von 15 atü wurde nicht nennenwert unterschritten. Zum Vergleich hierzu versagte die Kolbenmembranpumpe, die mit Ventilen bekannter Bauform und Anordnung nach Fig. 1 ausgerüstet war, vollkommen in ihrer Funktion bereits bei normaler Schlammqualität.

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Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Ventilanordnung und -ausbildung für Verdrängerpumpe, vorzugsweise für schmutzführende und insbesondere mit Grobstoffen belastete Flüssigkeiten, mit einem Saug- und/oder Druckventil, die als Rückschlagventile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der unmittelbar an das steuernde Ventilelement des Saug- bzw. Druckventils anschließende Teil des Ventil-Auslaßkanals.in Sedimentationsrichtung, d.h. im wesentlichen nach unten, gerichtet ist.
2. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Stromrichtung unmittelbar vor dem steuernden Ventilelement liegende Teil des Ventil-Einlaßkanals in an sich bekannter Weise im wesentlichen von unten nach oben oder aber seitlich gerichtet ist.
3. 3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das steuernde Ventil el em ent in an sich bekannter Weise als Kugel ausgebildet ist.
4. 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal vom Saugventil zur Verdrängerkammer der Pumpe zumindest im wesentlichen in Sediment sationsrichtung (nach unten) verläuft.
5. 5. Ventilanordnung nach einer der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal von der Verdrängerkammer der Pumpe zum Druckventil zumindest im wesentlichen in Sedimentationsrichtung (nach unten) verläuft.
6. 6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Verbindungskanals zwischen Saug- und Druckventil, vorzugsweise unterhalb der Verdrängerkammer, eine Fangkammer

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   Unterlagen (Art. 7 S I Abs. 2 Nr. I Sr.t.T Z ctes Ändorungsgea. v. 1. « '

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   für sedimentierende. S.chmut ζ stoffe oder dgl. vorgesehen ist.
7. 7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Fangkammer eine Austragsschleuse angeschlossen ist, insbesondere
   eine Zellenradschleuse.
8. 8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der Strömung nicht beaufschlagten Seite des steuernden Ventilelementes ein dieses Element auf seinen Sitz pressender Stößel vorgesehen ist, der insbesondere federbelastet sein kann.
9. 9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
   verschiebbare Stößel durch eine öffnung des Ventilgehäuses ragt und
   die den Stößel belastende Feder außerhalb des der Flüssigkeit zugänglichen Raumes angeordnet ist.

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