DE1905112A1 - Pumpe - Google Patents

Description

.13EDE IiLi¹HED BOYLE und LArJIiICJi] WlFIIi¹IiED .BOILE STLE, N.S.W., Australien '

P u in ρ e

Lic; Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine sogenannte Schlamm— oder Trübenpumpe für die Förderung hochviskoser Flüssigkeiten. . ;" . -

E.-- ist bekannt, Flüssigkeiten der erwähnten Art mittels Zentrifugalpumpen zu fördern, jedoch tritt hierbei der Hangel· auf, daß diü Höhe, auf welche die Flüssigkeit angehoben werden kann, bogranzt ist und außerdem bei hochviskosen Flüssigkeiten das ο ο Ib etansaugen und die Verdrängung cohr erschwert werden. ^

Ziel der Erfindung ist die Überwindung dieser und anderer Schwierigkeiten. Dies geschieht erfindungsgemäß bei einer wie eingangs .erläuterten Pumpe durch mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete, von einem starren, angepaßten Rohr oder dergleichen umgebene espandierbare Druckkammern, die sich in escpandierteni Zustand an die Rohrwandung anlegen, und eine Vontilanordnung zum wahlweiaen. und aufeinanderfolgenden-Ausdehnen der Kammern in Richtung der gewünschten Flüssigkeitsströmung. Auf diese Weise wird es möglich, die Flüssigkeit schrittweise durch' die Ringräume zwischen den Kammern und der Innenwand des Rohres zu-fördern." Bei einer solchen Anordnung ■ ist die Förderhöhe" praktisch unbegrenzt. Außerdem" gelingt es in einfacher Weise, auch bei hoch-viskosen Flüssigkeiten das Ansaugen und Verdrängen, ohne Schwierigkeiten durchzuführen.

Ausführungsformen "der Erfindung seien an-Hand'der beigefügten-Zeichnungen erläutert. ' ' .ν :;;-:::·'.■

Fig. A zeigt schematisch die Aufeinanderfolge von Arbeitsgangenin einer erfindungsgemäß konstruierten Pumpe.

4/ 1Ötf . bad original

.ut

I''iΚ'» 2 zeigt in Vorderansicht und'·-'teilweise im "Schnitt ein spezielles "Ventilregelsystein--fürdie... Pumpe*.,:..- - .--,..-

Fig. 3 gibt in Vor der ansieht und teilweise -im'. Schnitt -eine Einzelheit dei- Anordnung nach Fig. 2 wieder, ·' . -■■:--

Fig. 4 zeigt in Seitenansicht und teilweise"im. Schnitt eine Darstellung läng ο der Linie 4< - 4 der Fig. -2.

Fig. 5 gibt" eine ebene Ansicht längs der Linie 5 - 5 der-

Fig. 4 wieder. . ... , .

Fig. 6 zeigt eine ebene Ansicht längs der Linie 6 — 6 der Fig. 4. .-■-■■ ■ > . -

Fig. 7 ist eine ebene Ansicht längs der Linie 7 - 7 der Fig. 2«

Eig. 8 gibt' in Vordem¹ ansicht und teilweise im. Schnitt eine..^ab— ■ geänderte Ausfülirungef orm der. Ventllregelung.-nach dfcn,;_;,_<;-. Figg. 2 und 3" wieder.^' . ■ -^;-..;.^: , : .,--.. . ^: · ..-,■.· ■■_■_<

Fig. 9 seigt eine ebene Ansicht längs der Linie 9 - 9 eier . '.'"^:

Fig.' β. ^{: :}'- ■'":;-;- ..-.-· ■'>■ ■■ . : ■ ■-■ ■-■.■_■■■■-.■'.=■

Au S" "den'Zeichnungen erhellt, wie am besten aus -Fig. 1 zu erkennen ist, daß eine Anzahl expandierbarer Kanraern-1 - 5 innerhalb eines Rohres 8 so in Reihe aufeinanderfolgend angeordnet ist,-daß ale sich in StrÖinungsrichtung erstrecken, tlnter-halb 4ex*'-^L' Karamer 1 ist ein stromlinienformig* ausgebildeter Tlöclcer snge-'-^: ordnet ,dessen Spitze entgegen'der StrÖELungcrichtung zeigte-' Dies ist insbesondere dann zweckmäßig*, .wenn" 'Sich' das Rohr^: 8 ^: wie gezeigt gegen die zu fördernde Flüssigkeit "verengt'. ; -^;-^'~^;-

Die ferner nachstehend beschriebene Ventilanordnung besteht aus einem System von Rohren oder Durchlassenh, die; so in den Kammern angeordnet sind, daß jedes Rohr in je'eiihe-a? Kammer endet und alle RohrÄ zu einem VJähler 7 außerhalb^aer-Rohre 8 führen, wodurch je'**naoh Wunsch von einer außen liegenden Druokquelie her. Druck im luderen der Jeweils gewählten Kammer erzeugt werden kanu." Die fortgepreßte -Luff entweicht in -Strom^gsrichtung.-- a «-

BAD ORIGINAL

.Die Steuerung der Kammern kann aber auch über ein einziges,

nicht gezeigtes Bohr erfolgen, welches - mit einzelnen Durchläöfien versehen - in Funktionsöteilung gedreht werden kann, wobei jeder Durchlaß gegenüber der Hauptachsedes .Kammersystems in je- ^?. der Kammer eine andere Winkelstellung einnimmt. Welches Steuersystem auch verwendet wird, es eignet sich jedes Mittel für die Ausdehnung der Kammern-, z.B. Druckluft oder Öl, das von einem hydraulischen Akkumulator zugeführt wird.-

Im Gebrauch beginnt die Pumpe ihre Tätigkeit, wenn beispiels-" · weise zuerst die Kammer 5 durch Betätigung der Regeleinrichtung 7 ausgedehnt wird, wie bei a gezeigt. Dann wird die erste Kammer 1 in Aufströmrichtung ausgedehnt und darauf die Kammer 2 unter gleichzeitiger Zusammenziehung der Kammer 5» wie b zeigt. Hier- ™ auf wird die Kammer 5 expandiert, während sich gleichzeitig die Kammer 1 zusammenzieht-, so daß sich die' bis dahin unter der Kammer 1 befindliche Flüssigkeit in Strömungsrichtung bewegt, wie bei c gezeigt. Dieser Prozeß wird nacheinander durch die Kammern 1 bis 5 in Strömungsrichtung wiederholt, und die kontinuierliche Strömung wenigstens eines Teiles der Flüssigkeit 9 wird aufrechterhalten durch eine ausreichende Überschneidung der VentilöffnungBzeiten, so daß sich eine Kammer ausdehnt, während die nächste sich in Abwärtsrichtung anschließende Kammer sich zusammenzieht , usw.. Der Weg eines Festoffpartikels in der Flüssigkeit verläuft dann wie in Fig. 1 gezeigt, in welcher die Höhenlinien von a - f die folgenden Grade des Ventilhubs zeigen: t

a	- O-
b	-72°
C	- 144-°
d	- 216°
e	- 288°
f	- 0°,

Bei der Ausführungsform des in den Figuren 2 - 7 dargestellten Bediengeräts drehen ein Motor und ein im Gehäuse 1O^-untergebrachtes entsprechendes Reduziergetriebe die Welle 11 und damit

8098 34/ 108T

wiederum den Ventilblock 14 gegenüber der Einlaßplatte 12 und der Auslaßventilplatte 15. Die beiden letztgenannten Platten sind mittels der beiden Bolzen 1? und 18 in Bezug auf das Gehäuse 15 und die Halterung 16 befestigt. Die Welle 11 ist mittels des Keiles 19 am Ventilblock 14 gehalten.

Auf diese Weise werden die Einlasse und Auslässe 20 und 21 im Block 14 mittels öffnungen 22 (siehe Fig. 5) in der Einlaßplatte ; 12 zu geeigneten Zeiten miteinander in Übereinstimmung gebracht, wodurch der Fluß eines kontinuierlichen Zustroms von Flüssigkeit durch den Einlaß 23 nach unten durch das Rohr 24, nach oben durch das Rohr 25 und hinaus durch den Auslaß 26 gesteuert wird. Eine bestimmte kammer, z. B. 1, kann auf diese Weise über einen Einlaß 20 zum Aufschwellen gebracht werden, wobei die Zufuhr ™ von ßteuerflüssigkeit zu dieser Kammer mittels eines Röhrenpäares 24 und 25 geregelt wird. Der Ventilblock 14 ist so ausgerüstet, daß er mit anderen öffnungen in der Einlaßplatte 12 und der Auslaßplatte 13 zusammenwirken kann., um die ßteuerf lüssigkeit in Übereinstimmung mit dem Zyklus von Vorgängen, der durch die Drehung des Motors vorgegeben ist, zu den Durchlässen anderer Kammern zu bringen.

Eine Abänderung der Erfindung ist in den Figg. 8 und 9 gezeigt, welche eine für die Verwendung in Hochle&fcungspumpen geeignete . Anordnung wiedergeben. In der Röhre 27 wird ein Zustrom von Steuerflüssigkeit unter Druck aufrechterhalten. Jede Kammer fe (in diesem Fall Kammer 1) ist mit einem Durchlaß 28 ausgerüstet, der mit einem Paar Kolbenventile 29 und 30 kommuniziert, wobei er durch die Federn 31 und 32 gesteuert wird. Eine zusätzliche Zufuhr von Steuerflüssigkeit kann, über die Zuführung 33 erfolgen. In der gezeigten Stellung der Korbenventile ist die Röhre 27 von der Kammer 1 abgetrennt, weil der Durchlaß 34 geschlossen ist, während der Durchlaß 28 in der Wand 35 mit dem Auslaß 36 in Verbindung steht. Wenn nun Flüssigkeit unter Druck über 33 zugeführt wird, bewegen eich die Ventile 29 und 30Y die durch die Stange 37 verbunden sind, nach unten, entgegen der Wirkung der Feder 32, wodurch die Auslaßeinrichtung 36 geßchlossen und

8098 34/1097

der Durchlaß 34- geöffnet wird, so daß er mit dem Durchlaß 28 kommuniziert und dadurch auch mit dem Inneren der Kammer 1, welche sich auszudehnen beginnt. Nach Entfernung des !Flüssigkeitsdruckes über die Zuführung 33 schiebt die Feder 32 (welche die Feder 31 überholt, die nur aus Stabilitätsgründen vorhanden ist) die Ventile 29 und 30 nach oben, bis der Durchlaß 28 erneut zur Abführung 36 hin offen ist, während gleichzeitig-der Durchlaß geschlossen wird und die Kammer 1 sich zusammenzuziehen beginnt.

Bei der letztgenannten Ausführungsform der Erfindung ist es also nur erforderlich, eine äußerliche zyklische Vorrichtung vorzusehen, die mit einer Vielzähl von Führungen 33 verbunden ist, um einen Satz Ventile 29 und 30 nach einem vorgegebenen Schema der Art, wie sie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde, nacheinander ins Spiel zu bringen. "

Die erfindungsgemäß konstruierte Vorrichtung besteht demnach aus einer selbstanlassenden, ventillosen Verdrängerpumpe von der Art, die einen praktisch unbegrenzten Gesamtauftrieb besitzt, weil die einzelnen Pumpvorgänge nur durch Zunahme der Gesamthöhe erfolgen, über welche das Pumpen vor sich geht. Diese Zunahme kann entsprechend klein gehalten werden, je nach der erforderlichen Durchströmungsgeschwindigkeit, den Dimensionen der Kammern und ihrem Abstand von den umhüllenden Rohren. Unter diesem Gesichtspunkt läßt sich erkennen, daß das System von Kammern und/oder Rohren nicht in gerader Linie angeordnet werden muß, vorausgesetzt, daß der Raum zwischen den Innenwän- ( den der Rohre und den Außenwänden der Kammern ausreicht, um eine ungehinderte Durchströmung zu ermöglichen. ' ■ .

Es ist wünschenswert, daß die äußeren Wände oder Oberflächen der Kammern und auch der erforderlichen relativ starren Verbindungen zwischen diesen eine glatte Oberfläche aufweisen, z.B. einen Überzug mit Neopren oder einem anderen geeigneten Material, das sowohl selbstschmierende Eigenschaften besitzt als auch im .wesentlichen chemisch inert ist gegenüber dem zu pumpenden Material. -

809834/1Ö9T

Erfindungsgemäß v/erden u. a. folgende Vorteile erzielt: ν

1) Die Druckhöhe ist proportional dem Arbeitsdruck der Steuerflüssigkeit abzüglich einer kleinen Menge, welche den für die vollständige Expandierung der Kammern erforderlichen Druck darstellt, welche "beispielsweise aus zähem, aber flexiblem Material wie Gummi oder dergleichen konstruiert sein können. Die für die Aufbringung des Flüssigkeitsdru.ekes erforderliche Energie kann in Gestalt der Saughöhe zurückgewoh-

■ nen werden, wenn die Kammern für das Ausströmen geöffnet sind« Um diese Saughöhe au steigern, können die Wände der Kammern bei der Installation vorgespannt werden, um eine höliero Spannung sdehnung zu» erbringen.

2) Die ringförmige Fläche zwischen den entspannten Wänden der Kammern und der Leitung ist groß genug, um den Durchgang von Feststoffen zu gestatten. Wenn innerhalb des Arbeitszyklus ein fester- Gegenstand oder ein festes l'eilchen durch die sich ausdehnenden Kajninern gegen das Rohr gedruckt wird, bilden die Wände der Kammern aus Gummi oder ähnlichem Material goi-ii...-,ermaßen eine Kapsel um diesen Gegenstand und ermöglichen so den-Fortgang des PumpZyklus mit wenig oder gar keinemRückfluß.

3) Hochviskose Flüssigkeiten und Schlämme können wirkungsvoll gejjumpt xirerden, auch wenn die Wände der Kammern sich nichtvollst ändig in das Gebiet des Rohres ausdehnen, wenn ein so¹.-eher Stoff hindurchgeht. Nichtsdestoweniger wird ein Hassenflußeffekt erzielt mit einem kontinuierlichen Verlauf vom Ansaugen bis zum Ausfließen.

4) Die Ptunprichtung kann einfach durch Änderung der Rotationsrichtung der Ventilsteuerstange 11 (in der Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in den Figg. 2 - 7) umgekehrt . ■ werden. - * " ..-■ '

5)' Die Leistung der Pumpe kann durch einfache Änderung der Geschwindigkeit der Ventilregelvorrichtung variiert·- werden. ·

909 8 34/10S7

?-■■ - . -ν-

905112

6) Die: Pumpe, kann vollständig in Flüssigkeiten eingetaucht werden.. Zu diesem Zweck können die Einzelheiten der Konstruktion dar Pumpe verändert werden; Die Ventile können z. .13. auf einer Luftzuführungsröhre montiertwerden, die innen durch jede Membran hindurchgeht, und vorzugsweise ist jeder. Ventil neben seiner Membran angeordnet, so daß Druckvez'lucte auf ein Minimum reduziert werden. Derartige Ventile können über Ölbäulen von einer^^ ITo ckenwellenrege !Vorrichtung ger.teuert werden, die oberhalb des Niveaus der Flüssigkeit angeordnet ist, in Vielehe die Pumpe eingetaucht ist. · Letztere Anordnung ißt vor allem anwendbar bei Pumpen großer Jim'cnüion, bei Vielehen der Luftverlust in Verteildurchgängen durch die axiale; Region der Pumpe sonst zu groß würde. .

Anwendungsgebiete für -die erfindungsgemäß konstruierte Pumpe

.B

a) iintvjarcerung oder Klärung für Fundamente oder Senkgruben,

vio doo Vco rrer-einen hohen Prozentsatz an Feststoffen enthält

b) Pumpen von Kanalisationsschlämm oder Entfernung von Ablagerungen auG Tanks und .Behältern., Drainäge-Kenälen und Bewäs-

c) als rückläufige Pumjpe bei der Steuerung oder Führung industrieller Prozesse, besonders solcher mit hochviskoßen Flüssigkeiten oder Schlämmen, die einen hohen Prozentsatz von Festbestandteilen bis zu 60 Vol.-% aufweisen oder Partikel von hoher Dichte mitführen oder in welchen korrosive Flüssigkeiten strömen müssen;

d) für den Transport von-Feststoffen, durch Rohrleitungen. Bei solchen Anwendungsarten ist es nur notwendig, eine genügende Menge Flüssigkeit, z. B. Wasser, zuzufügen, um den Transport zu sichern, und die suspendierten Feststoffe werden nicht durch mechanische Ventile oder rotierende Dichtungen, behindert.

909 8 34/1097

e) Baggerarbeiten, wobei die .Pumpe in "einem Eimerb agger sq montiert werden-""kann-,., daß der Saugeinlaß derselben hinter der -"\ Baggercchneide liegt* - Mit..;Zunahme der _ Baggertiefe steigt der Ausütoß an Ee st st of fen aus de'r Pumpe an-,.- eo ds.ß· der^v.Pltforjig-"V keitndruck außerhalb des Saugeinla&G'es, der mit der .Saug-■; ^Λ kraft der Pumpe >iUDairimenwir.fct, die FeGtetöffe in die Pumpe ■■"""- ^:' drückt. Dies, stellt im Gegenfsatz -au derWirlcung 'der. Üblichen Zontrifugalpumpen, bei welchen^;die Saugkraft mit zunehmender Tiefe stufenweise abnimmtf . ._; ' '"■"■"..-" ;

f) beim Abbau ablandiger Erzablagerungen,' wobei die Pumpe in --.-■"" einen Tersenkbareh Un.terwasser-l^ilörderer eingebaut werden kann. Bei dieser Änvirenduiignart kann die" Pumpe, beim Arbeiten unter*-■.. halb ca. 15 M öeewässer ihre Abluft .zurückleiten, um denjZülauf eines Euftkompresöors zn verstärken_y.v/eIcher die !mit: '-.-· zux¹ Fürdereinrichtung leitet. Auf dieE^e Weise kann nah-ezu die gianze statische l'auchtiefe der Pumpe als IjUftdruckyer-Gtärkung für die Saugwirkung .des;■ ,Luftkompreaso^s wiedergewonnen werden. Diese Verstärkung ermöglicht eine Ersp.arnia in \ der Dimension der AnsaugÖffhung- des !Compressors sowie eine Verminderung seines Leistungsbedarfes.. - ,./ '

90 9 8 3 Λ / 1 0:9 7 ^: ;

BADORIGINAL

Claims (8)

1. J* a t e η t a η s ρ r ü c h e ι 'V-.'

   insbesondere Schlamm- oder fjjübenpumpe für die Förderung höchviskos er Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch mindestens zwei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend angeordneter, von einem starren, angepaßten Bohr (8) oder dergleichen umgebener escpandierbarer Druckkammern (1, 2 bzw* 1 - 5)» die sich in expandiertem Zustand an die Rohrwandung anlegen, und eine Ventilanordnung^ zürn wahlweisen und aufeinanderfolgenden Ausdehnen der Kammern in Richtung der gewünschten Flüssigkeitsströmung.
2. 2) Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sy- i stern von Durchgängen im Inneren der Kammern so angeordnet ist, daß jeder in Ventilen endet, die mit ^j& einer Kammer zusammenwirken, wobei alle Durchgänge zu Regelvorrichtungen außerhalb des Rohres (8)^ führen,^^ wodurch Drück^ von einem unter der Einwirkung der Regelvorrichtung stehenden strömenden Medium im Inneren der jeweiligen Kammer: (I*;- 3) erzeugt wird. */ :
3. 3) Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet," daß das unter dem Einfluß der Regelvorrichtung stehende strömende Medium

   ^ Druckluft ist oder öl aus einem hydraulischen Akkumulator.
4. 4·) Pumpe nach den Ansprüchen 1 -, 5, dadurch gekennzeichnet, daß; unterhalb der Kammer (1) ein stromlinienförmiger Hocker (6) fest angeordnet ist, dessen Spitze entgegen der Strömungsrichtung zeigt·
5. 5) Pumpe nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in StrömunssrichtunB unterste Kammer von dem aus der-Regelvorrichtung kommenden strömenden Medium zuerst expandiert wird, darauf die oberste Kammer lind anschließend .die nächste untere Kammer unter gleichzeitiger Zusammenzie-

   909 8 34/1097

   hung der untersten Kammer, worauf die nadis'fce unfcere Kammer expandiert wird, während sich gleichzeitig die erste oder oberste Kammer zusammenzieht, so daß die zwischen, den? ersten und dritten Kammer liegende flüssigkeit sich nach, abwärts bewegt.
6. 6) Pumpe nach den Ansprüchen 1-5» dadurch gekennzeichnet,- daß die Betätigung der Kammern (1-5) dtardi eine ausreichende Überschneidung der Vsntilöffnungszei-fcea erfolgt, derart daß sich die eine Kammer ausdehnt, während die nächste sich in Abwärtsi'ichtung anschließende Kammer sicii zusammenzieht. ■
7. 7) Pumpe nach den Ansprüchen 1-6, dadnircfe gekennzeichnet', daß die Innenwände der Rohre und/oder die Außenflächen der Kammern und/oder die Oberflächen der Teirbimtamgen zwischen den Kammern einen glabten Oberflächenüberztrg; aufweisen.
8. 8) Pumpe nach dem Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auc Heopren besteht.

   90983A/1097

   Leeτse ι te