DE1970355U - Pumpe fuer fluessigkeiten oder gase. - Google Patents

Description

■Ρ.Α.40εη8*20.7.67 -

410-12.572G 20.7.1967

Commissariat a !'Energie Atomique, Pari s (irankreieh)

Pumpe für flüssigkeiten oder Sase

Die leuerung bezieht sieh auf eine Pumpe ₉ die. sich zur. .. Erzielung eines Umlaufes für ein unter Druck und höherer Temperatur stehendes und insbesondere korrosierendes, flüssiges oder gasförmiges Medium eignet.

Es existieren bereits eine große Anzahl τοη Pumpen'dieser Art, jedoch bleibt es schwierig, unter, hohem Druck und bei ■ hoher Temperatur einen langzeitigen Umlauf mit hohem "Wirkungsgrad zu erzielen, d.h. die arbeitenden Organe .so aufzubauen^ daß sie unter diesen Umständen über relativ lange Zeiten hinweg ihre Eigenschaften beibehalten und die gleiche Wirksamkeit 'entfalten. ■ ■■-■■-."""■

Selbstverständlich nimmt diese Schwierigkeit noch zu für den Pail, daß es sich um korrosieren.de Medien handelt, welche -die . arbeitenden Organe der Pumpe und insbesondere die Dichtungen anzugreifen drohen und dies umso mehr, je höher die Temperatur liegt.

410-(£2011.3)-DfWo (7) . ^;:

Gleichgültig, welcher G-rund zu der Beschädigung der Organe

Anlaß gegeben hat, immer kommt es zu einem rapiden Abfall des Wirkungsgrades der Pumpe und vielfach zu der Notwendigkeit, deren Betrieb zu unterbrechen und ein oder mehrere Organe auszutauschen, um beispielsweise für den Fall gefahrbringender Medien deren Austritt in den Außenraum zu verhindern«

Die Neuerung hat das Ziel, diese Nachteile auszuschalten, indem sie eine Pumpe schafft, die kein bewegliches Organ benutzt, das beschädigt werden könnte, und die demzufolge ohne weiteres bei hohem Druck und hoher Temperatur zu arbeiten vermag. . ■ "

Diese Pumpe kennzeichnet sich im wesentlichen durch einen vorzugsweise zylindrischen Körper, der an seinen Enäen mit einer Einlaßöffnung bzw. mit einer Äuslaßöffnung für das zu pumpende Medium versehen ist, durch ein in der Körperaehse angeordnetes Organ zum intermittierenden Aufheizen und Aus- . dehnen des zu pumpenden Mediums zwecks seiner Verdrängung ■aus dem Körper, durch ein Yerschlußventil für die Auslaß- ■ öffnung, das auf einen Druckanstieg,in dem den Körper erfüllenden kalten Medium infolge der Aufheizung anspricht, und:dure.h ein Verschlußventil für die Einlaßöffnung, das auf einen Druckabfall in dem Körper infolge einer Abkühlung des nach Beendigung der Aufheizung in dem Körper verbliebenen Eestes an aufgeheiztem Medium anspricht.

Die Wiederfüllung des Pumpenkörpers mit zu pumpendem. Medium vollzieht sich daher automatisch nach der Au .sehnung des Strömungsmediums unter der Einwirkung der Temperaturerhöhung,.während der ,

Ansaugvorgang durch den Druck- und "Temperatürabfall ohne die' ι

Einschaltung irgendeines beweglichen Organes ausgelöst wird. . t Die Werte für den Druck und die Temperatur lassen sieh leicht je nach den Bedürfnissen regeln und können stets so hoch, sein, wie dies gerade notwendig ist. Der Wirkungsgrad d-er Pumpe kann sich außerdem im Verlaufe ihresBetriebes nicht andern,.' da das Heizorgan äefinitionsgemäß hohen Temperaturen zu widerstehen. ■ vermag. ..- . . _

Aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsfοrm einer Pumpe gemäß der Heuerung, die jedoch lediglich als¹ . :- ; Erläuterung, nicht aber als Einschränkung zu verstehen ist', ergeben sich weitere Einzelheiten und Vorteile der Neuerung. Diese Beschreibung nimmt Bezug auf die. Zeichnung, in deren einziger I¹IgUr eine Pumpe gemäß der Neuerung im Iiängs schnitt dargestellt ist. ' - - ■ . ,

Die dargestellte .tumpe besitzt einen Körper 1■von Vorzugs- { weise zylindrischer Gestalt, der an jedem seiner Enden durch e^sin Ansatzstück 2 bzw. 4 verschlossen und mit einer Einlaßöffnung 6 bzw. mit einer Auslaßöffnung 8 für"das zu pumpende' Medium versehen ist. Die Auslaßöffnung 8 durchsetzt das obere

Ansatzstück 4 in dessen Mitte und kommt in einer Ausnehmung mit einer Absaugleitung 12 in Verbindung, die ihrerseits an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hutzleitung angeschlossen ist, die im wesentlichen senkrecht dazu verläuft. Als Terschlußventil für die Auslaßöffnung S ist ein Kugelventil 14-vorgesehen. Die Einlaßöffnung 6 durchsetzt den Körper 1 der Pumpe von der Seite her in der Nähe des Bodens. Sie wird von einer Speiseleitung 16 über ein Verschlußventil in Jorm eines Kugelventils 18 isoliert.

In der Achse des Körpers 1 ist ein elektrischer Heizwiderstand 20 montiert. Ir ist fest mit dem unteren Ansatzstück 2 verbunden, das er durchsetzt und außerhalb dessen er an einen in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen Heizkreis angeschlossen i st . Der Heizwiderstand 20, der die gesamte Länge des von dem Körper 1 begrenzten Behälters 1a ausfüllt, wird von einem oben geschlossenen Rohr'22 aus einem Material mit sehr guter Leitfähigkeit umgeben, das eine schraubenlinienförmige Sippe 22a aus dem gleichen Material trägt. Das Rohr 22 hat einen Innendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Heizwiderstandes 20, und zwischen dem Rohr 22 und dem Heiz-widerstand 20 ist ein an beiden Enden offenes Rohr 24 mit gleichem Abstand sowohl von dem Heizwiderstand 20 als auch von dem Rohr 22 in den zwischen diesen beiden Bauteilen ; liegenden Ringspalt eingebracht. Das Rohr 24 ist rund um den Heizwiderstand 20 fest mit dem unteren Ansatzstück 2 ver-.' bunden und befindet sich dort zwischen zwei Leitungen 26

und 28 für die Zuleitung bzw. die Abfuhr einer wärmeaustauschenden ; ?■- Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, so daß die eine davon mit einem " . . Ringkanal 27 zwischen dem Heizwiderstand 20 und dem Rohr "24 und die andere mit einem zweiten Ringkanal 29 zwischen dem Rohr 24 und dem Rohr 22 in Verbindung steht, welche beiden Kanäle... ihrerseits oberhalb des Rohres 24 zusammenkommen. Auf diese Weise durchfließt die wärmeaustauschere flüssigkeit . ;■'; nacheinander erst den Kanal 27 und dann den Kanal 29 und über- ' -' - trägt die Wärme oder die Kälte des Widerstandes 20 auf das Rohr 22.

:.- Die schraubenlinienförmige Rippe 22a hat einen Radius,- « - der so bemessen ist, daß sie sieh in hinreichendem Kontakt-

mit der Wand des Behälters 1a, oder genauer gesagt mit einem thermisch isolierenden Überzug 30, der die innere Ober- :_. fläche des Körpers 1 bedeckt, befindet. _

"■"-' Das untere Ansatzstück 2 weist außerdem eine Öffnung 32 .". ".. - ■ auf, an die ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Manometer

für die Kontrolle des in dem Behälter 1a herrschenden" Druckes . ^: - .. angeschlossen ist. . ..■-.-. Λ:

Sobald bei geöffnetem Ventil 18 das zu pumpende Ie el ium, ",. . vorzugsweise ein Gas, in den Behälter Ta eingedrungen ist und * '. diesen vollständig erfüllt, wobei das Ventil 14 geschlossen bleibt, wird der Heizwiderstand 20·. an "den Heizkreis ange-. schlossen. Die den Kanal 27 durchquerende flüssigkeit erwärmt' '■■ ■-" sich in Berührung mit dem Heizwiderstand 20 nach und nach ._-..-.

und überträgt die so aufgenommene Wärme auf, das. Rohr· 22 und die Rippe 22a, während sie den Kanal 29 durchläuft.

Die Sippe 22a erstreckt sich über die gesamte .SJange d'es ;" Behälters 1a, und das darin enthaltene. Medium wird" erwärmt,- ." ' seine Temperatur und sein Druck steigen-■an. Die Kugel"?4, die- ^: ~ so austariertest, daß sie dem Druck des kalten Mediums'-zu widerstehen vermag, wird durch'diesen Druckanstieg angehoben,' und das Medium entweicht über die Leitung 12 in^: die.luizleitung..

Auf diese Weise vermindert sieh die Menge des in dem Behäl-tei 1a enthaltenen Mediums nach und nach bis zu dem Augenblick, - -in dem ungeachtet der Heizung der Druck auf einen. Wert -in der" JTähe des anfänglichen Druckes des kalten Mediums, ds-h. -; des Druckes, auf den die Kugel 14 austariert ist, abfällt, " worauf diese automatisch schließt.- - - ■· - .',-".' "_-" -

Sodann wird die Aufhetzung des Widerstandes 20.. unterbrochen, während die wärmeaustauschende Flüssigkeit,*'wetter", -'v: . in den Kanälen 27 und 29 umläuft, wodurch die Temperatur des in dem Behälter 1a verbliebenen Mediums abfällt und sogar dessen Abkühlung bis zu der anfänglichen Temperatur beschleunigt . wird. Dabei vermindert sich der Druck in dem Behälter i_a und sinkt unter den in der Speiseleitung 16 herrschenden Druck ab. ■ . . _; ^ '

Die Kugel 18 wird daher durch den Druck in den Behälter 1a nicht mehr zurückgehalten, hebt demzufolge ab, und neues Medium dringt in den Pumpenkörper 1 ein. Sobald dieser von neuem gefüllt ist 5 wird'die Heizung für den Heizwiderstand 20 erneut eingeschaltet und löst die Verdrängung einer neuen Menge an' Strömungsmedium in die lutzleitung aus.

Der Takt und die Dauer der Aufheizung des Heizwiderstandes 20 lassen sich automatisch regeln, je nach der für den gewünschten Temperatur- und Druckanstieg einerseits und für die Abkühlung und WMere-rfüllung des Behälters 1a andererseits ' erforderlichen Zeit. In gleicher Weise lassen sie sich über den Druck in dem Behälter 1a steuern.

Dieser Druck vermag ebenso wie die Temperatur -sehr hohe Werte anzunehmen, ohne daß dies eine Gefahr für den Wirkungsgrad der Pumpe bedeuten würde, da der Körper 1 der Pumpe praktisch durch den isolierenden Überzug geschützt 'ist, während die schraubenlinienförmige Rippe 22a ohne weiteres -aus einem Material hergestellt werden kann, das hohen Temperaturen zu widerstehen vermag. Der Heizwiderstand 20 selbst unterliegt den Druckschwankungen in dem Medium selbst nicht, und er ist außerdem vollkommen dagegen isoliert. Bs besteht dementsprechend niemals die Gefahr, daß er durch ein korrodierendes Medium

beschädigt werden könnte. Ebenso ist die Kühlflüssigkeit vollkommen von dem zu pumpenden Medium isoliert.

Da die einzigen beweglichen Organe die Kugeln der "Ventile sind, ist es möglich, die Pumpe aus Materialien herzustellen, die selbst bei hohen Temperaturen sehr korrosionsfest sind, und eine solche Pumpe läßt sich sogar während relativ langer Zeitabschnitte für den Umlauf eines so korrosierenden Mediums wie Uranhexaflorid verwenden, ohne daß ihr Wirkungsgrad eine Verminderung erfährt.

Das !Fehlen beweglicher Organe erleichtert außerdem die Abdichtung der Pumpe gegenüber dem Außenraum, die mit einem Minimum an Dichtungen, in manchen Fällen sogar überhaupt ganz ohne Dichtungen, d.h. mit einem Maximum an Sicherheit, vorgenommen v» erden kann. ' ~

Selbstverständlich lassen sich an der oben beschriebenen Äusführungsform verschiedene Abänderungen vornehmen, ohne den Bereich"," der Neuerung zu verlassen.

Claims (6)

- 9 S chut ζ an sp rücii e

1. Pumpe für flüssigkeiten oder Gase, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise zylindrischen Körper (1), der an seinen Enden mit einer Einlaßöffnung (6) bzw. mit einer jluslaßöffnung- (8) für das zu pumpende Medium versehen ist, durch ein in der Körperachse angeordnetes Organ (20) zum intermittierenden Aufheizen und Ausdehnen des zu pumpenden Mediums zwecks seiner Verdrängung aus dem Körper (1), durch ein Verschlußventil (1-4) für die Auslaßöffnung (8), das auf einen Druckanstieg in dem den Körper (1) erfüllenden kalten Medium infolge der Jkuflieizung ■ anspricht, und durch ein Yerschlußventil (18) für-die Einlaßöffnung (6), das auf einen !Druckabfall in dem.Körper (1) infolge einer Abkühlung des nach-Beendigung der ,Aufheizung in dem Körper (1) verbliebenen Restes an aufgehiiz'tem: λ" - , -. Medium anspricht. - -

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

Heizorgan aus einem in der Achse des Körpers (1.) m;o;ntiert;en Heizwiderstand (20) besteht. - ".. , ,.-,*-;-■·■ .'.-■'

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, faß*, der Heiz-widerstand (20) mit einer schraubenlinienförmigen Rippe ^: (22a) für die Wärmeübertragung umgeben ist. ■ ■· " :

- ίο - ■" . .. .". ■ ..-.■■■

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß-- die schraubenlinienförmige Rippe (22a) von einer rohrförmigen Hülle (22) getragen ist und daß zwischen dem Heizwiderstand (20) und der Hülle (22) ein Kreislauf für eine wärmeaustauschende Flüssigkeit vorgesehen ist. ■

5. Pumpe nach Anspruch 4_S dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizwiderstand (20) und der schraubenlinienförmigen Rippe (22a) ein zu letzterer koaxiales Rohr (24) angeordnet ist, das sowohl mit der Rippe (22a) als auch mit dem Heizwiderstand (20) einen Ringraum (29 bzw. 27) bildet, der mit einem Sinläß·

(26) bzw. mit einem Auslaß (28) für die Wärmeaustauschern! e. flüssigkeit verbunden ist. Λ"

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis G₁ dadurch gekennzeichnetj daß die Verschlußventile (18 bzw. 14) für die Einlaßöffnung (6) bzw. für die Auslaßöffnung (8) für.das pumpende Medium aus Kugeln bestehen. .; .