DE19709598A1 - Flüssigkeitsförderanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsförderanlage mit einer Kreiselpumpe und einer Saug- sowie einer Druckleitung, wobei in die Druckleitung der Förderpumpe ein höherer als diese liegender allseitig geschlossener Behälter geschaltet ist, in dem die von der Förderpumpe kommende Druckleitung mündet, und wobei der Behälter über eine Rücklaufleitung mit Ventil die Förderpumpe für den Anlauf befüllend verbunden ist.

Derartige Anlagen sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 28 728 bekannt.

Die in solchen Anlagen verwendeten Kreiselpumpen, müssen stets mit Flüssigkeit gefüllt sein, damit sie ihren Zweck erfüllen können. Laufen derartige Pumpen während des Stillstands leer- oder saugen sie im Betrieb Luft an, so verlieren sie ihre Pumpwirkung. In festen Leitungssystemen werden konstruktive Maßnahmen ergriffen, die ein Leerlaufen der Pumpe verhindern. Hierzu dienen z. B. Rückflußverhinderer in der Druckleitung und auf der Saugseite Maßnahmen, die eine positive Zulaufhöhe sicherstellen. Wenn dies nicht möglich ist, werden Behälter vorgesehen, die einen Teil des Fördermediums nach Abschalten der Pumpe speichern und dieses für den erneuten Anlauf der Pumpe zur Verfügung stellen. Die gespeicherte Flüssigkeit dient dazu während des Anlaufs in der Pumpe einen Flüssigkeitsring zu bilden, der das exzentrisch angeordnete Laufrad zum Gehäuse abdichtet und so den für das Ansaugen notwendigen Unterdruck entstehen läßt.

Insbesondere für mobile Anlagen, die je nach Einsatzzweck an ständig wechselnden Orten eingesetzt werden, sind konstruktive Maßnahmen im Leitungsverlauf zur Sicherung eines problemlosen Anlaufs nicht möglich. Solche mobile Anlagen werden vorzugsweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Die in Behältern bestimmter Größe angesetzten Chargen eines flüssigen Lebensmittelprodukts werden von solchen mobilen Anlagen umgepumpt. An diese Anlagen sind auch besonders hohe hygienische Anforderungen zu stellen, d. h. sie müssen leicht zerlegt und zu reinigen sein. Außerdem dürfen möglichst keine schwer zugänglichen Bereiche, sogenannte tote Ecken, vorhanden sein, damit sich keine Mikroorganismen in diesen Bereichen einnisten.

Um eine Kreiselpumpe so auszurüsten, daß sie selbstansaugend ist, wird in der deutschen Offenlegungsschrift 15 28 732 vorgeschlagen, eine Anlage mit zwei Behältern auszurüsten. Sowohl in die von der Förderpumpe zunächst hoch geführte Saugleitung als auch in die Druckleitung sind je ein Speichervolumen eingefügt. Zwischen der Saugseite und der Druckseite der Förderpumpe besteht eine Verbindung mit kleinem Querschnitt, deren Saugseite im Bereich des höchst Punktes der Saugleitung mündet.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß zwei getrennte Behälter vorgesehen werden müssen, was den Aufwand für die Erstellung einer solchen Anlage nachteilig erhöht. Außerdem wird im Betrieb durch die Verbindungsleitung ständig eine Wassermenge umgewälzt, die den Wirkungsgrad der Anlage verringert.

Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 28 728 eine Anlage bekannt, bei der nur ein Behälters in die Druckleitung eingeschaltet ist und von dem eine Rücklaufleitung zum tiefsten Punkt der Pumpe geführt ist. In der Leitung ist ein Ventil vorgesehen, das üblicherweise geöffnet ist. Der von der Pumpe kommende Abschnitt der Druckleitung mündet innerhalb des Behälters in einem Abstand oberhalb des Behälterbodens.

Auch bei dieser Lösung wird der Wirkungsgrad der Anlage durch den ständig umgewälzten Fördermittelstrom nachteilig vermindert. Dadurch, daß der von der Pumpe kommende Abschnitt der Druckleitung oberhalb in einem Abstand vom Behälterboden mündet, baut der Behälter relativ groß und ist entsprechend aufwendig zu fertigen. Dies wiederum erhöht den Aufwand die Gesamtanlage nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsförderanlage anzugeben, die mit möglichst geringem Aufwand zu fertigen ist und bei gutem Wirkungsgrad für Anwendungsfälle in der Lebensmitteltechnik einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Gegenstand dadurch gelöst, daß das in der Rücklaufleitung angeordnete Ventil so ausgebildet ist, daß es bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Behälter und Saugleitung die Rücklaufleitung schließt. Bei abgeschalteter Pumpe ist das Ventil zunächst geöffnet. Dadurch kann die im Behälter enthaltene Flüssigkeit die Pumpe befüllen. Beim Anlauf der Pumpe steht diese Flüssigkeit zur Bildung eines Flüssigkeitsrings zu bilden, der es ermöglicht, einen ausreichenden Unterdruck aufzubauen, um die in der Saugleitung möglicherweise anfänglich vorhandene Luft abzupumpen und die Flüssigkeit anzusaugen. Sobald die Pumpe angelaufen ist, schließt die zwischen Druckleitung und Saugleitung entstehende Druckdifferenz das Ventil, wodurch die Rücklaufleitung gesperrt wird. Dadurch kann keine weitere Flüssigkeit über die Rücklaufleitung umgewälzt werden. Der Wirkungsgrad der Anlage erhöht sich entsprechend.

Damit bei negativer Zulaufhöhe das im Behälter gespeicherte Volumen nicht über die Saugleitung abläuft, ist vorgesehen, daß in der Saugleitung ein Rückflußverhinderer geschaltet ist.

Insbesondere für mobile Anlagen ist es günstig, wenn die Druckleitung und die Rücklaufleitung Durchmesser aufweisen, die annähernd gleich sind, da die Anlage dann leichter in vorhandene Rohrleitungssysteme eingebaut werden kann.

Dadurch, daß die Förderpumpe eine Radialkreiselpumpe mit axialem Einlauf und tangential zum Gehäuse angeordneter Druckleitung ist, können übliche Standardkreiselpumpen verwendet werden, die sonst nicht selbstansaugend sind.

Eine konstruktiv günstige Lösung mit kurzen Leitungswegen und kompaktem Aufbau ergibt sich, wenn die Rücklaufleitung in die, vorzugsweise horizontal angeordnete axiale, Saugleitung mündet.

Für die Auslegung reicht es aus, wenn der Behälter ein Volumen aufweist, das im wesentlichen einem Gesamtvolumen entspricht, das aus der Pumpe, der Rücklaufleitung, des Ventils, dem Druckleitungsabschnitt und der Saugleitung bis zum Rückflußverhinderer gebildet ist. Bei mobilen Pumpen bleibt somit die Pumpe auch nach Abtrennen des sonst angeschlossenen Rohrleitungssystems bis zur Oberkante des Behälters gefüllt.

Besonders einfach läßt sich die Anlage in vorhandene Rohrleitungsverläufe einbauen, wenn der Behälter einen Förderstutzen aufweist, der koaxial zur Druckleitung angeordnet ist.

Die Maßnahme, die Druckleitung und die Rücklaufleitung parallel angeordnete Achsen aufweisen, führt zu einer besonders kompakten Bauform der Anlage und erleichtert das Zerlegen und Reinigen der Anlage wesentlich.

Demselben Zweck dient die Ausgestaltung, daß die Saugleitung und die Rücklaufleitung rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

Als besonders betriebssicher und vom Hygienestandpunkt vorteilhaft hat sich bei der Anlage bewährt, daß das Ventil in der Rücklaufleitung als ein federbelastetes Ventil mit eine Kugel als Schließkörper ausgebildet ist.

Die Ansaughöhe wird nur geringfügig verschlechtert, wenn der Rückflußverhinderer als federbelasteter Ventilteller ausgebildet ist.

Die Ausgestaltung, daß der Behälter aus zwei gleichen Teilen am Umfang verschweißt ausgebildet ist, ist fertigungstechnisch zu bevorzugen.

Dadurch, daß der Behälter frei von Einbauten ausgebildet ist, sind im Behälter keine toten Ecken vorhanden, in denen sich Mikroorganismen einnisten könnten. Der Behälter läßt sich deshalb auch besonders einfach reinigen. Außerdem wirkt sich die Konstruktion vorteilhaft auf den Fertigungskosten aus.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 2 eine isometrische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage aus anderer Perspektive,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil der Rücklaufleitung und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Rückflußverhinderer der Saugleitung.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 die erfindungsgemäße Flüssigkeitsförderanlage. Sie besteht aus einer Kreiselpumpe 2, in die axial eine Saugleitung 3 eintritt. Tangential zum Laufrad ist die Druckleitung 4 angeordnet, die das Gehäuse der Kreiselpumpe 2 vertikal nach oben verläßt. In die Saugleitung 4 ist ein Behälter 5 eingeschaltet, der oben einen Druckstutzen 6 für den Anschluß an ein Leitungssystem aufweist.

Der Behälter ist als liegender zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, an dessen tiefsten Punkt der Unterseite die von der Pumpe 2 kommende Druckleitung 4 einmündet. In einem Abstand von der Druckleitung 4 tritt die Rücklaufleitung 7 aus dem Behälter 5 am tiefsten Punkt vertikal nach unten aus und mündet rechtwinklig in die Saugleitung 3.

Zwischen Behälter 5 und Saugleitung 3 ist ein Ventil 8 vorgesehen, dessen axialer Querschnitt in Fig. 3 dargestellt ist. Vor der Einmündung der Rücklaufleitung 7 in Saugleitung 3 ist in der Saugleitung eine Rückflußverhinderer 9 vorgesehen, dessen axialer Querschnitt in Fig. 4 gezeigt ist.

Zur leichten Reinigung sind die Pumpe 2, der Behälter 5, Ventil 8, Saugleitung 3 als T-Stück und Rückflußverhinderer 9 als einzelne Baugruppen mit Flanschen ausgebildet, die über Schnellspannringe 10 leicht miteinander verbunden und zum Zwecke der Reinigung wieder getrennt werden können.

Der Aufbau des Ventils 8 ist in Fig. 3 dargestellt. Es besteht aus einem kugelförmigen Schließkörper 11, der innerhalb eines aus Oberteil 12 und Unterteil 13 bestehenden Gehäuses 14 in einem Bereich mit vergrößertem Durchmesser angeordnet ist. Die Kugel 11 stützt sich in ihrer Ruhelage auf einer Feder 15 ab, so daß sie in einem Abstand zum Ventilsitz 17 gehalten wird. Die Feder 15 stützt sich ihrerseits auf der der Kugel 11 abgewandten Seite gegen Halterung 29 ab.

Sobald der sich aufbauende Druckunterschied zwischen Druckleitung 4 bzw. dem damit verbundenen Behälter 5 und der als T-Stück ausgebildeten Saugleitung 3 die Kraft der Feder überwindet wird die Kugel 11 des Ventils 8 in Richtung 18 in ihren Sitz 17 gedrückt und sperrt so die Rücklaufleitung 7. Die beiden Gehäuseteile 12 und 13 können in der Trennfuge 19 zerlegt und leicht gereinigt werden. Die beiderseits der Trennfuge vorhandenen Flansche werden durch Spannringe zusammengehalten. Eine in der Trennfuge zwischen den Flanschen eingelegte Dichtung verhindert das Austreten von Flüssigkeit nach außen.

Der in der Saugleitung 3 angeordnete Rückflußverhinderer 9 besteht aus zwei trennbaren Gehäusehälften 20, 21, die von Spannringen 10 zusammengehalten werden. Zwischen den Gehäusehälften 20, 21, ist eine sternenförmige Halterung 22 eingespannt, in der der Ventilschaft 23 des Ventiltellers 24 gelagert ist. Eine Feder 25 drückt im Ruhezustand den Ventilteller 24 in seinen Sitz 26.

Wird auf der Saugseite 28 bei Anlauf der Pumpe ein Unterdruck erzeugt, so hebt sich der Ventilteller 24 von seinem Sitz 26 und läßt das Fördermedium in Richtung 27 zur Pumpe strömen.

Auf diese Weise ist eine kompakte Flüssigkeitsförderanlage geschaffen worden, die selbstansaugend ist, einen hohen Wirkungsgrad aufweist und zudem den hohen hygienischen Anforderungen der Lebensmittelindustrie gerecht wird.

Bezugszeichenliste

1

Flüssigkeitsförderanlage

2

Kreiselpumpe

3

Saugleitung

4

Druckleitung

5

Behälter

6

Druckstutzen

7

Rücklaufleitung

8

Ventil

9

Rückflußverhinderer

10

Schnellspannringe

11

Schließkörper

12

Oberteil

13

Unterteil

14

Gehäuse

15

Feder

16

Bereich

17

Ventilsitz

18

Strömungsrichtung

19

Trennfuge

20

Gehäusehälfte

21

Gehäusehälfte

22

Halterung

23

Ventilschaft

24

Ventilteller

25

Feder

26

Sitz

27

Strömungsrichtung

28

Saugseite

29

Halterung

Claims (13)

1. Flüssigkeitsförderanlage mit einer Kreiselpumpe und einer Saug- sowie einer Druckleitung, wobei in die Druckleitung der Förderpumpe ein höherer als diese liegender allseitig geschlossener Behälter geschaltet ist, in dem die von der Förderpumpe kommende Druckleitung mündet, und wobei der Behälter über eine Rücklaufleitung mit Ventil die Förderpumpe für den Anlauf befüllend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Rücklaufleitung (7) angeordnete Ventil (8) so ausgebildet ist, das es bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Behälter (5) und Saugleitung (3) die Rücklaufleitung (7) schließt.

2. Flüssigkeitsförderanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugleitung (3) ein Rückflußverhinderer (9) geschaltet ist.

3. Flüssigkeitsförderanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (4) und die Rücklaufleitung (7) Durchmesser aufweisen, die annähernd gleich sind.

4. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (2) eine Radialkreiselpumpe mit axialem Einlauf (3) und tangential zum Gehäuse angeordneter Druckleitung (4) ist.

5. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (7) in die, vorzugsweise horizontal angeordnete axiale, Saugleitung (3) mündet.

6. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) ein Volumen aufweist, das im wesentlichen einem Gesamtvolumen entspricht, das aus der Pumpe (2), der Rücklaufleitung (7), des Ventils (8), dem Druckleitungsabschnitt (4) und der Saugleitung (3) bis zum Rückflußverhinderer (9) gebildet ist.

7. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) einen Förderstutzen (6) aufweist, der koaxial zur Druckleitung (4) angeordnet ist.

8. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (4) und die Rücklaufleitung (7) parallel angeordnete Achsen aufweisen.

9. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (3) und die Rücklaufleitung (7) rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

10. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) in der Rücklaufleitung (7) ein federbelastetes Ventil mit eine Kugel als Schließkörper (11) ausgebildet ist.

11. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückflußverhinderer (9) als federbelasteter Ventilteller (24) ausgebildet ist.

12. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) aus zwei gleichen Teilen am Umfang verschweißt ausgebildet ist.

13. Flüssigkeitsförderanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) frei von Einbauten ausgebildet ist.