DE19754751C1 - Thermostatisch bewegbares Spülventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei in Abwasserpumpstationen eingesetzten Kreiselpumpen sind unterschiedliche Lösungen bekannt, mit denen ein verschmutztes Fördermedium vom Förderstrom der Pumpe durchmischt werden kann. So zeigt die EP 0 623 713 A1 vom Pumpendruck kontrolliertes Kugelrückschlagventil, welches in periodischer Weise einen Teilstrom der Pumpenfördermenge in die Pumpenumgebung ableitet. Dieser strahlförmig aus dem Pumpengehäuse austretender Flüssigkeitsstrom durchmischt die Bodenzone im Bereich der Pumpe und wirbelt dort befindliche Ablagerungen und Verkrustungen auf. Dies verhindert die Bildung von Sedimentationen und Sinkschichten und die aufgewirbelten Feststoffteilchen werden mit dem übrigen Flüssigkeitsstrom von der Pumpe angesaugt und weggefördert.

In ähnlicher Weise funktioniert der Gegenstand der EP 0 472 509 A1, bei dem mit Hilfe eines membrangesteuerten Kugelrückschlagventils, welches durch Verbindungsleitungen mit der Pumpendruckseite in Verbindung steht, eine periodische Steuerung und Freigabe eines Spülstromes bewirkt wird.

Da aber die Druckleitungen solcher Pumpen feststoffbeladenes Medium enthalten, besteht bei derartigen Steuerungssystemen das Problem, daß durch Verschmutzungen in den Leitungen das Steuerventil ausfallen kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein wenig aufwendiges und zuverlässiges Steuersystem für ein Spülventil an einer tauchbaren Pumpe zu entwickeln.

Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Das Spülventil kann somit an geeigneter Stelle der Pumpstation angeordnet werden, da zu dessen Betätigung keine zwangsweise Einbindung in das Pumpengehäuse notwendig ist. Das thermostatische Arbeitselement nutzt eine Wärmequelle, um Stellkräfte zur Betätigung eines Spülventils zu erzeugen. Da Pumpenaggregate üblicherweise elektrisch angetrieben werden, kann eine in diesem Zusammenhang entstehende Verlustwärme ausgenutzt werden. Auch ist es möglich, daß eine direkt betriebene elektrische Wärmequelle Verwendung findet. Damit läßt sich ein Spülvorgang in einfacher Weise bedarfs- oder programmgesteuert beeinflussen.

Das thermostatische Arbeitselement hat den Vorteil, daß es bei kleinen Abmessungen mit großer Geschwindigkeit große Verstellwege erzeugt. Thermostatische Arbeitselemente, auch Dehnstoff-Arbeitselemente genannt, bestehen aus einem druckfesten Behälter mit einem darin befindlichen Dehnstoff sowie einem Kolbenelement. Bei einer Temperaturzunahme tritt eine Volumenvergrößerung des Dehnstoffes ein und dadurch wird das Kolbenelement aus dem Behälter herausgedrückt. Zur Übertragung der Volumenzunahme innerhalb des Behälters auf das Kolbenelement sind verschiedene Konstruktionsprinzipien geläufig.

Das thermostatische Arbeitselement ist sehr langlebig und wartungsarm. Betriebsbeeinträchtigungen durch feststoffbeladene Steuermedien können damit nicht mehr auftreten. Denn der Dehnstoff ist in seinem Behälter gegenüber der Umgebung hermetisch abgedichtet und kommt damit nicht in Berührung. Für die Funktion ist nur eine Temperatureinwirkung notwendig. Eine Rückstellung des Kolbenelementes bei abnehmender Temperatur kann je nach Ausbildung des thermostatischen Arbeitselementes durch interne Hilfsmittel oder äußere Zusatzelemente erfolgen. Gewöhnlich handelt es sich dabei um einfache Rückstellfedern. Mit Hilfe des Arbeitsweges des Kolbenelementes lassen sich die verschiedensten Bauarten eines Spülventils betätigen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das thermostatische Arbeitselement mit einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung versehen ist. Dies bietet den Vorteil, daß z. B. mit einer Temperatur-Änderungsvorrichtung in einfachster Weise durch Beeinflussung eines Stromkreises im Bedarfsfall das thermostatische Arbeitselement einer Temperaturveränderung ausgesetzt werden kann. Das Spülventil kann somit durch eine steuer- oder regelbare Temperaturänderung beeinflußt bzw. verstellt werden.

Eine weitere Vereinfachung bei gleichzeitiger Verbesserung der Funktionssicherheit ergeben die Ausgestaltungen der Ansprüche 3 bis 5. Durch die bloße Anordnung des thermostatischen Arbeitselementes an einem Pumpenaggregat, kann dessen Erwärmung, gewöhnlich im Motorbereich, zur Steuerung des Spülvorganges Verwendung finden. Wenn beispielsweise die Verbindung zwischen thermostatischen Arbeitselement und Spülventil so gestaltet ist, daß im kalten Zustand das Spülventil geöffnet ist, dann wird beim Anfahren des Pumpenaggregates dessen Fördermenge in die Umgebung des Pumpenaggregates geleitet. Mit länger andauerndem Betrieb wird sich das Pumpenaggregat erwärmen, wobei diese Wärmezunahme das thermostatischen Arbeitselementes beeinflußt. Je nach dem verwendeten Dehnstoff innerhalb des thermostatischen Arbeitselementes und in Abhängigkeit vom Temperaturverhalten des Pumpenaggregates kann das Spülventil in der Anfahrphase für Zeiträume von fünf bis zehn Minuten geöffnet bleiben. Diese Zeit reicht aus, um die Ablagerungen aufzuwirbeln, in der Schwebe zu halten und danach kontinuierlich abzupumpen. Nach erfolgter Erwärmung schließt das thermostatische Arbeitselement das Spülventil. Am Ende eines Pumpvorganges wird das Pumpenaggregat sowie das thermostatische Arbeitselement abkühlen und das Spülventil wieder öffnen. Mit Hilfe einer steuerbaren Heizeinrichtung sind auch verschiedene Spülzyklen realisierbar.

Je nach Größe des Pumpenaggregates kann das thermostatische Arbeitselement daran als kompakte Einheit befestigt sein. Bei kleinen Einheiten wäre dafür ein Ort zwischen kaltem Pumpenteil und warmen Motorteil sinnvoll. Die zunehmende Motorerwärmung findet zur Steuerung des Spülventils Verwendung. Bei größeren Pumpenaggregaten kann es sich als vorteilhaft erweisen, den Geberteil als selbständige Einheit vorzusehen und am Motorgehäuse zu befestigen. Vorzugsweise bietet sich das Motorgehäuse an, da dort aufgrund der elektrischen Verlustleistung am schnellsten mit einer Erwärmung zu rechnen ist. Der sich bei Erwärmung im Volumen vergrößernde Dehnstoff steht in Wirkverbindung mit dem Stellglied des thermostatischen Arbeitselementes. Hierbei kann es sich um eine Rohrleitung handeln. Damit sind in einfacher Weise die für die Wirkung des Arbeitselementes günstigsten Anbringungsorte auswählbar.

Je nach Ort der Anbringung des Spülventils und/oder des thermostatischen Arbeitselementes kann letzteres nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung direkt oder indirekt mit dem Stellglied eines Spülventils verbunden sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
In der Zeichnung ist beispielhaft ein Pumpenaggregat 1 in Form einer Tauchmotorpumpe im Schnitt dargestellt. An einer Wandfläche 2 des Pumpengehäuses 3 ist an einer Gehäuseöffnung 4 ein Spülventil 5 angebracht. Dessen Gehäuse 6 weist einen Raum 7 auf, in dem ein Verschlußelement 8 außerhalb eines Strömungsweges seine Ruhelage hat. Das Verschlußelement 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kugel ausgebildet, es sind aber auch andere Bauformen möglich.

Das thermostatische Arbeitselement 9-11 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einen mehrteiligen Aufbau gezeigt, wobei ein Geberteil 9 an demjenigen Ort des Pumpenaggregates 1 angeordnet ist, der die Verlustwärme eines darin angeordneten Elektromotors abstrahlt. Die dadurch im Geberteil 9 bedingte Volumenveränderung des darin befindlichen Dehnstoffes wird über eine Wirkverbindung 10, z. B. ein Kapillarrohr, auf das Stellglied 11 des thermostatischen Arbeitselementes übertragen. Die Volumenveränderung des Dehnstoffes drückt ein Kolbenelement 12 aus dem Stellglied 11 heraus, welches das Verschlußelement 8 aus seiner Ruhelage (= gestrichelt gezeichnete Kugel) in den Strömungsweg 13 des Spülventils 5 hineinschiebt. Eine von der Pumpe erzeugte Flüssigkeitsströmung sowie deren Druck preßt das Verschlußelement 8 dichtend an, wodurch die Funktion des Spülventils beendet wird. Beim Anfahrvorgang der Pumpe und damit bei einem noch kalten Motor ist das Spülventil geöffnet und wirbelt mittels der hindurchströmenden Flüssigkeitsströmung diejenigen Sedimente auf, die sich im Bereich des Pumpenaggregates innerhalb einer Pumpstation angesammelt haben.

Eine zunehmende Motorerwärmung bewirkt die Ausdehnung des Dehnstoffes wodurch nach einer gewissen Zeit das Spülventil geschlossen, der Spülvorgang beendet wird und das Pumpenaggregat 1 seine vollständige Förderfunktion erhält.

Diese Lösung bietet gerade beim Anfahren eines Pumpenaggregates den entscheidenden Vorteil einer intensiven Durchwirbelung der Bodenzone. Da beim Anfahren des Motors dessen Oberfläche noch kalt ist, befindet sich das thermostatische Arbeitselement 9-11 in der Ruhelage und das Spülventil 5 ist geöffnet. Beim Pumpenstart wird ein erheblicher Teil der Fördermenge durch das Spülventil in die Umgebung des Pumpenaggregat zurückgeführt; es arbeitet daher erst als Spülpumpe. Damit werden die Feststoffablagerungen im Pumpensumpf aufgewirbelt und in homogenisierter Form im Bereich der Pumpe in Schwebe gehalten. Das durch den Spülvorgang homogenisierte Fördermedium wird über die Druckleitung abgeführt. In Abhängigkeit vom Erwärmungsverhalten des Antriebsmotors und der Auslegung des thermostatischen Arbeitselementes wird dessen Stellglied 11 durch die steigende Oberflächentemperatur des Motors eine Veränderung am Spülventil 5 vornehmen und es schließen. Nach Beendigung eines Pumpvorganges kühlt der Motor ab, wodurch das thermostatische Arbeitselement ebenfalls abkühlt und infolgedessen das Volumen des Dehnstoffes verkleinert. Als Folge hiervon öffnet wieder das Spülventil 5 und verbleibt in seiner Position. Bei einem nachfolgenden Pumpenstart wiederholt sich der Spülvorgang.

Findet für das Geberteil 9 eine eigenständige Heiz- oder Kühleinrichtung Verwendung, was von der Temperatur des zu pumpenden Fördermediums abhängig ist, dann kann mit Hilfe eines einfachen Programmes auch zu anderen, wählbaren Zeitpunkten ein Spülvorgang eingeleitet werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erzeugung einer Zirkulationsströmung in einer Pumpstation, in der eine oder mehrere tauchbare Pumpeinheiten angeordnet sind, wobei in der Pumpstation angeordnete Spülventile für eine zeitweilige Zirkulation des Pumpen-Fördermediums innerhalb der Pumpstation sorgen und eine Umsteuereinrichtung des Spülventils in Wirkverbindung mit der Pumpe steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Stellglied (11) und einem damit in Wirkverbindung stehenden Geberteil (9) bestehendes thermostatisches Arbeitselement (9-11) das Spülventil (5) betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberteil (9) mit einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberteil (9) am Pumpenaggregat (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberteil (9) am Pumpenaggregat (1) an einem Ort mit sich ändernder Oberflächentemperatur angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberteil (9) am Motorgehäuse angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) des thermostatischen Arbeitselementes (9-11) mit einem Verschlußelement (8) des Spülventils (5) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11) des thermostatischen Arbeitselementes (9-11) indirekt unter Zwischenschaltung von Übertragungselementen mit dem Stellglied (8) des Spülventils (5) verbunden ist.