DE19782185C2 - Pumpensystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpensystem geeignet zum Verpumpen heißer Medien, wie heißer Gemische von flüssigen und festen Stoffen ("Slurries"), welches System jedenfalls eine Verdrängerpumpe, vorzugsweise eine Membranpumpe aufweist, und jedenfalls ein Pendelleitungsstück, das an einer Seite über ein erstes Einwegventil mit einer Zufuhrleitung zum aus der Zufuhrleitung, Ansaugen einer Menge von Medium verbunden werden kann und an derselben Seite über ein zweites Einwegventil mit einer Abfuhrleitung zum aus dem Pendelleitungsstück Abführen einer gleichen Mediumsmenge verbunden werden kann, wobei das Pendelleitungsstück mit seiner anderen Seite an ein zweites Leitungsstück anschließt, das mit um dieses Leitungsstück angebrachten Wärmetauschmitteln versehen ist, welches zweite Leitungsstück mit seiner anderen Seite an eine Pumpenkammer der Verdrängerpumpe anschließt.

Ein Pumpensystem der vorstehend bezeichneten Gattung ist in der veröffentlichten niederländischen Patentanmeldung NL 90 01 676 auf den Namen der Anmelderin veröffentlicht worden. Dieses bekannte Pumpensystem wird dazu verwendet, einen heißen Slurry von einer Zufuhrleitung in eine Abführleitung zu verpumpen. Dabei wird jeweils mit Hilfe der Verdrängerpumpe eine Menge heißer Masse in das Pendelleitungsstück gesaugt, welche Menge Medium bei dem anschließenden Druckhub von der Pendelleitung aus in die Abfuhrleitung gepresst wird. Das Hubvolumen der Verdrängerpumpe und das Volumen des Pendelleitungsstücks sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass die angesaugte und weggepresste Mediumsmenge das Pendelleitungsstück nur Vollständig oder zum Teil füllt. Das Pendelleitungsstück ist dabei über ein zweites Leitungsstück mit darin befindlicher Flüssigkeitssäule mit der Pumpenkammer verbunden. Die Bewegungen des Pumpenkörpers werden dabei von der Flüssigkeitssäule in dem zweiten Leitungsstück auf die Flüssigkeitsmasse in dem Pendelleitungsstück übertragen, wobei das heiße Medium in dem Pendelleitungsstück von der Flüssigkeitssäule in dem zweiten Leitungsstück von dem Pumpenkörper getrennt gehalten wird. Um die Temperatur im Bereich des Pumpenkörpers auf einem akzeptablen Niveau zu halten, sind um das zweite Leitungsstück Wärmetauschmittel angebracht, die die Mediumssäule in dem Leitungsstück kühlen. Bei dieser bekannten Ausführungsform eines solchen Pumpensystems verläuft das zweite Leitungsstück in senkrechter Richtung. Dies hat den Vorteil, dass dadurch ein beschränktes Bauvolumen erhalten wird. Ein Nachteil aber dieser senkrechten Ausrichtung dieses zweiten gekühlten Leitungsstücks ist der, dass durch die Wärmeleitung und vor allem durch Konvektionsströmung in dem Leitungsstück verstärkt Wärmetransport in Richtung der Verdrängerpumpe auftreten wird. Dies führt einerseits zu einer höheren Temperatur im Bereich des Pumpenkörpers, was unter Umständen nicht mehr akzeptabel ist, und es führt auch zu größeren Wärmeverlusten, weil mehr Wärme weggekühlt werden muss. Bei Slurry-Temperaturen in der Größenordnung von 150°C sind diese Probleme wohl noch hinnehmbar, jedoch bei höheren Temperaturen des zu verpumpenden Mediums, wie dies immer mehr auftreten wird, führt dies zu sehr großen Kühlleistungen und entsprechend hohem Kühlwasserverbrauch, um die Temperatur beim Pumpenkörper auf akzeptablem Niveau zu halten. Weiter führt dies auch zu hohen Wärmeverlusten des zu verpumpenden Mediums, was aus energetischer Sicht ebenfalls nachteilig ist.

Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Systems ist die sehr große Bauhöhe, die zu den für diese Systeme notwendigen sehr schweren Betonsockeln führt. Ebenfalls muss bei diesen Systemen das Medium in der Zufuhrleitung unter sehr hohem Druck angeboten werden, um den statischen Flüssigkeitssäulendruck in dem senkrechten Bereich zu überwinden.

Eine andere Ausführungsform eines Pumpensystems, wie vorstehend beschrieben, ist aus EP 0048535 A1 bekannt. Auch bei diesem bekannten Pumpensystem ist zwischen dem Leitungsstück und der Pumpenvorrichtung ein senkrechtes Leitungsstück vorhanden, mit darin befindlicher Mediumssäule zur Übertragung der Kolbenbewegungen, wobei in diesem Leitungsstück durch Leitung und Konvektion wieder Wärme- und Kassentransport in Richtung der Pumpeneinrichtung auftreten wird. Vor allem bei höheren Temperaturen des zu verpumpenden Mediums werden dadurch im Bereich des Pumpenkörpers zu hohe Temperaturen auftreten und wird auch viel Wärme weggekühlt werden müssen, was aus energetischer Sicht unvorteilhaft ist. In dem senkrechten Leitungsstuck ist eine den Fluss des Mediums durch das Leitungsstück stabilisierende ortsfeste Anordnung, z. B. in Form mehrerer Rohren, Platten, Rippen oder Sperren, vorgesehen, um die Reynolds-Zahl des Flusses innerhalb des Leitungsstücks auf einen bestimmten Wert zu reduzieren.

Des Weiteren ist aus der EP 0036945 A2 ein Pumpensystem zum Fördern von fließfähigen Medien, insbesondere von abrasiven Flüssigkeiten, bekannt, bei dem der Saug- und Druckhub einer Verdrängerpumpe über ein Arbeitsmedium auf einen in einem Trennzylinder freibeweglichen, beidseitig durch Federn be­ lasteten Trennkolben übertragen wird, der das Fördermedium be­ aufschlagt und von der Verdrängerpumpe fernhält. Der Trennkol­ ben, welcher in einem senkrechten Leitungsstück des Pumpensys­ tems angeordnet ist, kann zugleich als Dosiereinrichtung für eine Zusatzflüssigkeit dienen, die beim Druckhub am Trennkol­ ben vorbei von der Verdrängerpumpe in das Fördermedium ge­ drückt wird. Der Trennkolben dient dazu, eine Vermischung zwi­ schen dem Fördermedium, d. h. der zu pumpenden abrasiven Flüs­ sigkeit, und dem Arbeitsmedium weitgehend zu verhindern.

Auch ist ein System bekannt aus WO 80/01706 A1, bei dem die Einlass- und Auslassventile und das Pendelleitungsstück höher als die Verdrängerpumpe angeordnet sind, wodurch die Konvektionsströmungsrichtung sich positiv auf den Wärmetransport auswirkt; diese Systeme sind allerdings nur geeignet für sich nicht ablagernde Flüssigkeiten und ganz bestimmt nicht für Slurry-Suspensionen, wofür die vorliegende Erfindung insbesondere bestimmt ist.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Pumpensystems der vorstehend genannten Gattung, bei dem die vorgenannten Nachteile abgefangen sind, und mit dem Medien höherer Temperaturen verpumpt werden können, ohne dass dabei exzessiv hohe Temperaturen im Bereich der Verdrängerpumpe auftreten und ohne dass übermäßig viel Wärme in dem zweiten Leitungsstück weggekühlt werden muss.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Pumpensystem zum Verpumpen heißer Medien mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder des Anspruches 15 gelost. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vor­ liegenden Erfindung.

Zur Lösung der beabsichtigen Aufgabe weist das Pumpensystem nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass auf jeden Fall das zweite Leitungsstück in das System in einer im Wesentlichen waagerechten Ebene aufgenommen ist. Durch diese erstaunlich einfache Maßnahme ist realisiert worden, dass auch bei höheren Temperaturen der zu verpumpenden Medien der Wärme- und Massentransport als Folge von konvektiven Strömungen in dem zweiten Leitungsstück auf ein Minimum beschränkt sind. Dadurch ist realisiert worden, dass auch bei hohen Temperaturen der zu verpumpenden Medien die Temperatur auf Seiten des zweiten Leitungsstücks, das dem Pendelleitungsstück abgewandt ist, einen relativ geringen Wert haben kann, ohne dass das zweite Leitungsstück exzessiv gekühlt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Menge der Wärme, die in dem zweiten Leitungsstück weggekühlt werden muss, beschränkt sein wird, was aus der Sicht der Energiebeherrschung attraktiv ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Pumpensystems nach der Erfindung weis das Kennzeichen auf, dass das zweite Leitungsstück in der waagerechten Ebene in einem Winkel zu dem Pendelleitungsstück verläuft, wobei die beiden Leitungsstücke über ein gebogenes Leitungsstück miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Ausdehnen der Leitungsstücke, verursacht durch den Umstand, dass die Temperatur bei der Montage weitaus niedriger ist als im Betrieb, abgefangen werden kann, indem die beiden Leitungsstücke einigermaßen ausbiegen können, wodurch diese Ausdehnungen leicht in der Vorrichtung abgefangen werden können. Gegebenenfalls können Ausdehnungsdifferenzen bei einer anderen Ausführungsform des Pumpensystems nach der Erfindung noch weiter abgefangen werden, indem das zweite Leitungsstück mit seiner dem Pendelleitungsstück abgewandten Seite über einen Bogen und ein weiteres Leitungsstück an die Verdrängerpumpe angeschlossen wird. Dadurch ist die Flexibilität des Leitungssystems noch etwas erweitert.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Pumpensystems nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das zweite Leitungsstück und das ebenfalls waagerecht verlaufende Pendelleitungsstück koaxial in ihrer jeweiligen Verlängerung gelegen sind, wobei die Verdrängerpumpe derart beweglich in das System aufgenommen ist, dass diese sich unter dem Einfluss von durch Temperaturänderungen ausgelösten Längenänderungen der beiden Leitungsstücke bewegen kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Teil des Systems, in dem sich die Einwegventile befinden, die an die Zu- und Abfuhrleitung angeschlossen werden können, fest angeordnet werden, wobei dann beim Ausdehnen der beiden genannten Leitungsstücke diese eine derartige Kraft auf die Verdrängerpumpe ausüben, dass diese sich dadurch bewegt.

Statt die Kräfte, die beim Ausdehnen der beiden Leitungsstücke auftreten, über diese Leitungsstücke auf die Verdrängerpumpe zu übertragen, ist es nach einer weiteren Ausführungsform auch möglich, Antriebsmittel zu verwenden, die die Pumpenvorrichtung unter dem Einfluss von Temperatur- und/oder Ausdehnungssignalen bewegen.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Pumpensystems sind das Pendelleitungsstück und das Leitungsstück koaxial in ihrer jeweiligen Verlängerung gelegen aneinander angeschlossen und weist ihre gemeinschaftliche Achslinie einen gebogenen Verlauf auf. Bei dieser Ausführungsform werden etwaige Ausdehnungsdifferenzen als Folge von Temperaturschwankungen sich in einem mehr oder weniger gebogenen Verlauf der beiden Leitungen äußern.

Um einen kompakten Bau des Pumpensystems nach der Erfindung zu erhalten, weist dieses nach einer weiteren Ausführungsform das Kennzeichen auf, dass die Verdrängerpumpe in der Weise in das System aufgenommen ist, dass die Achslinie der Pumpe im Wesentlichen parallel zur Achslinie des zweiten Leitungsstücks verläuft.

In einer anderen Ausführungsform wird das Pumpensystem nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pendelleitungsstück ein Trennungselement angebracht ist, das den Durchgang dieses Leitungsstücks zum Teil abschließt. Dieses Trennungselement behindert in erheblichem Umfange die Beförderung des warmen und oft korrosiven Mediums in Richtung des Pumpengehäuses und der Membranpumpe. Somit wird die Vorrichtung insgesamt weniger beansprucht, werden an die einzelnen Bauteiler weniger hohe Ansprüche gestellt und kann die Vorrichtung einfacher und kostengünstiger konstruiert werden.

Das Trennungselement ist erfindungsgemäß in der Achsrichtung des Leitungsstücks frei hin- und herbewegbar und kann insbesondere gleitend auf einem in der Achslinie des Pendelleitungsstücks angebrachten Führungsstab angebracht sein. Dadurch wird die Pumpenwirkung nicht unnötig beansprucht.

Um die Pumpenwirkung nicht unnötig zu beeinträchtigen, kann nach der Erfindung das Trennungselement mit einer Anzahl durchgehender Kanäle versehen sein. Die Beförderung des Mediums in Richtung des Pumpengehäuses und der Membranpumpe kann ebenfalls behindert werden, indem das Trennungselement als ein scheibenförmiges Element mit einem Durchmesser ausgeführt wird, der kleiner als der Durchmesser des Pendelleitungsstücks ist, oder indem es länglich ausgeführt wird.

Darüber hinaus kann das Pumpensystem nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet werden, dass im Bereich der Wärmetauschmittel in dem zweiten Leitungsstück Mittel angebracht sind, die auf das dortige Medium eine Mischwirkung ausüben, und zwar in der Weise, dass das Medium in guten wärmetauschenden Kontakt mit der Leitungswand kommen wird. Damit wird eine größere kühlende Wirkung der Wärmetauschmittel auf das warme Medium erhalten.

An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele des Pumpensystems nach der Erfindung dargestellt sind, wird die Erfindung im Einzelnen erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht ein Pumpensystem zum Verpumpen heißer Medien;

Die Fig. 2a und 2b zeigen in der Seiten- beziehungsweise Draufsicht ein Pumpensystem, bei dem das Pendelleitungsstück und das zweite Leitungsstück waagerecht in ihrer jeweiligen Verlängerung verlaufen;

Die Fig. 3a und 3b sowie die Fig. 4a und 4b zeigen schematisch beziehungsweise in der Seiten- beziehungsweise Draufsicht zwei Ausführungsformen des Pumpensystems nach der Erfindung;

Die Fig. 5 zeigt eine ändere Ausführungsform des Pumpensystems nach der Erfindung;

Die Fig. 6a und 6b zeigen im Detail andere Ausführungsformen zur Anwendung in dem Pumpensystem nach der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein Pumpensystem, das eine Zufuhrleitung 2 und eine Abfuhrleitung 3 umfasst. Das Pumpensystem umfasst ferner eine teilweise dargestellte Verdrängerpumpe 4 zum Ansaugen eines Mediums 5, beispielsweise eines Slurry, aus der Zufuhrleitung 2, durch ein erstes Einwegventil 6 in einer im Allgemeinen waagerecht angeordneten Pendelleitung 7. Das Ansaugen des Mediums 5 geschieht in einer Saugphase, der eine Pressphase folgt, in der das Medium 5, das sich in der Pendelleitung 7 angesammelt hat, durch ein zweites Einwegventil 8 hindurch in die daran angeschlossene Abfuhrleitung 3 gepresst wird. Die beiden Einwegventile 6 und 8 sind in der dargestellten Ausführungsform als Kugelventile ausgeführt. Jedoch ist es gut möglich, andere Typen von Einwegventilen, wie Kegel-, Ring- oder Flächenventile, anzuwenden. Dabei ist während der Saugphase das Ventil 6 offen und das Ventil 8 geschlossen und während der Pressphase ist das Ventil 6 geschlossen und ist das Ventil 8 geöffnet.

Bei A ist in der Pendelleitung 7 die Umkehrstelle oder Grenzschicht angegeben, die die Stelle angibt, bis die das angesaugte Medium 5 in die Pendelleitung 7 eintritt, bevor es daraus wiederum entfernt wird.

Die Pendelleitung 7 schließt mit ihrer den Ventilen abgewandten Seite an ein waagerecht verlaufendes Leitungsstück 10 an, das von einem Wärmetauscher 11 umgeben ist, durch den hindurch ein Kühlmedium vom Einlass 12 aus zum Auslass 12' hin geführt wird.

Das zweite Leitungsstück 10 schließt mit seiner dem Pendelleitungsstück abgewandten Seite über eine gebogene Leitung 13 an die Pumpenkammer 14 einer Membranpumpe 4 an. Die Membranpumpe 4 weist eine Membran 15 auf, die in einem Pumpengehäuse 16 angebracht ist, woran die Leitung 13 angeschlossen ist. Die Membranpumpe ist mit einer Kolbenstange 17 versehen, die mittels nicht dargestellter Antriebsmittel hin- und herbewegt wird. An der Kolbenstange 17 ist ein Verdrängerkörper 18 befestigt, der in einem Zylinder 19 bewegbar ist. Die Kolbenstange 17 kann erwünschtenfalls sofort die Membran 15 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzen, jedoch kann dies auch durch ein in der Figur gezeigtes Zwischenmedium geschehen, das von dem Verdrängerkörper 18 hin- und herbewegt wird und diese Bewegung an die Membran 15 weiterleitet. Die hin- und hergehende Bewegung der Membran 15 löst die jeweilige Saug- und Pressphase aus, wodurch das Medium 5 von der Zufuhrleitung 2 zur Abfuhrleitung 3 befördert wird. Das warme Medium 5, das in dem Pendelleitungsstück 7 auf- und abpendelt, ist dabei durch die Mediumssäule, die sich in dem zweiten Leitungsstück 10 befindet, von der Membran 15 getrennt. Durch den waagerechten Verlauf sowohl des Pendelleitungsstücks 7 als auch des zweiten Leitungsstücks 10 wird Wärme des Mediums 5 nur in sehr geringem Umfange, nämlich durch Leitung und geringe Aufmischung durch Turbulenz, sich in Richtung der Membran 15 bewegen können. Diese geringe Menge Wärme wird dabei in dem Leitungsstück 10 noch durch Wärmetauschmittel 11 weggekühlt, so dass die Membran 15 nicht den hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Wärmetransport von dem sich in dem Pendelleitungsstück 7 befindenden warmen Medium 5 durch Konvektionsströmung wird infolge des waagerechten Verlaufs der beiden Leitungsstücke nicht oder kaum auftreten. Auf diese Weise ist ein Pumpensystem erhalten, das auch Medien mit sehr hohen Temperaturen verpumpen kann, ohne dass dabei die Membran 15 exzessiv hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Weil bei der Montage die Temperatur der beiden Leitungsstücke 7 und 10 weitaus niedriger sein wird als die Temperaturen, die während des Betriebs des Pumpensystems auftreten, werden diese beiden Leitungsstücke Ausdehnung aufweisen. Weil es im Allgemeinen erwünscht ist, aus praktischen Erwägungen, den Teil, in dem die Ventile 6 und 8 untergebracht sind, fest anzuordnen, weil dieser Teil an die Zu- und Abfuhrleitungen 2 und 3 anschließt, die Teil einer größeren festen Anlage sind, wird es erforderlich sein, die Ausdehnung der Leitungsteile 7 und 10 an der anderen Seite auszugleichen. Um diese Ausdehnungen auffangen zu können, ist bei dem Pumpensystem nach der Fig. 1 der Verdrängerpumpenblock 20 über eine Führung, auf der sich der Verdrängerpumpenblock 20 bewegen kann, auf dem Fundament 21 aufgestellt. Diese Führung kann zum Beispiel eine Reibungsführung sein, aber es ist auch möglich, den Block 20 auf eine Rollenführung 22 zu stellen, auf der sich der Block, wenn sich die Leitungsstücke 7 und 10 ausdehnen, einigermaßen bewegen kann. Die Kräfte, die zum Bewegen des Blocks 20 erforderlich sind, werden dabei von den Leitungsstücken 7 und 10 selbst auf den Pumpenblock übertragen. Wie nachstehend noch ausgeführt werden wird, ist es auch möglich, in das System der Leitungen 7 und 10 eine bestimmte Flexibilität einzubauen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Verdrängerpumpe als Membranpumpe ausgeführt, die sowohl eine des einfachwirkenden als auch eine des zweifachwirkenden Typs sein kann, in welchem Falle sich auch rechts vom Verdrängerkörper 18 ein Zwischenmedium befindet, das in der Lage ist, eine nicht dargestellte Membran in Bewegung zu versetzen und ein weiteres Pumpensystem zu betreiben. Statt einer Membranpumpe können auch wohl normale Verdrängerpumpen angewandt werden und können auch mehrere dieser Verdrängerpumpen in das Pumpensystem aufgenommen sein.

Im Allgemeinen wird das Hubvolumen der Verdrängerpumpe kleiner sein als das Innenvolumen des Pendelleitungsstücks 7, so dass die Grenzschicht A in dem Pendelleitungsstück 7 gelegen bleiben wird. Wie viel kleiner hängt dabei von einem Faktor ab, der bei gegebener Temperatur des Slurry auf der Grundlage der Reynoldszahl und empirisch bestimmt wird. Im Allgemeinen liegt dieser Faktor in praktischen Fällen zwischen 1,05 und 5.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, ist in dem gezeigten Pumpensystem die Verdrängerpumpe in derartiger Weise aufgestellt, dass die Achslinien der Stangen parallel zu dem zweiten Leitungsstück 10 verlaufen. Dadurch ist ein äußerst kompakter Bau des Pumpensystems erhalten.

In den nachfolgenden zu besprechenden Figuren ist eine Reihe der möglichen Aufstellungen von Pumpensystemen nach der Erfindung dargestellt. In all diesen Aufstellungen sind als gemeinsame Elemente vorhanden, die denn auch mit den gleichen Bezugszeichen angedeutet worden sind, eine Pumpeneinheit 20, die in dieser Ausführung mit 4 Verdrängerpumpen ausgeführt ist, die jede mit einer Pumpenkammer 14 versehen sind. Die Pumpeneinheit ist dabei auf einem Fundament 21 aufgestellt. Weiter sind in jeder dieser Ausführungen 4 Ventilgehäuse 24 anwesend, in denen sich die Ventile 6 und 8 befinden, die jeweils mit einer Zufuhrleitung 2 und einer Abfuhrleitung 3 in Verbindung stehen.

Bei der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind das Pendelleitungsstück 7 und das zweite Leitungsstück 10 koaxial in ihrer jeweiligen Verlängerung gelegen, zwischen einerseits den Ventilgehäusen 24 und der Pumpeneinheit 20 angebracht. Die Ventilgehäuse 24 sind dabei fest aufgestellt und, um Ausdehnungsdifferenzen der Leitungsstücke 7 und 10 als Folge von Temperaturunterschieden auszugleichen, ist die Pumpeneinheit 20 über eine Rollenführung 23 auf das Fundament 21 aufgesetzt. Wenn sich nun Ausdehnungsunterschiede in den Leitungsstücken 7 und 10 ergeben, so werden diese Leitungsstücke die Pumpeneinheit über eine gewisse Strecke verlagern, so dass diese Ausdehnungsunterschiede ausgeglichen werden.

Die Fig. 3 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform, die im Prinzip mit der Ausführungsform übereinstimmt, die schematisch in der Fig. 1 dargestellt ist und wobei die Leitungsstücke 7 und 10 sich nun zwischen den Ventilgehäusen 24 und den Pumpenkammern 14 in derartiger Weise erstrecken, dass das Leitungsstück 10 parallel zur Pumpeneinheit 20 verläuft. Dadurch wird ein kompakter Bau des Pumpensystems erhalten. Das Leitungsstück 10 ist dabei über ein Leitungsstück 25, das in einem Winkel zu Leitungsstück 10 verläuft, mit der Pumpenkammer 14 verbunden. Dadurch ist in dem Leitungssystem eine gewisse Flexibilität erhalten, wodurch jedenfalls zum Teil Ausdehnungsunterschiede ausgeglichen werden können, die in den Leitungsstücken 7 und 10 auftreten. Obwohl das Leitungsstück 25 in diesem Ausführungsbeispiel als ein gerades Leitungsstück ausgeführt worden ist, kann dieses gegebenenfalls unter Erhalt der gleichen Vorteile auch als ein großes Bogenstück ausgeführt sein, das einerseits an die Pumpenkammer 14 und andererseits an das Leitungsstück 10 anschließt.

Eine weitere Möglichkeit des Ausgleichs von Ausdehnungsdifferenzen in den Leitungsstücken 7 und 10 ist in der Fig. 4 gezeigt, wobei die Leitungsstücke 7 und 10 koaxial in ihrer jeweiligen Verlängerung anschließen, jedoch einen gebogenen Verlauf zwischen den Ventilgehäusen 24 und den Pumpenkammern 14 aufweisen. Durch diesen gebogenen Verlauf wird bei Ausdehnungsunterschieden in den Leitungsstücken 7 und 10 diese einen mehr oder weniger gebogenen Verlauf aufweisen, wodurch die Ausdehnungsdifferenzen in den Leitungsstücken aufgenommen werden.

Die Möglichkeiten zum Ausgleichen von Ausdehnungsunterschieden in dem Leitungssystem sind dadurch selbstverständlich nicht erschöpft und viele andere Konfigurationen sind möglich. So ist es zum Beispiel möglich, auch die Leitungsstücke 7 und 10 in einem Winkel zueinander in der waagerechten Ebene verlaufen zu lassen.

Um Ausdehnungen in den Leitungsstücken 7 und 10 aufzufangen, ist vorstehend auch eine Möglichkeit besprochen worden, den Pumpenblock verschiebbar auf seinem Fundament anzubringen, wobei dann die Leitungsstücke 7 und 10 selbst die Ausdehnungskräfte auf den Pumpenblock 20 übertragen und diesen dadurch ein wenig verschieben. Andererseits ist es auch möglich, mittels eines Temperatur- oder Expansionssignals einen Antrieb anzusteuern, der den Pumpenblock 20 über einen bestimmten Abstand, abhängig von dem abgegebenen Signal, verstellt.

Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Pumpensystems nach der Erfindung. Die in dieser Figur gezeigten Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 angedeutet. Das Pendelleitungsstück 7 dieses Pumpensystems ist mit einem Zwischenleitungsstück 50 versehen, das mit einem Flansch 51b mit dem Pendelleitungsstück 7 verbunden ist und das mittels eines Flansches 51a mit den Zu- und Abfuhrleitungen 2 und 3 verbunden ist. Analog dem in der Fig. 1 Gezeigten ist das Zwischenleitungsstück 50 einfach Teil des Pendelleitungsstücks 7, in dem sich das Medium 5 sammelt. Wie in dieser Ausführungsform des Pumpensystems gezeigt, wird diese nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenleitungsstück (auch wohl Pendelleitungsstück) ein Trennungselement 52 angebracht ist. Dieses Trennungselement 52 lässt sich frei hin- und herbewegen in der Achsrichtung des Zwischenleitungsstücks 50. Dazu ist das Trennungselement 52 mit Führungen 54 versehen und ist es gleitend auf einem Führungsstab 53 befestigt, der in der Achslinie des Zwischenleitungsstücks 50 angebracht ist. Dieser Führungsstab 53 ist in nicht dargestellter jedoch bekannter Weise nahe den Flanschen 51a und 51b mit dem Zwischenleitungsstück 50 verbunden.

Das frei bewegliche Trennungselement 52 bildet eine mehr oder weniger physische Abschirmung in dem Pendelleitungsstück 7 und behindert in erheblichem Umfange die Beförderung des warmen und oft korrosiven Mediums 5 in Richtung des Pumpengehäuses 16. Als Folge der periodischen Saug- und Pressphase der Membran 15 hat sich herausgestellt, dass sich das warme Medium 5 langsam in Richtung des Pumpengehäuses 16 bewegt. Durch die Anbringung des Trennungselements 52 wird auf diese Weise ein zusätzlicher Schutz des Pumpengehäuses und der Membran 15 erhalten, während ebenfalls der Wärmetauscher 11 nicht unnötig beansprucht wird.

Dadurch können an den Wärmetauscher 11 weniger strenge Kühlanforderungen gestellt werden, wodurch dieser einfacher und kostengünstiger konstruiert werden kann. Ebenfalls werden das Pumpengehäuse 16 und die Membran 15 insbesondere in erheblich geringerem Umfange von dem heißen Medium 5 belastet, wodurch die Standzeit dieser Teile erheblich verlängert wird. Auch an die Konstruktion können folglich weniger strenge Anforderungen gestellt werden, was die gesamte Anlage kostengünstiger macht.

Ein anderer Aspekt der Erfindung wird mit dem Bezugszeichen 55 angedeutet. Mit 55 sind Mischmittel angedeutet, die im Bereich des Wärmetauschers 11 in dem Leitungsstück 10 angebracht sind. In diesem Beispiel bestehen diese Mischmittel 55 aus einer großen Anzahl von Schaufeln 56, die auf einer in der Achslinie des Leitungsstücks 10 angebrachten Achse 57 angeordnet sind. Gegebenenfalls können die Schaufeln an der Innenwand des Leitungsstücks 10 angebracht sein. Diese Mischmittel üben auf das Medium 5 eine derartige Mischwirkung aus, dass das Medium 5 in guten wärmetauschenden Kontakt mit der Leitungswand 10 des Wärmetauschers 11 zu stehen kommt. Diese Mischwirkung der Mischmittel besteht vorwiegend aus der Vergrößerung der Turbulenz der Strömung des Mediums 5 in dem Leitungsstück 10, um den Kontakt zwischen dem Wärmetauscher 11 und dem warmen Medium 5 zu vergrößern und somit einen größeren kühlenden Effekt auf das warme Medium 5 zu erhalten. Insbesondere bei einem Strömungsverhalten des Mediums 5 mit vorwiegend geringen Geschwindigkeiten beeinflussen die statischen Mischmittel die Turbulenz des warmen Mediums in erheblichem Umfange und vergrößern somit den kühlenden Effekt des Wärmetauschers 11 auf das Medium.

In den Fig. 6a und 6b werden zwei Ausführungsformen des Trennungselements nach der Erfindung gezeigt. In den beiden Figuren wird das Zwischenleitungsstück 50 dargestellt, das mit den Flanschen 51a und 51b in dem Pendelleitungsstück 7 der Fig. 5 montiert werden kann. Analog der Fig. 5 zeigt die Fig. 6a einen Führungsstab 53, der in der Achslinie des Zwischenleitungsstücks 50 angebracht ist und im Bereich seiner beiden Enden 60a beziehungsweise 60b in im Übrigen bekannter Weise in den Flanschen 51a und 51b fest montiert ist. Über den Führungsstab ist ein Trennungselement 52, versehen mit geeigneten Führungsmitteln 54, frei hin- und herbewegbar montiert. Das Führungselement 52 schließt wenigstens teilweise den Durchgang des Zwischenleitungsstücks 50 ab. In der Ausführungsform nach der Fig. 6a ist das Trennungselement 52 als ein scheibenförmiges Element mit einem Durchmesser ausgeführt, der kleiner ist als der Durchmesser des Leitungsstücks 50. Um die Pumpenwirkung der Membranpumpe, insbesondere während des Startens des Systems, nicht zu beeinträchtigen, ist das scheibenförmige Element vorzugsweise aus flexiblem, wärme- und korrosionsbeständigem Gummimaterial hergestellt.

In der Fig. 6b wird eine andere Ausführungsform des Trennungselements nach der Erfindung gezeigt. Analog der Fig. 6a ist in der Achslinie des Zwischenleitungsstücks 50 ein Führungsstab 53 montiert, der in im Übrigen bekannter Weise im Bereich seiner Enden 60a und 60b mit den Flanschen 51a und 51b fest verbunden ist. Hier ist jedoch das Trennungselement 61 länglich ausgeführt und es ist aus einer Reihe durchgehender Kanäle 62 aufgebaut, die wie ein Kranz um den Führungsstab 53 angeordnet sind. Siehe dazu den Schnitt A-A der Fig. 6b. Im Gegensatz zu der Fig. 6a ist bei dieser Ausführung das Trennungselement 61 nicht frei hin- und herbewegbar sondern fest auf dem Führungsstab 53 montiert.

Durch das Vorhandensein der Kanäle 62 ist der Durchgang des warmen Mediums in Richtung des Wärmetauschers 11 und des Pumpengehäuses 16 möglich. Während der Saugphase der Membranpumpe weist das einfließende Medium ein turbulentes Strömungsverhalten auf, welche Turbulenz durch die Kanäle 62 in eine Laminarströmung umgewandelt wird. Infolgedessen wird sich die Konvektion der Wärme in Richtung des Wärmetauschers 11 und des Pumpengehäuses 16 (und der Membran 15) erheblich verringern. Dadurch nimmt die Belastung an diesen Teilen ab und nimmt die Standzeit der Vorrichtung zu und können ebenfalls weniger strenge konstruktive Anforderungen an den Wärmetauscher 11 und das Pumpengehäuse 16 gestellt werden. Dadurch ist dies alles einfacher und konstengünstiger zu konstruieren.

Es wird klar sein, dass auch das scheibenförmige Element 52 aus der Fig. 6a mit einer Reihe durchgehender Kanäle versehen sein kann. Gegebenenfalls kann das Trennungselement wie eine Kugel ausgeführt sein, die frei hin- und herbewegbar in dem Leitungsstück 50 angebracht ist. Auch ein bürstenförmiges Element, das mit einer großen Anzahl von Vorsprüngen versehen ist, reicht aus.

Claims (19)

1. Pumpensystem zum Verpumpen heißer Medien, wie heißer Gemische von flüssigen und festen Stoffen ("Slurries"), welches System jedenfalls eine Verdrängerpumpe (4), vorzugsweise eine Membranpumpe, aufweist, und jedenfalls ein Pendelleitungsstück (7), das an einer Seite über ein er­ stes Einwegventil (6) mit einer Zufuhrleitung (2) zum aus der Zufuhrleitung (2) Ansaugen einer Menge von Medium (5) verbun­ den werden kann und an derselben Seite über ein zweites Ein­ wegventil (8) mit einer Abfuhrleitung (3) zum aus dem Pendel­ leitungsstück (7) Abführen einer gleichen Mediumsmenge ver­ bunden werden kann, wobei das Pendelleitungsstück (7) mit seiner anderen Seite an ein zweites Leitungsstück (10) an­ schließt, das mit um dieses Leitungsstück (10) angebrachten Wärmetauschmitteln (11) versehen ist, welches zweite Lei­ tungsstück (10) mit seiner anderen Seite an eine Pumpenkammer (14) der Verdrängerpumpe (4) anschließt, dadurch ge­ kennzeichnet, dass auf jeden Fall das zweite Leitungsstück (10) in das System in einer waagerechten Ebene aufgenommen ist und wobei eine Maßnahme zum Aufnehmen von Wärmeausdehnungen in Verbindung mit der Verdränger­ pumpe (4) vorgesehen ist, indem die Verdrängerpumpe (4) in der Weise bewegbar in das System aufgenommen ist, dass sie sich unter dem Einfluss von durch Temperaturveränderungen ausgelösten Längenänderungen des zweiten Leitungsstücks (10) und des Pendelleitungsstücks (7) bewegen kann.

2. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Antriebsmittel anwesend sind, die die Verdrängerpumpe (4) unter dem Einfluss von Temperatur und/oder Expansionssignalen bewegen können.

3. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das zweite Leitungsstück (10) in der waagerechten Ebene in einem Winkel zu dem Pendelleitungsstück (7) verläuft, wobei die beiden Leitungsstücke (7, 10) über ein gebogenes Leitungsstück miteinander verbunden sind.

4. Pumpensystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das zweite Leitungsstück (10) mit seiner dem Pendelleitungsstück (7) abgewandten Seite über einen Bogen und ein weiteres Leitungsstück an die Ver­ drängerpumpe (4) angeschlossen ist.

5. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das zweite Leitungsstück (10) und das ebenfalls waagerecht verlaufende Pendelleitungsstück (7) koaxial in ihrer jeweiligen Verlängerung gelegen sind.

6. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Pendelleitungsstück (7) und das zweite Leitungsstück (10) koaxial in ihrer jeweiligen Verlän­ gerung gelegen aneinander angeschlossen sind und ihre gemein­ schaftliche Achslinie einen gebogenen Verlauf aufweist.

7. Pumpensystem nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerpumpe (4) in der Weise in das System aufgenommen ist, dass die Achslinie der Pumpe im Wesentlichen parallel zu der Achslinie des zweiten Leitungsstücks (10) verläuft.

8. Pumpensystem nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pendelleitungsstück (7) ein Trennungselement (52; 61) an­ gebracht ist, das den Durchgang dieses Pendelleitungsstücks (7) zum Teil abschließt.

9. Pumpensystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Trennungselement (52) in der Achsrichtung dieses Pendelleitungsstücks (7) frei hin- und herbewegbar ist.

10. Pumpensystem nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Trennungselement (52) gleitend auf einem in der Achslinie des Pendelleitungsstücks (7) ange­ brachten Führungsstab (53) befestigt ist.

11. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52; 61) mit einer Reihe durchgehender Kanä­ le (62) versehen ist.

12. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52) als ein scheibenförmiges Element mit einem Durchmesser ausgeführt ist, der kleiner als der Durchmesser des Pendelleitungsstücks (7) ist.

13. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52; 61) länglich ausgeführt ist.

14. Pumpensystem nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wärme­ tauschmittel (11) in dem zweiten Leitungsstück (10) Mittel (55) angebracht sind, die auf das dortige Medium (5) eine Mischwirkung ausüben, und zwar in der Weise, dass das Medium (5) in gut wärmetauschenden Kontakt mit der Leitungswand kommt.

15. Pumpensystem zum Verpumpen heißer Medien, wie heißer Gemische von flüssigen und festen Soffen ("Slurries"), welches System jedenfalls eine Verdrängerpumpe (4), vorzugsweise eine Membranpumpe, aufweist, und jedenfalls ein Pendelleitungsstück (7), das an einer Seite über ein er­ stes Einwegventil (6) mit einer Zufuhrleitung (2) zum aus der Zufuhrleitung (2) Ansaugen einer Menge von Medium (5) verbun­ den werden kann und an derselben Seite über ein zweites Ein­ wegventil (8) mit einer Abfuhrleitung (3) zum aus dem Pendel­ leitungsstück (7) Abführen einer gleichen Mediumsmenge ver­ bunden werden kann, wobei das Pendelleitungsstück (7) mit seiner anderen Seite an ein zweites Leitungsstück (10) an­ schließt, das mit um diesem Leitungsstück angebrachten Wärme­ tauschmitteln (11) versehen ist, welches zweite Leitungsstück (10) mit seiner anderen Seite an eine Pumpenkammer (14) der Verdrängerpumpe (4) anschließt, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in dem Pendelleitungsstück (7) ein Trennungselement (52; 61) angebracht ist, das den Durchgang dieses Pendelleitungsstücks (7) teilweise ab­ schließt und den Durchgang von Wärme vom heißen Medium von der einen Seite des Trennungselements (52; 61) zu der anderen Seite beschränkt, wobei das Trennungselement (52) in der Achsrichtung des Pendelleitungsstücks (7) frei hin- und herbewegbar ist.

16. Pumpensystem nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Trennungselement (52) gleitend auf einem in der Achslinie des Pendelleitungsstücks (7) ange­ brachten Führungsstab (53) befestigt ist.

17. Pumpensystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52; 61) mit einer Reihe durchgehender Kanä­ le (62) versehen ist.

18. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52) als ein scheibenförmiges Element mit einem Durchmesser ausgeführt ist, der kleiner als der Durch­ messer des Pendelleitungsstücks (7) ist.

19. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennungselement (52; 61) länglich ausgeführt ist.