DE2128310A1 - Verfahren und Anlage zum Heben einer Sekundärflüssigkeit mit der Energie der Primärflüssigkeit - Google Patents

Description

München, den 7· Juni 1971

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^riohan 2, TeS 71

NIKEX Nehezipari Külkereskedelmi Vfillalat Budapest /Ungarn

YEKPlHBEN UB]) ABLAGE ZUM HEBEN EIBER SEKÜNDAEPLÜßSIGKElT MIO? DER EBERGIE DER PRIMARFLÜSSIGKEIT

Die Erfindung bezieht sich auf das Heben einer
Sekundarflüssigkeit durch die Energie der Primarflüssigkeit.

Wie bekannt fallen in bestimmten Industrieanlagen mit bedeutendem Wasserbedarf große Abwassermengen an.
Wahrend das Frischwasser im gegebenen Fall aus der Tiefe hochgepumpt werden muß, gelangt das Abwasser in vielen Fäl-

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len so in den ebenfalls tief gelegenen Vorfluter, daß seine Energie unausgeniitzt bleibt. Es kommt auch, vor, daß die vertikale Wasserbewegung auch innerhalb einer Industrieanlage so bedeutend ist, daß man mit einem hohen Energiebedarf rechnen muß.

Es liegt an der Hand, daß man bestrebt ist die Energie des Abwassers zum Heben des Frischwassers zu benutzen. Die für diesen Zweck bislang ausgearbeiteten Verfahren weisen ,jedoch einen ziemlich niedrigen Wirkungsgrad auf. Nach dem meistangewandten Verfahren wird die Energie des Abwassers mittels eines von einer Turbine angetriebenen Generators in elektrische Energie umgewandelt, mit der dann jene Pumpe angetrieben wird, die das Frischwasser auf die gewünechte Höhe befördert. Aber der Gesamtwirkungsgrad'iiner solchen schinengruppe beträgt selbst im optimalen Fall lediglich 40 bis 50 %,

Nach einem anderen Verfahren wird die zum Heben des Frischwassers vorgesehene Pumpe unmittelbar der durch das Abwasser angetriebenen Turbine angeschlossen, wobei jedoch, der Wirkungsgrad auch nur höchstens 40 bis 60 % beträgt.

Im Prinzip könnte die Frage auch, mit sogenannten Flüssigkeitswandlern gelöst werden, die entweder die Schwungenergie (kinetische Energie) oder die potentielle Energie dee die Rolle der Primarenergie spielenden Abwassers verwerten. Die zum Heben des als Sekundärflüssigkeit dienenden Frischwassers die kinetische Energie verwertenden bekannten Jlüssigkeitswandler - die Wasserstrahlpumpe, der hydraulische Widder und der Dampfstrahlluftsauger - arbeiten jedoch mit einem Wirkungsgrad von kaum 10 bis 15 %» so daß. ihre praktische Anwendung nicht in Frage kommt. Der Wirkungs-

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grad ist auch "bei der zur Verwertung der potentiellen Energie geeignetsten Schachtpumpe mit Luftrerdichter infolge der durch das Komprimieren der Luft Terursachten beträchtliohen Volumenverringerung niedrig, außerdem ist auch ihr Anwendungsgebiet äußerst beschrankt, weshalb sie dem besagten Zweck ebenfalls nicht entspricht.

Die vorliegende Erfindung verwirklicht das Heben der t Primarflüssigkeit mit der potentiellen Energie der Primärflüssigkeit ebenfalls nach dem .Prinzip der !Flüssigkeitswandler* bietet jedoch einen viel günstigeren Wirkungsgrad - etwa 85-80 % und in bestimmten Fällen sogar mehr - als die bisherigen Lösungen. Das bedeutet, daß lediglich 10-15% . der zum Heben des Frischwassers sonst benötigten Energie von anderswo zu beziehen sind·

Bas Heben der Flüssigkeit erfolgt nach der vorliegenden Erfindung in zwei Schritten, d.h. also absatzweise, kann aber durch die zeitliche Verschiebung des Arbeit sekt es zweier oder mehrerer Anlagen kontinuierlich gestaltet werden.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin» _H daß die zu hebende Sekundarf lüssigkeit aus dem Entnahmebassin { in einem Takt, durch Heberwirkung in ein höher gelegenes, als Schleuse ^'dienendes Gefaasystem und dann von hier im zweiten Takt durch die potentielle Energie der Primarflüssigkeit in den Aufnahmebehälter befördert wird.

Im Verlauf dieses Arbeitsganges kann zwischen die Primär» und die Sekundärflüssigkeit in dem als Schleuse dienenden Gefäßsystem eine druckvermittelnde Terti&cflüssigkeit eingeschaltet oder aber anstelle oder neben dieeer Flüssigkeit zum Trennen der Primarflüssigkeit und/oder der ßekundärflÜBsigkeit ein zur Ganze oder zum Teil bewegliches Begrenzungselement (Trennwand)* eingebaut werden. Sollte der

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für diese Hebendrkung erforderliche Niveauunterschied zwischen dem Entnahmebassin der Sekundärflüssigkeit und dem Aufnahmebehälter der Primärflüssigkeit nicht vorhanden sein» so kann zur Erzeugung des diesem entsprechenden Druckes oder Mehrdruckes die von dem zur Gänze oder zum Teil biegsamen Begrenzungselement infolge der während des vorangegangenen Schrittes erfolgten elastischen Formänderung gespeicherte Energie und neben oder anstelle dieser Energie auch die unterschiedliche Wichte der Flüssigkeiten, speziell der Tertiärflüssigkeit, ausgenützt oder in gewissen Fällen auch das Pumpen verwendet werden·

Ferner kann zur Erzeugung des Druckes oder des zusätzlichen Druckes neben der in der aus elastischem Stoff hergestellten oder mit einer Feder verbundenen Trennwand gespeicherten Elastizität sinngemäß auch die mit der Trennwand verbundene besondere Federkraft sowie bei einer schweren oder mit einem Gewicht belasteten Trennwand auch die gegen die Schwerkraft wirkende potentielle Energie derselben arage&iitzt werden«

Die erfindimgsgemäSe Anlage besitzt ein Fallrohr

Entnahmebassin und dem unteren Auf-L@r Primärflüseigkeit ₉ sin. Steigrohr zwi-

dea oberen AufnahmeTbeweiterea. zwischen dem d©s SSteigTOfei? ©in als Schleuse dienendes G©—

las@isfflgsT©^aögem die in einem Takt !flüssigkeit sa©ng© ülbairferifft, aowi© über AlbsporwoCTlelktiaiig^n verf,ügfc₉ dl© das !Fallrohr und da®

nnt©n öffaet bswl absperrt.

Es ist vorteilhaft, in dem als Schleuse dienenden 'Gefäßsystem zwischen der Primär- und der Sekundärflüssigkeit eine Tertiärflüssigkeit als ein bewegliches Druckübertfragungsmittel vorzusehen. Bei der einen Ausführungsform der Erfindung befinden sich in dem als Schleuse dienenden Gefäßsystem ein oder mehrere zur Gänze oder zum Teil bewegliche Trennwände, die bei einer weiteren Ausführungsform f zur Gänze oder zum Teil aus einem elastischen Stoff hergestellt sind. Die Anlage kann auch solche Ausführungsformen haben bei denen das als Schleuse dienende Gefäßsystem in seiner Gänze oder zum Teil ansteigend bzw. abfallend angeordnet ist. Schließlich kann die Anlage eine Pumpe besitzen, die dem Verbindungsgefäßsystem angeschlossen ist und zum Drücken bzw. Saugen der im Verbindungsgefäßsystem befindlichen Flüssigkeiten dient.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Trenn·- wand zur Gänze oder zum Teil schwer ausgeführt, bzw. mit einem Gewicht belastet.

Die beiden oder mehreren Anlagen, deren Arbeite-

takte im Interesse des kontinuierlichen Betriebes im Verhältnis zueinander verschoben sind, können zueinander parallel-, geschaltet und die beliebigen Steig- und/oder Fallrohre der parallelgeschalteten Anlagen können zur Gänze oder zum Teil auch vereint sein·

Bei mehreren parallelgeschalteten Anlagen ist es sehr vorteilhaft, wenn zwischen den an der Seite des Steigrohres und des Fallrohres befindlichen Kammern des als Schleuse'dienenden Gefäßsystems Verbindungsteile, z.B. ßohre, vorhanden sind, die vor dem Anschluß an die Kammern mit JLnsperrvorrichtungen versehen sind, die sich dem verscho-

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benen Arbeitstakt entsprechend abwechselnd öffnen und sperren.

Die vorliegende Erfindung wird durch einige als Beispiele dienende Yerwirklichungsarten an einigen in den beiliegenden Bildern dargestellten Aus führungs formen eingehender"erklärt· Die Bilder enthalten die schematische Arbeitsweise. Bei den in den Bildern 1 bis 16 dargestellten acht "verschiedenen Ausführungsformen der Anlage zeigen die durch ungerade Zahlen gekennzeichneten (jeweils auf der linken Seite befindlichen) Bilder den Verlauf des Saugtaktes (die Heberwirkung) und die durch gerade Zahlen gekennzeichneten (jeweils auf der rechten Seite befindlichen) Bilder den Terlauf des Drucktaktes, während auf Bild 17 das Arbeitschema einer als Beispiel dienenden Form zweier vereinter Anlagen mit verschobenen Arbeitstakten dargestellt ist.

In den Bildern 1 und 2 werden das obere Bassin 1 und der untere Aufnahmebehälter 2 der Primärflüssigkeit (des Abwassers) durch das aus den Abschnitten 5a und 5b "bestehende fallrohr und das untere Entnahmebassin 4 und der obere Aufnahmebehälter 3 der Sekundärflüssigkeit (des IPrischwassers) durch das aus den Abschnitten 6a und 6b bestehende Steigrohres miteinander verbunden.

Zwischen dem Fallrohr 5a, 5b und dem Steigrohr 6a, 6b befindet sich das mit dem Entlüftungsventil 14- versehene * aus den Kammern 9a» 9c und dem Rohr 9b bestehende und als Schleuse dienende Yerbindungsgefäßsystem, das durch den im Fallrohr befindlichen Wechselbahn 7 und im Steigrotir befindlichen Wechselbahn 8 abwechselnd dem Rohrabschnitten 6a_t 6b, bzw· 6a > 6b angeschlossen werden. Die Wechselhahne 7 und 8 wirken zusammen, d.h. sie Öffnen und schließen gleich-

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zeitig nach oben bzw. nach unten.

Die Anlage arbeitet auf folgende Weise. Vor dem Betrieb wird das System mit Flüssigkeit angefüllt, und zwar z.B. so, daß es ungefähr bis zur Mitte des Verbindungsrohres 9b an der Seite des Fallrohres 10 mit Primärflüssigkeit und an der Seite des Steigrohres 11 mit Sekundärflüssigkeit angefüllt wird. Dann werden die Entlüftungsventile gesperrt, die Wechselhähne 7 und 8 nach oben gesperrt und nach unten geöffnet und der im Bild 1 gezeigte Zustand herbeigeführt· Da der Flüssigkeitsstand im Entnahmebassin 4 der Sekundärflüssigkeit um den Wert <^h höher liegt als ijener ia Aufnahmebehälter 2 der PrimärflÜ3sigkeit, beginnt die Flüssigkeit durch den aus den Gefäßen 6b, 9c, 9b, 9a, 5b bestehenden Heber in der Pfeilrichtung zu strömen und die SekundSrflüssigkeit 11 verdrängt die PrimärflLissigkeit 10 aus dem Rohr 9b und zweckmäßigerweise auch aus der Kammer 9a. Hun werden die Wechselhähne umgestellt j u.zw. werden die Wechaelhähne 7 und. 8 nach oben geöffnet und nach unten gesperrt und es wird der im Bild 2 dargestellte Zustand herbeigeführt. Nun beginnt die Flüssigkeit unter Einwirkung des durch den Niveauunterschied Δ H zwischen dem Entnahmebassin 1 der Primärflüssigkeit und dem Aufnahmebehälter 3 der Sekundärflüssigkeit erzeugten Druckes in dem aus den Gefäßen 5a, 9a, 9b, 9c, 6a bestehenden kommunizierenden System in der Pfeilrichtung zu strömen, so daß die Primärflüssigkeit 10 die in der Kammer 9a und im Verbindungsrohr 9b befindliche SekundärflÜBsigkeit (Frischwasser) i1 verdrängt und in den Aufnahmebehälter 3 hochdrückt. Bevor jedoch, die Primärflüssigkeit (Abwasser) 10 die Kammer 9c erreicht, werden die Wechselhähne 7 und 8, um eine Ver-

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mengting der beiden Flüssigkeiten zu verhindern, nach oben gesperrt und-nach tint en geöffnet» demzufolge die Flüssigkeit im Verbindungsgefäßsystem 9c, 9b, 9a wieder in der entgegengesetzten, d.h. auf Bild 1 gezeigten Sichtung zu strömen beginnt·

Da die Menge der Sekundärflüssigkeit - insbesondere W . wenn diese einem Fluß entnommen wird - im allgemeinen nicht begrenzt ist, kann durch eine entsprechende hydraulische Bemessung erreicht werden, daß die Sekundarflüssigkeit (das Frischwasser) das Yerbindungsrohrsystem 9c, 9b, 9a im ersten Schritt vollständig durchspült*

Die Bilder 3 und 4 stellen eine Anlage dar, bei der die Termengung der Primarflüssigkeit 10 mit der Sekundärflüssigkeit 11 durch eine eigens zu diesem Zweck eingebaute und entlang ihres Umfanges befestigte biegsame Trennwand (z.B. Kunststoff-folie) verhindert wird. Bei dieser Anlage besteht das Yerbindungsgefäßsystem im wesentlichen aus der Kammer 9&, die durch den Wechselhahn 7 bzw. mit dem Fallrohr 5a, 5b und dem Steigrohr 6a, 6b verbunden wird. Das Fassungsvermögen der Kammer 9d entspricht der in einem Schritt hoehzudrüekenden Menge der Sekundärflüssigkeit. Die übrigen Seile der Anlage sind den entsprechenden Teilen der in den Bildera 1 und 2 dargestellten Anlage ähnlich. Bei der lsi Bild 3 dargestellten Anlage verdrängt die SekundärflüBSigkelt 11 ixsfolge der Heberwirkung die Primärflüssigkeit 10 BMB der Kammer 9&« während sie die Trennwand 13 aus der durch di© gestrichelte Linie dargestellten Stellung 13* verstellt und gegen die Wand der Kammer 9d drückt, d.h. zur Einnahm© der durch die kontinuierliche Linie dargestellten Stellring 13 zwingt. Da die Kammer 9ä auf diese Vei-

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se von der Selrundärflüssigkeit 1.1 aufgefüllt wurde, werden die Wechselhähne dem Bild 4 entsprechend nach oben geöffnet* Nun wird die Primärflüssigkeit 10 die Sekundärflüssigjkeit 11 aus der Kammer 9d verdrängen und in den Aufnahmebst&lter 3 hochdrücken, während die biegsame Trennwand aus der durch die gestrichelte Linie dargestellten Stellung 13¹ in die durch die ausgezogene Linie dargestellte Stellung 13 verstellt wird.

Das Beispiel einer ähnlichön Anlage iat in den BiI-', ■ dem 5 und 6 dargestellt. In diesem Sail ist die Kammer 9a in die Linie des PaArohres 5a, $b eingebaut und wird vom Rohrabschnitt 5a durch den Hahn 7a und vom Rohrabschnitt 5b durch den Ηφη 7b getrennt, Bas als Schleuse dienende VerbindungflgefäSsystem besteht aus der Kammer 9a und dem Hohr 9b» Die zum Teil bewegliche !biegsame Trennwand 13 ist in diesem Fall ein gegen die Hähn,e 7a *u*i 7b geöffneter und hier befestigter biegsamer Schlauch, der beim durch die Heberwirkung bewirkten Saugtakt zusammengedrückt und im Drucktakt gegen die Wand der Kammer 9a gedruckt wird.

Anstelle der in den Bildern 3 und 4 sowie 5 und 6 dargestellt ein biegsamen Trennwände 13 können übrigens in einem entsprechend ausgestalteten GefaS zahlreiche, eine ähnliche Wirkung ausübende, bewegliche Trennwände, wie z»B. eine balgföxttige Wand, ein Kolben mit starrer Trennplatte, usw., verwendet werden«

Ofrensichtlich iet, daß diese Einrichtungen nur dann arbeiten, wenn der !Flüssigkeitsstand im Sntnahmebassin der StkundärflÜBsigkeit höher liegt ale ^enör im Aufnahmebehälter der Primarflüssigkeit. Da aber die Industrieanlagen in der Hegel neben nüssen erbaut werden, die zugleich

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als Sntnahmequellen des Irischwassera und Vorfluter für das Abwasser dienen, gibt es praktisch keinen ausnützbaren Niyeaxmnterschied. Deshalb sieht die vorliegende Erfindung für diesen Fall ein besonderes Verfahren und eine besondere Anlage vor, durch die der Mangel eines Niveauunterschiedes nicht vorhandene Druck ersetzt werden kann.

In dem in den Bildern 7. und 8 dargestellten und aus den Kammern 9a, 9c und dem Bohr 9b bestehenden Verbindungsgefäßsystem ist sowohl in der Kammer 9a als auch in der Kammer 9c d® ein von der Richtung des Fallrohres aus offener sackförmiger elastischer Schlauch 13 vorgesehen und der zwischen den beiden elastischen Schläuchen 13 befindliche Raum ist mit der Tertiärflüssigkeit 12 aufgefüllt. Bei .der im Bild 7 dargestellten Lage muß die Sekundärflüssigkeit 11 die Tertiärflüssigkeit 12 aus der Kammer 9c und die Tertiärflüssigkeit die Primärflüssigkeit 10 aus der Kammer 9 verdrängen. Da sich die Flüssigkeit im Gefäßsystem 6b, 9c, 9b, 9a, 5b infolge der gleichen Höhe des Flüssigkeitsstandefi im Aufnahmebehälter 2 und im Entnahmebassin 4 im Gleichgewichtszustand befindet, kommt es zu keiner Strömung. Weil aber im vorangegangenen Schritt» der im Bild 8 veranschaulicht ist, der entsprechende Niveauunterschied ^ H.nicht nur zum Hochdrücken der Sekundärflüssigkeit 11 in den Aufnahmebehälter 3 sondern auch zum Ausdehnen der elastischen Schläuche 13 benutzt worden ist, wird nun in der im Bild 6 dargestellten Lage durch die in den elastischen Schläuchen 13 gespeicherte Zugkraft, die die Sektiadärflüssigkeit aus der Kammer 9a und die Tertiärflüssigkeit aus der Kammer 9c verdrängt, Hiezu sei bemerkt, daß - wie durch Versuche bewiesen wurde - für diese Bewegung der Flüssigkeiten auch

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eine verhältnismäßig geringe Zugkraft ausreichte

In dem Fall, wenn<der FIüBsigkelt&stand im Entnahme-/bass in der Sekundfirflüssigkeit und im Aufnahmebehält er "der Primärflüssigkeit gleich, hoch oder annähernd gleich hoch ist und u.U. auch dann, weim der !flüssigkeitsstand im "Auf- I nahmebehälter der Primärflüssigkeit zwar hoher ist, aber die SekundSrflÜBsigkeit (das Frischwasser) und/oder die verwendete Tertiärflüssigkeit eine geringere Wichte haben als die Primärflüssigkeit (das Abwasser), kann die in den Bildern 9 "und 10 dargestellte Anlage zur Anwendung gelangen. In dem im Bild dargestellten Beispiel verfügt die Tertiärflüssigkeit über eine geringere Wichte als die Primärflüssigkeit.

Das aus den Kammern 9a't 9c und dem Rohr 9b bestehende Verbindungsgefäßsystem ist in diesem Fall mit einem Gefalle vom Fallrohr aus in Richtung zum Steigrohr angeordnet« Dementsprechend trachtet die Tertiärflüssigkeit, die sich im. vorangegangenen und im Bild 10 dargestellten i Schritt in der Kammer 9c befand, in der im Bild 9 veranschaulicht en lage infolge ihrer geringeren Wichte aufwärt» zu strömen und verdrängt somit die Primärflüssigkeit 10 aus der Kammer 9a. Dann wird die Tertiärflüssigkeit 12 durch die Primarflüesigkeit 10, die über einen um A K mm WJ3« größeren Druck verfügt gemäß Bild 8 in die Sichtung gegen die kleinere flüssigkeitssäule ia die Kammer 9c gedrückt. .

Bin Spiegelbild dieser Anlage erscheint in den Bildern 11 und 12. Bie in diesen Bildern dargestellte Anlage arbeitet im. entgegengesetzten Sinn, jedoch auf ähnliche Weise mit dem Unterschied, daß in diesem Fall entweder die

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Wichte der Primarflüssigkeifc (des Abwassers) geringer ist als die der Sekundär*lüssigkeit (des Prischwaseere) oder die Wichte der Tertiärflüssigkeit größer ist als die der Priffiärflüssigkeit· Hier verdrängt also die Tertiärflüssigkeit 13 in dem ia Bild 11 dargestellten Saugtakt infolg· ihrer größeren Wichte die Primärflüssigkeit 10 aus ihrer in de* im Bild 12 dargestellten Drucktakt eingenommenen Lage aus der Kammer 9a nach unten. Dann drückt die Piinärflüssig-keit 10 gemäß dem Bild 12 infolge ihrer um Δ Η größeren Flüssigkeitssäule wieder die Tertiärflüssigkeit 12 aufwärts und diese drückt dagegen die Sekundärflüssigkeit 11 gegen den Aufnahmebehälter 3 weiter»

In den Bildern 13 und 14- ist eine Anlage dargestellt, bei der die waagerechte Trennwand 13 sowohl in der Kammer 9s. als auch in der Kammer 9c mit dem Gewicht 15 belastet ist. In dem im Bild 13 dargestellten Saugtakt werden die Tertiärflücisigkeit 12 und die Primärflüssigkeit 10 γοη den Gewichten nach unten gedrückt und so strömt die Sekundärflüssigkeit 11 über dös Steigrohr 6b und den Wechselhahn 8 in die Kammer 9c, In dem ia Bild 14 dargestellten Drucktakt schalten die Wechaelhähne 7 und 8 um und die Primärflüssigkeit 10 beginnt aus dem Entnahmebassin 1 über das Fallrohr 5a und den Wechselhalm 7 in die Kammer 9a zu strömen. Da der Niveauunterschied ^H entsprechend bemessen wird* bewirkt die Prim&rflüssigkeit 10 nicht nur das Emporströmen der Sekundärflüseigkeit 11 aus der Kammer 9c über den Hahn 8 und das Steigrohr 6a in den Aufnahmebehälter 3 durch Vermittlung der Tertifirflüssigkeit 12 sondern auch das Anheben des Gewichtes 15 der Trennwand 13 in den Kammern 9a und 9c, so daß dieses wieder imstande sein wird die im Saugtakt erforderliche Arbeit zu verrichten· Die Leistung kann durch die entsprechen-

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de Wahl des Gewichtes und des Wertes Δ H erhöht oder verringert werden. Dementsprechend gestaltet sich die Bewegung des Gewichtes 15 schneller oder langsamer und je ein Takt kürzer oder länger. -

In dem in den Bildern 15 und 16 dargestellten Fall liegt der Flüssigkeitsstand im Aufnahmebehälter 2 der Primärflüssigkeit höher als der im Entnahmebassin 4 der Sekundär- i flüssigkeit. Das Gewicht der Trennwand 13 wird hier in der Kammer 9a durch die Druckfeder 16 und in der Kammer 9c durch die Zugfedern 17 ersetzt. Im übrigen, arbeit et die Anlage ähnlich wie die in den Bildern 14 und 15 hergestellte Anlage. Da die Primärflüssigkeit 10 infolge der Heberwirkung bereite beim Saugtakt bei der Zuführung zum Aufnahmebehälter ^{d auf} ein Niveau gehoben werden muß, das höher liegt als der Flüssigkeitsstand im Entnahmebassin 4 der Sekundärflüssigkeit., muß man natürlich stärkere Federn 16 und 17 einbauen, und zur Erzeugung der in den Federn gespeicherten Energie einen größeren Niveauunterschied Δ H nutzbar machen·

Die dargestellten Anlagen kann man auch miteinander «

kombinieren. So können, z.B. die in den Bildern 9-10 und 11-12 dargestellten Anlagen unter Anwendung mehrerer zwischengeschalteten Kammern und mehrerer abwechselnd über größerer und geringer Wichten verfügenden Tertiärflüssigkeiten miteinander vereint werden. Darüber hinausgehend kann sie z.B. mit einem oder mehreren der in den Bildern 7-8, 13-14 und 15-16 dargestellten Anlagen kombiniert werden. Dem Verbindungsgefäßsystem kann sogar eine Pumpe angeschlossen werden und ziir Erzeugung des dem für die Heberwirkung sonst erforderlichen Flüssigkeitsstand entsprechenden

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Druckes kann das Pumpen allein oder samt den in den Bildern dargestellten übrigen Wirkungen angewendet werden·

Durch Anwendung mehrerer Anlagen, die mit verschobenen Arbeitstakt arbeiten, kann das Heben der Flüssigkeit kontinuierlich gestaltet werden. Wenn die Fallrohre und/oder die Steigrohre der Anlagen miteinander vereint werden, wird die Strömung der Flüssigkeitsmassen kontinuierlichund dadurch der durch die Beschleunigung der unbeweglichen Flüssig keiten auch die Betriebsgeschwindigkeit bedingte Verlust beseitigt. Weitere Verluste können vermieden werden, wenn auch die Rohre, die die den Fallrohren und den Steigrohren der einzelnen Anlagen am nächsten gelegenen Kammern miteinander verbinden, nach einem gewissen System vereint werden. Das Arbeitsschema einer als Beispiel dienenden Ausführungsform einer aus der Kombination zweier, z.B. in den Bildern 13-Ή dargestellten Anlagen hervorgegangenen, kontinuierlich arbeitenden Anlage ist im Bild 17 dargestellt.

Im Bild 17 liegt in dem aus de« Fallrohr 5a, 5a", der Kammer 9a", der Verbindungsleitung 9b", der Kammer 9c" und dem Steigrohr 6a^H, 6a bestehenden oberen System ein Drucktakt und in dem aus dem Steigrohr 6b·, der Kammer 9c¹ der Verbindungeleitung 9b¹, der Kammer 9a' und dem Fallrohr 5b* bestehenden unteren System ein Saugtakt vor. Zum oberen System gehören auch das Fallrohr 5b", das Steigrohr 6b", sowie die Zweigleitungen 18" und 19", die in der gegebenen Stellung in diese« Takt vom pneumatischen Ventil 22", von den Wechselhähnen 2o" und 21" bzw. vom selbsttätigen, Fußventil 23" geschlossen gehalten werden. Dem unteren System gehören auch das Fallrohr 5a *> das Steigrohr 6a^e, die Zweigleitungen 18* und 19¹ an, die vom Wechselhahn 7 sowie den

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Wechselhähnen 20* und 21* und dem automatischen Etieksehlagventil 8* in diesem Takt ebenfalls geschlossen gehalten werden. Gleichzeitig verbindet der Wechselhahn 7 das Fallrohr 5a mit dem Fallrohr 5a" und der Kammer 9a und der Wechselhahn 2O^H die Kammer 9a mit der Verbindungsleitung 9b^M. Der Wechselhahn 21" ist in Richtung zur Kammer 9c" geöffnet. Das | selbsttätige Bückschlagventil 8" verbindet die Kammer 9c" mit dem Steigrohr 6a^H, das pneumatische Ventil 22* die Kammer 9a^f mit dem Fallrohr 5b'_t der Wechselhahn 20 · die Verbindungsleitung 9b* mit der Kammer 9a', der Wechselhahn 21* die Kammer 9c* mit der Verbindungsieitrung 9b¹ und das selbsttätige Fußventil 23* die Steigleitung 6b¹ mit der Kammer 9c'.

Bei dieser Stellung füllt die Primärflüssigkeit entsprechend den eingezeichneten Pfeilen aus dem Fallrohr 5a kommend die Kammer 9a" auf und verdrängt aus dieser die Tertiärflüssigkeit, die durch das Verbindungsrohr 9b" in die Kammer 9c" strömt und aus dieser die Sekundärflüssigkeit ver- ι drangt, die daraufhin durch das Steigrohr 6a aufwärtsströmt. I Gleichzeitig strömt die Sekundärflüssigkeit (das Frischwasser) von unten durch das Steigrohr 6b' in die Kammer 9c *■ und verdrängt aus dieser die Tertiärflüssigkeit, die durch die Verbindungsleitung 9b¹ in die Kammer 9a^r strömt, aus welcher die PrimarflÜBeigkeit durch das Fallrohr 5b¹ abfließt.

Bei Taktwechsel, d.h. wenn sämtliche Ventile und Wechselhähne umgestellt werden, strömt die Tertiärflüssigkeit aus der Kammer 9a¹ durch die Zweigleitung 18' wieder in in die Leitung 9b^w und gelangt von hier durch die Zweigleitung 19" in die Kaamer 9c¹, wobei die Tertiärflüssigkeit aus der KajHoer 9c^w durch Vermittlung der Zweigleitung 19* wieder ·

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durch die Leitung 9b¹ und die Zweigleitung 18" in die Kammer 9a" strömt· In diesem Takt strömt die Flüssigkeit also überall in der der Pfeilrichtung entgegengesetzten Richtung. Eine Ausnahme bilden die Verbindungsleitungen 9b¹ und 9b", in denen die Flüssigkeit immer in Pfeilrichtung strömt. Hier entfällt also sogar die Notwendigkeit der Beschleunigung der Strömung der Tertiärflüssigkeit, was ebenfalls eine gewisse Erhöhung des Wirkungsgrades zur Folge hat.

Ahnlicherweise können durch Anwendung einer.etwas komplizierten Rohrleitung und eines entsprechenden Systems von Absperrvorrichtungen auch die Verbindungsleitungen mehrerer parallel geschalteter Anlagen miteinander vereint werden. Gleichzeitig können auch die Steigrohre und die Fallrohre, Ja sogar eventuell auch z.B. mehrere Kammern, auf der Seite des Steigrohres, usw. der jeweiligen Zweckmäßigkeit entsprechend miteinander vereint werden.

Wie aus den hydraulischen Grundbedingungen der vorliegenden Erfindung hervorgeht, wird die Anwendung der Anlage in Fällen, wo die Primärflüssigkeit und die Sekundärflüssigkeit dieselbe Wichte besitzen, nur dadurch begrenzt, daß der Höheunterschied zwischen dem Flüssigkeitsstand im Entnahmebassin der Sekundärflüesigkeit und dem Verbindungsgefäßsystem die Betätigungshöhe des Hebers nicht überschreiten darf, was im Falle von Wasser praktisch ungefähr 8 m beträgt. Diese Höhe ermöglicht, daß das Yerbindungsgefäßsystem selbst bei Flüssen mit stark veränderlichem Wasserstand dort angeordnet wird, die vom Wasser nie erreicht wird. Der für die im kommunizierenden Gefäßsystem im Drucktakt zu erzeugende Strömung erforderliche Flüssigkeitsstandunterschied kann durch die Vergrößerung der Kohrdurchmesser und die daraus

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folgende Verminderung der Widerstände weitgehend herabgesetzt werden, wahrend die Druck- bzw. die Förderhöhe überhaupt nicht begrenzt sind. Deshalb lohnt es sich.in vielen lallen im Interesse der Heberwirkung im Saugtakt eine Pumpe einzusetzen, da Ja die dazu benötigte Druckhöhe im Vergleich zur Höhe auf die die Sekundärflüssigkeit (das Frischwasser) | nach der vorliegenden Erfindung gehoben werden kann, unbedeutend gering ist»

Die automatische Betätigung der Absperrvorrichtung
kann z.B. auf Grund des Zeitbedarfes der einzelnen Takte
ohne durch eine Steuerung auf Grund der Wahrnehmung der Bewegung der Flüssigkeiten und der Trennwand, usw. erfolgen.
Die Hähne der Absperrvorrichtung können sowohl beim Fallrohr als auch beim Steigrohr mechanisch oder pneumatisch oder
hydraulisch betätigt, beim Steigrohr kann aber auch ein
selbsttätiges z.B. Kugelventilpaar, usw. angewendet werden.

Zum Schluß sei noch erwähnt, daß die Wirkungsweise '

der Anlage durch in der Primärflüssigkeit oder in der Se- _]

kundärflüssigkeit eventuell schwebenden Fremdstoffe nicht f

beeinträchtigt wird. Die Anlage kann also bei entsprechenden Voraussetzungen auch zur hydraulischen Beförderung, zum Heben von Abwässern, usw. benutzt werden·

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ]Λο) Verfahren zum Heben einer Sekundärflüssigkeit durch die Energie einer Primarflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß die zu hebende Sekundärflüssigkeit aus dem Entnahmebassin (4-) in einem Takt durch Heberwirkung in ein höher gelegenes, als Schleuse dienendes Gefäßsystem (9) und dann von hier im zweiten Takt durch die potentielle Energie der Primärflüssigkeit in den Aufnahmebehälter (3) befördert wird (19. 6. 1970).

   2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in das zwischen der Primärflüssigkeit und der Sekundärflüssigkeit als Schleuse dienendes Gefäßsystem (9) eine druckvermittelnde Tertiärflüssigkeit (12) eingeschaltet wird (-49-.

   3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zum Trennen der Primärflüssigkeit und der Sekundärflüssigkeit bzw. der Tertiärflüssigkeit voneinander ein zur Gänze oder zum Teil beweglichen Begrenzungselement (13) angewendet wird (,19. β. 1970).

   M-» Verfahren nach Anspruch 3» besonders in dem Fall, wenn der Flüssigkeitsstand im Entnahmebassin (4) der Sekundärflüssigkeit und der Flüssigkeitsspiegel im Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit dieselbe oder annähernd dieselbe Höhe aufweisen oder wenn der Flüssigkeitsstand im Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit höher liegt, dadurch gekennzeichnet , daß ein zur Gänze oder zum Teil elastisches Begrenzungselement (13) angewendet und der dem für die Heberwirkung erforderlichen Flüssigkeitsniveauunterschied entsprechende Druck zur Gänze oder zum Teil mit der infolge der im vorangegangenen Takt erfolgten elasti-

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   sehen Formänderung dleseB Begreniungselementea (13) gespeichert en Energie erzeugt wird (19. 6· 1970).

   5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, beschriebenen terfahrene, besondere in den Fall, wenn der Flüssigkeitsstand Ik Entnahmebas β in (4) der Sekundärflüe»igkeit und der Flüssigkeitsspiegel in lufnähmet, ehält er (2) der Prim&rflües%~ keit dieselbe oder annähernd dieselbe Höhe aufweieen oder* j wenn der Flüssigkeitsstand la Aufnahmebehälter (2) der PriaSrfltissigkeit hoher ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den für die Heberwirkung benötigten Flüssigkeitsniveauunterschied entsprechende Brück zur Gänse oder zum Teil durch die abweichende Vichte der Flüssigkeiten, zweckmäßigerweise der Tertiärfliiesigkeit (12), erzeugt wird (19. 6.1970).

   6. Verfahren nach Ansprüchen 1-5$ besonders in den Fall, wenn der Flüssigkeitsstand im Entnahmebassin (4) der Sekmdärflüssigkeit' und Jener im Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit dieselbe oder annähernd dieselbe Höhe aufweisen oder wenn der'Flüssigkeitsstand im Aufnahmebehälter

   (2) der Primärflüseigkeit höher ist» dadurch gekenn- ä zeichnet , daß der dem für die Heberwirkung benötigten Flüssigkeiteniveauunterschied entsprechende Druck zur Gänse oder zub Teil mittels einer Pumpe erzeugt wird. (19. 6. 1970).

   7. Verfahren nach Ansprüchen 1-6, besonders in dem Fall, wenn der Flüssigkeitsstand im Entnahmebassein (4) der Sekundarflüssigkeit und Jener im Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit dieselbe oder annähernd dieselbe Höhe.aufweisen oder wenn der Flüssißkeitsatand im Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit böher ist, dadurch g e k e it η -

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   zeichnet, daß der dem für die Heberwirkung benötigten Flüssigkeitsniveauunterschied entsprechende Druck zur Gänze oder zum Teil mit der potentiellen Energie erzeugt wird, die das zur Ganze oder zum Teil schwere oder mit einem Gewicht (15) belastete Begrenzungselement (13) im vorangegangenen Takt entgegen der Schwerkraft angenommen hat (19. 3. 1971).

   8. Anlage zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwischen dem oberen Entnahmebas sin (1) und dem unteren Aufnahmebehälter (2) der Primärflüssigkeit ein Fallrohr (5), dem unteren Entnahmebassin (4) und dem oberen Aufnahmebehälter (3) der Sekundärflüssigkeit ein Steigrohr (6), zwischen dem Fallrohr (5) und dem Steigrohr (6) ein als Schleuse dienendes Gefäßsystem (9) dessen Fassungsvermögen die in einem Takt hochzudrückende Flüssigkeitsmenge übertrifft, sowie über Absperrvorrichtungen (7, 8) verfügt, die das das Fallrohr (5) und das Steigrohr (6) verbindende Gefäßsystem (9) gleichzeitig abwechselnd nach oben bzw« nach unten öffnet, bew. absperrt (19. 6. 1970)·

   9. Anlage nach Anspruch 8, zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem als Schleuse dienenden Gefäßsystem (9) zwischen der Primarflüssigkeit (10) und der Sekundärflüssigkeit (11) eine Tertiarflüssigkeit (12) alaeüi bewegliches Druckübertragungsmittel vorgesehen ist »

   10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9| zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch g e kennze i c h n. e t , daß sie in dem als Schleuse dienenden Gefäßsystem (9) zum Trennen der Flüssigkeiten eine oder mehrere zur Gänze oder zum Teil bewegliche Trennwand

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   (13) besitzt (19. 6„ 1970). ,

   11· Anlage nach Anspruch 10, zur Verwirklichung dea Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand <13) zur Gänze oder sum Teil auseinea elastischen Werkstoff hergestellt ist. (19. 6. 1970)·:" -..■'■■■.·-■'

   12. Anlage nach Ansprüchen 8-11, zur Verwirklichung | des Verfahrens nach Anspruch 5 für den Pail, wenn die Wichte der Sekundärflüssigkeit und/oder der Tertiärflüssigkeit

   (12) kleiner ist als -jene der Pimärflüssigkeit, dadurch g e k e η η ζ ei ohne t , daß das als Schleuse dienende Gefäßsystem.(9) vom Fallrohr (5) »it einem Gefälle zum Steigrohr (6) angeordnet ist (19. 6. 1970).

   13. Anlage nach Ansprüchen 8-11, zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 5 für den' FaJ. 1, wenn die Wichte der Sftkundfirflüsßigkeit und/oder der. Tertiärflüssigkeit (12) größer ist ,als Jene der Primärflüssigkeit, 'dadurch g e k e.n'n ζ e~~i c h η e t-, »daß das als Schleuse dienende Gefäßsystem (9) vom Fallrohr (5) mit einer Steigung zum ,

   Steigrohr (6) angeordnet ist (19. 6. 1970). I

   14. Anlage nach Ansprüchen 8-11 _v zur Verwirklichung des .Verfahrens nach Anspruch 5 » dadurch g e k e η η ζ e i c h η et ,'daß in dem als Verbindungsschleuse dienenden Gefäßsystem (9) mehrere abwechselnd steigend bzw. fallend angeordnete Kammern vorgesehen sind und daß i» Gefäßsystem (9) mehrere Törtiörflüssigkeiten (12) von abwechselnd kleinerer'und größerer Wichte enthalten. sind·

   £ 3.1971).'-· -:- ■ '■■ " ■-■'- -;- ^J; " -■?■·■=■■'■ "·

   15;" Anlage nach' Ansprüchen 8-?14 zur Verwirklichung

   des Verfahrenfl" nach Anspruch 7 f dadurch g, e k β η η s e i c h-

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   net, daß die Trennwand (13) »wecke Erzeugung der erforderlichen potentiellen Energie rar Ganze oder zum Teil schwer ausgeführt ist bzw. Mit einem Gewicht (15) belastet" wird (49Hr 3· 19?D* V

   16· Anlage nach Ansprüchen 8-15 *ur Verwirklichung des Verfahrene nach den Ansprüchen 4-7, dadurch g e k en η ζ ei c h η e t , daS die Trennwand (13) mit einer feder (16, 17) yerbundea ist H^i3- 1971).

   17. Anlage nach Ansprüchen 8-13 «ar Verwirklichung des Verfahrens nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Pumpe besitzt, die dem Gefäßsystem (9) angeschlossen ist und sieh zum Brücken bzw» zum Saugen der im Gefäfisystem (9) enthaltenen flüssigkeiten eignet (19· 6. 1970).

   18. Anlage nach Ansprüchen 8-16, zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Pumpe besitzt, die dem Gefäßsystem (9) angeschlossen ist und »ich zum Brücken bzw« zum Saugen der im Gefäßsystem (9) enthaltenen Plüssigkeiten eignet (&h 3· 1971).

   19. Anlage nach Ansprüchen 8-15_s und 17 zur Ver- ^J wirfei!©hung des Verfahrens nach Ansprüchen. 1—6, dadurch gekennzeichnet ₉ <t&B zwei od@3? mehrere der' in Jedea beliebigen der Patentamaprüche 8-13 ^«3 17 beschriebenen Anlagen parallel geschaltet sind und mit verschobenem Aj?beit«takt arbeit®» (19- 6. 1970)·

   20. Anlage nach Ansprüchen 8-18 zur Verwirklichung d®a Verfahrene n&eh. "Aaeprl©ä®a 1=»7₉ fimdurch g e k e η η -'s ei ©hast ₉ dmfi aw@i ©d®2» mshrerer der in Jedem be-Bsakt der Eatentaaepriiel&e 8-18 beachrielbenen Anlage

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   parallel geschaltet sind und mit verschobenem Arbeitstakt arbeiten (4*H 3. 1971).

   21· Anlage nach Anspruch. 19_t dadurch g e -kennzeichnet , daß hei den parallel geschalteten Anlagen eine beliebige Anzahl von Fallrohren (5) und/oder Steigrohron (6) miteinander zur Ganze oder zum Teil vereint sind (Mit Priorität vom 19.6· 1970).

   22« Anlage nach Anspruch 2O₁ dadurch gekennzeichnet , daß bei den parallel geschalteten Anlagen eine beliebige Anzahl von Fallrohren (5) und/oder Steigrohren i6) miteinander zur Gänse oder zum Teil vereint sind OÄ, 3. 1971).

   23. Anlage nach Ansprüchen 19-22, dadurch gekennzeichnet , daß sich zwischen den auf der Seite des Steigrohres und des Fallrohres befindlichen Kammern des als Schleuse dienenden Gefäßsystems Verbindungsteile, z.B. Bohre befinden, die vor dem Anschluß an die Kammern mit Absperrvorrichtungen versehen sind, die dem verschobenen ,Arbeitstakt entsprechend abwechselnd sperren und öffnen 0*9l 3- 197D.

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