DE2318390B2

DE2318390B2 - Hydrostatisch angetriebene kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2318390B2
Application number: DE19732318390
Authority: DE
Inventors: Carl H Dipl.-Ing.; Gumb Günter; 7521 Neudorf Leichsenring
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1973-04-12
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2318390A1; DE2318390C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydrostatisch angetriebene Kolbenpumpe, bestehend aus einem Zylinder mit doppelt und freiwirkendem und geradlinig oszillierendem Kolben, dessen beidseitige Hubräume für die Produkt- bzw. Verdrängerflüssigkeit mit gesteuerten Zu- und Ableitungen versehen sind.

Zur Einspeisung und Dosierung von radioaktiven oder stark giftigen Flüssigkeiten in Prozeßeinrichtungen werden normalerweise übliche Dosierpumpen verwendet. Befindet sich jedoch die Prozeßeinrichtung innerhalb abgeschirmter Zellen oder dichter Boxen, wie z. B. Hochdruckionenaustauschern mit radioaktiven Substanzen, so besteht ein erheblicher Nachteil in der schlechten Zugänglichkeit der Pumpe für Bedienung, Wartung und Reparatur. Außerdem beansprucht die übliche Dosierpumpe wertvollen Zellcnraumund insbesondere ihr Antriebsmotor wird durch Strahlung und chemisch aggressive Zeilenatmosphäre angegriffen. Zur Einspeisung sind auch Injektoren bekannt, jedoch sind die mit diesen Geräten einspeisbaren Mengen relativ klein, d. h. für größere einzubringende Mengen sind Injektoren oft nicht geeignet.

Eine in vorzugsweise kerntechnischen Anlagen verwendete Dosierpumpe mit hydraulischem Gestänge ist bekannt (Kerntechnik, 11. Jahrgang 1969, Nr. 9/10, S. 586), bei welcher der eigentliche Pumpkopf und der sogenannte Treibkopi durch eine Rohrleitung verbunden sind. Man hat so die Möglichkeit, ⁶S Treibkopf mit Triebwerk und allen Bedienungs- und Kontrollclementen außerhalb der Strahlungszone zu installieren. Die von dieser Bauart im allgemeinen eingesetzten Membranpumpen besitzen jedoch mehrere Nachteile:

1. Luftblasen oder entstehende Gasblasen in hydraulischen Antriebsmitteln wirken sich sehr störend auf Förderleistung und -genauigkeit aus.

2. Befinden sich Luftblasen im Fördeistrom, so sammeln sie sich oft im Verdrängerraum der Pumpe und lassen die Förderleistung der Pumpe bis auf den Nullpunkt herabsinken.

3. Die Membran hat nur beschränkte Lebensdauer und bei einem Membranbruch besteht die Gefahr, daß das hydraulische Gestänge und die Antriebspumpe kontaminiert werden.

Aus der DT-OS 1 792328 und der FR-PS 1 103605 sind hydrostatisch angetriebene Kolbenpumpen bekannt, die aus einem Zylinder mit doppelt und freiwirkendem und geradlinig oszillierendem Kolben bestehen, wobei die beidseitigen Hubräume mit Leitungen versehen sind. Bei diesen Pumpen kann jedoch die Verdrängerflüssigkeit nicht gleichzeitig als Produktflüssigkeit für einen Ionentauscher dienen und den gleichen Weg wie die Produktflüssigkeit strömen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei welcher die Verdrängerflüssigkeit nach Beendigung des Fördervorganges für die Produktflüssigkeit selber in die Produktflüssigkeitsleitung eingegeben werden kann, ohne daß eine zusätzliche hydraulische Antriebsflüssigkeit notwendig ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß für die Zu- und Ableitungen an den inneren Stirnflächen beider Hubräume je zwei Öffnungen vorgesehen sind und daß in der Wandung des der einen Stirnfläche zugewendeten Teiles des Zylinderinnenraumes ein Überströmkanal vorgesehen ist, welcher zumindest in der Endstellung des Kolbens vom Hubraum für die Verdrängerflüssigkeit zu einer der in der Stirnfläche gelegenen Öffnungen führt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in die innere Stirnfläche des Zylinders ein ringförmiger Kanal eingebracht ist, der bei Endstellung des Kolbens freibleibt und in dem die Öffnungen für die Produktflüssigkeit diametral einander gegenüberliegend münden. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, daß in dem Überströmkanal ein in Richtung der Öffnung bei einem bestimmten Druck öffnendes Rückschlagventil eingeschaltet ist.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen insbesondere darin, daß durch die Überströmeinrichtung im Gehäuse bzw. in der Zylinderwand der Überströmungsvorgang durch den Kolben direkt gesteuert werden kann, d. h. die Produktlösung kann erst dann in den Prozeß gelangen, wenn die gesamte Produktflüssigkeit durchgesetzt ist, was bei einer stark radioaktiven Produktflüssigkeit von großer Wichtigkeit ist.

Weiterhin wird durch den frei beweglichen Kolben im Zylinder die unerwünschte Vermischung von Produkt- und Verdrängerflüssigkeit verhindert, und die Verdrängerflüssigkeit kann gleichzeitig als Produktlösung dienen und denselben Weg strömen. Dadurch können zwei Flüssigkeiten hintereinander eingespeist werden. Die erfindungsgemäße Dosier- und Einspeisevorrichtung ist technisch äußerst einfach, sie weist nur ein einziges bewegtes Teil auf, welches aus einem einfachen Kolben besteht, sie ist kompakt und verfahrenstechnisch gesehen sehr unanfällig und eignet sich

daher besonders gut für den Zellen- oder Boxenbe- eingearbeitet,die jeweils an den Berührungstellen der trieb in kerntechnischen Anlagen unter hohem Strah- Stirnflächen 9 und 10 mit der Laufbahn des Zylindcis iungspegel. Durch die besondere Ausbildung des 30 gelegen sind. Diese ringförmigen Kanäle 11 und Ringraumes ist sie unempfindlich j'cgen Schmutzpar- 12 sind so ausgebildet, daß ihr Querschnitt erhalten tikel und Luftblasen in den Flüssigkeilen und weist 5 bleibt, wenn der Kolben 1 seine beiden Endstellungen eine gute Zu- bzw. Abfuhr der Produktlösung in den erreicht hat. Der ringförmige Kanal 12 entsteht da-Zylinder auf. durch, daß an der Stirnfläche 10 der Dichtscheibe 21

Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfin- eine kleine Einfiäsung angebracht ist. In diese Ringdung gegenüber den eingangs beschriebenen Pumpen kanäle 11 und 12 münden nun jeweils paarweise die besteht vor allem darin, daß die Verdrängerflüssigkeit ¹⁰ Öffnungen 3 und 4 bzw. 5 und 6. Die Öffnungen 3 bzw. die Produktflüssigkeit zu einem ganz genau be- und 4 bzw. 5 und 6 liegen sich dabei diametral gegenstimmten Zeitpunkt nach vollständigem Durchsatz über und münden radial nach außen bezogen auf die der Produktlösung in einen Prozeß sauber eingespeist Zylindermittenachse 14. In dem Zylinder 2 ist für die werden können. eine Endstellung des Kolbens 1, die dem Zylinder-

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an *5 ende 7 entspricht, eine Überströmeinrichtung vorge-Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt sehen. Diese Überströmeinrichtung besteht im wc-

Die Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kolben- sentlichen aus dem Überströmkanal 15, der die QIfpumpe, und nung 3 mit dem Zylinderinnenraum 13, der sich hinter

die Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpe. dem Kolben 1 befindet, verbinden soll. Die Verbin-

InderFig. 1 ist der Pumpenkopf der Kolbenpumpe ²⁰ dung erfolgt mittels der sich an dem einen Ende 17 im Schnitt dargestellt. Der freiwerdende und beidsei- befindlichen Öffnung des Überströmkanals 15, die in tig beaufschlagte Kolben 1 gleitet in der Laufbahn 30 der Laufbahn 30 des Zylinders mündet. Dieses Ende eines Zylinders 2. Der Zylinder 2 ist an seinem einen 17 des Überströmkanals 15 ist dabei so gelegt, daß Zylinderende 7 durch einen dicken Boden 31 ver- es gerade von der Kolbenmantelfläche 18 freigelegt schlossen und an seinem anderen Zylinderende 8 zum ²5 wird, wenn sich der Kolben 1 in seiner Endstellung Einbau- und zu Montagezwecken offen. Die an dem befindet, d. h. wenn der Kolben an der Stirnfläche 9 Zylinderende 8 liegende öffnung ist im Betriebszu- anliegt. I'i den Überströmkanal 15, der mit seinem stand durch eine Spezialhochdruckabdichtung ver- Ende 16 in die Öffnung 3 mündet, ist ein Rückschlagschlossen. Diese Hochdruckabdichtung besteht aus ventil 19eingesetzt, das in Richtung auf die Öffnung 3 mehreren Elementen: Der Dichtscheibe 21, der 3° bzw. auf den Ringkanal 11 öffnen kann. Das RückDruckplatte 23, der Überwurfmutter 24 sowie den schlagvenlil kann von außen nach Entferner, der Schrauben 22. Der in dem Zylinder gleitende KoI- Schraube 36 gewartet werden. Das Ende 17,dassenkbcn list hohl ausgeführt und nimmt in seinem Inneren recht zu dem Überströmkanal 15 liegt, ist nach Enteinen Ringmagnet 26 auf. feinen der Schraube 37 zugänglich.

An der Außenseite 28 des Zylinders 2 sind vier 35 In der Fig. 2 ist derselbe Pumpenkopf in seiner Öffnungen 3, 4, 5, 6 angebracht. Diese Öffnungen 3, Außenansicht dargestellt. An seiner Zylinderaußen-4, 5,6 führen mittels der Anschweißflanschen 32, 33, seite 28 ist ein Glasrohr 29 angebracht, in welchem 34, 35 zu nicht näher dargestellten weiteren Rohrlei- sich ein zweiter beweglicher Magnet 27 zur Stellungstungen. Die vier Öffnungen bzw. die dazugehörigen anzeige für den Kolben 1 befindet.
Leitungen haben folgende Funktion: Die Öffnung 3 4° Die Einspeisung in einen Hochdruckioneiitauscher dient zum Eintritt der Produktlösung, d. h. der Lö- läuft mit der vorliegenden Kolbenpumpe in zwei sung, die zunächst in den chemischen Prozeß, d. h. Schlitten ab. Als erstes wird der Zylinder 2 über die im vorliegenden Fall einen Hochdruckionenaustau- Öffnung 3 mit der Produktlösung gefüllt, wobei der scher, eingespeist werden soll. Die Öffnung 4 bzw. die Kolben 1 aus seiner Endstellung an dem Zylinderdazugehörige Leitung ist die Austrittsleitung für die 45 ende 7 in die Endstellung an dem Zylinderende 8 Produktlösung aus dem Pumpenkopf, sie führt zu dem wandert. Dieser Vorgang wird entweder durch Druck Hochdruckionentauscher. Über die Öffnung 4 kann auf die Produktlösung in der Öffnung 3 oder durch die Produktlösung auch mit Druck eingebracht wer- Sog an der Öffnung 6 bzw. an der dazugehörigen Leiden. Die öffnung 5 bzw. die dazugehörige Rohrlei- tung bewirkt. Im zweiten Schritt wird mit einer nicht tung dient zur Einbringung der Verdrängerflüssigkeit 5° dargestellten Dosierpumpe oder einem Treibkopf inden Pumpenkopf. Diese Leitung stellt die Zuleitung Verdi ängei flüssigkeit für den Hochdruckionentaueines hydraulischen Gestänges dar und kommt von scher über die Öffnung 5 eingespeist. Der Kolben 1 dem nicht näher dargestellten Treibkopf, der als läuft dadurch in Richtung seiner Endstellung an dem Druckerzeugungsaggregat dient. Die Öffnung 6 Zylinderende 7 und drückt die Produktlösung über schließlich mit der dazugehörigen Leitung dient zum 55 die Öffnung 4 in den Prozeß. In dieser Endstellung Austritt der Verdrängerflüssigkeit bzw. zum Ansau- gibt der Kolben 1 die interne Überströmleitung 15 gen des Kolbens 1 in Richtung Zylinderende 8. frei, das Ventil 19 wird betätigt und die Verdränger-

Die beiden Endstellungen des Kolbens 1 im Zylin- flüssigkeit strömt denselben Weg wie die Produktlöder 2 auf der Zylinderlaufbahn 30 werden durch An- sung über den ringförmigen Kanal 11 in die Öfflage an die beiden inneren Stirnflächen 9 und 10 ge- ⁶° nung 4. Auf diese Weise kann bei einer hochradioakbildet. Die Stirnfläche 10 befindet sich dabei auf der tiven Produktlösung die gleichzeitig als Verdrängerlö-Inncnseite der Dichtscheibe 21. In diese inneren sung wirkende Aiiswaschflüssigkeit des lonentau-Stirnflächen sind nun ringförmige Kanäle 11 und 12 sehen; die Anlageteile in günstiger Weise spülen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatisch angetriebene Kolbenpumpe, bestehend aus einem Zylinder mit doppelt und freiwirkendem und geradlinig oszillierendem Kolben, dessen beidseitige Hubräume für die Produkt- bzw. Verdrängerflüssigkeit mit gesteuerten Zu- und Ableitungen versehen sind, dadurch gekennzeichneMaßfürdieZu-undAbleitungen an den inneren Stirnflächen (9, 10) beider Hubräume je zwei Öffnungen (3, 4) und (5, 6) vorgesehen sind und daß in der Wandung des der eincn Stirnfläche (9) zugewendeten Teiles des Zylinderinnenraumes (13) ein Überströmkanal (15) ¹S vorgesehen ist, welcher zumindest in der Endstellung des Kolbens vom Hubraum für die Verdrängerflüssigkeit zu einer der in der Stirnfläche (9) gelegenen öffnungen (3) führt.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die innere Stirnfläche (9) des Zylinders (2) ein ringförmiger Kanal (11) eingebracht ist, der bei Endstellung des Kolbens (1) freibleibt und in dem die Öffnungen (3, 4) für die Produktflüssigkeit diametral einander gegenüber- ^a5 liegend münden.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Überströmkanal (15) ein in Richtung der Öffnung (3) bei einem bestimmten Druck öffnendes Rückschlagventil (19) eingeschaltet ist.