DE2318390C3 - Hydrostatisch angetriebene Kolbenpumpe - Google Patents

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 Zellenraum und insbesondere ihr Antriebsmotor wird durch Strahlung und chemisch aggressive Zellenatmosphäre angegriffen. Zur Einspeisung sind auch Injektoren bekannt, jedoch sind die mit diesen Geräten cinspeisbaren Mengen relativ klein, d. h. für größere einzubringende Mengen sind Injektoren oft nicht geeignet.

Eine in vorzugsweise ker.!technischen Anlagen verwendete Dosierpumpe mit hydraulischem Gestänge ist bekannt (Kerntechnik, 1 1. Jahrgang 1969, Nr. 9/10. S. 5Kfi), bei welcher der eigentliche Pumpkopl und der sogenannte Treibkopl durch cmc Rohrleitung verbunden sind. Man hat >o die Möglichkeit, Treibkopf mit Triebwerk und allen Bedienungs- und Koiitrollelemenien außerhalb der Strahlungszonc 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 Förderstrom, 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 1792 328 und der FR-PS 1 103 605 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 Produktllüssigkeit 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 Hinspeisevori iehtung ist technisch äußerst einfach, sie weisi nur ein einziges bewegtes Teil auf, welches aus einem einfachen Kolben besteht, sie ist kompakt und verfahlenstechnisch gesehen sehr unanfällig und eignet sich

daher besonders gut für den Zellen- oder Boxenbetrieb in kerntechnischen Anlagen unter hohem Strahlungspegel. Durch die besondere Ausbildung des Ringraumes ist sie unempfindlich gegen Schmutzpartikel und Luftblasen in den Flüssigkeiten u::d weist eine gute Zu- bzw. Abfuhr der Produktlösung in den Zylinder auf.

Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung gegenüber den eingangs beschriebenen Pumpen besteht vor allem darin, daß die Verdrängerflüssigkeit bzw. die Produktflüssigkeit zu einem ganz genau bestimmten Zeitpunkt nach vollständigem Durchsatz der Produktlösung in einen Prozeß sauber eingespeist werden können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Die Fig. 1 einen Querschnitt durch die Kolbenpumpe, und

die Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpe.

In der Fig. 1 ist der Pumpenkopf der Kolbenpumpe im Schnitt dargestellt. Der freiwerdende und beidseitig beaufschlagte Kolben 1 gleitet in der Laufbahn 30 eines Zylinders 2. Der Zylinder 2 ist an seinem einen Zylinderende 7 durch einen dicken Boden 31 verschlossen und an seinem anderen Zylinderende 8 zum Einbau- und zu Montagezwecken offen. Die an dem Zylinderende 8 liegende Öffnung ist im Betriebszustand durch eine Spe. .,tlhochdruckabdichtung \ erschlossen. Diese Hochdruckabdichtung besteht ι us mehreren Elementen: Der Dichtscheibe 21, der Druckplatte 23, der Überwurfmutter 24 sowie den Schrauben 22. Der in dem Zylinder gleitende Kolben 1 ist hohl ausgeführt und nimmt in seinem Inneren einen Ringmagnet 26 auf.

An der Außenseite 28 des Zylinders 2 sind vier Öffnungen 3, 4, 5, 6 angebracht. Diese Öffnungen 3, 4, 5, 6 führen mittels der Anschweißflanschen 32, 33, 34, 35 zu nicht näher dargestellten weiteren Rohrleitungen. Die vier Öffnungen bzw. die dazugehörigen Leitungen haben folgende Funktion: Die Öffnung 3 dient zum Eintritt der Produktlösung, d h. der Lösung, die zunächst in den chemischen Prozeß, d. h. im vorliegenden Fall einen Hochdruckionenaustauscher, eingespeist werden soll. Die Öffnung 4 bzw. die dazugehörige Leitung ist die Austrittsleitung für die Produktlösung aus dem Pumpenkopf, sie führt zu dem Hochdruckionentauscher. Über die Öffnung 4 kann die Produktlösung auch mit Druck eingebracht werden. Die Öffnung 5 bzw. die dazugehörige Rohrleitungdient zur Einbringung der Verdrängerflüssigkeit in den Pumpenkopf. Diese Leitung stellt die Zuleitung eines hydraulischen Gestänges dar und kommt von dem nicht näher dargestellten Treibkopf, der als Druckerzeugungsaggregat dient. Die Öffnung 6 schließlich mit der dazugehörigen Leitung dient zum Austritt der Verdrängerflüssigkeit bzw. zum Ansaugen des Kolbens 1 in Richtung Zylinderende 8.

Die beiden Endstellungen des Kolbens 1 im Zylinder 2 auf der Zylinderlaufbahn 30 werden durch Anlage an die beiden inneren Stirnflächen 9 und 10 gebildet. Die Stirnfläche 10 befindet sich dabei auf der Innenseite der Dichtscheibe 21. In diese inneren Stirnflächen sind nun ringförmige Kanäle 11 und 12 eingearbeitet, die jeweils an den Berührungstellen der Stirnflächen 9 und 10 mit der Laufbahn des Zylinders 30 gelegen sind. Diese ringförmigen Kanäle 11 und 12 sind so ausgebildet, daß ihr Querschnitt erhalten bleibt, wenn der Kolben 1 seine beiden Endstellungen erreicht hat. Der ringförmige Kanal 12 entsteht dadurch, dcß an der Stirnfläche 10 der Dichtscheibe 21 eine kleine Einfräsung angebracht ist. In diese Ringkanäle 11 und 12 münden nun jeweils paprweise die Öffnungen 3 und 4 bzw. 5 und 6. Die Öffnungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 liegen sich dabei diametral gegenüber und münden radial nach außen bezogen auf die Zylindermittenachse 14. In dem Zylinder 2 ist für die eine Endstellung des Kolbens 1, die dem Zylinderende 7 entspricht, eine Überströmeinrichtung vorgesehen. Diese Überströmeinrichtung besteht im wesentlichen aus dem Überströmkanal 15, der die Öffnung 3 mit dem Zylinderinnenraum 13, der sich hinter dem Kolben 1 befindet, verbinden soll. Die Verbindung erfolgt mittels der sich an dem einen Ende 17 befindlichen Öffnung des Überströmkanals 15. die in der Laufbahn 30 des Zylinders mündet. Dieses Ende 17 des Überströmkanals 15 ist dabei so gelegt, daß es gerade von der Kolbenmanteifläche 18 freigelegt wird, wenn sich der Kolben 1 in seiner Endstellung befindet, d. h. wenn der Kolben an der Stirnfläche 9 anliegt. In den Überströmkanal 15, der mit seinem Ende 16 in die öffnung 3 mündet, ist ein Rückschlagventil 19 eingesetzt, das in Richtung auf die Öffnung 3 bzw. auf den Ringkanal 11 öffnen kann. Das Rückschlagventil kann von außen nach Entfernen der Schraube 36gewartet werden. Das Ende 17, das senkrecht zu dem Überströmkanal 15 liegt, ist nach Entfernen der Schraube 37 zugänglich.

In der Fig. 2 ist derselbe Pumpenkopf in seiner Außenansicht dargestellt. An seiner Zylinderaußenseite 28 ist ein Glasrohr 29 angebracht, in welchem sich ein zweiter beweglicher Magnet 27 zur Stellungsanzeige für den Kolben 1 befindet.

Die Einspeisung in einen Hochdruckionentauscher läuft mit der vorliegenden Kolbenpumpe in zwei Schlitten ab. Als erstes wird der Zylinder 2 über die Öffnung 3 mit der Produktlösung gefüllt, wobei der Kolben 1 aus seiner Endstellung an dem Zylinderende 7 in die Endstellung an dem Zylinderende 8 wandert. Dieser Vorgang wird entweder durch Druck auf die Produktlösung in der Öffnung 3 oder durch Sog an der Öffnung 6 bzw. an der dazugehörigen Leitung bewirkt. Im zweiten Schritt wird mit einer nicht dargestellten Dosierpumpe oder einem Treibkopf Verdrängerflüssigkeit für den Hochdruckionentauscher über die Öffnung 5 eingespeist. Der Kolben 1 läuft dadurch in Richtung seiner Endstellung an dem Zylindercndc 7 und drückt die Produktlösung über die Öffnung 4 in den Prozeß. In dieser Endstellung gibt der Kolben 1 die interne Überströmleitung 15 frei, das Ventil 19 wird betätigt und die Verdrängerflüssigkeit strömt denselben Weg wie die Produktlösung über den lingförmigen Kanal 11 in die Öffnung 4. Auf diese Weise kann bei einer hochradioaktiven Produktlösungdic gleichzeitig als Verdrängerlösung wirkende Auswaschflüssigkeit des Ionentauschers die Anlageteile in günstiger Weise spülen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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 gekennzeichnet,daß für die Zu- und Ableitungen 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 einen 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 (■») gelegenen Öffnungen (3) führt.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge- ^ao kennzeichnet, 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.