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Pumpe
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Die Erfindung betrifft eine Pumpe (Wasserheber), die insbesondere
zur Förderung größerer Wassermassen aus Oberflächengewässern geeignet ist.
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Pumpeinrichtungen für Oberflächengewässer (Seen, Teiche, Flüsse) werden
hauptsächlich für Bewässerungen und zu Löschzwecken eingesetzt. Bei gelegentlichen
Bewässerungen wird in der Regel durch eine Sprengeinrichtung Wasser verteilt. Diese
Sprengeinrichtungen werden normalerweise als bewegliche Düsen ausgebildet, denen
Wasser mit relativ hohem Druck zugeführt werden muß. Ähnliche Voraussetzungen ergeben
sich auch bei der Feuerwehr, wenn Oberflächenwasser zu Löschzwecken verwendet wird.
Die hier notwendigen Drücke und Wassermengen werden mit den bekannten Kolben- und
Schieberpumpen geliefert.
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Weiter werden Oberflächengewässer für die Energiespeicherung verwendet,
indem beispielsweise von örtlich tiefer gelegenen Wasserreservoiren das Wasser in
höher gelegene Wasserreservoire gepumpt wird. Wenn der Energiespeicher entladen
werden soll, wird das hochgepumpte Wasser durch Rohre mit eingesetzten Turbinen
wieder auf das ursprUngliche Niveau gebracht. Diese unterschiedlichen Niveauhöhen
sind
in der Regel ziemlich groß, so daß auch hier mit relativ hohem Druck unter Einsatz
von bekannten Kolbenpumpen gearbeitet werden muß.
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Diese bekannten Pumpen sind in ihrem mechanischen Aufbau durch die
notwendigen Steuerelemente aufwendig, sind damit relativ teuer und wartungsintensivu
Dort wo lediglich große Wassermassen mit relativ geringem Druck (Förderhöhe) notwendig
sind, wie dies beispielsweise bei vorhandenen Bewässerungssystemen in Entwicklungsländern
anzutreffen ist, sind die bekannten Pumpen unnötigerweise aufwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe zu schaffen, die bei
einfachem Aufbau für die Förderung größerer Wassermassen aus Oberflächengewässern
mit relativ geringem Druck, insbesondere zu Bewässerungszwecken, geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, in einem Pumpenrohr eine antreibbare
Welle anzuordnen, an der in Abständen Rotorblätter etwa in der Form von Schiffsschrauben
angebracht sind. Der untere Teil des Pumpenrohrs ist mitsamt dem unteren Teil der
Welle und wenigstens einer Rotorblätterebene unter den Flüssigkeitsspiegel des zu
pumpenden Wassers absenkbar, so daß sich vor Einschaltung der Pumpe Flüssigkeit
im Pumpenrohr bis zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels sammelt. Die Welle wird vom
Antrieb in Richtung der nach unten weisenden Teile der Rotorblätter gedreht, so
daß die im Pumpenrohr stehende Flüssigkeitssäule nach oben geschaufelt wird. Neue
Flüssigkeit strömt vqn unten her in das Pumpenrohr nach. Im oberen Bereich des Pumpenrohres,
zweckmäßigerweise zur Seite hin, ist eine Auslauföffnung angebracht, aus der die
gepumpt
Flüssgkeit ausströmen kann.
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Ein besonderer Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Pumpe wird
in der Bewässerungstechnik gesehen, wenn relativ große Wassermassen mit nur wenig
Druck, beispielsweise in vorhandene Gerinne, gepumpt werden sollen.
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Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird erreicht, daß nur wenig Zwischenraum
zwischen Pumpenrohr und Rotorblättern verbleibt, so daß eine hohe Pumpenleistung
gewährleistet ist.
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Gemäß Anspruch 3 soll sich der untere Bereich des Pumpenrohres trichterförmig
erweitern und die dort angeordneten Rotorblätter in ihrer radialen Ausdehnung vergrößert
sein.
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Damit wird ein besseres Ansaugverhalten und eine verbesserte Förderleistung
bei höheren möglichen Förderhöhen erzielt.
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Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich ein kompakter Aufbau
der Pumpe bei einer zweckmäßigen Anordnung des Pumpenwellenantriebs. Die Pumpenwelle
kann dabei direkt die Motorabtriebswelle sein und somit in ihrem oberen Teil im
Motor gelagert sein. Je nach Länge der Pumpenwelle und Dimensionierung der Pumpe
können mehrere, am Pumpenrohr abgestützte Lagerstellen entlang der Welle erforderlich
sein.
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Zur Erhöhung der Pumpenleistung ist in Anspruch 5 vorgeschlagen, in
einer Ebene radial an der Welle mehrere Rotorblätter in Form eines Propellers oder
einer Schiffsschraube anzubringen.
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Mit Anspruch 6 wird ein Rohrstutzen vorgeschlagen, der an der Austrittsöffnung
für das gepumpte Wasser zur Weiterleitung zur Verfügung steht. Das Wasser könnte
allerdings auch einfach am oberen Bereich des Pumpenrohres
(bei
seitlicher Anordnung des Wellenantriebes) austreten und dort beispielsweise in einem
Behälter gesammelt werden und von diesem weitergeleitet werden.
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Eine für die Handhabung der Pumpe zweckmäßige Ausführung wird in Anspruch
7 aufgezeigt. Die Pumpe soll dabei an Befestigungsmitteln in ihrem oberen Bereich,
vorzugsweise über deren Schwerpunkt, aufhängbar sein. Dadurch kann die Pumpe einfach
transportiert werden und beispielsweise über einen Ausleger eines Fahrzeugs vom
Ufer aus in einen See oder Fluß einfach abgesenkt werden. Damit ist ein universeller
und standortungebundener Einsatz möglich.
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Auch bei einem ortsfesten Einbau der erfindungsgemäßen Pumpe werden
durch die vorgeschlagenen Befestigungselemente nur einfache Halterungen für die
Pumpe erforderlich.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen,
Einzelheiten und Vorteilen näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Pumpe in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt einer
zweiten Ausführungsform einer Pumpe in schematischer Darstellung.
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In Fig. 1 ist eine Pumpe 1 gezeigt, die im wesentlichen aus einem
Pumpenrohr 2, einer darin angeordneten Pumpenwelle 3 mit Rotorblättern 4 und einer
Antriebseinheit -5 besteht. Die Pumpenwelle 3 ist dabei mit der Antriebseinheit
5 drehbeweglich verbunden und bildet vorzugsweise die Abtriebswelle der Antriebseinheit
5. Die Antriebseinheit 5 sitzt unmittelbar auf dem oberen Teil des senkrecht stehenden
Pumpenrohres 2 und ist mit diesem mechanisch fest verbunden. An der Pumpenwelle
3 sind in Abständen die Rotorblätter 4 angebracht, wobei in jeder Rotorblattebene
mehrere
Rotorblätter in der Form eines Propellers oder einer Schiffsschraube angebracht
sein können. Die Rotorblätter sind in der Zeichnung nur schematisch dargestellt.
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Die Pumpenwelle 3 wird an ihrer Unterseite in einem Lager 6 gehalten,
das über Streben 7 an der Innenseite des Pumpenrohres 2 abgestützt ist. In der Zeichnung
ist lediglich ein Lager gezeichnet, wobei je nach Dimensionierung weitere Lagerstellen
erforderlich werden können. Das Lager 6 liegt zwischen zwei Ebenen der Rotorblätter
4.
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Das Pumpenrohr 2 ist an seiner unteren Seite offen und taucht mit
etwa vier Rotorblattebenen unter einen Flüssigkeitsspiegel 8 einer Wasserfläche,
beispielsweise eines Sees. Das Pumpenrohr 2 enthält im oberen Bereich eine Austrittsöffnung
9 mit einem Rohrstutzen 10, so daß beim Eintauchen des Pumpenrohrs 2 Flüssigkeit
11 von unten her in das Pumpenrohr 2 eindringen kann und eine Flüssigkeitssäule
12 im unteren Teil des Pumpenrohres 2 bis zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels 8 entsteht.
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Die Rotorblätter 4 nehmen in ihrer radialen Ausdehnung nahezu den
gesamten Durchmesser des Pumpenrohres 2 ein.
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Die letzten Rotorblätter 4 sind knapp unterhalb der Austrittsöffnung
9 an der Pumpenwelle 3 angebracht.
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An der Oberseite der Antriebseinheit 5, an deren mit dem Pumpenrohr
2 verbundenen Gehäuse ist eine Öse 13 angebracht, an der die Pumpe 1 insgesamt gehoben
oder yesenkt werden kann. Die Anschlußmittel daran, beispielsweise ein Ausleger
eines Pumpentransportfahrzeugs,sind der Einfach heit halber nicht dargestellt.
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Zweckmäßige Ausführungen der gezeigten Pumpe ergeben sich bei Durchmessern
des Pumpenrohres von etwa 20 bis 30 cm und Pumpenrohrlängen von etwa 2 bis 4 m,
wobei die Rotorblätter (je nach Anzahl der in einer Ebene angeordneten Rotorblätter
4 und der Umdrehung der Pumpenwelle 3) etwa
5 bis 30 cm auseinanderliegen
können. Je nach gewünschter Förderleistung, Druck etc. können sich auch andere Abmessungen
als zweckmäßig erweisen.
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Die gezeigte Pumpe hat folgende Funktion: Die Pumpe wird an ein Oberflächengewässer
gebracht und mit ihrem unteren Teil bei etwa senkrechtem Pumpenrohr unter den Flüssigkeitsspiegel
so weit eingesenkt, daß wenigstens eine Rotorblattebene unter den Flüssigkeitsspiegel
8 zu liegen kommt. Da im oberen Bereich des Pumpenrohres 2 eine Austrittsöffnung
angeordnet ist, strömt Flüssigkeit 11 von unten her in das Pumpenrohr 2 und es bildet
sich die Flüssigkeitssäule 12. Beim Anlaufen der Antriebseinheit 5 werdendiePumpenwelle
3 und damit die in der Flüssigkeitssäule 12 liegenden Rotorblätter so gedreht, daß
die Flüssigkeitssäule 12 nach oben gehoben wird, wobei von unten her Flüssigkeit
nachströmt. Im stationären Pumpbetrieb ergibt sich somit ein kontinuierlicher Flüssigkeitsaustritt
an der Austrittsöffnung 9.
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In Fig. 2 ist eine modifizierte, zweite Ausführungsform gezeigt, die
im wesentlichen der in Fig. 1 entspricht.
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Diese Pumpe 14 besteht aus einem Pumpenrohr 15, einer Pumpenwelle
16 mit Rotorblättern 17 und einer Antriebseinheit 18, ähnlich der ersten Ausführungsform.
Das Pumpenrohr 15 ist hier im unteren Bereich erweitert und zeigt die Form eines
Trichters 19, der nach unten hin offen ist. Im Bereich des Trichters 19 sind ebenfalls
Rotorblätter, die in die Flüssigkeit eintauchen, angeordnet und die in ihrer radialen
Ausdehnung dem Durchmesser der jeweiligen Trichterebene entsprechen. Die Rotorblätter
17 im Bereich des Trichters 19 sind somit größer.
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Die Pumpe 14 der zweiten Ausführungsform funktioniert entsprechend
der Pumpe 1 der ersten Ausführungsform. Das
Ansaugverhalten ist
jedoch hier durch die Verbreiterung des Trichters 19 und die darin angeordneten
größeren Rotorblätter mit größerer Schaufelleistung verbessert.
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Zusammenfassend wird festgestellt, daß mit der vorgeschlagenen Pumpe
eine Wasserhebeeinrichtung aufgezeigt wurde, die bei einfachem Aufbau einen wirtschaftlichen
Einsatz, insbesondere beim Pumpen von Oberflächengewässern, zu Bewässerungszwecken
ermöglicht.