DE3432456C2

DE3432456C2 - Pumpe zum Fördern eines flüssigen oder zähflüssigen Mediums

Info

Publication number: DE3432456C2
Application number: DE19843432456
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 6480 Wächtersbach Müller-Pettenpohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1986-05-22
Also published as: DE3432456A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines flüssigen oder zähflüssigen Mediums, mit einer Pumpenkammer, die an ihrem Boden eine durch ein Rückschlagventil absperrbare Eingangsöffnung hat, während im oberen Bereich ein Entleerungsrohr sowie eine wahlweise zum Zuführen oder Ableiten eines Gases dienende Leitung angeschlossen sind. Bei einem bekannten Ventil ist das zu einem entsprechenden Umschalten dienende Mehrwegeventil in großer Entfernung von der Pumpenkammer angeordnet. Hierdurch werden Wirkungsgrad und Leistung der Pumpe entscheidend herabgesetzt. Demgegenüber wird dieser Nachteil bei der erfindungsgemäßen Pumpe dadurch vermieden, daß das Mehrwegeventil im oberen Bereich der Pumpenkammer oder allenfalls in unmittelbarer Nähe der Pumpenkammer außerhalb derselben angeordnet ist. Der jeweils notwendige Druckwechsel findet dann im wesentlichen nur in einem Volumen statt, das gleichzeitig dem förderbaren Volumen entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines flüssigen oder zähflüssigen Mediums, mit einer sich zumindest angenähert in senkrechter Richtung erstrekkenden und mit einer Eingangsöifnung versehenen Pumpenkammer, die an ein Entleerungsrohr und eine zum wahlweisen Zuführen oder Ableiten eines Gases dienende Leitung angeschlossen ist, mit einem den Druckausgang aus der Pumpenkammer sperrenden Rückschlagventil in der Eingangsöffnung, mit einem dem Entleerungsrohr zugeordneten und während eines Entleerungsvorganges offenen Sperrventil und mit einem Mehrwegeventil in der zum wahlweisen Zuführen oder Ableiten eines Gases dienenden Leitung, mittels dessen die Leitung mit einem unter Druck stehenden Gas oder dem normalen Umgebungsdruck verbindbar ist.

Ein derartiges Ventil ist aus der US-PS 15 96 303 bekannt Wenn die Pumpe in die jeweils zu fördernde Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, eingetaucht wird, füllt sich die Pumpenkammer durch das die Eingangsöffnung in Einströmrichtung freigebende Rückschlagventil. Während des Füllens befindet sich das Mehrwegeventil in derjenigen Betriebsstellung, in der die Pumpenkammer mit dem normalen Umgebungsdruck verbunden ist. Zur Einleitung des anschließenden Entleerungsvorganges wird das Mehrwegeventil umgeschaltet, so daß mit Hilfe von Druckluft die in der Pumpenkammer befindliche Flüssigkeit durch das Entleerungsrohr herausgedrückt wird.

Nachteilig ist es bei dieser Pumpe, daß das Mehrwegeventil in verhältnismäßig großer Entfernung von der Pumpenkammer angeordnet ist. Es befindet sich somit zwischen dem Mehrwegeventil und dem Ausgang der Pumpenkammer ein verhältnismäßig großes Leitungsvolumen, das einerseits nicht mehr ein zum Fördern der Flüssigkeit nutzbares Volumen ist, während es andererseits dasjenige Volumen vergrößert, in dem der zwischen dem Füllvorgang und deni Entleerungsvorgang sowie zwischen dem Entleerungsvorgang und dem FuU-Vorgang notwendige Druckwechsel stattfinden muß. Wenn die Pumpenkammer zum Herausdrücken der Flüssigkeit mit Druckluft beaufschlagt wird, so herrscht auch ein entsprechend hoher Druck in der zwischen der Pumpenkammer und dem Mehrwegeventil verlaufenden Leitung. Die in dieser Leitung befindliche, unter hohem Druck stehende Luft bewirkt am Ende eines Entleerungsvorganges, wenn der hohe Druck zur Vorbereitung des Füllvorganges abgebaut werden muß, eine Verzögerung des Druckabbaus in der Pumpenkammer selbst, denn zunächst muß der in der Leitung befindliche Druck über das Mehrwegeventil abgebaut werden. Bereits hierdurch wird der Wirkungsgrad der bekannten Pumpe nachteilig beeinflußt Es kommt jedoch hinzu, daß sich ähnliche Nachteile auch für den Übergang zwischen dem Füllvorgang und dem Entleerungsvorgang ergeben, denn zu Beginn des Entleerungsvorganges muß ein ausreichend großer Druck aufgebaut werden. Da dieser Druckaufbau auch in dem für den eigentlichen Fördervorgang nicht nutzbaren VoIumen der zum Mehrwegeventil führenden Leitung erfolgen muß, ist die für den Druckaufbau in diesem Bereich notwendige Energie nutzlos. Der hierdurch verursachte Energieverlust ist um so größer, je höher der Betriebsdruck für das Entleeren gewählt wird. Somit hat die bekannte Pumpe einen äußerst unbefriedigenden Wirkungsgrad.

Ferner ist auch die Leistung der Pumpe ungenügend. Es wird für den Druckaufbau und den Druckabbau überaus viel Zeit benötigt, so daß sich die Folge der Arbeitsvorgänge nicht mehr steigern läßt, und zwar auch nicht durch Erhöhung des Betriebsdruckes zum Entleeren der Pumpenkammer.

Hiervon ausgehend war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wirkungsgrad und Leistung einer derartigen Pumpe wesentlich zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Mehrwegeventil im oberen Bereich der Pumpenkammer oder allenfalls in unmittelbarer Nähe der Pumpenkammer außerhalb derselben angeordnet ist

Unter unmittelbarer Nähe ist hierbei zu verstehen, daß das Mehrwegeventil allenfalls bis zu einem Meter von der Pumpenkammer entfernt ist. Der mit dieser Pumpe erzielbare Wirkungsgrad sollte bei Anordnung des Mehrwegeventils außerhalb der Pumpenkammer um nicht mehr als 10 % gegenüber einer Anordnung des Mehrwegeventils im oberen Bereich der Pumpenkammer herabgesetzt sein. Im übrigen ist der Begriff Mehrwegeventil nur funktionell zu verstehen, das heißt, daß ein derartiges Ventil auch durch Einzelventile in entsprechender Anordnung gebildet sein kann.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der Druckwechsel im wesentlichen nur in einem Volumenbereich erfolgen muß, der gleichzeitig auch für die Menge der förderbaren Flüssigkeit maßgeblich ist. Es wird also entsprechend weniger Energie zum Aufbau des Betriebsdrucks in der Pumpenkammer für das Entleeren derselben benötigt. Es kann der Abbau des Druckes nach dem Entleeren in einer kürzeren Zeit vor sich gehen, da bereits in unmittelbarer Nähe der Pumpenkammer die Verbindung mit dem Umgebungsdruck erfolgt, Somit läßt sich außer der Herabsetzung der für jeden Pumpvorgang notwendigen Energie auch eine Verkür-

zung der für einen Pumpvorgang notwendigen Zeit erzielen, was eine entsprechende Leistungserhöhung bedeutet

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gegeben, wenn dem Mehrwegeventil ein Rückschlagventil zugeordnet ist derart, daß der der Pumpenkammer zugewandte Ventilauslaß gesperrt wird, wenn der Flüssigkeitsstand das Rückschlagventil erreicht Hierdurch soll erreicht werden, daß beim Füllen der Pumpenkammer und einem verhältnismäßig spaten Beendigen des Füll-Vorganges durch das Umschalten des Mehrwegeventils die in der Pumpenkammer befindliche Flüssigkeit in das Mehrwegeventil eindringen kann. Dies würde nicht nur die Schaltvorgänge dieses Ventils nachteilig beeinflussen, sondern die Funktionssicherheit gefährden, wenn die zu fördernde Flüssigkeit stark schmutzhaltig ist Das Rückschlagventil dient somit auch als Schutz gegen eine Verschmutzung des Mehrwegeventils.

Das dem Entleerungsrohr zugeordnete Sperrventil kann vorteilhaft ein Rückschlagventil sein, dem zusatzlieh ein Schaltventil, vorzugsweise ein Schieber-Ventil, nachgeschaltet ist Das erstgenannte Ventil verhindert in jedem Fall den Rückfluß des geförderten Mediums durch das Entleerungsrohr während des nächsten Füllvorganges. Auch kann das Sperrventil in einem außerhalb der Pumpenkammer verlaufenden Teil des Entleerungsrohres angeordnet sein, so daß es gut zugänglich ist. Das Schieber-Ventil wird man insbesondere dann schließen, wenn der Pumpenbetrieb für längere Zeit unterbrochen werden soll.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben, die einen schematischen Längsschnitt durch eine Pumpe zeigt, die in eine Brunnenbohrung eingeführt ist.

In der Brunnenbohrung befindet sich ein geschlitztes Rohr 10. Ein die Pumpenkammer bildendes zylindrisches Rohr 11 ist in das geschlitzte Rohr 10, das im allgemeinen als Filterrohr in einem Brunnen vorhanden ist, eingesetzt. Hierbei stützt sich das die Pumpenkammer bildende Rohr 11 mit Hilfe von kreisringförmigen Dichtungsscheiben 12 an dem geschlitzten Rohr 10 ab.

Das Rohr 11 ist an seiner unteren Seite durch einen Boden 13 verschlossen, der eine zentrale Eingangsöffnung 14 aufweist. Eine Kugel 15 übernimmt die Funktion eines Rückschlagventils, wobei der Rand der Eingangsöffnung 14 als Ventilsitz dient

Die obere Stirnseite des Rohres 11 ist ebenfalls verschlossen. Hier mündet eine Leitung 16 in den Innenraum des Rohres 11 bzw. die Pumpenkammer 17. Die Leitung 16 ist an die Ausgangsseite eines Mehrwegeventils 18 angeschlossen, welches zwei Eingänge hat. Der eine Eingang ist mit einer Zuführungsleitung 19 verbunden, der andere Eingang, an den eine Leitung 20 angeschlossen ist, wird mit der Pumpenkammer 17 verbunden, wenn diese druckentlastet werden soll.

Die mit der Bezugsziffer 21 bezeichnete Oberseite der Pumpenkammer 17 wird von einem Fntleerungsrohr 22 durchsetzt, das sich nach unten hin bis in die Nähe der Kugel 15 erstreckt. Oberhalb der Pumpenkammer 17 ist in das Entleerungsrohr 22 ein Rückschlagventil 23 eingesetzt. Ferner ist das Entleerungsrohr 22 durch einen Schieber 24 verschließbar.

Oberhalb der Pumpenkammer 17, jedoch in Strömungsrichtung gesehen vor dem Rückschlagventil 23 ist in die Wandung des Entleerungsrohrs 22 ein Hilfsventil 25 eingesetzt, das als Gegendruckventil ausgebildet ist und dessen Ansprechwert so hoch gewählt ist, daß er höher ist als der an dieser Stelle während des Förderbetriebes herrschende Druck.

Im übrigen ist der Bereich um die Eingangsöffnung 14 herum durch ein geschlitztes Rohrstück 26 abgeschirmt, das sich ebenfalls mittels einer Dichtungsscheibe 12 an dem geschlitzten Rohr 10 abstützt und mit dem Rohr 11 fest verbunden ist

Die Pumpe hat im einzelnen folgende Arbeitsweise:

Die Pumpenkammer 17 kann sich füllen, wenn die in ihr enthaltene Luft über die Leitung 16 entweichen kann. Zu diesem Zweck wird das Mehrwegeventil 18 in diejenige Stellung gebracht, in die es die Leitung 16 mit der Leitung 20 verbindet Die als Rückschlagventil dienende Kugel 15 wird durch den Druck des Wassers angehoben, so daß dieses durch die Eingangsöffnung 14 einströmen kann. Währenddessen wird durch das Rückschlagventil 23 verhindert, daß oberhalb desselben befindliches Wasser in die Pumpenkammer 17 zurückströmen kann. Da der Druck des in die Pumpenkammer 17 einströmenden Wassers verhältnismäßig groß ist, füllt sich die Pumpenkammer 17 in zwei bis drei Sekunden.

Anschließend wird das Mehrwegeventil 18 umgeschaltet, so daß über die Zuführungsleitung 19 und die Leitung 16 die Pumpenkammer 17 mit Luftdruck beaufschlagt wird. Dieser ist so groß bemessen, daß das in der Pumpenkammer 17 befindliche Wasser durch das Entleerungsrohr 22 nach oben gedrückt wird, wobei das Rückschlagventil 23 automatisch öffnet und die Kugel 15 fest auf den Rand der Eingangsöffnung 14 gedrückt wird, so daß dort ein Wasseraustritt nicht stattfinden kann. Dieser Pumpvorgang wiederholt sich in beliebiger Häufigkeit Der Schieber 24 ist während des Pumpvorganges offen. Für die Entleerung der Pumpenkammer 17 werden bei dieser als Beispiel beschriebenen Pumpe etwa zwölf bis zwanzig Sekunden benötigt.

Wenn die Pumpe im Umlaufbetrieb arbeiten soll, wird der Schieber 24 geschlossen. Zunächst füllt sich die Pumpenkammer 17 in gleicher Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Pumpvorgang. Wenn anschließend das Mehrwegeventil 18 umgeschaltet und Druckluft auf die Pumpenkammer 17 gegeben wird, öffnet das Hilfsventil 25 selbsttätig, denn es kann sich jetzt ein Druck aufbauen, der größer ist als der während eines Pump- bzw. Fördervorganges beschriebene Druck. Der Ansprechdruck des Hilfsventil 25 wird also überschritten. Das Wasser kann am Hilfsventil 25 vorbei austreten und in der durch die Pfeile 27 bezeichneten Richtung wieder in das Bohrloch zurückströmen, um während des anschließenden Füllvorganges erneut in die Pumpenkammer 17 zu gelangen. Der Umlaufbetrieb läßt sich ebenfalls mit beliebiger Häufigkeit fortsetzen, wobei im Bedarfsfall über die Leitung 16 auch ein Reinigungsmittel dem im Umlauf geförderten Wasser zugegeben werden kann.

Das Mehrwegeventil 18 ist also in die Oberseite 21 bzw. den Deckel der Pumpenkammer 17 eingesetzt, so daß der untere Bereich des Mehrwegeventils 18 ein Stück in die Pumpenkammer 17 hineinragt. Hier ist dem in die Pumpenkammer 17 mündenden Ventilanschluß ein Rückschlagventil 28 vorgeschaltet, das einen Flüssigkeitseintritt in diesen Anschluß mit Sicherheit verhindert, falls die Flüssigkeit in der Pumpenkammer 17 entsprechend hoch ansteigen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pumpe zum Fördern eines flüssigen oder zähflüssigen Mediums, mit einer sich zumindest angenähert in senkrechter Richtung erstreckenden und mit einer Eingangsöffnung versehenen Pumpenkammer, die an ein Entleerungsrohr und eine zum wahlweisen Zuführen oder Ableiten eines Gases dienende Leitung angeschlossen ist, mit einem den Druckausgang aus der Pumpenkammer sperrenden Rückschlagventil in der Eingangsöffnung, mit einem dem Entleerungsrohr zugeordneten und während eines Entleerungsvorganges offenen Sperrventil und mit einem Mehrwegeventil in der zum wahlweisen Zuführen oder Ableiten eines Gases dienenden Leitung, mittels dessen die Leitung mit einem unter Druck stehenden Gas oder dem normalen Umgebungsdruck verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (18) im oberen Bereich der Pumpenkammer (17) oder allenfalls in unmittelbarer Nähe der Pumpenkammer (17) außerhalb derselben angeordnet ist

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit der Pumpenkammer (17) verbundenen Anschluß des Mehrwegeventils (18) ein Rückschlagventil (28) vorgeschaltet ist derart, daß dieser Anschluß gesperrt wird, wenn der Flüssigkeitsstand das Rückschlagventil (28) erreicht.