DE3545121C2 - Anordnung zum Fördern von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Fördern von Flüssigkeiten unter Verwendung einer Druck­ pumpe, an der die Flüssigkeit eingangsseitig gegenüber atmo­ sphärischem Druck mit erhöhtem Druck anliegt, insbesondere zum Zuführen von Flüssigkeiten an einen Druckbehälter.

Zur Einsparung von Investitionen und zur Erzielung eines gu­ ten Wirkungsgrades bei der Förderung von Flüssigkeiten sind Druckpumpen bekannter Bauart üblicherweise dahingehend aus­ gelegt, daß sie den Anforderungen unter normalen Betriebsbe­ dingungen gerade und gut entsprechen. Übliche Voraussetzung für die normalen Betriebsbedingungen ist, daß Flüssigkeit gefördert wird, d.h., daß diese Flüssigkeit im Druckpumpen­ raum überhaupt vorhanden ist. Ist dagegen keine Flüssigkeit in der Druckpumpe zum Fördern vorhanden, liegt also ein Trockenlauf vor, so sind die meisten Pumpsysteme im stärk­ sten Maß gefährdet. Selbstansaugende Pumpsysteme sind zwar in der Lage, diesen Zustand zu beheben, wenn eingangsseitig Flüssigkeit angeboten wird, sie sind aber aufwendig in der Herstellung und bezüglich ihrer Funktionsweise ansonsten nicht besonders günstig.

Nicht selbstansaugende Druckpumpen sind deshalb für viele Einsatzbereiche das zweckmäßigste Mittel zum Fördern von Flüssigkeiten. Es muß jedoch dafür Sorge getragen werden, daß diese Druckpumpe dauernd, d.h. auch in der Startphase mit Flüssigkeit gefüllt ist. Druckpumpen dieser Art finden beispielsweise Anwendung zum Fördern von Wasser in einen Karbonisator eines Getränkeautomaten, in dem aus mit CO₂ Gas angereichertem Wasser und Getränkekonzentraten Erfrischungs­ getränke herstellbar sind. In einen derartigen Karbonisator wird frisch zugeführtes Wasser mit ebenfalls zugeführtem CO₂ Gas unter Druck angereichert. Gegen diesen Druck muß das Frischwasser bei Bedarf in den Karbonisator nachgefördert werden. Eine Wasserversorgung mit dem erforderlichen Förder­ druck ist üblicherweise nicht gegeben. Aus diesem Grunde ist in den Wasserzulauf für den Karbonisator eine Druckpumpe einzusetzen. Die Nachfüllung eines Karbonisators mit Frisch­ wasser erfolgt normalerweise intermittierend, d.h. lediglich dann, wenn durch Entnahme von karbonisiertem Wasser aus dem Karbonisator neuer Bedarf gegeben ist. Es kann nunmehr pas­ sieren, daß durch verschiedene ungünstige Umstände in das Pumpensystem ein Gaspolster gelangt. Auf die Druckpumpe wirkt aus dem Karbonisator der dort aufgebaute Druck entge­ gen, so daß das der Entfaltung der Pumpenwirkung hinderlich entgegenstehende Gaspolster nicht durch Pumpenwirkung ent­ fernt werden kann. Damit die Druckpumpe wieder ordnungsgemäß arbeiten kann und durch den Trockenlauf nicht beschädigenden Einflüssen unterliegt, ist es erforderlich, die Pumpenkammer beispielsweise von Hand zu entlüften. Dazu bedarf es einer entsprechenden Signalisierung und der Anwesenheit einer Be­ dienungsperson. Ein Temperaturschalter oder eine Temperatur­ sicherung können je nach Auslegung entweder bei Überhitzung des Pumpensystems dieses für Zeiten der Überhitzung aus­ schalten, was zu wiederholten Trockenläufen führen würde, oder das Pumpensystem dauernd ausschalten, bis eine Bedie­ nungsperson wieder zur Verfügung steht und den Schaden be­ hebt.

Es ist bereits eine Anordnung bekannt (vergl. US 24 69 362), bei der sich hinter der Druckpumpe ein Differenzdruckventil befindet, welches einerseits mit pumpeneingangsseitigem und andererseits mit pumpenausgangsseitigem Druck beaufschlagt ist und welches ein Entlüftungsventil für den Druckpumpen-Innenraum bei un­ terhalb des normalen Förderdruckgefälles liegendem Diffe­ renzdruck geöffnet und bei durch die Druckpumpe erzeugter Arbeitsdruckdifferenz geschlossen hält.

Aufbauend auf diesem Stand der Technik ist nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für ein Flüssig­ keiten förderndes Druckpumpensystem bereitzustellen, welche bei höchst einfachem Aufbau ein hohes Maß an Sicherheit ge­ gen Trockenlauf für die Druckpumpe ergibt. Vorraussetzung da­ für ist, daß im Zuführungskanal zur Druckpumpe überhaupt Flüssigkeit angeboten wird.

Erfindungsgemäß ist eine Anordnung zum Fördern von Flüssig­ keiten unter Verwendung einer insbesondere nicht selbstan­ saugenden Druckpumpe, welche diesen Anfor­ derungen gerecht wird, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Druckpumpe ein Differenzdrucksystem geschaltet ist, welches einerseits mit pumpeneingangsseitigem und andererseits mit pumpenausgangsseitigem Druck beaufschlagt ist und welches ein Entlüftungsventil für den Druckpumpen-Innenraum bei unterhalb des normalen För­ derdruckgefälles liegendem Differenzdruck geöffnet und bei durch die Druckpumpe erzeugter Arbeitsdruck-Differenz geschlossen hält.

Eine nach diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestaltete Anordnung macht sich die Tatsache zunutze, daß bei einem Gaspolster im Druckpumpensystem dieses nicht nur nicht in der Lage ist, Flüssigkeiten zu fördern sondern auch kein Druckgefälle erzeugt. Wenn nunmehr also während des Betriebs der Druckpumpe kein oder nur ein mäßiges Druckgefälle zu verzeichnen ist, dann ist im Umkehrschluß davon auszuge­ hen, daß im Pumpeninnenraum sich ein Gaspolster angesammelt hat. Diese Erkennt­ nis macht sich die Erfindung dahingehend zunutze, daß durch ein Differenzdrucksy­ stem der pumpeneingangsseitige und der pumpenausgangsseitige Druck miteinander verglichen werden. Dieses Differenzdrucksystem steuert nunmehr ein Entlüftungs­ ventil für den Pumpeninnenraum derart, daß bei Feststellung keines oder eines mäßi­ gen Druckgefälles das Entlüftungsventil geöffnet und bei normalem Pumpenförde­ rungsdruck dieses Entlüftungsventil geschlossen gehalten werden. Durch das geöffnete Entlüftungsventil kann das Gaspolster durch den Druck der nachströmenden Flüssig­ keit entweichen, so daß der Pumpeninnenraum mit Flüssigkeit wieder aufgefüllt wird und die Druckpumpe ihre Wirkung wieder voll erreichen kann. Es ist sicherzustellen, daß der Entlüftungskanal für den Druckpumpeninnenraum durch Anwendung entspre­ chender Maßnahmen dann geschlossen ist, wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist. Bei Stillstand der Pumpe ist nämlich keine Druckdifferenz zwischen deren Fördereingang und Förderausgang gegeben. Dazu bietet sich beispielsweise ein elektromagnetisch betätigbares Ventil an.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist dahingehend zu vereinfachen, daß das Entlüf­ tungsventil im Differenzdrucksystem pumpenausgangsseitig angeordnet ist. Damit ist es nicht erforderlich, daß die Druckpumpe selbst mit einem Entlüftungsventil ausge­ stattet ist. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß das Differenzdrucksystem auf das Entlüftungsventil steuertechnisch unmittelbar einwirken kann.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß im Abflußkanal nach der Druckpumpe und dem Differenzdruck­ system ein Rückstrom-Sicherungsventil angeordnet ist. Zwischen dem Ausgang der Druckpumpe und diesem Rückstrom-Sicherungsventil ist nunmehr der pumpenaus­ gangsseitige Anschluß für das Differenzdrucksystem und das Entlüftungsventil ange­ ordnet, so daß dieser Bereich nicht durch den Druck rückströmender Flüssigkeiten beeinflußbar ist.

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß im Zuflußkanal zur Druckpumpe ein Durchflußmengen­ begrenzer angeordnet ist. Damit steht pumpeneingangsseitig während des Betriebs der Druckpumpe ein im wesentlichen gleichbleibender Flüssigkeitsdruck an.

Weiterhin kann im Flüssigkeitsstrom ein steuerbares Ventil angeordnet sein, das den Flüssigkeitsdurchfluß paarweise gestattet oder sperrt. Während des Förderbetriebs durch die Druckpumpe ist dieses Ventil zu öffnen; während der Stillstandsphasen der Druckpumpe wird dieses Ventil geschlossen werden.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben:

Die Figur zeigt schematisiert eine Anordnung mit einer Druckpumpe zur Förderung von Frischwasser in einen Karbonisator eines Getränkeautomaten.

Durch die Leitung 1 wird aus einem Vorratsbehälter, insbesondere aber durch ein öffentliches Wasserversorgungsnetz Frischwasser an ein elektromagnetisch steuerbares Durchfluß/Absperrventil 2 geleitet. Ist dieses Durchfluß/Absperrventil 2 durch elek­ tromagnetische Erregung geöffnet, so kann das Frischwasser durch dieses und durch einen Durchfluß-Mengenbegrenzer 3 zur Eingangsseite 4 einer Druckpumpe 5 fließen. Diese Druckpumpe 5 fördert von ihrem Ausgang 6 dieses Wasser durch ein Rück­ strom-Sicherungsventil 7 hindurch zu einem Karbonisator 8, in welchem dieses Frischwasser durch über eine Leitung 9 unter Druck zugeführtem CO₂-Gas ange­ reichert wird. Das darüber hinaus auch gekühlte karbonisierte Wasser kann wahlwei­ se über eine Leitung 10 aus dem Karbonisator zur Bereitung eines Erfrischungsge­ tränks genommen werden.

Durch ein an sich bekanntes Steuersystem wird in Abhängigkeit vom Flüssigkeits­ stand im Karbonisator 8 die Druckpumpe 5 in Gang bzw. außer Funktion gesetzt und das Durchfluß/Absperrventil 2 geöffnet bzw. geschlossen.

Insbesondere während der Stillstandsphasen der Druckpumpe 5 kann sich im Pumpen­ innenraum ein Gaspolster entwickeln und ansammeln, so daß die Förderleistungsfä­ higkeit der Druckpumpe 5 nicht mehr gegeben ist. Deshalb ist zwischen dem Druck­ pumpeneingang 4 und dem Druckpumpenausgang 6 ein Differenzdrucksystem 11 mit integriertem Entlüftungsventil 12 angeordnet. Wenn infolge eines Luftpolsters inner­ halb des Innenraums der Druckpumpe 5 diese zur Wasserförderung nicht in der Lage ist, wird zwischen Druckpumpeneingang 4 und Druckpumpenausgang 5 kein wesentli­ ches Druckgefälle zu verzeichnen sein. Für diesen Fall öffnet das Differenzdrucksy­ stem 11 das integrierte und pumpenausgangsseitig orientierte Entlüftungsventil, so daß pumpenausgangsseitig ein zur Umgebungsatmosphäre orientierter Druck entsteht. Durch die Zuleitung 1 zufließendes Wasser kann nunmehr in den Innenraum der Druckpumpe 5 nachfließen und das dort vorhandene Gaspolster durch das Entlüf­ tungsventil verdrängen. Die somit mit Wasser wieder gefüllte Druckpumpe 5 fördert dieses unter Aufbau eines Druckgefälles zwischen dem Druckpumpeneingang 4 und dem Druckpumpenausgang 5. Das Differenzdrucksystem 11 verschließt nunmehr sei­ nerseits das integrierte Entlüftungsventil 12.

Durch ein zusammen mit dem Motorstromkreis für die Druckpumpe 5 ansteuerbares, elektromagnetisch beeinflußbares Durchgangs/Absperrventil 13 ist verhinderbar, daß während der Stillstandsphasen der Druckpumpe 5, in denen ja kein Differenzdruck zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 6 erzeugt wird, die Wirkung des Diffe­ renzdrucksystems 11 und des Entlüftungsventils 12 sich entfaltet.

Claims (5)

1. Anordnung zum Fördern von Flüssigkeiten unter Verwendung einer Druckpumpe, an der die Flüssigkeit eingangsseitig gegenüber atmosphärischem Druck mit er­ höhtem Druck anliegt, insbesondere zum Zuführen von Flüssigkeiten an einen Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Druckpumpe (5) ein Differenzdruck­ system (11) geschaltet ist, welches einerseits mit pumpeneingangsseitigem und andererseits mit pumpenausgangsseitigem Druck beaufschlagt ist und welches ein Entlüftungsventil (12) für den Druckpumpen-Innenraum bei unterhalb des nor­ malen Förderdruckgefälles liegendem Differenzdruck geöffnet und bei durch die Druckpumpe erzeugter Arbeitsdruckdifferenz geschlossen hält.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (12) im Differenzdrucksystem (11) pumpenausgangsseitig angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entlüf­ tungsventil (11) ein parallel zum Motorstromkreis der Druckpumpe (5) ansteuer­ bares Ventil (13) zugeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Abflußkanal nach der Druckpumpe (5) und dem Differenzdrucksystem ein Rück­ strom-Sicherungsventil (7) angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuflußkanal zur Druckpumpe (5) ein Durchflußmengenbegrenzer (3) angeordnet ist.