DE3924613A1 - Vorrichtung zum pumpen von sinkenden beschickungsmengen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pumpen von sinken­ den flüssigen Beschickungsmengen gegen wachsenden Gegendruck, bei der eine mit einem Antrieb versehene Pumpe über ein Haupt­ förderrohr auf eine Aufnahmeeinrichtung arbeitet und bei der Ventile, eine im Hauptförderrohr angeordnete Meßeinrichtung sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sind.

Bei einer bekannten (DE-AS 22 44 917) Vorrichtung dieser Art ist nur eine einzige Pumpe vorgesehen, die sowohl die maximale Beschickungsmenge als auch die auf einen kleineren Wert abge­ sunkene Beschickungsmenge zu liefern hat und dabei den anfangs niedrigen und später hohen Gegendruck zu überwinden hat. Diese eine Pumpe ist also für den maximalen Gegendruck und für die maximale Beschickungsmenge ausgelegt und kann nur zeitweise mit Drehzahlen gefahren werden, die einen guten Wirkungsgrad erge­ ben. Auch sind die Spalt- bzw. Schlupfverluste bei hohem Gegen­ druck ungewöhnlich groß.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Pumpe im Betrieb weniger aufwendig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß in das Haupt­ förderrohr zwei parallel wirkende Verbindungsrohre und in jedes Verbindungsrohr eine gleiche Pumpe eingesetzt ist, daß ein Querrohr, in das ein bei großer Beschickungsmenge geschlossener Schieber eingesetzt ist, beim Ausgang der einen Pumpe von dem einen Verbindungsrohr abzweigt und beim Eingang der anderen Pumpe in das andere Verbindungsrohr einmündet, daß in das eine Verbindungsrohr nach der Abzweigung und in das andere Verbindungsrohr vor der Einmündung jeweils ein Schließventil eingesetzt ist, daß ein im Hauptförderrohr angeordnetes Durch­ flußmengenmeßgerät bei einer kleineren Beschickungsmenge, die etwa der halben maximalen Beschickungsmenge beider Pumpen ent­ spricht, auf die Steuereinrichtung arbeitet, die den Schieber öffnet, und daß die Schließventile zum Schließen bei offenem Schieber und zum Öffnen bei geschlossenem Schieber ausgelegt sind.

Bei dieser Anordnung sind die maximalen Drücke der einzelnen Pumpe halbiert, was mit einer erheblichen Verringerung der Spaltverluste verbunden ist. Auch lassen sich die beiden Pumpen überwiegend im oberen Bereich ihres Kennlinienfeldes fahren, was mit einem verbesserten Wirkungsgrad verbunden ist. Bei hoher Be­ schickungsmenge arbeiten beide Pumpen parallel. Wenn die tat­ sächliche Beschickungsmenge auf etwa die Hälfte der maximal möglichen Beschickungsmenge abgefallen ist, werden die Pumpen von der Parallelschaltung auf Serienschaltung umgeschaltet. Da­ bei ist die eine Pumpe zur Druckerhöhungsstufe umfunktioniert und jede Pumpe hat für die Hochdruckphase nur noch etwa die Hälfte des Betriebsdruckes zu erbringen. Jede Pumpe braucht nur für den halben maximalen Gegendruck und die halbe maximale Be­ schickungsmenge ausgelegt zu sein. Sowohl die Rotoren-Abnutzung als auch die Energie-Betriebskosten sind erheblich vermindert.

Die beiden Pumpen sind nach Bauart, Typ und Leistung gleich. In der Regel werden die beiden Pumpen im Hinblick auf bestimmte Verhaltensweisen gesteuert. Der Übergang zwischen den beiden Betriebsweisen ist schleichend und vom Schieber und dessen Be­ tätigung abhängig. Die Umschaltung wird mittels eines gesteuer­ ten Schiebers und zweier Schließventile erreicht. Der Schieber muß nicht ein Schieber im engeren Sinne sein, sondern kann auch ein Ventil sein, und weist einen Stellmotor auf. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere zum Pumpen von Klär­ schlamm in Filterpressen verwendet, weil hier die durch die Erfindung berücksichtigten Betriebsverhältnisse ausgeprägt vor­ liegen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die beiden Pumpen jeweils eine Drehkolbenpumpe sind. Diese Drehkolbenpum­ pen sind für Spaltverluste besonders anfällig, aber sonst für das Fördern von Klärschlamm in Filterpressen besonders geeig­ net. Die Drehkolbenpumpe weist in einem Gehäuse zwei gegenläu­ fig rotierende Drehkolben mit je mehreren Flügeln auf. Die Flü­ gel sind in radialer Richtung elastisch zusammendrückbar und am Flügelende abgerundet. Die beiden Druckkolben kämmen ineinander, wozu die Übergänge zwischen je zwei benachbarten Flügeln mul­ denartig gerundet sind.

Das Durchflußmengenmeßgerät mißt in der Regel kontinuierlich. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Steuer­ einrichtung für die Öffnung des Schiebers bei einer Beschik­ kungsmenge, die ca. 45% der maximalen Beschickungsmenge aus­ macht, eingerichtet ist. Da bei Serienbetrieb der beiden Pumpen nur höchstens 50% der maximalen Beschickungsmenge gefördert werden kann, gewährleistet die Umstellung bei 45%, daß kein schlagartiger Abfall der Beschickungsmenge auftritt.

Es ist denkbar, die Schließventile ebenfalls anzusteuern, um sie zu öffnen und zu schließen. Besonders zweckmäßig und vor­ teilhaft ist es, wenn die Schließventile als Rückschlagventile ausgebildet sind. Dies vereinfacht die Bauweise der Vorrichtung erheblich, da Steuereinrichtungen wegfallen. Die Rückschlagven­ tile sind ohne Hilfsenergie zu betreiben.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn ein ständig arbeitendes Druckmeßgerät in dem Hauptförderrohr angeordnet ist und an die Steuereinrichtung angeschlossen ist und wenn die Steuereinrichtung für die Öffnung des Schiebers bei einem Druck im Annäherungsbereich an den maximal erbringbaren Druck einer Pumpe eingerichtet ist. Dies trägt dazu bei, krasse, stufenartige Druckänderungen im Zusammenhang mit der Umstellung von Parallelbetrieb auf Serienbetrieb zu vermeiden.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung dargestellt und zwar schematisch eine Vorrichtung zum Pumpen von sinkenden Beschickungsmengen.

Aus einem Vorratsbehälter 1 gelangt Klärschlamm über ein von Hand betätigbares Absperrventil 2 in einem Hauptförderrohr 3, das zu einer Filterpresse 4 führt und kurz vor dieser ein von Hand betätigbares Absperrventil 5 aufweist. Das Hauptförderrohr 3 führt über zwei gleiche Pumpen 6, 7 und ist vor diesen mit einem Fördermengenmeßgerät 8 und nach diesen mit einem Druck­ meßgerät 9 versehen. Das Fördermengenmeßgerät 8 und das Druck­ meßgerät 9 sind an eine Steuereinrichtung 10 angeschlossen.

Das Hauptförderrohr 3 ist in einem Bereich in zwei zueinander parallel wirkende Verbindungsrohre 11, 12 aufgeteilt, in die jeweils eine der Pumpen 6, 7 eingesetzt ist. In das eine Ver­ bindungsrohr 17 ist kurz vor der Zusammenführung der beiden Verbindungsrohre ein Rückschlagventil 13 eingesetzt und in das andere Verbindungsrohr ist kurz nach der Aufgabelung der beiden Verbindungsrohre ein Rückschlagventil 14 eingesetzt. Dem Aus­ gang der einen Pumpe 6 zugeordnet ist an deren Verbindungsrohr 11 eine Abzweigung 15 eines Querrohres 16 vorgesehen, dessen Einmündung 17 in das andere Verbindungsrohr 12 dem Eingang der anderen Pumpe 7 zugeordnet ist. In das Querrohr 16 ist ein Schieber 18 eingesetzt, der an die Steuereinrichtung 10 ange­ schlossen ist.

Wenn Klärschlamm in die Filterpresse 4 gefördert wird, dann arbeiten zunächst beide Pumpen 6, 7 mit maximaler Beschickungs­ menge und minimalen Gegendruck, wobei der Schieber 18 geschlos­ sen ist. Der Klärschlamm fließt parallel durch beide Verbin­ dungsrohre 11, 12 und die beiden Rückschlagventile 13, 14 sind in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Das Durchflußmengenmeßgerät 8 meldet kontinuierlich die jeweils gegebene Beschickungsmenge pro Zeiteinheit an die Steuereinrichtung 10. Mit wachsender Füllung der Filterpresse wird der Gegendruck größer und wird die Beschickungsmenge pro Zeiteinheit kleiner gesteuert. Wenn die tatsächliche Beschickungsmenge geringfügig unter den halben Wert der maximalen Beschickungsmenge abgesunken ist, dann öff­ net die Steuereinrichtung 10 den Schieber 18. Dadurch ändern sich die Verhältnisse in den beiden Verbindungsrohren 11, 12 dahin, daß sich die beiden Rückschlagventile 13, 14 aufgrund der nun an ihnen aufgetretenen Differenzdrücke selbsttätig ohne Hilfsenergie abschließen. Der Klärschlamm fließt nun über die erste Pumpe 6, das Querrohr 16 und die zweite Pumpe 7.

Die beiden Pumpen 6, 7 weisen in nicht gezeigter Weise einen gemeinsamen Antrieb auf und rotieren stets mit gleicher Dreh­ richtung und Drehzahl. Der gemeinsame Antrieb wird von der Steuereinrichtung 10 her geregelt und in Abhängigkeit von dem jeweils gemessenen Druck eingestellt. Es wird bei einem Filter­ prozeß nur für ca. 60% der Beschickungszeit ein Betriebsdruck von 0-8 bar und damit Parallelbetrieb der beiden Pumpen be­ nötigt. Wenn dann auch die Beschickungsmenge auf etwas unter 50% abgefallen ist, wird auf Serienbetrieb für Betriebsdrücke von 8-16 bar vollautomatisch umgeschaltet, wobei der Gesamt­ druck sich nun etwa hälftig auf beiden Drehkolbenpumpen auf­ teilt. Da erfahrungsgemäß an diesen Pumpen die Spaltverluste je nach Verschleißzustand der Rotoren erst bei etwa 10 bar begin­ nen, bleibt man bei dieser Serien-Betriebsart mit symmetrischer Betriebsdruckverteilung stets unter diesem kritischen Grenz­ wert. Bedingt durch diese geringen Spaltverluste sinkt der An­ triebsenergiebedarf um etwa 30% bzw. die Motor und Getriebe­ aggregate können kleiner und Kostensparender ausgelegt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Pumpen von sinkenden flüssigen Beschickungs­ mengen gegen wachsenden Gegendruck, bei der eine mit einem Antrieb versehene Pumpe über ein Hauptförderrohr auf eine Aufnahmeeinrichtung arbeitet und bei der Ventile, eine im Hauptförderrohr angeordnete Meßeinrichtung sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in das Hauptförderrohr (3) zwei parallel wirkende Ver­ bindungsrohre (11, 12) und in jedes Verbindungsrohr (11, 12) eine gleiche Pumpe (6, 7) eingesetzt ist,
daß ein Querrohr (16), in das ein bei großer Beschickungs­ menge geschlossener Schieber (18) eingesetzt ist, beim Aus­ gang der einen Pumpe (6) von dem einen Verbindungsrohr (11) abzweigt und beim Eingang der anderen Pumpe (7) in das an­ dere Verbindungsrohr (12) einmündet,
daß in das eine Verbindungsrohr (11) nach der Abzweigung (15) und in das andere Verbindungsrohr (12) vor der Einmün­ dung (17) jeweils ein Schließventil (13, 14) eingesetzt ist,
daß ein im Hauptförderrohr (3) angeordnetes Durchflußmengen­ meßgerät (8) bei einer kleineren Beschickungsmenge, die etwa der halben maximalen Beschickungsmenge beider Pumpen (6, 7) entspricht, auf die Steuereinrichtung (10) arbeitet, die den Schieber (18) öffnet, und
daß die Schließventile (13, 14) zum Schließen bei offenem Schieber (18) und zum Öffnen bei geschlossenem Schieber (18) ausgelegt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen (6, 7) jeweils eine Drehkolbenpumpe sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) für die Öffnung des Schiebers (18) bei einer Beschickungsmenge, die ca. 45% der maximalen Beschickungsmenge ausmacht, eingerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schließventile (13, 14) als Rückschlagventile ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein ständig arbeitendes Druckmeßgerät (9) in dem Hauptförderrohr (3) angeordnet und an die Steuer­ einrichtung (10) angeschlossen ist und daß die Steuerein­ richtung (10) für die Öffnung des Schiebers (18) bei einem Druck im Annäherungsbereich an den maximal erbringbaren Druck einer der Pumpen (6 oder 7) eingerichtet ist.