DE4438705A1 - Automatically operating shut=off valve for centrifugal pump - Google Patents

Automatically operating shut=off valve for centrifugal pump

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Wolfgang Kube
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0022—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening

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Abstract

The actuator of the shut-off is pressurised directly by the pump's supply medium and opens the shut-off valve by pump pressure. The inner chamber of the actuator is hermetically sealed and connected to the valve housing. The spring of the actuator of the shut-off component is matched to the parent pump and is externally adjustable. Alternatively the spring is produced as a calibrated exchangeable spring element.

Description

Beim Anfahren von Kreiselpumpen ist es Stand der Technik, eine Pumpe gegen ein geschlossenes druckseitiges Absperrorgan anzufahren, um letzteres dann per Hand zu öffnen. Der Nachteil dieser Methode ist, daß ein nicht rechtzeitiges Öffnen des Absperrorgans zur Überhitzung der Pumpe und damit zu ernsten Schäden führen kann.When starting centrifugal pumps, it is state of the art, a pump start against a closed pressure-side shut-off device in order to the latter can then be opened by hand. The disadvantage of this method is that a timely opening of the shut-off device for overheating the pump and can cause serious damage.

Beim Ausfall der Pumpe kommt es zur Rückströmung von Flüssigkeit im Leitungssystem, die oft mit ernsten Folgen auf der Niederdruckseite verbunden ist. Daher wird oft, zusätzlich zum Absperrorgan, eine aufwendige Rückschlagarmatur installiert, um diese Rückströmung von Flüssigkeit zu vermeiden. Besonders nachteilig wirkt sich hierbei der relativ hohe Druckverlust der Rückschlagarmatur auf den Energie­ verbrauch der Pumpe aus.If the pump fails, liquid flows back into the Pipe system, often with serious consequences on the low pressure side connected is. Therefore, in addition to the shut-off device, a elaborate check valve installed to this backflow of Avoid liquid. This has a particularly disadvantageous effect the relatively high pressure loss of the check valve on the energy consumption of the pump.

Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätig arbeitende Absperrarmatur für Kreiselpumpen, welche die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Die selbsttätig arbeitende Absperrarmatur besteht aus einer pumpendruckseitig angeordneten und mit einem hydraulischen Stellantrieb ausgerüsteten Armatur, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stellantrieb direkt mit dem Fördermedium der Pumpe beaufschlagt wird und über den Pumpendruck die Absperrarmatur öffnet.The invention relates to an automatically working Shut-off valve for centrifugal pumps, which the those described above Avoids disadvantages. The automatic shut-off valve consists of a pump pressure side and one hydraulic actuator equipped fitting, which thereby is characterized in that the actuator directly with the medium of the pump and the pump pressure Shut-off valve opens.

Abb. 1 zeigt eine solche Anfahreinrichtung, bestehend aus einer Absperrarmatur und deren hydraulisch betätigtem Stellantrieb, der über Leitungen mit der Druck- und Saugseite der Kreiselpumpe verbunden ist. Das Schließorgan, hier beispielsweise als Ventil dargestellt, besteht aus dem Ventilgehäuse 1, dem Schließkegel 2 und dem Stellantrieb 3. Der Stellantrieb seinerseits besitzt zwei durch die Membran 4 getrennte Kammern, von denen die Kammer 5 über die Leitung 6 mit der Druckseite der Pumpe und die Kammer 7 über die Leitung 8 mit der Saugseite verbunden sind. Beim Anfahren der Pumpe liegt an der Membran 4 der von der Pumpe erzeugte Differenzdruck an, der über die Spindel 9 zum Öffnen des Ventilkegels 2 führt. Der Differenzdruck zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite des Ventilkegels 2 unterstützt die Öffnungskraft der Membran. Bei Stillstand der Pumpe schließt die Feder 10 das Ventil, wodurch eine Rückströmung des Mediums im Rohrleitungssystem ausgeschlossen ist. Fig. 1 shows such a starting device, consisting of a shut-off valve and its hydraulically operated actuator, which is connected via lines to the pressure and suction side of the centrifugal pump. The closing element, shown here for example as a valve, consists of the valve housing 1 , the closing cone 2 and the actuator 3 . The actuator in turn has two chambers separated by the membrane 4 , of which the chamber 5 is connected via line 6 to the pressure side of the pump and the chamber 7 via line 8 to the suction side. When the pump starts up, the diaphragm 4 has the differential pressure generated by the pump, which leads to the opening of the valve cone 2 via the spindle 9 . The differential pressure between the inflow side and the outflow side of the valve cone 2 supports the opening force of the membrane. When the pump is at a standstill, the spring 10 closes the valve, which prevents the medium from flowing back into the piping system.

Erfindungsgemäß wird der Stellantrieb 3 der Absperrarmatur auf der zur Öffnungsrichtung des Schließorgans 2 entgegengesetzt liegenden Seite angeordnet. Der Innenraum 7 des Stellantriebes wird mit dem Armaturengehäuse 1 hermetisch dicht verbunden. Bei geschlossener Absperrarmatur, d. h. bei Stillstand der Pumpe, ist das druckseitige Rohrleitungssystem hierdurch zuverlässig gegen die Niederdruckseite abgeschottet. Undichtigkeiten an der Membran 4 oder der Spindel­ durchführung 11 führen dadurch lediglich zu einer Bypass-Strömung zwischen Saug- und Druckseite innerhalb der Pumpe und zwar nur solange die Pumpe noch gefüllt ist, ohne daß die geschlossene Absperrarmatur umgangen wird.According to the invention, the actuator 3 of the shut-off valve is arranged on the side opposite the opening direction of the closing element 2 . The interior 7 of the actuator is hermetically sealed to the valve body 1 . When the shut-off valve is closed, ie when the pump is at a standstill, the pressure-side piping system is thereby reliably sealed off from the low-pressure side. Leaks on the diaphragm 4 or the spindle bushing 11 thus only lead to a bypass flow between the suction and pressure side within the pump and only as long as the pump is still full, without the closed shut-off valve being bypassed.

Die Feder 10 wird entweder von außen einstellbar oder als kalibriertes, auswechselbares Federelement ausgeführt. Im Kräftespiel zwischen Federkraft, Stellkraft der Membran und Stellkraft des Ventilkegels, öffnet das Ventil so exakt bei dem vorgegebenen Pumpendifferenzdruck. Die Feder kann z. B. so eingestellt werden, daßThe spring 10 is either adjustable from the outside or designed as a calibrated, replaceable spring element. In the interplay of forces between spring force, actuating force of the diaphragm and actuating force of the valve cone, the valve opens exactly at the specified pump differential pressure. The spring can e.g. B. can be set so that

  • - gemäß der Pumpenkennlinie, das Absperrorgan in einem erforderlichen Betriebsbereich der Pumpe offen ist oder- According to the pump characteristic, the shut-off device in one required operating range of the pump is open or
  • - das Absperrorgan an einem Betriebspunkt der Pumpe zu drosseln beginnt, an dem die Fördermenge und damit die Leistungsaufnahme oder Pumpe gemäß ihrer Kennlinie unerwünscht hoch liegt.- throttle the shut-off device at an operating point of the pump begins at which the output and thus the power consumption or pump is undesirably high according to its characteristic.

In allen diesen Fällen schließt das Absperrorgan bei Stillstand der Pumpe.In all these cases, the shut-off device closes when the Pump.

Anstelle des in der Abb. 1 als Absperrarmatur beispielhaft dargestellten Ventils, können auch Schieber, Hähne oder Kolbenventile und anstelle des Membran-Stellantriebes mit Kolben, Drehflügel oder anderen Elementen ausgerüstete Stellantriebe zum Einsatz kommen.Instead of the valve shown in Fig. 1 as a shut-off valve, slides, taps or piston valves and actuators equipped with pistons, rotary blades or other elements instead of the diaphragm actuator can be used.

Zusammengefaßt sind die Vorteile der Anfahreinrichtung gemäß der Erfindung die folgenden:In summary, the advantages of the starting device according to the Invention the following:

  • - Beim Anfahren der Pumpe öffnet die druckseitige Absperrarmatur der Pumpe selbsttätig durch den sich aufbauenden Differenzdruck der Pumpe. Das bedeutet ein sicheres, von Bedienungsfehlern freies Öffnen der Armatur und damit Betriebssicherheit.- When the pump starts up, the shut-off valve on the pressure side opens the pump automatically due to the differential pressure building up the pump. That means a safe, from operating errors free opening of the valve and thus operational safety.
  • - Bei Stillstand der Pumpe ist das druckseitige Rohrleitungssystem immer zuverlässig von der Niederdruckseite abgeschottet, so daß zusätzliche Rückschlagarmaturen entfallen.- When the pump is at a standstill, the piping system on the pressure side always reliably sealed off from the low pressure side, so that additional check valves are not required.
  • - Durch die beschriebene Anordnung des Stellantriebs führen eventuelle Leckagen am Stellglied, im Beispiel die Membran oder an der Spindeldurchführung zu keinem Umgang um die Absperrarmatur und keinem Medienaustritt in die Atmosphäre, sondern nur zu einer Bypass-Strömung in der Pumpe.- Guide through the arrangement of the actuator as described possible leaks on the actuator, in the example the membrane or no handling of the shut-off valve at the spindle bushing and no media leak into the atmosphere, only to one Bypass flow in the pump.
  • - Das Entfallen der Rückschlagarmatur führt, da der Druckverlust des durch den Stellantrieb voll geöffneten Ventils oder z. B. eines Kugelhahnes wesentlich kleiner ist, als der z. B. einer federbelasteten Rückschlagklappe über die Jahre zu hohen Energieeinsparungen.- The omission of the check valve leads to the loss of pressure of the valve fully opened by the actuator or z. B. a ball valve is much smaller than the z. B. one spring loaded check valve too high over the years Energy savings.

Claims (4)

1. Selbsttätig arbeitende Absperrarmatur für Kreiselpumpen, bestehend aus einer pumpendruckseitig angeordneten und mit einem hydraulischen Stellantrieb ausgerüsteten Armatur, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stellantrieb direkt mit dem Fördermedium der Pumpe beaufschlagt wird und über den Pumpendruck die Absperrarmatur öffnet.1. Automatically working shut-off valve for centrifugal pumps, consisting of a valve arranged on the pump pressure side and equipped with a hydraulic actuator, which is characterized in that the actuator is acted upon directly with the pumped medium of the pump and opens the shut-off valve via the pump pressure. 2. Anfahreinrichtung für Kreiselpumpen gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb bei Ventilen als Absperr­ armatur, auf der zur Öffnungsrichtung des Ventilschließkegels entgegengesetzt liegenden Seite, angeordnet wird.2. Starting device for centrifugal pumps according to claim 1 thereby characterized in that the actuator for valves as a shut-off valve, on the opening direction of the valve closing cone opposite side, is arranged. 3. Anfahreinrichtung für Kreiselpumpen gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Stellantriebes mit dem Armaturengehäuse hermetisch dicht verbunden wird.3. Starting device for centrifugal pumps according to claim 1 thereby characterized in that the interior of the actuator with the The valve body is hermetically sealed. 4. Anfahreinrichtung für Kreiselpumpen gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Feder des Stellantriebes des Absperr­ organs auf die dazugehörige Pumpe abgestimmt von außen einstellbar oder als kalibriertes, auswechselbares Federelement ausgeführt wird.4. Starting device for centrifugal pumps according to claim 1 thereby characterized in that the spring of the actuator of the shut-off organs matched to the associated pump from the outside adjustable or as a calibrated, replaceable spring element is performed.
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