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Kreiselpumpenanlage, insbesondere hydraulische Speicheranlage Kreiselpumpenanlagen,
insbesondere hydraulische Speicheranlagen mit Abschlußorgan auf der Druckseite,
werden mit immer größeren Pumpeneinheiten ausgerüstet, so daß auch die Druckleitungen
einen beträchtlichen Durchmesser erhalten. Da diese Kreiselpumpen von Elektromotoren
angetrieben werden, muß für den Fall, daß der Motor stromlos wird, ein schnell schließendes
Abschlußorgan in der Druckleitung vorgesehen sein, da schon innerhalb weniger Sekunden
ein Rückwärtsströmen des Wassers eintritt.
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Ein derartiger schneller Schluß ist bis jetzt nur durch Anwendung
eines Leitrades mit Drehschaufeln annähernd zu erreichen. Hiermit ist aber der Nachteil
verbunden, daß trotz eines solchen Leitrades ein besonderes Abschlußorgan in der
Druckleitung nicht entbehrt werden kann, wodurch die Anlagekosten erheblich erhöht
werden.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbilligung von solchen Kreiselpumpenanlagen,
indem eine Vorrichtung den Einlaß von Luft in die Kreiselpumpe in Abhängigkeit von
dem Wechsel des Flüssigkeitsdurchlaufes durch die Kreiselpumpe oder der damit in
Zusammenhang stehenden Änderung einer Betriebsgröße der Pumpe oder des Antriebsmotors
steuert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß das Rückwärtsströmen von Wasser
durch die Pumpe ungefährlich wird und daß nunmehr die Zeit zum Schließen der Druckleitung
frei gewählt werden kann. Dadurch genügt anstatt eines teuren Schnellschlußorgans
ein langsam schließendes Abschlußorgan in der Druckleitung, das infolge der längeren
Schließzeit sicherer und ohne Vibrationen auch große Querschnitte abschließen kann.
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Vorteilhaft wird durch eine Vorrichtung der Lufteinlaß beim Inbetriebsetzen
der Pumpe gesperrt.
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Ferner kann die an die Laufradwelle angeschlossene Luftzufuhrleitung
mit einem Abschlußorgan versehen sein, das durch einen sich mit dem Wechsel des
Flüssigkeitsdurch= laufes einstellenden Flügel auf mechanischem, hydraulischem oder
elektrischem Wege betätigt wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Das Laufrad z der Speicherpumpe i einer hydraulischen Speicheranlage
saugt das Wasser zu beiden Seiten aus den Saugrohren 3 an und fördert es durch das
Leitrad q. in das Spiralgehäuse 5, dessen Druckstutzen 6 an die Druckleitung 7 angeschlossen
ist. Die Druckleitung 7 ist mit einem Abschlußorgan 8 versehen. Das Laufrad 2 ist
auf der Welle 9
befestigt, die mit der Welle io eines nicht gezeichneten
elektrischen Motors gekuppelt ist.
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In der Druckleitung 7 ist ein Flügel I I vat4@ gesehen, der sich in
der Richtung der Wasserströmung einstellt, die im Pumpenbetrieb im* Sinne des Pfeiles
12 verläuft. Das mit dem Flügel i i verbundene Zahnrad 13 greift in das Zahnsegment
14 ein, dessen Radius doppelt so. groß ist wie derjenige des Zahnrades 13. Das Zahnsegment
14 verstellt mittels der Stange 15 das Absperrorgan 16, das die Leitung 17 zum Zuführen
von Luft absperrt.
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Die Leitung 17 ist mittels der Stopfbüchse i9 an die Welle 9 angeschlossen;
die eine Längs-1>ohrung 2o und eine Querbohrung 21 aufweist, so daß die.Luft aus
der Leitung 17 durch diese Bohrungen in den Hohlraum 22. der Niabe 23 des Laufrades
2 gelangt. Der Hohlraum 22 steht durch Bohrungen 24 mit dem Saugraum des Laufrades
ä in Verbindung.
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Wenn beim Pumpenbetrieb das Wasser in der Richtung des Pfeiles 12
strömt, so steht der Flügel i i in der gezeichneten Stellung, und das Abschlußorgan
16 ist geschlossen, so daß keine Luft aus der Nabe 23 in den Saugraum des- Laufrades
2 austreten kann. Fällt aus irgendeinem Grunde der Strom für den die Pumpe antreibenden
Elektromotor aus, so hört die Förderung der Pumpe i alsbald auf, und um zu vermeiden,
daß das an die Druckleitung 7 angeschlossene Speicherbecken sich durch die Pumpe
entleeren würde, wird das Abschlußorgän 8 beim Ausfall des Stromes beim Antriebsmotor
der Pumpe mittels eines Stromwächters oder eines anderen Relais, das z. B. das Steuerorgan
des Servomotors zum Schließen des beweglichen Teiles des Organs$ auslöst, geschlossen,
Das Schließen des Organs 8 nimmt jedoch einige Zeit in Anspruch, und die Wasserströmung
in der Druckleitung 7 kehrt bereits nach einigen Sekunden um- und hat eine dem Pfeil
12 entgegengesetzte Richtung. Infolgedessen dreht sich der Flügel i 1 im Sinne des
Pfeiles 25,in die strichpunktierte Lage und das Segment 14 um 90°, so daß das Abschlußorgan
16 von der Stellung I in die Stellung II gelangt und die Luftzufuhr zum Raum 22
öffnet. Das rückwärtsströmende Wasser tritt vom Druckrohr? in den Stutzen 6 und
in das Spirälgehäuse 5 der Pumpe i ein und durchströmt rückwärts das Leitrad 4 und
das" Laufrad 2 der Pumpe i. Dadurch wird der beim Pumpenbetrieb vorhandenen Drehrichtung.des
Laufrades 2 entgegengewirkt, das Laufrad :2 allmählich abgebremst, bis es seine
Drehrichtung wechselt und nunmehr, durch das rückwärtsströmende Wasser beschleunigt,
als.Turbine den Antriebsmotor in umgekehrtem Drehsinne antreibt. Die Schaufelung
des Laufrades 2 ist strömungstechnisch für den Wasserdurchtritt von dein Saugraum
des Laufrades 2 zum Leit-@laä4 ausgebildet, so daß beim Durchströmen e L ufrades:2
im entgegengesetzten Sinne e a eine ungeordnete Strömung entsteht, die durch die
dabei auftretenden Wasserschläge insbesondere die Saugkrümmer 3 der Pumpe i gefährden
kann. Durch die Zuführung von Luft in den Saugraum des Laufrades 2 wird ein Luft-Wasser-Gemisch
gebildet, das kompressibel ist und die Gefahr einer Beschädigung der Pumpe ausschließt.
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Sobald der Antriebsmotor der Pumpe wieder Strom erhält und die Pumpe
wieder fördert, wird das Abschlußorgan 16 durch den in die gezeichnete Stellung
zurückgekehrten Flügel i i geschlossen, und die Luftzufuhr zur Pumpe hört auf.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß außer der Vermeidung
einer Gefährdung der Pumpe durch das rückwärtsströmende Wasser auch Wasserschläge
in der Druckleitung infolge zu raschen Schließens des Abschlußorgans vermieden werden.
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Die Luftzufuhr in den Saugraum des Pumpenlaufrades hat den Vorteil,
daß der Druck der Luft verhältnismäßig gering sein kann. Bei genügendem Unterdruck
kann ein besonderer Verdichter für die Luft entbehrt und einfach mittels der Leitung
17 eine Verbindung zur Außenluft hergestellt werden.
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Es kann aber auch die Luft innerhalb der Zellen des Laufrades .2 zugeführt
werden oder anstatt durch die Welle. von außen in die Saugrohre, in das Leitrad
oder in das Spiralgehäuse der Pumpe. Bei der Zufuhr von Luft durch an das Saugrohr
angeschlossene Luftleitungen können die Druckluftleitungen innerhalb des Saugrohres
durch Rohre fortgesetzt werden, die zum Saugraum des Laufrades 2 führen, so daß
erst dort die Vermischung von Wasser und Luft stattfindet, z. B. an Stellen, wo
bei der Rückwärtsströmüng des Wassers durch die Pumpe Wirbel entstehen.
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Das, Öffnen des Abschlußorgans 16 kann anstatt in Abhängigkeit von
der Richtung der Wasserströmung im Druckrohr 7 auch mittels des überwachungsrelais
des Antriebsmotors der Pumpe i verstellt werden, indem das Relais bei einer Stromänderung,
die" einen Wechsel, des Flüssigkeitsdurchlaufs in der Pumpe nach sich ziehen würde,
z. B. einen Servomotor in Betrieb setzt, der die Öffnung des Abschlußorgans 16 bewirkt.
Das Relais kann sowohl auf die Stromstärke, die-Höhe der Spannung oder bei Drehstrommotoren
auf eine Änderung der Phasenverteilung auf die drei Leiter ansprechen. Es kann aber
auch der Servomotor
zum Öffnen des Abschlußorgans 16 unter dem
Einfluß der mit dem Rückwärtsströmen des Wassers durch die Rückleitung verbundenen
Druckänderung in der Pumpe bzw. mit dem Drehzahlabfall oder dem Drehzahlwechsel
oder der Wassergeschwindigkeit in der Pumpe oder in der Druckleitung in Betrieb
gesetzt werden.
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Wenn der Lufteinlaß in Abhängigkeit von einer Änderung der Drehzahl
der Pumpe gesteuert wird, so kann, um einen Lufteinlaß beim Inbetriebset.zen der
Pumpe zu vermeiden, eine Vorrichtung während des Inbetriebsetzens den Lufteinlaß
sperren, indem z. B. gleichzeitig mit der Betätigung des Schalters zum Inbetriebsetzen
der Pumpe bzw. des Kupplungshebels das Abschlußorgan 16 in seiner geschlossenen
Stellung festgehalten wird.
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Der Flügel i i oder das ihn ersetzende Organ kann durch ein mechanisches,
hydraulisches oder elektrisches Gestänge das Abschlußorgan 16 betätigen.