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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren für
den Start von Flüssigkeitsförderpumpen,
die nicht imstande sind, beim Anlauf selbst Flüssigkeit anzusaugen, wenn sie
sich erheblich über dem
Niveau der zu pumpenden Flüssigkeit
befinden, aber selbsttätig
saugen können,
sobald sie zu fördern begonnen
haben. In der Praxis ist es oft erforderlich, Pumpen oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels
zu installieren, so dass sie Flüssigkeit
durch eine Förderleitung
ansaugen müssen,
weil Flüssigkeitsvorräte aus natürlichen
Gründen
häufig
tiefer als ihre Umgebung liegen, und weil Tauchpumpen oder Pumpen
in einem Geschoss neben oder unter der Flüssigkeit (so dass die Förderung
durch Schwerkraft erfolgt) teure und komplizierte Lösungen darstellen,
sie sich nur für permanente
Installationen eignen, und auch dann nur, wenn sie durch einen Elektromotor
angetrieben werden. Bei großen,
durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen mobilen Pumpen ist die
Installation auf einer Ebene, die eine Förderung durch Schwerkraft zuließe, in den
meisten Fällen
ausgeschlossen.
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Es sind etliche Pumpen bekannt, die
imstande sind, Luft oder andere Gase und daher auch Flüssigkeiten
beim Anlauf von einer tiefer gelegenen Ebene anzusaugen, so zum
Beispiel verschiedene Kolbenpumpen, Schraubenpumpen usw. Eine gemeinsame
Eigenschaft solcher Pumpen ist ihre präzise Konstruktion mit hochpolierten
inneren Gleitflächen, um
die Gasdichte sicherzustellen. Der Nachteil dieser selbststartenden
Pumpen ist der, dass sie sich schlecht für Flüssigkeiten eignen, die durch
Sand, Erde, Gras, Stroh usw. verschmutzt sind, weil die besagten
Gleitflächen
dadurch leicht beschädigt
werden und die Pumpen zur Gasförderung
untauglich werden. Andere Betriebsverhältnisse, die den Gleitflächen schaden,
sind Kavitation und Leerlauf, der häufig zu Überhitzung führt.
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Ein Pumpentyp, der besonders einfach
und kostengünstig
ist und sich für
den Einsatz bei stark verschmutzten Flüssigkeiten wie in Landwirtschaft, Baugewerbe,
Straßenreinigung
usw. eignet, sind die so genannten Turbopumpen, die nach einem hydrodynamischen
Prinzip arbeiten und keine der oben genannten Gleitflächen haben.
Besonders weit verbreitet ist die als Zentrifugalpumpe bekannte
Variante. Die besagten Turbopumpen können tatsächlich selbstsaugend funktionieren,
sobald sie mit Flüssigkeit
gefüllt
sind und das anfänglich
vorhandene Gas verdrängt
ist. In der Regel können
sie aber kein Gas pumpen, und damit beim Anlauf keine Flüssigkeit
von einem tiefer gelegenen Punkt ansaugen. Eine übliche Methode zur Lösung dieses Problems
besteht darin, ein Rückschlagventil
am unteren Ende der Förderleitung
anzubringen und die Pumpe sowie die Förderleitung von oben mit Wasser
zu füllen.
Das ist nur einmal erforderlich, wenn die Pumpe erstmals in Betrieb
genommen wird. Diese Methode ist aber umständlich und besonders schlecht
geeignet für
mobile Pumpeinsätze,
wenn die Förderleitung
ständig
entleert werden muss (so zum Beispiel, wenn die Pumpe auf einem
Tank montiert ist und dazu dient, den Tank an einem Ort zu füllen, an
einem anderen Ort zu entleeren, danach wieder am ersten Ort zu füllen usw.). Ein
anderes häufiges
Problem, das bei aussetzendem Betrieb an einem festen Ort auftritt,
besteht darin, dass sich Verunreinigungen in der Flüssigkeit
auf dem Rückschlagventil
absetzen. Dieses schließt dann
bei stillstehender Pumpe nicht mehr richtig, so dass sich beim nächsten Start
keine Flüssigkeit
mehr in der Pumpe befindet.
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Die Patentschrift NL-A-8601817 beschreibt eine
zur Bewässerung
von Agrarflächen
vorgesehene Vorrichtung bestehend aus einer Zentrifugalpumpe und
einem Saugrohr, durch das Wasser aus einem Graben angesaugt werden
kann. Eine Hilfspumpe ist an das untere Ende des Saugrohrs über einem Bodenventil
angeschlossen, und hat die Aufgabe, das Schneckengehäuse der
Zentrifugalpumpe während
des Anlaufs mit Wasser zu füllen.
Nach dem Anlauf kann die Hilfspumpe abgeschaltet werden und das
Wasser strömt
durch das Bodenventil.
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Ein wesentlicher Zweck der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine traktorangetriebene Pumpvorrichtung
zur Förderung
von Flüssigkeiten bereitzustellen,
deren Gesamtleistung größer ist
als die von früheren ähnlichen
Vorrichtungen, und die Kavitationen in der Zuführung vorbeugt. Ein weiterer Zweck
der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme von
Pumpen zu vermeiden, die nicht imstande sind, Flüssigkeiten beim Anlauf selbst anzusaugen,
wenn sie sich deutlich über
dem Niveau der zu pumpenden Flüssigkeiten
befinden, was hauptsächlich
auf ihrer mangelnden Fähigkeit
Luft zu pumpen beruht. Die Erfindung bringt eine Lösung dieser
Probleme und ist durch den charakteristischen Teil des Patentanspruchs
1 definiert.
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Die bisher verwendete Technik wird
hier genauer an Hand eines praktischen Beispiel erklärt (siehe 1). An einen Landwirtschaftstraktor
(1, 1), der
standardmäßig mit
einer Zapfwelle (2) zur Abnahme mechanischer Kraft vom
Verbrennungsmotor des Traktors und mit einer Hydraulikanlage – bestehend
aus Hydrauliköltank,
einer durch den genannten Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe
(3), Ventilen (4) und Schnellkupplungen für ein externes
Hydrauliksystem (5) – ausgerüstet ist,
wird über
die Zapfwelle eine große
Zentrifugalpumpe (6) mit 25–50 kW Leistung angeschlossen,
deren Förderleitung
(7) in den Flüssigkeitsbehälter (8)
führt.
Am unteren Ende der Förderleitung
ist ein einfaches, mehr oder weniger dicht schließendes Rückschlagventil
(9) und eine eintauchbare, durch einen Hydromotor angetriebene
Zentrifugalpumpe (10) angebracht, deren Auslass oberhalb
des Rückschlagventils
liegt, und die ihre Hydraulikflüssigkeit von
der eingebauten Hydraulikanlage des Traktors über einen der Schläuche (11)
oder (12) erhält,
wobei der andere Schlauch als Rücklaufleitung
für die
Hydraulikflüssigkeit
dient). Vor dem Anlauf der Zentrifugalpumpe (6) wird die
Zentrifugalpumpe (10) gestartet, worauf das Rückschlagventil
(9) nach unten schließt,
und die Förderleitung
(7) und die Zentrifugalpumpe (6) sich mit Flüssigkeit
füllen.
Dann wird die Zentrifugalpumpe (6) mit Hilfe der Zapfwelle
des Traktors gestartet, worauf das Rückschlagventil öffnet und
die hydraulisch angetriebene Pumpe (10) falls gewünscht abgestellt
werden kann. Dieses Verfahren ist mehrfach praktisch erprobt worden
und hat sich dabei ausgezeichnet bewährt. Die Pumpen können auch
in der umgekehrten Reihenfolge als oben beschrieben gestartet werden.
Im Falle einer Kavitation in der Förderleitung oder anderen Umständen, die
zum „Aussetzen" der Pumpe (6)
führen,
ist ein Neustart sehr leicht durch eine einfache Betätigung der
Hydraulikventile (4) des Traktors möglich.
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Viele praktische Umstände lassen
das Verfahren gemäß obiger
Beschreibung als vorteilhaft erscheinen. Eine hydraulische angetriebene
Tauchpumpe mit genügend
Leistung, um die Förderleitung (7)
und die Pumpe (6) rasch zu füllen, kann sehr einfach, billig
und leicht (nur wenige Kilogramm Gewicht) sein. Die Antriebskraft
ist in vielen Fällen
zu geringen Kosten verfügbar,
da der Verbrennungsmotor (meistens ein Dieselmotor) zum Antrieb
der großen,
an die Zapfwelle angeschlossenen Pumpe serienmäßig im Fahrzeugbau hergestellt
wird und in diesem Fall standardmäßig mit einer kleinen Hydraulikpumpe
für verschiedene
Servogeräte
des Fahrzeugs ausgerüstet
oder zumindest dafür
vorbereitet ist.
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Im folgenden wird die Pumpvorrichtung
gemäß der Erfindung
beschrieben. Eine spezialkonstruierte und durch einen Hydromotor
(13d) angetriebene Zentrifugalpumpe (13, 2) wird am unteren Ende der
Förderleitung
(7, 1) angeschlossen. Diese
Pumpe ersetzt sowohl die Pumpe (10, 1) und das Rückschlagventil (9, 1), wobei die gesamte gepumpte
Flüssigkeit
durch die Pumpe (13) strömt. Um eine effiziente Kraftübertragung
und einfache Handhabung zu erzielen, ist es ist bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung
häufig
wünschenswert, die
hydraulische Tauchpumpe im Vergleich zu der direkt vom Verbrennungsmotor
angetriebenen Pumpe klein zu halten. Deshalb muss die Pumpe (13)
für einen
wesentlich größeren Flüssigkeitsstrom
ausgelegt werden als sie selbst fördern könnte. Dazu macht man das Pumpengehäuse (13a, 2) und seine Auslassöffnung (13b)
wesentlich breiter als das Flügelrad
(13c). Eine Lösung
laut obiger Beschreibung, bei der die gesamte gepumpte Flüssigkeit
durch die Pumpe (13) strömt, erlaubt auch einen Dauerbetrieb der
Pumpe, was dazu beiträgt,
die Gesamtleistung zu erhöhen
und Kavitationen in der Förderleitung
zu vermeiden.