-
Ausschaltverfahren für Kreiselpumpen Kreiselpumpen, die mit gleichbleibender
Drehzahl fördern und mit Druckspeicherkesseln zusammen arbeiten, um sich den Verbrauchsschwankungen
anzupassen, können sehr kleine Druckspeicherkessel erhalten, ohne daß die Zahl der
Ein-und Ausschaltungen zu groß wird, wenn man die Zuführung des Druckwassers in
den Druckspeicherkessel drosselt, um so zu verhindern, daß die Pumpe während des
Füllens längere Zeit mit größerer Fördermenge, als nötig erscheint, arbeitet. Diese
Drosselung kann variabel sein.
-
Gegenstand dieser Erfindung ist eine Schaltung, bei welcher ein Strömungsmesser
die Ausschaltung der Pumpe nach der Füllung des Kessels bei größerem Verbrauch verhindert
und nur bei kleinerem Verbrauch gestattet, wobei die Ausschaltung nach Füllen des
Kessels auf beliebige Weise erfolgen kann, beispielsweise durch Zeitschalter oder
Strömungsschalter. Ferner ist Gegenstand der Erfindung die Beeinflussung der Drosselung
durch einen Strömungsmesser.
-
In der Abb. i sind die Kennlinien einer Kreiselpumpe dargestellt.
Kurve i ist die Förderhöhen-Fördermengenkurve, z die Wirkungsgradkurve, und 3 stellt
den Verlauf des Arbeitsbedarfs je Fördermengeneinheit und 4 je Verbrauchsmengeneinheit
dar. Abb. a zeigt : schematisch die Schaltgeräte. 5 ist der Druckspeicherkessel,
welcher durch den Abzweig 6 mit der Druckrohrleitung 7 verbunden ist. In den Leitungen
6 und 7 sind Klappen mit Außenhebeln angeordnet. Klappe 8 hat eine verkürzte Klappenhälfte
und am Außenhebel ein Gewicht 9 und stellt sich deshalb je nach der Strömungsrichtung
und Strömungsstärke verschieden
ein. Bei Füllung des Kessels schließt
sie sich und läßt nur den durch die verkürzte Klappenhälfte bedingten Querschnitt
frei, bei Kesselentleerung öffnet sie sich ganz. Dadurch, daß sie sich während der
Kesselfüllung schließt, tritt das Wasser nur unter Drosselung in den Kessel. Das
Gewicht 9 am Außenhebel öffnet die Klappe, sobald die Strömungsstärke gegen Ende
der Füllung zurückgeht, wobei das Gestänge io des Ausschalters ii betätigt wird,
der die Pumpe stillsetzt. Die Klappe 8 ist also nicht nur Drosselorgan, sondern
auch ein Ausschaltorgan, welches nach erfolgter Kesselfüllung die Pumpe stillsetzt,
wenn die Klappe 12, welche einen Strömungsmesser darstellt, es erlaubt. Klappe 12
ist der Strömung der Pumpenfördermenge ausgesetzt und hat ebenfalls einen Außenhebel
mit Gewicht 13, welches bestrebt ist, die Klappe zu schließen, während die Strömung
bestrebt ist, die Klappe zu öffnen. Der Schalter 15, welcher vom Außenhebel der
Klappe 12 bewegt wird, unterbricht bei höherer Stellung der Klappe 12, also bei
größerer Förder- bzw. Verbrauchsmenge, die Schaltimpulse des Schalters i i, die
über ihn geleitet werden, und beschränkt somit die Entnahme aus dem Kessel auf die
Intervalle kleineren Verbrauchs. Ist dagegen die Verbrauchsmenge auf ein gewisses
Maß zurückgegangen und hat die Klappe 12 dadurch eine sehr tiefe Stellung eingenommen,
so öffnet sie über das Gestänge 14 die Klappe 8 auch während der Kesselfüllperiode
mehr oder weniger, wodurch die Drosselung kleiner wird. Die dadurch bedingte größere
Füllmenge je Sekunde für den Kessel verhindert, daß bei kleinem Verbrauch die sekundliche
Fördermenge der Pumpe unter einen bestimmten Mindestbetrag fällt, um beispielsweise
zu verhüten, daß bei unstabilen Kennlinien die Pumpe im labilen Bereich arbeitet.
Die Füllzeit wird dabei allerdings kürzer, was in diesem Betriebsbereich, in dem
andererseits die Entleerungszeit am längsten eist, nicht viel bedeutet, da beide
sich mehr oder weniger ausgleichen. Bei größerem Verbrauch dagegen kann die Klappe
12 die Klappe 8 nicht öffnen, da die Klappe 12 und damit das Gestänge 14 zu hoch
steht. Der Drosselquerschnitt der Klappe 8 entspricht dann dem Querschnitt, der
bei geschlossener Klappe 8 verbleibt. Bei größerem Verbrauch ist daher die Füllzeit
länger und hängt nur noch vom Fülldruck ab, der mit steigendem Verbrauch fällt.
-
Das Wiedereinschalten der Pumpe kann beliebig erfolgen, beispielsweise
durch ein Kontaktmanometer am Druckspeicherkessel. Der Pumpendruck steigt infolge
der Drosselung mittels der Klappe 8 sofort auf den Druck an, der einer sekundlichen
Fördermenge entspricht, die gleich der Summe aus der sekundlichen Verbrauchsmenge
und der sekundlichen Kesselfüllmenge ist. Würde der Wasserzutritt zum Kessel nicht
gedrosselt, so würde sich gleich nach dem Einschalten ein Pumpendruck einstellen,
der lediglich etwa dem Kesseldruck entspricht und sich mit dem Kesseldruck alsdann
erhöht. Fördermenge und Verbrauchsmenge nähern sich mit fortschreitender Füllung
des Kessels. Ist die Füllung beendet, so wird die Pumpe stillgesetzt, wenn der Strömungsmesser
12 es zuläßt; nach der Entleerung des Kessels schaltet das Kontaktmanometer wieder
ein. Das Ausschalten kann also bei beliebigen Drücken erfolgen, während das Einschalten
der Pumpe nach Entleerung des Kessels bei einem bestimmten Druck mittels Kontaktmanometer
erfolgt. Bei Mitarbeit des Kessels entspricht der Arbeitsbedarf der Pumpe der Kurve
4 in Abb. i, ohne Mitwirkung des Kessels der Kurve 3. Ist der Arbeitsbedarf ohne
Mitwirkung des Kessels bei größerem Verbrauch günstig, so ist es zweckmäßig, durch
den Strömungsmesser 12 die Ausschaltimpulse zu unterbrechen, zumal kleine Kessel
bei großem Verbrauch sehr kurze Entleerungszeiten haben, was zu hohen Schaltzahlen
führt.
-
Die Drosselstellung der Klappe g ist gemäß Abb. 2 abhängig von der
Summe von Verbrauchsmenge und Füllmenge, also von der sekundlichen Fördermenge.
Es wäre weniger zweckmäßig, sie nur von der Verbrauchsmenge abhängig zu machen,
was dann der Fall wäre, wenn die Klappe 12 in Abb.2 sich nicht vor dem Abzweig zum
Kessel, sondern dahinter befinden würde. Bei gleichbleibender Verbrauchsmenge wäre
dann die Drosselung auch während der ganzen Füllperiode gleichbleibend. Es ist aber
zweckmäßiger, zu Beginn der Füllung, also bei großer Druckdifferenz gegenüber dem
Kessel, stärker zu drosseln als am Ende der Füllung, wo die Druckdifferenz nur noch
klein ist. Ist die Klappe 12 dagegen so angebracht, wie in der Zeichnung dargestellt,
so ist bei Füllbeginn die Drosselung größer als am Ende der Füllung. Die Fördermenge
verändert sich dann während des Füllvorgangs nicht zu sehr.
-
Wäre die Drosselung nicht variabel, so nähme der Kessel am Ende der
Füllung wegen des zurückgehenden Unterschieds zwischen Förderdruck der Pumpe und
Druck im Kessel weniger Wasser auf, so daß sich die Fördermenge mehr der Verbrauchsmenge
nähern würde. Bei kleinem Bedarf würde dann die Pumpe mit sehr kleiner Fördermenge
arbeiten, was bei stabilen Kennlinien bedeutet, daß sie bei sehr schlechtem Wirkungsgrad
arbeitet.
-
Die Pumpen arbeiten jedoch in diesem Bereich so selten, daß dies ohne
Bedeutung ist. Wesentlich ist aber, daß bei Verwendung kleiner Druckkessel diese
nur im Bereich kleinen Verbrauchs mitwirken und durch Drosselung vor zu großen sekundlichen
Füllmengen, welche die Füllzeiten verkürzen, bewahrt werden. Pumpen mit nicht zu
steilen Kennlinien, deren Wirkungsgradkurve ihren Scheitelpunkt bei mittleren Leistungen
und nicht bei höheren Leistungen hat, haben bei größerem Verbrauch einen günstigen
Arbeitsbedarf auch ohne Mitwirkung von Druckspeicherkesseln. Da bei kleinem Verbrauch
der Pumpendruck sich wenig ändert, ist es zweckmäßig, durch einen Strömungsmesser
die Mitwirkung des Druckkessels auf diesen Bereich zu beschränken, zumal dann Druckschwankungen
durch Saug- oder Zulaufschwankungen keinen Einfluß haben.
-
An Stelle der gezeichneten Klappen können. auch
andere
Strömungsmesser und Drosselorgane verwendet werden.