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Strahlpumpe zum Fördern von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten
Es
ist bekannt, Feststoffe dadurch zu fördern daß man sie mit einer Flüssigkeit, beispielsweise
Wasser, versetzt und Lurch eine Strahlpumpe hebt.
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Die Strahlpumpe hat, als Maschine betrachtet, zunächst einen verhältnismäßig
schlechten Wirkungsgrad. Die Wirtschaftlichkeit bei dieser Art des Fördern von Feststoffen
ist aber trotzdem recht gut, wenn man andere, dem gleichen Zweck dienende Fördereinrichtungen
in Vergleich setzt. So sind Anwendungen des allgemeinen Luftwasserhebers bekannt,
bei denen ein diesem zufließendes, von ihm unabhängig vorgebildetes Feststoff-Wasser-Gemisch
einem Klärbecken mit selbsttätigem Abfluß zugeleitet wird. Da dem Luftwasserheber
dieser Bauweise Druckluft als Treibstoff dient, kommt dessen Wiederverwendung durch
Rücklauf zum Heber nicht in Betracht. Es wurde auch bereits eine lediglich zur Förderung
von Flüssigkeiten geeignete Strahlpumpe vorgeschlagen, hinter der eine teilweise
Abscheidung der als Gemisch geförderten Flüssigkeitsteile voneinander eintritt und
die Wiederbenutzung der abgeschiedenen Treibflüssigkeit in der Treibpumpe erfolgt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Mängel
älterer Fördereinrichtungen zu beseitigen und die betriebsmäßigen und baulichen
Voraussetzungen zu schaffen, die die Förderung eines aus Feststoffen und Flüssigkeit
bestehenden Gemisches gestatten, in dem die Feststoffe in wesentlich höherer Konzentration
enthalten sind, als es bei anderen vergleichbaren Fördermitteln der Fall ist. Im
folgenden werden dieser Aufgabenstellung entsprechende Einrichtungen und Verfahren
beschrieben, die die Wirt-
schaftlichkeit der Feststofförderung
noch weiter steigern.
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Die vorstehend erläuterte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß aus der Gesamtflüssigkeit hinter der Strahlpumpe die Treibflüssigkeit ganz oder
teilweise abgeschieden und der Treibpumpe unter vollkommener oder teilweiser Ausnutzung
der Strahlpumpenförderhöhe wieder zugeführt wird. Auf diese Weise erwachsen zwei
Vorteile gleichzeitig. In stofflicherllinsicht brauchtder Bedarf an Treibwasser
nur einmal gedeckt zu werden. Wichtiger ist jedoch die zweite, energetisclle Ersparnis.
Nimmt man beispielsweise den häufig vorkommenden Fall an, daß das Treibwasser zunächst
der Oberfläche eines Teiches oder eines Flusses entnommen wird, auf dessen Grund
die Feststoffe lagern, so ergibt der vorgeschlagene Kreislauf desTreibwassers für
die Treibpumpe eine Ersparnis an notwendiger Förderhöhe, die gleich ist der Förderhöhe
der Strahlpumpe.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele im Grundzug dargestellt,
und zwar zeigt Abb. I die Anordnung einer Strahlpumpe gemäß Ausführungsbeispiel
1, Abb. 2 die Anordnung einer Strahlpumpe gemäß Ausführungsbeispiel 2, Abb. 3 die
Anordnung einer Strahlpumpe gemäß Ausführungsbeispiel 3.
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Bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlpumpe
ist eine als Kreiselpumpe ausgebildete Treibpumpe a vorgesehen, welche das Treibwasser
durch die Treibdüse b der Strahlpumpe drückt. Die Strahlpumpe saugt durch ihren
Einlauf c ein Gemisch von Feststoffen und Wasser aus einem Teich an. Dieses Gemisch
unterliegt in der Strahlpumpe dem Impulsaustausch mit dem Treibstrahl und wird so
in Pfeilrichtung in die anschließende Rohrleitung gedrückt. In diese Rohrleitung
ist nun der Entmischer d eingeschaltet. In ihm durchströmt der die Strahlpumpe verlassende
Gesamtstrom aus Treibstrom und Förderstrom zunächst eine diffusorartige Erweiterung.
Hier wird also der Gesamtstrom wesentlich verzögert, so daß die Feststoffe Zeit
finden, sich auf dem Boden des Entmischers abzusetzen, sofern die Feststoffe, wie
beispielsweise angenommen sei, schwerer sind als Wasser. Die Feststoffe mit einem
Teil des Wassers verlassen den Entmischer durch den Austrittsflansch e und die anschließende
Rohrleitung f, Das Wasser wird aus dem Dom g des Entmischers abgezogen und der Treibpumpea
durch die Treibpumpensaugleitungh wieder zugeführt. An Stelle des Entmischers d
kann auch in die Förderleitung ein ummanteltes Filterrohr eingesetzt werden, so
daß die Treibflüssigkeit durch das Filter in die Treibpumpensaugleitung h entweichen
kann. Diese Bauform ist in den späteren Ausführungsbeispielen (Abb. 2, 3) schematisch
dargestellt. Vorliegend nicht gezeigt sind die an sich bekannten Hilfsmittel zum
ersten Auffüllen der Treibwasserleitung.
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Das beschriebene Verfahren, das Treibwasser im Kreislauf auszunutzen,
wird dann besonders wirtschaftlich, wenn die Strahlpumpe mehrstufig gebaut wird.
Soll nämlich die Strahlpumpe größereFörderhöhen überwinden, so werden bei einstufiger
Bauart die Geschwindigkeiten in der Treibdüse und auch im Mischraum der Fangdüse
höher als mit Rücksicht auf Abnutzung empfehlenswert ist. Hier liegt die mehrstufige
Förderung nahe, bei der jede einzelne Stufe mit geringeren Geschwindigkeiten arbeiten
darf. Würde man bei einer mehrstufigen Strahlpumpe Treibwasser nicht nachträglich
abziehen, so würde der Gesamtstrom von Stufe zu Stufe in geometrischer Progression
immer mehr im wahren Sinne des Wortes verwässert werden. Damit würde die Wirtschaftlichkeit
des Fördervorganges unerträglich absinken. Es wird deshalb erfindwlgsgemäß weiter
yorgeschlagen, daß die Treibflüssigkeit hinter jeder Stufe oder Stufengruppe der
Strahlpumpe abgeschieden und im Sinne des Haupterfindungsgedankens ausgenutzt wird.
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Wird eine mehrstufige Strahlpumpe in der geschilderten Art gebaut,
so kann es zweckmäßig sein, daß jede Strahipumpenstufe oder Stufengruppe von einer
besonderen Treibpumpe bedient wird. Zweckmäßig erhalten diese einzelnen Treibpumpen
einen gemeinsamen Antrieb. Man mag sie auch mit einer gemeinsamen Welle ausrüsten
oder die einzelnen Treibpumpen in einem gemeinsamen Gehäuse unterbringen.
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Eine dementsprechende Ausführung zeigt Abb 2.
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Hierin bedeutet die Strahlpumpe erster Stufe.
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Die Triebflüssigkeit wird durch die Treibdüse 2J zugeführt und hinter
der Strahlpumpe durch den gestrichelt gezeichneten Filtereinsatz li wieder abgezogen.
m1 ist die Treibpumpe. welcher das Treibwasser vom Filtereinsatz 11 zugeführt wird;
das Treibwasser wird dann durch die Treibpumpe fin wieder in die Treibdüse 1e1 gedrückt.
In genau der gleichen Weise ist die zweite Stufe aufgebaut, deren einzelne Teile
mit den Buchstaben 2J i2, 12 m2 bezeichnet sind. In dem Beispiel ist auch noch eine
dritte Stufe i3, ks, 13, Wi gezeichnet. In Abb. 2 sind die drei Treibpumpen m1,
i.2 und 783 gesondert gezeichnet. Wie bereits erwähnt wurde, können diese Treibpumpen
auch einen gemeinsamen Antrieb, eine gemeinsame Welle oder ein gemeinsames Gehäuse
besitzen.
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Eine andere Art der Verbindung der einzelnen Strahlpumpengruppen
mit dem Treibpumpenaggregat ergibt sich dadurch, daß die Treibströme der einzelnen
Strahlpumpengruppen so überlagert werden, daß der Treibstrom der ersten Strahlpumpenstufe
von der ersten bis it-ten Treibpumpenstufe gefördert wird; hierbei bedeutet n eine
zweckmäßig gewählte positive ganze Zahl. Entsprechend soll der Treibstrom der zweiten
Strahlpumpenstufe von der zweiten bis (n + I)-ten Treibpumpenstufe gefördert werden
usw. Von der zweiten bis zur n-ten Treibpumpenstufe überlagern sich also die Treibströme
der ersten und zweiten Strahlpumpens stufe; für die folgenden Treibpumpenstufen
gilt sinngemäß Entsprechendes.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Bauart. Auch in diesem
Beispiel sind wiederum drei Strahlpumpenstufen angenommen, und zwar ist die
erste
Strahlpumpenstufe mit nl, die zweite mit n2 und die dritte mit n3 bezeichnet. Es
bedeutet o die Kreiselpumpe, die als Treibwasserpumpe benutzt wird. Diese Pumpe
ist beispielsweise sechsstufig gebaut; die einzelnen Stufen sind in Abb. 3 mit den
Ordnungszahlen I, II... VI belzeichnet. Es ist nun die erste Treibpumpenstufe für
den einfachen Treibwasserstrom, die zweite Stufe für den doppelten, die dritte und
vierte Stufe für den dreifachen, die fünfte Stufe wieder für den doppelten und die
sechste Stufe für den einfachen Treibwasserstrom ausgelegt. Das Treibwasser der
ersten Strahlpumpenstufe wird der vierten Treibpumpenstufe entnommen, hinter der
ersten Strahlpumpenstufe wieder abgezapft und der Treibpumpe vor ihrer ersten Stufe
wieder zugeführt. Entsprechend wird das Treibwasser der zweiten Strahlpumpenstufe
der fünften Treibpumpenstufe entnommen, wieder abgezapft und hinter der ersten Treibpumpenstufe
wieder zugeführt. Sinngemäß ähnliches gilt für die dritte und etwa folgende Strahlpumpenstufen.
In dem in Abb. 3 wiedergegebenen Beispiel hat n also den Zahlenwert 4.
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PATENTANSPRt} CHE : I. Strahlpumpe zum Fördern von mit Feststoffen
versetzten Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Gesamtflüssigkeit
hinter der Strahlpumpe die Treibflüssigkeit ganz oder teilweise abgeschieden und
der Treibpumpe unter vollkommener oder teilweiser Ausnutzung der Strahlpumpenförderhöhe
wieder zugeführt wird.