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Flüssigkeitspumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitspumpe
mit einem Pumpenraum, in dem der Druck durch abwechselndes Erzeugen von Dampf und
Niederschlagen desselben zwischen Über- und Unterdruck wechselt, mit dem Erfolg,
daß bei Überdruck eine Flüssigkeitsmenge aus dem Pumpenraum (beim Pumpenhub) herausgepreßt
und bei Unterdruck eine Flüssigkeitsmenge in den Pumpenraum wiederum (beim Ansaughub)
hineingesaugt wird.
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Gemäß der Erfindung besteht der Dampferzeuger aus einer Elektrodenanlage
in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, z. B. Wasser, während der Pumpenraum
eine intermittierend wirkende Kühlvorrichtung enthält, deren Umschaltung aus dem
wirksamen in den unwirksamen Zustand und umgekehrt von der Flüssigkeitshöhe im Pumpenraum
abhängt. In Weiterbildung der Erfindung wird die Umschaltung durch das Anordnen
zweier in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit angebrachter Hilfselektroden gesichert,
von denen die eine der beiden dazu dient, die Kühlvorrichtung am Ende des Pumpenhubes
einzuschalten, während die andere die Kühlvorrichtung am Ende des Saughubes ausschaltet.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, der Kühlvorrichtung
ein Kühlmittel durch ein Ventil zuzuführen, das elektromagnetisch von einem Steuerstromkreis
betätigt wird, der von der einen der genannten Hilfselektroden derart gesteuert
wird, daß das Ventil sich öffnet und das Kühlmittel in die Kühlvorrichtung hineinströmt
und
von der anderen der genannten Elektroden außer Tätigkeit gesetzt wird, so daß das
Ventil wieder frei gemacht wird und sich schließt. Ein Vorteil besteht darin, daß
man nach der Erfindung das aus der Kühlvorrichtung ablaufende Kühlmittel dazu verwenden
kann, Wärme an die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit abzugeben, was besonders
bedeutungsvoll ist, wenn es sich beispielsweise darum handelt, Speisewasser in einen
Dampfkessel zu pumpen. Die dampferzeugenden Elektroden können im Pumpenraum angeordnet
oder auch in einem besonderen Gefäß untergebracht sein, dessen Dampfraum mit dem
Dampfraum des Pumpenraumes in Verbindung steht, wobei das Volumen des Dampferzeugungsgefäßes
zweckmäßig wesentlich kleiner ist als das des Pumpenraumes.
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Die Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben,
in welchen Fig. i schematisch eine Anlage nach der Erfindung darstellt; Fig. 2 stellt
eine abgeänderte Ausführung dar, Fig. 3 eine abgeänderte Einzelheit; Fig. q. zeigt
eine weitere Ausführungsform.
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Bei der in Fig. i gezeigten Ausführungsform ist die Pumpe als stehendes
zylindrisches Gefäß i ausgeführt, in das drei dampferzeugende Elektroden 2 eintauchen.
Elektrische Zuleitungen 3 sind durch isolierende Durchführungen im Deckel des Pumpengefäßes
an die Elektroden 2 herangeführt. Das Gefäß i oder ein mit demselben metallisch
verbundener Teil ist mit einer elektrischen Rückleitung versehen, zweckmäßig mit
Erdpotential und z. B. mit einem elektrischen Nulleiter 22a verbunden.
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In dem Gefäß i befinden sich zwei Hilfselektroden 6a und 6b mit Zuleitungen
7a und 7b, die mittels isolierender Durchführungen durch die Gefäßwand hindurchgeführt
sind. Das Gefäß i ist durch ein Rohr 9 am Boden mit einer Zuleitung io verbunden.
In dem oberen Teil des Gefäßes i und zweckmäßig oberhalb der wirksamen Oberfläche
der Hilfselektrode 6a ist eine Kühlschlange i i in einer oder mehreren Windungen
angeordnet. Das Eintrittsende der Kühlschlange steht durch ein normalerweise geschlossenes
Ventil 12 mit einer Wasserleitung 13 in Verbindung, die mit einem gewöhnlichen Absperrhahn
14 versehen ist. Das Austrittsende der Kühlschlange steht durch ein Rohr 15 mit
einem Flüssigkeitsbehälter 16 in Verbindung, von dessen unterem Teil das Rohr io
ausgeht. Das Gefäß 16 ist oben mit einem Niveaurohr 17 und unten mit einem Abläßhahn
i8 versehen. Die Zuleitung io ist mit zwei Rückschlagventilen 20 und 21 versehen,
die derart wirken, daß sie Flüssigkeit nur in Richtung der Pfeile durchlassen, in
der entgegengesetzten Richtung aber absperrend wirken. Die Druckleitung ioa führt
beispielsweise in ein unter Druck stehendes Gefäß, das gespeist werden soll.
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Die Leitungen 3 sind von einer Dreiphasenleitung 22 über einen Schalter
23 abgezweigt. An die Leitung 22 ist ebenfalls über den Schalter 23 eine Leitung
24 angeschlossen. Von dort zweigt eine Leitung ab, die über eine Relaisspule 25,
einen Kontakt 26 und die Leitung 7a zur Hilfselektrode 6a führt. Ein anderer Zweig
führt von der Leitung 2,4 über normalerweise geschlossene Kontakte 27 und 28, die
Leitung 29, eine Relaisspule 30 sowie eine Rückleitung 31 zur Nulleitung
22a zurück. Die Relaisspule 3o regelt das normalerweise geschlossene Ventil 12,
das geöffnet wird, wenn die Spule von elektrischem Strom durchflossen wird. Wenn
das Relais 25 stromführend ist, werden die Kontakte 27, 28 unterbrochen, während
eine Verbindung zwischen dem Kontakt 26 und einem Kontakt 32 und der Leitung 7b
zur Hilfselektrode 6b geschlossen wird.
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Die Vorrichtung funktioniert in der folgenden Weise. Es sei angenommen,
daß die Oberfläche im Gefäß r die Lage Ni einnimmt und die Vorrichtung kalt ist.
Beim Einschalten des Schalters 23 wird durch die Leitung 2q, das Relais 25, die
Leitung 7a, die Hilfselektrode 6a, die Flüssigkeit im Gefäß i, das Metall des Gefäßes
i und die Rückleitung 31 ein Stromkreis geschlossen. Das Relais 25 öffnet den Kontakt
28, wodurch die Relaisspule 30 stromlos wird und das Kühlwasserventil 12
geschlossen bleibt. Da das Relais 25 von Strom durchflossen ist, wird auch der Kontakt
26, 32 geschlossen, und der Strom durchfließt auch die Leitung 7b, die Hilfselektrode
6b sowie die Flüssigkeit im Gefäß i und fließt über die Gefäßwände und die Leitung
31 zurück. Durch das Schließen des Schalters 23 fließt auch Wechselstrom durch die
Leitungen 3 zu den Elektroden 2, so daß die Flüssigkeit im Gefäß i zu verdampfen
beginnt.
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Durch die fortschreitende Verdampfung beginnt allmählich der Druck
im Gefäß i zu steigen. Wenn der Druck genügend kräftig geworden ist, um den Gegendruck
der Flüssigkeit in der Druckleitung ioa links vom Rückschlagventil2i zu überwinden,
beginnt Flüssigkeit aus dem Gefäß i auszutreten und fließt durch die Leitung 9 sowie
durch das Rückschlagventil21, das der Druckflüssigkeit den Weg freigibt. Die Oberfläche
im Gefäß i sinkt, und die Berührung zwischen der Flüssigkeit und der Hilfselektrode
hört auf, so daß der Strom in der Leitung 7a unterbrochen wird. Das Relais 25 bleibt
aber immer noch Tiber den Kontakt 26, 32 und die Elektrode 6b stromführend. Wenn
das Flüssigkeitsniveau im Gefäß i bis zur strichpunktierten Lage N2 gesunken ist,
hört die Berührung auch mit der Elektrode 6b auf; der Strom in der Relaisspule 25
wird unterbrochen, so daß das Relais 25 seinen Anker losläßt und der Kontakt 26,
32 unterbrochen wird, während der Kontakt 27, 28 geschlossen wird. Dabei wird ein
Stromkreis durch die Leitung 29, die Relaisspule 30 und die Leitung 31 zur
Nullleitung 22a zurück geschlossen. Das Relais 30 tritt in Wirkung, und das
Ventil 12 wird geöffnet, so daß Kühlmittel, z. B. Leitungswasser, durch die Leitung
13, die Rohrschlange i i und das Rohr 15 in den Behälter 16 strömt. Dadurch wird
der Dampf im Gefäß i abgekühlt,. so daß der Überdruck schnell abnimmt, wodurch sich
zunächst das Rückschlagventil 21 schließt und der Überdruck in Uhterdruck übergeht.
Dadurch öffnet sich das Rückschlagventil 2o und läßt Flüssigkeit vom Behälter 16
durch das
Rohr io hindurch, die durch das Rohr 9 in das Gefäß i
einströmt. Wenn die Flüssigkeit im Gefäß i die Elektrode 6b wieder benetzt, ändert
sich noch nichts, weil ja der Kontakt 26, 32 offen steht. Wenn aber die Oberfläche
wieder die Lage Ni erreicht hat, wird der Relaisspule 25 wieder Strom zugeführt,
so daß der Kontakt 27, 28 unterbrochen wird. Das Relais 30 wird dadurch stromlos
und schließt das Ventil 12, wobei gleichzeitig der Kontakt 26, 32 geschlossen wird.
Dadurch wird die Kühlperiode beendet, und es wird wieder Dampf im Gefäß i entwickelt,
das mit Frischwasser bis zur Höhe @'i gefüllt ist.
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Da die Rohrschlange i i vom Kühlmittel durchflossen wird, nimmt das
Kühlen des Dampfes immer eine bestimmte, wenn auch kurze Zeit in Anspruch. Im allgemeinen
ist daher der Pumpenraum ganz geleert, bevor die Oberfläche wieder zu steigen anfängt
und allmählich die Elektrode 6b erreicht. Das Rohr 9 soll deshalb genügend tief
unten angeschlossen werden, am besten am Boden des Pumpenraumes i, um das Volumen
des Pumpenraumes ganz ausnutzen zu können.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig.
i vor allem dadurch, daß die dampferzeugenden Elektroden 2 in einem besonderen Verdampfungsgefäß
8 angeordnet sind. Im Pumpengefäß i sind nur noch die Hilfselektroden 6a und 6b
untergebracht. Das Gefäß 8 ist am oberen Teil mit einer Dampfleitung 5 versehen,
die zum oberen Teil des Pumpengefäßes i führt. Außerdem ist das Gefäß 8 oben mit
einer Flüssigkeitszuleitung i9 versehen, die von einer Zuleitung io abgezweigt Ist.
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Da das Gefäß 8 als Tasche ausgebildet ist, ist das dortige Flüssigkeitsniveau
von den Niveauschwankungen im Gefäß i unabhängig und wird allein von der Verdampfungsgeschwindigkeit
bestimmt. Infolgedessen kann die Ouerschnittsfläche des Gefäßes 8 wesentlich kleiner
gewählt werden als diejenige des Gefäßes i, so daß die Wassermenge, die bis zur
Verdampfungstemperatur erwärmt werden muß, auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
Die Mündung des Rohres i9 in das Gefäß 8 wird zweckmäßig in gleicher Höhe mit der
Oberfläche Ni am Ende des Ansaughubes angebracht, während die Mündung des Rohres
5 in das Gefäß 8 etwas höher liegt.
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Der unmittelbare Anschluß des Rohres i9 an die Zufuhrleitung io vor
dem Abzweigepunkt des Rohres bringt den Vorteil, daß das Dampferzeugungsgefäß 8
immer mit Frischwasser gespeist wird, also kein destilliertes, nichtleitendes Wasser
erhält. Dies könnte der Fall sein, wenn das Rohr i9 vom Gefäß i ausgehen würde,
dem Kondenswasser zugeführt wird. Durch die Verdampfung steigt der Salzgehalt des
Wassers im Gefäß 8 allmählich an, wodurch seine elektrische Leitfähigkeit größer
wird. Dies bedeutet jedoch keinen Nachteil, solange der Salzgehalt sich innerhalb
mäßiger Grenzen hält. Sollte der Salzgehalt nach einiger Zeit zu hoch ansteigen,
was am Amperemesser der Anlage beobachtet werden kann, so kann man durch Öffnen
eines Bodenventils 32d während eines Druckhubes einen Teil des Wassers ausblasen.
Dieses wird beim nächsten Ansaughub durch Frischwasser ersetzt, wodurch der Salzgehalt
wieder vermindert wird.
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Die praktische Ausführung der Erfindung kann in verschiedener Weise
geändert werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann man nach Fig.
3 dem Dampferzeugungsgefäß i einen über eine Leitung 3 an eine dampferzeugende Elektrode
2 herangeführten Einphasenwechselstrom zuführen. Die Rückleitung 31 vom Gefäß i
erfolgt dabei in gewöhnlicher Weise durch eine Nulleitung 22a. Die beiden Hilfselektroden
6a, 6b sind nach dieser Figur im Pumpengefäß i angebracht. Gemäß Fig. 4., die eine
Kombination der Vorrichtungen nach den Fig. i und 2 bildet, ist das Elektrodengefäß
8(6 innerhalb des Gefäßes i angeordnet, aber vom eigentlichen Pumpenraum mittels
eines das Elektrodengefäß in gewissem Abstand umgebenden Isolierrohrs 33 aus temperaturbeständigem
und wärmeisolierendem Material, z. B. keramischem Werkstoff, getrennt. Das Elektrodengefäß
ist oben mit einem weiten Dampfrohr 5a dicht verbunden, das mit seinem oberen Ende
mit dem Dampfraum des Pumpengefäßes i in Verbindung steht. Das Isolierrohr 33 ist
unten offen und steht mit dem Wasserraum des Pumpengefäßes in Verbindung. Das Elektrodengefäß
8a ist oben mit mindestens einem Loch iga versehen, durch welches Wasser aus dem
Zwischenraum zwischen den Teilen 33 und 811 in das Elektrodengefäß 8a einströmen
kann. Dies steht am Boden mit einem Ausblaserohr 32b in Verbindung. Das Rohr 9 umschließt
hier das Ausblaserohr 32b.
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Die Vorrichtung nach Fig. q. arbeitet im wesentlichen ebenso wie die
Vorrichtung nach Fig. 2. Dabei verhindert oder vermindert das Isolierrohr 33 die
Wärmeabgabe vom Elektrodengefäß 8a an das Wasser außerhalb des Rohres 33. Dadurch,
daß das Wasser am Ende jedes Ansaughubes in das Elektrodengefäß 811 von oben durch
das Loch iga eintritt, werden die bei der Verdampfung angereicherten Salze im Elektrodengefäß
8a zurückgehalten. Eine Korrektur der Salzkonzentration kann ebenso wie bei der
Vorrichtung nach Fig.2 durch Ausblasen des Wassers aus dem Elektrodenraum durch
das Rohr 32b erfolgen. In Fig. q. ist nur eine Einphasenelektrode 2 eingezeichnet,
wobei die Wände des Elektrodengefäßes 8a als Nullelektrode wirken. Es steht selbstverständlich
nichts im Wege, in bekannter Weise statt dessen z. B. drei mit Dreiphasenstrom beschickte
Elektroden im Elektrodengefäß 8a anzuordnen (v-1. Fig. 2), Durch Anordnen der Kühlschlangen
innerhalb des Pumpenraumes entsprechend den gezeigten Ausführungsformen werden die
mechanischen Beanspruchungen der Gefäßwände, die infolge der raschen Temperaturveränderungen
im Pumpenraum entstehen können, gemildert. Die Beanspruchungen würden sich allmählich
vergrößern, wenn die Abkühlung an der Außenseite der Gefäßwände erfolgen würde.
Es
kann auch vorteilhaft sein, die Abkühlung durch direktes Einspritzen kalter Flüssigkeit
in den Pumpenraum zu bewirken.