DE935343C

DE935343C - Jet pump for pumping mixtures of solids and additional liquid

Info

Publication number: DE935343C
Application number: DEM13592A
Authority: DE
Inventors: Albert Dr-Ing Closterhalfen
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1952-04-04
Filing date: 1952-04-04
Publication date: 1955-11-17

Description

Strahlpumpe zum Fördern von Gemengen aus Feststoffen und Zusatzflüssigkeit Es ist bekannt, Feststoffe zu fördern, indem man sie mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, versetzt und das Gemisch mittels einer Strahlpumpe hebt. Die Förderung des aus Flüssigkeit und Feststoffen bestehenden Förderstromes geht dadurch vor sich, daß in der Strahlpumpe mittels besonderer Treibdüsen eine Treibflüssigkeit, ebenfalls vorzugsweise Wasser, eingeführt wird, die sich im Innern der Pumpe unter Impuls-Austausch mit dem Gemenge aus Feststoffen und angesaugter Flüssigkeit mischt und dieses Gemenge vorwärts treibt. Der hinter den Treibdüsen zustande kommende Gesamtstrom enthält also nunmehr außer der angesaugten Flüssigkeit und den Feststoffen noch die Treibflüssigkeit. Er enthält somit mehr Wasser als zur ordnungsgemäßen Durchführung der Förderung nötig wäre. Dies bedeutet eine größere und teurere Förderleitung für den Gesamtstrom, als sie bei kleinerem, aber ausreichendem Gehalt des Gesamtstromes an Flüssigkeit notwendig wäre, sofern man den Druckverlust in der Förderleitung in beiden Vergleichsfällen in gleicher Größe als gegeben ansieht. Es bedeutet darüber hinaus bei mehrstufiger Förderung einen überhöhten Energieaufwand, wenn der Druck des mit unnötig großem Flüssigkeitsgehalt belasteten Gesamtstromes in einer folgenden Förderstufe. noch weiter gesteigert werden soll.Jet pump for pumping mixtures of solids and additional liquid It is known to convey solids by mixing them with a liquid, preferably Water, added and the mixture raised by means of a jet pump. The promotion of the the flow of liquid and solids is carried out, that in the jet pump by means of special propulsion nozzles a propellant liquid, too preferably water, which is inside the pump with pulse exchange mixes with the mixture of solids and sucked liquid and this mixture drives forward. Contains the total flow coming about behind the motive nozzles So now besides the sucked in liquid and the solids also the propellant liquid. It therefore contains more water than for the proper implementation of the promotion would be necessary. This means a larger and more expensive delivery line for the entire flow, than they do with a smaller but sufficient amount of liquid in the total flow would be necessary if one considers the pressure loss in the delivery line in both comparison cases takes for granted in the same size. It also means at multi-level Encourage excessive expenditure of energy if the pressure of the unnecessarily large Liquid content of the loaded total flow in a following Funding level. should be increased even further.

Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, die Treibflüssigkeit hinter der Strahlpumpe ganz oder teilweise aus dem Gesamtstrom abzuscheiden und der Treibpumpe unter Ausnutzung der Strahlpumpenförderhöhe wieder zuzuführen.It has therefore already been proposed to use the propellant behind the jet pump completely or partially separated from the total flow and to feed the motive pump again using the ejector head.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine besonders vorteilhafte Art, überschüssige Flüssigkeit hinter einer Strahlpumpe oder auch einer Strahlpumpenstufe abzuzapfen. Ihr liegt die folgende Erkenntnis zugrunde. Die Verzögerung der Strömung in Diffusoren ist im allgemeinen mit erheblichen Verlusten verbunden. Diese Verluste steigen stark an, sobald ein bestimmter Erweiterungswinkel des Diffusors überschritten wird oder wenn der Austrittsquerschnitt des Diffusors groß ist im Verhältnis zum Eintrittsquerschnitt. Die auftretenden Verluste rühren her von einer an der Diffusorwand sich bildenden Grenzschicht, die sich mit fortschreitender Verzögerung des Gesamtstromes immer mehr verdickt und schließlich unter Wirbelbildung zur Umkehr der Strömung in Wandnähe führt. Es ist nun an sich bekannt, daß die Wirbelverluste in Diffusoren durch Absaugen der Grenzschicht vermindert werden können. Bei einer praktischen Ausführung dieser Erkenntnis wird die Flüssigkeitsgrenzschicht des Diffusors durch Ringnuten im Diffusormantel und Leitungen von der Saugkraft des Pumpenkopfes abgeführt.The invention now relates to a particularly advantageous way excess liquid behind a jet pump or a jet pump stage to tap. It is based on the following insight. The lag in the flow in diffusers is generally associated with considerable losses. These losses increase sharply as soon as a certain expansion angle of the diffuser is exceeded or if the exit cross-section of the diffuser is large in relation to the Inlet cross-section. The losses that occur are due to one on the diffuser wall forming boundary layer, which develops as the overall current decelerates more and more thickened and finally with the formation of eddies to reverse the flow near the wall. It is now known per se that the eddy losses in diffusers can be reduced by suctioning off the boundary layer. With a practical Execution of this knowledge is carried out through the liquid boundary layer of the diffuser Annular grooves in the diffuser jacket and lines carried away by the suction force of the pump head.

Da an der Entnahmestelle im Diffusor oder unmittelbar hinter dem Diffusor schon nahezu der Austrittsdruck der Strahlpumpe herrscht, kann eine besondere Wirtschaftlichkeit erreicht werden, wenn die abgezapfte Flüssigkeit einem Zweck zugeführt wird, für den ihr bereits vorhandener Druck von Nutzen ist. Der sonst notwendige Arbeitsaufwand zur Druckerhöhung wird alsdann eingespart. Die abgezapfte Flüssigkeit ist zudem verhältnismäßig rein und empfiehlt sich auch aus diesem Grunde zur Wiederverwendung.As at the extraction point in the diffuser or immediately behind the diffuser Already almost the outlet pressure of the jet pump prevails, this can be particularly economical can be achieved when the tapped liquid is fed to a purpose for that their existing pressure is useful. The otherwise necessary workload then savings are made to increase the pressure. The tapped liquid is also relatively pure and is also recommended for reuse for this reason.

Gemäß der Erfindung wird daher bei einer Strahlpumpe zum Fördern von Gemengen aus Feststoffen und Zusatzflüssigkeit, bei der ein Treibflüssigkeitsstrom über eine Treibdüse oder deren mehrere zugeführt wird, die unter Druck stehende F'lüssigkeitsgrenzschicht des Diffusors in an sich bekannter Weise abgeführt und unmittelbar am Einlauf trichter der Strahlpumpe wieder zugeführt, um dort das angesaugte Gemenge aus Feststoffen und Zusatzflüssigkeit weiter zu verdünnen. Die abgeführte Flüssigkeitsgrenzschicht dient also als Spülflüssigkeit, um an der besonders gefährdeten Einlaufstelle der Strahlpumpe ein Verstopfen durch Feststoffe zu vermeiden. An dieser Stelle, wo die Feststoffe noch starken Beschleunigungen durch die deshalb erheblich schneller strömende Flüssigkeit unterliegen, ist die Verstopfungsgefahr sehr groß. Hier ist es daher besonders nützlich, das angesaugte Feststoffflüssigkeitsgemenge mit weiterer Flüssigkeit zu verdünnen.According to the invention is therefore in a jet pump for pumping Mixtures of solids and additional liquid, in which a propellant liquid flow is fed via one or more propellant nozzles that are under pressure Liquid boundary layer of the diffuser is carried away and in a manner known per se directly at the inlet funnel of the jet pump fed back to there the sucked Mixtures of solids and additional liquid to be further diluted. The discharged The liquid boundary layer serves as a rinsing liquid to get to the particularly endangered The inlet point of the jet pump to avoid clogging by solids. At this Place where the solids still have strong accelerations due to the therefore considerable are subject to faster flowing liquid, the risk of clogging is very high. It is therefore particularly useful here to remove the solid-liquid mixture that has been sucked in to be diluted with more liquid.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. i den Mittellängsschnitt einer Strahlpumpe mit einer Ausgestaltung des Diffusors nach der Erfindung, Fig.2 eine andere Ausführungsform der Erfindung.Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown. It shows Fig. I the central longitudinal section of a jet pump with a Design of the diffuser according to the invention, Figure 2 shows another embodiment the invention.

Bei der in Fig. i dargestellten Ausführungsform erfolgt der Zutritt des Treibwassers über ein Rohr i zu einer Treibdüse 2, aus welcher das Wasser als zentraler Treibstrahl, in der Zeichnung von unten nach oben gerichtet, ausströmt. Der Förderstrom, welcher aus einem Gemenge von Feststoffen und Flüssigkeit (Wasser) besteht, tritt durch einen Einlauftrichter 3 in die Strahlpumpe ein und gelangt in den Mischraum 4 hinter der Treibdüse 2, in welchem der Iriipulsaustausch zwischen Treibstrahl und Förderstrom erfolgt. Die rohrartige Wand 5 des Einlauftrichters 3 und des Mischraumes 4 besteht aus einem flüssigkeitsundurchlässigen, vorzugsweise metallischen Werkstoff. Hinter dem Mischraum 4 weist das Rohr 5 eine trichterartige Erweiterung 7a auf, an welche sich ein weiterer Diffusor 6 anschließt. Dieser wird gebildet von einem trichterartig sich erweiternden Rohr 7, welches aus flüssigkeitsdurchlässigen Stoffen, etwa aus Filterstein, hergestellt ist. An seinem Kopfende legt sich der Diffusor mit dem Flansch 7b an die Innenseite eines Rohres 8 an, welches die äußere Umhüllung der Strahlpumpe bildet und hinter dem Diffusor in die nicht dargestellte Förderleitung übergeht. Das Rohr 8 umhüllt das den Einlauftrichter 3 und den Mischraum 4 bildende Rohr 5 sowie den an dieses sich anschließenden Diffusor 6 mit Abstand, und es dient zur Aufnahme und Fortleitung des aus dem Diffusor 6 ausgeschiedenen Wassers. Dieses tritt an dem dem Einlauftrichter 3 zugekehrten Ende durch einen von der Wand des Einlauftrichters 3 und einem eingezogenen Abschlußstück io gebildeten Spalt 9 als Spülstrom aus, also gerade an der Stelle, an welcher vor dem Einlauftrichter 3 die Gefahr einer Verstopfung des Einlaufs durch Feststoffe besteht.In the embodiment shown in FIG. I, access takes place of the motive water via a pipe i to a motive nozzle 2, from which the water as central propulsion jet, directed from bottom to top in the drawing, flows out. The flow rate, which consists of a mixture of solids and liquid (water) exists, enters the jet pump through an inlet funnel 3 and arrives into the mixing space 4 behind the propulsion nozzle 2, in which the Iriipulsausch between Propulsion jet and flow rate takes place. The tubular wall 5 of the inlet funnel 3 and the mixing space 4 consists of a liquid-impermeable, preferably metallic material. Behind the mixing space 4, the pipe 5 has a funnel-like shape Extension 7a, which is followed by a further diffuser 6. This one will formed by a funnel-like widening tube 7, which is made of liquid-permeable Substances, such as filter stone, is made. At his head he lies down Diffuser with the flange 7b to the inside of a tube 8, which is the outer Sheath of the jet pump forms and behind the diffuser in the not shown Delivery line passes. The pipe 8 envelops the inlet funnel 3 and the mixing space 4 forming tube 5 and the adjoining diffuser 6 at a distance, and it serves to take up and forward what has separated from the diffuser 6 Water. This occurs at the end facing the inlet funnel 3 through a formed by the wall of the inlet funnel 3 and a retracted end piece io Gap 9 as a flushing flow, i.e. precisely at the point at which in front of the inlet funnel 3 there is a risk of the inlet being blocked by solids.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Strahlpumpe tritt das Treibwasser durch ein Rohr i i in einen Ringraum i i11 ein, welcher nach innen von einem den Mischraum 14 und den Diffusor 16 begrenzenden Rohr 15 abgeschlossen wird. Aus dem Raum iia gelangt das Treibwasser über eine Mehrzahl von über den Umfang des Rohres 15 verteilten Treibdüsen 12 (von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist) in den Mischraum 14, wo der Impulsaustausch zwischen dem Treibwasserstrom und dem durch den Einlauftrichter 13 eintretenden Förderstrom sich vollzieht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wand des an den Mischraum 14 sich anschließenden Diffusors 16 flüssigkeitsundurchlässig ausgebildet, und die Verhältnisse sind so gewählt, daß der Austrittsquerschnitt des Diffusors 16 kleiner ist als der Querschnitt der anschließenden Förderleitung 18. Durch diesen plötzlichen Querschnittsübergang entsteht ein Wirbelraum i9, in welchem in der Grenzschichtflüssigkeit teilweise unter Umkehrung ihrer Strömungsrichtung Wirbelerscheinungen (Ringwirbel) auftreten. Im Innern (Kern) des Wirbelraumes i9 ist ein ringförmiges Rohr 2o angeordnet, dessen obere Hälfte 2od beispielsweise flüssigkeitsundurchlässig ist, während seine untere Hälfte tob mit zahlreichen kleinen Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt eingerichtet ist. Unter Umständen kann die untere durchlöcherte Hälfte tob des Rohres 2o auch ganz fehlen oder durch ein Drahtsieb oder einen Filterstein ersetzt sein. Es tritt an dieser Stelle nun Flüssigkeit aus der Grenzschicht in das Rohr 2o ein. Durch den im Wirbelraum i9 entstehenden Ringwirbel tritt eine Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit ein. Besitzen, wie gewöhnlich, die Feststoffe eine größere Dichte als die Flüssigkeit, so wird der Kern des Ringwirbels aus entmischter, also gereinigter Flüssigkeit bestehen. Von dem Rohr 20 gehen Fallrohre 21 (von denen nur eines dargestellt ist) ab, welche die ausgeschiedene Flüssigkeit nach einem Raum 22 ableiten, der über einen Spalt 23 am Einlauftrichter 13 den Austritt des Spülstromes zum Verdünnen des angesaugten Gemenges aus Feststoffen und Flüssigkeit ermöglicht.In the jet pump shown in Fig. 2, the motive water occurs through a pipe i i into an annular space i i11, which is inwardly from one of the Mixing space 14 and pipe 15 delimiting the diffuser 16 is completed. From the In space iia, the motive water reaches a plurality of over the circumference of the pipe 15 distributed propulsion nozzles 12 (only one of which is shown in the drawing) in the mixing chamber 14, where the momentum exchange between the motive water flow and the conveying flow entering through the inlet funnel 13 takes place. With the one shown The exemplary embodiment is the wall of the diffuser adjoining the mixing space 14 16 liquid-impermeable, and the proportions are chosen so that that the exit cross section of the diffuser 16 is smaller than the cross section of the subsequent delivery line 18. This sudden cross-sectional transition occurs a vortex space i9, in which in the boundary layer liquid partially reversed their direction of flow Vortex phenomena (ring vortices) occur. In the interior (core) of the vertebral space i9 an annular tube 2o is arranged upper half 2od, for example, is impermeable to liquid, while its lower half Half tob set up with numerous small openings for liquid to pass through is. Under certain circumstances, the lower perforated half tob of the pipe 2o can also completely missing or replaced by a wire screen or a filter stone. It kicks At this point, liquid from the boundary layer is now fed into the pipe 2o. By The ring vortex that arises in the vortex space 19 causes a separation of the solids from the liquid. As usual, the solids have a greater density than the liquid, the core of the vortex becomes more segregated, i.e. more purified Consist of liquid. Downpipes 21 (only one of which is shown) go from the pipe 20 is), which drain the excreted liquid to a space 22, the the outlet of the flushing stream for dilution via a gap 23 at the inlet funnel 13 of the sucked-in mixture of solids and liquids.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Jet pump for pumping batches of solids and additional liquid, ie a propellant liquid flow via a propellant nozzle or several of which are supplied, characterized in that the pressurized Liquid boundary layer of the diffuser discharged and in a known manner is fed back to the jet pump directly at the inlet funnel, so that the to further dilute the sucked-in mixture of solids and additional liquid.

2. Jet pump according to claim i, characterized in that at least some of the Diffuser wall (7) in the manner of a sieve, e.g. B. made of ceramic filter stones is.

3. Jet pump according to claim i, characterized in that the outlet cross section of the diffuser (16) is smaller than the cross section of the adjoining delivery line (18) and that in the core of the formed by the sudden cross-sectional transition Vertebral space (i9) one or more fluid extraction tubes (2o) are arranged.

4. Jet pump according to claim 3, characterized in that the annular liquid extraction pipe (2o) is connected by one or more drainage pipes (21) to a collecting space (22) for the separated liquid. Cited publications: German Patent No. 448 753; Swiss patent specification No. 261 467.