DE960250C - Druckluftbetriebener, schwimmergesteuerter, als Saugpumpe ausgebildeter Fluessigkeitsheber - Google Patents

Description

Durch Schwimmer gesteuerte und mittels Druckluft betriebene Kesselpumpen sind für den Bergbau unter Tage ein unentbehrliches Hilfsmittel zur Beseitigung der anfallenden Grubenwässer. Druckluft ist unter Tage als Kraftquelle in der Regel stets vorhanden, die mit Druckluft betriebenen Pumpen arbeiten infolge ihres einfachen Aufbaues, der keine rotierenden Teile einschließt, sehr zuverlässig, sie haben ein geringes Gewicht und sind daher leicht zu handhaben.

Man unterscheidet bei den druckluftbetriebenen, schwimmergesteuerten Flüssigkeitshebern zwei Arten, nämlich die Unterwasser- oder Zulaufpumpen einerseits, die Vorort- oder Saugpumpen andererseits. ig

DieZulaufpumpe wird gewöhnlich an der tiefsten Stelle des zu entwässernden Teiles des Untertagebaues angeordnet, es wird ein besonderer Pumpensumpf ausgehoben, in welchem die Pumpe Platz findet. Im Deckel des Kessels ist eine Entlüftungs-Öffnung vorgesehen und ferner ein Einlaßventil für die Druckluft, welches in der Ruhestellung verschlossen ist. Der Kessel ist mit einem Wasserzulauf versehen, in dem sich gewöhnlich ein Sieb befindet, welches die groben Verunreinigungen des Grubenwassers zurückhält. Erst wenn eine be-

stimmte Höhe des Flüssigkeitsstandes im Kessel erreicht ist, öffnet der darin angeordnete Schwimmer das Einlaßventil für die Druckluft; dabei wird gleichzeitig das Entlüftungsventil verschlossen, auch ein am Flüssigkedtszulauf befindliches Rückschlagventil schließt sich und die Wasserfüllung des Druckkessels wird in eine Steigleitung gedrückt.

Bei der Saugpumpe findet ein sogenanntes Kegelventil Verwendung: Um den Kegel sind düsenartige Druckluftöffnungen verteilt, so daß bei geöffnetem Kegel eine Saugwirkung entsteht, die einen Unterdruck in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Luftraum erzeugt. Hat sich unter dessen Einfluß der Flüssigkeitsspiegel genügend gehoben, so wird unter Vermittlung des Schwimmers der Kegel angedrückt und damit das Ventil geschlossen. Die eintretende Luft erzeugt einen Überdruck im Kessel, durch den die Flüssigkeit in die Steigleitung gedrückt und der Spiegel so weit gesenkt wird, bis der Schwimmer das Kegelventil wieder öffnet. Der Kessel ist gewöhnlich mittels eines Schlauches zu einer tiefer liegenden Saugstelle geführt. Das Rückschlagventil am Flüssigkeitszulauf sorgt dafür, daß während des Leerpumpens des Kessels der Zulauf verschlossen ist.

Der Nachteil der Zulaufpumpe besteht darin, daß ein besonderer Pumpensumpf ausgehoben werden muß, was bei fortschreitenden Strecken besonders bei festen Gesteinen mit großem Arbeitsaufwand und erheblichen Kosten verbunden ist. Außerdem kann es bei geringem Wasserzufluß geschehen, daß es viele Stunden, oft Tage dauert, bis der Kessel so weit gefüllt ist, daß der Schwimmer das Druckluftventil öffnet. Das Wasser ha,t dann die Möglichkeit, Feststoffe abzusondern, die Steuerteile verkrusten und werden unbeweglich.

Demgegenüber hat die Saugpumpe den Vorteil, daß die Herstellung eines Sumpfes nicht erforderlich ist. Jedoch ergibt sich hier ein erheblicher Druckluftverbrauch, weil die Druckluftdüsen auch dann in Tätigkeit sind, wenn kein Wasser abzusaugen ist.

Um den Energieverbrauch der Saugpumpen herabzusetzen, hat man bei Verwendung eines Schlauches, mittels dessen der Pumpenkessel selbst mit einer tiefer liegenden Saugstelle verbunden war, an dieser Saugstelle einen Schwimmer angeordnet; dieser Schwimmer kann sich beispielsweise in einem gegen das Eindringen grober Schmutzteilchen geschützten Korb befinden und um eine waagerechte Achse pendelnd aufgehängt sein. Der Schwimmer im Sumpf steuert ein Ventil, über welches die Druckluft der Saugpumpe zugeführt wird. Nur wenn der Flüssigkeitsstand im Sumpf einen bestimmten Betrag überschreitet, wird der Drucklufteinlaß geöffnet.

Damit tritt eine Einsparung an Druckluft ein, jedoch ergibt die Anordnung eines abseits des eigentlichen Pumpenkessels aufgestellten Schwimmers in vielen Fällen einen sehr empfindlichen Aufbau, der dem rauhen Grubenbetrieb nicht lange standzuhalten vermag.

Demgegenüber besteht das Ziel der Erfindung darin, einen Flüssigkeitsheber zu schaffen, der gleichsam die Vorteile einer Saugpumpe und einer Zulaufpumpe vereinigt, indem einerseits der Einbau unter Tage mit verhältnismäßig einfachen Mitteln möglich, die Anordnung außerdem stabil und dem rauhen Grubenbetrieb angepaßt ist, andererseits aber eine Einsparung an Druckluft dadurch stattfindet, daß die Druckluftdüsen nur arbeiten, wenn tatsächlich ein genügender Wasserzulauf erfolgt.

Gemäß der Erfindung ist bei einem druckluftbetriebenen, schwimmergesteuerten, als Saugpumpe ausgebildeten Flüssigkeitsheber, bei dem dieDruckluftzufuhr über ein Ventil erfolgt, das von einem im Flüssigkeitssumpf befindlichen Schwimmer geöffnet wird, sobald der Flüssigkeitsstand im Sumpf eine vorgegebene Höhe überschreitet, dieser das Drucklufteinlaßventil öffnende Schwimmer in einem unterhalb des Pumpenkessels befindlichen, von unteren Verlängerungen der Kesselwände begrenzten Räume angeordnet, der mit dem Flüssigkeitssumpf verbunden ist oder ihn aufnimmt.

Der Ansaugstutzen des Pumpenkessels ragt dabei in den unterhalb des Kessels befindlichen Raum. Der vorzugsweise in an sich bekannter Weise als flacher Topf ausgebildete Schwimmer ist rings von senkrechten Blechen oder Stangen umgeben. Der Schwimmer ist gemäß der weiteren Erfindung an einer senkrechten Stange aufgehängt, die druckdicht in einem Führungsrohr durch den Kessel hindurchgeführt ist. Die Durchführung erfolgt mittels eines Rohres, welches fest mit dem Boden und dem Deckel des Pumpenkessels verbunden ist und vorzugsweise außermittig den Pumpenkessel durchsetzt.

Das Drucklufteinltaßventil ist in an sich bekannter Weise auf dem Deckel des Pumpenkessels angeordnet. Es kann unmittelbar oder durch Hebelübertragung betätigt werden.

Das Drucklufteinlaßventil ist weiterhin; in an sich bekannter Weise als Kolbenschieber ausgebildet; im oberen und unteren Teil dichtet der Kolbenschieber mit der Zylinderwand ab, der mittlere eingeschnürte Teil gibt in der oberen Stellung des Schwimmers die Druckluftzuleitung frei. Der obere Teil des Kolbenschiebers hat einen größeren Durchmesser als der untere Teil desselben.

Das Gehäuse des Drucklufteinlaßventils ist auf dem Führungsrohr für die Schwimmerstange aufschraubbar. Der Kolbenschieber des Drucklufteinlaßventils ist auf die Schwimmerstange aufsetzbar, z. B. aufschraubbar. Zum Zwecke einer leichten Montage und Demontage besteht die Schwimmerstange aus zwei verschraubbaren Teilen.

Die neue Anordnung hat den Vorteil, daß die arbeitende Saugpumpe und die- selbsttätige Steuerung in einem einzigen Pumpenkörper zusammengefaßt sind, während die bisher bekannten Regel-

einrichtungen zusätzlich neben der eigentlichen Pumpe aufgestellt werden mußten, leicht verlorengingen oder durch herabfallendes Gestein zerstört wurden. Auch war der Einbau solcher zusätzlicher Regeleinrichtungen schwierig. Er mußte dem Bergmann selbst überlassen werden; bei Fehlern in der Einstellung der Regelorgane versagte die Pumpe. Demgegenüber wird bei der vorliegenden Bauart die Pumpe wie ein Saugkorb einfach ins Wasser ίο gestellt und ist sofort arbeitsfähig. Gegenüber einer normalen Unterwasser- oder Zulaufpumpe ist nur ein kleiner Pumpensumpf erforderlich, bei flacher Bauart des Zusatzschwimmers wird dieser schon bei geringem Wasserstand betätigt.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι die gesamte Pumpe einschließlich des im Raum unterhalb des Pumpenkessels befindlichen Schwimmers im Schnitt;

Abb. 2 stellt einen Grundriß der Anordnung dar; Abb. 3 zeigt eine Einzelheit aus Abb. 1, nämlich das als Kolbenschieber ausgebildete Drucklufteinlaßventil im Schnitt.

10 ist das Gehäuse des Pumpenkessels, in dessen Deckel 22 sich das übliche Steuergehäuse 12 befindet. Es enthält das bei Saugpumpen übliche Kegelventil; düsenartige Druckluftöffnungen bewirken bei geöffnetem Kegel ein Ansaugen des Wassers, bei geschlossenem Kegel wird der Wasserspiegel gesenkt und das Wasser in den Druckstutzen, 31 gefördert. Die Umschaltung des Kegelventils erfolgt mittels des Lenkhebels 13, an dessen freiem Ende sich der Kesselschwimmer 14 befindet. Der Zulauf des Wassers erfolgt durch das Saugventil 15, in dem sich eine Saugkugel 36 befindet. Die Zufuhr der Druckluft erfolgt durch die Leitung 32 über das Drucklufteinlaßventil 19. 33 ist die Entlüftungsöffnung, welche von dem Kegelventil verschlossen wird, wenn die Pumpe Wasser fördert.

Zur Steuerung des Drucklufteinlaßventils 19 ist gemäß der Erfindung folgende Anordnung getroffen: Die Wände des Kesselgehäuses 10 haben untere Verlängerungen 11, die in den Pumpensumpf hineinragen, der unten durch ein Siebblech 18 abgeschlossen ist. In diesem Raum ragt ,auch der Saugstutzen 17. Innerhalb eines zylindrischen Bleches 26 befindet sich der Sumpfschwimmer 16. Er sitzt auf der Schwimmerstangei2i und kann sich zwischen dem oberen Anschlag 34 und dem unteren Anschlag 35 frei hin- und herbewegen.

Die Schwimmerstange 21 läuft in dem Führungsrohr 37, welches (vgl. Abb. 2) außermittig im Kesselgehäuse 1 angeordnet ist, so daß die Bewegung des Kesselschwimmers 14 und des Lenkhebels 13 dadurch nicht gestört wird. Am oberen Ende der Schwimmerstange 21 ist an dieser mittels Gewinde 38 (vgl. Abb. 3) ein. Kolbenschieber befestigt, der aus einem oberen Teil 24 und einem unteren Teil 25 besteht, die durch den eingeschnürten Teil 39 miteinander verbunden sind. Die Kolbenteile 24 und 25 laufen in den Zylindern 30 des Ventilgehäuses 19. Dieses ist oben durch eine Mutter 27 abgeschlossen, in welcher sich eine Entlüftungsöffnung 28 befindet, welche auch zur Schmierung des Ventils dienen kann.

In der gezeichneten Stellung, in welcher der Kolbenschieber 24,_ 39, 25 seine untere Stellung einnimmt, wird durch den Kolbenteil 24 die in der Leitung 32 in Richtung der Pfeile 40 strömende Druckluft abgesperrt.

Hebt sich der Sumpf schwimmer 16, so kann er sich bis zum Erreichen des oberen Anschlages 34 frei bewegen, um dann erst die Schwimmerstange 21 anzuheben; der eingeschnürte Teil 39 des Kolbenschiebers kommt dann in den Bereich der Leitung 32. Beim schlagartigen Hochschnellen braucht der Kolbenschieber nun nur die Schwimmerstange 21 so weit anzuheben, bis der untere Anschlag 35 unter den Sumpf sch wimmer 16 stößt. Damit soll erreicht werden, daß beim schlagartigen Umsteuern des Kolbenschiebers im Drucklufteinlaßventil keine zu großen Gewichte mit angehoben werden müssen.

Das Führungsrohr 37 wird auf dem Kesselboden fest angeschweißt und am oberen Ende mit einem Innengewinde versehen. Auf dieses wird das Drucklufteinlaßventil 19 mittels des daran vorgesehenen Gewindes 29 aufgeschraubt; eine Dichtung verhindert den Eintritt des Wassers in das Führungsrohr 37. Die Schwimmerstange 21 wird etwa in Höhe des Kesselbodens geteilt, beide Enden sind mit Gewinde versehen. Der untere Teil der Schwimmerstange 21 mit den Anschlägen 34 und 35 wird schon bei der Herstellung in den Schwimmer 16 eingelassen. Bei der Montage wird das Drucklufteinlaßventil 19 zunächst fest mit dem Führungsrohr 37 verschriaubt, alsdann der obere Teil der Schwimmerstange 21 von unten durch das Führungsrohr 37 eingeführt und in das Gewinde joo 38 des Kolbenschiebers 24, 39, 25 eingeschraubt. Alsdann können die beiden Teile der Schwimmerstange miteinander verschraubt werden. Das Auseinandernehmen der Teile erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Dies Anlage arbeitet wie folgt: Solange die im Sumpf innerhalb der Wände 11 vorhandene Wassermenge so' gering ist, daß der Schwimmer 16 in der unteren Stellung verbleibt, liegt die Pumpe still. Steigt das Wasser im Sumpf, so hebt sich der dort befindliche Schwimmer 16. Damit wird der Kolbenschieber 24, 39, 25 angehoben. Sowie der untere Rand des Kolbens 24 in den Bereich der Druckluftleitung 32 eingetreten ist, wird der Kolbenschieber schlagartig nach oben gerissen, da der Durchmesser des Kolbens 24 größer ist als der des unteren Kolbens 25. Nunmehr beginnt das im Gehäuse 12 befindliche Ventil zu arbeiten. Über den Saugstutzen 17 und das Saugventil 15 gelangt Wasser in den Kessel 10, der Kesselschwimmer 14 wird angehoben und .schließt nach Erreichen eines bestimmten Wasserstandes im Kessel 10 das im Gehäuse 12 befindliche Ventil. Nunmehr wird das Wasser aus dem Kessel in den Stutzen 31 gedrückt. Ist der Kesselschwimmer 14 genügend tief abgesunken, der Kessel also genügend entleert, so wird

wieder Wasser angesaugt. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis praktisch kein Wasser mehr im Sumpf vorhanden ist. Alsdann sinkt der Schieber ab und das Drucklufteinlaßventil schließt. Die Pumpe verbraucht, während sie nicht arbeitet, keine Druckluft.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ίο i. Druckluftbetriebener, schwimmergesteuerter, als Saugpumpe ausgebildeter Flüssigkeitsheber, bei dem die Druckluftzufuhr über ein Ventil erfolgt, das von einem im Flüssigkeitssumpf befindlichen Schwimmer geöffnet wird,

   sobald der Flüssigkeitsstand im Sumpf eine vorgegebene Höhe überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drucklufteinlaßventil (19) öffnende Schwimmer (16) in. einem unterhalb des Pumpenkessels (10) befindlichen,

   von unteren Verlängerungen (11) der Kesselwände begrenzten Raum angeordnet ist, der mit dem Flüssigkeitssumpf verbunden ist, oder ihn aufnimmt.
2. 2. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 1, da- «5 durch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise als flacher Topf ausgebildete Schwimmer (16) von senkrechten Blechen oder Stangen (26) umgeben ist.
3. 3. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer

   (16) an einer senkrechten Stange (21) aufgehängt ist, die druckdicht in einem Führungsrohr (37) durch den Kessel (10) hindurchgeführt ist.
4. 4. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklufteinlaßventil (19) in an sich bekannter Weise auf dem Deckel (22) des Pumpenkessels (10) angeordnet ist.
5. 5. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des D'rucklufteinlaßventils (19) auf dem Führungsrohr (37) aufgeschraubt ist, welches außermittig angeordnet und fest mit dem Boden und dem Deckel (22) des Pumpenkessels (10) verbunden ist.
6. 6. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklufteinlaßventil (19) in an sich bekannter Weise als Kolbenschieber (24, 39, 25) ausgebildet ist, der im oberen Teil (24) und im unteren Teil (25) mit der entsprechenden Zylinderwand abdichtet, während der mittlere eingeschnürte Kolbenteil (39) in der oberen Stellung des Schwimmers (16) die Druckluftzuleitung (32) freigibt.
7. 7. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (24) des Kolbenschiebers (24, 39, 25) einen größeren Durchmesser als der untere Teil (25) desselben hat.
8. 8. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (24, 39, 25) des Drucklufteinlaßventils (19) auf der Schwimmerstange (21) aufgesetzt, z. B. mittels Gewinde (38) aufgeschraubt ist.
9. 9. Flüssigkeitsheber nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmerstange (21) aus zwei verschraubbaren Teilen besteht.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche. Patentschriften Nr. 155 880, 609 061, 739607.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509628/288 1.56 (609 843 3. 57)