EP0861980A2

EP0861980A2 - Flüssigmedienpumpe nach hydrodynamischem Medienzuleit-Förderprinzip

Info

Publication number: EP0861980A2
Application number: EP98103556A
Authority: EP
Inventors: Vasile-Adrian Bojan
Original assignee: Dipl-Ing Laempe Firma GmbH
Current assignee: Dipl-Ing Laempe Firma GmbH
Priority date: 1997-03-01
Filing date: 1998-02-28
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: ATE272794T1; EP0861980B1; DE59811725D1; EP0861980A3

Abstract

Die Patentanmeldung betrifft eine hydrodynamische Pumpe P, bestehend aus; 1) einem Gasverdrängungsbehälter 1, mit den Flüssigkeitsfüllstandssensoren 10 und 11, dem Gaszuleitstutzen 3 dem Gasableitstutzen 4 und dem Anschluss für eine Flussigmedien-Speise/Förderleitung, 2) einer Speise- und gleichzeitig Förderleitung 5, einem hydrodynamischen Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat 6, für die Steuerung des Flüssigmediums in die jeweils gewünschte Richtung, während der Pumpphasen des <IMAGE>Saugens" und des Forderns", 3) einer Förderleitung 7, sowie, 4) einem Speisebehälter 8, der Quelle für die Speisung von Behälter 1 ist und gleichzeitig über das in Behälter 8 aufrechterhaltene Flüssigkeitsniveau bewirkt, dass der Trichterstutzen 22 des Aggregats 6 hermetisch abgeschlossen ist. sowie eine Kombinationsvorrichtung A zum behandeln von Festkörpern mittels Flüssigmedien unter Einbeziehung der Pumpe P, bestehend aus einem Kompaktaggregat das ohne Ventile, Absperrvorrichtungen oder ähnliche Teile auskommt. <IMAGE>

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern von Flüssigmedien, die gegebenenfalls stark mit Feststoffen kontaminiert sind, nach dem Prinzip der ventillosen hydrodynamischen Zuführung und Ableitung der zu fördernden Flüssigmedien, zum und vom Pumpenkörper und speziifische Anwendungsvorrichtungen der Pumpe.
Um eine kontinuierliche Pumpenförderung zu gewährleisten werden Mindestens zwei Pumpeinheiten simultan zusammengeschaltet die wechselweise in Funktion treten. In spezifischen Fällen, zum Beispiel beim FlüssigmedienKreislauf, ist die erfinderische Pumpe von bevorzugtem Vorteil.

Stand der Technik

Zum Hydrodynamikprinzip von Pumpen ist kein adäquater Stand der technik bekannt. Die Problematik liegt in speziellen Anwendungsbereichen, wenn es sich zum Beispiel um mit abrasiven Stoffen beladene Flüssigmedien handelt, im Bereich der Ventilfunktion und generell dem Materialverschleiss. Als Pumpkörper sind solche des Doppelmembrantyps geeignet. Abgesehen von der verbesserungsbedürftigen Lebensdauer des Membranmaterials ist auch hier die Ventilproblematik nicht gelöst. Gleiches gilt für Exzenterschneckenpumpen. Diese eignen sich zwar zum Fördern von Dickstoffen ausgezeichnet. Sobald jedoch feststoffbeladene Flüssigmedien zu fördern sind, nutzt sich der aus Hartgummi bestehende Stator überproportional schnell ab.In der Praxis der Metallindustrie, beim Schlichten von Rohgussteilen oder Abbeizen von Oxidationsschichten ist das Pumpenproblem bisher ein Dauerproblem.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung war es, eine Pumpe mit den dazugehörigen hydrodynamischen Leitaggregaten bereitzustellen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet, beziehungsweise erst einen fortschrittlichen Stand der Technik herstellt. Weiterhin war eine anwendungsspezifische Vorrichtung, unter Einsatz der neuen Pumpe,
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss gelöst durch ein Pumpenaggregat mit der Bezeichnung, hydrodynamische Pumpe P, bestehend aus;

1) einem Gasverdrängungsbehälter 1, mit den Flüssigkeitsfüllstandssensoren 10 und 11, dem Gaszuleitstutzen 3 dem Gasableitstutzen 4 und dem Anschluss für eine Flüssigmedien-Speise/Förderleitung,

2) einer Speise- und gleichzeitig Förderleitung 5, einem hydrodynamischen Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat 6, für die Steuerung des Flüssigmediums in die jeweils gewünschte Richtung, während der Pumpphasen des

Saugens" und des Förderns",

3) einer Förderleitung 7, sowie

4) einem Speisebehälter 8, der Quelle für die Speisung von Behälter 1 ist und gleichzeitig über das in Behälter 8 aufrechterhaltene Flüssigkeitsniveau bewirkt, dass der Trichterstutzen 22 des Aggregats 6 hermetisch abgeschlossen ist.

Schematisch wird dieser Teil der Aufgabenlösung Anhand der

Figur 1: als Gesamtkonzept dargestellt, sowie der
Figur 2: die das Aggregat 6 der hydrodynamischen Flüssigmedienströmungsführung für die Funktionen Saugen" und Pumpen" zeigt.

Das Konzept der Figuren 1 und 2, zeigt die Aufgabenlösung der Erfindung wenn die Flüssigkeitsförderung diskontinuierlich erfolgt. In dem Falle wird das Flüssigmedium ab der Zuleitquelle über die Leitung 5 in den Gasverdrängungsbehälter 1 gesaugt und nach Befüllen desselben mittels einem Gas,zum Beispiel Stickstoff oder Luft, über die gleiche Leitung 5, die hydrodynamische Flüssigkeitsströmungssteuerung 6 und die Förderleitung 7 in einen Vorlaufbehälter 13 gedrückt. Durch Wiederholung dieser Prozedur, erfolgt eine schubweise, diskontinuierliche Pumpenförderung.

Um eine kontinuierliche Pumpenförderung der Flüssigmedien zu gewährleisten, war es auch Aufgabe der Erfindung, die hydrodynamische Strömungssteuerung weiterzuentwi ckeln, damit mindestens zwei Pumpaggregateinheiten wechselweise in Funktion treten können.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Aggregat 17 zur hydrodynamischen Dirigierung der Strömungsrichtung von mindestens zwei Flüssigkeitsströmen. Die Flüssigkeitsströme kommend aus den Förderleitungen 7 werden wechselweise mittels dem Aggregat 17 in eine zentrale Förderleitung 18 dirigiert, aus welcher die Förderflüsigkeit in einen Vorlaufbehälter mündet.

Folgerichtig gehören zu einem kontinuierlich arbeitenden Pumpenaggregat mindestens zwei Einzelpumpenaggregate P und ein Aggregat 17 zur Dirigierung der Flüssigkeitsströme kommend aus den Förderleitungen 7 in eine zentrale Förderleitung 18, wie gemäss Figur 3.

Die ursprüngliche Aufgabenstellung war die Oberflächenbehandlung von Metallen die im Gußverfahren oder in anderen thermischen Verfahren hergestellt werden, Die Oberflächenbehandlug erfolgt oft in Nassverfahren durch sogenanntes Beizen oder Schlichten. Die Behandlungsflüssigkeiten sind oft alkalisch eingestellt und deshalb chemisch aggressiv, beziehungsweise enthalten sie abrasive Feststoffe. Aus praktischen Erwägungen ist es deshalb erwünscht,dass die Behandlungsflüssigkeiten auf kürzestem Weg vom Pumpenaggregat in den Behandlungsbehälter kommen. Nach Möglichkeit ohne Ventilabsperrungen oder sonstige verschleissempfindliche Armaturen passieren zu müssen. Angestrebt war eine Vorrichtung die mit der Pumpe eine Einheit bildet.
Diese spezialisierte Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Metallkörpern konnte erfindungsgemäss, unter Anwendung des neuen Pumpenaggregats so bereitgestellt werden, dass das Pumpenaggregat und die Behandlungsvorrichtung eine Einheit bilden. Die Aufgabe wurde somit gelöst, durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung A , zur Oberflächenbehandlung von Metallkörpern B , mittels Flüssigmedien C,imTauchverfahren der zu behandelnden Körper, nach dem Flüssigmedienkreislaufprinzip, unter Anwendung von hydrodynamischen Pumpen P und ventilloser Flüssigkeitsstromführung mittels dem hydrodynamischen Flüssigmedien-Steuerungs- und Dirigierprinzip mit Hilfe der Steueraggregate 6 und der Dirigieraggregate 17 , wobei Behandlungsvorrichtung und Pumpenaggregat eine Einheit bilden.

Die Anwendung der hydrodynamischen Flüssigkeitsströmungssteuerung und Dirigierung hat wesentlichen Anteil an der Realisierung des Erfindungsgegenstands. Es basiert auf dem Le Chatelier-Braunschen Prinzip der Vorrangigkeit des geringsten Widerstandes bzw. des geringsten Energiebedarfs. Die technische Nutzung gemäss der vorliegenden Erfindung war für einen Fachmann nicht einleuchtend, eher unwahrscheinlich. Umso überraschender ist es, dass das Prinzip erfindungsgemäss funktioniert. Dies soll hier näher an den beiden Gegenständen der Flüssigkeitsströmungssteuerung mittels Aggregat 6 und der Flüssigkeitsströmungsdirigierung mittels Aggregat 17 , mit Figuren 2 bis 2f sowie 3 und 4, erläutert werden.

Flüssigkeitsströmungssteuerung

Die Ventillosigkeit der Pumpe erfordert ein spezifisches Flüssigkeitsansaug und Fördersystem. Dies konnte mit dem Aggregat 6 der hydrodynamischen Strömungsteuerung in Verbindung mit einem Speisebehälter 8 entwickelt werden.
Während der Druckphase der Pumpfunktion der Pumpe, durchläuft das Flüssigmedium trotz offener Rohrleitungsbrücke R, zwischen den Förderleitungen 5 und 7, den mit Flüssigmedium befüllten Speisebehälter 8, ohne dass die geförderte Flüssigkeit in den Speisebehälter entweicht.
Bedingung ist es, dass durch entsprechende geometrische Konstruktionen der Aggregate 6 die die Brücke R leitungslos überbrücken, in Richtung des Speisebehälters 8 derart ausgebildet sind, dass für eine Richtungsänderung der Flüssigkeitsströmung ein höherer Druckenergieaufwand erforderlich ist, als für die gewünschte Strömungsrichtung der Flüssigkeit. In der beispielhaften Praxis gemäss Figur 2, müsste durch die trichterförmige Gestaltung des unteren Stutzens 16 der Förderleitung 7 eine Strömungsumkehr des Flüssigmedienstroms erfolgen. Der Energieaufwand ist in einem solchen Falle extrem hoch, da die vorhandene Strömungsgeschwindigkeit quasi auf Null ausgebremst werden müsste. Folgerichtig sucht die Flüssigmedienströmung den energetisch gesehen leichteren Weg und zwar in Richtung der Förderleitung 7 , hin zum Vorlaufbehälter bzw. dem Förderleitungsendstutzen der Leitung 7 in dessen Richtung die Flüssigkeit nur die Energie des Gravitationsgegendrucks überwinden muß. Das Hydrodynamikprinzip arbeitet ausdrücklich nicht nach dem Prinzip von Strahlpumpen. Deshalb bleibt der Flüssigkeitsstand im Speisebehlter 8 während der Pump-Phase unverändert. Zweckmässig ist es, dass das Flüssigkeitsniveau von Speisebehälter 8 während der Pump-Phase oberhalb des unteren Endes von Stutzen 17 bleibt, um den hermetischen Abschluss zu halten. Beispielhafte weitere Konstruktionen des Aggregates 6 sind gemäss den Figuren 2a bis 2f und 10, dargestellt.

Flüssigkeitsströmungsdirigierung

Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise der erfinderischen Pumpe, ist es erforderlich, dass mindestens zwei Pumpeneinheiten ,simultan geschaltet, wechselweise in Funktion treten, um einen kontinuierlichen Flüssigmedienstrom zu erzeugen. Die wechselweise erzeugte Flüssigmedienströmung wird erfindungsgemäss mittels einerm mindestens zwei Einlaufstutzen 19 besitzenden Aggregat 17, zur Flüssigmedienstromdirigierung in eine zentrale Förderleitung 18 dirigiert, von wo aus die geförderte Flüssigkeit, wie im Falle der Singelpumpe, in den Auslauf beziehungsweise den Vorlautbehälter gelangt.

Das hydrodynamische Funktionsprinzip des Aggregats 17 basiert wiederum auf der spezifischen geometrischen Konstruktion des Aggregats, die bewirkt, dass die Strömung des Flüssigmediums, kommend aus einem der Einlaufstutzen 19 in Richtung der zentralen Förderleitung dirigiert wird. Die geometrische Konstruktion des Aggregats 17 ist so ausgelegt, dass der Flüssigkeitsstromfluss in Richtung der zentralen Förderleitung 18 energetisch bevorzugt ist. Damit ist auch in diesem Schlüsselpunkt die Installation von Ventilen nicht erforderlich und somit arbeitet das Gesamtsystem ventilfrei.Die stumpfwinkligen Radien R und Ri stützen die bevorzugte Aggregatkonstru ktion.

Kombinations-Vorrichtung zum Behandeln von Metallkörpern unter Verwendung der beschriebenen hydrodynamischen Pumpe

Im Bereich der End-, beziehungsweise der Zwischenbehandlung von Rohgusskörpern Rohstahlkörpern oder Ähnlichem, mittels Flüssigmedien, ist es von grossem Vorteil, wenn Behandlungsbehälter, Pumpen und Rohrleitungen möglichst kompakt gehalten werden können, da dadurch Reparaturstllstände und Materialverschleiss gemindert werden und Energiekosten gesenkt werden können.
Da beim Behandlungssystem drucklos beziehungsweise lediglich unter geringem Druck der frei zufliessenden Behandlungsmedien gearbeitet wird, ist der Einsatz des erfinderischen hydrodynamischen Pumpensystems geradezu prädestiniert. In anderen Fällen, bei Arbeitsweise mit höheren Pumpendrücken, müsste der Druck, der in den Behandlungsbehälter eintretenden Flüssigkeit, gedrosselt werden, was ein weiteres unerwünschtes Ventil erforderlich machen würde. Die Kombinations-Vorrichtung arbeitet nach dem sogenannten Überlaufprinzip. Dass heisst, der zu behandelnde Körper wird in einen Behandlungsbehälter 2 getaucht, in dem er der Einwirkung des Behandlungsmedium unterworfen wird. Danach fliesst das Behandlungsmedium in ein Überlaufbecken 8 ,das zugleich auch als Pumpenspeisebehälter 8 dienen kann. Diese Ausführung wird in simplifizierter schematischer Basisausführung in Figur 5 gezeigt. Figur 7 zeigt eine beispielhafte Variante der Vorrichtung, wobei drei hydrodynamische Pumpeneinheiten zum Einsatz kommen. In einem solchen Falle wird der Phasenablauf der Funktionsweise der Pumpeneinheiten mittels Sensorabtastung des Befüllungsstandes der Gasverdrängungsbehälter erfasst und mittels pneumatischer Regelung werden die Gaszuleitstutzen 3 und Gasableitstutzen 4 entsprechend geöffnet oder geschlossen, wie dies mit dem Schaltschema der Figur 8 gezeigt wird. Die Figuren zeigen die Kompaktheit der Vorrichtung in der Kombination der Pumpeinheiten P und der Behandlungseinheit A zur Behandlung der zu behandelnden Körper.

Funktionsbeschreibung einer hydrodynamischen Pumpeinheit

Beispielhaft wird die Funktionsweise der hydrodynamischen Pumpe gemäss Fig. 1 beschrieben.Der Speisebehälter 8 wird bei geöffnetem Ventil des Gasableitstutzens 4 mit der zu verwendenden Flüssigkeit solange befüllt, bis Sensor 10 des Gasverdrängungsbehälters 1 bei voll" in Funktion tritt und das Ventil des Stutzens 4 schliesst und darüberhinaus die Befüllungsmarke des Speisebehälters 8 , oberhalb des Endes von Stutzen 16 des Aggregats 6 erreicht ist. Das Ventil des Gaszulaufstutzen 3 wird nun geöffnet und Luft in Behälter 1 gedrückt. Über die Leitung 5 und die hydrodynamische Strömungssteuerung 6 wird das Flüssigmedium über die Förderleitung 7 in den Vorlaufbehälter 13 gepumpt bis der Füllstandssensor 11 die Marke leer" erreicht. Damit ist ein Pumpzyklus abgeschlossen. Der nächste Pumpzyklus findet nach gleichem Muster statt.
Bei Kreislaufarbeitsweise, wenn der Vorlaufbehälter ein Überlaufbehälter mit Flüssigkeitsrückführung in Behälter 8 ist, wird keine weitere Flüssigkeit dem Kreislauf-System zugeleitet. Anderenfalls muß der Speisebehälter stets nachgefüllt werden.
Dies zeigt die bevorzugte Verwendungsart der hydrodynamischen Pumpe für Recycelkreisläufe generell und für Recycelkreisläufe nach dem Flüssigkeitsüberlaufprinzip" im speziellen, wie es in der vorher beschriebenen Kombinationsvorrichtung zur Anwendung kommt.

Beispiele

Die Erfindung wird beispielhaft durch die folgenden Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen;

Fig.1: das Basismodel der hydrodynamischen Flüssigmedienpumpe P gemäss dem Funktionsprinzip, mit dem Gasverdrängungsbehälter 1 mit Gaszuleitstutzen 3 und Gasableitstutzen 4,der Flüssigmedienspeise- und gleichzeitig Förderleitung 5, dem Aggregat der hydrodynamischen Strömungssteuerung 6 des Flüssigmediums, dem Pumpenspeisebehälter 8, der Förderleitung 7 und dem Vorlaufbehälter 13, deren Funktionsprinzip im Detail beschrieben wurde.
Fig.1a: den Gasverdrängunsbehälter mit den Flüssigkeitsfüllstandssensoren 10 und 11, 10 für den Füllstand voll" , 11 für den Füllstand leer", einem Schwimmer 15 oder einer anderen Einrichtung, mittels der ein Impuls an die Sensoren abgegeben wird, beim Passieren derselben, den Gaszuleit- 3 und Ableitstutzen 4, den Regelungseinrichtungen gemäss Fig. 8, für die Gaseinleitung in Gasverdrängungsbehälter 1 sowie für die Gasableitung aus Behälter 1, sowie gegebenenfalls einem Abflusstrichter mit Bodenverschluss , für Anwendungsfälle bei Flüssigmedien, die stark mit Feststoffen, zum Beispiel Quarzsand beladen sind.
Fig.1b: einen Längsschnitt Variante von Gasverdrängungsbehälter 1 in möglicher vereinfachter Bauweise, ohne abmontierbarem Boden und Deckel, mit einem Einlaufschild 14 zur Verhinderung von Gasblasenbildung, den Sensoren 10 und 11, dem Gasableitstutzen 4 mit Gasableitventil und Gaszuleitstutzen 3 mit Gaszuleitventil mit Geräuschdämpfer.
Fig.2: einen Längsschnitt des hydrodynamischen Flüssigmedienströmungsaggregats 6, in der Kombination von Endstutzen 21 der Förderleitung 5 mit dem Trichterstutzen 22 der Förderleitung 7. In Abhängigkeit von der Viskosität der zu fördernden Flüssigkeit und bedingt, durch den auf den Verdrängungsbehälter 1 einwirkenden Gasdruck erzeugten Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigmediums, kann die Distanz S , der Eindringtiefe von Stutzen 21 in den Trichterstutzen 22 variiert werden. Dadurch wird die Durchmesserquerschnittsfläche X, bei konstantem Winkel β3, kleiner oder grösser und dementsprechend der Flüssigkeitsströmungsrückstau grösser oder kleiner. Insofern ist die Strömungsrichtung des Flüssigmediums in Richtung der Förderleitung 7 beeinflussbar.
Fig. 2a bis 2d: mögliche Varianten der Längs- und Querschnitte des hydrodynamischen Flüssigmedienströmungsaggregats 6. Allen gemeinsam ist das Strömungsbevorzugungsprinzip in Richtung der Förderleitung 7. In der Regel besitzt die Zulaufleitung den gleichen Durchmesser wie die Ablaufleitung.Bei entsprechend schikanöser Rückstaukonstruktion zum Speisebehälter hin, kann der Durchmesser der Ablaufleitung auch grösser als der der Zulaufleitung sein.
Fig.2e bis 2f: Längsschnitte weiterer möglicher Varianten des Aggregats 6 mit geschlossenem, brückenlosen Förderleitungssystem der Förderleitungen 5 und 7 jedoch mit angesetzen Flüssigmedienspeisestutzen 22, mit bevorzugter Winkelstellung β1 und β2 der Stutzen.
Fig.3: ein Aggregat 17 zur hydrodynamischen Flüssigkeitsströmungsrdirigierung im Längsschnitt mit den unteren Zulaufstutzen 19 und der zentralen Förderleitung 18. Die gezeigten gestrichelten Pfeile zeigen in der geometrischen Konstruktionsanordnung die energetisch benachteiligten Strömungsrichtungen eines Flüssigmediums, während der gestrichene, achsiale Pfeil die bevorzugte, dirigierte Strömungsrichtung zeigt. Einflussgebende Faktoren zur bevorzugten Strömungsdirigierung sind die Durchmesser der Leitungen d1, d2 und d3, sowie der Spreitzwinkel β und die Distanz N der Radien von d1 und2. Die geometrische Konstellation der genannten Faktoren ist weitgehend variabel und ist den Verhältnissen der eingehenden Förderleitungen zu den Zulaufstutzen 19 anpassbar. Oberstes Kriterium ist jeweils, dass die Strömungsrichtung in Richtung der zentralen Förderleitung 18 bevorzugt bleibt. Spreitzwinkel β ist bevorzugt spitzwinklig und liegt im Bereich von 10^o bis 90^o,vorzugsweise von 20^o bis 70^o.d1 und d2 sind je gleich oder kleiner als d3, wobei d1 und d2 unlimitiert sind.
Fig.4: Konstruktionsvarianten der hydrodynamischen Flüssigkeitsströmunsdirigierungen 17 mit zwei Zulaufstutzen T, drei Zulaufstutzen M und vier Zulaufstutzen 0.
Fig.5: ein Allgemeinschema einer Kombinationsvorrichtung zur Behandlung von Festkörpern mit Einbindung der hydrodynamischen Pumpe. Die Vorrichtung zeigt auf einfachste Weise die vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der neuen Pumpe, die sich praktisch in der Vorrichtung befindet. In diesem Falle handelt es sich um eine Pumpe nach der Batch- Arbeitsweise. Dies ist möglich wenn die zu behandelnden Festkörper einige Einwirkungszeit benötigen. Im Detail zeigt Fig.5 das Schema; Pumpe P, Behandlungsbehälter 2, Überlauf- und Pumpenspeisebehälter 8 ,mit den entsprechenden Speise und Förderleitungen, sowie den sich im Behandlungsbehälter befindenden zu bearbeitenden Körper B.
Fig.6: eine Kombinationsbehandlungsvorrichtung, wie in Fig.5, jedoch mit zwei hydrodynamischen Pumpeinheiten P . mit einem Überlauf-Festkörperbehandlungsbehälter 2, dem Überlaufbehälter 8, der gleichzeitig Pumpenspeisebehälter ist und einem Zweiweg-Strömungsdirigieraggregat 17. Diese Vorrichtung stellt im Gegensatz zur batchweisen Arbeitsweise, wie in Fig.5, eine Vorrichtung in kontinuierlicher und schneller Arbeitsweise dar.
Fig.7: eine Kombinationsvorrichtung mit drei hydrodynamischen Pumpeinheiten und einem Strömungsdirigieraggregat 17, die eine höhere Leistung bei kontinuierlicher Arbeitsweise gestattet. In Abhängigkeit von der Viskosität und des spezifischen Gewichts der Flüssigmedien verläuft die Entleerung der Gasverdrängungsbehälter nicht so schnell wie die Befüllung, es sei denn, die Entleerung erfolgt mit Hilfe von Vacuum.Um eine Taktgerechte Entleerungs und Befüllarbeitsweise zu gewährleisten erfolgt die taktgerechte Arbeitsweise der Vorrichtung im Dreipumpeneinheitsystem.
Fig.8: das Schaltschema der pneumatischen Steuerung des Taktablaufs beim Einsatz von drei hydrodynamischen Pumpeinheiten. Der Taktablauf einer Pumpeneinheit verläuft wie folgend;
Bei Gasverdrängungsbehälter 1 wird das Gasableitventil 9 des Stutzens 4 geöffnet. Behälter 1 ist leer, dementsprechend gibt Sensor 11 einen Impuls zum Elektromagneten, des Hilfsventils 40 zum öffnen des Hauptventils 9. Gleichzeizig wird das Gaszuleitventil 12 , mittels elektrischer Steuerung geschlossen. Das zu fördernde Flüssigmedium befüllt nun durch gravimetrisches Gefälle, über die Ansaugöffnung X von Aggregat 6 und Speiseleitung 5, den Behälter 1. Beim Erreichen der Marke voll" ,gibt Sensor 10 ,mittels elektrischer Übermittlung, einen Impuls über das Hilsventil 40 an das Ventil 9 zum Schliessen". Gleichzeitig wird mittels elektrischer Steuerung das Gaszuleitventil 12 pneumatisch geöffnet. Das nun in Behälter 1 einströmende Gas, in der Regel Pressluft, drückt nun das Flüssigmedium über Förderleitung 5, Flüssigmedienströmungssteuerung 6, und Förderleitung 7, Flüssigmedienströmungsdirigierung 17 und die zentrale Förderleitung 18 in ein Vorlaufgefäss. Erreicht der Schwimmer 15 mit dem sensorspezifischen Impulsgeber die Marke leer" des Behälters 1, tritt Sensor 11 in Funktion mit dem beschriebenen weiteren Regelungsablauf unter Einschaltung einer entsprechend programmierten Speicher-Programmier-Steuerung, die die weiteren Pumpeneinheiten taktgerecht in Funktion setzt mit Pumpablauf des nächsten und folgenden Behälters. Die Befüllungs- und Entleerungsprozedur der Behälter 1 ist derart geregelt, dass alle Behälter 1 gleichzeitig entleert werden können, jedoch die Flüssigkeitsververdrängungsprozedur mit jeweils nur einem Behälter 1 hintereinander erfolgt. Dies begünstigt die Pumpeneffektivität, da der Behälterentleerungszyklus in der Regel eine längere längere Zeit beansprucht als der Flüssigkeitsverdrängungszyklus des befüllten Behälters.
Die weiteren im Schema skizzierten Nummerierungen bedeuten;
42: Druckluftquelle, 43 Filter,
45: Druckminderer oder Proportionalventil zur automatischen Druckregelung,
46: Aufbereitungseinheit der Steuerungsdruckluft,
47: Vaccumanschluss oder Schalldämpfer.
Fig.9: eine Abwandlung der hydrodynamischen Pumpe P, mit Gasdruckverdrängungsbehälter1,einer anderen Variante der hydrodynamischen Flüssigmedienströmungssteuerung 26, mit geschlossener, geometrisch-konstruktiver Strömungsbevorzugungskonzeption, mit Speisebehälter 8 , Speise- und Förderleitung 28, Förderleitung 7 und Vorlaufbehälter 13.
Fig. 10: im Längsschnitt eine Variante der hydrodynamischen Flüssigmedienströmungssteuerung 26, mit Förder-Speiseleitungsteil 5, Förderleitungsteil 7 und dem Speiseleitungsstutzen 27. Winkel β5 ist spitzwinklig bis rechtwinklig, bevorzugt spitzwinklig. Die Durchmesser von Speiseleitungsstutzen 27, und Förderleitungen 5 und 7, sind bevorzugt gleich. Der Durchmesser von Förderleitung 7 kann jedoch auch grösser als der der anderen Leitungen sein, was jedoch einen Verlust an Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Auch bei dieser Variante des Teils der Flüssigkeitsströmungssteuerung gilt uneingeschränkt das Prinzip des kleinsten Zwanges.
Fig.11: eine Kombinationsvorrichtung entsprechend der von Fig. 6 unter Anwendung der Pumpenvariante gemäss Fig. 9. Die hydrodynamische Strömungsregulierung gemäss 17, kommt entsprechend zum Einsatz.
Fig. 12: eine Variante der hydrodynamischen Pumpe unter Anwendung eines dynamischen Ventils gemäss Fig. 13.
Fig. 13: ein Konzept eines dynamischen Ventils 27, wenn die hydrodynamische Pumpe mit höherem Leistung arbeiten soll. Zur Anwendung kommt gemäss diesem Konzept eine Pumpeneinheit mit einem zweiten Gasverdrängungsbehälter 1a. Der Förderstutzen 29 von Behälter 1a mündet in einen Trichterstutzen 30, der spitzwinklig in Förderleitung 5 mündet. In Funktion strömt aus Förderstutzen 29 ein Flüssigkeitsstrom mit einem solchen Druck, dass der dynamische Druck von Stutzen 29 im Gleichgewicht ist mit dem statischen Druck von Stutzen 31 ,Winkel β6 ist spitzwinklig, bevorzugt im Bereich von 5^o bis 45^o, Behälter 1a mit Ventil 27 ,wirkt dynamisch wie ein Absperrventil ist jedoch ohne mechanische Teile.
Fig.14: eine Kombinationsvorrichtung zum Behandeln von Festkörpern unter Anwendung eines dynamischen Ventils gemäss der Figuren 12 und 13.
Fig.15: eine Vorrichtung gemäss Fig.11 jedoch unter Anwendung von Dispersstoff-Aufwirbeldrehstäben 33. Bei Flüssigmedien mit einem hohen Anteil an Dispersstoffen ist der Wirbeleffekt, verursacht durch die Strömungsgeschwindigkeit der hydrodynamischen Pumpe, nicht stark genug um ein Absetzen der Dispersstoffe zu verhindern. Die Wirbeldrehstäbe treten impulsartig in Funktion.
Die Kegel 34 liegen nicht in der Kegelmulde 35 auf. Ein mechanischer Schleifeffekt wird dadurch vermieden. Die Anwendung der Aufwirbeldrehstäbe ist beschränkt auf Sondererfordernisse.

Die erfinderische Pumpe und Kombinationsvorrichtung zum Behandeln von Festkörpern stellen einen bedeuten Beitrag zum technischen Fortschritt dar, insbesondere ist der Umweltnutzeffekt hervorzuheben, durch Einsparung von Material durch weniger Verschleiss und Energie.

Claims

Hydrodynamische Pumpe (P), zum Transfer von Flüssigmedien (C), bestehend aus;

1) einem Gasverdrängungsbehälter (1) mit den Flüssigkeitsfüllstandssensoren (10) und (11), dem Gaszuleitstutzen (3), Gasableitstutzen (4) und dem Anschluss für eine Flüssigmedien Speise/Förderleitung,

2) einer Speise- und gleichzeitig Förderleitung (5), einem hydrodynamischen Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat (6), für die Steuerung des Flüssigmediums in die j eweils gewünschte Richtung während der Pumpphasen des
Saugens" und des Förderns",

3) einer Förderleitung (7) hin zum Flüssigmedienvorlaufziel, sowie

4) einem Flüssigmedienspeisebehälter (8) der als Vorlagebehälter für das zu fördernde Flüssigmedium gilt und gleichzeitig, über das in Behälter (8) aufrechtzuerhaltene Flüssigkeitsniveau bewirkt, dass der Trichterstutzen (22) des Aggregats (6) hermetisch abgeschlossen bleibt.
Hydrodynamisches Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat (6),nach Anspruch 1 mit der Funktion des ventillosen Saugens" und des Förderns" der Flüssigmedien nach dem Strömungsprinzip des kleinsten Zwanges, wobei das Aggregat konstruk tiv so ausgelegt ist, dass Die Flüssigkeitsmedienströmung während der Pumpförderphase in die gewünschte Richtung bevorzugt ist und wobei während der Pumpansaugphase der Flüssigmedienfluss in Richtung Behälter (1)ventilfrei offen ist.
Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat (6) gemäss den Ansprüchen 1und 2, wobei bei Konstruktionen des Aggregats in Form der Stutzenzuleitung der Flüssig medienströmung über Stutzen 21,sowie der Flüssigmedienströmungsweiterförderung, über die ventillose Ansaugbrücke" hinaus, in Trichterstutzen (22) der Förderleitung (7) konstruktiv so gestaltbar ist, dass der Durchmesser (d4) des Stutzens (21) gleich oder kleiner ist als der Durchmesser (d5) der Förderleitung (7), der Halbwinkel von (β3) spitz- bis rechtwinklig ist und die Distanz (S) der Eindringtiefe von Stutzen (21) in Trichterstutzen (22), so gestaltet ist, dass die Rundfläche (X) nicht grösser ist, als die Fläche von Stutzen (21) die aus der Umrechnung von (d4) resultiert, gemäss der proportionalen Vergrösserung von (X),bei grösserem (S) bei gleichbleibendem Winkel (β3).
Flüssigmedienströmungssteuerungsaggregat (6) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die konstruktiven Ansaugbrückengestaltungen jeweils so konstruiert sind, dass die Ansaugöffnungen (23) an der Ansaugstelle, bei geradliniger,fortlaufender Weiterführung der Förderleitung (7), flächenmässig kleiner sind als die Durchmesser der weiterführenden Flüssigkeitsförderleitung (7), sowie bei abzweigenden Ansaugstellen (Fig. 2 e und 2f) die Abzweigwinkel (β2) beziehungsweise Abzweighalbwinkel (β1) spitzwinklig sind und die Summe der Durchmesserflächen der Ansaugstutzen nicht grösser sind als die Durchmesserfläche der Einleitstutzen in die weiterführende Förderleitung (7) dagegen gegenüber Förderleitung (5) erweitert werden kann, wenn ein Abfall der Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit belanglos ist.
Kombinationsvorrichtung (K) zum Behandeln von Festkörpern mittels Flüssigmedien Unter Anwendung der hydrodynamischen Pumpe (P), unter Vermeidung von Absperr- und sonstigen den Flüssigmedienstrom tangierenden Ventilen und Hähnen, bestehend aus mindestens

5) einer Pumpeinheit (P)

6) einem Behandlungsbehälter (2) für die Festkörper (B) und bei kontinuierlicher Pumpenarbeitsweise.

7) einem Flüssigkeitsströmungsdirigieraggregat (17), bestehend aus mindestens zwei Flüssigkeitseinlaufstutzen (19) und einem Flüssigkeitsauslaufstutzen einmündend in die zentrale Förderleitung (18), wobei das Aggregat so geometrisch-konstruktiv so gestaltet ist, dass ein Winkel (β), gebildet aus der Krümmung der Stutzen (19) zur Einmündung in den Zentralstutzen, eine Winkelneigung von 10^o bis 150^o, vorzugsweise 30^o bis 90^o besitzt und die Einlaufstutzen (19) in einem solchen Abstand (N) zueinander stehen, dass die Stutzenkrümmungsradien (R) und Ri) stumpfwinklig derart konstruiert werden können, dass die Krümmungen nur einen geringen dynamischen Flüssigströmungswiderstand verursachen und der Durchmesser (d3) mindestens gleich gross ist, wie die jeweiligen Durchmesser der Flüssigkeitzuleitstutzen (d1) und (d2)
Kombinationsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Flüssigmedienausläufe aus Behandlungsbehälter (2) mit Aufwirbelungsdrehstäben (33) mit Aufwirbelkegel (34) und Kegelmulde (35) versehen sind, um Disperse Feststoffe in den Flüssigkeitskreislauf zurückzuführen.
Hydrodynamische Pumpe (P) nach Anspruch 1,wobei die Flüssigmedienspeisung des Gasverdrängungsbehälters (1) mittels einer geschlossenen Variante (26) des Flüssigmedienströhmungssteuerung erfolgt.
Hydrodynamische Pumpe (P) nach Anspruch 1, wobei die Flüssigmedienströmung, gestützt durch ein dynamisches Ventil (27) und durch einen zweiten Gasverdrängungsbehälter (1a) erfolgt, gemäss speziellen Erfordernissen der Anwendung.