NL2010741C2

NL2010741C2 - UNIVERSAL PUMP SYSTEM.

Info

Publication number: NL2010741C2
Application number: NL2010741A
Authority: NL
Inventors: Sam Speijers
Original assignee: Rio Boxx Holding B V
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-11-04

Description

UNIVERSEEL POMPSYSTEEMUNIVERSAL PUMP SYSTEM

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een pompsysteem, het gebruik daarvan en op een werkwijze volgens de inleiding van de respectievelijke conclusies 1, 11 en 12.The present invention relates to a pump system, the use thereof and to a method according to the preamble of claims 1, 11 and 12, respectively.

Een pompsysteem is bekend uit US 2001/0041140 Al. Het bekende pompsysteem omvat een centrifugaalpomp met een inlaat en een uitlaat voor vloeibare substanties, een van een niveausensor voorzien reservoir met een op de inlaat aangesloten vloeistofzijde en met een vacuümzijde waarmee een vacuümpomp is gekoppeld. Althans boven in het reservoir is een klep aangebracht die opent als het niveau van de in het reservoir gepompte substantie het gewenste niveau overschrijdt. De klep is verbonden met de buitenlucht en als de klep opent wordt zodoende het vacuüm in het reservoir gereduceerd. Op deze wijze wordt een optimaal niveau aan gepompt materiaal in het reservoir gehandhaafd.A pump system is known from US 2001/0041140 A1. The known pump system comprises a centrifugal pump with an inlet and an outlet for liquid substances, a reservoir provided with a level sensor with a liquid side connected to the inlet and with a vacuum side to which a vacuum pump is coupled. A valve is provided at least at the top of the reservoir that opens when the level of the substance pumped into the reservoir exceeds the desired level. The valve is connected to the outside air and as the valve opens, the vacuum in the reservoir is reduced. In this way, an optimum level of pumped material is maintained in the reservoir.

Voor een optimale werking dienen het gewicht, de vorm en de afmetingen van het pompsysteem op elkaar te zijn afgestemd.For optimum performance, the weight, shape and dimensions of the pump system must be matched.

Uit NL-1016113 C2, waarvan de onafhankelijke conclusies zijn afgebakend, is een pompsysteem bekend dat de inleidende conclusiekenmerken heeft. In het bijzonder is hieruit een aan/uit schakelbare debietklep met bijbehorende daarop aangesloten regeleenheid bekend.From NL-1016113 C2, the independent claims of which are defined, a pump system is known which has the introductory claim features. In particular, an on / off switchable flow valve with associated control unit is known from this.

Het hieruit bekende pompsysteem dat geschikt is voor bijvoorbeeld riolen, dient echter nauwkeurig ontworpen te worden opdat het niet onder- of over gedempt wordt anders beïnvloedt dat de pomp efficiency negatief.However, the pump system known from this, which is suitable for, for example, sewers, must be precisely designed so that it is not muted under or over otherwise the pump efficiency will be adversely affected.

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een meer universeel toepasbaar pompsysteem met verhoogd rendement, dat voldoende snel is en met voldoende capaciteit inspeelt op een variabel aanbod van te verpompen substanties, en zowel geschikt is voor bronbemaling als voor zwaardere industriële doeleinden, zoals het leegpompen van bijvoorbeeld riolen.The object of the present invention is to provide a more universally applicable pumping system with increased efficiency, which is sufficiently fast and responds with sufficient capacity to a variable supply of substances to be pumped, and is suitable both for source drainage and for heavier industrial purposes, such as draining of sewers, for example.

Daartoe heeft het pompsysteem overeenkomstig de uitvinding de kenmerken van conclusie 1 en gebruiksconclusie 11, en heeft de werkwijze volgens de uitvinding de kenmerken van conclusie 12.To that end, the pump system according to the invention has the features of claim 1 and use claim 11, and the method according to the invention has the features of claim 12.

Voordeel van het pompsysteem en de werkwijze volgens de uitvinding is de sensor, het reservoir en de vacuümleiding tussen het reservoir en de vacuümpomp op geen enkel moment met de buitenlucht worden verbonden. Met andere woorden het vacuüm blijft, althans tussen de klep en de vacuümpomp, in takt terwijl het vacuüm achter de klep niet onnodig wordt aangetast, omdat het slechts door de elektronische regeleenheid wordt geregeld. Dit leidt tot een verbeterd rendement ten opzichte van de stand van de techniek. Omdat het vacuüm in het reservoir niet onnodig laag wordt, en het vacuüm stroomopwaarts van de klep al is gerealiseerd en daar als het ware gebufferd ligt, wordt eerder een operationeel vacuüm stroomafwaarts bereikt, nadat het regelsysteem daar van de sensor het commando van krijgt. Het pompsysteem kan hierdoor sneller anticiperen op een variabel aanbod van inkomende substantie. De tussen het substantie bevattende reservoir en de vacuümpomp geschakelde door de regeleenheid geregelde klep beschermd bovendien de vacuümpomp tegen indringend vocht. Anderzijds is voldoende voor goede werking van de centrifugaalpomp vereiste vloeibare substantie in diens pomphuis voorhanden zolang het niveau daarvan in het reservoir zich rond de positie van de sensor beweegt. Dit maakt het pompsysteem volgens de uitvinding universeel en zowel geschikt is voor bronbemaling als voor zwaardere klussen, zoals het leegpompen van riolen. En dit zonder dat daartoe het gewicht, de vorm en/of de afmetingen van het pompsysteem hoeven te worden geoptimaliseerd.An advantage of the pump system and the method according to the invention is that the sensor, the reservoir and the vacuum line between the reservoir and the vacuum pump are not connected to the outside air at any time. In other words, the vacuum remains intact, at least between the valve and the vacuum pump, while the vacuum behind the valve is not unduly affected, because it is only controlled by the electronic control unit. This leads to an improved efficiency compared to the prior art. Because the vacuum in the reservoir does not become unnecessarily low, and the vacuum upstream of the valve has already been realized and is, as it were, buffered, an operational vacuum downstream is achieved after the sensor's control system commands it. This allows the pump system to anticipate a variable supply of incoming substance faster. The valve controlled by the control unit between the substance-containing reservoir and the vacuum pump moreover protects the vacuum pump against penetrating moisture. On the other hand, sufficient liquid substance required for proper operation of the centrifugal pump is available in its pump housing as long as its level in the reservoir moves around the position of the sensor. This makes the pumping system according to the invention universal and suitable both for source drainage and for heavier jobs, such as draining drains. And this without having to optimize the weight, shape and / or dimensions of the pump system.

Aan de fijn regeling ligt het inzicht ten grondslag dat fijn regeling van het in het reservoir bereikt vacuüm rond het niveau waarop de sensor zich bevindt en werkzaam is ervoor zorgt dat sprake is van geleidelijke overgangen en er geen schokgolven ontstaan die het zuigoog in de centrifugaalpomp nadelig zouden kunnen beïnvloeden. De subtiele fijnregeling van het vacuüm in het gevulde reservoir houdt dit oog met name bij het omschakelen van de niveau sensor als het ware in stand, waardoor de centrifugaalpomp altijd klaar staat om ook grotere hoeveelheden vloeibare substantie weg te pompen. De geleidelijke overgangen zorgen er tevens voor dat de centrifugaalpomp niet gaat caviteren. Het pompsysteem volgens de uitvinding heeft daardoor een lange levensduur.The fine control is based on the insight that fine control of the vacuum reached in the reservoir around the level at which the sensor is located ensures that there are gradual transitions and that there are no shock waves that adversely affect the suction eye in the centrifugal pump could affect. The subtle fine-tuning of the vacuum in the filled reservoir, as it were, particularly maintains this eye when switching over the level sensor, so that the centrifugal pump is always ready to pump away even larger quantities of liquid substance. The gradual transitions also ensure that the centrifugal pump does not cavitate. The pump system according to the invention therefore has a long service life.

Verder gedetailleerde mogelijke uitvoeringsvormen die in de overige conclusies zijn uiteen gezet, zijn samen met de daarbij behorende voordelen in de navolgende beschrijving vermeld.Further detailed possible embodiments set out in the other claims are listed in the following description together with the associated advantages.

Thans zullen het pompsysteem en de dienovereenkomstige werkwijze volgens de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de onderstaande figuren, waarin overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont:The pumping system and the corresponding method according to the present invention will now be further elucidated with reference to the figures below, in which corresponding parts are provided with the same reference numerals. It shows:

Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van het pompsysteem volgens de uitvinding;Figure 1 shows a first embodiment of the pump system according to the invention;

Figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van het pompsysteem volgens de uitvinding.Figure 2 shows a second embodiment of the pump system according to the invention.

De figuren 1 en 2 tonen een pompsysteem 1, dat zowel geschikt is voor bronbemaling, als voor andere industriële toepassingen, waarbij het pompen van al of niet van vaste bestanddelen voorziene vloeibare substanties betrokken is. In het laatste geval is bijvoorbeeld te denken aan het pompen van substanties uit riolen. Kortheidshalve zal hierna slechts water vermeld worden.Figures 1 and 2 show a pumping system 1, which is suitable both for source drainage and for other industrial applications, in which the pumping of solid substances with or without solid components is involved. In the latter case, for example, the pumping of substances from sewers. For the sake of brevity, only water will be mentioned below.

Het pompsysteem 1 omvat een centrifugaalpomp 2 die is opgesteld in een pomphuis 3 met daarop een inlaat 4 en een uitlaat 5. Het systeem 1 omvat verder een van een niveausensor 6 voorzien reservoir 7, dat veelal is uitgevoerd als cilinder, met een op de inlaat 4 aangesloten vloeistofzijde 7-1 en met een vacuümzijde 7-2, en een met de vacuümzijde 7-2 gekoppelde vacuümpomp 8, welke bijvoorbeeld een schottenpomp is.The pump system 1 comprises a centrifugal pump 2 which is arranged in a pump housing 3 with an inlet 4 and an outlet 5 thereon. The system 1 furthermore comprises a reservoir 7 provided with a level sensor 6, which is often designed as a cylinder, with a cylinder on the inlet 4 is connected to the liquid side 7-1 and to a vacuum side 7-2, and a vacuum pump 8 coupled to the vacuum side 7-2, which is, for example, a vane pump.

Het pompsysteem 1 heeft tevens een elektronische c.q. elektrische, veelal processor gestuurde regeleenheid 9 die is aangesloten op de niveausensor 6, welke bijvoorbeeld een capacitieve vloeistof niveausensor is. De plaats waar de niveausensor 6 in het reservoir 7 is gemonteerd is zodanig dat als het water niveau in het reservoir 7 tot die plaats reikt het pomphuis 3 van de centrifugaalpomp 2 is gevuld met water. Bij het door het water in het reservoir 7 bereiken van de niveausensor 6 geeft deze een signaal af aan de regeleenheid 9 die een daarop aangesloten regelbare debietklep 10 aanstuurt. De debietklep 10 zit in een leiding 11 tussen de vacuümpomp 8 en de vacuümzijde 7-2 van het reservoir 7.The pump system 1 also has an electronic or electric, often processor-controlled, control unit 9 which is connected to the level sensor 6, which is, for example, a capacitive liquid level sensor. The location where the level sensor 6 is mounted in the reservoir 7 is such that when the water level in the reservoir 7 reaches that location, the pump housing 3 of the centrifugal pump 2 is filled with water. Upon reaching the level sensor 6 through the water in the reservoir 7, it sends a signal to the control unit 9 which controls a controllable flow valve 10 connected thereto. The flow valve 10 is located in a line 11 between the vacuum pump 8 and the vacuum side 7-2 of the reservoir 7.

De centrifugaalpomp 2 en de vacuümpomp 8 worden door middel van één of meer aandrijforganen 12 aangedreven. De door één of twee motoren 12 aangedreven pompen 2 en 8 zijn daartoe direct of indirect via een weergegeven drijfriem samenstel 13 met bijvoorbeeld een elektromotor, een hydraulische motor of een verbrandingsmotor, zoals een dieselmotor, gekoppeld. Alternatieve aandrijforganen 12 lopen bijvoorbeeld op aardgas, of hebben in het geval van één of meer elektromotoren zonnecellen en/of accu's.The centrifugal pump 2 and the vacuum pump 8 are driven by means of one or more drive members 12. To this end, the pumps 2 and 8 driven by one or two motors 12 are coupled directly or indirectly via a shown drive belt assembly 13 to, for example, an electric motor, a hydraulic motor or a combustion engine, such as a diesel engine. Alternative drive members 12, for example, run on natural gas or, in the case of one or more electric motors, have solar cells and / or batteries.

De werking van het pompsysteem 1 is als volgt. Op de inlaat 4 wordt een zuigleiding 14 aangesloten waaruit water weggepompt dient te worden. Na het starten van de motor 12 zorgt de openstaande debietklep 10, die bij voorkeur een elektrisch aangestuurde servoklep is die kan zijn uitgevoerd als een solide kogelklep, ervoor dat water door de vacuümpomp 8 in het reservoir 7 wordt gezogen. De pomp 8 heeft bijvoorkeur een capaciteit van tussen 10-25 m3/uur of meer. Als het water het niveau van de sensor 6 bereikt is ook het pomphuis 3 daarmee gevuld en geeft de sensor een signaal aan de regeleenheid 9 zodat de klep 10 dicht gaat. Op dat moment neemt de centrifugaalpomp 2 het pompen over en wordt het water, eventueel via een terugslagklep 15, uit de uitlaat 5 geperst. Dat proces gaat door totdat het waterniveau zakt en de sensor dat aan de eenheid 9 meldt, in reactie waarop de klep 10 dicht gaat.The operation of the pump system 1 is as follows. A suction line 14 is connected to the inlet 4 from which water must be pumped out. After the engine 12 has been started, the open flow valve 10, which is preferably an electrically controlled servo valve that can be designed as a solid ball valve, ensures that water is drawn into the reservoir 7 through the vacuum pump 8. The pump 8 preferably has a capacity of between 10-25 m3 / hour or more. When the water reaches the level of the sensor 6, the pump housing 3 is also filled with it and the sensor gives a signal to the control unit 9 so that the valve 10 closes. At that moment the centrifugal pump 2 takes over the pumping and the water is pressed out of the outlet 5, possibly via a non-return valve 15. That process continues until the water level drops and the sensor reports it to the unit 9 in response to which the valve 10 closes.

Bij voorkeur heeft de regelbare debietklep 10 samen met de eenheid 9 de mogelijkheid om de klep vloeiend dicht te laten gaan. Daartoe heeft deze een regelkromme tussen diens debiet c.q. opbrengst en de door de regeleenheid verzorgde aansturing, dat de debietklep fijn regeling bij klein debiet mogelijk maakt. Het geleidelijke openen en sluiten van de klep 10 leidt dan niet tot een hinderlijke verstoring van het stromingspatroon met name bij het oog van de centrifugaalpomp 2, waardoor het starten en stoppen van het verpompen van water door de pomp 2 soepel en snel, maar zonder cavitatie verschijnselen, verloopt. Een voorbeeld van een geschikte regelkromme van de klep 10 bij kleine doorlaat is zogezegd een vlakke kromme. Dat wil zeggen voor zover niet-lineair: kwadratisch, maar bij voorkeur logaritmisch, opdat de gesloten klep 10 traag opent, en een geopende klep 10 traag sluit voordat deze geheel gesloten is.Preferably, the controllable flow valve 10 together with the unit 9 has the option of causing the valve to close smoothly. To this end, it has a control curve between its flow rate or yield and the control provided by the control unit, which permits the flow valve to fine control at a low flow. The gradual opening and closing of the valve 10 then does not lead to an annoying disturbance of the flow pattern, in particular at the eye of the centrifugal pump 2, as a result of which the starting and stopping of the pumping of water by the pump 2 smoothly and quickly, but without cavitation phenomena. An example of a suitable control curve of the valve 10 at small passage is, so to speak, a flat curve. That is, insofar as non-linear: quadratic, but preferably logarithmic, so that the closed valve 10 opens slowly, and an opened valve 10 closes slowly before it is completely closed.

Het pompsysteem 1 kan een tussen de debietklep 10 en de vacuümzijde 7-2 van het reservoir 7 aangebrachte keerklep 16 omvatten die sluit als daar water tegenaan komt.The pump system 1 may comprise a non-return valve 16 arranged between the flow valve 10 and the vacuum side 7-2 of the reservoir 7, which valve closes if water comes into contact with it.

Afgezien van het hiervoor beschrevene toont figuur 2 een volgende uitvoering van het nagenoeg op dezelfde wijze werkende pompsysteem 1 dat nu evenwel ook een tweede reservoir 17 omvat. De aanzuigleiding, hier aangeduid met 18, van de vacuümpomp 8 die met de klep 10 is gekoppeld mondt boven in het reservoir 17 uit, en een leiding 20 die enerzijds tot aan de bodem van het reservoir 17 reikt mondt anderzijds boven in het reservoir 7 uit, dat dienst doet als separator van lucht en water. Het reservoir 17 doet dienst als een soort extra separator waarin water zich kan verzamelen, dat dan niet bij de vacuümpomp 8 terecht komt. Dit kan daaruit op niet in de figuren weergegeven wijze, zo nu en dan, worden weggepompt. Het verdere reservoir 17 kan van een verdere niveausensor 21 zijn voorzien die ook op de regeleenheid 9 is aangesloten en die daaraan alarm signaleert als zich een wat grotere hoeveelheid water in het reservoir 17 heeft verzameld, dat daaruit dient te worden verwijderd. Het universele pompsysteem 1 blijft echter ondanks dat alarm correct functioneren.Apart from the aforementioned description, figure 2 shows a further embodiment of the pump system 1, which operates in substantially the same way, but which now also comprises a second reservoir 17. The suction line, here designated 18, of the vacuum pump 8 which is coupled to the valve 10 opens into the top of the reservoir 17, and a line 20 which on the one hand reaches the bottom of the reservoir 17 opens on the other side to the top of the reservoir 7 , which serves as a separator of air and water. The reservoir 17 serves as a sort of additional separator in which water can collect, which then does not end up at the vacuum pump 8. This can be pumped out of it in the manner not shown in the figures, every now and then. The further reservoir 17 can be provided with a further level sensor 21 which is also connected to the control unit 9 and which signals an alarm thereto if a somewhat larger amount of water has collected in the reservoir 17, which must be removed therefrom. However, the universal pump system 1 continues to function correctly despite that alarm.

Claims

A pump system comprising: - a centrifugal pump with an inlet and an outlet for liquid substance, - a reservoir provided with a level sensor with a liquid side connected to the inlet and with a vacuum side; and - a vacuum pump coupled to said vacuum side, characterized in that - the pump system comprises an electronic control unit connected to the level sensor and a controllable flow valve connected to the control unit, and - that the vacuum pump is coupled via the flow valve to said vacuum side, characterized in that the controllable flow rate valve has a control curve between its flow rate and control provided by the control unit, and in that the flow rate valve is adapted to enable fine control at low flow rates such that the control curve is at least around the switch point of the level sensor a non-linear, e.g. quadratic, preferably logarithmic course.

Pump system according to claim 1, characterized in that the centrifugal pump and the vacuum pump are drivable by means of one or more drive members.

3. Pump system as claimed in claim 2, characterized in that one of the drive members is a motor, such as an electric motor, a hydraulic motor or a combustion engine.

Pump system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reservoir is mounted vertically on the inlet.

Pump system according to one of claims 1-4, characterized in that the level sensor is mounted on a level in the reservoir on which the control unit regulates the liquid level in the reservoir by controlling the flow valve.

Pump system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow valve is a servo valve, in particular a ball valve.

Pump system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a non-return valve is mounted on the outlet, which prevents the backflow of substance.

Pump system according to one of claims 1-7, characterized in that the pump system comprises a non-return valve arranged between the flow valve and the vacuum side of the reservoir, which valve closes when water comes into contact with it.

A pump system according to any one of claims 1-8, characterized in that the pump system comprises a further reservoir connected to said reservoir, into which the suction side of said reservoir debouches, in which case the suction side of the further reservoir is coupled to the flow valve .

10. Pump system as claimed in claim 9, characterized in that the further reservoir is provided with a further level sensor which is connected to the control unit for removing liquid substance from the further reservoir.

Use of the pumping system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the same pumping system is used for both source drainage and for pumping solid substances, whether or not containing solid components, as is the case, for example, with sewers.

A method wherein: - liquid substance is sucked in by a centrifugal pump according to any of claims 1-10 via an inlet to which the liquid side of a reservoir provided with a level sensor is coupled, - the vacuum side of the reservoir is coupled to a vacuum pump and in the reservoir the level of the substance up to the sensor is maintained, - the vacuum pump is coupled via an adjustable flow valve with said vacuum side, and - an electronic control unit connected to the level sensor, to which the flow valve is connected, is controlled such that of a vacuum in the reservoir controlled by the flow valve, the level therein being maintained, characterized in that - the controllable flow valve has a control curve between its flow and control provided by the control unit, and - that the flow valve allows such fine control at low flow. that the control curve at least around the switch point of the level sensor a non-linear, for example quadratic, preferably logarithmic course.