NL2010741C2 - Universeel pompsysteem. - Google Patents

Description

UNIVERSEEL POMPSYSTEEM

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.

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.

Voor een optimale werking dienen het gewicht, de vorm en de afmetingen van het pompsysteem op elkaar te zijn afgestemd.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Verder gedetailleerde mogelijke uitvoeringsvormen die in de overige conclusies zijn uiteen gezet, zijn samen met de daarbij behorende voordelen in de navolgende beschrijving vermeld.

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:

Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van het pompsysteem volgens de uitvinding;

Figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van het pompsysteem volgens de uitvinding.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (12)

1. Pompsysteem omvattende: - een centrifugaalpomp met een inlaat en een uitlaat voor vloeibare substantie, - een van een niveausensor voorzien reservoir met een op de inlaat aangesloten vloeistofzijde en met een vacuümzijde; en - een met voornoemde vacuümzijde gekoppelde vacuümpomp, met het kenmerk: - dat het pompsysteem een op de niveausensor aangesloten elektronische regeleenheid en een op de regeleenheid aangesloten regelbare debietklep omvat, en - dat de vacuümpomp via de debietklep met voornoemde vacuümzijde is gekoppeld, met het kenmerk dat de regelbare debietklep een regelkromme heeft tussen diens debiet en door de regeleenheid verzorgde aansturing, en dat de debietklep is ingericht om zodanige fijn regeling bij klein debiet mogelijk te maken dat de regelkromme althans rond het omschakelpunt van de niveausensor een niet-lineair, bijvoorbeeld kwadratisch, bij voorkeur logaritmisch verloop heeft.

2. Pompsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de centrifugaalpomp en de vacuümpomp door middel van één of meer aandrijforganen aandrijfbaar zijn.

3. Pompsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk dat één van de aandrijforganen een motor, zoals een elektromotor, een hydraulische motor of een verbrandingsmotor is.

4. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat het reservoir verticaal op de inlaat is gemonteerd.

5. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat de niveausensor op een niveau in het reservoir is gemonteerd waarop de regeleenheid door sturing van de debietklep het vloeistofniveau in het reservoir afregelt.

6. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-5, met het kenmerk dat de debietklep een servoklep, in het bijzonder een kogelklep, is.

7. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-6, met het kenmerk dat op de uitlaat een terugslagklep is gemonteerd die de terugstroom van substantie voorkomt.

8. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-7, met het kenmerk dat het pompsysteem een tussen de debietklep en de vacuümzijde van het reservoir aangebrachte keerklep omvat die sluit als daar water tegenaan komt.

9. Pompsysteem volgens één van de conclusies 1-8, met het kenmerk dat het pompsysteem een op het genoemde reservoir aangesloten verder reservoir omvat waarin de aanzuigzijde van het genoemde reservoir uitmondt, in welk geval de aanzuigzijde van het verdere reservoir met de debietklep is gekoppeld.

10. Pompsysteem volgens conclusies 9, met het kenmerk dat het verdere reservoir van een verdere niveausensor is voorzien die op de regeleenheid is aangesloten voor het uit het verdere reservoir verwijderen van vloeibare substantie.

11. Gebruik van het pompsysteem volgens één van de conclusies 1-10, met het kenmerk dat hetzelfde pompsysteem wordt gebruikt voor zowel bronbemaling, als voor het pompen van al of niet van vaste bestanddelen voorziene vloeibare substanties, zoals bijvoorbeeld het geval bij rioleringen.

12. Werkwijze waarbij: - door een centrifugaalpomp volgens één van de conclusies 1-10 vloeibare substantie worden aangezogen via een inlaat waarmee de vloeistofzijde van een van een niveau sensor voorzien reservoir is gekoppeld, - de vacuümzijde van het reservoir met een vacuümpomp is gekoppeld en in het reservoir het niveau van de substantie tot aan de sensor wordt gehandhaafd, - de vacuümpomp via een regelbare debietklep met voornoemde vacuümzijde is gekoppeld, en - een op de niveausensor aangesloten elektronische regeleenheid, waarop de debietklep is aangesloten, zodanig wordt geregeld dat met behulp van een door de debietklep geregeld vacuüm in het reservoir het niveau daarin wordt gehandhaafd, met het kenmerk - dat de regelbare debietklep een regelkromme heeft tussen diens debiet en door de regeleenheid verzorgde aansturing, en - dat de debietklep zodanige fijn regeling bij klein debiet mogelijk maakt dat de regelkromme althans rond het omschakelpunt van de niveausensor een niet-lineair, bijvoorbeeld kwadratisch, bij voorkeur logaritmisch verloop heeft.