CZ299206B6 - Cerpací agregát - Google Patents

Abstract

Cisternový vuz (1) na kejdu nebo mocuvku je vybaven potrubním systémem (5), jímž muže být nádrž (4)cisternového vozu (1) plnena kejdou nebo mocuvkoua opet vyprazdnována. Cerpací agregát sestává z odstredivého cerpadla (11) a kapalinokružného cerpadla (12). Cerpací agregát slouží k tomu, aby nejprve byl odstranen vzduch z cásti potrubního systému(5) do té míry, až kejda nebo mocuvka proudí v odvzdušneném sacím potrubí (6) a plní odstredivé cerpadlo (11). V tomto okamžiku muže odstredivé cerpadlo (11) cerpat kejdu nebo mocuvku ze zásobní nádrže. Obe cerpadla (11, 12) jsou umístena ve spolecné skríni (G), na spolecném hrídeli (W) a pracujíparalelne.

Description

Vynález se týká čerpacího agregátu s kombinací z odstředivého čerpadla (Kreiselpumpe) a odvzdušňovacího čerpadla, jakož i s potrubním systémem pro nasávání a dopravování média, a s ventilovým systémem.

Dosavadní stav techniky

Z evropského patentového spisu EP0 258 161 B1 je znám cisternový vůz na močůvku nebo kejdu s čerpacím agregátem a pohyblivým potrubním systémem. Potrubní systém je pohyblivý tak, že jím může být odstředivé čerpadlo, uložené na jeho volném konci, spuštěno do zásobní nádrže. Čerpací agregát ponořený do kejdy nebo močůvky může v této poloze plnit cisternový vůz. Pro vynášení kejdy nebo močůvky se čerpací agregát pomocí pohyblivého vodícího systému zavede do nádrže na konci cisternového vozu. Nádrž se otevřením uzavíracího šoupátka zaplaví, v důsledku čehož je odstředivé čerpadlo znovu ponořeno do kejdy nebo močůvky a ta může být vynášena.

Kromě toho je známa řada čerpacích agregátů pro cisterny na kejdu nebo močůvku, které se mimo jiné od sebe liší jejich konstrukčními formami. Jedna z konstrukčních forem je forma cisternové nádrže na kejdu nebo močůvku s odstředivým čerpadlem. Zde se vědomě upustí od možnosti nasávání kejdy nebo močůvky ze zásobníku, protože odstředivé čerpadlo není obecně samonasávací. Cisternová nádrž na kejdu nebo močůvku je místo toho plněna pomocí cizího čerpadla a odstředivým čerpadlem cisternové nádrže se tato nádrž vyprazdňuje a kejda nebo močůvka vynáší. Rotační čerpadlo může být k vynášení obsahu nádrže použito, protože kejda nebo močůvka samočinně teče v důsledku výšky plnění v cisternové nádrži do odstředivého čer30 padla. Čerpadlo zvyšuje tlak ve výstupním potrubí, takže na rozdělovači vznikne potřebný tlak. Výhody tohoto konstrukčního uspořádání spočívají v tom, že nádrž je beztlaková a čerpadlo není citlivé. Čerpadlo a cisternová nádrž jsou výrobně nákladné. Nevýhody lze vidět v tom, že kejda nebo močůvka nemůže být samočinně nasávána do cisternové nádrže a je proto zapotřebí výkonné cizí čerpadlo.

Dále jsou známé cisternové vozy s hydrostatickými objemovými čerpadly. Při tomto konstrukčním uspořádání je podtlak čerpadla potřebný pro nasávání vytvářen pouze na sací straně, tedy v sacím potrubí. Kejda nebo močůvka musí být dopravována hydrostatickým objemovým čerpadlem a vtlačována do cisternové nádrže. Pro rozdělování kejdy nebo močůvky se dopravní směr obrátí a uzavírací stoupě se z nasávání přestaví na vynášení, takže cisternová nádrž může být vysávána a kejda nebo močůvka může být čerpána k rozdělovači. Výhody tohoto konstrukčního uspořádání spočívají v tom, že dopravovaná množství jsou přesně určitelná a jsou vyvinutelné tlaky přes 1 bar (0,1 MPa). Cisternová nádrž může být beztlaková a dá se tedy levně vyrábět. Čerpadlo může nasávat z relativně velké hloubky, poněvadž výška cisternové nádrže nemusí být připočítána k sací výšce, neboť sací podtlak je třeba vyvíjet pouze v sacím potrubí. Nevýhodné je u tohoto provedení, že kapalina musí být dopravována přes hydrostatické objemové čerpadlo, takže cizí tělesa mohou zničit relativně nákladně hydrostatické objemové čerpadlo.

Kromě toho jsou také známa tak zvaná vakuo-odstředivá čerpadla, která byla až dosud konstruo50 vána tak, že pro sání se použijí jen vakuová čerpadla, obecně kompresory, aby nasávaly kejdu nebo močůvku do cisternové nádrže. Pro vynášení se přepnou na odstředivé čerpadlo a pomocí čerpadla se kejda nebo močůvka rozděluje. Při tomto řešení je možné pracovat vysokým tlakem při rozdělování s tak zvanými vrhacími tryskami, což není s čistě vakuovým čerpadlem uspokojivě možné. Výhody této konstrukční formy spočívají v tom, že čerpadlo není citlivé na cizí těle-1 CZ 299206 B6 sa. Při sání se močůvka nebo kejda nedostává do styku ani s kompresorem ani s čerpadlem. Nevýhodou však je, že jsou zapotřebí dvě výkonná čerpadla a cisternová nádrž musí být provedena kvůli sacímu pochodu jako tlaková nádrž. Při sání je tento systém srovnatelný s vakuovým systémem a je proto nutná tlaková nádrž, zatímco při vynášení je systém srovnatelný s čerpadlo5 vým cisternovým vozem. Sací výška je jako u dále popisovaných vakuových cisternových vozů silně omezená.

Vakuově cisternové vozy s čerpacími agregáty jsou další široce rozšířená kategorie. Prostřednictvím kompresoru se z čerpacího agregátu odsává vzduch. Vyvinutým podtlakem se cisternová nádrž zcela vystavuje určitému vakuu. Pro nasávání močůvky nebo kejdy s podzemní nádrže se otevře šoupě na sací straně, takže se evakuuje také na ní ležící sací hadice. Zde působící podtlak vyvolává, že močůvka nebo jakákoli jiná kapalina je nasávána do cisternové nádrže. Pro rozdělování močůvky nebo kejdy se přepne funkce kompresoru. Vzduch se nasává z volného prostoru a tlačí se do cisternové nádrže, takže vznikajícím přetlakem je kapalina z cisternové nádrže vytla15 čována a přetlakem rozstřikována.

Výhodou tohoto konstrukčního uspořádání je jednoduchá konstrukce, nenáchylná k poruchám. Kompresor nepřichází do styku s čerpanou močůvkou nebo kejdou a konstrukce je proto necitlivá vůči cizím tělesům v čerpané kapalině. Nemalé nedostatky však spočívají v tom, že cisternová nádrž musí být provedena jako tlaková nádrž a podléhá proto předpisům pro tlakové nádrže, u nichž je povinné zkoušení a schvalování. Výška nádrže se připočítává k celkové sací výšce, takže u hlubokých zásobních nádrží je rychle dosaženo fyzikální hranice možné dopravní výšky. Dále je při rozdělování močůvky nebo kejdy vynášecí tlak omezen na 1 bar (0,1 MPa), neboť vzhledem k úrovni bezpečnosti tlakových nádrží nejsou z ekonomických důvodů smysluplné žád25 né vyšší tlaky.

Vynález si klade za úkol vytvořit čerpací agregát v úvodu popsaného druhu, který by neobsahoval nevýhody známých konstrukčních uspořádání, a u kterých by se dalo použít nejjednodušších čerpadlových systémů.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo čerpacím agregátem s kombinací z odstředivého čerpadla (Kreisel35 pumpě) a odvzdušňovacího čerpadla, jakož i potrubním systémem pro nasávání a dopravování média s ventilovým systémem, jehož podstatou je, že ventilový systém trvale a samočinně řídí evakuovací a čerpací (dopravovací) fázi, a odvzdušňovací čerpadlo je vytvořeno jako kapalinokružné čerpadlo, které je provozováno paralelně s odstředivým čerpadlem.

Další výhodné znaky vyplývají ze závislých patentových nároků.

Tímto řešením se dosahují výhody známých čerpacích agregátů, aniž by však bylo nutně počítat s jejich nevýhodami.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 schematický pohled na rotory čerpadel, obr. 2 schéma čerpacího agregátu při uvádění do provozu, obr. 3 schéma čerpacího agregátu při sací funkci, obr. 4 schéma čerpacího agregátu při plnicí funkci, obr. 5 schéma cisternového vozu na kejdu nebo močůvku s čerpacím agregátem a obr. 6 čerpací stanici s čerpacím agregátem.

-2CZ 299206 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn princip vynálezu, při němž jsou obě čerpadla 11, 12 s výhodou uložena na společném hřídeli, přičemž v potrubním systému 5 s jeho úseky 6, 7, 8, 9 a 10 je naznačen proud dopravovaných médií šipkami. V tomto příkladě provedení je kapalinokružné čerpadlo 12 opatřeno na jedné straně vstupním otvorem 19 a na druhé straně výstupním otvorem 20, aby se zvýšil čerpací výkon. Dále je na sací straně odstředivého čerpadla 11 uložen řezací prostředek S, který je rovněž uložen na společném hřídeli W.

Obr. 2 znázorňuje čerpací agregát P ve schematickém znázornění během plnicího pochodu. Čerpací agregát P obsahuje dvě čerpadla, a to odstředivé čerpadlo J_J_ a kapalinokružné čerpadlo 12. Obě čerpadla 11, 12 jsou zapojena do potrubního systému 5 a jsou spolu spojena prostřednictvím odvzdušňovacího potrubí 8, které je částí potrubního systému 5. Před prvním uvedením do provozu nebo po přerušení provozu, který si vyžádal vyprázdnění kapalinokružného čerpadla 12, je třeba toto čerpadlo naplnit přes vstupní otvor 12a kapalinou F, kupříkladu vodou.

Odstředivé čerpadlo 11 obsahuje výstup 1 lb, spojený s úsekem potrubního systému 5, který se dá v alespoň jednom provozním stavu, a to ve stavu pro přípravu nasávání kapaliny, označit jako odvzdušňovací potrubí 8. Odvzdušňovací potrubí 8 končí na jeho druhém konci kapalinokružným čerpadlem 12, které k tomuto účelu obsahuje vstup 12b, ústící do vstupního otvoru 19. V odvzdušňovacím potrubí 8 je vřazen ventil 13, který zabraňuje zpětnému toku kapaliny F, nacházející se v kapalinokružném čerpadle 12, a který se v evakuovací fázi samočinně otevírá podtlakem vznikajícím při sacím provozu.

Další částí kapalinokružného čerpadla 12 je rotor 14 s lopatkami nebo křídly (lamelami) 15. Rotor 14 je uložen excentricky ve vnitřní komoře 16 (obr. 2) čerpadla 12 s kapalinovým prstencem. Při otáčení excentricky uloženého rotoru 14 se kapalina F, nacházející se ve vnitřní komoře 16 kapalinokružného čerpadla 12, spolu s ním uváděna do pohybu a tvoří, jak je vyznačeno na obr. 2 až 4, při vnitřní stěně vnitřní komory 16 těsnící kapalinový prstenec FR, do něhož se lopatky J_5 rotoru 14 vnořují různě hluboko vzhledem k jeho excentrickému uložení. Lopatkami 15 excentricky uloženého rotoru 14, vnořujícími se různě hluboko do kapalinového prstence FR, se vytvářejí dutiny J7 a J8 (obr. 2) s odlišnými objemy, závislými na příslušném postavení rotoru. Kapalinokružné čerpadlo 12 je dále opatřeno na čelní straně dvěma štěrbinovými otvory 19 a 20, spojenými s potrubním systémem 5 čerpacího agregátu P, a to přívodním otvorem J9 přes vstup 12b s odvzdušňovacím potrubím 8 a výstupním otvorem 20 přes výstup 12c s výstupním potrubím 9.

Funkce, schematicky znázorněná na obr. 3 v evakuovací fázi tohoto kapalinokružného čerpadla

12 spočívá v tom, že otáčením rotoru 14 a odpovídající polohou obou čelních otvorů 19 a 20 vzniká na vstupu 12b kapalinokružného čerpadla 12 podtlak a na jeho výstupu 12c tlak. To opět vyvolává v odvzdušňovacím potrubí 8 podtlak, takže odstředivé čerpadlo JJ a sací potrubí 6 jsou odvzdušňována, až místo vzduchu L se dostane do odstředivého čerpadla 11 kapalina F z neznázoměné nádrže, a odstředivé čerpadlo může rozvinout své čerpací působení, jak bude později ozřejměno na obr. 4.

Tlak, vznikající přes druhý otvor 20 na výstupu 12c kapalinokružného čerpadla 12, plní přes výstupní potrubí 9 plnicí potrubí JO. Jelikož je tak plnicí potrubí 10 rovněž pod tlakem, zatímco v odstředivém čerpadle 11 působí podtlak, je další ventil 21, který je vřazen do výstupního potru50 bí 7 odstředivého čerpadla 11, samočinně uzavřen.

Na obr. 4 je znázorněna funkce čerpacího agregátu P v přechodově fázi z evakuování na čerpání (dopravování). Poté, co bylo odstředivé čerpadlo 11 odvzdušněno a vytvořil se dostatečný kapalinový sloupec FS, začíná samočinně odstředivé čerpadlo JJ. s dopravováním čerpaného média, tj.

-3CZ 299206 B6 odstředivé čerpadlo 11 přebírá v důsledku jeho vyššího objemového výkonu vlastní funkci čerpání. Přitom je třeba pro vysvětlení uvést, že odstředivé čerpadlo 11 pracuje již od začátku provozu, tj. rotor 22 odstředivého čerpadla 11 se sice již otáčí, když začíná evakuovací fáze, ale jelikož čerpadlo není samonasávací, nemůže ještě účinně čerpat. Tuto funkci přebírá, jakmile se v jeho nitru vytvoří dostatečný kapalinový sloupec FS. Jakmile k tomu došlo, vyvíjí odstředivé čerpadlo 11 tlak kapaliny na jeho výstupním otvoru 11c a ve svém výstupním potrubí 7.

Proudící kapalinou F se otevře ventil 21, takže kapalina F je dopravována plnicím potrubím JJ). Malá množství dopravované kapaliny F se dostávají do plnicího potrubí 10 také přes kapalinoio kružné čerpadlo 12 a jeho výstupním potrubím 9. Toto dílčí množství kapaliny F přebírá v kapalinokružném čerpadle 12 těsnicí funkci, a jelikož je stále obnovováno, přebírá také chlazení kapalinokružného čerpadla 12.

Výhodný účinek při tomto stálém paralelním provozu odstředivého čerpadla JJL a kapalinokruž15 něho čerpadla 12 je nenáchylnost k tvorbě vzduchových bublin v dopravovaném médiu, neboť nutně dochází k trvalému odvzdušňování čerpacího agregátu. Zvlášť výhodná je konstrukční forma, při níž jsou obě čerpadla JT a 12 uložena ve společně skříni G a jsou poháněna společným hřídelem W.

Cisternový vůz 1 na kejdu nebo močůvku, schematicky znázorněný na obr. 5, představuje výhodný případ použití čerpacího agregátu P podle vynálezu. Zde znázorněný cisternový vůz 1 na kejdu nebo močůvku obsahuje podvozek 2 s koly 3. Zde je podvozek 2 znázorněn jako vlečný vůz, ale vynález může být s úspěchem použit také u tak zvaného samohybného kontejnerového vozidla se samostatnou čerpací stanicí (obr. 6) apod. Podvozek 2 nese nádrž 4, která není vytvo25 řena jako tlaková nádrž, protože při provozu podle vynálezu nevzniká v nádrži 4 žádný přetlak nebo podtlak. Aby to bylo zajištěno, je v nádrži 4 vyrovnávací otvor A, pomocí něhož jsou vyrovnávány eventuelně se vyskytující rozdíly tlaku mezi vnitřkem nádrže 4 a okolím.

Cisternový vůz i na kejdu nebo močůvku je opatřen potrubním systémem 5 který je rozdělen do více potrubních úseků 6, 7, 8, 9, JJ). Usek 6 je také vytvořen jako sací hadice a je opatřen sacím nátrubkem 6a, vnořeným do zde neznázoměné zásobní nádrže, aby odtud mohl dopravovat kejdu nebo močůvku do nádrže 4 cisternového vozu i. Sací hadice 6 je do potrubního systému 5 zapojena přes odstředivé čerpadlo 11, které je opatřeno potrubním úsekem, označovaným jako výstupní potrubí 7. Odstředivé čerpadlo JJ_ je dále prostřednictvím dalšího potrubního úseku, který je označen jako odvzdušňovací potrubí 8, spojeno s tak zvaným čerpadlem 12 s kapalinovým prstencem. Toto čerpadlo 12 s kapalinovým prstencem obsahuje na své výstupní straně potrubní úsek, označený jako výstupní potrubí 9. Jak výstupní potrubí 9, tak i výstupní potrubí 7 odstředivého čerpadla ústí společně do dalšího úseku potrubního systému 5, který je označen jako plnicí potrubí 10 a ústí svým volným koncem do nádrže 4.

Odstředivé čerpadlo JT a kapalinokružné čerpadlo 12 jsou součásti čerpacího agregátu P, který je tvořen touto kombinací odstředivého čerpadla 11 a kapalinokružného čerpadla 12, přičemž kapalinokružné čerpadlo 12 představuje odvzdušňovací čerpadlo se zcela zvláštními výhodami.

Na obr. 6 je dále znázorněna samostatná čerpací stanice PS, která může být vyrobena v nejrůznějších konstrukčních formách. Neznázoměným pohybem se hřídel W uvádí do otáčení. Na hřídeli W je uloženo odstředivé čerpadlo 11 jakož i kapalinokružné čerpadlo 12, která jsou společně poháněna a vzájemně spolu spojena prostřednictvím potrubního systému 5. Dále je ještě znázorněno sací potrubí 6 a plnicí potrubí JJ). Funkci čerpací stanice PS je možné logicky odvodit z předchozích popisů. Rozumí se, že čerpací stanice PS je použitelná samotná a je mobilní, k čemuž je osazena na rámu R. Může tedy být dopravena na libovolně místo a zde použita. Odpovídajícím způsobem může být čerpací stanice PS přiřazena také jako samostatný agregát přečerpávací stanici nebo, podobně jako je znázorněno na obr. 5, najít uplatnění na cisternovém voze.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Čerpací agregát s kombinací z odstředivého čerpadla a kapalinokružného čerpadla, jakož i s potrubním systémem pro nasávání a dopravování média, a s ventilovým systémem, vyznačený tím, že ío odstředivé čerpadlo (11) je vytvořeno jako hlavní dopravní čerpadlo a kapalinokružné čerpadlo (12) je vytvořeno jako odvzdušňovací a pomocné dopravní čerpadlo, přičemž potrubní systém (5) obsahuje výstupní potrubí (7) odstředivého čerpadla, které je zařazeno na výtlačné straně za odstředivým čerpadlem (11) a které společně s výstupním potrubím

   15 (9), zařazeným na výtlačné straně za kapalinokružným čerpadlem (12), ústí do plnicího potrubí (10), přičemž potrubní systém (5) dále obsahuje odvzdušňovací potrubí (8), spojující výstup odstředivého čerpadla (11) se sacím vstupem (12b) kapal inokružného čerpadla (12), přičemž v odvzduš20 ňovacím potrubí (8) je uložen ventil (13), bránící zpětnému toku média (FR) z kapal inokružného čerpadla (12) a umožňující průtok čerpaného média (L/F), a přičemž ve výstupním potrubí (7) odstředivého čerpadla je před místem připojení výstupního potrubí (9) uložen nejméně jeden další ventil (21), který je uzavřen podtlakem působícím ve

   25 výstupním potrubí (7) během evakuovací fáze a v čerpací fázi je otevřen tlakem dopravovaného média, přičemž ventilový systém (13, 21) trvale a samočinně, při řízení dopravovanými médii (L/F), řídí evakuovací a čerpací fázi, a zabraňuje zpětnému proudění média (FR) z kapalinokružného čer30 padla (12).
2. 2. Čerpací agregát podle nároku 1, vyznačený tím, že odstředivé čerpadlo (11) a kapalinokružné čerpadlo (12) jsou uloženy na společném hřídeli (W).

   35
3. 3. Čerpací agregát podle nároku 1, vyznačený tím, že odstředivé čerpadlo (11) a kapalinokružné čerpadlo (12) jsou uloženy ve společné skříni (G).
4. 4. Čerpací agregát podle nároku 3, vyznačený tím, že společná skříň (G) obsahuje části (6, 7, 8, 9) potrubního systému (5).
5. 5. Čerpací agregát podle nároku 1, vyznačený tím, že čerpací agregát (P) je součástí cisternového vozu (1) na kejdu nebo močůvku.
6. 6. Čerpací agregát podle nároku 1, vyznačený tím, že čerpací agregát (P) je součástí 45 čerpací stanice (PS).
7. 7. Čerpací agregát podle nároku 1, vyznačený tím, že na sací straně odstředivého čerpadla (11) je uložen řezací prostředek (S).