DE1051645B

DE1051645B - Arrangement for the multi-stage pumping of liquid from a sump by means of a float-controlled feed or suction pump and several downstream float pumps

Info

Publication number: DE1051645B
Application number: DEV7904A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Berging Otto Vedder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-10-13
Filing date: 1954-10-13
Publication date: 1959-02-26

Description

Anordnung zur mehrstufigen Förderung von Flüssigkeit aus einem Sumpf mittels einer schwimmergesteuerten Zulauf- oder Saugpumpe und mehrerer nachgeschalteter Schwimmerpumpen Die Erfindung betrifft eine Anordnung, um mittels Druckluft Flüssigkeit aus einem Sumpf mittels einer schwimmergesteuerten Zulauf- oder Saugpumpe und mehrerer nachgeschalteter Schwimmerpumpen zu fördern.Arrangement for the multi-stage delivery of liquid from a sump by means of a float-controlled feed or suction pump and several downstream pumps Float pumps The invention relates to an arrangement in order to supply liquid by means of compressed air from a sump by means of a float-controlled feed or suction pump and several to promote downstream float pumps.

Zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser über größere Höhen als die der Flüssigkeitssäule, deren statischer Druck demjenigen der verwendeten Druckluft entspricht, finden im allgemeinen Kolben- und Kreiselpumpen Anwendung. Bei einem hohen Schlammgehalt der zu fördernden Flüssigkeit aber, wie es im Bergbau besonders der Fall ist, sind solche Pumpen nicht immer zu verwenden. Sie bedürfen ferner großer Wartung, und ihr Einsatz ist nur bei größeren konstanten Zuflüssen und bei Verwendung eines einen größeren Wasservorrat aufnehmenden Pumpensumpfes zweckmäßig, da diese Pumpen nicht vollautomatisch arbeiten, sondern von einem Pumpenwärter an- und abgestellt werden müssen.For pumping liquids, especially water over larger ones Heights than that of the liquid column, the static pressure of which corresponds to that of the column used Compressed air, piston and centrifugal pumps are generally used. With a high sludge content of the liquid to be pumped, however, as is the case in mining especially the case, such pumps are not always to be used. You need also great maintenance, and their use is only in the case of larger constant inflows and when using a pump sump that accommodates a larger water supply Useful, as these pumps do not work fully automatically, but by a pump attendant must be turned on and off.

Besonders bei Abteufarbeiten aber, bei denen nur geringe Wasserzuflüsse zu verzeichnen sind, wird auf der Sohle eine verhältnismäßig kleine Pumpe gefordert, die leicht zu bedienen und zu transportieren ist. Das Wasser muß bei solchen Arbeiten bis zu 200 m und mehr gefördert werden.Especially with sinking work, however, where only low water inflows are recorded, a relatively small pump is required on the sole, which is easy to use and transport. The water must be used for such work up to 200 m and more can be promoted.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen das mittels eines Druckluftflüssigkeitshebershochgeförderte Wasser in einen offenen Behälter läuft, aus dem wiederum mittels eines weiteren Hebers die Flüssigkeit in einen entsprechend höher gelegenen nächsten Behälter gehoben wird. Als Heber werden hierbei bekannte Saug-oder Zulaufpumpen verwendet, die ein Steuerventil sowohl für die Entlüftung als auch für den Druckluftzutritt zum Kessel besitzen und sich als Einzelpumpen bei schlammhaltigen Flüssigkeiten bewährt haben. Die Steuerung der Entlüftung und des Druckluftzutrittes erfolgt durch einen gemeinsamen Schwimmer, dessen Schwimmerstange vorzugsweise in einem Langloch geführt wird. Eine solche Anordnung weist die Schwierigkeit auf, daß sich der geförderte Schlamm zu einem wesentlichen Teil in dem offenen Behälter absetzt und dieser, um ein Zuwachsen zu vermeiden, von Zeit zu Zeit gereinigt werden muß. Beim Versagen des aus diesem Behälter fördernden Hebers kann der Behälter überlaufen und dadurch den Schachtbetrieb stören. Man hat auch bereits mehrere Druckluftflüssigkeitsheber derart hintereinandergeschaltet, daß die Steigleitung der vorhergehenden Pumpe jeweils in einen geschlossenen Behälter der nachgeschalteten mündet. Dabei ist zur Einsparung von Druckluft jeweils die obere Pumpe mit dem in der unteren Pumpe teilweise entspannten Druckmittel betrieben. Fördereinrichtungen dieser Art besitzen die Schwierigkeiten, daß beim Fördern der Flüssigkeit Stauungen auftreten. Bei Verwendung des Druckmittels aus der vorgeschalteten Pumpe kann die Flüssigkeit nur über eine nicht überschreitbare Höhe gefördert werden, die dem Anfangsdruck und dem jeweiligen Druckabfall der als Betriebsmittel verwendeten Luft zwischen den Pumpen entspricht.Arrangements are known in which the conveyed up by means of a compressed air liquid lifter Water runs into an open container, from which in turn by means of another Siphon lifted the liquid into a correspondingly higher next container will. Known suction or feed pumps are used here as the siphon Control valve for both ventilation and compressed air access to the boiler and have proven themselves as single pumps for sludge-containing liquids. The ventilation and the compressed air inlet are controlled by a joint Float, the float rod of which is preferably guided in an elongated hole. One such an arrangement has the problem that the sludge being conveyed becomes sticky a substantial part settles in the open container and this to growth to avoid having to be cleaned from time to time. When the failure of this The container conveying lifter can overflow the container and thereby the shaft operation disturb. Several compressed air fluid lifters have already been connected in series in such a way that that the riser of the previous pump in each case in a closed container the downstream one opens. To save compressed air, the Upper pump operated with the pressure medium partially relaxed in the lower pump. Conveyors of this type have the difficulty that when conveying the Fluid congestion may occur. When using the pressure medium from the upstream The pump can only deliver the liquid above a height that cannot be exceeded, the initial pressure and the respective pressure drop of the used as operating medium Air between the pumps.

Es ist eine Anordnung zum Heben einer Flüssigkeit bekannt, bei der übereinanderliegende Kessel durch mit Rückschlagventilen versehene Steigleitungen miteinander verbunden sind und in jedem Kessel ein Schwimmer vorgesehen ist, der ein Ventilpaar betätigt: das eine Ventil verbindet in der Offenstellung den Kesselraum mit einer Saugleitung, das andere mit der Atmosphäre. Beim Öffnen des ersten Ventils wird das zweite geschlossen, und umgekehrt. Die Schwierigkeiten dieser Konstruktion sind folgende: jede Stufe kann nur bis zur barometrischen Höhe fördern; bei mehrstufigem Betrieb läßt sich ein Flattern des Schwimmers nicht vermeiden, welches in der Füllstellung ein mehrfaches Öffnen und Schließen der miteinander gekuppelten Ventile zur Folge hat, woraus sich eine Störung des Arbeitsrhythmus der Pumpen ergibt.An arrangement for lifting a liquid is known in which Boilers lying one above the other through riser pipes provided with non-return valves are interconnected and a float is provided in each boiler, the one pair of valves actuated: one valve connects the boiler room in the open position with one suction line, the other with the atmosphere. When opening the first valve the second is closed, and vice versa. The difficulties of this construction are as follows: each level can only pump up to the barometric height; with multi-level During operation, fluttering of the float cannot be avoided, which is in the filling position multiple opening and closing of the coupled valves result has, resulting in a disruption of the working rhythm of the pumps.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage mit unabhängig voneinander arbeitenden Aggregaten zu schaffen, mit der eine schlammige Flüssigkeit aus einem Sumpf mittels Druckluft über größere Höhen gehoben werden kann. Die Aggregate sollen unempfindlich gegenüber schwankendem Luftdruck sowohl im Pumpenkessel als auch in der Druckluftleitung und gegenüber unregelmäßigem Wasserzufluß sein.The object of the invention is to provide a system with independently of one another working aggregates to create a muddy liquid from a The sump can be lifted over greater heights by means of compressed air. The aggregates should insensitive to fluctuating air pressure both in the pump tank and in the compressed air line and against an irregular flow of water.

Gemäß der Erfindung benutzt eine Anordnung zur mehrstufigen Förderung von Flüssigkeit aus einem Sumpf eine schwimmergesteuerte Zulauf- oder Saugpumpe und mehrere nachgeschaltete Schwimmerpumpen, deren Kessel durch mit Rückschlagventilen versehene Steigleitungen miteinander verbunden sind und in die Atmosphäre öffnende, schwimmergesteuerte Entlüftungsventile aufweisen. Die Besonderheit der Anordnung besteht darin, daß der Schwimmer jeder Schwimmerpumpe das Entlüftungsventil bei Teilfüllung des betreffenden Kessels schließt und jeder Kessel über je ein bei einem bestimmten Überdruck im Kessel öffnendes Drucklufteinlaßventil an die Druckluftleitung angeschlossen ist. Der Vorteil der Anordnung liegt darin, daß bei vollständiger Füllung des Kessels das Entlüftungsventil auf jeden Fall geschlossen ist, auch wenn der Schwimmer flattert. Das Drucklufteinlaßventil wird nicht vom Schwimmer, sondern durch den Druck im Kessel gesteuert.According to the invention uses an arrangement for multi-stage promotion a float-controlled feed or suction pump of liquid from a sump and several downstream float pumps, whose tanks are equipped with non-return valves provided risers are connected to each other and open into the atmosphere, Have float-controlled vent valves. The peculiarity of the arrangement is that the float of each float pump has the vent valve Partial filling of the boiler in question closes and each boiler over one at a time A certain overpressure in the boiler opens the compressed air inlet valve to the compressed air line connected. The advantage of the arrangement is that with complete When filling the boiler the vent valve is definitely closed, even if the float flutters. The compressed air inlet valve is not from the float, but controlled by the pressure in the boiler.

Das Drucklufteinlaßventil ist vorteilhaft so ausgebildet, daß es bei Unterschreiten des vorgegebenen Überdruckes schließt. Es wird dadurch vermieden, daß schon bereits beim Schließen des Entlüftungsventils durch unerwünschte Druckschwankungen während des Ansteigens des Flüssigkeitsspiegels Druckluft aus der Druckluftleitung zugeführt wird. Der Überdruck, bei dem die Druckluft zugeführt wird, kann beispielsweise auf 0,5 atü festgelegt werden.The compressed air inlet valve is advantageously designed so that it is at Falling below the specified overpressure closes. This avoids that already when closing the vent valve due to undesirable pressure fluctuations while the liquid level rises, compressed air from the compressed air line is fed. The overpressure at which the compressed air is supplied can, for example can be set to 0.5 atm.

Die Anlage arbeitet störungsfrei bei Unregelmäßigkeiten im Wasserzulauf oder bei schwankendem Luftdruck in der Druckluftleitung. Die Anlage wird automatisch betrieben; befindet sich keine Flüssigkeit in dem Kessel, strömt auch keine Druckluft aus der Druckluftleitung aus. Die Steuerungsteile sind einfach, unterliegen einem geringen Verschleiß und gewährleisten eine betriebssichere Arbeitsweise auch bei stark verschmutzter Flüssigkeit.The system works trouble-free if there are irregularities in the water supply or if the air pressure in the compressed air line fluctuates. The attachment will be automatic operated; if there is no liquid in the boiler, no compressed air flows from the compressed air line. The control parts are simple, subject to one low wear and tear and ensure reliable operation even with heavily soiled liquid.

Bei der Anordnung kann zweckmäßig ein unter dem Einfluß des im Kessel herrschenden Druckes stehender Kolben des Drucklufteinlaßventils auf eine Feder einwirken, deren Spannung sich mit der Öffnungsbewegung des Kolbens erhöht. Bei abfallendem Druck im Kessel ist es daher bestrebt, sich selbsttätig zu schließen. Man kann auch das Drucklufteinlaßventil mit einem Stufenkolben versehen, auf dessen größerer Fläche der Druck im Kessel und auf dessen kleinerer Fläche der Druck in der Druckluftleitung einwirkt.In the arrangement can expediently under the influence of the in the boiler The prevailing pressure piston of the compressed air inlet valve on a spring act, the tension of which increases with the opening movement of the piston. at decreasing pressure in the boiler, it tries to close automatically. You can also provide the compressed air inlet valve with a stepped piston on which larger area the pressure in the boiler and on its smaller area the pressure in the compressed air line acts.

Mit einer solchen Anlage ist es möglich, schlammhaltige Flüssigkeiten über theoretisch beliebige Höhen zu heben.With such a system it is possible to dispose of sludge-containing liquids to lift over theoretically any heights.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Abbildung zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Schacht mit mehreren übereinander angeordneten Förderaggregaten.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The figure shows a vertical section through a shaft with several one above the other arranged conveyor units.

Mit 10 ist der Behälter einer Zulaufpumpe bezeichnet, die auf der Schachtsohle 11 unterhalb des Wasserspiegels 12 aufgestellt ist. Auf der einen Stirnseite des Behälters befindet sich die Einlauföffnung mit Rückschlagklappe 13 und auf der anderen Stirnseite der Stutzen 14 mit angeschlossenem Rückschlagventil 15 und Steigleitung 16. Als Steuerorgan ist in der Pumpe ein Schwimmer 17 angeordnet, der sowohl das Entlüftungsventil 18 als auch das die Druckluftzufuhr aus der Druckluftleitung 28 regelnde Ventil 19 steuert.The container of a feed pump, which is set up on the shaft floor 11 below the water level 12, is denoted by 10. On one end of the container there is the inlet opening with the non-return valve 13 and on the other end of the nozzle 14 with the non-return valve 15 and riser 16 connected. A float 17 is arranged as a control element in the pump, which controls both the vent valve 18 and the compressed air supply from the compressed air line 28 regulating valve 19 controls.

Die Steigleitung 16 ist an ihrem oberen Ende mit einem weiteren Rückschlagventil 20 versehen und mündet in den nächsthöheren geschlossenen Kessel 21. An diesem Kessel 21 ist auf einer Stirnseite der Stutzen 22, das Rückschlagventil 23 sowie die Steigleitung 24 angeschlossen. Der Kessel besitzt außerdem ein Entlüftungsventil 25, das durch einen Schwimmer 26 geöffnet und geschlossen wird. Unabhängig davon ist in der Kesselwandung ein Drucklufteinlaßventil 27 für die aus der Druckluftleitung 28 zugeführte Druckluft angeschlossen. Das Druckluftventil ist als Stufenventil in der Weise ausgebildet, daß auf seine größere Fläche der Druck im Kessel 21 und auf seine kleinere Fläche der in der Druckluftleitung 28 herrschende Luftdruck einwirkt.The riser 16 is at its upper end with a further check valve 20 and opens into the next higher closed boiler 21. At this boiler 21 is on one end face of the nozzle 22, the check valve 23 and the riser 24 connected. The boiler also has a vent valve 25, which through a float 26 is opened and closed. Independent of this is in the boiler wall a compressed air inlet valve 27 for the compressed air supplied from the compressed air line 28 connected. The compressed air valve is designed as a step valve in such a way that that on its larger area the pressure in the tank 21 and on its smaller area the air pressure prevailing in the compressed air line 28 acts.

Die Steigleitung 24 ist ebenfalls in ihrem oberen Ende mit einem Rückschlagventil 30 versehen und mündet in einen gleichartigen Kessel 29, dessen Steigleitung 31 zu einem gleichartigen Kessel (nicht dargestellt) führt.The riser 24 is also in its upper end with a check valve 30 provided and opens into a similar boiler 29, the riser 31 leads to a similar boiler (not shown).

Die Anordnung arbeitet wie folgt: Mit dem Steigen des Wasserspiegels 12 im Sumpf fließt dem Behälter 10 Wasser zu. Hat der Wasserstand im Behälter 10 und damit der Schwimmer 17 eine bestimmte Höhe erreicht, so schließt sich das Entlüftungsventil 18 und öffnet sich das Ventil 19, so daß Druckluft aus der Druckluftleitung 28 in den Behälter 10 eindringt und unter Schließen der Rückschlagklappe 13 das Wasser in der Steigleitung 16 aufwärtsdrückt. Aus der Steigleitung16 fließt das Wasser in den Kessel 21, dessen Entlüftungsventil 25 zunächst geöffnet ist. Steigt in diesem Kessel das Wasser und damit der Schwimmer 26 bis zu einer bestimmten Höhe, so wird das Entlüftungsventil 25 geschlossen. Bei weiterer Wasserzufuhr komprimiert das Wasser dabei die oberhalb seines Spiegels befindliche Luft. Erst wenn dieser Luftdruck beispielsweise einen Wert von 0,5 atü überschritten hat, öffnet sich das Drucklufteinlaßventil 27. Die einströmende Druckluft drückt unter Schließen des Rückschlagventils 20 das Wasser über den Stutzen 22, das Rückschlagventil 23 und die Steigleitung 24 in den nächstfolgenden Kessel 29. Sobald der Kessel 21 sich geleert hat, öffnet sich das Entlüftungsventil und schließt sich damit durch Unterschreiten des Luftdruckwertes von 0,5 atü im Kessel 21 das Drucklufteinlaßventil 27. Während dieser Zeit konnte sich der Behälter 10 aus dem Sumpf neu füllen und drückt erneut Wasser in den Kessel 21. Erreicht wiederum der Schwimmer 26 seine obere Stellung, so schließt sich das Entlüftungsventil 25, und bei weiterem Ansteigen des Wasserspiegels und damit des Luftdruckes öffnet sich das Drucklufteinlaßventil 27, und der Kessel 21 drückt erneut Wasser in den nächstfolgenden Kessel 29.The arrangement works as follows: As the water level rises 12 in the sump flows into the container 10 water. Does the water level in the container 10 and so that the float 17 reaches a certain height, the vent valve closes 18 and the valve 19 opens, so that compressed air from the compressed air line 28 in the container 10 penetrates and, when the non-return valve 13 is closed, the water in the riser 16 pushes upwards. The water flows out of the riser 16 into the boiler 21, the vent valve 25 of which is initially open. Rises in this Boiler the water and thus the float 26 up to a certain height, so will the vent valve 25 is closed. With further water supply it compresses Water is the air above its surface. Only when this air pressure For example, has exceeded a value of 0.5 atm, the compressed air inlet valve opens 27. The incoming compressed air presses the check valve 20 while closing Water through the nozzle 22, the check valve 23 and the riser 24 into the The next boiler 29. As soon as the boiler 21 has emptied, it opens Vent valve and closes when the air pressure falls below the value of 0.5 atmospheres in the boiler 21, the compressed air inlet valve 27. During this time, could the container 10 refills from the sump and again presses water into the kettle 21. If the float 26 again reaches its upper position, it closes Vent valve 25, and with a further rise in the water level and thus the Air pressure opens the compressed air inlet valve 27, and the boiler 21 presses again Water in the next boiler 29.

Der Kessel 29 arbeitet in gleicher Weise wie der Kessel 21. Die Pumpe sowie die einzelnen Kessel sind voneinander in ihrer Arbeitsweise unabhängig. Sie arbeiten insofern periodisch, als sie äbwechselnd volllaufen und leergedrückt werden. Unterschiede in der Arbeitsperiode der einzelnen Aggregate einer Förderreihe stören den Betrieb nicht. Das untere Aggregat kann nur dann nicht fördern, wenn das Drucklufteinlaßventil des nächstfolgenden Kessels geöffnet und durch den Luftdruck das Rückschlagventi120 geschlossen ist und die vorhergehende Steigleitung keine weiteren Wassermengen aufnehmen kann. Es ist möglich, beliebig viele Kessel gemäß der Erfindung übereinander anzuordnen und damit sehr große Förderhöhen zu überwinden. Durch Wahl einer entsprechenden Behälter- bzw. Kesselgröße können kleine und größere Flüssigkeitsmengen stufenweise und voneinander unabhängig in den einzelnen Stufen gefördert werden. Eine zeitweise Unterbrechung im Arbeiten einer nächsttieferen Pumpe hat keinen nachteiligen Einfluß, da die Größen so bemessen werden, daß der Behälter bzw. die Kessel nur während eines kurzen Zeitraumes fördern und die übrige Zeit stillstehen.The boiler 29 works in the same way as the boiler 21. The pump as well as the individual boilers are independent of each other in their mode of operation. she work periodically insofar as they alternately fill up and are depleted. Disturbing differences in the working period of the individual units of a funding series the operation does not. The lower unit can only not deliver if the compressed air inlet valve of the next boiler is opened and the air pressure causes the non-return valve to open is closed and the previous riser does not take up any more water can. It is possible to arrange any number of boilers according to the invention one above the other and thus to overcome very large delivery heights. By choosing an appropriate The size of the tank or boiler can accommodate small and large amounts of liquid in stages and are funded independently of each other in the individual stages. One at times Interruption in the work of the next lower pump does not have a negative effect, because the sizes are dimensioned so that the container or the boiler only during one promote a short period of time and stand still the rest of the time.

Statt einer Zulaufpumpe kann auch im Sumpf eine Saugpumpe verwendet werden, die die Flüssigkeit aus einem tieferen Sumpf als dem Aufstellungsort ansaugt.Instead of a feed pump, a suction pump can also be used in the sump which sucks the liquid from a sump deeper than the installation site.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for multi-stage delivery of liquids from the sump by means of a float-controlled feed or suction pump and several downstream float pumps, whose tanks are equipped with non-return valves Risers are interconnected and open into the atmosphere, float-controlled Have vent valves, characterized in that the float of each float pump the vent valve (25) when the boiler in question is partially filled (21 or 29) closes and each boiler (25 or 29) over each one at a certain overpressure The compressed air inlet valve (27) opening in the boiler is connected to the compressed air line (28) is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by such a design of the Dru.cklufteinlaßventil (27) that it closes when the pressure falls below the overpressure.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that one under the influence the pressure in the boiler, the piston of the compressed air inlet valve (27) acts on a spring, the tension of which changes with the opening movement of the piston elevated.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the compressed air inlet valve (27) is provided with a stepped piston, the larger area of which is the pressure in the boiler and the pressure in the compressed air line (28) acts on its smaller area. Documents considered: German Patent No. 6790; french Patent No. 900 800.