DE1112898B

DE1112898B - Control device for the regulation of the backflow in pump systems to protect them against the risk of boiling

Info

Publication number: DE1112898B
Application number: DEA33397A
Authority: DE
Inventors: Francois Paul Andre Lefevre
Original assignee: D Ensival SA Atel Const
Current assignee: D Ensival SA Atel Const
Priority date: 1959-07-13
Filing date: 1959-11-30
Publication date: 1961-08-17

Description

Steuervorrichtung für die Regelung des Rückflusses in Pumpenanlagen zu deren Schutz gegen Gefährdung durch Aufsieden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dazu dient, eine Anlage zum Pumpen von Flüssigkeit gegen die Gefährdung durch Aufsieden der Flüssigkeit an bestimmten Stellen zu schützen, und zwar insbesondere eine Kreiselpumpe zur Speisung eines Wasserkessels.Control device for regulating the return flow in pump systems to protect them against the risk of boiling The invention relates to a device which is used to protect against the hazard caused by a system for pumping liquid To protect the boiling of the liquid in certain places, in particular a centrifugal pump for feeding a water boiler.

Bekanntlich erzeugt eine Kreiselpumpe bei geringer Fördermenge oder bei einer Fördermenge Null eine Erwärmung der gepumpten Flüssigkeit. Diese Erwärmung kann so groll werden, daß sie zu einer Verdampfung der Flüssigkeit führt. In einer mehrstufigen Kreiselpumpe, die mit einer Vorrichtung zum hydraulischen Ausgleich der Schubwirkung versehen ist, befindet sich die am stärksten beanspruchte Stelle hinter der Ausgleichsscheibe, wo Kavitationen infolge der nahezu vollständigen Umsetzung der Energie in Wärme hervorgerufen werden.As is well known, a centrifugal pump generates or at low flow rates with a flow rate of zero, the pumped liquid is heated. This warming can become so angry that it leads to evaporation of the liquid. In a multistage centrifugal pump with a device for hydraulic balancing the thrust is provided, the most stressed point is behind the shim, where cavitations as a result of the almost complete implementation the energy generated in heat.

Zur Vermeidung der Erwärmung und der Verdampfung von Wasser an der gefährdeten Stellen wird in der Technik eine sogenannte Rückflußleitung benutzt. Damit ist es möglich, über die Pumpe eine Mindestflüssigkeitsmenge laufen zu lassen, falls die Abgabe zum Kessel hin ungenügend ist. Die Fördermenge in der Rückflußleitung wird durch einen Schieber geregelt, dessen Einstellung entweder von der Öffnung des Ausflußventils der Pumpe abhängt oder von einem Durchflußmesser, der die Abgabemenge der Pumpe mißt, oder von eineue Differenz-Thermometer, das die Erwärmung des Wassers in der Pumpe mißt.To avoid heating and evaporation of water on the A so-called reflux line is used in technology at endangered locations. This makes it possible to run a minimum amount of liquid through the pump, if the delivery to the boiler is insufficient. The flow rate in the return line is regulated by a slide, the setting of which is either from the opening the outflow valve of the pump depends or on a flow meter, which the delivery rate the pump or a new differential thermometer that measures the heating of the water measures in the pump.

Diese Einstellvorrichtungen für den Rückflußsteuerschieber müssen für die ungünstigsten Arbeitsbedingungen bemessen sein. Die der Regelung unterliegenden Abgabemengen sind daher im gewöhnlichen Betrieb sehr groß. Aus diesem Grunde verursachen die bekannten Einstellvorrichtungen einen erheblichen Energieverlust.These adjustment devices for the backflow control valve must be dimensioned for the most unfavorable working conditions. Those subject to the regulation Discharge amounts are therefore very large in normal operation. Because of this, cause the known adjustment devices a considerable loss of energy.

Überdies liefern die beiden erstgenannten Arten der bekannten Einstellvorrichtungen, die auf der Volumenregelung beruhen, eine praktisch gleichbleibende Mindestabgabemenge, unabhängig von der Temperatur des Wassers am Pumpeneingang und der Drehgeschwindigkeit der Pumpe. Die thermometrisch gesteuerten Einstellvorrichtungen sorgen für eine Mindestabgabe in Abhängigkeit von der Pumpgeschwindigkeit, jedoch unabhängig von der Wassertemperatur am Eingang der Pumpe.In addition, the first two types of known adjustment devices, which are based on the volume control, a practically constant minimum delivery amount, regardless of the temperature of the water at the pump inlet and the speed of rotation the pump. The thermometrically controlled adjustment devices provide a Minimum delivery depending on the pumping speed, but independent of the water temperature at the inlet of the pump.

Ferner ist der Einsatz der bekannten Vorrichtungen mit großen Schwierigkeiten verbunden, da diese Vorrichtungen mit sehr leistungsstarken und bei hohen Temperaturen arbeitenden Pumpen verbunden werden müssen. Die volumenabhängigen Einstellvorrichtungen haben nämlich Stabilitätsschwierigkeiten, falls die Fördermenge in der Rückf3ußleitung einen merklichen Bruchteil der gewöhnlichen Pumpenleistung erreicht, und die wärmeabhängigen Einstellvorrichtungen müssen mit stark verringerten Temperaturunterschieden arbeiten, falls die Temperatur am Pumpeneingang sich erhöht.Furthermore, the use of the known devices is very difficult associated as these devices with very powerful and at high temperatures working pumps must be connected. The volume-dependent adjustment devices namely have stability difficulties if the delivery rate in the return line reaches a noticeable fraction of the normal pump capacity, and the heat-dependent Adjustment devices must work with greatly reduced temperature differences, if the temperature at the pump inlet increases.

Im einzelnen ist noch für eine mit einem Ablaßventil an. der Auslaßleitung versehene Pumpe eine Steuerungsvorrichtung bekanntgeworden, die einen Regler zur Betätigung des genannten Ventils aufweist, welcher mit einem Waagebalken arbeitet, der in der einen Richtung durch den Druck beeinflußt wird, der in der Einlaß- oder Auslaßleitung der Pumpe herrscht, während die Bewegung des Balkens in der anderen Richtung von einem Druck abhängt, der von dem Druck in der Auslaßleitung oder einem Druck abgeleitet ist, welcher zur Steuerung des Druckes in der Auslaßleitung festgelegt wird. Entsprechend der Bewegung des Waagebalkens werden dann weitere Regelungsorgane betätigt.In detail, there is still one with a drain valve on. the outlet pipe provided pump a control device has become known that a controller for Having actuation of said valve, which works with a balance beam, which is influenced in one direction by the pressure in the inlet or Outlet line of the pump prevails while the movement of the beam in the other Direction of a pressure depends on the pressure in the outlet line or a Pressure is derived, which is set to control the pressure in the outlet line will. According to the movement of the balance arm, further regulating organs are then set up actuated.

Ferner ist zum Schutz von Kreiselpumpen mit hydraulischer Achsschubentlastung eine Einrichtung bekanntgeworden, bei welcher zwecks Verhinderung einer unzulässigen Temperatursteigerung des Fördermittels in der Pumpe bei Schwach- und Nullast eine Mindestflüssigkeitsmenge durch die Entlastungseinrichtung in den Zulaufbehälter der Pumpe zurückgeführt wird. Die Menge der rückgeführten Flüssigkeit wird in diesem Fall durch ein einstellbares Regelorgan beeinflußt, das auch bei Vollast einen Mindestwert aufweist, der gerade den Durchsatz der zur hydraulischen Entlastung notwendigen Flüssigkeitsmenge erlaubt. Das Regelorgan ist in diesem bekannten Falle als Drosseleinrichtung ausgebildet; die Mengenregelung erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Pumpenbelastung derart, daß bei Übergang zu Schwachlastbetrieb die Drosselwirkung vermindert wird.It is also used to protect centrifugal pumps with hydraulic axial thrust relief a facility has become known in which, in order to prevent an inadmissible Increase in temperature of the conveying medium in the pump with weak and zero load a minimum amount of liquid through the relief device into the Feed tank of the pump is returned. The amount of liquid returned is influenced in this case by an adjustable control element, which is also used in Full load has a minimum value that is just the throughput of the hydraulic Relief required amount of fluid allowed. The regulating organ is known in this Trap designed as a throttle device; the amount is regulated as a function of the pump load in such a way that the throttling effect on transition to low-load operation is decreased.

Für eine Kreiselpumpe zur Förderung flüssiger Medien, die mit einer hydraulischen Entlastungsvorrichtung versehen ist und bei der die Temperatur der Entlastungsflüssigkeit gemessen und diese Messung zur Vermeidung unzulässiger Erwärmung der Pumpe bei Schwachlast benutzt wird, ist es bekanntgeworden, eine Überwachungsvorrichtung vorzusehen, die sowohl von der Temperatur der aus der Entlastungsvorrichtung austretenden als auch von der Temperatur der in die Pumpe eintretenden Flüssigkeit beeinflußt wird.For a centrifugal pump for pumping liquid media, which with a hydraulic relief device is provided and at which the temperature of the Discharge fluid measured and this measurement to avoid impermissible heating the pump is used at low load, it has become known to be a monitoring device provide that both from the temperature of the exiting from the relief device as well as the temperature of the liquid entering the pump will.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zum selbsttätigen Rückführen von Förderflüssigkeit bei durchlaufenden Kreiselpumpen besteht darin, daß die rückzuführende Freilaufmenge in mehrere Teilströme zerlegt wird, wobei jeder dieser Teilströme mit voller Menge durchströmt wird und eine stetig wirksame Drosselung hat.Another known method for the automatic return of The conveying liquid in continuous centrifugal pumps consists in the fact that the Free-running amount is broken down into several partial flows, each of these partial flows is flowed through with full volume and has a steadily effective throttling.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen auszuschalten. Nach der Erfindung wird zur Steuerung des Rückflußschiebers eine Vorrichtung benutzt, die auf den Druckunterschied zwischen dem Dampfdruck der gepumpten Flüssigkeit und dem Druck dieser Flüssigkeit an der zu schützenden Stelle anspricht. Das bedeutet, daß an der zu schützenden Stelle einerseits die gepumpte Flüssigkeit eine bestimmte Temperatur besitzt, bei der auch ihr Dampfdruck einen bestimmten Wert erreicht und andererseits die Flüssigkeit an dieser Stelle einen bestimmten Druck hat. Die nach der Erfindung ausgeführte Vorrichtung arbeitet in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen diesem Druck und dem Dampfdruck, um danach den Schieber zu stellen.The object of the invention is to address the disadvantages of the hitherto turn off known devices. According to the invention is used to control the Backflow valve uses a device that reacts to the pressure difference between the vapor pressure of the pumped liquid and the pressure of this liquid at the address to be protected. That means that at the point to be protected on the one hand the pumped liquid has a certain temperature at which also their vapor pressure reaches a certain value and on the other hand the liquid at this point has a certain pressure. The device embodied according to the invention works depending on the difference between this pressure and the vapor pressure, to then set the slider.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einer dichten Kapsel versehen, die teilweise mit der gepumpten Flüssigkeit gefüllt ist, welche unter einer Temperatur gehalten wird, die an der zu schützenden Stelle herrscht und auf eine Seite eines Druckunterschiedsmessers einwirkt, dessen andere Seite dem Druck an der zu schützenden Stelle ausgesetzt ist, wobei der Druckmesser auf den Schieber der Rückflußleitung gegebenenfalls unter Verwendung einer Verstärkervorrichtung einwirkt.In a preferred embodiment, the device is with a sealed capsule partially filled with the pumped liquid, which is kept below a temperature that prevails at the place to be protected and acts on one side of a pressure differential meter, the other side is exposed to the pressure at the area to be protected, with the pressure gauge on the valve of the reflux line, if necessary using an amplifier device acts.

Vorzugsweise ist die dichte Kapsel, die eine geringe Menge der gepumpten Flüssigkeit enthält, in einem Gehäuse angeordnet, das einerseits mit der zu schützenden Stelle und andererseits mit einer Stelle verbunden ist_, an der ein schwächerer Druck herrscht, wobei die Kapsel und das Gehäuse jeder an eine Seite des Druckunterschiedsmessers angeschlossen sind.Preferably the tight capsule that has a small amount of the pumped Contains liquid, arranged in a housing, on the one hand with the to be protected Place and on the other hand connected to a place_ where a weaker Pressure prevails, with the capsule and the housing each on one side of the pressure differential meter are connected.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor, die lediglich als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung darstellen.Further advantages of the invention emerge from the following description and the drawing shows, by way of example only, an embodiment of the invention represent.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Speisepumpenanlage nach der Erfindung für einen Wasserheizkessel.The figure shows a schematic representation of a feed pump system according to the invention for a water boiler.

In der Figur ist eine Pumpe 1 dargestellt, die Wasser aus einem Speisebehälter 3 ansaugt und es über die Rohrleitung 6a an den Kessel 4 abgibt. Ein Steuerschieber 5 und ein Schieber und Auslaßventil 6 sind in der Leitung 6 a zur Regelung der Abgabemenge angeordnet. Die Pumpe 1 wird von dem schematisch dargestellten Motor 2 angetrieben, der mit gleichbleibender oder mit veränderlicher Geschwindigkeit läuft.In the figure, a pump 1 is shown, the water from a feed container 3 and delivers it to the boiler 4 via the pipeline 6a. A control valve 5 and a slide and outlet valve 6 are in line 6 a to regulate the delivery rate arranged. The pump 1 is driven by the motor 2 shown schematically, which runs at a constant or variable speed.

In der Leitung 6a befindet sich vor dem Schieber und Auslaßventil6 eine Abzweigung, die die Rückflußleitung 7 bildet. Die Rückflußleitung 7 dient der Aufgabe, eine genügende Fördermenge über die Pumpe 1 laufen zu lassen, falls die Mengenabgabe an den Kessel 4 zu gering ist. In die Leitung 7, durch die das Wasser in den Speisebehälter 3 zurückfließt, ist der selbsttätige Steuerschieber 8 eingebaut.In the line 6a is located in front of the slide and outlet valve6 a branch which forms the return line 7. The reflux line 7 is used Task of running a sufficient flow rate through pump 1, if the Quantity delivery to the boiler 4 is too low. In line 7 through which the water flows back into the feed container 3, the automatic control slide 8 is installed.

Nach der Erfindung wird dieser Schieber 8 von der im folgenden zu beschreibenden Vorrichtung gesteuert. Die zu schützende Stelle der Pumpe ist durch die Leitung 9 mit dem Gehäuse 10 verbunden, und dieses ist über die Leitung 11 an die Ansaugseite 1 a der Pumpe 1 angeschlossen. Dieses Gehäuse wird also von Wasser durchflossen, das den Druck und die Temperatur der zu schützenden Pumpenstelle besitzt.According to the invention, this slide 8 of the following to descriptive device controlled. The point of the pump to be protected is through the line 9 is connected to the housing 10, and this is connected via the line 11 the suction side 1 a of the pump 1 is connected. So this case is made of water flowed through, which has the pressure and temperature of the pump point to be protected.

In dem Gehäuse 10 befindet sich eine abgedichtete Kapsel 12. Diese Kapsel ist teilweise mit Wasser oder mit einer Flüssigkeit gefüllt, die die gleiche Dampfspannungskurve besitzt.In the housing 10 there is a sealed capsule 12. This Capsule is partially filled with water or with a liquid that is the same Has vapor voltage curve.

Die Kapsel 1.2 in dem Gehäuse 10 wird auf die Temperatur gebracht, die an der zu schützenden Stelle herrscht, und der Dampfdruck des Wassers bei dieser Temperatur wirkt über die Leitung 13 auf die Seite 14a des Druckunterschiedsmessers 14. Das Gehäuse 10 ist über die Leitung 15 mit der Seite 14b des Druckunterschiedsmessers 14 verbunden. Dieser ist daher einerseits dem Dampfdruck des Wassers bei der Temperatur der zu schützenden Stelle und andererseits dem Druck des Wassers an der gleichen Stelle ausgesetzt. Die von dem Druckunterschiedsmesser 14 aufgenommene Wirkung wird durch den Hebel 16 verstärkt, der um den Drehpunkt 16a schwingen kann und auf die Betätigungsstange 8 a des Schiebers 8 wirkt. Selbstverständlich kann die Wirkung, der der Druckunterschiedsmesser 14 ausgesetzt ist, auch über eine beliebige andere Verstärkeranlage verstärkt werden, wie beispielsweise durch eine elektronische, pneumatische oder hydraulische Anlage.The capsule 1.2 in the housing 10 is brought to the temperature that prevails at the point to be protected, and the vapor pressure of the water at this temperature acts via the line 13 on the side 14a of the pressure difference meter 14. The housing 10 is via the line 15 connected to the side 14b of the pressure differential meter 14. This is therefore on the one hand exposed to the steam pressure of the water at the temperature of the place to be protected and on the other hand to the pressure of the water at the same place. The effect picked up by the pressure difference meter 14 is reinforced by the lever 16, which can swing about the pivot point 16a and acts on the actuating rod 8a of the slide 8. Of course, the effect to which the pressure differential meter 14 is exposed can also be amplified via any other amplifier system, such as, for example, an electronic, pneumatic or hydraulic system.

Neben anderen Vorzügen, die die nach der Erfindung arbeitende Steuervorrichtung besitzt, muß hervorgehoben werden, daß sie allen Arbeitsbedingungen der Pumpe gerecht wird, d. h. sowohl der Ansaugleistung als auch der Temperatur und der aufgenommenen Kraft, und die Pumpe wirksam ohne Vergeudung von Energie schützt. Dabei wächst die Empfindlichkeit der Vorrichtung mit der Temperatur.In addition to other advantages, the control device operating according to the invention it must be emphasized that it is suitable for all working conditions of the pump will, d. H. the suction power as well as the temperature and the absorbed Power, and protects the pump effectively without wasting energy. This grows Sensitivity of the device to temperature.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for regulating the return flow in pump systems to protect them against the risk of boiling, in particular in a feed pump system of a heating boiler, with a return flow line which is provided with a control slide, characterized in that the slide (8) is controlled by a device is controlled as a function of the pressure difference between the vapor pressure of the pumped liquid at the temperature that prevails at the place to be protected and the pressure of the liquid at the same place.

2. Device according to claim 1, characterized in that the device responsive to the pressure difference includes a tight, partially filled with the pumped liquid capsule (12) , which is located in a housing under the temperature and pressure of the point to be protected ( 10) and is connected to one side (14 a) of a pressure differential meter (14) , the other side (14 b) of which is under the pressure of the point to be protected.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the housing (10) is connected to the system to be protected (1) so that the temperature present in the housing depends on the temperature prevailing at the point to be protected.

4. Apparatus according to claim 1, 2 and 3, characterized in that the pressure difference meter (14), which is connected on the one hand to the sealed capsule (12) , on the other hand is connected to a point (10) of the system where there is pressure, which depends on the pressure at the point to be protected.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the density Capsule (12) partially with a liquid or a mixture of liquids is filled, the vapor pressure of which follows a curve similar to that of the pumped liquid runs.

6. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the pressure difference meter (14) acts on the slide (8) via an amplifier device known per se. Documents considered: German Patent No. 933 849; British Patent No. 648 316.