DE1528889A1

DE1528889A1 - Anordnung zur Wiederherstellung der Saugfaehigkeit einer Pumpe

Info

Publication number: DE1528889A1
Application number: DE19651528889
Authority: DE
Inventors: Merril Berman; Boone Franklin Ellison
Original assignee: Worthington Corp
Current assignee: Worthington Corp
Priority date: 1964-08-31
Filing date: 1965-08-06
Publication date: 1970-01-29
Also published as: US3276384A

Description

DIPL-GHEM. DR. WERNER KOCH ' DR.-ING. RICHARD GLAWE DIP L. -1N G. K L A U S DE LFS DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL HAMBURG MÖNCHEN

2000 Hamburg 52 · WallrttraBe 12 -Ruf 892255 8000 MOnch'en 22 · lltbh.rritrafle 20 · Kuf 225548

L	\	IHRE NACHRICHT VOM	,8	-J
IHR ZEICHEN			Corporation	UNSER ZEICHEN
			D/Bl.
BETRIFFT:		P 15 28 889.
Worthington

HAMBURG

Anordnung zur Wiederherstellung der Saugfähigkeit einer Pumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Wiederherstellung der Saugfähigkeit einer Pumpe, deren Saugöffnung in einem vertieft angeordneten Leitungeteil gelegen iat und die druckseitig in eine erhöht gegenüber diesem Leitungsteil
liegende Kammer mündet, in deren Auslaßöffnung für den Förderstrom ein normalerweise geschlossenes, jedoch bei Flüssigkeitsförderung selbsttätig öffnendes, erstes Ventil vorgesehen ist und die mit dem vertieft liegenden Leitungsteil verbunden ist über einen Rücklaufkanal, in dem ein normalerweise offenes,
jedoch bei Flüssigkeitsförderung geschlossenes zweites Ventil vorgesehen ist, wobei von der Saugseite der Pumpe zu der Kammer ein· Umgehungsleitung mit Rückschlagventil für das Gas führt.

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Eine bekannte Anordnung dieser Art (USA-Patentschrift 3 O78 8O6) ist störungsanfällig, weil die dort gewählten Ventile eine sehr genau aufeinander abgestimmte Funktion haben müssen· Die Betriebs·» eigenschaften der Ventile können sich auch im Laufe der Zeit ändern·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der beide Ventile absolut gleichförmige Arbeitsweise zeigen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das zweite Ventil als Schieber ausgebildet ist und daß das erste und das zweite Ventil im wesentlichen senkrecht übereinander koaxial angeordnet und ihre Ventilglieder durch eine Stange starr miteinander verbunden sind, wobei sie durch Schwerkraft in ihre normale Lage gedrängt sind.

Vorteilhafterweise stellen die Kammer, das erste und das zweite Ventil ein zusammengehöriges Bauteil außerhalb der Pumpe dar· Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Mündung des Druckstutzens einer Pumpe mit waagerecht liegender Welle in der Kammer so weit oberhalb von deren Boden liegt, daß das unterhalb der Mündung befindliche Kammervolumen für eine die Saugfähigkeit der,Pumpe wiederherstellende Flüssigkeitsmenge ausreicht, wenn diese nach Öffnung des zweiten Ventils zur Pumpe zurückfließt·

Die Erfindung schafft eine Pumpenanordnung, durch die automatisch und gleichzeitig der Austausch von in den Saugschacht eingedrungener Luft gegen gepumptes Medium stattfindet, das bereits

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die Pumpe durchlaufen hat» Zeitverlust infolge Pumpenunwirksamkeit nach Verlust von deren Saugfähigkeit tritt nicht ein· Es ist auch kein gesondertes Eingreifen einer Bedienungsperson erforderlich· Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß die Vorrichtung zur Wiederherstellung der Saugfähigkeit der Pumpe nicht integrierender Bestandteil der Pumpe darstellt, sondern davon getrennt ist und dadurch ohne weiteres für Eineteilarbeiten oder Reparatur zugänglich ist«

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die Vorteilhafte Ausführungebeispiele der Erfindung darstellt· Es zeigen ι

Fig. 1 eine teilweise vertikal geschnittene Seitenansicht einer Pumpenanlage mit vertikal liegender Pumpe in Arbeitsstellung ι

Pig· 2 einen Schnitt längs Linie H-II der Pig. If

Fig· 3 die Einrichtungen zur Wiederherstellung der Ansaugfähigkeit der Anordnung nach Fig· 1 in ihrer dazu erforderlichen Stellung; und

Fig· 4 eine teilweise vertikal geschnittene Seitenansicht einer Pumpenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung mit horizontal angeordneter Pumpe«

Durch die Vorliegende Erfindung wird Flüssigkeit in den Saug- . schacht zurückgeführt und wird das Gas abgeführt im Austausch für Flüssigkeit, die von der Druckseite der Pumpe herkommt.

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Ea wurde gefunden, daß funktionell zusammengeschaltete Ventile, die unter der Wirkung des Druckverlustes im Zusammenhang mit einem Entlüftungsventil zur Entfernung des Gases aus dem Saug·· schacht zur Druckseite des Pumpes arbeiten, zur Erreichung dieses Zieles dienen können« Auf diese Weise erhalten Pumpen stetig und selbsttätig die Saugfähigkeit unmittelbar nach deren' Verlust zurück, so daß die Gesamtanlage mit hohem Wirkungsgrad arbeitet*

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine Pumpenanlage nach der Erfindung mit einer vertikalen Schleuderpumpe 60, mit einer Mehrzahl von Stufen 61 und einer vertikalen Welle 62, die mit einem Antriebsmotor für die Pumpe verbunden ist·

Die Pumpe 60 besitzt eine Saugöffnung 64, die Flüssigkeit aus einem Saugschacht 65 erhält, der von einem äußeren Gehäuse 66 gebildet ist, das gänzlich geschlossen ist, abgesehen von den Verbindungspunkten mit der Verbindungsleitung 67, die mit dem von der Anlage zu pumpenden Medium in Verbindung steht·

In die Saugöffnung 64 der Pumpe aus dem Saugschacht 65 eingesaugte. Flüssigkeit wird durch Kanäle 68 in den einzelnen Stufen von Stufe zu Stufe geführt und fließt durch die Auelaßöffnung der Pumpe und den Verbindungskanal 70 zu geeigneten Leitungen, die die Flüssigkeit zu einem für Lagerung oder Verbrauch bestimmten Punkt bringen»

An ihrem unteren Ende besitzt die Pumpe einen Stutzen 61, der bis dicht auf das entere Ende dee au ent leer t-nden Behälter f

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bzw· des Saugschachtes 65 hinabragt« so daß die Pumpe ihre Saugfähigkeit nicht verliert, bis praktisch alle Flüssigkeit aus dem Saugschacht herausgesogen ist·

Diese Art von Pumpen und Saugschächten ist zum Entwässern von Schiffen oder Behältern bekannt* Eines der Hauptprobleme in der Benutzung dieser und anderer Pumpentypen liegt darin, daß dann, wenn größere Mengen Luft von der Verbindungsleitung 67 angesaugt und bei der Pumpenanlage abgegeben werden, die Zufuhr von Flüssigkeit »0 vermindert wird, daß die Flüssigkeit in dem Saugsehacht 65 sehr schnell abgesaugt wird, wodurch der Flüssigkeitsspiegel unter die Saugöffnung 64 sinkt und die Pumpe ihre Saugfähigkeit verliert· Die Saughöhe reicht nicht mehr aus, die Flüssigkeitsförderung neu einzuleiten, bis die Saugöffnung bzw· die erste Stufe wieder untergetaucht ist·

Gemäß der vorliegenden Erfindung wirkt mit der Pumpe und dem Saugschacht eine Einrichtung zusammen, die die Saugfähigkeit der Pumpe selbsttätig wiederherstellt und den Flüssigkeitsstrom wieder einsetzen läßt»

Diese Vorrichtung umfaßt bei dem in den Fig« 1, 2 und 3 dargestellten Beispiel ein Gehäuse 72, das mit «lern oberen Snde des äußeren Gehäuses 66 verbunden ist und das eine Kammer 73 bildet, die mit dem Ende des Verbindungskanala 70 dea Druckstutzens der Pumpe kommuniziert·

Die Kammer 73 stellt ein Reservoir für die gepumpte Flüssigkeit dar und ist gleichzeitig ein Durchgangskanal zu einer Aualaft-

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öffnung ?4, die mit der Auslaßleitung 75 verbunden ist, welche »n das Gehäuse 72 über die Auslaßöffnuhg 74 gemäß Fig* I und 3 der Zeichnung angeschlossen ist·

Die Strömung durch die Auslaßöffnung 74 wird von dem Auslaßöffnungsventil 77 kontrolliert, wie. weiter unten näher beschrieben wird« Die Flüssigkeit gelangt dann zu der Auelaßleitung 75 und weiter zu einea weiteren Vorrats- oder Verbrauchspunkt·

Die Kammer 73 ist außerdem mit einer Rückführöffnung 78 versehen, die im wesentlichen mit der Auslaßöffnung 74 fluchtet. Eine Rückführleitung 79ι die mit einem Ende über die Öffnung 78 mit dem Gehäuse 72 verbunden ist und am anderen Ende mit dem oberen Ende des äußeren Gehäuses 66 über den Rückführauslaß 80 verbunden ist, ist- in der Lage, Flüssigkeit aus der Kammer 73 zurückzuleiten, wenn das allgemein mit 81 bezeichnete Rückführventil öffnet.

Das Rückführventil oder zweite Ventil 81 umfaßt ein zylindrisches Ventilgehäuse und eine Ventilhalterung 82, die in dem Gehäuse angeordnet sind und über die Rückführöffnung 78 verbunden sind· 0«· Ventilgehäuse und die, Halterung 82 haben eine Hehrzahl von am Umfang angeordneten Ventilöffnungen 83, die Flüssigkeitströnung von der Kammer 73 ia Gehäuse 72 zur Rückführöffnung ?8 gestatten, wenn sie offen sind· Die Öffnungen 83 werden offen gehalten oder geschlossen mittels eines Ventilkopfes 84, der so angeordnet ist, daß er längs der Innenwand des zylindrischen Ventilgehäuse« und der Halterung 82 für den Ventilschaft gleitet.

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ORIGINAL INSPECTED

Vie sich aus Fig« 3 ergibt, besitzt der Ventilkopf 84 einen Ringteil 85« der ta it der Verbindungsnabe 86 über Streben 87 verbunden ist, so daß dann, wenn sich der Ventilkopf in die untere Öffnungsstellung bewegt, die Flüssigkeit aus der Kammer durch die Öffnungen 83 und den Ventilkopf 84 zur Rückführöffnung 78 fließen kann·

Bas Ventil 84 ist gegenüber der RUckführleitung -78 unter der Auslaßöffnung ?4 so angeordnet, daß es Bit diesen Öffnungen und dem ersten oder Auslaßventil 77 im wesentlichen fluchtet. Dadurch können diese Ventile sittels eines gemeinsamen Ventilschaftes 88 verbunden werden, der an einem Ende mit dem ersten Ventil 77 und *b anderen Ende mit den Teil 86 des zweiten Ventils 81 verbunden ist. Der Ventilschaft 88 ist über die Stützen 89,90 gelagert, die in Entfernung voneinander angeordnet sind.

Wenn die Pumpenanlage nicht arbeitet oder wenn die Pumpe ihre Saugfähigkeit verliert, nehmen die Ventile selbsttätig aufgrund der Schwerkraft die in Fig, 3 der Zeichnung dargestellte Position ein, d.h« das erste Ventil 77 ist geschlossen und das zweite Ventil 81 ist offen.

Wenn die Pumpe 60- genügend fördert, hält die gepuirrte Flüssigkeit das Ventil 77 offen· Da die -Ventile an einem yeineinsaiBen Ventilschaft Qt> sitzen, schiebt sieh der Venti.llr.opi «55 des »waiters Ventils Bl nach oben, so dcß <äie Yenii!Öffnungen 83 abgeschlossen werden. ·

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Die von der Erfindung angestrebten vorteilhaften Ergebnisse werden dadurch erreicht, daß die angesammelte Luft oder das Gas aus dem Saugschacht 65 mit im Reservoir oder der Kammer enthaltener Flüssigkeit ausgetauscht wird·

Dies wird mittels einer Entlüftungeleitung 91 erreicht, <die zwischen dem oberen Ende des äußeren Gehäuses 66, das den Saugschacht 65 bildet, und dem oberen Teil des Gehäuses 72 vorgesehen ist. Ein druckabhängiges Rückschlagventil 92, das schematisch in der Leitung 91 angedeutet ist, gestattet Gasströmung von dem Saugstutzen 65 zum oberen Teil der Kammer 73. Die Kammer besitzt genügend Fassungsvermögen, so daß die darin enthaltene Flüssigkeit zur Herstellung des Saugvermögens der Pumpe 60 ausreicht, wenn es an die Stelle des Gases im Saugschacht tritt, wie im folgenden näher beschrieben wird·

Arbeitsweise der Pumpenanlage mit vertikaler Pumpe»

Wenn die Pumpe nicht betrieben wird, befinden sieh das erste Ventil 77 und das zweite Ventil Sl in der in Fig. 3 gezeigten Lage.

Es wird dem Saugschacht 65 eine ausreichende Flüssigkeitsmenge zugeführt, so daß dann, wenn der Motor 63 eingeschaltet wird, die Pumpe 60 mit der FlüssigkeitsfÖrderung durch die Auelaßöffnung 69 zu der Kammer 73« die damit über den Kanal 70 Verbunden ist, beginnt, wie oben beschrieben wurde«

Wenn die Flüssigkeit in dem Saugschacht nach unten gezogen wird, senkt sich der Drück darin, wodurch Flüssigkeit aus dem Tank

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oder Reservoir durch die Verbindungsleitung 67 nachgezogen wird, so daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Saugschacht erhalten bleibt und der Pumpvorgang andauern kann·

Die Flüssigkeit strömt aus der Kammer 73 aus, wenn der Druck groß genug ist, um das erste Ventil 77 zu öffnen. Dadurch wird das zweite Ventil 8l automatisch geschlossen und geschlossen gehalten, bis der Druck der gepumpten Flüssigkeit absinkto

Dieser letztere Umstand tritt dann ein, wenn eine große Luftoder Gasmenge sich ansammelt oder von der Übergangsleitung 67 herangefördert wird.

Eine solche Gasansammlung bringt die Pumpe dazu, die in-dem Saugstutzen 65 verbliebene Flüssigkeit rasch abzusaugen) die Pumpe taucht nicht mehr in Flüssigkeit ein und läuft leer· Folglich sinkt der Flüssigkeitsdruck und reicht nicht mehr dazu aus, das erste Ventil 77 offenzuhalten· Die Schwerkraft schließt das erste Ventil 77 automatisch und öffnet gleichzeitig das zweite Ventil 81. " ?..

Wenn das Ventil 8l öffnet, fließt die in der Kammer 73 gesammelte Flüssigkeit durch die Öffnung 83, die Rückführöffnung 78 und die Rückführleitung 79 durch den Rückführstutzen 80 in den Saugschacht zurück, wo sie das diesen Saugschacht füllende Gas ersetzt. Sie verdrängt die angesammelte Luft und die Gase durch die Entlüftungsleitung 9I und das Ventil 92, das bei einer vorbestimmten Druckdifferenz öffnet. ,

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Luft und Gas werden in den Oberen Teil der Kammer 73 in den : *; Raum geführt, der vorher von der Flüssigkeit darin eingenommen wurde· Somit wird das Gas in dem. Saugschacht 65 gegen die Flüssigkeit in der Kammer 73 ausgetauscht.

Wenn eine genügende Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, stellt die Pumpenanlage also ihre Saugfähigkeit selbsttätig wieder her„ Dadurch wird der Flüssigkeitsspiegel im Saugschacht 65 wieder gesenkt* Dadurch wird - genauso wie am Pumpbeginn - der Druck im Saugschacht gesenkt und wird Flüssigkeit aus dem nicht gezeigten Vorratsbehälter durch die Verbindungsleitung 77 herangesogen.

Solange aus der Verbindungsleitung 67 auch nur etwas Flüssigkeit herangeführt wird, werden Punpvorgange und die Vorgänge der selbsttätigen Wiederherstellung der Saugfähigkeit miteinander abwechseln, bis alle Flüssigkeit von dem Tank oder dem Fahrzeug abgezogen ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Fig· 4 zeigt eine Pumpenanlage gemäß der Erfindung mit einer horizontalen Zentrifugalpumpe· Ein Gehäuse, das eine Kammer 11 bildet, ist mit dem Pumpenauslaß 12 verbunden. Die Verbindungsleitung ragt um eine solche Länge in die Kammer 11 hinein, daß das Fassungsvermögen der Kammer unterhalb des Niveaus der Mündung der Leitung 13 für sohriel Flüssigkeit ausreicht, daß die Saugfähigkeit der Pumpe wiederhergestellt werden kann, wenn diese Flüssigkeit zur Säugöffnungskanmer 10 der Pumpe zurückfließt. Zu diesem

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Zweck befindet eich die Spitze 14 der Leitung 13 oberhalb des Bodens 15 der Kammer 11. Ein erstes Ventil 17 ist zwischen der ersten Leitung 16 und der Kammer 11 angeordnet. Das erste Ventil 17 ist normalerweise geschlossen, wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist, und öffnet beim Pumpbetrieb. Bei Ausfall der Pumpmn» leistung schließt das Ventil 17. Eine zweite Leitung 18 erstreckt sich vom Boden der Kammer 11 zur Saugkammer 10 und . bildet eine Rückführleitung für gepumptes Medium von der Kammer 11. Zwischen der Kammer 11 und der zweiten Leitung 18 sitzt ein zweites Ventil. Dieses Ventil 20 ist normalerweise geschlossen· Es ist betrieblich über eine Stange 21 oder andere geeignete Einrichtungen mit dem ersten Ventil 17 verbunden. Wenn das erste Ventil 17 infolge des Ausbleibens der Pumpenleistung schließt, wird.das zweite Ventil 20 gleichzeitig und, 'selbsttätig über die Verbindungsstange 21 geöffnet. Venn andererseits der Pumpendruck das erste Ventil 17 aufgrund des in die Leitung 16 gedruckten Mediums öffnet, wird das zweite Ventil durch das Anheben des Ventils 17 über die Stange 21 dazu gebracht, die «weite Leitung 18 zu schließen.

Wenn sich genügend Gas auf der Saugseite der Pumpe (Einlaßkammer 10) sammelt_f so daß die jPumpenleistung ausbleibt, muß die bloße Rückführung von Flüssigkeit von der Kammer Ii zur Saugkammer 10 von der Entlüftung der Pumpe begleitet sein. Zu diesem Zweck führt eine dritte Leitung 23 von der Pumpe 22 zum oberen Teil der Kammer 11* In dieser Leitung befindet sich ein drittes Ventil Das dritte Ventil 24 ist normalerweise geschlossen, wenn das gepuapte Medium durch die Kammer fließt. Dies Ventil Öffnet

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in Abhängigkeit vom Gasdruck· Die in die Pumpe eingedrungene Luft entweicht in die Kammer 11 von der Pumpe 22_f während die Flüssigkeit in der Kammer 11 zur Saugöffnung IO der Pumpe 22 zurückkehrt« Die gekoppelte Funktion des ersten und zweiten Ventils bei der Rückführung des gepumpten Mediums zur Saugeinlaßkammer 10 gemeinsam mit der Endlüftung über das Ventil haben somit die Wiederherstellung der Saugfähigkeit der Pumpe selbsttätig aufgrund des Ausbleibens der Pumpenleistung bewirkt· Die gekoppelten Ventile 17 und 20 sind im wesentlichen koaxial und werden gemeinsam aufgrund der Pumpenleistung bzw. der Schwerkraft über die Verbindungsstange 21 betätigt.

Die obige Beschreibung veranschaulicht lediglich Ausführungen der Erfindung· Änderungen in Konstruktion, Auswahl und Anordnung der Elemente können ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken im

Rahmen der folgenden Ansprüche durchgeführt werden·

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l\ Anordnung zur Wiederherstellung der Saugfähigkeit einer Pumpe, deren Saugöffnung in einem vertieft angeordneten Leitungsteil gelegen ist und die druckseitig in eine erhöht gegenüber diesem Leitungsteil liegende kammer mündet, in deren Auslaßöffnung für den Förderstrom ein normalerweise geschlossenes, jedoch bei Flüssigkeitsförderung selbsttätig öffnendes, erstes Ventil vorgesehen ist'und die mit dem vertieft liegenden Leitungsteil- verbunden ist" über'einen'Rück- ;* * laufkanal, in dem ein normalerweise offenes, jedoch bei FlüsSigkeits-förderung geschlossenes zweites Vetttil- vorge-' sehen ist, wobei von der Saugseite der Pumpe zu der Kammer eine Umgehungsleitung mit Rückschlagventil für das Gas führt, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (81) als Schieber ausgebildet ist und daß das erste (77) und das zweite Ventil im wesentlichen senkrecht übereinander koaxial angeordnet und ihre Ventilglieder durch eine Stange (88) starr miteinander verbunden sind, wobei sie durch Schwerkraft in ihre normale Lage gedrängt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, das erste und das zweite Ventil ein zusammengehöriges Bauteil außerhalb der Pumpe darstellen.

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3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Druckstutzens (13) einer Pumpe mit waagerecht liegender Welle in der Kammer (11) so weit oberhalb von deren Boden liegt, daß das unterhalb der Mündung befindliche Kammervolumen für eine die Saugfähigkeit der Pumpe wiederherstellende Flüssigkeitsmenge ausreicht, wenn diese nach Öffnung des zweiten Ventils (20) zur Pumpe zurückfließt·

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