DE2237380A1

DE2237380A1 - Pumpvorrichtung

Info

Publication number: DE2237380A1
Application number: DE19722237380
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Szabo
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1972-07-29
Filing date: 1972-07-29
Publication date: 1974-02-14
Also published as: IT991441B; GB1387223A; CH568486A5; FR2195275A5

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Leverkusen, Bayerwerk Zentralbereich

e. Marken und Lizenzen

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Pumpvorrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Pumpvorrichtung zum Fördern von feststoffhaltigen Flüssigkeiten, Sie besteht aus einem unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Behälter, der über ein Rohr entweder an die Atmosphäre oder an die Preßluftleitung durch ein Umschaltventil angeschlossen ist. Ferner weist der Behälter eine Einlaßöffnung für die Flüssigkeit auf» Die Entleerung des Behälters erfolgt mit einer EntIeerungsleitung, die etwa bis zum Boden des Behälters reicht.

Stark korrodierende Flüssigkeiten, die mit sedimentierenden Feststoffen verschiedener Größe und Menge vermischt sind, können durch die verschiedensten Arten von Pumpen gefördert werden. Es liegt auf der Hand, daß Pumpen mit rotierenden oder sich hin und herbewegenden Bauelementen infolge Korrosion nur eine geringe Lebensdauer haben. Darüber hinaus sind die Anschaffungskosten solcher Pumpen ziemlich hoch.

Aus diesem Grund»haben- sich in letzter Zeit zur Probenentnahme dieser feststoffhaltigen korrosiven Flüssigkeiten Pumpvorrichtungen durchgesetzt, die in Prinzip aus einem unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Behälter mit einer Einlaßöffnung und zwei in den Behälter ragenden Rohren bestehen und pneumatisch betätigt werden. Eine Pumpvorrichtung dieser Art ist

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z.B. in der Deutschen Patentschrift DT-PS 1 067 309 beschrieben. Solche Pumpvorrichtungen haben sich in der Technik recht gut bewährt. Bei manchen Flüssigkeiten, insbesondere bei der Probenentnahme von Abwasser ist es von großem Nachteil, wenn die Flüssigkeit sich mit dem Fördergas (meist Luft) vermischt. Dadurch wird nämlich in vielen Fällen die zu untersuchende Flüssigkeit irreversibel verändert. Besonders kritisch ist diese Veränderung, wenn z.B. der biologische Sauerstoffbedarf von Abwasser gemessen werden soll. Es hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Pumpen erhebliahe Mengen von Luft während des Pumpvorganges der Probenflüssigkeit beigemischt werden. Der Mischvorgang ist dabei durch die starke Querschnittsänderung zwischen Behälter und Entleerungsrohr bedingt.

Ein weiterer Nachteil der starken Wirbelung der Flüssigkeit am unteren Ende des Entleerungsrohres ist das Auftreten von Energieverlusten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Pumpvorrichtung zu entwickeln, die auch für die Probenentnahme von luft- bzw. gasempfindlichen Flüssigkeiten geeignet ist. Gleichzeitig wird eine Verminderung des Energiebedarfes angestrebt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einlaßöffnung am Boden des Behälters angebracht ist^ und die Entleerungsleitung im Behälter trichterförmig erweitert ist.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn das Verhältnis

1 von unterem und oberem Trichterquerschnitt zwischen A₂
10 und 30 liegt.

Vorteilhaft liegt der Steigungswinkel «C des Trichters zwischen 5 und 30°.

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Gemäß einer Verbesserung der Erfindung besitzt der Trichter einen glockenförmigen Querschnitt, so daß die Steigung 0\ (Tangentenwinkel) in Strömungsrichtung kontinuierlich -von 30° auf 5° abnimmt.

Der Abstand der unteren Trichteröffnung vom Boden des' Behälters wird vorzugsweise so gewählt, daß die Zuflußflache etwa das 1,5-fache des unteren Trichterquerschnittes beträgt.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, daß in der Entleerungleitung ein von einem Druckwächter oder Differenzdruckwächter betätigtes Umschaltventil angeordnet ist* Der Druckwächter sorgt dafür, daß jeweils nach der Entleerung des Behälters und des Entleerungsrohres die Verbindung zum Auffanggefäß gesperrt wird. Auf diese Weise wird ein Ansaugen von Luft vermieden. Es versteht sich, daß anstelle eines Umschaltventiles (Dreiwegeventil) auch zwei getrennte Ventile verwendet werden können.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß das Entleerungsrohr in das Auffanggefäß eintaucht und im Bereich der Eintauchtiefe mit Löchern versehen ist. Dadurch wird einmal der Flüssigkeitsstand begrenzt und zum anderen ein Rückhebern der Flüssigkeit vermieden.

Die trichterförmige .Erweiterung des-Entle.erungsrohres im Behälter ermöglicht einen kontinuierlichen Übergang von einer laminaren Strömung auf eine turbulente Strömung. Dadurch wird eine Beimischung von .Luft bzw. Fördergas praktisch vollständig vermieden. Die neue Pumpvorrichtung eignet sich damit auch für die Probenahme von luftempfindlicheη Flüssigkeiten. Zu einem wesentlichen Fortschritt führt die erfindungsgemäße Pumpe bei der Kontrolle von Abwässern, wenn der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) bestimmt werden soll. Die unkontrollierbare Beimischung von Luft zu dem zu untersuchenden Abwasser stellte bisher eine erhebliche Fehlerquelle dar. Diese Fehlerquelle kann nunmehr vollständig ausgeschaltet werden.

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Ein weiterer Vorteil der neuen Pumpvorrichtung ist der verringerte Energieaufwand "bei gleicher Pumpvolumenleistung. Bei vergleichbaren Pumpendimensionen und Fördermengen beträgt der Energiebedarf nur 50 - 60 ⁿ/o der bisherigen Pumpvorrichtungen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Figur 1 dem schematischen Aufbau der gesamten Pumpvorrichtung

Figur 2 die Torderansicht des Behälters mit Preßluftleitung und Entleerungsleitung, Figur 3 eine Aufsicht nach Figur 2, Figur 4 den Schnitt C bis D nach Figur 3 und Figur 5 die glockenförmige Ausbildung des unteren Endes des Entleerungsrohres.

Die Funktion der Pumpvorrichtung soll an Hand von Figur 1 beschrieben werden. Der Behälter 1 befindet sich ganz unter dem Flüssigkeitsniveau der Probenflüssigkeit 2. Die in den Behälter 1 führende Rohre 3 und 4 (Preßluftrohr und Entleerungsrohr) sind mit diesem flüsgigkeitsdicht verbunden. Das Preßluftrohr 3 mündet in den oberen Teil des Behälters 1. Das Entleerungsrohr 4 mündet dagegen kurz oberhalb des Behälterbodens. Am Boden des Behälters 1 ist eine Einlaßöffnung 5 für die Probenflüssigkeit angebracht. Der Querschnitt dieser Einlaßöffnung ist bestimmt durch die gewünschte Füllgeschwindigkeit und durch die maximale Teilchengröße der in der Probenflüssigkeit enthaltenen Feststoffe.

Während des Fülltaktes ist das Preßluftrohr 3 über ein Dreiwegemagnetventil 6 (Ventlistellung AB » A) mit der Außenluft verbunden. Das Preßluftrohr 3 wirkt dann als Entlüftungsstutzen für den Behälter 1, der sich nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren mit Probenflüssigkeit füllt. Während des Pumptaktes (Ventilstellung AB B) ist das Preßluftrohr 3 mit einem Druckgasbehälter bzw. Kompressor (nicht gezeichnet) verbunden. Der für die Flüssigkeitsförderung erforderliche Gasdruck muß entsprechend der gewünschten Förderhöhe

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eingestellt werden. Fülltakt und Pumptakt werden durch eine rotierende Schaltwalze 7 vorgegeben.

Das Entleerungsrohr 4 ist an seinem unteren Ende trichterförmig erweitert (siehe Figur 2). Dadurch wird eine Wirbelbildung in der Nähe des unteren Trichterquerschnittes durch die in das Entleerungsrohr einströmende Flüssigkeit vermieden. Experimentell wurde gefunden, daß hierfür das Verhältnis A.. zu Ap von unterem (A-) zu oberem Trichterquerschnitt (A₂) maßgebend ist. Das günstigste Verhältnis liegt im Bereich 10 4L ^A1 < 30.

Für den Steigungswinkel ok des Trichters wurde empirisch ein Optimalbereich 5⁰^ o\ 4 3°° ermittelt. Eine weitere kritische Größe ist der Abstand d des unteren Trichterendes vom Boden des Behälters 1. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, muß dieser Abstand d so gewählt werden, daß die Zuflußfläche zum Trichter 8 etwa das 1,5-fache des unteren Trichterquerschnittes Α* beträgt. Als Zuführungsfläche ist dabei die Schnittfläche des verlängerten Trichterkegels mit dem Boden des Behälters 1 definiert.

Gemäß Figur 4 ist die am Boden des Behälters 1 angebrachte Einströmöffnung 5 ebenfalls mit einer trichterförmigen Erweiterung versehen.

Gemäß Figur 5 ist der Trichter 8 am Entleerungsrohr 4 glockenförmig ausgebildet. Der Steigungswinkel (Tangente an die Glokkenkurve) nimmt dabei in Strömungsrichtung gesehen (von unten nach oben) kontinuierlich von 30° auf 5° ab. Das Entleerungsrohr 4 taucht an seinem oberen Ende in ein Auffanggefäß 9 ein. Im Bereich der Eintauchtiefe ist das Entleerungsrohr 4 mit kleinen Löchern 10 versehen. Dadurch ist der Flüssigkeitsstand im Auffanggefäß 9 begrenzt. Außerdem wird ein Rückhebern der Flüssigkeit durch das Entleerungsrohr 4 vermieden.

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Ferner iat am aufsteigenden Teil des Entleerungsrohres 4 ein Druckwächter oder Differenzdruckwächter 11 angeordnet, der zwei Magnetventile 12 und 13 steuert. Die Steuerung der beiden Magnetventile 12, 13 verhindert das Einströmen von Druckluft in den Auffangbehälter 9. Zeigt der Druckwächter an, daß der Behälter 1 und das Entleerungsrohr 4 bis zur Höhe des Druckwächters entleert sind, so schließt sich das Ventil 12, während Ventil 13 automatisch geöffnet wird. Ist nach Beendigung des Pumptaktes die Druckluft abgestellt und beginnt wieder ein neuer Fülltakt, so wird durch eine mit der Schaltwalze 7 synchron arbeitende Steuerschaltung (nicht gezeichnet) Ventil 13 wieder geschlossen und Ventil 12 geöffnet. Selbstverständlich können die beiden Ventile 12, 13 zu einem Dreiwegeventil vereinigt werden. Wie bereits erwähnt, sollen die durch den Druckwächter 11 gesteuerten Ventile 12, 13 das Einströmen von luft in den Auffangbehälter 9 verhindern. Es versteht sich, daß bei geringeren Ansprüchen auch eine ventillose Ausführung des Entleerungsrohres genügt.

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Claims

Patentansprüche

1. Pumpvorrichtung zum Fördern von feststoffhaltigen Flüssigkeiten, bestehend aus einem unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Behälter, der über ein Rohr entweder an die Atmosphäre oder an die Preßluftleitung durch ein Hins ehalt ventil angeschlossen ist, einer etwa bis zum Boden reichenden Entleerungsleitung und einer Einlaßöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (5) am Boden des Behälters (1) angebracht ist, und daß die Entleerungsleitung (4) im Behälter trichterförmig (8) erweitert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 1 von unterem und oberem Trichterquerschnitt

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zwischen 10 und 30 liegt,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung c{ des Trichters (8) o( = 5 bis 30° beträgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (8) einen glockenförmigen Querschnitt hat und die Steigung o^ (Tangentwinkel) in Strömungsrichtung kontinuierlich von 30° auf 5° abnimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d der unteren Trichteröffnung vom Boden des Behälters (1) so gewählt wird, daß die Zuflußfläche etwa das 1,5-fache des unteren Trichterquerschnittes beträgt.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entleerungsleitung (4) ein von einem Druckwächter oder Differenzdruckwächter (11) betätigtes Umschaltventil (12), (13) angeordnet ist, wobei jeweils nach der Entleerung des Behälters (1) und des Entleerungsrohres (4) die
Verbindung zum Auffanggefäß (9) gesperrt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entleerungsrohr (4) in das Auffanggefäß (9) eintaucht und im Bereich der Eintauchtiefe mit kleinen löchern (10)
versehen ist.

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