DE4315186C2 - Pumpenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung für eine Kammerfilterpresse zum Entwässern von Schlämmen, wel­ che zum Fördern von konditionierten und unkonditio­ nierten Schlämmen von einem Mischbehälter zur Kammer­ filterpresse vorgesehen ist, mit wenigstens zwei Kol­ benpumpen, welche auf eine gemeinsame Förderleitung geschaltet sind.

Das Konditionieren von Schlämmen und deren an­ schließendes Entwässern durch Verpressen in Kammerfil­ terpressen sind bekannt. Dabei versteht man unter Kon­ ditionieren eine Vermengung von Schlämmen mit einem Polymer, bei dem es sich in aller Regel um ein Flockungsmittel handelt.

Bei den durch Polymerisation entstandenen Flockungs­ mitteln liegt eine sehr lose Vereinigung von einzel­ nen Molekülen vor, die durch mechanische Vorgänge leicht gelöst werden kann, so daß die gewünschte Eigenschaft, Feststoffe an sich zu binden, weitgehend verlorengeht. Es ist daher bei der Förderung von kon­ ditionierten Schlämmen behutsam vorzugehen.

Bei einer bekannten Anlage werden die in einem Misch­ behälter konditionierten Schlämme mittels eines Exzen­ terschneckenpumpe zu einer Kammerfilterpresse geför­ dert und in dieser verpreßt, indem nach und nach eine dem in der Presse austretenden Flüssigkeitsvolumen entsprechende Nachförderung stattfindet. Es sind für diesen Zweck auch schon Axialpumpen mit umlaufenden Flügelrädern oder Propellern eingesetzt und derartige Pumpen mit Leitwerken versehen worden. Diese vorbe­ kannten Anlagen vermitteln zwar eine kontinuierliche Gutförderung, gewährleisten aber keine hinreichend gutschonende Behandlung der konditionierten Schlämme, so daß die sehr lose Vereinigung von Einzelmolekülen gelöst werden kann, wodurch die gewünschte Eigen­ schaft des Flockungsmittels, Feststoffe an sich zu binden, beeinträchtigt wird.

Eine Verbesserung der Förderung von Schlämmen in eine Kammerfilterpresse wird mit einer aus der DE-PS 39 23 298 bekannten Anlage erreicht. Die genannte Anlage enthält einen Pumpenteil zum Fördern der konditionier­ ten Schlämme vom Mischbehälter zur Kammerfilter­ presse. Der Pumpenteil umfaßt wenigstens zwei Kolben­ pumpen, die im wesentlichen gegenläufig angetrieben und auf eine gemeinsame Förderleitung geschaltet sind. Ferner sind die Pumpenantriebe so gesteuert, daß jeweils der Druckhub der einen Pumpe beginnt, be­ vor die andere Pumpe ihren Druckhub beendet hat. Da­ durch wird abströmseitig von den Pumpen ein im wesent­ lichen gleichbleibendes Druckniveau erreicht, weil der voreilend eingeleitete Druckhub der jeweils einen Pumpe vor dem Erreichen der äußeren Totlage der ande­ ren Pumpe wirksam ist. Mit einem solchen Pumpenteil können Drücke in der Förderleitung beziehungsweise Kammerfilterpresse bis zu ca. 50 bar erreicht werden.

Trotz der mit der letztgenannten Anlage erreichten zu­ friedenstellenden Ergebnisse bei der Förderung des konditionierten Schlamms weist sie den Nachteil auf, daß der Aufwand für die Steuerung der Kolbenpumpen beträchtlich ist und der mit ihr erreichbare Druck in der Kammerfilterpresse etwa bei 50 bar begrenzt ist.

Aus der DE-GM 17 80 902 ist eine hydraulische Kolben­ pumpe zur Förderung breiiger oder plastischer Massen bekannt, welche zwei auseinanderarbeitende, durch eine Kolbenstange verbundene Förderkolben aufweist. Die Enden der Förderzylinder sind mit Drehschiebern, die über Hebel mit einem Gestänge verbunden sind, verschlos­ sen. Die Drehschieber werden so gesteuert, daß sie den Zylinder während der Durchführung eines Saughubs ver­ schließen und während der Durchführung eines Arbeits­ hubs öffnen. Wird vor dem Beginn eines Arbeitshubs der betreffende Drehschieber zu einer Zeit geöffnet, wo der Druck im Förderzylinder geringer ist als der Druck in der Förderleitung, strömt das sich in der Förderleitung befindliche Medium in den Förderzylinder zurück. Durch die dabei entstehende Verwirbelung wird eine schon er­ reichte Flockung zerstört. Dies ist sehr nachteilig. Wollte man diese Nachteile vermeiden, dürfte der ent­ sprechende Drehschieber erst geöffnet werden, wenn der Druck im Förderzylinder und der Druck in der Förderlei­ tung etwa gleich groß sind. Um dies zu erreichen, muß ein entsprechend großer Aufwand bei der Steuerung der Drehschieber erbracht werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die ein­ gangs genannte Pumpenanordnung so auszubilden, daß sie eine vereinfachte Steuerung aufweist und für höhere Drucke geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß sind die Kolben der Kolbenpumpen der­ art mechanisch miteinander verbunden, daß sich die beiden Kolben um 180° phasenverschoben, das heißt ge­ genläufig, bewegen. Durch eine solche Anordnung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß, während der eine Kolben den Arbeitshub ausführt, der andere Kol­ ben gleichzeitig seinen Ansaughub ausführt. Somit hat im selben Augenblick, wenn der erste Kolben nach Durchführung seines Arbeitshubs im Totpunkt steht, der zweite Kolben seinen Ansaughub vollständig ausge­ führt. Das heißt der Zylinder der zweiten Pumpe ist vollständig mit Schlamm gefüllt. Bei der nachfolgend umgekehrten Bewegung der Kolben führt dann der zweite Kolben seinen Arbeitshub aus und der Zylinder der ersten Pumpe wird mit Schlamm gefüllt.

Durch die mechanische Verbindung kann eine Steuerung der Kolben der Pumpen vollständig entfallen. Ledig­ lich der Antrieb, der wegen der mechanischen Verbin­ dung auf die Kolben der beiden Pumpen zugleich wirkt, muß so gesteuert werden, daß die Kolben in ihrem Tot­ punkt eine Richtungsumkehr erfahren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb für die Kolbenpumpen mit der mechanischen Verbindung zwischen den beiden Kol­ ben verbunden. Hierdurch läßt sich der Antrieb auf einfache Weise mit den Kolbenpumpen verbinden und die vom Antrieb ausgeübte Kraft wirkt direkt auf die bei­ den Kolben.

In vorteilhafter Weise können die beiden Zylinder der Kolbenpumpen auch axial angeordnet sein. Hierbei ste­ hen sich die Zylinderköpfe, das heißt die Stirnseiten der Zylinder, durch die die Kolbenstangen nach außen geführt werden, gegenüber. Die Verbindung der beiden Kolben erfolgt über einen Hydraulikzylinder, welcher die beiden Kolbenpumpen antreibt. Der Hydraulikzylin­ der weist beidseits seines Arbeitskolbens Kolbenstan­ gen auf, welche jeweils mit den entsprechenden Kolben der Kolbenpumpen verbunden sind.

Die beiden Kolben können aber auch über ein Gestänge miteinander verbunden sein. Das Gestänge muß dabei so stabil ausgebildet sein, daß es die gegenläufige Zwangsbewegung der Kolben gewährleistet. Das Gestänge ist dann mit einem Hydraulikzylinder verbunden, der die beiden Kolbenpumpen antreibt. Hierdurch kann ein Hydraulikzylinder verwendet werden, welcher nur eine Kolbenstange aufweist.

Der Hydraulikzylinder ist ein umsteuerbarer Arbeits­ zylinder, dessen wahlweise vorder- oder rückseitig beaufschlagbare Arbeitskolben mit den Kolben der Pum­ pen verbunden ist. Hierdurch kann in beide Richtungen der Bewegungsrichtung des Hydraulikzylinders auf die Kolben eine so große Kraft ausgeübt werden, daß in der Förderleitung ein Druck von etwa 100 bar erreicht werden kann. Zur Justierung sind die Kolben der Pum­ pen über ein Ausgleichsstück miteinander verbunden.

Die Förderleitung ist in vorteilhafter Weise über ge­ steuerte Auslaßventile mit den Kolbenpumpen verbun­ den. Die Steuereingänge der Auslaßventile sind mit den Hydraulikzuleitungen des Hydraulikzylinders ver­ bunden. Dadurch entfällt in vorteilhafter Weise eine besondere Steuerung für die Auslaßventile. Durch die Verbindung der Steuereingänge der Auslaßventile mit der entsprechenden Hydraulikzuleitung wird in vorteil­ hafter Weise erreicht, daß beim Umschalten der Rich­ tungsumkehr des Hydraulikzylinders der Steuereingang des Auslaßventils drucklos wird, welches am Ausgang des Zylinders angeordnet ist, der seinen Arbeitshub gerade durchgeführt hat. Da der Druck in dem betref­ fenden Zylinder durch die nachfolgende Rückwärtsbewe­ gung des Kolbens sehr schnell abnimmt, wird die Schließung des Ventils durch den in der Förderleitung vorhandenen Druck unterstützt. Die Steuereingänge der Auslaßventile können aber auch mit separaten Hydrau­ likleitungen an ein Hydraulikaggregat angeschlossen sein. Dadurch können sie separat angesteuert werden, wenn dies für das zu fördernde Medium vorteilhaft ist.

Das Ventil, welches am Ausgang des anderen Zylinders sitzt, wird zur gleichen Zeit mit Druck beaufschlagt. Der Druck ist durch einen Druckminderer so einge­ stellt, daß das Ventil durch den anliegenden Druck am Steuereingang sich erst dann öffnet, wenn sich der Druck innerhalb des Zylinders soweit aufgebaut hat, daß er etwa dem Druck in der Förderleitung ent­ spricht. Bei einer Druckdifferenz zwischen der Förder­ leitung und dem Zylinderraum von etwa 3 bar hat sich ein Steuerdruck von etwa 1 bar als zweckmäßig erwie­ sen. Es können aber in Abhängigkeit vom zu fördernden Medium kleinere oder größere Drücke eingestellt werden.

Durch die solcherart gesteuerten Auslaßventile wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß beim Öffnen eines Auslaßventils sehr wenig Verwirbelungen in der Förderleitung beziehungsweise im Zylinderraum entste­ hen, so daß die geflockten Bestandteile des Schlammes nicht wieder zerstört werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kolbenpumpen über gesteuerte Einlaßventile mit der Zuführleitung verbunden sind. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf eine verwirbelungsfreie Förderung des Schlammes aus. Je nach zu förderndem Medium können aber auch ungesteuerte Ventile verwen­ det werden.

Es zeigt die einzige Figur eine schematische Zeich­ nung einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung.

Eine Kammerfilterpresse 1 wird über eine Förderlei­ tung 4 mit Schlamm versorgt. In der Förderleitung 4 herrscht ein Druck von bis zu 100 bar, welcher den Schlamm durch die Kammerfilterpresse 1 drückt. Die Förderleitung 4 ist über gesteuerte Auslaßventile 6, 7 beziehungsweise 17, 18 mit Kolbenpumpen 2, 3 bezie­ hungsweise 15, 16 verbunden. Die Kolbenpumpen 2, 3 be­ ziehungsweise 15, 16 sind axial angeordnet. Zwischen den beiden Kolbenpumpen 2, 3 beziehungsweise 15, 16 befindet sich ein Hydraulikzylinder 5 beziehungsweise 21. Die Hydraulikzylinder 5 beziehungsweise 21 sind über Steuerleitungen 13, 14 mit einem nicht gezeigten Hydraulikaggregat verbunden. Die Steuereingänge der gesteuerten Auslaßventile 6, 7 beziehungsweise 17, 18 sind über Leitungen 8, 9 mit den Hydraulikzuleitungen 14, 13 verbunden. In den Steuerleitungen 8, 9 sitzen Druckminderer 22, 23. Die Druckminderer 22, 23 begren­ zen den an die Steuereingänge der Auslaßventile 6, 7 beziehungsweise 17, 18 angelegten Druck auf maximale Werte von beispielsweise 5 bar.

Die Kolbenpumpen 2, 3 beziehungsweise 15, 16 sind über gesteuerte Einlaßventile 10, 11 beziehungsweise 19, 20 mit einer Zuführleitung 12 verbunden.

Befindet sich beispielsweise der Kolben der Kolben­ pumpe 3 nach Durchführung seines Arbeitshubs im Tot­ punkt der dem Auslaßventil 7 am nächsten liegt, hat der Kolben der Kolbenpumpe 2 seinen Ansaughub durch­ geführt und befindet sich zwangsläufig im Totpunkt, der dem Auslaßventil (6) am entferntesten liegt. Zur Durchführung des Arbeitshubs der Kolbenpumpe 3 war beispielsweise die Hydraulikzuleitung 13 mit Druck beaufschlagt, wodurch der Arbeitszylinder des Hydrau­ likzylinders 5 in Richtung zur Kolbenpumpe 3 gedrückt wurde. Des weiteren war der Steuereingang des Auslaß­ ventils 7 über die Leitung 9 und den Druckminderer 23 mit Druck beaufschlagt, wodurch das Ventil 7 geöffnet war.

Wird nun durch das nicht gezeigte Hydraulikaggregat die Hydraulikzuleitung 13 drucklos und die Hydraulik­ zuleitung 14 mit Druck beaufschlagt, so bewegt sich der Arbeitskolben des Arbeitszylinders 5 in die ande­ re Richtung. Gleichzeitig wird aber auch der Steuer­ eingang des Auslaßventils 7 drucklos und der Steuer­ eingang des Auslaßventils 6 über die Leitung 8 und den Druckminderer 22 mit Druck beaufschlagt. Dadurch, daß der Steuereingang des Auslaßventils 7 drucklos wird, schließt das Auslaßventil 7.

Da durch die entgegengesetzte Bewegung des Kolbens der Kolbenpumpe 3 im Zylinderraum der Kolbenpumpe 3 ein Unterdruck entsteht, entsteht am Auslaßventil 7 ein großes Druckgefälle. Dieses Druckgefälle bewirkt, daß das Auslaßventil 7 sehr schnell schließt. Durch den Druckminderer 22 steht am Steuereingang des Aus­ laßventils 6 ein Druck von ca. 5 bar an. Dieser Druck genügt nicht, das Auslaßventil 6 bei dem zunächst an seinen Ausgängen vorhandenen unterschiedlichen Drücken und dem dadurch vorhandenen Druckgefälle zu öffnen. Durch die Bewegung des Kolbens der Kolben­ pumpe 2 in Richtung Auslaßventil 6 baut sich inner­ halb des Zylinderraums sehr schnell ein hoher Druck auf. Durch diesen Druck wird das Druckgefälle am Aus­ laßventil 6 verringert. Besteht zwischen dem Druck in der Förderleitung 4 und dem Druck im Zylinderraum der Kolbenpumpe 2 nur noch ein geringer Druckunterschied, reicht der am Steuereingang des Auslaßventils 6 an­ stehende Druck aus, das Auslaßventil 6 zu öffnen. Das Auslaßventil 6 öffnet somit erst, wenn am Ventil nur noch ein geringes Druckgefälle vorhanden ist.

Die Einlaßventile 10, 11 öffnen beziehungsweise schließen ebenfalls bei der Richtungsumkehr der Kol­ ben der Kolbenpumpen 2, 3. Somit wird, während die eine Pumpe Schlamm mit hohem Druck in die Förderlei­ tung 4 pumpt, der Zylinderraum der anderen Pumpe über die Zuführleitung 12 mit Schlamm gefüllt. Da gleich­ zeitig immer ein Arbeitshub und ein Ansaughub durch­ geführt wird, findet bei jeder Bewegung des Arbeits­ kolbens des Arbeitszylinders ein Pumpvorgang statt. Dadurch wird eine sehr hohe Effizienz der Pumpenanord­ nung erreicht.

Die Leistung der Pumpenanordnung 2, 3, 6, 7, 10, 11 wird durch die parallel zur ersten Pumpenanordnung 2, 3, 6, 7, 10, 11 geschaltete zweite Pumpenanordnung 15, 16, 17, 18, 19, 20 etwa verdoppelt. Bei Bedarf können noch weitere Pumpenanordnungen parallel ge­ schaltet werden.

Claims (7)

1. Pumpenanordnung für eine Kammerfilterpresse (1) zum Entwässern von Schlämmen, welche zum Fördern von konditionierten und unkonditionierten Schlämmen von einem Mischbehälter zur Kammerfilterpresse (1) vorge­ sehen ist, mit wenigstens einer ersten (2) und einer zweiten (3) Kolbenpumpe, welche auf eine gemeinsame Förderleitung (4) geschaltet sind, und die Kolben der Kolbenpumpen (2, 3) über einen Hydraulikzylinder (5) mit einer ersten (13) und einer zweiten (14) Hydraulik­ zuleitung derart mechanisch miteinander verbunden sind, daß die Bewegung der betreffenden beiden Kolben der Kolbenpumpen um 180° phasenverschoben erfolgt, wo­ bei die erste Kolbenpumpe (2) über ein erstes gesteuer­ tes Auslaßventil (6) und die zweite Kolbenpumpe (3) über ein zweites gesteuertes Auslaßventil (7) mit der Förderleitung (4) verbunden sind, und der Steuerein­ gang des ersten Auslaßventils (6) über einen ersten Druckminderer (22) mit der zweiten Hydraulikzuleitung (14) des Hydraulikzylinders (5) und der Steuereingang des zweiten Auslaßventils (7) über einen zweiten Druck­ minderer (23) mit der ersten Hydraulikzuleitung (13) des Hydraulikzylinders (5) verbunden sind, wodurch der Steuereingang des ersten Auslaßventils (6) der ersten Kolbenpumpe (2) immer dann mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt ist, wenn sich der entsprechende Kolben zu dem dem ersten Auslaßventil (6) am nächsten liegenden Totpunkt bewegt, und der Steuereingang des zweiten Auslaßventils (7) der gegenüberliegenden zwei­ ten Kolbenpumpe (3) gleichzeitig drucklos geschaltet ist, wobei der vorgegebene Druck so bemessen ist, daß das erste Auslaßventil (6) erst öffnet, wenn der Druck im Zylinder etwa dem Druck in der Förderleitung entspricht.

2. Pumpenanordnung für eine Kammerfilterpresse (1) zum Entwässern von Schlämmen, welche zum Fördern von konditionierten und unkonditionierten Schlämmen von einem Mischbehälter zur Kammerfilterpresse (1) vorgese­ hen ist, mit wenigstens einer ersten (2) und einer zweiten (3) Kolbenpumpe, welche auf eine gemeinsame Förderleitung (4) geschaltet sind, und die Kolben der Kolbenpumpen (2, 3) über einen Hydraulikzylinder (5) mit einer ersten (13) und einer zweiten (14) Hydraulik­ zuleitung derart mechanisch miteinander verbunden sind, daß die Bewegung der betreffenden beiden Kolben der Kolbenpumpen um 180′ phasenverschoben erfolgt, wo­ bei die erste Kolbenpumpe (2) über ein erstes gesteuer­ tes Auslaßventil (6) und die zweite Kolbenpumpe (3) über ein zweites gesteuertes Auslaßventil (7) mit der Förderleitung (4) verbunden sind, und ein Hydraulik­ aggregat vorgesehen ist, welches mit den Steuereingän­ gen der Auslaßventile (6, 7) verbunden ist und den Steuereingang des ersten Auslaßventils (6) immer dann drucklos schaltet, wenn der Kolben der ersten Kolben­ pumpe (2), der seinen Arbeitshub gerade durchgeführt hat, im gerade erreichten Totpunkt steht und den Steuereingang des zweiten Auslaßventils (7), welches am Ausgang der zweiten Kolbenpumpe (3) sitzt, gleich­ zeitig mit Druck beaufschlagt, wobei der Druck so ein­ gestellt ist, daß das Ventil (7) erst dann öffnet, wenn sich der Druck innerhalb des Zylinders soweit auf­ gebaut hat, daß er etwa dem Druck in der Förderleitung (4) entspricht.

3. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die beiden Zylinder der Kolbenpumpen (2, 3) axial angeordnet sind, wobei sich die Zylinderköpfe gegenüberstehen und die beiden Kolben zum Antrieb über einen Hydraulikzylinder (5) miteinander verbunden sind, welcher beidseits seines Arbeitszylinders Kol­ benstangen aufweist.

4. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die beiden Zylinder der Kolbenpumpen (2, 3) axial angeordnet sind, wobei sich die Zylinderköpfe ge­ genüberstehen und die beiden Kolben über ein Gestänge miteinander verbunden sind, wobei das Gestänge zum An­ trieb der beiden Kolben mit einem Hydraulikzylinder (5) verbunden ist.

5. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der der Hydraulikzylinder (5) einen umsteuerbaren Arbeitszylinder besitzt, dessen wahlweise vorder- oder rückseitig beaufschlagbare Arbeitskolben mit den Kol­ ben der Pumpen (2, 3) verbunden sind.

6. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Kolben der Pumpen (2, 3) über ein Aus­ gleichsstück miteinander verbunden sind.

7. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kolbenpumpen (2, 3) über gesteuerte Einlaß­ ventile (10, 11) mit der Zuführleitung (12) verbunden sind.