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Kreiselpumpe mit einem vom Förderdruck der Hauptpumpe betriebenen
Hilfsstrahlapparat Wird die Entlüftung der Saugleitung einer Kreiselpumpe mittels
eines Strahlapparates herbeigeführt, dessen Betriebswasser das Spaltwasser ist,
oder der Druckleitung oder einer Zwischenstufe entnommen, so ist es in der Regel
notwendig, daß bei der Inbetriebsetzung die Druckleitung gegenüber der Pumpe abgeschlossen
wird, damit der nötige Wasserdruck sich bilden kann und das für den Betrieb der
Strahlpumpe nötige Hilfswasser nicht in die Druckleitung entweicht, sondern der
Saugleitung oder einer Zwischenstufe wieder zugeführt werden kann. Bis jetzt -war
es üblich, diesen Abschluß von Hand zu besorgen. Dadurch entsteht aber in den Fällen,
in denen häufig Luft zu fördern ist, die Notwendigkeit einer dauernden Beaufsichtigung,
die bei diesen einfachen Pumpen als besonders lästig empfunden -wird. Die vorliegende
Erfindung hilft diesem Übelstand ab, indem das Schließen und Öffnen der Druckleitung
selbsttätig bei Beginn und Beendigung der Luftabsaugung geschieht. Bei den mittels
Strahlapparat o. d-1. arbeitenden selbstsaugenden Pumpen geschah bis heute der selbsttätige
Abschluß der Druckleitung durch ein Rückschlagventil. Dieses erfüllt aber - in Verbindung
mit dem an die Druckleitung angeschlossenen Strahlapparat - den verlangten Zweck
nicht, weil es sich sofort nach der Inbetriebsetzung öffnet, da der Strahlapparat
den vollen Pumpendruck verlangt. Dadurch geht die Wasserfüllung der Pumpe verloren,
die zur Betätigung des Strahlapparates nötig ist. Bei der vorliegenden Erfindung
wird aber das Abschlußorgan so gesteuert, daß seine üffnung (auch bei leerer Druckleitung)
nur am Schluß des Ansaugens erfolgen kann, indem sie von der Höhenlage des Wasserspiegels
in der Saugleitung oder im Entlüftungsgefäß oder dein Drucke in der Saugleitung
bzw. einer Zwischenstufe der Pumpe abhängig gemacht wird. Dadurch werden die mit
Hilfsstrahlapparat arbeitenden Pumpen an betrieblicher Einfachheit den anderen selbstsaugenden
Pumpen gleichwertig, haben aber den großen Vorzug, daß der Wirkungsgrad der gleiche
ist wie bei normalen Pumpen, die volle Pumpenleistung ir die Luftabsaugung nutzbar
gemacht wird i und jede normale Pumpe selbstsaugend gemacht werden kann.
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Die hierbei möglichen Anordnungen sollen an Hand der beiliegenden
Abbildungen erläutert -werden.
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Abb. i veranschaulicht zunächst den Sonderfall, daß der Hilfsstrahlapparat
durch Spaltwasser beaufschlagt -wird. a ist die
Pumpe, die aus dem
schwanenhalsförinig gekrümmten Saugeinlauf das Wasser entnimmt. Der Strahlapparat
b erhält das Hilfswasser aus dem rechten Spaltraum des Rades durch die Leitung c;
die Luft wird durch die Leitung d abgesaugt. Das Wasser-Luft-Gemisch tritt durch
die Leitung n zum Entlüfter f, von wo das entlüftete Wasser durch die Leitung e
wieder in den Saugraum oder eine Zwischenstufe der Pumpe zurückgeführt wird. Der
Wasserspiegel im Saugraum ist nach dem Schwimmergefäß f, übertragen, in dem nach
dem Hauptpatent durch die Drosselstelle lt der Rückfluß so geregelt wird,
daß der Pumpe a stets das nötige Betriebswasser zugeführt wird. In die Druckleitung
ist -das Absperrorgan s eingebaut, das in diesem Fall als Ventil ausgebildet ist
und dessen Teller t durch den unter einseitigem Federdruck stehenden Verstärkerkolben
o (oder Membran) betätigt werden soll. Naturgemäß kann außerdem auch eine Handverstellung
vorgesehen sein. Zum selbsttätigen öffnen oder Schließen des Absperrorgans s gemäß
der Erfindung ist der Raum auf der rechten Seite des Verstärkerkolbens o durch ,die
Anzapfleitung p an die Druckleitung (oder eine Zwischenstufe der Pumpe) angeschlossen.
Diese Anzapfleitung p hat einen Abzweig q, dessen Ausmündung im Schwimmergefäß durch
das mit dem Schwimmer verbundene Drosselorgan u abgeschlossen wird, sobald der Wasserspiegel
im Saugraum über die Grenze steigt, bei der die Druckleitung geöffnet werden soll.
Dadurch entsteht in den Leitungen q und p der volle Pumpendruck, so daß der Verstärkerkolben
das Abschlußorgan gegen den Federdruck öffnet. Gelangt so viel Luft in die Saugleitung,
daß der Wasserspiegel im Saugraum und damit auch im Schwimmergefäß erheblich sinkt,
so öffnet das Drosselorgan u den Abzweig q wieder. Infolge der in der Anzapfleitung
p angeordneten Drosselstelle r verschwindet der Druck in dieser Leitung,
und der Ventilteller t wird durch Federdruck im Verein mit dem Pressungsunterschied,
der auf beiden Seiten des Verstärkerkolbens vorhanden ist, geschlossen. Die linke
Seite des Verstärkerkolbens kann man mit der Atmosphäre oder mit einer Stelle geringen
Überdrucks (z. B. einer Zwischenstufe) verbinden. Zweckmäßig kann es auch sein,
den Wasserdruck in an sich bekannter Weise auf öl zu übertragen und nur letzteres
mit dem Verstärker in Verbindung zu bringen. An Stelle des sich geradlinig bewegenden
Verstärkers läßt sich auch eine andere Bewegungsart, z. B. eine schwingende, verwenden.
Auch ist es denkbar, daß man ohne Verstärker auskommt.
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Diese Einrichtung läßt sich auch anwenden, wenn der Hilfsstrahlapparat
durch eine andere Absaugeeinrichtung, z. B. eine Wasserringpumpe, ersetzt ist, um
diese Absaugeeinrichtung abzuschalten, zuzuschalten usw.. gleichgültig, ob sie von
der Pumpenwelle angetrieben ist oder nicht. Der Entlüfter f mit Leitung e, Drosselstelle
h fallen dann weg, und der Verstärker o verstellt statt des Absperrorgans s die
irgendwie geartete Absaugeeinrichtung, um sie ab- oder zuzuschalten.
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Da an der Durchgangsstelle der Verstärkerstange zur Ventilkammer s
Undichtheiten schwer zu vermeiden sind, besteht eine besonders einfache Anordnung
darin, daß man diese Durchgangsstelle als Drosselsteller gemäß Abb. ia benutzt,
d. h. also die Anzapfung durch diese Durchgangsstelle und- den Verstärker hindurch
vornimmt. Es ist auch möglich, daß man die Undichtheiten am Umfang des Verstärkerkolbens
in gleicher Weise als Zusatzdrosselung benutzt, d. h. die Anzapfströmung um den
Kolben herumführt. Es sind dann nur einige für das Wesen der Erfindung unwesentliche
Änderungen der Schaltung nötig.
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Das geschilderte Verfahren hat auch den Vorteil, daß die Anzapfleitung
nur so lange Wasser verbraucht, als kein Wasser in die Druckleitung gefördert wird.
Man kann allerdings die Schaltung auch so einrichten, daß dieser Verbrauch bei Wasserförderung
eintritt.
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Das Drosselorgan h wird bei Benutzung des Spaltwassers als Hilfswasser
auch bei höchster Schwimmerstellung nicht ganz geschlossen, damit das Spaltwasser
abfließen kann und die Absaugung in Betrieb bleibt.
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Statt den Wasserspiegel im Saugraum kann man in entsprechender Weise
auch den Wasserspiegel im Entlüfter f für die Schwimmerbetätigung benutzen. Der
Abzweig q ist jetzt naturgemäß dorthin zu führen.
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Statt des Spaltwassers benutzt man zum Betrieb des Hilfsstrahlapparates
das Förderwasser, wenn man große Luftleistungen haben will, weil man die Hilfswassermenge
bis zur vollen Fördermenge der Pumpe steigern kann. In diesen Fällen hat man den
Wunsch, den Strahlapparat abzustellen, sobald die Wasserförderung beginnt, und ihn
wieder zu öffnen, wenn die Förderung infolge Luftansammlung aufgehört hat, d. h.
der Druckschieber zu schließen ist. Man kann die Schaltung des Strahlapparates in
gleicher Weise wie die des Abschlußorgans s der Druckleitung von der oben beschriebenen
Anzapfleitung q aus veranlassen, wobei z. B. ein Absperrorgan der Hilfswasserzuleitung
c zum Strahlapparat in gleicher Weise, aber im entgegengesetzten Sinn zu betätigen
ist -wie das Abschlußorgan s. Man kann auch in an sich bekannter Weise beide Organe
zu einem einzigen (Doppelventil,
Doppelschieber, Dreiweghahn usw.)
vereinigen, wobei dann wieder nur ein Verstärker nötig ist.
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Besonders einfach gestaltet sich die Anordnung, wenn die im Hauptpatent
angegebene Schaltung mit der bisher besprochenen kombiniert wird, wofür zwei Beispiele
erwähnt seien.
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In Abb. z wird der Wasserspiegel des Entlüftungsgefäßes f für die
Regelbewegung benutzt. Der Hilfsstrahlapparat b ist hier unmittelbar an die Druckleitung
angeschlossen. Die Drosselstelle lt liegt jetzt am Entlüftungsgefäß f. Sobald
die Entlüftung beendet ist, steigt der Wasserspiegel im Gefäß f. Der Schwimmer schließt
durch das Ventil h, das jetzt die Rolle von it mit übernimmt, die Rückführleitung
e ab, wodurch der Strahlapparat außer Betrieb kommt, sobald die Rückschlagventile
in der Entlüftungsleitung d und Luftabführungsleitung i des Entlüfters
f schließen. Es steigt also der Druck im Entlüftungsbehälter, ebenso in den
Leitungen d und ia, und man kann das Absperrorgan s der Druckleitung schließen,
indem man dem Verstärkerkolben Druckwasser aus einer dieser Stellen zuführt. In
Abb. z ist der Verstärkerkolben o durch die Leitung v an d angeschlossen.
Man erkennt, daß die an den Strahlapparat oder Entlüfter angeschlossenen Leitungen
die Rolle der oben beschriebenen Anzapfleitung p und q
übernehmen.
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Abb. 3 gibt die entsprechende Schaltung für den Fall wieder, daß der
Wasserspiegel im Saugraum die Schaltbewegung besorgt. lach erfolgter Entlüftung
steigt der Schwimmer im Gefäß f, Das Ventil h schließt sich, wodurch der Strahlapparat
b außer Betrieb kommt, wenn gleichzeitig die Leitung d durch ein Rückschlagventil
oder das an den Schwimmer angeschlossene Ventil na geschlossen wird. Es steigt also
der Druck in den Leitung en d, tt, e auf den Förderdruck, und man
kann den Verstärkerkolben an jede dieser drei Leitungen oder den Strahlapparatb
oder den Entlüfter f durch eine Leitung v anschließen, wodurch die gewünschte Umsteuerung
des Absperrorgans s der Druckleitung erfolgt.
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Man erkennt, daß sich die gewünschten Schaltungen in einfachster Weise
ohne äußeres Gestänge bewerkstelligen lassen.
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Die vorstehend beschriebenen Anordnungen lassen sich sinngemäß auch
auf den Fall übertragen, daß das Spaltwasser nicht in den Saugstutzen, sondern in
eine Zwischenstufe zurückgeführt wird. Ist hierbei die normale Förderhöhe der vorangegangenen
Stufen ausreichend hoch, so kann das Wasser infolge der Gegenwirkung der Vorstufen
nicht nach dem Saugstutzen zurückfließen und die Abdrosselung des Rückführstroms
entsprechend der steigenden Luftleere der Saugleitung somit unterbleiben. Die Schaltung
sei an Hand der Abb. 4 erläutert, wobei als regelnder Wasserspiegel der des Saugstutzens
gewählt sei. Aus dem Entlüfter f wird das Hilfswasser unmittelbar in die betreffende
Stufe (in der Regel die zweite) zurückgeführt. Im Schwimmergefäß f, schließt die
Drosselstelle zt in der oben beschriebenen Weise den Abzweig q, sobald die Saugleitung
entlüftet ist, und man kann die in q entstehende Drucksteigerung dazu benutzen,
das Abschlußorgan s der Druckleitung zu öffnen und dasjenige zu der Hilfswasserleitung
zu schließen, wobei auch wieder beide in einem einzigen Organ vereinigt werden können.
Wird der regelnde Schwimmer in das Entlüftungsgefäß verlegt, so kann auch die Schaltung
nach Abb. 2 Verwendung finden, nur daß jetzt das Ventil lt
wegfällt und die
Leitung e nach der Zwischenstufe geführt ist.
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Bei der Verwirklichung der besprochenen Regelverfahren muß darauf
geachtet werden, daß nach der Entlüftung der Saugleitung die einmal eingeleitete
Schwimmerbewegung sich kräftig fortsetzt, damit die umzustellenden Organe nicht
auf halbem Wege stehenbleiben. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, die beginnende
(oder endigende) Wasserförderungsbewegung zur Unterstützung dadurch heranzuziehen,
daß man beispielsweise gemäß Abb.3 und ,i die das Schwimmergefäß mit dem Saugraum
verbindenden Rohre bei x und y entgegen bzw. im Sinne der Strömung abkrümmt, wodurch
die eingeleitete Wasserspiegelbewegung sich um den Stau- bzw. Saugdruck der Hauptströmung
verstärkt. Eine andere Möglichkeit besteht in der Heranziehung von Strömungswiderständen
oder in der Verwendung von Gegengewichten oder Federn in an sich bekannter Weise.
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In allen Anordnungen mit Benutzung eines regelnden Wasserspiegels
kann der Schwimmer durch gleichwertige Einrichtungen ersetzt werden, z. B. kommunizierende,
mit Quecksilber angefüllte Röhren, die einen elektrischen Kontakt öffnen oder schließen
und damit einen Elektromagneten oder Elektromotor zur Ausführung der öffnungs- und
Schließbewegung benutzen.
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Die Regelung läßt sich aber auch ohne Schwimmer, d. h. ohne Benutzung
eines regelnden Wasserspiegels, bewerkstelligen. Beispielsweise wird in dem zuletzt
besprochenen Fall nach Abb. .I der Druck in der Rückführstufe der Pumpe und im Entlüftungsbehälter
sofort erheblich steigen, sobald die Saugleitung entlüftet ist, und man kann die
Drucksteigerung in an sich bekannter Weise zur Betätigung der beiden Abschlußorgane
s und 7e, verwenden. Ebenso wird in allen Fällen, d. h.
auch bei
Rückführung des Hilfswassers in die Saugleitung, eine Verringerung der Luftleere
im Saugstutzen einsetzen, sobald die Pumpe infolge Luftansammlung abschnappt, und
umgekehrt. Auch diese Druckänderung läßt sich zur Betätigung eines Verstärkerkolbens
und damit zur Einleitung der Schaltvorgänge ausnutzen.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Luftabsaugung mittels
des aus dem Druckstutzen in großen Mengen entnommenen Wassers zu vereinigen mit
derjenigen mittels des ununterbrochen wirkenden, aber in kleinen Mengen verfügbaren
Spaltwassers, wobei die Schaltung sich aus dem Vorstehenden von selbst ergibt.