DE69103992T2 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Zirkulation in Abwasserpumpstationen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schaffung einer Zirkulation in Pumpstationen, die Teil einer kommunalen Abwasseranlage sind.
• Wie in der schwedischen Patentanmeldung 7908743-3 beschrieben ist, treten Schlammbänke in Pumpstationen und anderen Behältern in Abwasseranlagen auf, wenn die Zirkulation nicht gut genug ist. Schlarnmbänke bedeuten viele Probleme, wie übler Geruch, Gefahr von Explosionen, Korrosionsprobleme usw.
• Gemäß der genannten Patentanmeldung sind die Probleme gelöst worden durch Anordnen eines Ventils in dem Pumpenauslaß, das vorübergehend geöffnet wird, um dadurch eine Zirkulation zu erzielen und die Pumpstation durchzuspülen. Die Schlammbänke werden aufgelöst, und das Fluid wird homogen gemacht.
• Die Verstellung des Ventils ist bisher durch elektrische Einrichtungen mittels eines Linearmotors gesteuert worden, der auf einen Schieber in dem Ventil wirkt. Zusätzlich zu relativ hohen Kosten besteht ein Nachteil bei dieser Lösung darin, daß es leicht zu einer Verstopfung kommt, da das Pumpmedium normalerweise große Mengen von Festkörpern, wie Steinen, Lumpen und anderen Gegenständen enthält. Falls ein Stein in dem Ventilschieber steckenbleibt, kann der Elektromotor zusammenbrechen.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Motor des Ventils elektrisch angetrieben wird, was spezielle Installationsprobleme an Einsatzorten mit sich bringt, an denen explosives Gas vorhanden sein kann.
• Eine Lösung, die den vorstehenden Nachteilen Rechnung trägt, ist in der US-A-4 948 342 (vgl. Oberbegriff des Anspruchs 1) beschrieben. Hier wird das Ventil vollständig durch den Pumpendruck gesteuert, und es ist kein elektrischer Strom erforderlich. Das betreffende Ventil läßt sich jedoch nur schwer auf unterschiedliche Schließzeiten einstellen, wobei dies eine Notwendigkeit darstellt, um ein und dieselbe Einheit für verschiedene Anwendungen nutzbar zu machen.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Steuerung des Ventils in einfacher und zuverlässiger Weise sowie in der Ausbildung desselben in einfach verstellbarer Weise zur Erzielung unterschiedlicher Schließzeiten. Dies wird erzielt mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und des Verfahrens gemäß Anspruch 5.
• Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen noch ausführlicher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt eine Pumpstation mit einer Pumpeneinheit und einem daran angebrachten Ventil. Die Fig. 2 bis 4 zeigen die grundlegende Ausbildung des Ventils in verschiedenen Betriebspositionen.
• In den Zeichnungen bezeichnet 1 eine Pumpstation mit einer tauchbaren Pumpeneinheit 2, die mit einem Druckrohr 3 verbunden ist. 4 bezeichnet das Pumpengehäuse, das einen Einlaß 5 aufweist, während 6 ein Mischventil bezeichnet, das an dem Pumpengehäuses 4 angebracht ist. 7 bezeichnet ein Ventilgehäuse und 8 dessen Auslaß. 9 bezeichnet eine Ventilkugel und 10 deren Sitz. 11 bezeichnet eine Membran, 12 einen Becher mit einer Öffnung 13, 14 einen Balg und 15 eine Verbindungs-5leitung.
• Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Normalerweise ist das Ventil 6 geschlossen, und das Pumpmedium wird von dem Pumpengehäuse 4 in das Druckrohr 3 transportiert.
• Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil A angedeutet.
• Während gewisser Zeiten, zum Beispiel bei Pumpenstart, ist das Ventil geöffnet, und dies bedeutet, daß eine gewisse Menge des Pumpmediums durch das Ventil fließt, Pfeil B, und in der Pumpstation kräftig durchgemischt wird, wodurch mögliche Schlammbänke aufgebrochen werden. Nach einer gewisssen Zeit wird das Ventil geschlossen, und der Pumpvorgang findet in der normalen Weise statt.
• Das Ventil 6 besitzt ein Ventilgehäuse 7 und eine Austrittsdüse 8. Das Gehäuse 7 ist mit einem Ventilbecher 12 versehen, der eine Membran 11 mit einer Ventilkugel 9 enthält. Letztere ist zum Schließen des zylindrisch ausgebildeten Teils ausgelegt, wenn sie gegen ihren Sitz 10 in dem Gehäuse 7 gedrückt wird.
• In Fig. 2 ist das Ventil in der geöffneten Stellung gezeigt, und dies bedeutet, daß in der Pumpstation eine Zirkulation stattfindet. Die Ventilkugel 9 nimmt dann eine vollständig neben der Strömung liegende Position ein, in der sie die Strömung nicht behindert. Die Strömung durch das Gehäuse 7 erzeugt dann rasch einen Unterdruck, der Einfluß auf die Membran 11 hat, und dies wird zur Erzielung eines Schließens des Ventils nach einer gewissen Zeit verwendet.
• Da die Membran an dem Ventilgehäuse 7 in abdichtender Weise angebracht ist, beaufschlagt der Unterdruck in letzterem die Membran 11 in Richtung einer nach oben gehenden Bewegung in das Gehäuse 7 hinein unter Mitnahme der Ventilkugel 9. Diese Bewegung der Membran wird jedoch durch die Tatsache verhindert, daß auch der Ventilbecher 12 in abdichtender Weise in dem Gehäuse 7 angebracht ist.
• Auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 7 ist ein Balg 14 angeordnet, der über eine Verbindungsleitung 15 mit einer Öffnung 13 in dem Ventilbecher 12 verbunden ist. Der Balg enthält ein Mittel, vorzugsweise Öl, das über die Verbindungsleitung 15 und die Öffnung 13 in den Raum zwischen dem Becher 12 und der Membran 11 eingesaugt werden kann, so daß letztere zur Ausführung einer nach oben gehenden Bewegung in das Gehäuse 7 hinein in der Lage ist. Die Fläche der Öffnung 13 und die Größe des Unterdrucks in dem Ventil 7 entscheiden die Geschwindigkeit dieser Bewegung. Eine einfache, mit der Öffnung 13 verbundene Steuervorrichtung ermöglicht ein Einstellen der bevorzugten Schließzeit für das Ventil.
• In Fig. 3 ist eine Position gezeigt, in der die Membran und die Kugel bei ihrer Bewegung in die Strömung in dem Gehäuse 7 hinein gezeigt sind. Nach kurzer Zeit ist die Kugel 9 so weit in die Strömung in dem Gehäuse 7 hineinbewegt worden, daß das strömende Medium die Kugel gegen den Sitz 10 drückt, wodurch das Ventil geschlossen wird. Dieses bleibt dann so lange geschlossen, wie der Pumpvorgang andauert.
• Während dieser Zeit handelt es sich bei dem vorherrschenden Druck in dem Gehäuse 7 um den Pumpendruck, was bedeutet, daß die Membran 11 mit einer Geschwindigkeit, die durch die Strömungsrate des Dämpfungsmittels durch die Öffnung 13 zurück in den Balg 14 bestimmt wird, in Richtung auf ihrer ursprüngliche Position zurückgedrückt wird. Fig. 4 zeigt das Ventil in einer geschlossenen Stellung, nachdem die Membran ihre ursprüngliche Position erreicht hat. Wenn der Pumpvorgang gestoppt wird, sinkt der Druck, und die Kugel nimmt wieder die in Fig. 2 gezeigte Position ein, wodurch das Ventil vor dem nächsten Pumpenstart geöffnet wird.
• Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Ventilkugel, die schwerer als das Pumpmedium ist und bei der die Anordnung aus Balg und Becher daher unter dem Ventil angeordnet ist. Die Erfindung beinhaltet jedoch auch eine Ausführungsform, bei der die Kugel eine Dichte besitzt, die niedriger als die des Pumpmediums und bei der die Membranvorrichtung somit über dem Ventil angeordnet ist und die Kugel an die Oberfläche gelangt, um das Ventil vor dem nächsten Pumpenstart zu öffnen.
• Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine äußere Leitung mit dem Gehäuse 7 verbunden, durch die Zusätze, wie z.B. Gas, Chemikalien usw., in den Strom eingesaugt werden können, wenn das Ventil offen ist. Diese äußere Leitung kann auch zum Einlassen von Luft zum Verzögern oder Steuern der Schließzeit bei gleichzeitiger Belüftung des Pumpmediums verwendet werden.
• In der Beschreibung ist das Schließelement als Ventilkugel 9 genannt. Die Erfindung beinhaltet jedoch auch andere bewegliche oder schwenkbare Einrichtungen, die als Schließelemente verwendet werden können.
• Gemäß der Erfindung wird eine sehr einfache und zuverlässige Vorrichtung zum Steuern des Mischventils in erster Linie zum Umpumpen von Abwasser geschaffen. Das Ventil benötigt keinerlei externe Energiequelle und läßt sich einfach auf unterschiedliche Öffnungszeiten einstellen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erzielen einer Zirkulation in einer Abwasserpumpstation (1), die eine oder mehrere Pumpeneinheiten, vorzugsweise Zentrifugalpumpen (2) des tauchbaren Typs, enthält, mit Mischventilen (6), die mit einer oder mehreren Pumpeneinheiten verbunden sind und die während einer bestimmten begrenzten Periode oder Perioden die Druckseite einer Pumpe mit der Pumpstation (1) verbinden und dadurch eine Zirkulation des Pumpmediums erzielen, wobei die wechselweise Rücklaufverbindung mit der Pumpstation durch ein Ventil erfolgt, das eine Verbindung mit der Druckseite der Pumpe und eine Austrittsdüse (8) aufweist, wobei ein Ventilbecher (12) in abdichtender Weise an dem Ventilgehäuse (7) angebracht ist und eine Membran (11) und ein Ventilelement (9) enthält, das in Abhängigkeit von der Drucksituation in dem Ventilgehäuse (7) in seiner einen Ruhestellung dicht an einem Sitz (10) in dem Gehäuse anliegt und dadurch letzteres schließt und das in seiner anderen Ruhestellung in dem Ventilbecher (12) enthalten ist und die Strömung durch das Ventil (6) nicht behindert, und wobei ein Balg (14) an dem Ventilgehäuse (7) angebracht ist und mit einer Öffnung in dem Ventilbecher (7) verbunden ist, die einen Austausch von Medium zwischen dem Balg (14) und dem Raum zwischen dem Ventilbecher (12) und der Membran (11) ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (14) an einer dem Ventilbecher (12) entgegengesetzten Seite an dem Gehäuse (7) angeordnet ist und mit einer Öffnung (13) in dem Ventilbecher (12) über eine Verbindungsleitung (15) verbunden ist und eine Steuervorrichtung mit der Öffnung (13) in dem Ventilbecher (12) zum Einstellen der bevorzugten Schließzeit für das Ventil verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (14) mit einem Dämpfungsmittel, wie Öl, gefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Ventilelement (9) um eine Kugel handelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) mit einer Verbindung zum Einlassen von Luft zum Verzögern oder Steuern der Schließzeit versehen ist.

5. Verfahren zum Erzielen einer Zirkulation in einer Abwasserpumpstation unter Verwendung der Vorrichtung des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mittels eines beweglichen Ventilelements (9) erzielt wird, das in seiner geschlossenen Stellung durch den Pumpendruck gegen seinen Sitz (10) gedrückt wird, und daß sich die Öffnung (13) zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit des Ventilelements steuern läßt.