DE69419562T2 - Verfahren und Einrichtung für automatische Zirkulation in einer Abwasserpumpanlage - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schaffen von Zirkulation in Pumpstationen, die Teile eines städtischen Abwassersystems sind.
• Wie in der schwedischen Patentanmeldung 7908743-3 beschrieben ist, treten in Pumpstationen und anderen Tanks in einem Abwassersystem Schlammbänke auf, wenn die Zirkulation nicht gut genug ist. Schlammbänke bedeuten viele Probleme, wie übler Geruch, Gefahr von Explosionen, Korrosionsprobleme usw.
• Gemäß der genannten Patentanmeldung sind die Probleme dadurch gelöst worden, daß ein Ventil in dem Pumpenauslaß angeordnet wird, das vorübergehend geöffnet wird, um dadurch eine Zirkulation und ein Durchspülen in der Pumpstation zu erzielen. Die Schlammbänke werden aufgelöst und das Fluid wird homogenisiert.
• Die Einstellung des Ventils ist bisher durch eine elektrische Einrichtung mittels eines Linearmotors gesteuert worden, der auf einen Schieber in dem Ventil einwirkt. Ein Nachteil bei dieser Lösung besteht zusätzlich zu relativ hohen Kosten darin, daß es leicht zu einem Verstopfen kommt, da das umgepumpte Medium normalerweise große Mengen an Festkörpern, wie Steinen, Lumpen und anderen Gegenständen, enthält. Wenn ein Stein in dem Ventilschieber steckenbleibt, kann es zu einem Defekt des Elektromotors kommen.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Motor des Ventils elektrisch betrieben wird, wobei dies bestimmte Installationsprobleme an solchen Orten bedeutet, wo explosive Gase auftreten können.
• Ein weiterer Weg zum Lösen des Problems der Steuerung des Ventils mittels des Pumpendrucks ist in dem schwedischen Patent Nr. 8900597-9 und der EP-A-0 472 509 aufgezeigt. Dabei wird der durch die Strömung durch das Ventil erzeugte Unterdruck dazu verwendet, ein Ventilelement nach einer bestimmten Zeit in eine geschlossene Position zu bewegen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der Unterdruck nicht immer ausreichend stark ist, um das Element in die geschlossene Position bewegen zu können.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die in einfacher und zuverlässiger Weise das Ventil steuert, und zwar unabhängig von der Drucksituation in der Umgebung. Erreicht wird dies mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen angegeben sind.
• Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben.
• Fig. 1 zeigt eine Pumpstation mit einer Pumpeneinheit und einem daran angebrachten Ventil. Die Fig. 2 bis 4 zeigen die grundsätzliche Ausbildung des Ventils in verschiedenen Betriebspositionen.
• In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 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 Pumpengehäuse 4 angebracht ist. 7 bezeichnet ein Ventilgehäuse und 8 dessen Auslaß mit einer Biegung 9. 10 bezeichnet eine Ventilkugel und 11 deren Sitz. 12 und 13 bezeichnen Membranen, 14 und 15 Bechereinrichtungen, 16 einen Kanal, 17 eine Steuervorrichtung und 18 eine Schulter in dem Auslaß.
• Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: normalerweise ist das Ventil 6 geschlossen, und das umgepumpte Medium wird von dem Pumpengehäuse 4 in das Druckrohr 3 befördert. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil A veranschaulicht.
• Während bestimmter Zeiten, zum Beispiel bei Pumpenstart, wird das Ventil geöffnet, wobei dies bedeutet, daß eine gewisse Menge des umgepumpten Mediums in Richtung des Pfeils B durch das Ventil strömt und ein starkes Durchrühren in der Pumpstation erfolgt, wodurch mögliche Schlammbänke aufgelöst werden. Nach einer bestimmten Zeit wird das Ventil geschlossen, und der Pumpvorgang findet in normaler Weise statt.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ventil 6 ein Ventilgehäuse 7 mit einem Auslaß 8 auf, an den sich eine Biegung 9 anschließt. Im Inneren des Ventilgehäuses 7 ist ein Ventilbecher 14 vorgesehen, der eine Membran 12 mit einer Ventilkugel 10 hält. Letztere ist in der Lage, die Passage durch das Ventilgehäuse 7 zu schließen, wenn sie auf einem Sitz 11 aufliegt.
• In Fig. 2 ist das Ventil in der geöffneten Position dargestellt, was bedeutet, daß im Inneren der Pumpstation eine Zirkulation stattfindet. Die Ventilkugel 10 nimmt dann eine Position vollständig neben der Strömung ein, in der sie diese nicht behindert. Die Strömung durch das Ventil erzeugt nun Druckunterschiede, die zum Steuern der Ventilfunktion verwendet werden können. In Abhängigkeit unter anderem davon, daß die Querschnitts fläche in dem Auslaß 8 kleiner ist als die Querschnittsfläche in dem Ventilgehäuse 7, wird der Druck in ersterem höher. Der Unterschied kann auch durch eine Schulter 18 oder eine Biegung 9 in dem Auslaß gesteigert werden, die den Druck weiter erhöht.
• Die genannte Druckdifferenz wird durch Anordnen von Räumen in dem Ventilgehäuse 7 und dem Auslaß 8 ausgenutzt, die durch Membranen 12 bzw. 13 abgegrenzt sind, wobei die Räume durch einen Kanal 16 verbunden sind.
• Die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Ventilgehäuses 7 und dem Auslaß 8, wenn eine Strömung durch das Ventil vorhanden ist, führt dazu, daß die Membran 13 in Richtung nach innen gedrückt wird, wobei dies bedeutet, daß das Medium, nämlich Öl, im Inneren der Räume durch den Kanal 16 in Richtung auf den durch die Membran 12 abgegrenzten Raum gedrückt wird. Diese wird dann nach außen gedrückt, d. h. in bezug auf die Zeichnung nach oben, und wirkt in Schließrichtung auf die Kugel 10 (Fig. 3). Wenn sich die Kugel ein Stück nach oben bewegt hat, wird sie von der Strömung beeinflußt, die sie in abdichtende Ausfluchtung mit dem Sitz 11 bringt.
• Die Zeit, die das Öl benötigt, um sich von dem von der Membran 13 abgegrenzten Raum zu dem von der Membran 12 abgegrenzten Raum zu bewegen, wird mit Hilfe einer Verengung in dem Kanal 16 in geeigneter Weise gesteuert.
• In Fig. 4 ist das Ventil in einer geschlossenen Position dargestellt, wie sie sich nach einer vorbestimmten Zeit ergibt. Solange sich die Pumpe in Betrieb befindet, herrscht nun ein Pumpendruck in dem Ventilgehäuse 7 vor. Dies bedeutet, daß die Membran 12 nach unten in ihre ursprüngliche Position gedrückt wird und das Öl zurück in Richtung auf die Membran 13 gedrückt wird, die nicht von dem Pumpendruck beeinflußt wird und somit wieder in ihre ursprüngliche Biegungsausbildung zurückkehrt. Wenn der Pumpvorgang stoppt, sinkt der Druck und die Ventilkugel 10 wird durch Schwerkraft in ihre ursprüngliche Position bewegt. Das Ventil ist dann in Erwartung des nächsten Pumpenstarts geöffnet.
• In der vorstehenden Beschreibung wird eine lose Ventilkugel verwendet, die ein Abdichtung gegenüber einem Sitz schafft, um dadurch das Ventil zu schließen. Als Schließeinrichtungen können auch andere bewegliche, möglicherweise drehbare, Elemente im Rahmen der Erfindung verwendet werden.
• In der Beschreibung und insbesondere den Zeichnungen ist ausgeführt, daß die Ventilkugel durch eine Membran 12 beaufschlagt wird, wobei eine entsprechende Membran 13 in dem Auslaß 8 vorhanden ist. Die durch die Membranen abgegrenzten Räume kommunizieren über einen Kanal 16 miteinander. Es ist zu betonen, daß die Zeichnungen lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellen. Die Ausbildung der Membranen sowie der Räume kann im Rahmen der Erfindung variieren, so daß die Druckdifferenz auch zwischen zwei anderen Teilen in dem Ventil ausgenutzt werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zum Steuern eines Ventils zum Erzielen von Zirkulation in Abwasser-Pumpstationen, die eine oder mehrere Pumpeneinheiten, vorzugsweise Zentrifugalpumpen des tauchbaren Typs, enthalten, von denen eine oder mehrere mit Mischventilen versehen sind, die automatisch während einer bestimmten, begrenzten Zeitdauer (Zeitdauern) die Druckseite einer Pumpe mit der Pumpstation verbinden und dadurch eine Zirkulation des umgepumpten Mediums erzielen, und wobei die sich daran anschließende Zurückverbindung zu der Pumpstation mit Hilfe eines Ventils ausgeführt wird, das ein mit der Druckseite der Pumpe verbundenes Ventilgehäuse und eine Austrittsdüse aufweist, wobei die Steuerung des Ventils erzielt wird mit Hilfe eines beweglichen Ventilelements (10), das in Abhängigkeit von der Drucksituation in dem Ventil in seiner einen Ruheposition dicht an einem Sitz (11) in dem Ventilgehäuse (7) anliegt und letztes somit schließt und in seiner anderen Ruheposition in einer Membran (12) enthalten ist, die außerhalb der Strömung durch das Ventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (10) durch Schwerkraft zur Ausführung einer Bewegung aus seiner ersten Ruheposition in seine zweite Ruheposition veranlaßt wird und durch die durch die Strömung durch das Ventil verursachte Druckdifferenz zwischen dem Austrittsteil (8) mit höherem Druck und dem Inneren des Ventilgehäuses (7) mit niedrigerem Druck zur Ausführung einer Bewegung aus seiner zweite Ruheposition in seine erste Ruheposition veranlaßt wird, wobei der Druck in dem Austrittsteil (8) auf zwei separate Membranen (12) bzw. (13) wirkt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Ventilgehäuse (7) mit einem Austrittsteil (8) aufweist, wobei das Innere des Gehäuses (7) sowie das Innere des Austrittsteils (8) mit je einer Membran (12) bzw. (13) versehen sind, die Räume (14) bzw. (15) abgrenzen, die über einen Kanal (16) kommunizieren, und daß die Membran (12) dazu in der Lage ist, das Ventilelement (10) in Schließrichtung in Richtung auf einen Sitz (11) in dem Ventilgehäuse (7) zu bewegen und dadurch die Strömung durch dieses hindurch zu unterbrechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung (17) dazu ausgebildet ist, die Strömung durch den Kanal (16) zu steuern, wodurch wiederum die Schließzeit für das Ventil bestimmt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsteil (8) mit einer inneren Schulter (18) versehen ist, die den Druckanstieg in dem Austrittsteil (8) fördert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das Austrittsteil (8) eine Biegung (9) anschließt, die die Strömung von dem Ventil wegführt und ebenfalls den Druckanstieg in dem Austrittsteil (9) fördert.