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Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeit
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeit.
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Am zweckmäßigsten ist die erfindungsgemäße Einrichtung in Industrieanlagen
zum Füllen der Behälter von Hydrauliksystemen, Werkzeugmaschinen, technologischen
Prüfständen usw. zu verwenden.
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Außerdem können die Einrichtungen zum Auftanken der Behälter von
Transportfahrzeugen mit Kraftstoff eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch in der Landwirtschaft
zum Fördern von Flüssigkeiten aus Wasserbecken zu Berieselungsobjekten in Bewässerungssystemen
verwendet werden.
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Es gibt eine Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, die eine
Pumpe, einen Behälter, der mit der Flüssigkeit zum Anlassen der Pumpe gefüllt ist,
und einen Speicher mit Flüssigkeit enthält. Die Pumpe ist mit dem Verbraucher durch
eine Druckleitung, mit dem Speicher aber durch eine Saugleitung verbunden, die aus
zwei Rohrleitungen besteht.
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Die eine dieser Rohrleitungen ist an den Eingang der Pumpe und an
den unteren Teil des Behälters angeschlossen, der mit der Flüssigkeit zum Anlassen
(Anfahren) der Pumpe gefüllt ist, während die andere Rohrleitung an den oberen Teil
dieses Behälters und an den Speicher angeschlossen ist. Vorhanden ist auch ein Mittel
zur Entfernung von Gas aus dem Innenraum des Behälters, das eine Rohrleitung, die
an einem Ende an die Druckleitung, an dem anderen aber an den Speicher angeschlossen
ist, sowie ein Rohr enthält, das an einem Ende an die höchste Stelle im Behälter
angeschlossen und an dem anderen in die Rohrleitung eingeführt ist, die die Druckleitung
mit dem Speicher verbindet.
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In der vorstehend beschriebenen Einrichtung beginnt beim Einschalten
der Pumpe das Absaugen der Flüssigkeit aus dem zuvor gefüllten Behälter. Bei sinkendem
Flüssigkeitsstand im Behälter tritt in seinen oberen Hohlraum Luft ein, die sich
in der Rohrleitung befindet, die den oberen Teil des Behälters mit dem Speicher
verbindet. Bei weiter sinkendem Flüssigkeitsstand im Behälter erreicht das Vakuum
in demselben eine Größe, die zum Ansaugen der Flüssigkeit aus dem Speicher in den
Behälter ausreichend ist.
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Im Behälter entstehen zwei Zonen: im unteren Teil eine Flüssigkeitszone
und im oberen Teil eine Dämpfungs-Gaszone, die die KdnifluItät des geförderten Flüssigkeitsstroms
unterbricht. Auf die erwähnte Gaszone wirken zwei Faktoren:
erstens
die Entfernung von Gas aus dem Innenraum des Behälters, d. h. die Evakuierung des
Gases aus dem Behälter in die Rohrleitung, die die Druckleitung mit dem Speicher
verbindet; zweitens ein ständiges Nachfüllen von Gas, das sich von der Grenzfläche
der Gas- und der Flüssigkeitszone des Behälters abscheidet.
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Offensichtlich kann der Pumpenförderstrom erst dann seinen Nennwert
erreichen, wenn aus dem oberen Teil des Behälters das Gas-Gemisch vollständig entfernt
und er mit der zu fördernden Flüssigkeit gefüllt ist, was die Unterbrechung der
Kontinuität des Flüssigkeitsstroms in der Saugleitung beseitigt.
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Jedoch kann in der beschriebenen Einrichtung keine vollständige Entfernung
des Gas-Gemisches aus dem oberen Teil des Behälters wegen intensiven Nachfüllens
der Gas zone mit Gas, das sich von der Grenzfläche abscheidet, einerseits und wegen
weniger wirksamen Betriebs des Mittels zur Entfernung von Gas aus dem Innenraum
des Behälters andererseits, erfolgen.
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Dies hat folgende Ursachen: 1) Das Nachfüllen der Gas zone mit sich
aus der Flüssigkeit abscheidendem Gas erfolgt intensiv aufgrund der relativ großen
Querschnittsfläche des Behälters (Abscheidungsoberfläche); 2) Die Absauggeschwindigkeit
des Gases ist verhältnismäßig gering, da das andere Rohrende in die Rohrleitung
eingeführt ist, durch die nur ein Teil (und nicht das ganze Volumen) der von der
Pumpe geförderten Flüssigkeit strömt.
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Infolgedessen findet keine vollständige Entfernung des
Gases
aus dem Behälter statt, und es stellt sich ein dynamisches Gleichgewicht ein, d.
h. die Menge des entfernten Gases entspricht der Menge des ankommenden Gases bei
Vorhandensein eines gewissen konstanten Gasvolumens im oberen Teil des Behälters.
Dadurch ist der stationäre Pumpenförderstrom erheblich geringer als der Nennwert.
Außerdem ist infolge der Unterbrechung der Kontinuität des Flüssigkeitsstroms im
Behälter durch die Gas zone die Arbeit der Pumpe unstabil, d. h. pulsierend.
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Es gibt ferner eine Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, die
eine Pumpe, einen Behälter, der mit der Flüssigkeit zum Anlassen der Pumpe gefüllt
ist, und einen Speicher mit der zu fördernden Flüssigkeit enthält.
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Die Pumpe ist mit dem Verbraucher durch eine Druckleitung, mit dem
Speicher aber durch eine Saugleitung verbunden. Die Saugleitung, die durch den Behälter
verläuft, der mit der Flüssigkeit zum Anlassen der Pumpe gefüllt ist, steht mit
dessen Innenraum durch Bohrungen in Verbindung, die in dieser Rohrleitung derart
ausgeführt sind, daß sich eine von ihnen im oberen Teil des Behälters und die andere
im unteren Teil des Behälters befindet.
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Beim Anlassen der Pumpe der erwähnten Einrichtung beginnt das Absaugen
der Flüssigkeit aus dem zuvor gefüllt ten Behälter durch die Bohrung, die im unteren
Teil des Behälters liegt und ihn mit der Saugleitung verbindet.
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Bei weiter sinkendem Flüssigkeitsstand im Behälter erreicht das Vakuum
in ihm sowie in der mit ihm in Verbindung stehenden Saugleitung eine Größe, die
zum Ansaugen der Flüssigkeit aus dem Speicher durch die Saugleitung an die
Pumpe
ausreichend ist. Es bildet sich ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom in der Saugleitung,
und die Gaszone, die im oberen Teil des Behälters infolge übertritts von Luft aus
der Saugleitung in denselben gebildet ist, kommuniziert mit dem Flüssigkeitsstrom
in der Saugleitung nur durch die Bohrung, die den oberen Teil des Behälters mit
der Saugleitung verbindet.
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Da in der Saugleitung ein kontinuierlicher Strom der geförderten
Flüssigkeit entsteht, wird in diesem Fall ein stabiler (pulsationsfreier) Betrieb
der Pumpe mit einem Förderstrom erreicht, der dem Nenn-Förderstrom nahe kommt.
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Jedoch tritt in die Gaszone, die sich im oberen Teil des Behälters
befindet, ein gewisser Teil der Flüssigkeit sowie des in dieser enthaltenen Gases
durch die Bohrung über, die den oberen Teil des Behälters mit der Saugleitung verbindet..Da
keine Absaugung der Gase aus dem oberen Teil des Behälters stattfindet, erfolgt
in ihm und in der mit ihm verbundenen Rohrleitung eine allmähliche Volumenzunahme
der Gaszone, d. h. ein Absinken des Flüssigkeitsstandes im Behälter bis zu dessen
vollkommener Entleerung. In diesem Fall gelangt das Gas durch die untere Bohrung
in die Saugleitung, wodurch die Pumpe stillgesetzt wird. Zur Wiederaufnahme der
Pumpenfunktion müssen der Behälter sowie der hinter dem Behälter gelegene Abschnitt
der Saugleitung aufs neue gefüllt werden. Dies erniedrigt die Arbeitsleistung der
Einrichtung und erschwert ihren Betrieb.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ausgehend von der zweitgenannten
Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, unter Beseitigung der erwähnten Nachteile
eine Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten zu schaffen, in der Mittel zur Entfernung
des Gases aus dem Behälter mit der Flüssigkeit
zum Anlassen der
Pumpe vorgesehen sind, um einen stabilen Betrieb der Pumpe mit maximalem Förderstrom
zu sichern.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre
nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
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Die Ausgestaltung der Erfindung nach dem Anspruch 2 ist zweckmäßig,
wenn eine kombinierte Ausführung der Pumpe mit einem Reinigungselement, z. B. einer
Zentrifuge (d. h.
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wenn die Einrichtung zum Fördern mit gleichzeitigem Reinigen dient),
vorliegt, damit die Flüssigkeit, die nach Abschluß des Absaugvorgangs des Gases
aus dem Behälter aus dem Rohr auszutreten beginnt, zum Eingang der Reinigungspumpe
zwecks Reinigung gelangt.
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Die Weiterbildung der Erfindung nach dem Anspruch 3 empfiehlt sich,
wenn das Fördern der Flüssigkeit ohne ihre Reinigung erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten sichert
bei relativ einfachem Aufbau einen stabilen Betrieb der Pumpe und deren maximale
Leistung durch wirksame, vollkommene Entfernung des Gases aus dem Behälter, der
mit der Flüssigkeit zum Anlassen der Pumpe gefüllt ist.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch die Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeit gemäß
der Erfindung mit einem Rohr, das an seinem anderen Ende in den horizontalen Abschnitt
der Rohrleitung eingeführt ist, die die Pumpe mit dem Behälter verbindet;
Fig.
2 dieselbe mit einem Rohr, das an seinem anderen Ende in den aufsteigenden Abschnitt
der Rohrleitung eingeführt ist, die die Pumpe mit dem Speicher verbindet; und Fig.
3 dieselbe mit einem Rohr, das an seinem anderen Ende in die Rohrleitung eingeführt
ist, die die Pumpe mit dem Verbraucher verbindet.
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Die Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten enthält eine Pumpe
1 (Fig. 1, kombiniert mit einem Reiniger), deren Eingang an ein Ende einer Rohrleitung
2 angeschlossen ist, bei der das andere Ende in einen Speicher 3 für die zu fördernde
Flüssigkeit getaucht ist. Der Pumpenausgang ist über eine Rohrleitung 4 mit einem
Verbraucher 5 verbunden. An die Rohrleitung 2 ist über Stutzen 6 und 7 ein Behälter
8 angeschlossen, der mit der Flüssigkeit zum Anlassen der Pumpe 1 gefüllt ist. Der
Stutzen 6 ist an den Behälter 8 in dessen oberem Teil, der Stutzen 7 aber an dessen
unteren Teil angeschlossen. Zum Absaugen des Gases aus dem Innenraum des Behälters
8 dient ein Rohr 9, das an seinem einen Ende an den Behälter 8 an dessen höchster
Stelle angeschlossen ist, während es an seinem anderen Ende in die Rohrleitung 2
innerhalb eines horizontalen Abschnittes 10 derselben eingeführt ist, der in Bewegungsrichtung
des Flüssigkeitsstroms hinter dem Behälter 8 liegt. Auf diese Weise gelangt das
Gas aus dem Behälter 8 in die Rohrleitung 2 und zusammen mit dem Flüssigkeitsstrom
zur Pumpe 1.
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Es kann auch ein Rohr 11 (Fig. 2) mit seinem anderen Ende in einen
aufsteigenden Abschnitt 12 der Rohrleitung 2 eingeführt sein.
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Ein Behälter 13 ist an der Rohrleitung 2 so montiert,
daß
diese in dessem Innern verläuft. Die Rohrleitung 2 ist über einen Stutzen 14 mit
dem oberen Teil des Behälters 13 und über eine Bohrung 15 mit dem unteren Teil des
Behälters 13 verbunden. Das Ende des Rohres 11 ist an die höchste Stelle des Behälters
13 angeschlossen.
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Beim Fördern der Flüssigkeit ohne deren Reinigung wird ein Rohr 16
(Fig. 3) zum Absaugen des Gases an einem Ende an den Behälter 13 an dessen höchster
Stelle, an dem anderen Ende aber an eine Rohrleitung 17, die an den Ausgang einer
Pumpe 18 angeschlossen ist, und an den Verbraucher 5 (Fig. 1) angeschlossen. An
der Einführungsstelle des anderen Endes des Rohres 16 (Fig. 3) in die Rohrleitung
17 ist eine lokale Querschnittseinschnürung 19 der Rohrleitung 17 ausgeführt, die
die Erhöhung der Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Einführungsstelle
des anderen Endes des Rohres 16 sichert, was die Absauggeschwindigkeit des Gases
aus dem Behälter 13 erhöht und folglich die Zeit verkürzt, in der die Pumpe 18 ihren
maximalen Förderstrom erreicht.
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Die Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten arbeitet folgenderweise:
Der Behälter 8 (Fig. 1) und dementsprechend die Abschnitte 10, 12 der Rohrleitung
2 zwischen dem Behälter 8 und der Pumpe 1 (kombiniert mit einem Reiniger) werden
mit einer Flüssigkeit gefüllt. Beim Anlassen der Pumpe 1 beginnt das Absaugen der
Flüssigkeit aus dem Behälter 8 durch den Stutzen 7. Bei sinkendem Flüssigkeitsstand
im Behälter 8 tritt in dessen oberen Teil die in einem Abschnitt 20 (Fig.
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der Rohrleitung 2 enthaltene Luft durch den Stutzen 6 über.
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Im Behälter 8 und in der mit ihm verbundenen Rohrleitung 2 entsteht
ein Vakuum, unter dessen Einwirkung das Steigen der Flüssigkeit im Abschnitt 20
der Rohrleitung 2 aus dem Speicher 3 einsetzt.
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Bei weiter sinkendem Flüssigkeitsstand im Behälter 8 erreicht das
Vakuum in ihm sowie in der mit ihm verbundenen Rohrleitung 2 eine Größe, die zum
Ansaugen der Flüssigkeit aus dem Speicher 3 über die Rohrleitung 2 zur Pumpe 1 ausreichend
ist. Es bildet sich ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung 2,
und die Gaszone, die im oberen Teil des Behälters 8 infolge des übertritt der Luft
aus der Rohrleitung 2 in denselben entstanden ist, kommuniziert mit dem Flüssigkeitsstrom
in der Rohrleitung 2 über den Stutzen 6. Da sich in der Rohrleitung 2 ein kontinuierlicher
Strom der geförderten Flüssigkeit bildet, wird ein stabiler (pulsationsfreier) Betrieb
der Pumpe mit einem Förderstrom erreicht, der dem Nenn-Förderstrom nahekommt.
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Beim Strömen der Flüssigkeit durch die Einführungsstelle in den horizontalen
Abschnitt 10 des anderen Endes des Rohres 9 entsteht an dieser Stelle eine zusätzliche
(relativ zu allen anderen Abschnitten der Rohrleitung 2 und des Behälters 8) Verdünnung
(Druckabnahme) infolge lokaler Zunahme der Ausströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit.
Infolgedessen wird durch das Rohr 9, das an seinem einen Ende an die höchste Stelle
des Behälters 8 angeschlossen ist, das im oberen Teil des Behälters 8 befindliche
Gas in den horizontalen Abschnitt 10 der Rohrleitung 2 abgesaugt und über die Pumpe
1 (mit gleichzeitiger Reinigung) in die Rohrleitung 4 zum Verbraucher 5 gefördert.
Das Nachfüllen der Gaszone im oberen Teil des Behälters 8.mit Gas aus der geförderten
Flüssigkeit erfolgt mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit aufgrund des geringen
Querschnitts des Stutzens 6, durch den das Nachfüllen geschieht. Dadurch übersteigt
die
Absauggeschwindigkeit des Gases aus dem oberen Teil des Behälters 8 die Geschwindigkeit
des Nachfüllens des oberen Teils des Behälters 8 mit Gas beträchtlich, was eine
schnelle und vollkommene Entfernung des Gases aus dem oberen Teil des Behälters
8 sowie die Füllung des erwähnten Innenraums mit der geförderten Flüssigkeit aus
der Rohrleitung 2 durch den Stutzen 6 sichert. Danach erreicht der Förderstrom der
Pumpe 1 den Nennwert. Im weiteren findet ein ständiges Ausströmen durch das Rohr
9 eines Teiles der Flüssigkeit parallel zur Rohrleitung 2 statt.
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Beim Ausführungsbeispiel der Einrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten
gemäß Fig. 2 ist die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen ähnlich bis auf
den Unterschied, daß das anfängliche Absaugen der Flüssigkeit aus dem Behälter 13
durch die Bohrung 15 erfolgt, die Luft aus der Rohrleitung 2 in den Behälter 13
durch den Stutzen 14 übertritt und das andere Ende des Rohres 11 im aufsteigenden
Abschnitt 12 der Rohrleitung 2 untergebracht ist, was ebenso wie im ersten Fall
das Mitreißen des abgesaugten Gases mit dem Strom der geförderten Flüssigkeit durch
die Rohrleitung 2 zur Pumpe 1 gewährleistet.
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Beim Fördern der Flüssigkeit mittels der Pumpe 18 (Fig. 3) durch
die Rohrleitung 17 kommt es im Abschnitt 19 der Einführung des anderen Endes des
Rohres 16 in die Rohrleitung 17 zu einer höheren (gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
der Einrichtung), zusätzlichen Verdünnung wegen lokaler Einschnürung der Rohrleitung
17 im Abschnitt 19 und dementsprechend zu einer höheren Ausströmgeschwindigkeit
der Flüssigkeit. Dies erhöht die Absauggeschwindigkeit des Gases aus dem Behälter
13 und verkürzt somit die Zeit, in der die Pumpe 18 ihren maximalen Förderstrom
erreicht.