DE4126384C2 - Pump arrangement for the conveyance of especially hot and corrosive liquids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Art von Verdrängungspumpe mit einem dynamischen Ventil SD ohne mechanisch schließende, bewegte Teile oder andere mechanische Sperrvorrichtungen. Und somit hat sie keine Verschleiß- oder Abdichtungsprobleme und keine Nachjustierung. DOLLAR A Die Pumpenanordnung ist besonders gut geeignet zur Förderung von zähen Flüssigkeiten wie z. B. Teer oder Beton, von Suspensionen mit Feststoffen in der Flüssigkeit und insbesondere von heißen, mechanisch und chemisch aggressiven Flüssigkeiten wie z. B. Metalle, und andere hoch problematische Flüssigkeiten. DOLLAR A Sie ist ferner geeignet zur Förderung von Flüssigkeiten mit höchster Forderung an die Reinheit, wie sie z. B. in der Pharma- oder Lebensmittelindustrie gestellt werden, da sie keine Abreibungspartikel oder Schmiermittelpartikel produzieren kann. DOLLAR A Die Pumpe arbeitet periodisch. In der ersten Betriebsphase strömt die Flüssigkeit durch die Rohre AE1 und A2 vom Lagerbehälter in die beiden Behälter R1 und R2 ein. DOLLAR A In der zweiten Betriebsphase werden die beiden Behälter gleichzeitig von oben mit einem Überdruck beaufschlagt. Die Flüssigkeit aus dem Hauptbehälter R2 wird vom Gasdruck vollständig verdrängt und durch die Förderleitung E1 gefördert in einen anderen Behälter, der auf höherem geodätischen Niveau liegt. DOLLAR A Aus dem sekundären Behälter R1 verdrängte Flüssigkeit fließt durch das Rohr AE1 aus und sperrt das Rohr R2 wie ein konventionelles Ventil. Der Zyklus wiederholt sich.The invention relates to a type of positive displacement pump with a dynamic valve SD without mechanically closing, moving parts or other mechanical locking devices. And so it has no wear or sealing problems and no readjustment. DOLLAR A The pump arrangement is particularly well suited for the conveyance of viscous liquids such. As tar or concrete, of suspensions with solids in the liquid and in particular of hot, mechanically and chemically aggressive liquids such. B. metals, and other highly problematic liquids. DOLLAR A It is also suitable for pumping liquids with the highest demands on purity, such as z. B. in the pharmaceutical or food industry, since it can not produce abrasion particles or lubricant particles. DOLLAR A The pump works periodically. In the first operating phase, the liquid flows through the pipes AE1 and A2 from the storage container into the two containers R1 and R2. DOLLAR A In the second phase of operation, the two containers are simultaneously pressurized from above. The liquid from the main container R2 is completely displaced by the gas pressure and is conveyed through the delivery line E1 into another container which is at a higher geodetic level. DOLLAR A Liquid displaced from the secondary container R1 flows through the tube AE1 and blocks the tube R2 like a conventional valve. The cycle repeats.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Pumpenanordnung (Fig. 1 und 2) zur Förderung von insbesondere heißen, abrasiven und korrosiven Flüssigkeiten mit einem ersten Behälter R1 und einem zweiten Behälter R2, mit einem am ersten Behälter R1 angeschlossenen Rohr AE1 und mit einer Förderleitung E1 mit einem Rohrendstück A2, an die der zweite Behälter R2 mit einer Rohrleitung angeschlossen ist, wobei das Ende des Rohres AE1 koaxial dem Rohrendstück A2 mit Abstand gegenüberliegt und wobei durch abwechselnde Druckbeaufschlagung des wenigstens einen der beiden Behälter R2, der sich periodisch mit der zu fördernden Flüssigkeit füllt, mittels eines Gases die Förderung bewirkt wird.The application relates to a pump arrangement ( FIGS. 1 and 2) for conveying in particular hot, abrasive and corrosive liquids with a first container R1 and a second container R2, with a tube AE1 connected to the first container R1 and with a delivery line E1 with a tube end piece A2, to which the second container R2 is connected by a pipeline, the end of the tube AE1 being coaxially opposite the pipe end piece A2 and by alternately pressurizing the at least one of the two containers R2, which periodically fills with the liquid to be conveyed, the promotion is effected by means of a gas.

Eine derartige Pumpenanordnung weist keine bewegten Teile auf und eignet sich daher besonders gut zur Förderung von zähen Flüssigkeiten und von Suspensionen mit Feststoffen in der Flüssigkeit.Such a pump arrangement has no moving parts and is therefore particularly suitable for the promotion of tough Liquids and suspensions with solids in the Liquid.

Eine gattungsgemäße Pumpenanordnung ist aus der DE-OS 24 52 143 bekannt. Die beiden Rohrenden und der zur Förderflüssigkeit offene Spalt der bekannten Pumpe bilden gleichsam ein Dreiwegventil mit den Anschlüssen A, B und C. Dieses Ventil wird beim Pumpen abwechselnd von A nach B und von C nach A durchströmt. Bei der bekannten Pumpe ist das Ventil oder das Ansaugventil weitgehend symmetrisch durch zwei Diffusoren gebildet. Sowohl in der Einlaßphase als auch in der Förderphase wirkt das Ventil wie eine Strahlpumpe.A generic pump arrangement is from DE-OS 24 52 143 known. The two pipe ends and the one to the liquid open gap of the known pump form as it were Three-way valve with ports A, B and C. This valve is alternately pumped from A to B and from C to A flows through. In the known pump, the valve or Intake valve largely symmetrical thanks to two diffusers educated. Both in the admission phase and in the funding phase the valve acts like a jet pump.

Eine weitere Pumpenanordnung, bei der eine Flüssigkeitssäule periodisch stark beschleunigt wird und dadurch die zu pumpende Flüssigkeit angesaugt oder mitgerissen wird, ist aus dem DE-GM 90 16 481 bekannt. Another pump arrangement in which a liquid column periodically strongly accelerated and thereby the pumped Liquid is sucked in or carried away, is from the DE-GM 90 16 481 known.  

Die bekannte Pumpenanordnung besteht aus einem die zu pumpende Flüssigkeit enthaltenden Behälter, einer zum Behälter hin unterhalb des Flüssigkeitsspiegels offenen Förderleitung und einer mit einem Treibstrahlrohr in die Förderleitung mündenden an ihrem anderen Ende periodisch mit Druckgas beaufschlagbaren Pumpleitung.The known pump arrangement consists of the one to be pumped Containers containing liquid, one towards the container below the liquid level open delivery line and one ending in the delivery line with a propulsion jet pipe at its other end periodically pressurized with gas Pump line.

Aus der DE-AS 15 28 906 ist schließlich eine in zwei Stömungsrichtungen betreibare Strahlpumpe bekannt. Ein Rohr ist beiden Seiten konusförmig aufgeweitet. Jeweils ein Treibstrahlrohr mündet in diesen Konus, der die Fangdüse der Strahlpumpe bildet.DE-AS 15 28 906 is finally one in two Jet pump operable flow directions are known. A pipe is flared on both sides. One each Propulsion jet pipe opens into this cone, which is the catch nozzle of the Jet pump forms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Förderung von Flüssigkeiten, eine Alternative zu den Strahlpumpen anzubieten.The invention is based, for the promotion of the task Liquids to offer an alternative to jet pumps.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die insbesondere auf die im Anspruch 3 angegebene Art betrieben wird, gelöst.This task is accomplished by a pump arrangement with the features of claim 1, in particular to those in claim 3 specified type is operated, solved.

Die Pumpenanordnung oder die Pumpe mit dynamischem Ventil SD ist eine neue Art von Verdrängungsppumpe und hat keine bewegliche Teile. Die Pumpe arbeitet periodisch und hat zwei Betriebsphasen, Einlaß- und Förderphase.The pump arrangement or the pump with dynamic valve SD is a new type of positive displacement pump and has none movable parts. The pump works periodically and has two Operating phases, admission and funding phase.

Die Pumpe kann Flüssigkeiten in eine unbegrenzte Höhe fördern, jedoch auch in geöffnete Behälter, weil die Pumpe kein Druckventil besitzt.The pump can pump liquids to an unlimited height, but also in open containers because the pump does not Has pressure valve.

Die Pumpe ist einfach aufgebaut, ohne feinmechanische Toleranzen. The pump is simply constructed, without any precision mechanical Tolerances.  

Die Pumpe muß nicht aus einem bestimmten Werkstoff gefertigt sein, sondern kann auch aus unkonventionellen Werkstoffen wie Glas, Graphit, schwerschmelzenden Werkstoffen, feuerfesten Werkstoffen usw. hergestellt werden.The pump does not have to be made from a specific material but can also be made of unconventional materials such as Glass, graphite, melting materials, refractory Materials etc. are manufactured.

Da die Pumpe mit dynamischem Ventil SD keine bewegliche Teile wie Kolben, Federn, Kugel, Kegel, Klappen, Ventilkörper usw. aufweist, ist sie keinem Verschleiß ausgesetzt und eignet sich daher zum Pumpen höchst reiner Flüssigkeiten.Since the pump with dynamic valve SD has no moving parts such as pistons, springs, balls, cones, flaps, valve bodies etc. has no wear and is suitable therefore for pumping extremely pure liquids.

Da die Pumpe keine metallische oder nichtmetallische Abdichtungselemente und auch keine Federn oder Ventilkörper benötigt, können mit ihrer Hilfe auch Flüssigkeiten mit sehr hohen Temperaturen oder hochätzende Flüssigkeiten gefördert werden, wie z. B. Metallschmelzen.Since the pump is not metallic or non-metallic Sealing elements and also no springs or valve bodies with their help, liquids with very high temperatures or highly corrosive liquids be such. B. molten metal.

Die Eigenschaften dieser Erfindung sind:
The characteristics of this invention are:

• - eine Verdrängungspumpe, ausgerüstet mit dynamischem Ventil SD ohne bewegliche Teile- a positive displacement pump equipped with a dynamic valve SD without moving parts
• - in dem kegelstumpfförmigen Teil des dynamischen Ventils SD findet die Wechselwirkung (Fig. 3) zwischen den zwei entgegenwirkenden Flüssigkeitsströmen (i1) und (i2) statt- In the frustoconical part of the dynamic valve SD, the interaction ( Fig. 3) between the two opposing liquid flows (i1) and (i2) takes place
• - der Kolben wird durch ein Gaspolster mit gleicher Wirkung ersetzt- The piston is replaced by a gas cushion with the same effect replaced
• - das dynamische Ventil ist pneumatisch-hydraulisch gesteuert.- The dynamic valve is controlled pneumatically-hydraulically.

Diese Erfindung weist folgende Vorteile auf:
This invention has the following advantages:

• - die Pumpenanordnung ist eine Verdrängungspumpe ohne bewegliche Teile, also keinem mechanischen Verschleiß ausgesetzt- The pump arrangement is a positive displacement pump without moving parts, so no mechanical wear exposed
• - die Pumpenanordnung kann aus einem beliebigen Werkstoff gefertigt werden- The pump arrangement can be made of any material are manufactured
• - die Pumpenanordnung beeinträchtigt nicht die Reinheit der Flüssigkeit - The pump arrangement does not affect the purity of the liquid  
• - die Pumpenanordnung kann hochkorrosive und heiße Flüssigkeiten fördern- The pump arrangement can be highly corrosive and hot Pump liquids
• - die Pumpenanordnung kann sehr hohe Drücke erzeugen.- The pump arrangement can generate very high pressures.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen:An embodiment of the invention is shown schematically in the Drawing shown, namely:

Fig. 1 die Pumpe in einem Lagerbehälter eingetaucht, Fig. 1 is immersed in a storage tank, the pump,

Fig. 2 die Pumpe unter einem Lagerbehälter angebracht, Fig. 2 shows the pump with a storage tank mounted,

Fig. 3 das dynamische Ventil SD der Pumpe im Detail. Fig. 3 shows the dynamic valve SD of the pump in detail.

Die Pumpe mit dynamischem Ventil SD weist folgende Bestandteile auf (Fig. 1, 2, 3)
The pump with dynamic valve SD has the following components ( Fig. 1, 2, 3)

R1: erster Behälter (sekundär Behälter)
R2: zweiter Behälter (Hauptbehälter)
C1: Gaszufuhrrohr zu R1
C2: Gaszufuhrrohr zu R2
AE1: Einlaß- und Auslaßrohr des Behälters R1
A2: Einlaßrohr zu R2
SD: das dynamische Ventil
E1: Förderleitung
L: Lagerbehälter
p1: Druckbeaufschlagung des Sekundären Behälters R1
p2: Druckbeaufschlagung des Hauptbehälters R2
d1: in AE1 eintretender Flüssigkeitsstrom in der Einlaßphase
d2: in A2 eintretender Flüssigkeitsstrom in der Einlaßphase
i1: aus AE1 austretender Flüssigkeitsstrom in der Förderphase
i2: aus A2 austretender Flüssigkeitsstrom (i1 < i2) in der FörderphaseR1: first container (secondary container)
R2: second container (main container)
C1: Gas supply pipe to R1
C2: Gas supply pipe to R2
AE1: inlet and outlet pipe of the container R1
A2: inlet pipe to R2
SD: the dynamic valve
E1: Delivery line
L: storage container
p1: pressurization of the secondary container R1
p2: pressurization of the main container R2
d1: liquid flow entering AE1 in the inlet phase
d2: liquid flow entering A2 in the inlet phase
i1: Liquid flow emerging from AE1 in the delivery phase
i2: liquid flow emerging from A2 (i1 <i2) in the delivery phase

Die Pumpenanordnung (Fig. 1) mit dem dynamischen Ventil SD befindet sich im Lagerbehälter und ist eingetaucht in der zu fördenden Flüssigkeit, so daß in der ersten Betriebsphase, in der Einlaßphase, der Flüssigkeitsstrom (d1) vom Lagerbehälter durch das Rohr AE1 in den sekundären Behälter R1 und gleichzeitig der Flüssigkeitsstrom (d2) durch das Rohr A2 in den Hauptbehälter R2 fließt, bis ein gewünschtes Flüssigkeitsniveau erreicht ist.The pump arrangement ( Fig. 1) with the dynamic valve SD is located in the storage container and is immersed in the liquid to be pumped, so that in the first operating phase, in the inlet phase, the liquid flow (d1) from the storage container through the tube AE1 in the secondary Container R1 and at the same time the liquid flow (d2) flows through the pipe A2 into the main container R2 until a desired liquid level is reached.

Dabei sind die Behälter R1 und R2 mit der Umgebungsdruck pu beaufschlagt, d. h. die Gaszufuhrrohre C1 und C2 offen sind.The containers R1 and R2 with the ambient pressure pu acted upon, d. H. the gas supply pipes C1 and C2 are open.

In der zweiten Betriebsphase, in der Förderphase, werden durch die Gaszufuhrrohre C1 und C2 die Behälter R1 und R2 gleichzeitig mit einem Gasdruck, der höher als der Umgebungsdruck ist, beaufschlagt. Die Art des zu verwendenden Gases wird durch dessen Verträglichkeit mit der zu pumpenden Flüssigkeit bestimmt.In the second operating phase, in the funding phase, through the gas supply pipes C1 and C2 the containers R1 and R2 simultaneously with a gas pressure that is higher than that Ambient pressure is applied. The type of to use Gases become compatible with those to be pumped Liquid determined.

Dabei ist der Gasdruck in dem sekundären Behälter R1 größer als in dem Hauptbehälter R2. Es wird angestrebt die Druckdifferenz (p1 < p2) so zu wählen, daß der Austritt der zu fördenden Flüssigkeit durch das Rohr A2 bzw. durch das kegelförmig aufgeweitete Rohrendstück gerade verhindert wird.The gas pressure in the secondary container R1 is greater than in the main container R2. The pressure difference is aimed for (p1 <p2) so that the exit of the to be conveyed Liquid through the tube A2 or through the conical expanded pipe end piece is just prevented.

Es ist nicht im Sinne der Erfindung eine Strahlpumpenwirkung hier zu erzielen. Durch die periodische Druckbeaufschlagung (p2) des Hauptbehälters R2, der sich periodisch mit der zu fördenden Flüssigkeit füllt, mittels eines Gases wird die Förderung durch die Förderleitung E bewirkt, weil gleichzeitig der Austritt der zu fördenden Flüssigkeit durch das Rohr A2 und durch das kegelförmig aufgeweitete Rohrendstück gesperrt ist.It is not a jet pump effect in the sense of the invention to achieve here. Through periodic pressurization (p2) of the main container R2, which periodically with the to Filling liquid fills, by means of a gas Funding through the conveyor line E causes because at the same time the outlet of the liquid to be conveyed through the pipe A2 and is blocked by the conically widened pipe end piece.

Voraussetzung hierfür ist, daß durch die gleichzeitige periodische Druckbeaufschlagung (p1) des sekundären Behälters R1, der sich ebenfalls mit der zu fördenden Flüssigkeit periodisch füllt, mittels eines Gasdruckes die Flüssigkeit durch das Rohr AE1 austritt, mit der Wirkung, daß das dynamische Ventil SD geschlossen ist. The prerequisite for this is that the simultaneous periodic pressurization (p1) of the secondary container R1, which also deals with the liquid to be pumped periodically fills the liquid by means of gas pressure exits through the tube AE1, with the effect that the dynamic valve SD is closed.  

In der Förderphase treffen sich somit in dem kegelförmig aufgeweiteten Rohrendstück oder in dem Rohr A2 (Fig. 3) zwei entgegenwirkende Flüssigkeitsströme, wobei der Flüssigkeitsstrom (i1) größere kinetische Energie als der Flüssigkeitsstrom (i2) hat, so daß der Flüssigkeitsstrom (i1) mit seiner Sperrwirkung, die noch durch das kegelförmig aufgeweitete Rohrendstück verstärkt wird, dem Flüssigkeitsstrom (i2) den Austritt durch das Rohr A2 oder durch das kegelförmig aufgeweitete Rohrendstück versperrt.In the conveying phase, two opposing liquid flows thus meet in the conically widened pipe end piece or in pipe A2 ( FIG. 3), the liquid flow (i1) having greater kinetic energy than the liquid flow (i2), so that the liquid flow (i1) also its blocking effect, which is further reinforced by the conically widened pipe end piece, blocks the liquid flow (i2) from exiting through the pipe A2 or through the conically widened pipe end piece.

Daher wird das Phänomen hier als "dynamisches Ventil SD" bezeichnet. Das dynamische Ventil SD sperrt nur solange, solange die Flüssigkeitsströme (i1 < i2) gegeneinander wirken. Hierzu muss der Behälter R1 mit einem größeren Überdruck p1 als der Behälter R2 beaufschlagt werden (p1 < p2).Therefore, the phenomenon here as "dynamic valve SD" designated. The dynamic valve SD locks only as long as as long as the liquid flows (i1 <i2) work against each other. For this purpose, the container R1 must have a greater overpressure p1 than the container R2 can be loaded (p1 <p2).

Die Förderleitung E1 endet in einem anderen offenen Behälter, der auf einem höherem geodätischen Niveau liegt als der Lagerbehälter.The delivery line E1 ends in another open container, which is at a higher geodetic level than that Storage container.

Die Förderhöhe ist nur durch die Festigkeit des Materiales begrenzt, aus dem die Pumpe mit dem dynamischen Ventil SD gefertigt ist.The delivery head is only due to the strength of the material limited from which the pump with the dynamic valve SD is made.

Die beide Behälter werden solange mit einem Überdruck beaufschlagt, bis die Flüssigkeit aus dem Hauptbehälter R2 vom Gasdruck verdrängt wird. Damit ist die Pumpwirkung beendet. Die Gaszufuhrrohre C1 und C2 werden wieder geöffnet.The two containers are as long as with an overpressure pressurized until the liquid from the main container R2 from Gas pressure is displaced. This ends the pumping action. The Gas supply pipes C1 and C2 are opened again.

Der Überdruck aus den Behältern R1 und R2 kann entweichen und die Flüssigkeitsströme (d1 und d2) strömen durch die Rohre AE1 und A2 vom Lagerbehälter (Fig. 3) in die beiden Behälter R1 und R2 wieder ein. Die Pumpe arbeitet periodisch und der Zyklus wiederholt sich.The overpressure from the containers R1 and R2 can escape and the liquid flows (d1 and d2) flow through the pipes AE1 and A2 from the storage container ( FIG. 3) into the two containers R1 and R2 again. The pump works periodically and the cycle repeats.

Die Pumpenanordnung mit dem dynamischen Ventil SD kann auch unter dem Lagerbehälter angebracht sein (Fig. 2).The pump arrangement with the dynamic valve SD can also be attached under the storage container ( FIG. 2).

Claims (3)

1. Pumpenanordnung zur Förderung von insbesondere heißen, abrasiven und korrosiven Flüssigkeiten mit einem ersten Behälter R1 und einem zweiten Behälter R2, mit einem am ersten Behälter R1 angeschlossenen Rohr AE1 und mit einer Förderleitung E1 mit einem Rohrendstück A2, an die der zweite Behälter R2 mit einer Rohrleitung angeschlossen ist, wobei das Ende des Rohres AE1 koaxial dem Rohrendstück A2 mit Abstand gegenüberliegt und wobei durch abwechselnde Druckbeaufschlagung des wenigstens einen der beiden Behälter R2, der sich periodisch mit der zu fördernden Flüssigkeit füllt, mittels eines Gases die Förderung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an das Rohrendstück A2 ein kegelförmig aufgeweitetes Rohrstück anschließt,
daß das Ende des Rohres AE1 in das aufgeweitete Rohrendstück hineinragt (Fig. 3) und
daß in der Förderphase beide Behälter R1 und R2 mit Überdruck und in der Einlaßphase beide Behälter R1 und R2 mit Umgebungsdruck beaufschlagt sind, wobei die beiden Behälter R1 und R2 sich mit der Förderflüssigkeit füllen.1. Pump arrangement for conveying in particular hot, abrasive and corrosive liquids with a first container R1 and a second container R2, with a tube AE1 connected to the first container R1 and with a delivery line E1 with a tube end piece A2, to which the second container R2 is connected a pipe is connected, the end of the pipe AE1 being coaxially opposite the pipe end piece A2 and wherein the pumping is effected by alternating pressurization of the at least one of the two tanks R2, which periodically fills with the liquid to be pumped, by means of a gas, thereby featured ,
that a conically widened pipe section adjoins the pipe end section A2,
that the end of the tube AE1 protrudes into the widened tube end piece ( Fig. 3) and
that both containers R1 and R2 are pressurized in the conveying phase and in the inlet phase both containers R1 and R2 are pressurized by ambient pressure, the two containers R1 and R2 filling up with the conveying liquid. 2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenteile aus einem schwer schmelzbaren Material insbes. aus Glas, Graphit oder feuerfestem Material bestehen. 2. Pump arrangement according to claim 1, characterized, that the pump parts are made of a material that is difficult to melt consist in particular of glass, graphite or refractory material.   3. Verfahren zum Betreiben der Pumpenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Behälter R1 und R2 periodisch mit einem Umgebungsdruck pu und mit Gasdrücken p1 und p2, die höher als der Umgebungsdruck sind, beaufschlagt werden, wobei der Überdruck p1 im ersten Behälter R1 höher als der Überdruck p2 im zweiten Behälter R2 ist, sodaß die aus dem Rohrendstück AE1 und aus dem Rohrendstück A2 austretende Flüssigkeitsströme wie ein mechanisches Ventil (dynamisches Ventil) wirken.3. Method of operating the pump assembly according to claim 1, characterized, that both containers R1 and R2 periodically with one Ambient pressure pu and with gas pressures p1 and p2 that are higher than are the ambient pressure, the Overpressure p1 in the first container R1 is higher than the overpressure p2 is in the second container R2, so that from the pipe end piece AE1 and liquid flows emerging from the pipe end piece A2, such as a mechanical valve (dynamic valve) act.