DE9016481U1 - Pulsating gas jet pump for liquids - Google Patents

Description

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Siemens AktiengesellschaftSiemens AG

Pulsierende Gasstrahlpumpe für Flüssigkeiten 5Pulsating gas jet pump for liquids 5

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pulsierende Gasstrahlpumpe für Flüssigkeiten mit einem die zu pumpende Flüssigkeit enthaltenden Behälter, einer zum Behälter hin unterhalb des Flüssigkeitsspiegels offenen Förderleitung und eine mit einem Freistrahlrohr in der Förderleitung mündenden, an ihrem anderen Ende periodisch mit Druckgas beaufschlagbaren Pumpleitung.The present invention relates to a pulsating gas jet pump for liquids with a container containing the liquid to be pumped, a delivery line open to the container below the liquid level and a pump line opening into the delivery line with a free jet pipe and which can be periodically pressurized with compressed gas at its other end.

Derartige Pumpen weisen keine bewegten Teile auf und eignen sich daher besonders für die Förderung von mechanisch oder chemisch aggressiven Flüssigkeiten, z. B. auch von Suspensionen von Feststoffen in der Flüssigkeit, die konventionelle Pumpen verhältnismäßig rasch zerstören würden. Ihr gegenüber letzterenSuch pumps have no moving parts and are therefore particularly suitable for pumping mechanically or chemically aggressive liquids, e.g. suspensions of solids in the liquid, which would destroy conventional pumps relatively quickly. Compared to the latter,

geringerer Wirkungsgrad tritt demgegenüber zurück. 20lower efficiency is a disadvantage. 20

Die Pumpwirkung wird dadurch erzeugt, daß die in der Pumpleitung befindliche Flüssigkeit beschleunigt wird, indem der Druck in dem Gaspolster derselben schlagartig erhöht wird. Dies geschieht solange, bis nahezu die gesamte Flüssigkeit ausThe pumping effect is created by accelerating the liquid in the pump line by suddenly increasing the pressure in the gas cushion. This continues until almost all of the liquid is

^⁵ der Pumpleitung verdrängt ist. Der Wirkungsgrad wird verbessert, indem durch den in den Behälter hineinbeschleunigten Flüssigkeitsstrahl weitere Flüssigkeit aus diesem angesaugt und ebenfalls in die Förderleitung gedrückt wird, die üblicherweise in einem zweiten, höher gelegenen Behälter mündet, dessen^ ⁵ of the pump line. The efficiency is improved by the fluid jet being accelerated into the tank sucking in more fluid from the tank and also pushing it into the delivery line, which usually opens into a second, higher tank, whose

-⁵^ Potentialenergie dann zum weiteren Transport der Flüssigkeit genutzt wird. Bei weiterer Druckaufgabe auf die Flüssigkeitssäule im Pumprohr würde schließlich dieselbe vollständig verdrängt werden, das Gas aus dem Pumprohr entweichen und damit die Pumpwirkung beendet werden. Daher wird das Pumprohr vor dem Erreichen dieses Zustandes vom darin herrschenden Druck entlastet, was bisher dadurch geschah, daß- ⁵ ^ Potential energy is then used for further transport of the liquid. If further pressure is applied to the liquid column in the pump tube, it would eventually be completely displaced, the gas would escape from the pump tube and the pumping effect would thus be terminated. Therefore, the pump tube is relieved of the pressure prevailing in it before this state is reached, which has so far been done by

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90 &Bgr; 3 5 3 ü Ut90 β 3 5 3 ü Ut

das überschüssige Gas abgeblasen wurde. the excess gas was released.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpe der beschriebenen Art, die so abgewandelt ist, daß durch eine weitere Nutzung des aus dem Pumprohr abzublasenden Gases die Förderwirkung der Pumpe unterstützt und damit deren Wirkungsgrad weiter verbessert wird.The object of the present invention is a pump of the type described, which is modified in such a way that the pumping effect of the pump is supported by further use of the gas to be blown out of the pump tube and thus its efficiency is further improved.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Pump- und die Förderleitung über eine während der Phase der Druckentlastung offenbare Verbindungsleitung kurzgeschlossen sind. Diese Leitung, die notwendigerweise auf höherem geodätischem Niveau angeordnet sein muß, öffnet dem Druckgas einen Weg in die Förderleitung, in der es durch seine Tendenz, nach oben aufzusteigen, der Flüssigkeit in der Förderleitung eine zusätzliche, nach oben gerichtete Beschleunigung mitteilt.This problem is solved by short-circuiting the pumping and delivery lines via a connecting line that is visible during the pressure relief phase. This line, which must necessarily be located at a higher geodetic level, opens a path for the compressed gas into the delivery line, where it imparts an additional, upward acceleration to the liquid in the delivery line due to its tendency to rise upwards.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen Figur 1 die Pumpe selbst undAn embodiment of the invention is shown schematically in the drawing, namely Figure 1 shows the pump itself and

Figur 2 ihr Förderdiagramm verglichen mit demjenigen einer Pumpe herkömmlicher Art.Figure 2 shows its flow diagram compared with that of a conventional pump.

Ein Behälter 1 ist bis zu einem Spiegel 2 mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt. In dieselbe taucht eine Pumpleitung 3 ein, die an ihrem oberen Ende über eine Leitung 4, die mittels eines ersten Ventiles 5 absperrbar ist, mit einem Druckspeicher für Gas 6 verbunden ist. Die Art des zu verwendenden Gases wird dabei durch dessen Verträglichkeit mit der zu pumpenden Flüssigkeit bestimmt. Aus Kostengründen wird es sich dabei in den meisten Fällen um Luft handeln. Zunächst steht die Flüssigkeit in der Pumpleitung 3 bis zum gleichen Niveau 2 wie im Behälter 1 an. Wird jedoch das erste Ventil 5 geöffnet, so drückt das Gas die Flüssigkeit bis zu einem tieferen Niveau 7 herab, wodurch die Flüssigkeit verdrängt und schließlich in eine Förderleitung 9 gedrückt wird. Da die Pumpleitung 3 inA container 1 is filled up to a level 2 with the liquid to be pumped. A pump line 3 is immersed in the liquid, which is connected at its upper end to a pressure reservoir for gas 6 via a line 4 that can be shut off by means of a first valve 5. The type of gas to be used is determined by its compatibility with the liquid to be pumped. For cost reasons, this will in most cases be air. Initially, the liquid in the pump line 3 is at the same level 2 as in the container 1. However, if the first valve 5 is opened, the gas pushes the liquid down to a lower level 7, whereby the liquid is displaced and finally pressed into a delivery line 9. Since the pump line 3 is in

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90 6 3 5 3 ü UC90 6 3 5 3 ü UC

einem ersten Freistrahlrohr 8 endet, wird der Flüssigkeit dabei eine erhöhte Geschwindigkeit mitgeteilt. Entsprechend den Pfeilen wird dabei Flüssigkeit aus dem Behälter 1 in die Förderleitung 9 angesaugt und mitgefördert. Die Förderleitung endet in einem Speicherbehälter 10, der auf einem höheren geodätischen Niveau liegt als der Behälter 1. Nach dem Erreichen des Niveaus 7 wird die Zufuhr von Druckgas zur Pumpleitung 3 durch Schließen des Ventils 5 unterbrochen. Wird dem Gas ein Weg aus der Pumpleitung 3 eröffnet, so kann die Flüssigkeit wieder auf das höhere Niveau 2 steigen, wobei die Pumpleitung 3 durch aus dem Behälter 1 nachfließende Flüssigkeit gefüllt wird. Statt das Druckgas in der Entlastungsphase über eine hier nicht gezeigte Öffnung in der Pumpleitung 3 ohne weitere Arbeitsleistung in die Umgebung zu entlassen, ist gemäß der Erfindung eine Kurzschlußleitung 11 vorhanden, die mittels eines zweiten Ventils 12 abgesperrt werden kann und die Pumpleitung 3 mit der Förderleitung 9 verbindet. Das während der Druckaufgabe auf die Pumpleitung 3 abgesperrte zweite Ventil 12 wird bei Schließen des ersten Ventils 5 geöffnet, worauf das Druckgas solange in die Förderleitung 9 entweicht, bis auch in der Pumpleitung 3 das Niveau 2 wieder erreicht ist. Da die Kurzschlußleitung 11 in einem zweiten Freistrahlrohr 13 endet, wird der in der Transportleitung 9 befindlichen Flüssigkeit eine weitere, nach oben gerichtete Beschleunigung mitgeteilt. Ist der Gasdruck in der Pumpleitung 3 auf Umgebungsdruck abgesunken, wird das zweite Ventil 12 geschlossen und das erste Ventil 5 wieder geöffnet, worauf ein neuer Pumpzyklus beginnt. In bekannter Weise können Pumpen der beschriebenen Art entweder (zur Erzielung einer größeren Förderhöhe) in Serie oder aber zur Vergleichmäßigung des Förderstroms bzw. zur Einstellung eines gewünschten Förderprofils parallel geschaltet werden, wobei die Druckaufgabe auf die einzelnen Pumpen zeitlich versetzt erfolgt. Hierbei kann auch ein stoßweiser Betrieb beabsichtigt sein, um z. B. bei der Förderung von Suspensionen sich etwa absetzende Partikel erneut ins Fließen zu bringen. a first free jet pipe 8 ends, the liquid is given an increased speed. As shown by the arrows, liquid is sucked from the container 1 into the delivery line 9 and conveyed along with it. The delivery line ends in a storage container 10 which is at a higher geodetic level than the container 1. After level 7 is reached, the supply of pressurized gas to the pump line 3 is interrupted by closing the valve 5. If a path out of the pump line 3 is opened up for the gas, the liquid can rise again to the higher level 2, the pump line 3 being filled by liquid flowing in from the container 1. Instead of releasing the pressurized gas into the environment in the relief phase via an opening in the pump line 3 (not shown here) without any further work, according to the invention there is a short-circuit line 11 which can be shut off by means of a second valve 12 and which connects the pump line 3 to the delivery line 9. The second valve 12, which is shut off during the pressure application to the pump line 3, is opened when the first valve 5 is closed, whereupon the pressurized gas escapes into the delivery line 9 until level 2 is again reached in the pump line 3. Since the short-circuit line 11 ends in a second free-jet pipe 13, the liquid in the transport line 9 is given a further upward acceleration. When the gas pressure in the pump line 3 has dropped to ambient pressure, the second valve 12 is closed and the first valve 5 is opened again, whereupon a new pumping cycle begins. In a known manner, pumps of the type described can be connected either in series (to achieve a greater delivery head) or in parallel to even out the delivery flow or to set a desired delivery profile, with the pressure application to the individual pumps taking place at different times. In this case, intermittent operation can also be intended, for example to get particles that have settled when conveying suspensions flowing again.

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In der Figur 2 sind auf der x-Achse die Zeit und auf der y-Achse der Förderstrom aufgetragen. Zunächst erfolgt während der Dauer des Pumptaktes tp eine Förderung der Flüssigkeit; beim danach einsetzenden Entlastungstakt te dagegen sinkt die Kennlinie unter die Null-Linie (gestrichelt), d. h., daß die Pumpleistung infolge des Rückstromes in das Pumprohr 3 negativ ist. Bei Verwendung einer Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung dagegen nimmt die Kennlinie den durch die durchgezogene Linie angegebenen Verlauf. Zwar dauert der Entlastungstakt te dann langer, doch wird die der schraffierten Fläche entsprechende zusätzliche Pumpleistung gewonnen.In Figure 2, time is plotted on the x-axis and the flow rate on the y-axis. First, the liquid is pumped during the duration of the pumping cycle tp; during the relief cycle te that follows, however, the characteristic curve drops below the zero line (dashed line), i.e. the pumping power is negative due to the backflow into the pumping pipe 3. When using a pump according to the present invention, however, the characteristic curve takes the course indicated by the solid line. Although the relief cycle te then lasts longer, the additional pumping power corresponding to the hatched area is gained.

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Claims (1)

Ö 3 3 3 U Ut SchutzanspruchÖ 3 3 3 U Ut Protection claim 1. Pulsierende Gasstrahlpumpe für Flüssigkeiten mit einem die zu pumpende Flüssigkeit enthaltenden Behälter einer zum Behälter hin unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) offenen Förderleitung (9) und einer mit einem Freistrahlrohr (8) in der Förderleitung mündenden, an ihrem anderen Ende periodisch mit Druckgas beaufschlagbaren Pumpleitung (3), dadurch gekennzeichnet, daß Pump- (3) und Förderleitung (9) über eine während der Phase der Druckentlastung offenbare (12) Verbindungsleitung (11) kurzgeschlossen sind.1. Pulsating gas jet pump for liquids with a container containing the liquid to be pumped, a delivery line (9) open to the container below the liquid level (2) and a pump line (3) opening into the delivery line with a free jet pipe (8) and which can be periodically pressurized with pressurized gas at its other end, characterized in that the pump line (3) and delivery line (9) are short-circuited via a connecting line (11) which is open (12) during the pressure relief phase. 0202