NL2012135C2 - Zelfstartend systeem met klep voor een centrifugaalpomp. - Google Patents

Description

ZELFSTARTEND SYSTEEM MET KLEP VOOR EEN CENTRIFUGAALPOMP

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem als omschreven in de inleiding van conclusie 1.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een klep volgens conclusie 14 die geschikt is voor toepassing in een dergelijk systeem.

Een dergelijk systeem en klep zijn bekend uit US-2002/0168270 Al. Het hieruit bekende pompsysteem is opgebouwd als een uiteindelijk zelf startend systeem met een centrifugaalpomp voor vloeistoffen, op wiens pompkop annex aanvoer naar het oog van de pomp een klep is geplaatst. Op de bovenzijde van het taps toelopende klephuis is aan de ene kant van diens afsluitbare doorgang een vacuümpomp aangesloten en aan de andere kant van de doorgang bevindt zich een kleplichaam dat via een klepstoter axiaal beweegbaar bediend wordt door een aanvankelijk vrij hangend bolvormig drijflichaam, dat de doorgang dan open houdt. In bedrijf zuigt de vacuümpomp lucht via de doorgang aan en als daardoor het niveau van vloeistof in het klephuis stijgt zal dat het bolvormige drijflichaam raken waardoor dit als het dieper in de vloeistof komt te liggen met een geleidelijk toenemende kracht wordt opgetild, waardoor het kleplichaam de doorgang zal afsluiten. Bij een vloeistofniveau in de pompkop waarbij het oog onder water staat is de centrifugaalpomp in staat om het pompen te starten. Als de aanvoer van vloeistof stagneert en zich steeds meer lucht in het klephuis verzamelt zal het oog niet langer onder water staan, waardoor het pompen van vloeistof stopt. De toename van lucht in het klephuis doet het drijflichaam zakken waardoor de doorgang wordt geopend, zodat de lucht door de vacuümpomp weer uit het klephuis kan worden weggezogen. Bij het openen en sluiten van de klep wordt een mogelijk gewenste hysteresis in acht genomen, ten aanzien van de momenten waarop met het oog op minimale vloeistofniveaus in het klephuis dat openen en sluiten wordt begonnen.

Algemeen probleem van dergelijke systemen is dat de centrifugaalpomp als mediumpomp niet zelf startend is en daartoe een tot aan diens oog reikend vloeistofniveau vereist, terwijl een lucht- of vacuümpomp juist geen vloeistof kan verdragen. Het bekende systeem lost dit probleem niet adequaat op, waardoor enerzijds de efficiency van de mediumpomp niet optimaal is, en anderzijds de levensduur van de luchtpomp te wensen over laat.

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een systeem waarmee met eenvoudige maatregelen op de hiervoor aangegeven punten verbeteringen worden bereikt.

Daartoe heeft het systeem overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat het drijflichaam een zodanige vorm heeft diens bij het met medium vullen van het pomphuis aangroeiende opwaartse kracht voldoende is om de doorgang tijdig te sluiten.

De uitvinder heeft zich gerealiseerd dat het voor een optimaal functioneren van elk van de pompen van het systeem en het systeem als geheel van belang is dat het samenspel dat door het bedienen van de doorgang wordt gedicteerd optimaal is. Met andere woorden timing is essentieel en in het verlengde daarvan is van belang hoe wordt ingegrepen bij met name het sluiten van de klep doorgang. Door het drijflichaam een zodanige vorm te geven dat de vanaf het begin aangroeiende opwaartse kracht voldoende snel toeneemt en voldoende is om door middel daarvan de doorgang te sluiten, kan deze tijdig, zonder dat medium de luchtpomp in wordt gezogen, en zonder toepassing van allerhande kunstgrepen en elektronische middelen, automatisch worden gesloten en geopend. De luchtpomp blijft daardoor vrij van medium en de mediumpomp functioneert binnen zijn werkgebied optimaler in dit daarbij zelfstartende systeem volgens de uitvinding.

Een uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de klep een via een klepstoter door het drijflichaam beweegbaar bediend flexibel kleplichaam heeft dat is uitgevoerd om de openingen achtereenvolgens te openen of te sluiten.

Voordeel van deze uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding is dat het achtereenvolgens openen of sluiten van de openingen, die in de praktijk bij voorkeur zijn uitgevoerd met verschillende doorsneden, onderlinge afstanden of patronen, uitgebalanceerd met het eigen gewicht van het toegepaste bewegingsmechaniek in de klep en met de eigenschappen van het medium, zoveel mogelijk trillingsvrij en geluidsarm kan plaats vinden.

Een verdere uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het systeem vanuit gescheiden bronnen afkomstige medium aanvoerleidingen heeft die via veelal sensorgestuurde kleppen gezamenlijk op de pompkop van de mediumpomp zijn aangesloten.

Met deze uitvoering wordt de basis gelegd voor een veelzijdig en met diverse gescheiden en gescheiden te houden media multifunctioneel toepasbaar pompsysteem, waarvoor slechts één en dezelfde mediumpomp van het systeem volgens de uitvinding hoeft te worden gebruikt.

Verder gedetailleerde mogelijke uitvoeringsvormen die in de overige conclusies zijn uiteen gezet, zijn samen met de daarbij behorende voordelen in de navolgende beschrijving vermeld.

Thans zullen het systeem en de klep volgens de onderhavige uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de onderstaande figuren, waarin overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont:

Figuur 1 een op zichzelf bekend schematisch getoond pompsysteem;

Figuur 2 het systeem volgens de uitvinding met een in meer detail getoonde klep met daarin diens specifiek gevormde drijflichaam; en

Figuur 3 een totaalsysteem waarin het systeem volgens figuur 2 is toegepast.

Figuur 1 toont schematisch een deel van een op zichzelf bekend pompsysteem 1 dat is opgebouwd rondom een niet zelf startend in het systeem 1 opgenomen type mediumpomp 2. Een dergelijk pomp 2 heeft voldoende medium, veelal vloeistof, hierna als water aangeduid, nodig rond zijn zogeheten oog 3 om goed te kunnen starten. Voorbeelden daarvan zijn een turbopomp, een vortexpomp, een centrifugaalpomp of een schottenpomp. Na het starten wordt het water vanuit diens pompkop 4, waarin is begrepen het gedeelte van de aanvoerleiding 5 wat daar direct op aansluit, via afvoerleidingen 6 weggepompt.

Het systeem 1 omvat verder een in figuur 2 gedetailleerder getoonde met de pompkop 4 gekoppelde klep 7 met een met hulp van een nader toe te lichten drijflichaam 8 bediende doorgang 9, en een bovenaan de klep 7 aangesloten slechts schematisch weergegeven luchtpomp 10.

De luchtpomp 10 die kan zijn uitgevoerd als een vacuümpomp zal in de praktijk gecombineerd worden met een aandrijfeenheid 11, waarmee ook de mediumpomp 2 wordt aangedreven.

Het systeem 1 heeft verder naar wens op diverse plaatsen aangebrachte, niet getoonde, sensoren welke de meetorganen vormen voor veelal computer of PLC gestuurde, bekende, regelorganen die het in bedrijf stellen en op de juiste wijze functioneren van de diverse onderdelen van het systeem 1 controleren en regelen. De werking van het systeem 1 is hiervoor met verwijzing naar de stand van de techniek US-2002/0168270 Al reeds uiteen gezet, en is derhalve hier niet herhaald.

Met behulp van het drijflichaam 8 wordt het niveau van het medium in de pompkop 4 geregeld, en het is de vorm van het drijflichaam 8 die zodanig is dat bij het met medium vullen van de pompkop 4 de aangroei van de opwaartse kracht voldoende is om de doorgang 9 tijdig te sluiten, zodat het medium niet in de luchtpomp 10 komt, omdat deze daardoor althans in diens beoogde werking gehinderd kan worden, en daardoor uiteindelijk een beperktere levensduur zal hebben.

In voornoemde stand van de techniek had het drijflichaam de vorm van een bol. Indien een bol met zekere straal met een bepaalde maximale diepte in een vloeistof ligt is diens ondergedompelde volume, dat de ondervonden opwaartse kracht bepaald, na onderzoek gebleken onvoldoende te zijn om snel en met voldoende kracht de doorgang 9 te kunnen dichtdrukken. De vorm dient zodanig te zijn dat diens bij het met medium vullen van de pompkop 4 aangroeiende opwaartse kracht voldoende is om de doorgang 9 tijdig te sluiten. Met andere woorden de verandering van het volume van het drijflichaam als functie van voornoemde diepte moet een zodanig verloop hebben dat de resulterende opwaartse kracht voldoende is en voldoende snel verandert als het water de kop 4 en het klephuis 12 binnenkomt. In dat geval kan het drijflichaam 8 via de daarmee verbonden klepstoter 13 en het kleplichaam 14 de doorgang 9 tijdig sluiten.

Gebleken is verder dat als het met het water in contact komende grondvlak G van het drijflichaam 8 nagenoeg vlak is het gewenste resultaat wordt gehaald. Een bijvoorbeeld in hoofdzaak blokvormig, doosvormig of cilindervormig drijflichaam 8 voldoen daaraan. De inwendige doorsnede van het klephuis 12 is bij voorkeur aangepast aan de vorm van het gebruikte drijflichaam 8. Hierdoor wordt het opspatten van water in het huis 12 tegengegaan en blijft de klep 7 compact.

In de praktijk is het gewenst gebleken dat de doorgang wordt gevormd door meerdere openingen 9 die eventueel verschillende doorsneden en/of onderlinge afstanden hebben, dan wel in een bepaald patroon zijn aangebracht. Daarmee kan het sluiten en ook het openen van de doorgang 9 in de onder omstandigheden zeer virulente omgeving, waarin meerdere kubieke meters water en lucht per minuut worden verplaatst, toch enigszins gedoseerd plaats vinden. Een dergelijk achtereenvolgens openen en sluiten is mogelijk met een door het drijflichaam 8 bediend flexibel kleplichaam 14 dat is uitgevoerd om de openingen 9 achtereenvolgens te openen of te sluiten. Het flexibele kleplichaam 14 dat in figuur 2 is weergegeven vormt een gesloten band die enerzijds vast zit aan het uiteinde van de klepstoter 13 en anderzijds tegen een plaat 15 is bevestigd, waarin de openingen 9 in twee secties elk aan één zijde van een bevestigingsstrook 16 zijn aangebracht.

Figuur 3 toont een totaalsysteem, waarin het systeem rond de niet zelf startende mediumpomp 2 kan worden toegepast. Het weergegeven systeem heeft vanuit gescheiden bronnen afkomstige medium aanvoerleidingen 5-1, 5-2 die via veelal sensorgestuurde kleppen 7-1, 7-2 gezamenlijk op de pompkop 4 van de mediumpomp 2 zijn aangesloten. Deze mogelijkheid maakt het systeem zeer veelzijdig, daar bijvoorbeeld vuil water door hetzelfde systeem verwerkt kan worden als relatief schoon water. Bijvoorbeeld kan op een dergelijk al aanwezig schoonwater systeem, tijdelijk een vuilwater systeem worden aangekoppeld. Door passende achtereenvolgende afzonderlijke aansturing van de bestuurbare kleppen 7-1, 7-2 kan dan naar het ene, dan naar het andere systeem worden omgeschakeld. Dit omschakelen kan op tijdbasis, maar ook naar behoefte door middel van vloeistofsensoren gestuurd plaats vinden.

Indien een dergelijk systeem afzonderlijke afvoer van vuil respectievelijk schoon water vereist, dan worden in afzonderlijke afvoerleidingen 6-1, 6-2 bestuurbare kleppen 7-3, 7-4 geïnstalleerd. De kleppen 7-1, 7-2, 7-3, 7-4 worden zodanig en in zodanige volgorde geopend respectievelijk gesloten dat de uit de gescheiden bronnen afkomstige media na het verpompen met de ene mediumpomp 2 via elk van de afzonderlijke afvoerleidingen 6-1, 6-2 met voordeel gescheiden worden weggepompt.

De voornoemde bronnen hebben bijvoorbeeld betrekking op meestal vuil water dat vrij komt bij het ontstoppen van leidingen (NL-2008388), het aftakken van leidingen (NL-2010731), het afvoeren van overtollig water (NL-2010732), of bij het repareren dan wel het aanbrengen van tijdelijke voorzieningen aan leidingen (EP-2.456.926 Al).

Claims (15)

1. Systeem omvattende: - een van een pompkop voor aanvoer van medium voorziene niet zelf startende mediumpomp, - een met de pompkop gekoppelde klep met een met hulp van een drijflichaam bediende doorgang, en - een op de klep aangesloten luchtpomp, waarbij het systeem is ingericht om met het drijflichaam het niveau van het medium in de pompkop te regelen, met het kenmerk dat het drijflichaam een zodanige vorm heeft dat diens bij het met medium vullen van de pompkop aangroeiende opwaartse kracht voldoende is om de doorgang tijdig te sluiten.

2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het met het medium in contact komende grondvlak van het drijflichaam nagenoeg vlak is.

3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het drijflichaam blok- of doosvormig is.

4. Systeem volgens één van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat het drijflichaam cilindervormig is.

5. Systeem volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat de doorgang is gevormd door meerdere openingen die eventueel verschillende doorsneden en/of onderlinge afstanden hebben, dan wel in een bepaald patroon zijn aangebracht.

6. Systeem volgens één van de conclusie 5, met het kenmerk dat de klep een via een klepstoter door het drijflichaam beweegbaar bediend flexibel kleplichaam heeft dat is uitgevoerd om de openingen achtereenvolgens te openen of te sluiten.

7. Systeem volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de klep een de openingen in meerdere secties verdelend bevestigingsorgaan voor het flexibele kleplichaam heeft.

8. Systeem volgens één van de conclusies 1-7, met het kenmerk dat het systeem vanuit gescheiden bronnen afkomstige medium aanvoerleidingen heeft die via veelal sensorgestuurde kleppen gezamenlijk op de pompkop van de mediumpomp zijn aangesloten.

9. Systeem volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de respectieve aanvoerleidingen op ten minste één vuilwater systeem, bijvoorbeeld een al of niet tijdelijk functionerend vuilwater of (druk)rioolwater systeem, respectievelijk ten minste één schoonwater systeem, bijvoorbeeld een drainage- of bronbemaling systeem zijn aangesloten.

10. Systeem volgens één van de conclusies 1-9, met het kenmerk dat het systeem meerdere afzonderlijke afvoerleidingen heeft die via veelal sensorgestuurde kleppen op de pompkop van de mediumpomp zijn aangesloten.

11. Systeem volgens één van de conclusies 8-10, met het kenmerk dat de kleppen achtereenvolgens zo worden geopend en gesloten dat de uit gescheiden bronnen afkomstige medium na het verpompen met de ene mediumpomp door de afzonderlijke afvoerleidingen worden weggepompt.

12. Systeem volgens één van de conclusies 1-11, met het kenmerk dat de mediumpomp een turbopomp, een vortexpomp, een centrifugaalpomp of een schottenpomp is.

13. Systeem volgens één van de conclusies 1-12, met het kenmerk dat de luchtpomp een vacuümpomp is.

14. Klep geschikt voor toepassing in het systeem volgens één van de conclusies 1-13, welke klep is voorzien van een met een medium te vullen klephuis waarin met hulp van een drijflichaam dat bij het in het medium drijven opwaartse kracht ondervindt, één of meer openingen worden afgesloten, met het kenmerk dat het drijflichaam een zodanige vorm heeft dat diens bij het met medium vullen van het klephuis aangroeiende opwaartse kracht voldoende is om de één of meer openingen althans te sluiten.

15. Klep volgens conclusie 14, met het kenmerk dat het inwendige van het klephuis een cilindrische doorsnede heeft en dat de klep een cilindrisch daarin beweegbaar drijflichaam heeft.