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Patent Searching and Data


Title:
LIQUID MANURE PUMP AGGREGATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/090581
Kind Code:
A2
Abstract:
A liquid manure tank truck (1) is equipped with a pipeline system (5) through which the tank (4) of the liquid manure tank truck (1) can be filled with liquid manure and emptied again. A pump aggregate (P) consists of a rotary pump (11) and a liquid ring pump (12). The pump aggregate is used for first evacuating the air from a section of the pipeline system (5) by means of the liquid ring pump (12), to the extent that liquid manure flows in the evacuated suction hose (6) and fills the rotary pump (11). At this point, the rotary pump (11) can pump liquid manure out of the supply container. The two pumps (11) and (12) are located in a common housing (G), on a common shaft (W), and function in parallel.

Inventors:
BRUNMAIR KARL (AT)
Application Number:
PCT/AT2001/000158
Publication Date:
November 29, 2001
Filing Date:
May 21, 2001
Export Citation:
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Assignee:
VAKUTEC GUELLETECHNIK GMBH (AT)
BRUNMAIR KARL (AT)
International Classes:
A01C13/00; A01C23/00; F04D7/04; F04D9/04; (IPC1-7): F04D9/04
Foreign References:
DE3415407A11985-02-07
AT364561B1981-10-27
GB287408A1928-03-22
GB321539A1929-11-14
DE19901729A11999-12-09
DE19825459A11999-12-09
GB1119752A1968-07-10
US3948450A1976-04-06
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Pumpenaggregat mit einer Kombination aus Kreiselpumpe und Entlüftungspumpe sowie mit einem Leitungssystem zum Ansaugen und Fördern eines Mediums und mit einem Ventil system, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsystem (13,21) permanent und selbsttätig die Evakuierungsund die Förderphase steuert, und dass die Entlüftungspumpe als sogenannte Flüssigkeitsringpumpe (12) ausgebildet ist, welche mit einer Kreiselpumpe (11) parallel betrie ben wird.
3. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (5) eine Kreiselpumpenauslass leitung (7) aufweist, welche der Kreiselpumpe (11) zuge ordnet ist, und in der wenigstens ein Ventil (21) ange ordnet ist, welches in der Evakuierungsphase geschlossen und in der Förderphase geöffnet ist.
4. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (5) eine Entlüftungsleitung (8) aufweist, welche die Kreiselpumpe (11) mit der Flüssig keitsringpumpe (12) verbindet und in der ein Ventil (13) angeordnet ist, welches den Rückfluss des Mediums (FR) aus der Flüssigkeitsringpumpe (12) verhindert und den Durchfluss des Fördermediums (L/F) ermöglicht.
5. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (11) und die Flüssigkeitsringpumpe (12) auf einer gemeinsamen Welle (W) angeordnet sind.
6. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (11) und die Flüssigkeitsringpumpe (12) in einem gemeinsamen Gehäuse (G) angeordnet sind.
7. Pumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Gehäuse (G) Teile (6,7,8,9) des Leitungssystems (5) enthält.
8. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (P) Bestandteil eines Gülletank wagens (1) ist.
9. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (P) Bestandteil einer Pumpstati on (PS) ist.
10. Pumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite der Kreiselpumpe (11) ein Schneidwerk (S) angeordnet ist.
Description:
Pumpenaggregat Die Erfindung bezieht sich auf einen Pumpenaggregat gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP 0 258 165 B1 ist ein Gülletankwagen mit einem Pum- penaggregat und einem beweglichen Leitungssystem bekannt. Das Leitungssystem ist derart beweglich, dass damit eine am frei- en Ende befindliche Kreiselpumpe in einen Vorratsbehälter ab- gesenkt werden kann. Das in die Gülle eingetauchte Pumpenag- gregat kann in dieser Stellung den Gülletankwagen befüllen.

Zum Ausbringen der Gülle wird das Pumpenaggregat mit Hilfe des beweglichen Leitungssystems in einen Behälter am Ende des Gülletankwagens eingeführt. Der Behälter wird durch Öffnen eines Absperrschiebers geflutet, wodurch die Kreiselpumpe wiederum in Gülle eingetaucht ist und diese ausgebracht wer- den kann.

Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Pumpenaggregaten für Gülletanks bekannt, die unter anderem nach ihren Bauformen unterschieden werden. Eine der Bauformen ist die eines Gülle- tanks mit Kreiselpumpe. Hier wird bewusst auf die Möglichkeit des Ansaugens der Gülle aus einem Vorratsbehälter verzichtet, weil eine Kreiselpumpe im allgemeinen nicht selbstansaugend ist. Der Gülletank wird vielmehr mittels einer Fremdpumpe be- füllt und mit der Kreiselpumpe des Gülletanks wird der Tank entleert und die Gülle ausgebracht. Eine Kreiselpumpe kann zur Ausbringung der Gülle benutzt werden, da aufgrund der Füllhöhe der Gülle im Tank diese von selbst in die Kreisel- pumpe läuft. Die Pumpe erhöht den Druck in der Auslauflei- tung, so dass am Verteiler der erforderliche Druck ansteht.

Die Vorteile dieser Bauform liegen darin, dass der Tank drucklos und die Pumpe unempfindlich ist. Pumpe und Tank sind

preiswert in der Herstellung. Die Nachteile sind darin zu se- hen, dass die Gülle nicht selbsttätig in den Tank gesaugt werden kann und daher eine leistungsfähige Fremdpumpe erfor- derlich ist.

Des weiteren sind Tankwagen mit sogenannten Verdrängerpumpen bekannt. Bei dieser Bauform wird der zum Ansaugen erforderli- che Unterdruck von der Pumpe nur auf der Saugseite erzeugt, also in der Saugleitung aufgebaut. Die Gülle muss durch die Verdrängerpumpe hindurch gefördert werden und wird in den Tank hineingedrückt. Zum Verteilen der Gülle wird die Förder- richtung umgekehrt und ein Absperrschieber von Ansaugen auf Ausbringen umgestellt, so dass der Tank leergesaugt und die Gülle zum Verteiler hin gepumpt wird. Die Vorteile dieser Bauform liegen darin, dass die Fördermengen exakt bestimmbar und Drücke über 1 bar erzeugbar sind. Der Tank kann drucklos, also preiswert hergestellt sein. Die Pumpe kann aus verhält- nismässig grosser Tiefe ansaugen, weil die Tankhöhe nicht zur Saughöhe gerechnet werden muss, denn der Ansaugunterdruck braucht nur in der Saugleitung erzeugt zu werden. Nachteilig ist bei dieser Bauform, dass die Flüssigkeit durch die Verdrängerpumpe gefördert werden muss, so dass Fremdkörper die verhältnismässig teure Verdrängerpumpe zerstören können.

Darüber hinaus sind auch sogenannte Vakuum-Kreiselpumpsysteme bekannt, die bisher so aufgebaut sind, dass zum Saugen nur die Vakuumpumpen-im allgemeinen Kompressoren-eingeschal- tet sind, um die Gülle in den Tank zu saugen. Zum Ausbringen wird auf die Kreiselpumpe umgeschaltet und mittels der Krei- selpumpe die Gülle verteilt. Bei dieser Lösung kann durch ho- hen Druck beim Verteilen mit sogenannten Weitwurfdüsen gear- beitet werden, was mit einer reinen Vakuumpumpe nicht befrie- digend möglich ist. Die Vorteile dieser Bauform liegen darin,

dass die Pumpe unempfindlich gegenüber Fremdkörpern ist. Beim Saugen kommt die Gülle weder mit dem Kompressor noch mit der Pumpe in Berührung. Nachteilig ist, dass zwei leistungsfähige Pumpen erforderlich sind, und dass der Tank wegen des Saug- vorganges als Druckbehälter ausgeführt sein muss. Beim Saugen ist dieses System mit einem Vakuumsystem vergleichbar ; es ist demgemäss ein Druckbehälter nötig, beim Ausbringen ist das System mit einem Pumptankwagen vergleichbar. Die Saughöhe ist wie bei den nachstehend beschriebenen Vakuumtankwagen stark begrenzt.

Vakuumtankwagen mit Pumpenaggregaten sind eine weitere weit verbreitete Kategorie. Mittels eines Kompressors wird aus dem Pumpenaggregat Luft abgesaugt. Über den erzeugten Unterdruck wird der Tank komplett unter ein bestimmtes Vakuum gesetzt.

Zum Ansaugen der Gülle aus einem Tiefbehälter wird ein Schie- ber auf der Saugseite geöffnet, so dass auch der daran be- findliche Saugschlauch evakuiert wird. Der jetzt bestehende Unterdruck bewirkt, dass Gülle oder eine beliebige andere Flüssigkeit in den Tank gesaugt wird. Zum Verteilen der Gülle wird die Funktion des Kompressors umgeschaltet. Luft wird aus dem Freien angesaugt und in den Tank gedrückt, so dass durch den entstehenden Überdruck die Flüssigkeit aus dem Tank ge- drückt und mit Überdruck versprüht wird. Vorteile dieser Bau- art sind die einfache und störungsunempfindliche Bauweise.

Der Kompressor kommt mit der Gülle nicht in Berührung, daher ist diese Bauform unempfindlich gegenüber Fremdkörpern in der Gülle. Die nicht unerheblichen Nachteile liegen jedoch darin, dass der Tank als Druckbehälter ausgeführt sein muss, demge- mäss der Druckbehälterverordnung unterliegt und prüf-sowie genehmigungspflichtig ist. Die Tankhöhe zählt mit zur gesam- ten Saughöhe, so dass bei tiefen Vorratsbehältern schnell die physikalische Grenze der möglichen Förderhöhe erreicht ist.

Ferner ist beim Verteilen der Gülle der Ausbringdruck auf 1 bar begrenzt, da wegen des Sicherheitsstandards der Druckbe- hälter aus wirtschaftlichen Gründen keine höheren Drücke sinnvoll sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Pumpenaggregat der eingangs geschilderten Art zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Bauformen nicht aufweist, und bei dem einfachste Pumpensysteme zum Einsatz kommen. Durch diese Lö- sung werden die Vorteile der bekannten Pumpenaggregate er- zielt, ohne jedoch deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird durch ein Pumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale ent- nimmt man den abhängigen Ansprüchen.

Anhand der Zeichnungen wird mit Hilfe von Ausführungsbeispie- len die Erfindung noch näher erläutert.

Es zeigt Figur 1 eine schematische Ansicht der Pumpenrotoren ; Figur 2 ein Pumpenaggregat bei Inbetriebnahme ; Figur 3 ein Pumpenaggregat in Ansaugfunktion ; Figur 4 ein Pumpenaggregat in Füllfunktion ; Figur 5 einen schematisch dargestellten Gülletankwagen mit einem Pumpenaggregat und Figur 6 eine Pumpstation mit einem Pumpenaggregat.

In Figur 1 wird das Prinzip der Erfindung veranschaulicht, bei dem die beiden Pumpen 11 und 12 bevorzugt auf einer ge- meinsamen Welle W angeordnet sind, wobei in dem Leitungssys- tem 5 mit seinen Abschnitten 6,7,8,9 und 10 der Flussver- lauf der zu fördernden Medien mit Pfeilen angedeutet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Flüssigkeitsringpumpe 12 jeweils auf beiden Stirnseiten mit Einlass-19 bzw. Auslass- öffnungen 20 versehen, um die Förderleistung zu erhöhen. Fer- ner ist auf der Ansaugseite der Kreiselpumpe 11 ein Schneid- werk S vorgesehen, welches ebenfalls auf der gemeinsamen Wel- le W angeordnet ist.

Figur 2 zeigt das Pumpenaggregat P in schematisierter Dar- stellung während des Auffüllvorganges. Das Pumpenaggregat P weist zwei Pumpen, nämlich eine Kreiselpumpe 11 und eine so- genannte Flüssigkeitsringpumpe 12 auf. Beide Pumpen 11 und 12 sind in ein Leitungssystem 5 eingebunden und miteinander ü- ber eine Entlüftungsleitung 8 verbunden, die Teil des Lei- tungssystems 5 ist. Vor einer ersten Inbetriebnahme oder nach einer Betriebsunterbrechung, welche eine Entleerung der Flüs- sigkeitsringpumpe 12 erfordert hatte, ist diese über eine Eingangsöffnung 12a mit Flüssigkeit F, beispielsweise Wasser zu füllen.

Die Kreiselpumpe 11 weist einen Ausgang lib auf, der mit ei- nem Abschnitt des Leitungssystems 5 verbunden ist, welcher zumindest in einem Betriebszustand, nämlich in dem zur Vorbe- reitung des Ansaugens von Flüssigkeit, als Entlüftungsleitung 8 zu bezeichnen ist. Die Entlüftungsleitung 8 endet mit ihrem anderen Ende in der Flüssigkeitsringpumpe 12, die dazu einen Eingang 12b aufweist, der in einer Eingangsöffnung 19 mündet.

In der Entlüftungsleitung 8 befindet sich ein Ventil 13, wel- ches den Rückfluss der in der Flüssigkeitsringpumpe 12 be-

findlichen Flüssigkeit F verhindert und das sich in der Eva- kuierungsphase durch beim Ansaugbetrieb entstehenden Unter- druck selbsttätig öffnet. Weiterer Bestandteil der Flüssig- keitsringpumpe 12 ist der Rotor 14 mit Schaufeln bzw. Flügeln 15. Der Rotor 14 ist exzentrisch in der Innenkammer 16 der Flüssigkeitsringpumpe 12 gelagert. Bei der Rotation des ex- zentrisch gelagerten Rotors 14 wird die in der Innenkammer 16 der Flüssigkeitsringpumpe 12 befindliche Flüssigkeit F mitbe- wegt und bildet-wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt-an der Innenwand der Innenkammer 16 einen abdichtenden Flüssig- keitsring FR, in welchen die Flügel 15 des Rotors 14 aufgrund dessen exzentrischer Lagerung unterschiedlich tief eintau- chen. Durch die in den Flüssigkeitsring FR unterschiedlich tief eintauchenden Flügel 15 des exzentrisch gelagerten Ro- tors 14 werden Hohlräume 17 und 18 mit von der jeweiligen Ro- torstellung abhängigen unterschiedlichen Volumina gebildet.

Die Flüssigkeitsringpumpe 12 weist ferner stirnseitig zwei Schlitzöffnungen 19 und 20 auf, welche mit dem Leitungssystem 5 des Pumpenaggregates P verbunden sind, nämlich die Einlass- öffnung 19 über den Eingang 12b mit der Entlüftungsleitung 8 und die Auslassöffnung 20 über den Ausgang 12c mit der Aus- lassleitung 9.

Die in Figur 3 schematisch dargestellte Funktion in der Eva- kuierungsphase dieser Flüssigkeitsringpumpe 12 beruht darauf, dass durch die Rotation des Rotors 14 und die entsprechende Positionierung der beiden stirnseitigen Öffnungen 19 und 20 am Eingang 12b der Flüssigkeitsringpumpe 12 Unterdruck und an deren Ausgang 12c Druck entsteht. Dies ruft wiederum in der Entlüftungsleitung 8 Unterdruck hervor, so dass die Kreisel- pumpe 11 und die Ansaugleitung 6 entlüftet werden, bis an- stelle von Luft L Flüssigkeit F aus dem nicht dargestellten Reservoir in die Kreiselpumpe 11 gelangt und diese ihre Pump-

wirkung entfalten kann, wie dies später in Figur 4 verdeut- licht wird. Der über die andere Öffnung 20 am Ausgang 12c der Flüssigkeitsringpumpe 12 anstehende Druck beaufschlagt über die Auslassleitung 9 die Füllleitung 10. Da somit die Füll- leitung 10 ebenfalls unter Druck steht, in der Kreiselpumpe 11 jedoch Unterdruck herrscht, ist ein weiteres Ventil 21, welches sich in der Kreiselpumpenauslassleitung 7 der Krei- selpumpe 11 befindet, selbsttätig geschlossen.

In Figur 4 ist die Funktion des Pumpenaggregates P in der Ü- bergangsphase von Evakuieren auf Fördern dargestellt. Nachdem die Kreiselpumpe 11 entlüftet und eine hinreichende Flüssig- keitssäule FS erzeugt ist, beginnt die Kreiselpumpe 11 selbsttätig mit dem Fördern des zu fördernden Mediums, d. h. die Kreiselpumpe 11 übernimmt aufgrund ihrer höheren Volumen- leistung die eigentliche Funktion des Pumpens. Dabei sei klargestellt, dass die Kreiselpumpe 11 bereits ab Betriebsbe- ginn arbeitet, d. h. dass der Rotor 22 der Kreiselpumpe 11 zwar bereits rotiert, wenn die Evakuierungsphase beginnt, a- ber da sie nicht selbstansaugend ist, kann sie noch nicht wirkungsvoll fördern. Diese Funktion übernimmt sie, sobald eine hinreichende Flüssigkeitssäule FS in ihrem Innern aufge- baut ist. Sobald dies geschehen ist, erzeugt die Kreiselpumpe 11 Flüssigkeitsdruck an ihrer Ausgangsöffnung llc und in der Kreiselpumpenauslassleitung 7. Durch die strömende Flüssig- keit F öffnet sich das Ventil 21, so dass die Flüssigkeit F durch die Füllleitung 10 gefördert wird. Geringe Mengen der geförderten Flüssigkeit F gelangen auch über die Flüssig- keitsringpumpe 12 und deren Auslassleitung 9 in die Fülllei- tung 10. Diese Teilmenge der Flüssigkeit F übernimmt die Ab- dichtungsfunktion in der Flüssigkeitsringpumpe 12 und da sie ständig erneuert wird, übernimmt sie auch die Kühlung der Flüssigkeitsringpumpe 12.

Ein vorteilhafter Effekt bei diesem ständigen Parallelbetrieb von Kreisel-11 und Flüssigkeitsringpumpe 12 ist die Unanfäl- ligkeit gegenüber Luftblasen im zu fördernden Medium, da zwangsläufig dauernd eine Entlüftung des Pumpenaggregates P erfolgt. Besonders vorteilhaft ist eine Bauform, bei welcher beide Pumpen 11 und 12 in einem gemeinsamen Gehäuse G ange- ordnet und von einer gemeinsamen Welle W angetrieben werden.

Ein in Figur 5 schematisch dargestellter Gülletankwagen 1 stellt einen bevorzugten Anwendungsfall für das erfindungsge- mässe Pumpenaggregat P dar. Der dort gezeigte Gülletankwagen 1 weist ein Fahrgestell 2 mit Rädern 3 auf. Hier ist das Fahrgestell 2 als Anhänger ausgebildet, aber die Erfindung kann in nicht dargestellter Weise auch bei einem sogenannten Selbstfahrer, einem Containertank, bei einer separaten Pump- station (siehe Figur 6) oder ähnlichem mit Erfolg eingesetzt werden. Das Fahrgestell 2 trägt einen Tank 4, welcher nicht als Druckbehälter ausgebildet ist, da beim erfindungsgemässen Betrieb kein Über-oder Unterdruck im Tank 4 auftritt. Damit dies sichergestellt ist, befindet sich im Tank 4 eine Aus- gleichsöffnung A, mittels der eventuell auftretende Druckdif- ferenzen zwischen dem Inneren des Tanks 4 und der Umgebung ständig ausgeglichen werden. Der Gülletankwagen 1 verfügt ü- ber ein Leitungssystem 5, welches in mehrere Abschnitte 6,7, 8,9,10 aufgeteilt ist. Abschnitt 6 ist als Saugschlauch ausgebildet und verfügt über einen Ansaugstutzen 6a, welcher in einen Vorratsbehälter-der hier nicht dargestellt ist- eingetaucht wird, um von dort Gülle in den Tank 4 des Gülle- tankwagens 1 fördern zu können. Der Saugschlauch 6 ist in das Leitungssystem 5 über eine Kreiselpumpe 11 eingebunden, wel- che einerseits über einen Leitungsabschnitt verfügt, welcher als Kreiselpumpenauslassleitung 7 bezeichnet ist. Die Krei-

selpumpe 11 ist ferner mittels eines weiteren Leitungsab- schnittes, welcher die Bezeichnung Entlüftungsleitung 8 trägt, mit einer sogenannten Flüssigkeitsringpumpe 12 verbun- den. Diese Flüssigkeitsringpumpe 12 weist auf ihrer Auslass- seite einen Leitungsabschnitt auf, der als Auslassleitung 9 bezeichnet ist. Sowohl die Auslassleitung 9 als auch die Kreiselpumpenauslassleitung 7 münden gemeinsam in einen wei- teren Abschnitt des Leitungssystems 5, welcher als Fülllei- tung 10 bezeichnet ist und mit seinem freien Ende in den Tank 4 einmündet.

Die Kreiselpumpe 11 und die Flüssigkeitsringpumpe 12 sind Be- standteile des Pumpenaggregates P, welches durch diese Kombi- nation aus Kreiselpumpe 11 und Flüssigkeitsringpumpe 12 ge- bildet wird, wobei die Flüssigkeitsringpumpe 12 eine Entlüf- tungspumpe mit ganz besonderen Vorteilen darstellt.

In Figur 6 ist schliesslich eine separate Pumpstation PS dar- gestellt, welche in den unterschiedlichsten Bauformen herge- stellt sein kann. Über einen nicht dargestellten Antrieb wird eine Welle W in Rotation versetzt. Auf der Welle W befinden sich die Kreiselpumpe 11 sowie die Flüssigkeitsringpumpe 12, die gemeinsam betrieben werden und mittels eines Leitungssys- tems 5 miteinander verbunden sind. Ferner sind noch die An- saugleitung 6 und die Füllleitung 10 dargestellt. Die Funkti- on der Pumpstation PS ist sinngemäss den vorausgegangenen Be- schreibungen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die Pump- station PS allein einsetzbar und mobil ist, dazu ist sie auf einem Rahmen R aufgebaut. Sie kann also an jeden beliebigen Ort transportiert und dort eingesetzt werden. Demgemäss kann die Pumpstation PS als separates Aggregat auch einer Umfüll- station zugeordnet werden, oder-ähnlich wie in Figur 5 ge- zeigt-an einem Tankfahrzeug Verwendung finden.