Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Regeln des Drucks in einer von einer Kreiselpumpe ausgehenden Einspeise- leitung, in die eine Drossel eingefügt ist.

Wenn mit einer Kreiselpumpe ein Medium in einen Druckbehälter gefördert wird, dann arbeitet die Kreiselpumpe auf ihrer Pum- penkennlinie in dem durch den aktuellen Gegendruck im Behäl- ter definierten Betriebspunkt. Das führt dazu, dass die Krei- selpumpe bei geringem Gegendruck eine hohe Förderrate er- zeugt. Diese ist meist mit einer Erhöhung der Pumpenantriebs- leistung verbunden, was entsprechende Anforderungen an das Antriebsaggregat und an die Energieversorgung der Kreisel- pumpe stellt. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Kavita- tion an der Kreiselpumpe selbst. Das mit der Kreiselpumpe ge- förderte Medium kann Wasser oder eine andere Flüssigkeit sein.

Damit man auch bei einem Druckabfall ohne ein entsprechend dimensioniertes Antriebsaggregat für die Kreiselpumpe aus- kommt und die Gefahr der Kavitation ausgeschlossen ist, wur- den bisher alternativ zwei Maßnahmen ergriffen.

Die erste Lösung sieht vor, in die Einspeiseleitung eine feststehende mechanische Drossel einzubauen (passive Lösung).

Damit wird die Leistung der Kreiselpumpe begrenzt und es kann nicht zur Kavitation kommen. Die Kreiselpumpe muss jedoch ständig auch bei hohem Gegendruck eine höhere Leistung er- bringen als bei einer Anordnung ohne Drossel.

Die zweite Variante sieht in der Einspeiseleitung ein elek- trisch angetriebenes und angesteuertes Regelventil vor (ak- tive Lösung). Im Vergleich zur passiven Lösung zeichnet sich die aktive Lösung dadurch aus, dass beim üblichen Druck in der Einspeiseleitung keine Drosselung in der Einspeiseleitung erfolgt und daher keine erhöhte Pumpenleistung notwendig ist, während bei einem Druckabfall in der Einspeiseleitung die ak- tivierte Drossel die Pumpenleistung begrenzt und die Kavita- tion verhindert. Die aktive Lösung benötigt dazu aber eine Fremdenergieversorgung kombiniert mit Sensorik und Signalver- arbeitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Regeln des Drucks in einer von einer Kreiselpumpe ausgehenden Einspeiseleitung anzugeben, die keine Oberdimensionierung der Kreiselpumpe, sowie der dazuge- hörigen Antriebseinheit und der Energiequelle erforderlich werden lassen und trotzdem ohne eine Drosseleinrichtung aus- kommen, zu deren Betrieb eine Fremdenergieversorgung und das Verarbeiten elektrischer Signale gehören. Die Einrichtung soll weitgehend verzögerungsfrei auf Druckänderungen reagie- ren.

Der Betriebspunkt der Kreiselpumpe soll auf der Pumpenkennli- nie auch bei einem Druckabfall in der Einspeiseleitung mög- lichst unverändert bleiben.

Die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Druck durch das mit der Kreiselpumpe geförderte Medium ohne externe Energiequelle und ohne Steuer- signale geregelt wird.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß der apparative Aufwand gegenüber der aktiven Lösung minimiert ist, aber die Vorteile der aktiven Lösung gegenüber der passiven Lösung erhalten bleiben. Es muss keine leistungsstarke Kreiselpumpe nur wegen eines möglichen Druckabfalls in der Einspeiseleitung bereit-

gehalten werden. Trotzdem kann es nicht zu einer Kavitation kommen.

Ein vollständiges Schließen der Einspeiseleitung kann durch eine ergänzende Maßnahme verhindert werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass selbst bei fehlerhafter Regelung der Mediumstrom nicht ganz unterbunden wird. Bei hohem Gegendruck ist stets ein gewisser Förderstrom gewährleistet. Bei sehr niedrigem Gegendruck in der Einspeiseleitung kann die Förder- leistung der Kreiselpumpe einen Maximalwert nicht überstei- gen.

Die Aufgabe, eine geeignete Einrichtung anzugeben, wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Drossel abhängig vom Druck in der Einspeiseleitung durch das mit der Kreiselpumpe geförderte Medium ohne externe Energiequelle und ohne Steuer- signale regelbar ist.

Mit dem Einsatz einer solchen Drossel wird die Zuverlässig- keit der Einrichtung gesteigert bei gleichzeitiger Minimie- rung des Aufwandes, insbesondere gegenüber der aktiven Lö- sung. Die Vorteile der aktiven Lösung bleiben jedoch erhal- ten. Man benötigt weder eine überdimensionierte Kreiselpumpe oder ein überdimensioniertes Antriebsaggregat, noch eine auf- wendige Drossel, die mit einer externen Energieversorgung und mit einer elektronischen Regeleinrichtung ausgerüstet sein muss. Trotzdem kann es nicht zu einer Kavitation in der Krei- selpumpe kommen. Die hydraulische Regelung mittels Eigenme- dium ermöglicht darüber hinaus eine vorteilhafte, fast verzö- gerungsfreie Reaktion der Armatur.

Beispielsweise hat die Drossel ein in der Einspeiseleitung angeordnetes und deren Querschnitt verkleinerndes Verschluss- teil, z. B. einen Ventilkegel oder eine Schieberplatte, das mechanisch in einem Teilraum einer Steuerarmatur mit einem Steuerkolben verbunden ist, der den Teilraum begrenzt. In den Teilraum mündet eine Steuerleitung ein, die zwischen der

Kreiselpumpe und der Drossel von der Einspeiseleitung aus- geht. An seiner vom Teilraum abgewandten Seite ist der Steu- erkolben von einer Kraft beaufschlagt. Diese Kraft kann durch ein zugeführtes Medium, z. B. Druckluft, aber auch durch eine mechanische Feder erzeugt sein.

Je höher der Druck in der Einspeiseleitung ist, um so höher ist auch der Druck im Teilraum der Steuerarmatur unterhalb des Steuerkolbens. Der Steuerkolben wird dann gegen die Kraft, die von der gegenüberliegenden Seite auf ihn wirkt, angehoben, wodurch die Drossel weiter öffnet. Bei einem Ab- sinken des Drucks in der Einspeiseleitung überwiegt wieder die in Richtung auf die Drossel wirkende Kraft auf den Steu- erkolben und die Drossel wird in Richtung der Schließstellung bewegt.

Man kommt vorteilhafter Weise ohne eine externe Energiever- sorgung für die Steuerarmatur und ohne eine aufwendige elek- tronische Regelung aus.

Beispielsweise weist die Drossel eine mechanische Schließbe- grenzung auf. Damit wird der Vorteil erzielt, dass selbst bei einer fehlerhaften Regelung stets noch ein Mediumstrom durch die Drossel möglich ist.

Das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert : FIG 1 zeigt eine bekannte Einrichtung zum Begrenzen eines Drucks (passive Lösung) und dazugehörige Kennlinien, FIG 2 zeigt eine andere bekannte Einrichtung zum Regeln eines Drucks (aktive Lösung) und dazugehörige Kennlinien, FIG 3 zeigt die Einrichtung nach der Erfindung und dazugehö- rige Kennlinien,

FIG 4 zeigt als Ausschnitt aus der Figur 3 die wesentlichen Bestandteile der Einrichtung nach der Erfindung.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils eine mit einem Motor M an- getriebene Kreiselpumpe 1. Diese ist eingebunden in eine Ein- speiseleitung 2, die von einem Vorratsbehälter 3 zu einem Druckbehälter 4 führt. In den Diagrammen sind Pumpenkennli- nien 5,7,8 und Anlagenkennlinien 12a, b, 13a, b als Relatio- nen zwischen dem Druck P in der Einspeiseleitung 2, in Strö- mungsrichtung gesehen hinter der Kreiselpumpe 1, und dem Vo- lumenstrom Q durch die Kreiselpumpe 1 dargestellt. Der Be- triebspunkt der Kreiselpumpe 1 ist ein Schnittpunkt von Pum- penkennlinien 5,8 und Anlagenkennlinien 12a, b, 13a, b.

Die bekannte Einrichtung, die in Figur 1 gezeigt ist, enthält eine unveränderliche Drossel 6, die in Strömungsrichtung hin- ter der Kreiselpumpe 1 in die Einspeiseleitung 2 eingebunden ist. Aufgrund der Drossel 6 erhält man statt der Pumpenkenn- linie 7 (ohne Drossel 6) die bei niedrigerem Druck P verlau- fende Pumpenkennlinie 8. Der Betriebspunkt der Kreiselpumpe 1 ist der Schnittpunkt der Anlagenkennlinie 12a bzw. 13a und der Pumpenkennlinie 8. Er ergibt einen Volumenstrom Q1 bei hohem Druck Pl bzw. einen größeren Volumenstrom Q2 bei nied- rigem Druck P2. Auch ohne Drossel 6 würde sich bei hohem Druck Pl ein akzeptabler Volumenstrom (Q-Wert des Schnitt- punktes von Anlagenkennlinie 12a und Pumpenkennlinie 7) erge- ben. Bei niedrigem Druck P2 erzielt man jedoch einen geeigne- ten, nicht zu großen Volumenstrom Q2 und damit einen kavita- tionsfreien Betrieb der Kreiselpumpe 1 nur, wenn wegen der Drossel 6 die Pumpenkennlinie 8 statt der Pumpenkennlinie 7 relevant ist.

Der Nachteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Kreiselpumpe 1 entsprechend der Pumpenkennlinie 7 überdimen- sioniert werden muss, um bei hohem Gegendruck P1 und bei Vor- handensein der Drossel 6 überhaupt noch einen geeigneten Vo- lumenstrom Q1 zu erzielen. Die Drossel 6 ist nötig, um bei

niedrigem Gegendruck P2 den Volumenstrom Q2 so zu begrenzen, dass keine Kavitationsgefahr an der Kreiselpumpe 1 entstehen kann. Es müssen also eine Kreiselpumpe 1 und ein dazugehöri- ger Motor M mit sehr hoher Leistung bereitgehalten werden.

Auch die Einrichtungen zur Energieversorgung müssen entspre- chend dimensioniert sein. Obwohl die Leistung der Kreisel- pumpe 1 entsprechend der Pumpenkennlinie 7 zu dimensionieren ist, ist die effektiv zur Verfügung stehende Pumpenleistung beim Bekannten nur durch die bei niedrigerem Druck P verlau- fende Pumpenkennlinie 8 repräsentiert.

Figur 2 zeigt eine andere bekannte Einrichtung, mit der Kavi- tation in der Kreiselpumpe 1 zu vermeiden ist. Hierzu ist in der Einspeiseleitung 2 in Strömungsrichtung hinter der Krei- selpumpe 1 eine aktiv regelbare Drossel 9 angeordnet. Zu die- ser Drossel 9 gehören ein Stellmotor 10, der externe Energie benötigt, sowie ein Drucksensor 11 mit Auswerteeinheit. Diese bekannte Einrichtung ist apparativ aufwendig. Die Regelung der Drossel 9 kann so erfolgen, dass bei einem ausreichend hohen Gegendruck P1, der keine Kavitation befürchten läßt, die Anlagenkennlinie 12b weitgehend unverändert gegenüber ei- ner Kennlinie ohne Drossel 9 verläuft. Wenn jedoch der Gegen- druck auf einen niedrigen Wert P2 abfällt, wird die Drossel 9 aktiviert und soweit verschlossen, dass sich eine neue Anla- genkennlinie 13b ergibt, die den Betriebspunkt der Kreisel- pumpe 1 auf der Pumpenkennlinie 5 als Schnittpunkt beim glei- chen Volumenstrom Q1/Q2 wie die Anlagenkennlinie 12b ohne Drossel 9 definiert.

Die Einrichtung nach der Erfindung, die in Figur 3 gezeigt ist, ermöglicht die gleichen Anlagenkennlinien 12b, 13b wie die Einrichtung der Figur 2. Auch der Betriebspunkt der Krei- selpumpe 1 auf der Pumpenkennlinie 5 ist gleich. Um dieses Ziel zu erreichen, das einen Betrieb der Kreiselpumpe 1 ohne Kavitation gestattet, ist jedoch keine aufwendige Regelung einer Drossel 9 erforderlich. Die Drossel 14, die nach der Erfindung an die Stelle der Drossel 9 aus Figur 2 tritt,

zeichnet sich vielmehr dadurch aus, dass der Druck in der Kreiselpumpe 1 nur durch das mit der Kreiselpumpe 1 geför- derte Medium ohne externe Energiequelle und ohne Steuersi- gnale passiv geregelt wird. Die Leistung der Kreiselpumpe 1 ist für den hohen Druck P1 in der bespeisten Leitung ausge- legt. Falls der Druck in der bespeisten Leitung abfällt, käme es der Pumpenkennlinie 5 folgend bei einer nur verschobenen Anlagenkennlinie 12b zu einem Anstieg des Volumenstroms Q in der Einspeiseleitung 2 und damit auch zu einem Anstieg der Förderleistung der Kreiselpumpe 1. Das könnte zur Kavitation an der Kreiselpumpe 1, wie auch zur erhöhten Leistungsauf- nahme am Antriebsaggregat führen. Damit bei einem niedrigeren Gegendruck P2 die Kreiselpumpe 1 den gleichen Volumenstrom Q1/Q2 wie bei dem höheren Gegendruck P1 erzeugt, ist in der Einspeiseleitung 2 die passiv regelbare Drossel 14 eingefügt.

Diese variable Drossel 14 kommt ohne externe Energieversor- gung, ohne Drucksensor und ohne Auswerteeinheit aus.

Außer hinsichtlich der Drosseln 6,9,14, stimmen die Ein- richtungen nach den Figuren 1,2 und 3 überein.

Der Aufbau der Drossel 14 nach der Erfindung, sowie ihre Funktionsweise werden im folgenden anhand der Figur 4 erläu- tert, die ein Ausschnitt aus der Figur 3 ist.

Figur 4 zeigt die Kreiselpumpe 1 und die Drossel 14 in der Einspeiseleitung 2. Ein den Querschnitt der Einspeiseleitung 2 veränderndes Verschlussteil 15 der Drossel 14, das in der Regel ein Schieber ist, ist mechanisch, z. B. über eine Stange, mit einem Steuerkolben 15 in einer Steuerarmatur 17 verbunden. Eine Steuerleitung 18, die von der Einspeiselei- tung 2 in Strömungsrichtung hinter der Kreiselpumpe 1 und vor der Drossel 14 ausgeht, mündet in die Steuerarmatur 17, und zwar in deren Teilraum 19, der durch den Steuerkolben 16 be- grenzt dem Verschlussteil 15 zugewandt ist. Eine Gegenkraft auf den Steuerkolben 16 an seiner gegenüberliegenden Seite wird in der Steuerarmatur 17 durch eine mechanische Feder 20

erzeugt. Die Feder 20 ist am Gehäuse der Steuerarmatur 17 und am Steuerkolben 16 abgestützt.

Wenn der Druck in der Einspeiseleitung 2 absinkt, wird der Steuerkolben 16 durch die Feder 20 nach unten bewegt und das Verschlussteil 15 verringert den Strömungsquerschnitt der Drossel 14. Es kann dann, da der Druck in der Kreiselpumpe 1 nicht stark absinkt, nicht zu einer überhöhten Antriebsleis- tung der Kreiselpumpe 1 und auch nicht zur Kavitation kommen.

Sobald der Druck in der Einspeiseleitung 2 wieder ansteigt, wird der Steuerkolben 16 gegen die Kraft der Feder 20 angeho- ben und der Drosselquerschnitt vergrößert sich. Es braucht also keine Kreiselpumpe bereitgehalten zu werden, deren Leis- tung auch bei einem in der Regel relativ hohen Druck in der Einspeiseleitung 2 einen engen Drosselquerschnitt überwinden muss.

Damit die Drossel 14 auch bei einem sehr geringen Druck in der Einspeiseleitung 2 nicht fehlerhaft gänzlich schließen kann, wodurch sie eine Einspeisung unmöglich machen würde, ist die Drossel 14 mit einer mechanischen Schließbegrenzung 21 ausgestattet, die das Verschlussteil 15 aufnimmt und ein völliges Schließen der Drossel 14 verhindert, da zwischen der Schließbegrenzung 21 und der Wand der Drossel 14 stets ein, wenn auch geringer, Drosselquerschnitt offen bleibt.

Mit dem Verfahren und mit der Einrichtung nach der Erfindung wird eine Beschädigung der Kreiselpumpe 1 infolge eines Druckabfalls in der Einspeiseleitung 2 und möglicherweise nachfolgender Kavitation verhindert, ohne dass eine unnötig leistungsstärkere Kreiselpumpe mit entsprechend dimensionier- tem Antriebsaggregat eingesetzt werden müßte und auch ohne aufwendige elektrische/elektronische Regeleinrichtungen.

An die Stelle der Kreiselpumpe 1 kann auch eine andere geeig- nete Pumpe treten.