DE4120153A1

DE4120153A1 - System for drawing liquids - has belt which polls equidistant carriers up through open ended delivery pipe, around drive wheel to discharge pipe

Info

Publication number: DE4120153A1
Application number: DE19914120153
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: TECHNOLOGIES CONSULTING AND MA
Current assignee: TECHNOLOGIES CONSULTING AND MA
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24

Abstract

The open ended vertical or near vertical delivery pipe (1) has its lower funnel-shaped end submerged in liquid. A number of carriers (11) fixed to an endless belt (7) at an equal distance from each other are pulled through the pipe, with which they form a close fit. The distance between the carriers (11) should be less than the effective length (12) of the pipe (1). The carriers (11) pass around a drive wheel (9) located above the pipe (1), collecting liquid on their way through the pipe (1) and conveying it up through a larger pipe (4) to a discharge pipe (5). USE/ADVANTAGE - A simple, compact and efficient method of drawing liquid from a depth, particularly suited to a windmill powered system.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Förder anlage für Flüssigkeiten mit einem senkrecht oder nahezu senkrecht angeordneten und mit seinem unteren Ende in die zu fördernde Flüssigkeit eintauchenden Förderrohr, in dem ein den Querschnitt dicht überdeckendes Förderelement bei seiner Aufwärtsbewegung Flüssigkeit fördert. Eine Förder anlage dieser Art ist beispielsweise eine Tiefbrunnen- Kolbenpumpe, deren Pumpenzylinder mit seinem ein Ein tritts-Rückschlagventil aufweisenden unteren Ende im Bohrbrunnen hängt und dessen hin- und hergehend ange triebener, ebenfalls ein Durchström-Rückschlagventil auf weisender Kolben zyklisch, nämlich bei jeder Aufwärts bewegung, eine Volumeneinheit Wasser fördert.The present invention relates to a conveyor system for liquids with a vertical or almost arranged vertically and with its lower end in the to be conveyed liquid immersed delivery pipe in which a conveyor element tightly covering the cross section promotes fluid in its upward movement. A funding This type of plant is, for example, a deep well Piston pump, its pump cylinder with its an one check valve with lower end in the Drilling well hangs and its back and forth more driven, also a flow check valve pointing piston cyclically, namely at each upward movement, a unit volume of water promotes.

Die Konstruktion solcher Pumpen ist wegen der Kurbel- Pleuel-Antriebsmechanismen des Kolbens recht aufwendig und die Wirkungsgrade sind wegen der intermittierenden Förderung sowie wegen der als Drosselstellen wirkenden Rückschlagventile nicht sehr hoch.The construction of such pumps is because of the crank Connecting rod drive mechanisms of the piston are quite complex and the efficiencies are because of the intermittent Promotion and because of the acting as throttling points Check valves not very high.

Sehr einfach und auch etwa kontinuierlich fördernd sind die am Anfang der Geschichte der Technik stehenden Eimer schöpfwerke mit einer Vielzahl von an einem endlosen Zug organ angehängten Schöpfgefäßen, welche durch das auf einem unteren Niveau befindliche Wasser laufen, sich dabei füllen und von einem oberhalb befindlichen Antriebs rad gehoben werden, bis sie beim Umlaufen des Antriebs rades in eine Abflußrinne entleert werden. Diese ver altete Technik ist schon wegen des erforderlichen Platz bedarfs - Durchmesser der Brunnenbohrung - nachteilig. Are very simple and also about continuous support the buckets at the beginning of the history of technology scoops with a multitude of on an endless train organ attached scoops, which by the on water at a lower level fill and from a drive located above wheel are lifted until they rotate around the drive Rades are emptied into a trough. These ver old technology is already because of the required space required - diameter of the well bore - disadvantageous.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Förderanlage für Flüssigkeiten, die sich durch einfachen Aufbau, geringen Platzbedarf und hohen Wirkungs grad bei der Umsetzung einer drehenden Antriebsbewegung in die Flüssigkeitsförderleistung auszeichnet. Die Anlage soll besonders geeignet sein, um durch einen Windkraft erzeuger, insbesondere eine Windmühle, angetrieben zu werden.The object of the present invention is to create a conveyor system for liquids that are characterized by simple structure, small space requirement and high effectiveness degree in the implementation of a rotating drive movement in the liquid flow rate. The attachment is said to be particularly suitable to by a wind power producer, especially a windmill, driven to will.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Die erfindungs gemäße Ausbildung setzt die drehende Antriebsbewegung un mittelbar und - abgesehen von der unvermeidlichen Reibung der Förderelemente im Arbeitsabschnitt des Förderrohrs und dem hydrodynamischen Widerstand in der darüber stehen den Flüssigkeitssäule - praktisch verlustfrei in die Flüssigkeitsförderleistung um und erzielt somit einen optimalen Wirkungsgrad. Wegen des sehr einfachen Aufbaus der Anlage ist eine hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfrei heit zu erwarten. Eine ständige Beaufsichtigung des Be triebs ist nicht erforderlich.The task is solved by the in the features specified in the claims. The fiction appropriate training sets the rotating drive movement un indirect and - apart from the inevitable friction of the conveyor elements in the working section of the conveyor tube and the hydrodynamic resistance in the above the liquid column - practically lossless in the Fluid delivery rate and thus achieves one optimal efficiency. Because of the very simple structure the system is highly reliable and maintenance-free expected. Constant supervision of the Be drive is not required.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung und Anwendung der Erfindung ist die Ausbildung als Wasserförderanlage mit Antrieb durch einen Windkrafterzeuger, z. B. zur Be wässerung von Gebieten, in denen keine andere Energie quelle zur Verfügung steht. Es können in dieser Konfigu ration Anlagen gebaut werden, die Wasser aus Tiefen bis zu 30 m mit Förderleistungen bis zu 3 m³/h fördern. Diese können zum Ausgleich von Spitzenbelastungen ohne Schwie rigkeiten mit einem Wasserspeicher verbunden werden, der in Zeiten geringen Wasserbedarfs angefüllt wird. Die An lage beginnt mit der Wasserförderung bereits bei Wind geschwindigkeiten von weniger als 1 m/s.A particularly advantageous development and application of the invention is the training as a water delivery system with a drive by a wind power generator, for. B. for loading irrigation in areas where no other energy source is available. In this configuration, systems can be built that deliver water from depths of up to 30 m with delivery rates of up to 3 m ³ / h. To compensate for peak loads, these can be connected to a water reservoir that is filled in times of low water demand without difficulty. The system begins to pump water at wind speeds of less than 1 m / s.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der beigegebenen Zeich nungen weiter erläutert. Es zeigt:The invention is described below by the description of Exemplary embodiments using the attached drawing further explained. It shows:

Fig. 1 schematisch eine windkraftbetriebene Anlage zur Förderung von Wasser aus einem Brunnen; Fig. 1 shows schematically a wind power plant for pumping water from a well;

Fig. 2 eine Ausbildungsvariante im Bereich des Förder rohrs. Fig. 2 shows a training variant in the area of the conveyor tube.

In das in einem Brunnen 6 stehende Wasser taucht ein senk rechtes Förderrohr 1, welches einen zylindrischen Arbeits abschnitt 3 der Länge l₂ und einen das untere Ende dar stellenden trichterförmigen Einlaufabschnitt 2 aufweist. Das obere Ende des Förderrohrs 1 geht über in einen senk rechten Kanal 4 größeren Querschnitts, dessen oberes Ende einen Abflußstutzen 5 für das geförderte Wasser aufweist.In the water standing in a well 6 dips a vertical delivery pipe 1 , which has a cylindrical working section 3 of length l ₂ and a funnel-shaped inlet section 2 which represents the lower end. The upper end of the delivery pipe 1 merges into a vertical right-hand channel 4 of larger cross-section, the upper end of which has a drain connection 5 for the water conveyed.

Oberhalb dieser Fördereinrichtung befindet sich ein Wind krafterzeuger 12, auf dessen Achse ein Antriebsrad 9 sitzt, welches von einem endlosen Zugorgan 7 umschlungen wird, an welchem in gleichmäßigen Abständen l₁ Förder elemente 11 befestigt sind. Die Drehrichtung des Antriebs rades 9 ist durch einen Pfeil angegeben. Das aufwärts be wegte Trum 8 des Zugorgans 7 verläuft durch das Förder rohr 1 und den Kanal 4. Der Abstand l₁ zweier aufeinander folgender Förderelemente 11 ist kleiner als die Länge l₂ des zylindrischen Arbeitsabschnitts 3 des Förderrohrs 1.Above this conveyor is a wind force generator 12 , on the axis of which a drive wheel 9 is seated, which is wrapped by an endless traction element 7 , on which l ₁ conveyor elements 11 are attached at regular intervals. The direction of rotation of the drive wheel 9 is indicated by an arrow. The upward moving strand 8 of the tension member 7 runs through the conveyor tube 1 and the channel 4th The distance l _{1 between} two successive conveying elements 11 is smaller than the length l _{2 of} the cylindrical working section 3 of the conveying pipe 1 .

Die Förderelemente 11 sind bezüglich ihres Querschnitts so dimensioniert, daß sie den Arbeitsabschnitt 3 des Förder rohrs 1 dichtend durchlaufen und so als Kolben wirken. Sie können von beliebiger geeigneter Form sein, beispiels weise als Scheiben, Kugeln oder Zylinder ausgebildet sein Vorteilhaft ist die in der Zeichnung angedeutete Ausbil dung in der Form eines Zylinders mit halbkugelig abge rundeter vorderer Stirnfläche. In Zusammenwirkung mit dem trichterförmigen Einlaufabschnitt 2 des Förderrohrs 1 er gibt sich hieraus ein zuverlässiges Eintreten der Förder elemente 11 in das Förderrohr 1 kurz nachdem sie auf ihrer Bewegungsbahn die Umlenkung in das steigende Trum 8 des Zugorgans 7 erfahren haben.The conveying elements 11 are dimensioned with respect to their cross section so that they pass through the working section 3 of the conveying tube 1 in a sealing manner and thus act as a piston. They can be of any suitable shape, for example, be designed as disks, balls or cylinders. The formation indicated in the drawing is advantageous in the form of a cylinder with a hemispherical rounded front end face. In cooperation with the funnel-shaped inlet section 2 of the conveyor tube 1 , this results in reliable entry of the conveyor elements 11 into the conveyor tube 1 shortly after they have experienced the deflection in their rising path 8 in the rising strand 8 of the tension member 7 .

Das Zugorgan 7 ist ein Seil aus Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff; möglich ist auch die Verwendung eines Zugorgans aus gelenkig miteinander verbundenen starren Elementen, beispielsweise einer Kette oder eines Zugorgans aus starren Stangenelementen der Länge l₁.The traction element 7 is a rope made of steel or another suitable material; it is also possible to use a pulling element made of rigid elements articulated to one another, for example a chain or a pulling element made of rigid rod elements of length l ₁ .

In der Ausbildung gemäß Fig. 1 ist das Förderrohr 1 starr und besteht beispielsweise aus einem Metall oder einem starren Kunststoff. Hierbei sind die Förderelemente 11 vorteilhafterweise aus einem elastischen Werkstoff oder mit einem elastischen Überzug versehen, so daß eine Ab dichtung derselben im Arbeitsabschnitt 3 bei möglichst geringer Reibung erzielt werden kann.In the embodiment according to FIG. 1, the conveyor pipe 1 is rigid and consists for example of a metal or a rigid plastic. Here, the conveying elements 11 are advantageously made of an elastic material or with an elastic coating, so that a seal from the same in the working section 3 can be achieved with the least possible friction.

In einer anderen Ausbildung gemäß Fig. 2 können die För derelemente 11 starr und das Förderrohr 1 elastisch ausge bildet sein, wobei dieses dann an seinem unteren Ende im Kanal 4 befestigt ist und in diesen hineinragt. Bei die ser Ausbildung wirken die bei der Bewegung der Förder elemente 11 auftretenden Reibungskräfte als Zugkräfte im Förderrohr 1, so daß trotz elastischer Ausbildung keine Knickung oder Faltung auftreten kann.In another embodiment as shown in FIG. 2, the För derelemente 11 can be rigid and the conveyor tube 1 is formed elastically, which is then attached to its lower end in the channel 4 and protrudes into this. When water training act during the movement of the conveyor elements 11 friction forces as tensile forces in the conveyor tube 1 , so that no buckling or folding can occur despite elastic training.

Im Antriebsrad 9 des Windkrafterzeugers 12 sind auf dem Umfang verteilt Ausnehmungen 10 ausgearbeitet, in welche sich die Förderelemente 11 mit einem Teil ihres Umfangs legen, wobei ein Formschluß entsteht, der die Drehbewegung des Antriebsrades 9 zuverlässig in die Förderbewegung des Zugorgans 7 umsetzt. Eine nicht gezeigte Sperrvorrichtung im einfachsten Fall ein Klinkengesperre, verhindert eine Rückwärtsdrehung des Antriebsrades 9 dann, wenn der Wind so schwach geworden ist, daß seine Kraft nicht mehr aus reicht, die Kraft der Wassersäule im Kanal 4 zu überwin den, und die Anlage deshalb zum Stillstand gekommen ist. In the drive wheel 9 of the wind power generator 12 , recesses 10 are worked out around the circumference, into which the conveying elements 11 lie with part of their circumference, a positive connection being produced which reliably converts the rotary movement of the drive wheel 9 into the conveying movement of the pulling element 7 . A locking device, not shown in the simplest case, a ratchet, prevents a reverse rotation of the drive wheel 9 when the wind has become so weak that its force is no longer sufficient to overcome the force of the water column in channel 4 , and the system therefore for Has come to a standstill.

Um dem Windkrafterzeuger 12 zu ermöglichen, sich ent sprechend den wechselnden Anströmungsrichtungen des Win des um die senkrechte Hochachse zu drehen, ist diese Dreh achse auf geeignete Weise zur Übereinstimmung gebracht mit der Achse des Förderrohrs 1. Möglich ist auch die Ver wendung eines von der Anströmungsrichtung des Windes un abhängigen Windkrafterzeugers.In order to enable the wind power generator 12 to rotate according to the changing flow directions of the win of the vertical vertical axis, this axis of rotation is brought in a suitable manner in accordance with the axis of the delivery pipe. 1 It is also possible to use a wind power generator that is independent of the direction of the flow of the wind.

Im Betrieb der beschriebenen Förderanlage nehmen die im Vorderrohr 1 aufwärts laufenden Förderelemente 11 das Wasser mit und fördern es aus dem Brunnen 6 in den Kanal 4, aus dem es nach Erreichen des Abflußstutzens 5 aus läuft. Bei einer Bewegung um eine dem Abstand 1 ₁ zweier aufeinanderfolgender Förderelemente 11 entsprechende Strecke wird eine Wassermenge vonIn the operation of the conveyor system described, the conveying elements 11 running upwards in the front pipe 1 take the water with them and convey it from the well 6 into the channel 4 , from which it runs out after reaching the discharge nozzle 5 . During a movement of a to the distance 1 ₁ between two successive conveyor elements 11 corresponding distance is an amount of water

W = F · l₁ - V₁₁W = F · l₁ - V₁₁

gefördert, wobei mit
F die lichte Querschnittsfläche des Arbeitsabschnitts 3 des Förderrohrs 1 und
V₁₁ das Volumen eines Förderelements 11
bezeichnet ist.promoted, with
F is the clear cross-sectional area of the working section 3 of the delivery pipe 1 and
V₁₁ the volume of a conveyor element 11th
is designated.

Die Förderleistung Q der Anlage kann angegeben werden zuThe delivery rate Q of the system can be specified as

Q = η_o · W · kQ = η _o · W · k

mit
η_o = volumetrischer Wirkungsgrad der Anlage und
k = Anzahl der pro Zeiteinheit durchlau fenden Förderelemente 11.With
η _o = volumetric efficiency of the system and
k = number of conveying elements 11 passing through per unit time.

Der Volumenwirkungsgrad kann mit 0,92 ÷ 0,97 abgeschätzt werden.The volume efficiency can be estimated at 0.92 ÷ 0.97 will.

Claims

1. Conveying system for liquids with a vertically or almost vertically arranged and with its lower end immersed in the liquid to be conveyed conveying pipe, in which a cross-section of the För derelement för liquid during its upward movement, characterized by a variety of at an endless Traction element ( 7 ) at regular intervals (l ₁ ), which are less than the effective length (l ₂ ) of the conveyor tube ( 1 ), on ordered conveyor elements ( 11 ), which run around a drive wheel ( 9 ) located above the conveyor tube and thereby at the beginning of the upward run ( 8 ) through the conveyor tube ( 1 ), which is open at both ends.

2. Conveyor system according to claim 1, characterized in that the conveyor elements ( 11 ) or the conveyor tube ( 1 ) are designed ela stically.

3. Conveyor system according to claim 2, characterized in that the conveyor tube consists of elastic material and is attached to its lower end ( Fig. 2).

4. Conveyor system according to one or more of the preceding claims, characterized in that at the lower end of the conveyor tube ( 1 ) a kink-free in the cylindri's working section ( 3 ) merging funnel-shaped inlet section ( 2 ) is formed.

5. Conveyor system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the front end of the conveying elements ( 11 ) in the movement direction is rounded off.

6. Conveyor system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the upper end of the conveyor tube ( 1 ) opens into a channel ( 4 ) larger cross-section with a discharge nozzle ( 5 ).

7. Conveyor system according to one or more of the preceding claims, characterized by recesses ( 10 ) in the drive wheel ( 9 ), which on the circumference of the same in the distance (l ₁ ) of adjacent conveyor elements ( 11 ) correspond to the distances and are form-fitting with the funding elements work together.

8. Conveyor system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that the drive wheel is connected to a wind power generator.

9. Conveyor system according to claim 8, characterized in that that the drive wheel is rigid with the axis of the wind power producer is connected.

10. Conveyor system according to claim 8 and / or 9, marked net by a locking device preventing the reverse rotation of the drive wheel ( 9 ).