METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A WATER JET PUMP

Abstract: 1. A method for operating a water-jet pump, in which the water required for operating the pump is recirculated in a circuit, characterised in that the water is pressurized by means of compressed air at an essentially constant air pressure and that compressed air, which was used to expel water through the water-jet pump, is expanded in a defined expansion chamber, heat being with-drawn from the water and absorbed by the air during and after its expansion.

Description: Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Wasserstrahlpumpe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Wasserstrahlpumpe, bei dem das für den Betrieb der Pumpe benötigte Wasser im Kreislauf umgepumpt wird. Wasserstrahlpumpen werden z.B. in Labors umfangreich verwendet, z.B. zum Trocknen von Substanzen oder zum Eindampfen von Lösungen bei niedriger Temperatur, wodurch eine thermische Belastung der zu behandelnden Substanzen vermieden wird. Wasserstrahlpumpen haben den Vorteil, dass sie sehr einfach gebaut sind, praktisch keinen Verschleiss haben und praktisch unempfindlich gegen Korrosion sind, wenn sie, wie üblich, aus Glas oder aus Kunststoff hergestellt sind. Mit Wasserstrahlpumpen lässt sich ohne Schwierigkeiten ein Grobvakuum im Bereich zwischen 100 mm Quecksilbersäule und 15 mm Quecksilbersäule herstellen, was für viele Laborzwecke ausreichend ist. Nachteilig im Vergleich mit mechanischen Pumpen, z.B. Dreh- schieberpumpen, sind die relativ hohen Betriebskosten, da der Wasserverbrauch erheblich ist; ein üblicher Verbrauchswert ist z.B. 0,8 m3/h, so dass bei zehnstündigem Betrieb immerhin 6 m3 Wasser verbraucht werden. Abgesehen von den Kosten ist ein so hoher Wasserverbrauch auch mit Rücksicht auf die Umcltrcssourcen unerwünscht. Um den hohen Wasserverbrauch zu vermeiden, hat man bereits das eingangs genanL- te Verfahren angewendet, gemäss dem das Wasser im Kreislauf umgepumpt wird. Hierzu wird eine elektrisch angetriebene Umwälzpumpe verwendet, die aus der Wasserstrahlpumpe abgelaufenes Wasser wieder unter Druck setzt und dem Betriebswasseranschluss der Wasserstrahlpumpe zuführt. Der erreichbare Druck hängt stark von der Temperatur des Bet-riebswassers ab, da der Druck niemals niedriger sein kann als der Dampfdruck des Betriebswassers, der umso höher liegt, je höher die Temperatur des Betriebswassers ist. In einer Umwälzanlage nun erwärmt sich das Betriebswasser verhältnismässig schnell, so dass die Saugleistung der Wasserstrahlpumpe niedriger ist als bei laufender Zuführung von Frischwasser. Will man dennoch niedrige Temperaturen erreichen, so muss das Betriebswasser mit besonderen Kühleinrichtungen gekühlt werden. In diesem Fall ergibt sich ein erheblicher apparativer Aufwand mit umfangreichen elektrischen Installationen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auf elektrische Installationen verzichtet werden kann und dennoch eine Kühlung des Betriebswassers erreicht wird. Durch eine Weiterbildung der Erfindung soll auch eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Wasser mittels Druckluft bei im wesentlichen konstantem Luftdruck unter Druck gesetzt wird und dass Druckluft, die zum Austreiben von Wasser durch die Wasserstrahlpumpe benutzt wurde, in einem abgegrenzten Entspannungsraum entspannt wird, wobei dem Wasser Wärme entzogen wird, die von der Luft bei und nach ihrer Entspannung aufgenommen wird. Allstelle einer Umwälzpumpe wird erfindungsgemäss Druck]uft zum Umpumpen des Wassers benutzt. Druckluitanschlüsse befinden sich in modernen Labors im allgemeinen an jedem Arbeitsplatz, so dass die Al;fstellung eines besonderen Kompressors nicht erforderlich ist. Erfindungsgemäss entspannt sich die Luft während des Austreibens des Wassers nicht, so dass an der Wasserstrahlpumpe stets ein gleichbleibender Wasserdruck und damit eine gleichbleibende Saugleistung besteht. Wenn die Druckluft ihre Austreibfunktion erfüllt hat, wird sie erfindungsgemäss benutzt, um das umzuwälzende Betriebswasser zu kühlen. Bei der Entspannung der Luft, die ja nach dem Austreiben noch unter hohem Druck steht, kühlt sich die Luft stark ab. Diese Abkühlung wird benutzt, um dem Betriebswasser Wärme zu entziehen. Man kann deshalb ohne spezielles Kühlaggregat eine niedrige Temperatur des Umwälzwassers aufrechterhalten und damit einen niedrigen Druck erzielen. Ausserdem kann das gekühlte Betriebswasser in einem Nebenkreislauf durch Kühlfallen geführt werden und dort das sonst benötigte Frischwasser ersetzen. Da sowohl das Umpumpen des Betriebswassers als auch die Abkühlung des Betriebswassers mit Druckluft erfolgen, sind keinerlei elektrische Installationen erforderlich. Dies ist für ein Labor besonders vorteilhaft, da elektrische Installationen besonders vor Feuchtigkeit geschützt werden müssten. Vorstehend und im folgenden wird von Wasserstrahlpumpen und Druckluft als antreibendem Gas gesprochen. Die Erfindung erstreckt sich selbstverständlich auch auf Verfahren, bei denen andere Flüssigkeiten als Wasser für den Betrieb der Pumpe benutzt werden und bei denen andere Gase als Luft für den Antrieb der Flüssigkeit eingesetzt werden. Andere Flüssigkeiten und Gase können bei speziellen Aufgabestellungen erforderlich sein. Der Wärmeentzug aus dem Wasser kann sowohl dadurch bewirkt werden, dass man gemäss Anspruch 2 den Entspannungsraum mit Wasser umspült, also z.B. in einer Wasserfüllung eines umfassenden Behälters anordnet. Einen besonders guten Wirkungsgrad erzielt man jedoch, wenn gemäss den Ansprüchen 3 und 4 die sich entspannende Luft unmittelbar mit dem zu kühlenden Wasser in Berührung gebracht wird, was man leicht dadurch erreicht, dass in ein Entspannungsgefäss Wasser durch eine Düse eingeführt wird, das dann auch durch die sich entspannende Luft in Tröpfchen zerrissen wird. Bei der Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 5 erhält man einen kontinuierlichen Betrieb an der Wasserstrahl pumpe, da n einen Austreibungsvorgang unmittelbar ein weiterer Austreibungsvorgang anschliessen kann und nicht zunächst eine Füllung des Austreibungsraumes mit Wasser abgewartet werden muss. Im Patentanspruch 6 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 mit den für die Vorrichtung notwendigen Bestandteilen angegeben, während die weiteren Ansprüche 7 bis 20 spezielle Ausführungsformen und Weiterbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 6 angeben. Zu diesen Unteransprüchen wird folgendes bemerkt: Die Anordnung der Austreibungsgefässe und des Entspannungsgefässes in einem Umbehälter gemäss Anspruch 7 hat den Vorteil, dass kaum Rohrleitungen benötigt werden, da die Austreibungsgefässe unmittelbar von dem Umbehälter aus gefüllt werden können. Bei Verwendung von Rückschlagventilen, insbesondere von Ventilklappen gemäss Anspruch 8 bewirkt der statische Druck im Umbehälter eine Füllung der Austreibungsgefässe, wodurch besondere Antriebsmittel für das Füllen der Austreibungsgefässe eingespart werden. Ein besonders einfaches Mittel für den abwechselnden Anschluss der Austreibungsgefässe an die Wasserstrahlpumpe ist in den Ansprüchen 9 und 10angegeben. Wenn eines der Austreibungsgefässe drucklos geworden ist, wird der im Anspruch10 genannte Kolben rasch vom Druck im anderen Gefäss so bewegt, dass das entleerte Gefäss abgeschlossen wird und nun das unter Druck stehende Gefäss an die Wasserstrahlpumpe angeschlossen ist. Der Einfachheit wegen wird nur von einer Wasserstrahlpumpe gesprochen, obwohl selbstverständlich mehrere Wasserstrahlpumpen an die Vorrichtung angeschlossen werden können. Günstige Grössenverhältnisse für die Vorrichtung erreicht man, wenn sie für den Betrieb von zwei bis vier Wasserstrahlpumpen ausgelegt wird. Die Anordnung von Steigrohren gemäss Anspruch 11 und der Druckluftzuführung gemäss Anspruch 12 gewährleistet eine Wasseraus treibung, ohne dass die Gefahr besteht, dass antreibende Druckluft ebenfalls zu der Wasserstrahlpumpe fliesst. Man könnte jedoch die Anordnung auch anders wählen. Es ist auch nicht ausgeschlossen, die antreibende Druckluft unter dem Wasserspiegel austreten zu lassen. Eine Umsteuereinrichtung gemäss den Ansprüchen 13 und 14 ermöglicht mit einfachsten Mitteln einen automatischen kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung derart, dass die Wasserstrahlpumpe ununterbrochen mit Betriebswasser versorgt wird. Die Steuerung der Druckluft mittels Drehschiebern lässt sich einfach ausführen. Es kommen jedoch auch andere Ventile in Betracht. Besonders einfach wird die Konstruktion, wenn gemäss Anspruch 16 ein einziger Drehschieber sowohl die Zuführung der Druckluft zu den Austreibungsgefässen als auch die überleitung der Luft aus den Austreibungsgefässen in das Entspannungsgefäss steuert. Für den Antrieb des Drehschiebers kann gemäss den Ansprüchen 17 und 18 der bereits erwähnte und im Anspruch 13 genannte Umsteuerkolben verwendet werden. Eine besonders vorteilhafte Bauart erhält man, wenn man die Steuereinrichtungen gemäss Anspruch 19 in einer Steuerplatte zusammenfasst, die zugleich zum Festhalten der Gefässe im Umbehälter ausgenutzt wird. Vorteilhaft ist es auch, eine Wasserstrahlpumpe oder mehrere Wasserstrahlpumpen gemäss Anspruch 20 an der Wand des Umbehälters anzuordnen, weil dadurch Leitungen für die Rückführung des Betriebswassers eingespart werden. Man kann jedoch die Wasserstrahlpumpe auch an anderer Stelle anordnen und das Wasser über Leitungen, z.B. Schläuche, zurückführen. Die wechselnde Füllung und Entleerung der Austreibungsgefässe kann auch mit einer zeitabhängigen Steuerung gesteuert werden, durch die nach einer vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Zeitspanne eine Umschaltung von einem Austreibungsgefäss auf das andere stattfindet, wobei die Zeitspanne so gewählt wird, dass die Umschaltung auf jeden Fall stattfindet, bevor das sich entleerende Austreibungsgefäss vollständig leer ist. Wenn man gemäss dem Verfahren nach Anspruch 4 die sich entspannende Luft unmittelbar mit Wasser in Berührung bringt, kann man vorteilhafterweise die Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 und 22 anwenden. Die Anordnung des Entspannungsgefässes oberhalb der Wasserfüllung und die Abführung des Wassers und der entspannten Luft an der tiefsten Stelle des Entspannungsgefässes gewährleistet auf einfache Weise die Vermeidung einer Ansammlung von Wasser im Entspannungsgefäss. Wenn man das Wasser gemäss Anspruch 23 rechtwinklig zu der sich entspannenden Druckluft einführt, erreicht man eine besonders intensive und damit wirkungsvolle Berührung zwischen der sich abkühlenden Luft und dem Wasser. Der Luftstrom zerreisst dabei das Wasser zu kleinen Tröpfchen. Eine Zerstäubung des Wassers wird auch schon beim Einspritzen in das Entspannungsgefäss bewirkt, wobei auch der Anprall an feste Flächen das Zerreissen unterstützt. Die Kühlwirkung im Entspannungsgefäss lässt sich wesentlich verbessern, wenn man gemäss Anspruch 24 Schikanen einbaut. Ausserdem erreicht man mit solchen Schikanen eine Schalldämpfung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, wobei auch ein Steuerschieber für Druckluft geschnitten ist, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 1, wobei vom Schnitt auch die Umsteuereinrichtung für die Umsteuerung der Druckluftführung geschnitten ist, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 1, wobei vom Schnitt auch die Umsteuereinrichtung für die Wasserführung erfasst ist, Fig. 5 einen horizontalen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 2, wobei Luftkanäle für die Zuführung von Druckluft zu Austreibungsgefässen vom Schnitt erfasst sind, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie -vl-VI in Fig. 2, wobei vom Schnitt Kanäle für die Zuführung von Druckluft aus den Austreibungsgefässen zum Ent spannungsgefäss v-om Schnitt erfasst sind Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 2, Fig. 8 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung bei einer Ausführungsform, bei der das Entspannungs gefäss oberhalb der Wasserfüllung angeordnet ist und Fig. 9 eine der Fig. 4 entsprechende Darste]]ung der Ausführungsform nach Fig. 8. Die Jauptbestandte2 ]e der Vorrichtung sind ein Umbehä]ter 1, zwei Austreibungsgefässe 2 und 3, ein Entspannungsgemäss 4, ein Druckluft-Steuerschieber 5 mit zugeordneter, insgesamt mit 6 bezeichneter Umsteuerungseinrichtung, ein Umsteuerkolben 7 zur Umsteuerung der Wasserführung und zwei Wasser strahipumpen 8 und 9. Diese Hauptbestandteile,sowie weitere Bestand teile und das Zusammenwirken der Vorrichtungsbestandteile werden nachfolgend im einzelnen erläutert. Der Umbehälter 1 hat, wie Fig. 1 zeigt, einen rechteckigen Grundriss und eine im Verhältnis zum Grundriss relativ grosse Höhe (siehe Fig. 2). Der Umbehälter kann z.B. aus Kunststoff bestehen. Am Kastenboden sind Leisten 10, 11 und 12 eingebaut, auf die die Gefässe 2, 3 und 4 aufgesetzt sind, so dass diese Gefässe einen gewissen Abstand vom Boden 13 des Behälters 1 haben. Wie Fig. 3 zeigt, ist nahe am Boden 13 eine Wasserablassöffnung 14 angeordnet, die mittels eines Stopfens 15 verschlossen ist. Die Austreibungsgefässe 2 und 3 haben eine zylindrische Form und sind oben mit einer Decke 16 und unten mit einem aufgeschraubten Boden 17 abgeschlossen. Beide Gefässe sind gleich ausgebildet und werden am Beispiel des Gefässes 2 erläutert. Am Boden 17 befindet sich eine grosse Öffnung 18, die mit einer Ventilklappe 19 abgeschlossen ist. Die Ventilklappe ist um eine horizontale Achse 20 schwenkbar und hat einen Dichtungsbelag 21. Als Dichtungssitz für die Ventilklappe dient ein schmaler Rand 22, der die Öffnung 18 umgibt. In jedem der Gefässe 2 und 3 ist ein Schwimmer 23 angeordnet, der in einem Käfig 24 vertikal beweglich ist. Der Käfig 24 hat Löcher 24a, so dass sein Inneres mit dem Innenraum 25 des Austreibungszylinders kommuniziert. An der Oberseite des Schwimmers 23 befindet sich ein Ventilteller 26, der mit einem Ventilsitz 27 zusammenwirkt, der sich am unteren Ende einer Steuerleitung 28 befindet, die durch die Decke 56 in den Innenraum 25 des Austreibungsgefässes geführt ist. Das Entspannungsgefäss 4 besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. aus rostfreiem Stahl und trägt an seiner Aussenseite Rippen 28. Im Inneren des Entspannungsgefässes 4 sind Schikanen angeordnet, z.B. Querbleche 29 und 30, die in das Entspannungsgefäss 4 eintretende Luft zu Umwegen zwingen, so dass ein Schalldämpfungseffekt eintritt. An der Decke des Entspannungsgefässes 4 befindet sich ein nach oben ragendes Auspuffrohr 31. Die zu entspannende Luft wird durch die eingebauten Schikanen gezwungen, das Entspannungsgefäss zunächst nach unten und anschliessend nach oben zu durchströmen. Die Gefässe 2, 3 und 4 sind durch eine insgesamt mit 32 bezeichnete Steuerplatte im Behälter festgehalten. Diese Steuerplatte liegt auf den Oberseiten der Gefässe 2, 3 und 4 auf und ist mittels Halteelementen 33 und 34 gegen Abheben nach oben gesichert. In dieser Steuerplatte befinden sich verschiedene Bohrungen. Ausserdem ist der bereits erwähnte Drehschieber 5 in der Steuerplatte gelagert. Ferner nimmt die Steuerplatte den Umsteuerkolben 7 auf, wie der Schnitt nach Fig. 4 zeigt. Der Drehschieber 5 hat einen zylindrischen Körper, in dem sich in axialem Abstand voneinander zwei winkelförmige Kanäle 35 und 36 befinden. Auf der Höhe des winkelförmigen Kanales 35 sind in der Steuerplatte 32 drei Kanäle 37, 38 und 39 angeordnet. Der Kanal 38 hat einen vertikalen Abschnitt 38a, der zu einem Druckluftanschluss 40 führt. Der Kanal 37 führt von der Bohrung 41, in der der Drehschieber 5 gelagert ist, über einen vertikalen Abschnitt 37a in das Austreibungsgefäss 2. Der Kanal 39 liegt zum Kanal 37 symmetrisch und führt in das Austreibungsgefäss 3. Bei der Stellung nach Fig. 5 kommuniziert der Druckluftanschluss 40 mit dem Austreibungsgefäss 3. Nach einer Drehung des Drehschiebers 5 im Uhrzeigersinn um 90" ist das Austreibungsgefäss 2 mit dem Druckluftanschluss 40 verbunden. In der Ebene der winkelförmigen Bohrung 36 befinden sich in der Steuerplatte drei Kanäle 42, 43 und 44. Bei der in Fig. 6 gezeichneten Stellung ist das Austreibungsgefäss 2 über einen vertikalen Abschnitt 42a der Bohrung a, die Bohrung 42, die winkelförmige Bohrung 36 im Drehschieber 5 und die Bohrung 44, die ebenfalls einen vertikalen Abschnitt 44a hat, mit dem Entspannungsgefäss 4 verbunden. Nach einer Drehung des Drehschiebers um 900 wird das Austreibungsgefäss 2 von Entspannungsgefäss 4 abgekuppelt und dafür das Austreibungsgefäss 3 an das Entspannungsgefäss 4 angekuppelt. Wie man aus Fig. 2 ersehen kann, liegen die Bohrungen 37, 39, 42 und 43 in der gleichen vertikalen Ebene, so dass auch die erwähnten vertikalen Kanalabschnitte in einer Flucht liegen. Diese vertikalen Kanalabschnitte sind auf Bohrungen 45 in den Endflächen 16 der Austreibungsgefässe ausgerichtet. Unterhalb dieser Bohrungen befinden sich Ventilkugeln 46, die aus einem Material bestehen, das spezifisch leichter ist als Wasser und die jeweils in einem Käfig 47 geführt sind, der Querbohrungen 47a aufweist. In den Austreibungsgefässen 2 und 3 sind Steigleitungen 48 und 49 angeordnet (siehe Fig. 4). Diese Steigleitungen reichen bis zu den Böden 17 und haben an ihren Enden Abschrägungen 48a. Die Steigleitungen 48 und 49 durchgreifen die Deckflächen der Austreibungsgefässe und kommunizieren mit winkelförmigen Kanälen 50 und 51 in der Steuerplatte 32. Die winkelförmigen Kanäle münden axial in einen Zylinder 52 ein, in dem der Kolben 7 beweglich ist. An den Enden des Zylinders 52 befinden sich Ventilsitze 53 und 54, mit denen der zugleich als Ventilteller wirkende Kolben 7 mit Dichtungsrändern 7a, 7b zur Auflage kommen kann. In der Längsmitte des Zylinders 52 mündet eine Bohrung 55 radial ein, die (siehe Fig. 1) bis zum Rand der Steuerplatte 32 geführt ist. An die Bohrung 55 ist eine Rohrleitung 56 angeschlossen, die sich an ihrem Ende in zwei Rohrleitungen 57 und 58 verzweigt, in denen sich Hähne 59 und 60 befinden. Die Leitungen 57, 58 führen zu den Wasserstrahlpumpen 8 und 9, an denen sich Sauganschlüsse 8a und 9a befinden1 an die zu evakuierende Gefässe angescfliossen werden, z.B. über flexib]e Schläuche. Auf die Steuerplatte 32 sind zwei Zylinder 61 und 62 aufgesetzt, in die die bereits erwähnten Druckluftleitungen 28 an den Enden der Zylinderbohrungen 61a und 62a einmünden. Zwischen den beiden Zylindern 61 und 62 erstreckt sich ein Stab 63, dessen Enden als Kolben 64 und 65 ausgebildet sind, die in die Zylinder 61a und 62a eingepasst sind. In der Mitte des Stabes befindet sich eine Ausnehmung 66, in die (siehe Fig. 1) ein Arm 67 eingreift, der fest mit dem Drehschieber 5 verbunden ist und radial von dem Arm abragt. Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Bei Inbetriebnahme wird zunächst in den Umbehälter Wasser bis zu der Niveaumarke 68 eingefüllt. Der Anschlussstutzen 40 für die Druckluftzuführung wird an eine Druckluftleitung angeschlossen, wobei ein vor diesem Anschluss befindlicher, in der Zeichnung nicht dargestellter Hahn, zunächst noch geschlossen bleiben. An die Wasserstrahlpumpen 8 und 9 werden an die Anschlüsse 8a und 9a zu evakuierende Gefässe angeschlossen. Wenn mindestens einer der Hähne 59 und 60 geöffnet ist, beginnt das Gerät zu arbeiten, wenn der Drucklufthahn vor dem Anschluss 40 geöffnet wird. Beim Einfüllen von Wasser in den Umbehälter werden auch die Austreibungsgefässe 2 und 3 mit Wasser gefüllt, wobei die Ventilklappen 19 unter der Wirkung des statischen Druckes des Wassers geöffnet werden. Wenn die Verbindung zum Entspannungsgefäss 4 hin geöffnet ist, was bei der gezeichneten Ventilstellung (Fig. 6) für den Behälter 2 gilt, kann die dort enthaltene Luft entweichen und das Gefäss kann sich vollständig füllen. Ein Eindringen von Wasser in die Luftkanäle wird durch die Ventile 46 verhindert, die durch ihren Auftrieb im Wasser angehoben und gegen die Öffnung in der Zylinderdecke 16 gedrückt werden. Das andere Gefäss, aus dem der Luftabfluss nicht möglich ist, wird sich nicht vollständig füllen können, da ja in diesem Gefäss ein Luftpolster verbleibt. Es sei angenommen, dass (im Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 5) die Ventilstellung so sei, dass die Druckluft in das Austreibungsgefäss 2 gelangt. Die Druckluft drückt auf den Flüssigkeitsspiegel und fördert das Wasser über das Steigrohr 48 (siehe Fig. 4) nach oben. Der Wasserdruck drückt den Kolben 7 gegen den rechts befindlichen Ventilsitz 54 und schliesst so das Steigrohr 49 des anderen Austreibungsgefässes ab. Das Wasser strömt über die Bohrung 55 zu den Wasserstrahlpumpen g und 9. Das von den Wasserstrahlpumpen abgegebene Wasser fällt direkt wieder in den Umbehälter 1. Wenn nun der Wasserspiegel im Austreibungsgefäss 2 so weit abgesunken ist, dass der Schwimmer 23 (siehe Fig. 3) absinken kann, wird das untere Ende der Steuerleitung 28 freigegeben und die Druckluft, die z.B. unter einem Überdruck von 2 Atmosphären steht, kann zum Zylinder 61 strömen, wodurch der Stab 63 nach rechts gedrückt wird. Dadurch wird der Drehschieber 5 um 90 gedreht, wonach die in den Fig. 5 und 6 gezeigten Verbindungen bestehen. Bei dieser Stellung wird die Druckluft, die über den Anschlussstutzen 40 zuströmt, in das Austreibungsgefäss 3 geleitet und drückt nun dort auf den Wasserspiegel. Das Wasser wird im Steigrohr 49 nach oben gefördert und treibt zunächst den Umsteuerkolben nach links, wobei sich der Dichtungsrand 7a auf den Sitz 53 aufsetzt und dadurch das Steigrohr 48 abschliesst. In dieser Stellung wird Wasser aus dem Austreibungsgefäss 3 über die Bohrung 55 zu den Wasserstrahlpumpen gefördert. Gleichzeitig besteht, wie Fig. 6 zeigt, nun eine Verbindung zwischen dem Austreibungsgefäss 2 und dem Entspannungsgefäss 4 über die Kanäle 42, 36 und 44. Die Druckluft, die ja im Augenblick des Umschaltens noch unter ihrem vollen Druck von 2 atü steht (während des Austreibens findet eine Entspannung von Druckluft nicht statt), entspannt sich nun im Entslrannungsgefäss 4, wobei eine starke Abkühlung der Luft eintritt. Gleichzeitig werden Luftgeräusche durch die Schalldämpferwirkung des Entspannungsgefässes 4 herabgesetzt. Die kalte Luft nimmt aus dem Wasser, das das Gefäss 4 vollständig umspült, Wärme auf, wodurch das Wasser auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird. Die entspannte Luft wird über das Rohr 31 abgeführt. Wenn im Austreibungsgefäss 3 der Wasserspiegel so weit abgesunken ist, dass der dort befindliche Schwimmer 23 absinkt, wird der Zylinder 62 unter Druck gesetzt und der Stab 63 nach links gedrückt, wonach wieder die eingangs beschriebene Situation besteht. Während also aus einem Austreibungsgefäss Wasser mit Hilfe von Druckluft ausgetrieben wird, füllt sich das andere Austreibungsgefäss über seine Bodenklappe unter der Wirkung des statischen Druckes, der im Umbehälter 1 herrscht. Die Zuströmungsöffnungen 18 sind gross gewählt, um bei dem relativ geringen statischen Druck eine vollständige Füllung des entleerten Behälters zu gewährleisten, bevor der unter Druck stehende Behälter entleert ist. Für kurze Betriebsunterbrechungen genügt es, die Hähne 57 und 58 zu schliessen. Bei längerer Betriebspause ist es zweckmässig, auch die Druckluftzufuhr abzuschliessen. Zur Entleerung des Gerätes löst man die Wasserablassschraube 15 bei laufendem Betrieb. Die Zylinder pumpen sich dann selbsttätig leer. Ein kontinuierlicher Wasserwechsel ist nicht erforderlich, da ja das Wasser ständig gekühlt wird. Wegen unvc.rmeidi icher Verunreinigungen ist es zweckmässig, die Wasserfü]]ung, die z.B. etwa 25 1 betragen kann, einmal täglich zu wechseln. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 ist das hier insgesamt mit 70 bezeichnete Entspannungsgefäss oberhalb des Wasserspiegels horizontal angeordnet. Das Entspannungsgefäss ist ein zylindrischer Behälter, der aus Metall bestehen kann. In dem Gefäss 70 sind gelochte Bleche 71 angeordnet, von denen in Fig. 9 einige dargestellt sind. An dem in der Zeichnung rechts liegenden Ende des Behälters ist eine Wasserleitung 72 angeschlossen, die von der zu den Wasserstrahlpumpen führenden Druckleitung 56 abzweigt. Die Zuleitung 72 mündet mittels einer Düse 73 in das Gefäss 70. Die Strahlrichtung der Düse 73 ist rechtwinklig zur Längsrichtung des Gefässes 70 und nach unten gerichtet. Die aus den Austreibungsgefässen 2, 3 austretende Luft wird über eine Leitung 74 in das Gefäss 70 eingeführt. Die Leitung 74 hat eine Austrittsöffnung 74a, deren Achse parallel zur Längsrichtung des Gefässes 70 verläuft und unterhalb der Wasserzuflussdüse 73,jedoch seitlich nach rechts etwas versetzt von dieser angeordnet ist. Das Gerät nach den Fig. 8 und 9 arbeitet weitgehend gleich wie das Gerät nach den Fig. 1 bis 7. Unterschiedlich ist nur, dass in das Entspannungsgefäss 70 Wasser eingeführt wird. Das Wasser wird beim Einspritzen unter Druck durch die Zerreissung des Strahles und durch das Aufprallen auf die Schikanen 71 fein zerteilt. Eine weitere Zerteilung und Verteilung im gesamten Entspannungsgefäss wird durch die aus der Luftleitungsmündung 74a austretenden Luftstösse bewirkt. Das Wasser verteilt sich auf den gelochten Blechen 71, die demgemäss im allgemeinen von einem Wasserfilm überzogen sind. Das Wasser wird zusammen mit der Luft über eine Auspuffleitung 75 aus dem Gefäss 70 ausgestossen. Die Mündung 75a der Auspuffleitung 75 mündet noch oberhalb des Wasserspiegels 76 in die Umgebung und ist nach unten gerichtet. Der Wasserspiegel liegt also bei dieser Ausführungsform etwas tiefer als bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7. Ein horizontaler Teil 75b der Auspuffleitung 75 schneidet die Wand des Gefässes 7 an deren tiefster Stelle. Dadurch ist die Gewähr gegeben, dass sich in dem Gefäss 70 kein Wasser ansammeln kann.

Claims: Ansprüche: 1. Verfahren zum Betrieb einer Wasserstrahlpumpe1 bei dem das für den Betrieb der Pumpe benötigte Wasser im Kreislauf umgepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mittels Druckluft bei im wesentlichen konstantem Luftdruck unter Druck gesetzt wird und dass Druckluft, die zum Austreiben von Wasser durch die Wasserstrahlpumpe benutzt wurde, in einem abgegrenzten Entspannungsraum entspannt wird, wobei dem Wasser Wärme entzogen wird, die von der Luft bei und nach ihrer Entspannung aufgenommen wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft in einem von dem Wasser umspülten abgegrenzten Entspannungsraum eLssannt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft bei ihrer Entspannung unmittelbar mit dem Wasser in Berührung gebracht wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft in einem abgegrenzten Entspannungsraum entspannt wird, in den die Luft und Wasser eingeleitet werden. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Austreibungsräume abwechselnd mit Druckluft gefüllt werden, wobei während des Füllens \.ass r ausgetrieben wird und dan während der Füllung eines Austreibungsraumes im anderen Tustreibungs- raum enthaltene Luft im Entspannungsraum entspannt wird. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens zwei Austreibungsge- fässe (2, 3), Verbindungs -Sasse rkanäle (48 49, 52, 55, 56, 57, 58), die die Austreibungsgefässe (2, 3) mit der Wasserstrahlpumpe (8, 9) verbinden, mindestens ein Entspannungsgefäss (4), Verbindungs-Luftkanäle (42, 43, 44), die die Aus treibungsgefässe (2, 3) mit dem Entspannungsgefäss (4) verbinden, einen Druckluftanschluss (40) für die Zuführung von Druckluft, Verbindungs-Luftkanäle (37, 39), die den Druckluftanschluss (40) mit den Austreibungsgefässen (2, 3) verbinden, ain erstes Wasser-Ventil (7) zur abwechselnden Verbindung der Austreibungsgefässe (2, 3) mit der Druckseite der Wasserstrahlpumpe (8, 9) , zweite Wasserventile (19) zur Verbindung der Austreibungsgefässe (2, 3) mit dem von der Wasserstrahlpumpe (8, 9) abfliessenden Wasser, ein erstes Druckluftventll (5) zur abwechselnden Verbindung der Austreibungsgefässe (2, 3) mit dem Druckluftanschluss (40) und ein zweites Druckluftventil (5) zur abwechselnden Verbindung der AustreibungsgefäBe (2, 3) mit dem Entspannungsgefäss (4). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austreibungsgefässe (2, 3) und das Entspannungsgefäss (4) in einem Umbehälter (1) angeordnet sind, der höher ist als die Austreibungsgefässe (2, 3) und der mit Wasser gefüllt werden kann, wobei die Abflussseite der Wasserstrahlpumpen in den Umbehälter (1) mündet und die Austreibungsgefässe (2, 3) im Bereich ihres Bodens jeweils eine durch die zweiten Wasserventile (19) abschliessbare Strömungsverbindung (18) mit dem Inneren des Umbehälters (1) haben. 8. Vorrichtung nah Anspruch 7, dadurch c;ey:cnnechnet, dass die zweiten Wasserventile als RückschGagventile aus gebi ) det sind, vorzugsweise als im Inneren der Austrei bungsgefässe (2, 3) anyeordnete Ventilklappen (19), die sich aufgrund der Schwc-rkraft in die Schliessstellung bewegen. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wasserventil (7) von aus den Austreibungsgefässen austretendem Wasser steuerbar ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen in einem Steuerzylinder (52) gleitenden Kolben (7), wobei an den Enden des Steuerzylinders (52) Verbindungs-Wasserkanäle (50, 51) einmünden, die zu den Austreibungsgefässen (2, 3) führen und seitlich in den Zylinder ein Verbindungs-Wasserkanal (55) einmündet, der zur Druckseite der Wasserstrahlpumpe (8, 9) führt und der Kolben (7) in jeder Endstellung einen der stirnseitig einmündenden Kanäle (50, 51) abschliesst, jedoch den seitlich einmündenden Kanal (55) offen lässt. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Austreibungsgefässen Steigrohre (48, 49) angeordnet sind, die in Bodennähe der Austrei bungsgefässe in diese münden. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle (37, 39) für die Einführung von Druckluft in die Austreibungsgefässe (2, 3) im oberen Bereich der Austreibungsgefässe, vorzugsweise am höchsten Punkt derselben, in die Austreibungsgefässe einmünden. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch einen von der in den Austreibungs gerben (2, 3) befindlichen Druckluft betätigbaren Umsteuerkolben (63), der nach Entleerung eines Austreibungsgefässes die Druckuftzufuhr zum anderen hustreibunc;gefäss und die Verbindung zwischen dem entleerten Austreibungsgefäss und m Entspannungsgefäss einschaltet. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Bodennähe jedes Austreibungsgefässes (2, 3) ein Schwimmerventil (23) angeordnet ist, das bei in Wasser eingetauchteTt Schwimmkörper einen Luftkanal (28) abschliesst, der zu einer Seite des doppelt wirkenden Umsteuerkolbens (63) führt. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch ekennzeichnet, dass die Druckluftventile (5) als Drehschieber ausgebildet sind. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daF beide Druckluftventile in einem Drehschieber (5) vereinigt sind, wobei der Drehschieber in einer ersten Ebene Bohrungen (35) für das erste Druckluftventil und in einer in axialem Abstand von der ersten Ebene befindlichen zweiten Ebene BoS- rungen (36) für das zweite Druckluftventil aufweist und die genannten Bohrungen (35, 36) mit ebenfalls in zwei verschiedenen Ebenen angeordneten Bohrungen (38, 37, 39; 42, 44 3) in einem Drehschiebergehäuse (32) zusammensivirken. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (5) durch den Umsteuerkolben (63) bewegbar ist. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Drehschieber (5) ein radial vorragender Stift (67) angeordnet ist, der mit dem Umsteuerkolben (63) verbunden ist, z.B. durch Eingreifen in einen Schlitz (66) am Umsteuerkolben (63) 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, gc-enn- zeichnet durch eine Steuerplatte (32), die auf den Austreibungsgefässen (2, 3) und dem Entspannungsgefäss (4) aufliegt und gegen Abheben nach oben gesichert ist und die die Druck luftventile und zugehörige Druckuftletungen und vorzugsweise auch die Verbindungs-Wasserkanäle enthält. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahlpumpe (8, 9) an einer Wand des Umbehälters (1) angeordnet ist und sich direkt in den Umbehälter entleert. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 20 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entspannungsgefäss (70) oberhalb der Wasserfüllung (76) angeordnet und durch mindestens einen Wasserkanal (72) mit mindestens einem Austreibungsgefäss verbunden ist und dass das Entspannungsgefäss (70) eine an der tiefsten Stelle des Entspannungsgefässes angeordnete Auslassöffnung (75) für den Austritt eines WXasser/Luft-Gemisches aufweist (Fig. 8, 9). 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein eines Umbehälters nach Anspruch 7 eine Austrittsöffnung (75a) für den Austritt des Wasser/Luft-Gemisches oberhalb des Wasserspiegels (76) liegt. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einführung des Wassers in das Entspannungsgefäss (70) eine Düse (73) vorgesehen ist, deren Strahlrichtung winklig, vorzugsweise rechtwinklig zur Richtung der Achse der Luft-Austrittsöffnung (74a) orientiert ist. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Entspannungsgefäss (70) Schikanen angeordnet sind, z.B. im Abstand voneinander angeordnete gelochte Bleche (71), wobei vorzugsweise die Löcher benachbarter Bleche gegeneinander versetzt sind.

Inventors: HEILENZ, SIEGFRIED, DR. AGR., HEILENZ, SIEGFRIED, DR. AGR. DIPL.-LANDWIRT
Applicants: HEILENZ, SIEGFRIED, DR. AGR.
Application year: 1979
Main classification: F04F5
IPC codes: F25B9, F04F1, F04F5