Mammoth pumpe

En mammutpumpe , også kjent som komprimert luft løfter , lufttransport , gassløft eller, etter sin oppfinner Carl Immanuel Löscher (tidligere), også kalt apparat pumpe , er et rør som fortrinnsvis er vertikalt neddykket i en væske , vanligvis vann, i hvilket en gass , vanligvis luft, er plassert under væskenivået Kompressoren trykkes inn. Den brukes primært til å løfte væsker med faste stoffer.

I 1797 beskrev Löscher oppfinnelsen som aerostatiske gjenstander - et navn som ikke fanget opp selv da. Det billedlige og effektive annonseringsnavnet Mammut Pump ble brukt litt senere; den tidligste bruken av dette navnet i litteraturen siden 1846 er dokumentert.

Funksjon og design

Mammoth pumpe : funksjon og design

Hvis et U-rør som er åpent for atmosfæren delvis er fylt med vann, vil den samme vannstanden bli etablert i begge bena (i figur 1a). Hvis en luftmengde fjernes fra et av bena over vannstanden og samtidig blåses inn på det nedre punktet, stiger vannstanden her til luften har rømt fra vannet igjen gjennom oppdriften . I det andre benet forblir vannstanden uendret (i figur 1b). Ved konstant repetisjon av prosessen er det en forskjell i vannstanden, som kan brukes til å fremme vannet til en større høyde.

I forhold til vannstanden i hvile skaper luftinjeksjonen en tetthetsforskjell mellom de to sidene av U-røret, som i det minste er et drivmoment for mammutpumpene. Fordi luft blandes inn, reduseres tettheten i beinet med blandingen, og nivået stiger her sammenlignet med høyden på det rene vannet i det andre beinet i henhold til forholdet mellom luft og vann. Det forklarer allerede funksjonen til mammutpumpen. I tillegg kan dynamiske effekter påvirke leveringshodet og effektiviteten til mammutpumper.

Hvis observasjonsgrensene er relatert til den øvre kanten av U-røret (eller, mer korrekt, til hele laget av atmosfæren over det), er det ikke viktig for tettheten om det aktuelle luftkvantumet er like over eller under vannstanden.

Prinsippet for levering av mammutpumpe er forøvrig gitt der damper stiger i væsker. Slike pumper kalles bobelpumper (dampløft eller dampløft). De drives termisk ved å varme opp væsken i et av bena over kokepunktet, og skape dampbobler som stiger i væsken. Tilførselshodet til en boblepumpe er generelt veldig lavt, og bare væsker eller suspensjoner som tillater kjernekoking kan brukes ( kaffemaskin , diffusjonsabsorpsjon kjøleskap , luftløftreaktor ).

Bilde (2) viser en mammutpumpe, der den nødvendige nedsenkningsdybden må opprettes strukturelt. Slike mammutpumper ble brukt i sukkerindustrien for å løfte blandinger av betevann og krevde ofte dyre sjakter (kalt brønner der).

Figur (3) viser utformingen der den nødvendige nedsenkningsdybden er gitt fra starten. Slike mammutpumper brukes ofte til å z. B. å fremme søle, sand, grus fra bunnen av en innsjø i lasterommet på et skip. Dette inkluderer også akvariumpumper som fungerer med luft.

Figur (4) viser utformingen av en " vel-mindre mammutpumpe" som man kan omgå senking av en aksel. Sett i transportretningen brukes først en mammutpumpe som praktisk talt er snudd på hodet (som også kan fungere alene). I den andre delen fungerer en mammutpumpe med nedsenkningsdybden som genereres av den fremre vakuummammutpumpen. Programmer som går utover testing i stor skala er imidlertid ikke kjent.

Ytelsesegenskaper og design

Mammoth pumpe: nomogrammer

Mammoth-pumper kan tilpasses til et bredt utvalg av pumpeoppgaver ved å velge passende rørdiameter og nedsenkningsforhold (forhold mellom nedsenkningsdybde  e og stigningshøyde  s ). Jo større rørdiameteren er, desto mer formidles de, og jo større nedsenkningsforhold, jo bedre. Fra et økonomisk synspunkt er leveringshodet for mammutpumper av typen vist i figur (2) sjelden mer enn 10 - 20 m.

I følge Werner Maltry - basert på avhandlingen av Hans Behringer - gjelder parametrene som er vist i det følgende nomogrammet ved hjelp av to eksempler, de vanlige designene av mammutpumper for pumping av vann :

Nomogrammet forbinder rørbredden til mammutpumpen med volumstrømmen for vann og luft (luft i standardtilstand ) på det punktet med best effektivitet for nedsenkningsforhold på e / s = 0,4 ... 0,8. For eksempel, hvis oppgaven er å løfte 300 m³ / t vann med 5 m med en mammutpumpe med et nedsenkningsforhold på e / s = 0,5, så - basert på skjæringspunktet mellom kurvene for vann og luft - en rørbredde på ca 370 mm og et luftbehov 1060 m³ / t kreves; nedsenkningsdybden e er 5 m (venstre nomogram). Hvis derimot nedsenkningsdybden til mammutpumpen kan økes til 12 m for samme oppgave, slik at et nedsenningsforhold på ca. e / s = 0,7 resulterer i en leveringshøyde på 5 m, kan rørbredden og luftbehovet være ca 310 mm og ca 400 m³ / t reduser (høyre nomogram). På denne måten kan nomogrammet brukes til en omtrentlig dimensjonering av (større) mammutpumper, uavhengig av om målstørrelsen er rørstørrelsen, mengden luft eller vannmengden. Med mammutpumper er leveringshodet h alltid relatert til nedsenkningsdybden e.

For mindre versjoner (opptil 100 mm rørbredde) tilbyr Abed verdier bestemt ved hjelp av en fysisk-matematisk modell i en lignende fremstilling.

Ved pumping av fastvannsblandinger kreves en større eller mindre lufthastighet avhengig av blandingstettheten. For å redusere tap av rørledninger, bør rørdiameteren og krumningsradien være minst dobbelt eller tre ganger så stor som korndiameteren.

Basert på produksjonen fra kompressoren oppnår mammutpumper effektivitet på 20% til 65%, avhengig av nedsenkningsforholdet. Inkludert luftkompressoren er den totale effektiviteten enda verre og er vanligvis under 20%. Utformingen (4) fungerer spesielt dårlig på grunn av prinsippet og på grunn av vannringkompressoren som skal brukes (overrevne vannkomponenter).

Pumpeegenskaper som kan sammenlignes med sentrifugalpumper eller stempelpumper, finnes ikke for mammutpumper. Til tross for den enkleste teknologien er strømningsforholdene så kompliserte at de få tallene som er rapportert i litteraturen skiller seg sterkt fra hverandre. Derfor må alle tallene som er gitt her sees med stor forsiktighet.

bruk

Årsakene til at mammutpumper brukes til tross for deres lave samlede effektivitet, er at de ikke legger noe mekanisk belastning på materialet som skal pumpes, knapt tetter dem og fører luft inn i den vandige væsken , noe som betyr at de for eksempel brukes til pumping av avløpsvann som inneholder mikroorganismer eller aktivt slam eller for Sirkulasjon av akvarievann til vannfiltre .

På grunn av mangel på bevegelige deler, er mammutpumper godt egnet for pumping av faste stoffer som krever spesiell pleie (sukkerroer, poteter, grønnsaker, levende fisk, aktivt slam fra avløpsrenseanlegg, elektroniske komponenter osv.).

Dette prinsippet brukes også i akvaristikk. I forbindelse med en filtermatte ( Hamburg mattefilter ) brukes de veldig ofte, for eksempel i oppdrettstanker eller reketanker, da de små dyrene som fremdeles kommer gjennom filtermatten ikke blir drept.

Den milde effekten på det pumpede materialet sies å ha blitt beskrevet i spesialartikler fra sukkerroeindustrien; angivelig hadde i mammutpumper for sukkerroeproduksjonen i ett tilfelle " greyhound overlevde til og med regissøren" og i et annet tilfelle "en arbeidende fyr", passeringen av en mammutpumpe uskadd.

Hvis det ikke er viktig å konservere de faste stoffene, kan mammutpumper fremdeles være bedre enn andre pumpetyper på grunn av slitasje. Dette er for eksempel tilfellet i sandfeller for rensing av avløpsvann, og det er derfor mammutpumper er utbredt der. De kan også brukes til utvinning av mineralressurser fra havbunnen ( manganknuter ). Mammoth-pumper sies å ha blitt brukt til oljeproduksjon i feltene nær Baku fra 1897 (med assistanse fra Mendeleev ), og deretter fra 1901 på amerikanske oljefelt; tidligere hadde en slik maskin forårsaket en følelse på verdensutstillingen i Chicago i 1892/93 .

En mammutpumpe kan også tjene som en kjemisk reaktor, da det alltid er en turbulent blanding av væske, gass og fast stoff i den. I slike luftløftreaktorer sirkuleres ikke ingrediensene (spesielt oppløsning eller suspensjon ) med omrører , men utelukkende ved å blåse inn luft eller generere damp.

Såkalte gassagitatorer eller målrettet sirkulasjon av naturlige vannforekomster ved å blåse inn luft (sjøvannssirkulasjon) er også basert på prinsippet til mammutpumpen, selv om det i disse tilfellene ikke er tiltenkt levering til større høyde. Hvis væsken er overmettet med gasser, kan pumping også fungere uten ekstern gassforsyning. Dette brukes til å avfaste naturlige innsjøer som er rike på gass ( Nyos og Kiwusjøen ).

Prinsippet for mammutpumpen brukes også i Ruhrstahl-Heraeus-prosessen og ved boring av geologiske hull og akselboringer. Førstnevnte er den såkalte vakuum sirkulasjonsprosessen , sistnevnte luftheiseboringsprosessen .

I hovedsak er bruken av mammutpumper begrenset til tilfeller der

  • det absolutte energiforbruket er ikke viktig (små rørdiametre),
  • fokuset er på å beskytte de faste stoffene som skal transporteres,
  • andre pumpetyper er uaktuelt på grunn av slitasje og / eller
  • gunstige forhold er til stede (høyt nedsenningsforhold).

litteratur

  • H. Behringer: Væskepumpingen i henhold til prinsippet for mammutpumpen . Avhandling. Teknisk universitet i Karlsruhe, 1930.
  • W. Maltry: For dimensjonering av mammutpumper . I: Deutsche Agrartechnik. 18, 5, 1968, s. 233-235.
  • U. Gutteck: Design retningslinjer for mammut pumper og vaskekanaler . Institutt for forskning og rasjonalisering av sukkerindustrien, Halle (S.) 1984.
  • U. Gutteck: Wellless mammutpumpe . FoU-rapport, Institute for Research and Rationalization of the Sugar Industry, Halle (S.) 1986.
  • P.-V. Schmidt: Sukkerroer - lagring og foredling . Forlag Dr. Albert Bartens, Berlin 1990.
  • KA Abed: Operasjonelle kriterier for ytelse av luftløftpumper (designkriterier for mammutpumper). I: The Institution of Engineers (India) Journal-MC. Vol. 84, april 2003.

weblenker

Commons : Mammoth Pump  - Samling av bilder

Individuelle bevis

  1. ↑ a b ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ, ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭРЛИФТОВ Папаяни Ф. А., Козыряцкий Л. Н., Кононенко А. П., Пащенко В. С. Hentet 4. april 2019 .
  2. ↑ Wayback-maskin. 4. oktober 2006, åpnet 4. april 2019 .