CN110249139A - 模块化气动井泵系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种模块化流体泵系统，所述模块化流体泵系统用于构造流体泵以处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中。所述系统可以具有：第一泵壳，所述第一泵壳具有第一直径；和第二泵壳，所述第二泵壳具有小于所述第一直径的第二直径。可以包括管状框架和第一浮子，所述第一浮子具有第一直径，所述第一浮子定位在所述管状框架上以用于沿着所述管状框架进行纵向滑动运动。第一泵壳可以用于构造流体泵以处于第一构造中，从而在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度，或可选地，第二泵壳可以用于构造流体泵以处于第二构造中，这在所述第一浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度。

Description

模块化气动井泵系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月16日提交的美国实用新型专利申请No.15/872,435的优先权权益，并且还要求2017年1月18日提交的美国临时申请No.62/447,625的优先权权益。上述申请的全部公开内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本公开涉及通常用于垃圾填埋井中的井泵，并且更具体地涉及一种模块化泵系统，所述模块化泵系统可以用有限数量的被优化的额外的部件快速且容易地被构造而成与不同直径的井一起使用。

背景技术

在这部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

浮子式气动泵已被证明是用于地下水修复应用的高效且经济的装置。本公开的受让人是制造这种泵的领导者，并且是以下美国专利的所有者，其中所述以下美国专利所有都通过引用结合到本公开中：Edwards等人的U.S.6,039,546；Edwards等人的U.S.5,358,037；Edwards等人的U.S.5,358,038；和U.S.5,495,890。

因为浮子式气动泵经常需要泵送污泥状流体，所以需要更频繁的清洁。这种更加频繁清洁的需要部分地由于典型的浮子式气动泵内的相对紧密的间隙而产生。例如，以上引用的U.S.6,039,546中所示的泵是4英寸直径泵。这意味着泵的外壳具有4英寸直径。外壳内的浮子直径大约为3英寸。正因为如此，间隙相对紧密。因此，虽然4英寸外壳使得泵能够用在小直径井筒中，但是紧密的内部间隙将自然地引起对更频繁清洁的需要。这不应以任何方式将其视为缺陷；相反，在能够用于小直径井的高度紧凑的泵构造与用于泵的清洁服务间隔之间简单地存在折衷。

任何浮子式气动泵的清洁都可以代表时间密集的努力。根据泵内部的脏污程度，可能需要对泵进行大量的拆卸，这在现场不容易做到，并且因此可能需要将泵带回到维修设施以便进行彻底清洁。因此，在工业中任何减少清洁的需要以及降低泵被污染物污染的风险的泵构造都将是受欢迎的。

目前的气动泵的另一个限制是对于制造商来说必须携带以构造不同直径的泵的独立零部件的数量。例如，目前没有容易的方法来改变4.0英寸直径泵以使该泵成为4.5英寸直径泵。相反，用户通常被迫购买全新的泵。并且泵制造商通常需要携带构造两个非常相似但具有不同直径的泵所需的单独的库存零件。在一些应用中，能够容易地修改泵以增加其尺寸并且特别是增加其直径将是非常有利的。简单地增加泵的总体直径可以显著地降低由诸如固体物或半固体物的污染物引起的浮子机构的卡住的可能性，其中所述污染物可能会覆盖在浮子和/或外壳的内壁和/或浮子在上面行进的杆的表面。在浮子与浮子杆之间以及在浮子的外表面与泵壳的内表面之间提供更大程度的间隙，可以显著地降低泵的内部将被污染到导致浮子卡住的程度的可能性。如果泵的直径可以由制造商或者甚至可能由终端用户容易地修改以改变泵的直径，则制造商(并且甚至可能是用户)将具有以最小的额外成本和最少的额外零部件来定制一个泵以用于更广泛的使用的能力。潜在地，终端用户甚至可以能够购买具有第一直径的一个泵，并且能够仅利用几个额外的零部件将所述泵重新构造为具有第二直径的泵，且不需要购买完全完整的第二泵。

发明内容

这部分提供了本公开的总体概述，并且不是本公开的全部范围或其全部特征的全面公开。

在一方面中，本公开涉及一种模块化流体泵系统，所述模块化流体泵系统用于构造流体泵以处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中。所述系统可以包括：第一泵壳，所述第一泵壳具有第一直径；和第二泵壳，所述第二泵壳具有小于所述第一直径的第二直径。所述系统还可以包括管状框架、和第一浮子，所述第一浮子具有第一直径，所述第一浮子定位在所述管状框架上以用于沿着所述管状框架进行纵向滑动运动。所述系统还可以包括：上支撑环，所述上支撑环联接到所述管状框架的上端；下支撑环，所述下支撑环联接到所述管状框架的下端；和入口，所述入口可操作地联接到所述下支撑环。第一泵壳可以可操作地联接到所述管状框架以构造所述流体泵处于所述第一构造中，从而在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度。可选地，在所述第二构造中，所述第二泵壳可操作地联接到所述上支撑环和所述下支撑环，从而在所述第一浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度，其中所述第二间隙度小于所述第一间隙度。

在另一方面中，本公开涉及一种模块化流体泵系统，所述模块化流体泵系统用于构造流体泵以处于第一构造和第二构造中选定的一个构造。所述系统可以包括：第一泵壳，所述第一泵壳具有第一直径；和第二泵壳，所述第二泵壳具有小于所述第一直径的第二直径。所述系统还可以包括：管状框架；第一浮子，所述第一浮子具有第一直径，并可定位在所述管状框架上以用于沿所述管状框架进行纵向滑动运动；和第二浮子，所述第二浮子具有小于所述第一直径的第二直径，所述第二浮子也可定位在所述管状框架上以用于沿所述管状框架进行纵向滑动运动。所述系统还可以包括：上支撑环，所述上支撑环联接到所述管状框架的上端；和下支撑环，所述下支撑环联接到所述管状框架的下端。所述系统还可以包括：上壳体环，所述上壳体环联接到所述管状框架的上端；和下壳体环，所述下壳体环联接到所述管状框架的下端。还可以包括入口，所述入口可操作地联接到所述下支撑环。第一泵壳可以被定位成覆盖所述第一浮子并且联接到所述上壳体环和所述下壳体环，所述上壳体环和所述下壳体环又联接到所述管状框架，以构造所述流体泵处于所述第一构造中。这在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度。可选地，通过将第二泵壳定位在第二浮子上并将第二泵壳体可操作地联接到上支撑环和下支撑环，且不使用上壳体环和下壳体环，流体泵可以被构造成处于第二构造中。这在所述第二浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度，其中所述第二间隙度小于所述第一间隙度。

在又一方面中，本公开涉及一种用于将模块化流体泵形成为处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中的方法。所述方法可以包括：初始地提供具有第一直径的第一泵壳；提供具有小于第一直径的第二直径的第二泵壳；以及提供管状框架。所述方法还可以包括：当所述模块化泵将被构造成处于第一构造中时，将第一浮子布置成定位在所述管状框架上以用于沿着所述管状框架进行纵向滑动运动，并以覆盖所述第一浮子的方式将所述第一泵壳可操作地固定到所述管状框架。这在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度。所述方法还可以包括：代替所述第一浮子，将第二浮子布置在所述管状框架上，并且代替所述第一泵壳，将具有不同于所述第一直径的第二直径的第二泵壳固定到所述管状框架。这提供在所述第二浮子与所述第二泵壳的内表面之间具有第二间隙度的第二构造。

进一步的应用领域将从本文提供的描述变得显而易见。本发明内容中的描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的一个实施例的泵的侧视图；

图2是构成图1的处于第一构造(即，具有4.0英寸的直径)中的泵的部件以及可以用于重新构造泵以处于第二构造(例如，具有4.5英寸的直径)中的额外的部件的分解图；以及

图3是显示4.5英寸的外壳与该外壳相对应的被同心地定位在该外壳中的浮子的横截面的端视图，从而示出了由4.5英寸的外壳和相应的浮子提供的显著的额外间隙。

具体实施方式

下面的描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的零件和特征。

参照图1和2，示出了根据本公开的模块化泵10。泵10是模块化的，这是因为泵10可以被构造成处于第一构造和第二构造中，其中处于所述第一构造的泵具有4.5英寸(114.3mm)直径的外壳和3.5英寸(88.9mm)直径的浮子，并用于泵预期遇到污泥状液体的应用，并且因此预期需要更频繁地进行清洁，处于所述第二构造的泵具有4.0英寸直径的外壳和3.0英寸外径的浮子，并用于泵10预期被用在井中以泵送不太可能污染泵的液体的那些应用。容易地将泵10构造成两种尺寸的能力使得泵能够针对应用被优化，且不需要维护两个完全单独的完全组装好的泵。

参照图2，可以看到泵10包括管状框架12、定位于框架上的浮子14、定位于框架12的上端处的上壳体环16、和定位于框架12的下端处的下壳体环18。壳体环16和壳体环18分别接合4.5英寸(114.3mm)直径的外壳20的上端和下端。一旦泵10被完全组装好，则定位于凹槽26和凹槽28中的O形环22和24有助于在外壳20的上端和下端处保持不透水密封。要理解的是，当使用4.5英寸直径的外壳20时，需要壳体环16和壳体环18，这将在下面的段落中进一步说明。

在泵的上端处，杆组件30与杆连接器32一起将杆固定到框架12。O形环34也可以被放置在上支撑环38上的凹槽36中，其中上支撑环38固定地紧固到管状框架12的上端。排出接头40可以联接到上支撑环38，以使外部管能够联接到泵10，从而使通过泵泵送的流体能够从泵排出到合适的容器或贮存器。

框架12的下端包括入口42，其中使用螺纹螺钉46将筛网44固定在所述入口42上。入口42还包括具有凹槽50的下支撑环48，其中O形环52设置在所述凹槽50上。脚架54接合框架12的下端并将提升阀56捕获在该脚架中。

当止挡件60接触浮子14并且该浮子继续向上移动时，浮子14向上的向上移动用于向上提升控制杆58。控制杆58与杆组件30通信以提供信号，该信号向泵10发出信号以打开泵。类似地，浮子14的向下移动最终导致与下止挡件62接触，这导致泵10关闭。泵10的基本操作的额外细节可以在上述专利中找到，其中上述专利已经通过引用结合到本公开中。

图3示出了具有外壁20a的4.5英寸(114.3mm)直径的外壳20。浮子14具有外壁14a和内壁14b。在该示例中，浮子14的外表面14a与外壳20的内表面20b之间的间隙为大约0.43英寸(10.92mm)。类似地，浮子14的内表面20b与框架杆的外表面12a之间的间隙也是大约0.43英寸。这两者都是极其大的间隙，这两者都有助于显著地将诸如污泥的污染物积聚在泵10内达到妨碍浮子14上下自由移动的程度的可能性。

进一步参照图2，该图还示出了4.0英寸(101.6mm)直径的泵壳70和3.5英寸(88.9mm)直径的浮子72。浮子72的外侧与泵壳的内壁之间的间隙、以及浮子72的内侧与框架杆的外表面12a之间的间隙，都小于在浮子14和外壳20的情况下的间隙。折衷是当泵10配置有浮子外壳70和浮子72时，泵10的总体外径将更加紧凑，并且可能可用于需要将井筒的直径保持得尽可能小的应用中。当使用4.0英寸(101.6mm)直径的泵壳70时，不需要壳体环16和18，因此在组装泵10时不使用所述壳体环16和18。相反，在泵10的组装期间，4.0英寸的泵壳的相反端将直接地附接到上支撑环38和下支撑环48。

泵10的一个重要优点在于：所述泵的模块化结构允许制造商的泵库存显著减少，并且还使得两种构造能够更便宜地被制造，这是因为在泵的4.5英寸构造和4.0英寸构造中可以使用大量的公用部件。制造商只需存货泵10构造中的一种构造(例如，泵的4.5英寸构造)，并且如果需要，泵可以在销售之前被重新构造成另一种构造。换句话说，不一定需要存货单独的完全组装好的4.5英寸的泵和完全组装好的4.0英寸的泵。

此外，虽然泵10已经被描述为具有使得泵能够被构造成具有两个不同直径中的一个直径的模块化结构，但是应当理解，本发明不限于仅与两个不同尺寸的外壳和浮子一起使用。例如，泵10可以被构造成具有三个或更多个不同尺寸的外壳和三个或更多个不同直径的浮子以满足不同应用的需要。

因此，本公开的模块化泵10可以在制造/组装环境中容易地被构造成具有至少两个不同直径的外壳和浮子中的一个。泵10从一种构造到另一种构造的重新构造仅利用最少数量的额外的部件被容易地实现，且在组装/拆卸过程中没有显著的变化。这两种构造中的一种构造可以使用较大的浮子，且在浮子的外表面与外壳的内表面之间具有较大的间隙，并且在浮子的内部与浮子在其上滑动的框架杆之间具有增加的间隙。该增加的间隙显著地降低了由于在泵的移动的内部部件周围的污泥或其它污染物的积聚而使浮子被卡住的可能性，并且显著地减小了泵清洁之间的时间间隔。

虽然已经描述了各种实施例，但是本领域技术人员将认识到在不背离本公开的情况下可以进行的修改或变化。这些示例说明了各种实施例，并且不旨在限制本公开。因此，应该仅通过相关现有技术中必要的这种限制来自由地解释说明书和权利要求书。

Claims (18)

1.一种模块化流体泵系统，所述模块化流体泵系统用于构造流体泵以处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中，所述模块化流体泵系统包括：

第一泵壳，所述第一泵壳具有第一直径；

第二泵壳，所述第二泵壳具有小于所述第一直径的第二直径；

管状框架；

第一浮子，所述第一浮子具有第一直径，所述第一浮子定位在所述管状框架上以用于沿着所述管状框架进行纵向滑动运动；

上支撑环，所述上支撑环联接到所述管状框架的上端；

下支撑环，所述下支撑环联接到所述管状框架的下端；

入口，所述入口能够操作地联接到所述下支撑环，并且

其中：

所述第一泵壳能够操作地联接到所述管状框架以构造所述流体泵处于所述第一构造中，从而在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度；或

在所述第二构造中，所述第二泵壳能够操作地联接到所述上支撑环和所述下支撑环，从而在所述第一浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度，其中所述第二间隙度小于所述第一间隙度。

2.根据权利要求1所述的模块化流体泵系统，还包括：

上壳体环和下壳体环，所述上壳体环和所述下壳体环邻近所述管状框架的相反端部联接到所述管状框架，所述上壳体环和所述下壳体环仅当所述流体泵被构造成处于所述第一构造中时被采用。

3.根据权利要求2所述的模块化流体泵系统，其中，当所述第二泵壳被用于构造所述模块化流体泵时，所述第二泵壳固定到所述上壳体环和所述下壳体环。

4.根据权利要求3所述的模块化流体泵系统，其中，所述上壳体环和所述下壳体环中的每一个都包括凹槽和设置在所述凹槽中的O形环。

5.根据权利要求1所述的模块化流体泵系统，还包括第二浮子，所述第二浮子具有小于所述第一浮子的外径的外径，所述第二浮子用于当所述第二泵壳被用于构造所述模块化流体泵时代替所述第一浮子。

6.根据权利要求1所述的模块化流体泵系统，其中，所述阀组件包括：

提升阀；

脚架，所述脚架用于容纳所述提升阀，所述脚架设置在所述入口内。

7.根据权利要求6所述的模块化流体泵系统，还包括覆盖所述入口设置的筛网。

8.根据权利要求1所述的模块化流体泵系统，还包括：

控制杆，所述控制杆与所述第一浮子能够操作地相关联；

第一止动元件，所述第一止动元件固定到所述控制杆；

第二止动元件，所述第二止动元件在不同于所述第一止动元件的位置处固定到所述控制杆；以及

杆组件，所述杆组件能够响应于在所述第一浮子在第一方向上移动期间所述第一浮子与所述第一止动元件的接触而被所述第一浮子移动，以使所述模块化泵打开；以及

所述杆组件操作以当所述第一浮子在与所述第一方向相反的第二方向移动并接触所述第二止动元件时使所述模块化泵关闭。

9.一种模块化流体泵系统，所述模块化流体泵系统用于构造流体泵以处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中，所述模块化流体泵系统包括：

第一泵壳，所述第一泵壳具有第一直径；

第二泵壳，所述第二泵壳具有小于所述第一直径的第二直径；

管状框架；

第一浮子，所述第一浮子具有第一直径，并能够定位在所述管状框架上以用于沿所述管状框架进行纵向滑动运动；

第二浮子，所述第二浮子具有小于所述第一直径的第二直径，所述第二浮子也能够定位在所述管状框架上以用于沿所述管状框架进行纵向滑动运动；

上支撑环，所述上支撑环联接到所述管状框架的上端；

下支撑环，所述下支撑环联接到所述管状框架的下端；

上壳体环，所述上壳体环联接到所述管状框架的上端；

下壳体环，所述下壳体环联接到所述管状框架的下端；

入口，所述入口能够操作地联接到所述下支撑环，并且

其中：

所述第一泵壳定位在所述第一浮子上并且联接到所述上壳体环和所述下壳体环，所述上壳体环和所述下壳体环又联接到所述管状框架，以构造所述流体泵处于所述第一构造中，从而在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度；或

在所述第二构造中，所述第二泵壳定位成覆盖所述第二浮子，并且能够操作地联接到所述上支撑环和所述下支撑环，且不使用所述上壳体环和所述下壳体环，从而在所述第二浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度，其中所述第二间隙度小于所述第一间隙度。

10.根据权利要求9所述的模块化流体泵系统，其中，所述上壳体环和所述下壳体环中的每一个都包括：

周向凹槽；以及

O形环，所述O形环定位在每个所述周向凹槽中。

11.根据权利要求9所述的模块化流体泵系统，还包括定位成覆盖所述入口的筛网。

12.根据权利要求9所述的模块化流体泵系统，还包括：

提升阀；以及

脚架，所述脚架用于容纳所述提升阀，所述脚架能够操作地联接到所述下支撑环。

13.根据权利要求9所述的模块化流体泵系统，还包括：

控制杆；以及

杆组件，所述杆组件能够响应于所述控制杆的线性移动而移动。

14.根据权利要求13所述的模块化流体泵系统，还包括第一止动元件和第二止动元件，所述第一止动元件和所述第二止动元件固定到所述控制杆，并且在所述模块化泵的使用期间能够被所述第一浮子或所述第二浮子接合，所述第一止动元件响应于所述第一浮子或所述第二浮子在第一线性方向上的移动而使所述杆组件打开所述模块化泵，而所述第二止动元件响应于所述第一浮子或所述第二浮子在与所述第一线性方向相反的第二线性方向上的移动而使所述杆组件关闭所述模块化泵。

15.一种用于将模块化流体泵形成为处于第一构造和第二构造中选定的一个构造中的方法，所述方法包括：

提供具有第一直径的第一泵壳；

提供具有小于第一直径的第二直径的第二泵壳；

提供管状框架；

当所述模块化泵将被构造成处于第一构造中时，将第一浮子布置成定位在所述管状框架上以用于沿着所述管状框架进行纵向滑动运动，并以覆盖所述第一浮子的方式将所述第一泵壳能够操作地固定到所述管状框架，从而在所述第一浮子与所述第一泵壳的内表面之间提供第一间隙度；

代替所述第一浮子，将第二浮子布置在所述管状框架上，并且代替所述第一浮子，将具有不同于所述第一直径的第二直径的第二泵壳固定到所述管状框架，从而在所述第二浮子与所述第二泵壳的内表面之间提供第二间隙度。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

将上壳体环和下壳体环联接到所述管状框架，以从所述管状框架支撑所述第一泵壳。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

将上支撑环和下支撑环联接到所述管状框架，以从所述管状框架支撑所述第二泵壳。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括：

使用提升阀和用于容纳所述提升阀的脚架以帮助控制流体进入所述模块化泵中，所述多脚架能够操作地联接到所述下支撑环。