DE1216110B

DE1216110B - Piston pump for pumping liquids from greater depths

Info

Publication number: DE1216110B
Application number: DET15833A
Authority: DE
Inventors: Emil Timmermann
Original assignee: EMIL TIMMERMANN
Current assignee: EMIL TIMMERMANN
Priority date: 1958-11-04
Filing date: 1958-11-04
Publication date: 1966-05-05

Description

Kolbenpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten aus größeren Tiefen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten aus größeren Tiefen, bei der eine von Hand oder motorisch betätigte, an zugänglicher Stelle angeordnete Druckpumpe über eine Rohrleitung mit einem Pumpenzylinder verbunden ist, in welchem ein Hilfskolben durch den Flüssigkeitsdruck der Druckpumpe den Pumpenkolben zum Ansaugen der Flüssigkeit betreibt, die beim folgenden Rückhub des Druckpumpenkolbens über ein Ventil und die zwischen Druckpumpe und dem tiefer liegenden Pumpenzylinder angeordnete Rohrleitung ansteigend zu einem Auslaß gefördert wird.Piston pump for pumping liquids from greater depths Invention relates to a piston pump for pumping liquids from greater depths, one operated by hand or motor, at more accessible Place arranged pressure pump connected to a pump cylinder via a pipeline is, in which an auxiliary piston by the liquid pressure of the pressure pump the pump piston for sucking in the liquid operates during the following return stroke of the pressure pump piston via a valve and between the pressure pump and the lower lying pump cylinder arranged pipeline is conveyed rising to an outlet.

Um zur Förderung von Wasser aus größeren Tiefen Kolbenpumpen zu vermeiden, die über ein Gestänge von Hand oder motorisch betrieben werden und durch das Gestänge einen größeren Kraftaufwand erfordern und einem größeren Verschleiß unterliegen, sind schon Kolbenpumpen der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden. Nach diesem Vorschlag wird oberhalb des Erdbodens eine von Hand. oder motorisch angetriebene Druckpumpe gelagert, die über eine nach unten führende Rohrleitung mit einem Pumpenzylinder verbunden ist, der in der Weite abgestuft ist, so daß in dem Pumpenzylinder kleineren Durchmessers ein Hilfskolben gelagert werden kann, der starr mit einem Kolben im Zylinderteil größeren Durchmessers verbunden ist. Das Ende des kleineren Hilfszylinders ist unmittelbar an die Rohrleitung angeschlossen, während der größere Zylinderteil einerseits über eine Saugleitung mit Rückschlagventil und andererseits ebenfalls über ein Rückschlagventil mit der Rohrleitung in Verbindung steht. Durch den Druckhub der Druckpumpe wird der Hilfskolben und damit der Hauptpumpenkolben zur Durchführung eines Saughubes bewegt, wobei das Rückschlagventil zwischen dem größeren Pumpenzylinder und der Rohrleitung geschlossen ist. Beim Rückhub der Druckpumpe öffnet sich das letztere Rückschlagventil, und das Rückschlagventil in der Saugleitung schließt sich, so daß nun der Hauptpumpenkolben beim Rücklauf, der durch eine Federung bewirkt wird, Wasser in der Rohrleitung nach oben über die Druckpumpe ins Freie befördert. Diese Pumpen haben aber den Nachteil, daß die Förderleistung verhältnismäßig gering ist, da die Fördermenge pro Kolbenhub dem Differenzvolumen zwischen dem Hubraum des größeren Zylinders und dem Hubraum des Hilfszylinders entspricht. Soll dabei eine größere Förderleistung erzielt werden, so müßte der Durchmesser des Pumpenkolbens im größeren Zylinder sehr groß gewählt werden, so daß dann eine solche Pumpe im allgemeinen nicht mehr in einem Bohrbrunnen untergebracht werden kann.In order to avoid piston pumps for pumping water from greater depths, which are operated by hand or motorized via a linkage and through the linkage require greater effort and are subject to greater wear and tear, piston pumps of the type mentioned at the beginning have already become known. After this Proposal is made by hand above the ground. or motor-driven Pressure pump stored, which is via a downward pipeline with a pump cylinder is connected, which is stepped in width so that smaller in the pump cylinder An auxiliary piston can be stored in diameter, which is rigidly connected to a piston in the Cylinder part of larger diameter is connected. The end of the smaller auxiliary cylinder is directly connected to the pipeline, while the larger cylinder part on the one hand via a suction line with check valve and on the other hand also is in communication with the pipeline via a check valve. Through the pressure stroke the pressure pump becomes the auxiliary piston and thus the main pump piston for implementation of a suction stroke, with the check valve between the larger pump cylinder and the pipeline is closed. This opens on the return stroke of the pressure pump the latter check valve, and the check valve in the suction line closes so that the main pump piston is now on the return line, which is caused by a suspension water is pumped up in the pipeline via the pressure pump into the open air. However, these pumps have the disadvantage that the delivery rate is relatively low is because the delivery rate per piston stroke is the difference in volume between the displacement of the larger cylinder and the displacement of the auxiliary cylinder. Should be there If a greater delivery rate can be achieved, the diameter of the pump piston would have to be be chosen very large in the larger cylinder, so that then such a pump in the generally can no longer be accommodated in a borehole.

Es sind nun auch Tiefpumpen bekannt, bei denen zwei getrennte Zylinder vorgesehen sind, von denen der. eine als Hilfszylinder dient und der andere als Arbeitszylinder, wobei die Wassersäule in der Rohrleitung bei Betätigung der Druckpumpe in den Hilfszylinder gelangt. Diese Rohrleitung ist gleichzeitig mit der Unterseite des Arbeitszylinders verbunden und durch ein Rückschlagventil abgesichert. Bei Beaufschlagung des Hilfszylinders wird also in den Arbeitszylinder durch Anheben des Arbeitskolbens über die Saugleitung Wasser gefördert, welches nach dem Entspannen der Wassersäule in der Rohrleitung durch Federwirkung über das Rückschlagventil in die Rohrleitung gedrückt wird. Bei dieser Pumpenbauart ist es stets erforderlich, die Rohrleitung neben dem Arbeitszylinder zur Unterseite desselben zu führen, wodurch erheblicher Platzaufwand notwendig wird. Der Pumpenzylinder liegt dadurch zum Brunnenrohr exzentrisch und kann daher nur einen geringen Durchmesser aufweisen. Abgesehen davon ist ein raumsparender Aufbau sehr schwierig herzustellen.There are now also known deep pumps in which two separate cylinders are provided, of which the. one serves as an auxiliary cylinder and the other as Working cylinder, the water column in the pipeline when the pressure pump is actuated enters the auxiliary cylinder. This pipeline is at the same time as the bottom of the working cylinder and secured by a check valve. When charged of the auxiliary cylinder is thus in the working cylinder by lifting the working piston Water is conveyed via the suction line, which after the pressure in the water column has been released in the pipeline by spring action via the check valve into the pipeline is pressed. With this type of pump it is always necessary to open the pipeline to lead next to the working cylinder to the underside of the same, making more significant Required space. The pump cylinder is therefore eccentric to the well pipe and can therefore only have a small diameter. Apart from that is a space-saving structure very difficult to manufacture.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Pumpe der eingangs erwähnten Art so zu bauen, daß sie sich in Bohrbrunnen mit geringen Durchmessern einsetzen läßt und außerdem eine große Förderleistung besitzt.The object of the invention is now to provide a pump of the initially mentioned type to build so that they can be in boreholes with small diameters can be used and also has a large delivery rate.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß im mit einem Ventil versehenen Pumpenzylinder ein nach oben offener und unten geschlossener Hilfszylinder feststehend angeordnet ist, dessen in ihm geführter Kolben mit dem Pumpenkolben starr verbunden ist und dessen unteres Ende über eine Verbindungsleitung mit dem Unterende der Steigrohrleitung verbunden ist, die in den Pumpenzylinder hineinragt, eine Luftpolsterbildung zuläßt und mit dem sich durch den Druck der Druckpumpe schließenden Ventil versehen ist. Der Vorteil einer solchen Pumpe besteht darin, daß die Förderleistung genau dem Saugvolumen des Arbeitskolbens entspricht, wobei der Rückhub des Arbeitskolbens automatisch durch den Druck des Luftpolsters erfolgt. Es kann aber hier zusätzlich zur Beschleunigung des Rückhubes eine Federung vorgesehen werden, die den Arbeitskolben in die Saugstellung zusätzlich zurückdrückt. Bei dieser Ausführung ist es möglich, den Pumpenarbeitszylinder der Bohrlochweite anzupassen und den Kolbenhub beliebig groß zu wählen, der lediglich von der Leistung der zur Anwendung kommenden Druckpumpe abhängt, so daß damit die größtmögliche Förderleistung erreicht wird.This is achieved according to the invention in that in with a valve provided pump cylinder is an auxiliary cylinder that is open at the top and closed at the bottom is arranged stationary, the piston guided in it with the pump piston is rigidly connected and its lower end via a connecting line with the The lower end of the riser pipe that protrudes into the pump cylinder is connected, allows the formation of an air cushion and with which it closes due to the pressure of the pressure pump Valve is provided. The advantage of such a pump is that that the delivery rate corresponds exactly to the suction volume of the working piston, with the return stroke of the working piston is carried out automatically by the pressure of the air cushion. However, a suspension can also be provided here to accelerate the return stroke that additionally pushes the working piston back into the suction position. At this Execution it is possible to adapt the pump working cylinder to the borehole width and to choose the piston stroke as large as you like, depending only on the performance of the Application coming pressure pump depends, so that thus the greatest possible delivery rate is achieved.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen Teillängsschnitte durch die Pumpe in verschiedenen Arbeitsstellungen.The F i g. 1 to 3 show partial longitudinal sections through the pump in various ways Working positions.

Im wesentlichen besteht die Pumpe aus einem dem Bohrlochdurchmesser angepaßten Zylinder 8, in den oben die Rohrleitung 1 eingesetzt ist und um ein bestimmtes Maß 1 a in den Zylinder hineinragt. Die Rohrleitung 1 ist mit einer an der Erdoberfläche angeordneten Druckpumpe verbunden. Diese Druckpumpe arbeitet so, daß damit beim Arbeitshub in der Rohrleitung 1 Druck erzeugt werden kann und sich beim Leerhub ein Wasserauslauf öffnet, der eine Förderung aus der Rohrleitung 1 zuläßt. Die.Druckpumpe kann manuell oder motorisch betrieben werden.Essentially, the pump consists of a borehole diameter adapted cylinder 8, in which the pipe 1 is inserted above and around a certain Dimension 1 a protrudes into the cylinder. The pipeline 1 is at the surface of the earth arranged pressure pump connected. This pressure pump works so that with it Working stroke in the pipeline 1 pressure can be generated and during the idle stroke a water outlet opens, which allows a conveyance from the pipeline 1. The pressure pump can be operated manually or by motor.

In dem Zylinder 8 befindet sich ein Arbeitskolben 9 mit einem Ventil. Dieser Kolben 9 ist über ein Gestänge 13 mit der Kolbenstange 11 eines kleinen Kolbens 7 verbunden. Dieser Kolben 7 wird als Hilfskolben benutzt und läuft in dem Hilfszylinder 6. Der unter dem Kolben 7 befindliche Raum des Hilfszylinders 6 ist über eine Druckleitung 5 mit dem Rohr 1 verbunden. Das Gestänge 11, 13 ist so ausgeführt, daß keine Stopfbuchsenteile notwendig sind. An den Kolben 9, welcher als Arbeitskolben dient, greift eine Zugfeder 10 an, welche diesen Kolben ständig in der unteren Stellung zu halten versucht. An das Unterende des Zylinders 8 schließt sich ein Saugrohr 15, welches bis zu 8,5 m lang sein kann, mit einem Bodenventil 14 an.In the cylinder 8 there is a working piston 9 with a valve. This piston 9 is connected to the piston rod 11 of a small piston 7 via a linkage 13. This piston 7 is used as an auxiliary piston and runs in the auxiliary cylinder 6. The space of the auxiliary cylinder 6 located under the piston 7 is connected to the pipe 1 via a pressure line 5. The linkage 11, 13 is designed so that no stuffing box parts are necessary. A tension spring 10 acts on the piston 9, which serves as the working piston, and tries to keep this piston constantly in the lower position. A suction pipe 15, which can be up to 8.5 m long, with a bottom valve 14 connects to the lower end of the cylinder 8.

Die Arbeitsweise der Pumpe ist nun folgende: Ausgehend von der Stellung nach F i g. 1, in der soeben eine Förderung beendet wurde, wird durch die an der Erdoberfläche angeordnete Druckpumpe in der Rohrleitung 1 Druck erzeugt. Durch das Ventil 16 wird verhindert, daß die in dem Rohr 1 befindliche Flüssigkeits- bzw. Wassersäule in den Innenraum des Zylinders 8 gelangt. Somit wird das Wasser unter Druck über die Leitung 5 in den Hilfszylinder 6 unter den Kolben 7 gefördert, welcher sich dadurch anhebt und über das Gestänge 11, 13 den Arbeitskolben 9 mitnimmt. Hierbei wird Wasser gefördert. Der Wasserspiegel A im Zylinder 8 hebt sich somit an in die Stellung B, die in F i g. 2 gezeigt ist. In dieser Stellung ist der Druckhub der an der Erdoberfläche angeordneten Pumpe gerade beendet, die Feder gespannt und der Wasserspiegel B so hoch, daß das Rohrende 1 a des Rohres 1 um ein bestimmtes Maß in das im Zylinder 8 befindliche Wasser hineinragt. Nach dem nun erfolgenden Entspannen dei Druckpumpe bzw. beim Einsetzen des Leerhubes derselben wird das oberhalb des Wasserspiegels B befindliche Druckpolster das Wasser in das Steigrohr 1 hineindrücken, wobei sich das Ventil 16 öffnet und sich das Bodenventil 14 schließt, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Bei diesem Vorgang wird der Kolben 9 durch die Feder 10 unter Öffnen des Ventils des Kolbens 9 wieder in die untere Stellung gezogen, wie in F i g. 1 und 3 dargestellt ist.The mode of operation of the pump is now as follows: Starting from the position according to FIG. 1, in which a delivery has just ended, pressure is generated in the pipeline 1 by the pressure pump located on the surface of the earth. The valve 16 prevents the liquid or water column located in the pipe 1 from entering the interior of the cylinder 8 . Thus, the water is conveyed under pressure via the line 5 into the auxiliary cylinder 6 under the piston 7, which thereby rises and takes the working piston 9 with it via the linkage 11, 13. Water is pumped here. The water level A in the cylinder 8 thus rises to position B, which is shown in FIG. 2 is shown. In this position, the pressure stroke of the pump located on the surface of the earth has just ended, the spring is tensioned and the water level B is so high that the pipe end 1a of the pipe 1 protrudes a certain amount into the water in the cylinder 8. After the pressure pump has now been released or when the idle stroke begins, the pressure cushion above the water level B will push the water into the riser pipe 1, the valve 16 opening and the bottom valve 14 closing, as can be seen in FIG is. During this process, the piston 9 is pulled back into the lower position by the spring 10, opening the valve of the piston 9, as shown in FIG. 1 and 3 is shown.

Durch die Verwendung des Luftdruckpolsters ist es möglich geworden, die volle Saugleistung des Pumpenkolbens 9 auszunutzen und die gesamte angesaugte Flüssigkeitsmenge beim Leerhub der Druckpumpe nach oben zu fördern. Der Zylinder 8 kann dem Bohrlochdurchmesser entsprechen, wodurch die Förderleistung sehr groß wird. Die Anwendung des Druckpolsters macht es auch möglich, aus sehr großen Tiefen zu fördern. Die an der Erdoberfläche angeordnete Druckpumpe kann sich an beliebiger Stelle befinden und ist mit dem Arbeitszylinder 8 durch gewöhnliche Pumpenrohre verbunden. Lediglich bei der Förderung aus sehr großen Tiefen können druckfeste Spezialrohre eingesetzt werden.By using the air pressure cushion it has become possible to utilize the full suction power of the pump piston 9 and the entire suction To promote the amount of liquid during the idle stroke of the pressure pump upwards. The cylinder 8 can correspond to the borehole diameter, whereby the production capacity is very high will. The use of the pressure pad also makes it possible from very great depths to promote. The pressure pump arranged on the earth's surface can be connected to any Place are located and is connected to the working cylinder 8 by ordinary pump tubes tied together. Pressure-resistant can only be used when pumping from very great depths Special pipes are used.

Claims

Claims: 1. Piston pump for pumping liquids from greater depths, one operated by hand or motor, at more accessible Place arranged pressure pump connected to a pump cylinder via a pipeline is, in which an auxiliary piston by the liquid pressure of the pressure pump the pump piston for sucking in the liquid operates during the following return stroke of the pressure pump piston via a valve and between the pressure pump and the lower-lying pump cylinder arranged pipe is conveyed ascending to an outlet, characterized in that that in the pump cylinder (8) provided with a valve (16) an upwardly open one and the auxiliary cylinder (6) closed at the bottom is fixed, whose in piston (7) guided by him is rigidly connected to the pump piston (9) and its lower end via a connecting line (5) to the lower end (1 a) of the riser pipe (1), which protrudes into the pump cylinder, creates an air cushion and with the valve (16) which closes due to the pressure of the pressure pump is provided.

2. Pump according to claim 1, characterized in that a rod (11) of the piston (7) in the auxiliary cylinder via a parallel rod (13) outside the Auxiliary cylinder is rigidly connected to the pump piston (9).

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that the pump piston (9) counteracts its suction stroke is cushioned. Considered publications: German Patent Specifications No. 946 505, 943 391; Austrian patent Ni. 114 307; French patents No. 806 491, 521443; Chaimowitsch: »Ölhydraulik«, Berlin, 1957, p.207.