DE3330268A1

DE3330268A1 - Kolben mit zusammengesetztem rueckventil

Info

Publication number: DE3330268A1
Application number: DE3330268A
Authority: DE
Inventors: Amnon Vadasz Dr. Caracas Fekete
Original assignee: Intevep SA
Current assignee: Intevep SA
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3330268C2; US4591316A; BR8303220A; CA1221875A

Description

Case 103 3

INTEVEP, S. A.

Urb. Santa Rosa, Los Teques, State of Miranda, Venezuela

Kolben mit zusammengesetztem Rückventil.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Beschränkungen aufzuheben, die sich hinsichtlich von in Pumpen (oder Kompressoren) befindlichen Kolben ergeben, die nachdem Prinzip der Verdrängung arbeiten, um eine Pumpe (oder einen Kompressor) mit einem optimalen Druckverhältnis zu schaffen, und den möglichen Durchflußquerschnitt durch ein einfaches Rückventil, welches am Kolben befestigt ist, zu maximieren.

Der Kolben, welcher diese Aufgaben löst, wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen zylindrischen Körper gebildet, welcher innerhalb eines weiteren Zylinders verschoben wird, einen Schaft, welcher eine periodische Bewegung auf ein Absperrorgan überträgt, welches mit dem zylindrischen Körper über einen Sitz in Kontakt kommen kann, und zwar in der einen Richtung, sowie durch jedwedes weitere Verfahren, welches die Bewegung des Schafts auf den zylindrischen Körper in der anderen Richtung übertragen kann.

Der Kolben der vorliegenden Erfindung stellt, zusammen mit einem Rückventil, welches am Zylinder befestigt ist, innerhalb dem der Kolben verschoben wird, eine Pumpe dar, welche verwendet werden kann, um viskose Flüssigkeiten mit oder ohne einem Gehalt von suspendierten Festkörperteilchen zu pumpen. Wenn ein weiteres Rückventil so an dem Zylinder befestigt ist, in welchem der Kolben verschoben wird, daß der Kolben zwischen den beiden Rück-

3 3 3 0 2 6 3

ventilen verschoben wird, so kann die Pumpe (oder der Kompressor) auch Fluide mit einem hohen Gehalt an gelösten Gasen und/oder Wasserdampf pumpen.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung und seine Betriebsweise als feil einer Pumpe (oder eines Kompressors) beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, daß diese Darstel 1 un.gsart nur zu Zwecken der JErI äuterung dient und in keiner Weise begrenzend ist.

Die Fig. 1 ist eine Darstellung der zusammengesetzten Teile gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 stellt eine niögliche Konstruktion des Kolbens dar, welcher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der Kolben wird innerhalb eines Zylinders 1 verschoben und wird von einem zylindrischen Körper 2, einem Schaft 3 und einem einfachen Absperrorgan 4 gebildet. Das Absperrorgan 4 und der Ort im zylindrischen Körper 2₅ wo er mit einem Sitz versehen ist, stellen das fahrende Rückventil 5 dar.

Nachdem das fahrende Ventil 5 am Saugende des Kolbens angeordnet ist, ist das Druckverhältnis bzw. der Druckquotient innerhalb der Pumpe optimal.

Der freie Raum zwischen dem Schaft 3 und dem Inneren des zylindrischen Körpers 2 stellt den einzigen Faktor dar, welcher den Durchflußquerschnitt durch den Kolben begrenzt; es ist daher möglich, den Durchflußquerschnitt durch das fahrende Ventil 5 zu optimieren, indem als Begrenzungsfaktor der Raum genommen wird, der zwischen dem Absperrorgan 4 und dem Zylinder 1 besteht. Es wird ein-

fach die Bedingung maximiert, bei der der Durchflußquerschnitt zwischen dem Absperrorgan 4 und dem Zylinder 1 glpich ist dem Durchflußquerschnitt zwischen dem Schaft 3 und dem Inneren des zylindrischen Körpers 2

(falls notwendig kann dieser Raum reduziert werden, indem der innere Durchmesser des Bereichs des zylindrischen Körpers 2, wo das Absperrorgan seinen Sitz aufweist, reduziert wird, wie dies in Fig. ⁴V angedeutet ist).

Im folgenden wird der Betrieb des Kolbens erläutert. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist im Zusam-■ menhang mit seiner Anwendung bei Pumpen dargestellt, bei denen der Schaft in einer vertikalen "Richtung bewegt wird, wie bei den in der Erdölindustrie verwendeten, unterirdischen Pumpen. Die Erklärung der Betriebsweise ist für alle Pumpen (oder Kompressoren) gültig, welche das Prinzip der Verdrängung benutzen. Wenn der Schaft in einer anderen als vertikalen Richtung bewegt wird, so brauchen nur diejenigen Gravitationskomponenten betrachtet werden, die in der vertikalen Richtung wirken.

Während des Betriebes der Pumpe, wenn der Schaft 3 beginnt, von seiner extremen oberen Position herunterzukommen, ist das ringförmige Rückventil 6 (welches am Zylinder 1 auf der Entladungsseite des Kolbens befestigt ist), welches bei Bedarf wahlweise verwendet wird, wenn sich innerhalb des Fluids ein hoher Gehalt an Gasen und/oder Wasserdampf gelöst befindet, geschlos^ sen, und es beginnt, den Gegendruck und das Gewicht der Fluidsäule, die oberhalb des Ventils angeordnet ist, zu tragen; mittlerweile senkt sich der Kolben unter der mechanischen Wirkung des Schafts 3 ab, unterstützt durch die Wirkung des Gewichts der reduzierten Fluidsäule, welche zwischen dem fahrenden Ventil 5 und dem ringförmigen Ventil 6 angeordnet ist, oder durch eine Fluidsäule, wenn das ringförmige Ventil 6 nicht benutzt wird,

bis das Anwachsen des Druckes zwischen dem Rückventil 5 und dem festen Ventil 7 (welches am Zylinder 1 auf der Ansaugseite des Kolbens befestigt ist) und in erster Linie die Reibung zwischen dem zylindrischen Körper 2

des Kolbens und dem Zylinder 1 die Bewegung des zylindrischen Körpers 2 anhalten. Wenn der letztere aufgehalten ist, so wird das Absperrorgan 4, welches am Schaft 3 befestigt ist, von seinem Sitz im zylindrischen Körper 2 getrennt und senkt sich weiter ab, bis das Absperrorgan 4 oder irgend eine andere Einrichtung wiederum mit dem zylindrischen Körper 2 Kontakt herstellt, so daß auf diese Weise die absteigende Bewegung auf den Kolben "übertragen wird. Die Öffnung des fahrenden Ventils 5 ist erzwungen und beruht nicht auf Druckunterschieden. Daher müssen die innerhalb des Zylinders zwischen dem fahrenden Ventil 5 und dem festen Ventil 7 vorhandenen Fluide nicht komprimiert werden. Wenn der Kolben nach unten geht, so fließen diese Fluide durch das fahrende Ventil 5 und den zylindrischen Körper 2.

Sobald der Kolben seine extreme untere Position erreicht und der Schaft beginnt, sich anzuheben, schließt das Absperrorgan 4 das fahrende Ventil 5, sobald es einen Kontakt mit dem Sitz auf dem zylindrischen Körper 2 herstellt, und überträgt die ansteigende Bewegung auf den Kolben; all dies geschieht, wenn die relative Geschwindigkeit des Fluids zu beiden Seiten des Ventils gleich Null ist. Während der Kolben ansteigt, wird ein Druckabfall innerhalb des Zylinders 1 zwischen dem fahrenden Ventil 5 und dem stationären Ventil 7 erzeugt, bis dieser Druck geringer ist als der Eigendruck des Tanks (irgendein Behälter oder Ort, wo Fluide angeordnet sind), dann öffnet sich das zuletzt genannte Ventil und

erlaubt den Fluß des Fluids vom Tank zum Inneren des Zylinders 1. Wenn ein ringförmiges Ventil benutzt wird, sofern dies der Gehalt an Gas und/oder Wasserdampf es erfordert, wird mittlererweile das innerhlab des Zylinders zwischen dem fahrenden Ventil 5 und dem ringförmigen Ventil 6 vorhandene Fluid komprimiert, bis der Druck in dies-em Gebiet höher ist als die Gegendruckeffekte COPY und höher als das Gewicht der Fluidsäule, welche auf das ringförmige Ventil 6 einwirkt, wobei sich in diesem

Falle das Ventil öffnet und den Ausfluß des Fluids erlaubt.

Wenn schließlich der Kolben die extreme obere Position erreicht und beginnt, sich abzusenken, so schließt sich das Ventil 7 und der Punipzyklus wird wiederholt.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind folgende:

1. Vor dem Beginn des Ansaugzyklus des Kojbens induziert der Schaft 3 die Bewegung des Absperrorgans 4 auf sich, welches in Richtung auf seinen Sitz im zylindrischen Körper 2 verschoben wird, und es beginnt, die öffnung des Rückventils zu schließen. All dies findet statt, wenn die relative Geschwindigkeit des Fluids an beiden Seiten des Rückventils gleich Null ist; daher ist die Abnutzungswirkung des Fluids auf die Teile des Kolbens praktisch eliminiert.

2. Nachdem das fahrende Rückventil, welches innerhalb des Kolbens angeordnet ist, schließt, bevor das Ansaugen des Kolbens beginnt, ist das gepumpte Volumen praktisch gleich dem maximalen Volumen.

3. Wenn das gepumpte Fluid einen hohen Gehalt an Gasen und/oder Wasserdampf enthält, eliminiert die Tatsache, daß das fahrende Rückventil in einer gezwungenen Art und Weise (also mechanisch) öffnet, und nicht aufgrund von Druckdifferenzen, in einem einzigen Kolbenhub die mögliche Bedingung des Blockierens durch Gase und/oder Wasserdampf.

4. Wenn die Pumpe so eingebaut ist, daß der Schaft in einer anderen Richtung als in der Horizontalen bewegt wird, so besteht die Möglichkeit, daß sich im Fluid suspendierte Festkörperteilchen auf das fahrende Rückventil ablagern können. Die Position des Absperrorgans im Kolben ist derart, daß der Fluß des Fluids dieses Ventil entlasten kann.

5. Das Absperrorgan 4 kann so ausgebildet sein, daß das fahrende Ventil den maximalen Durchflußquerschnitt aufweist, der bei einem einfachen Rück-Absperrorgan möglich ist, wodurch hinsichtlich der Dynamik der Fluide die optimalen Charakteristika möglich werden.

Anwendungsgebiete der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich au.f das Gebiet der Pumpenausrüstung (oder Kompressorausrüstung), welche das Prinzip der Verdrängung benutzt, zu dem Zwecke, irgendeine Art von Fluid zu pumpen (oder zu komprimieren); insbesondere ist die Erfindung geeignet zum Pumpen von viskosen Fluiden mit oder ohne Gehalt an Gas, und/oder Wasserdampf, und/oder suspendierten Festkörperteilchen.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims

D.Karl ΟΠ/^CC DlPlor"T f .19SI. D-8023 München Pullach. Wictjer Sir 2;.Tel. (0ai)'7 93.60 71, Γ«Ι·:χ ί) 2Π 14/ hros d; Cables: -P.ilnnlibua·· M.jnchi-n INTEVEP, S.A. Urb. Santa Rosa Los Teques, State of Miranda, Venezuela Ihr Zeichen: CaSe 103 Tag: 22.AugUSt Your rel. Dal«: Re/pr/bÖ PATENTANSPRÜCHE

1. Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß er zu seinem Betrieb und seinem speziellen Zweck ein fahrendes Rückventil umfaßt, welches mechanisch öffnet und schließt und in demjenigen Ende des Kolbens angeordnet ist, welches dem feststehenden Rückventil am nächsten liegt, welches am Zylinder befestigt ist, in welchem der Kolben verschoben wird, wobei ein einfaches RUck-Absperrorgan an einem Schaft befestigt ist, der diesem eine periodische Bewegung überträgt.

Das einfache Rück-Absperrorgan überträgt, nachdem es mit dem zylindrischen Körper einen Kontakt hergestellt hat, die periodische Bewegung auf den Kolben.

2. Kolben nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Position des fahrenden Rückventils, welche eine optimale Druckbeziehung ermöglicht, wenn die Pumpwirkung (oder Kompressionswirkung) stattfindet.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mögliche Durchflußquerschnitt über das fahrende Rückventil maximiert wird, welches von einem einfachen Rück-Absperrorgan dargestellt wird.

COPY

4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglichkeit der Störung bzw. Verstopfung des Fluidflusses aufgrund einer Ablage von im Fluid suspendierten Festkörperteilchen reduziert wird.

5. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem einzigen Hub jegliche Möglichkeit des Blokkierens durch Gas und/oder Wasserdampf eliminiert wird.