DK150239B - Pumpe, isaer til oliefyldte kabler - Google Patents

Description

i 15023d

Den foreliggende opfindelse angår en pumpe, især til at suge olie under vakuum til elektriske kabler, og som angivet i indledningen til patentkravet.

Ventilen til de hidtil kendte bælgfortrængningspumper af denne 5 art arbejder på upålidelig og utilfredsstillende måde.

Det er endvidere generelt blevet konstateret, at alle hidtil anvendte ventiler ikke sikrer en regulær ventilbevægelse, når der skal foretages adskillige åbninger og lukninger til sugning eller afgivelse af trykfluidum.

10 De hidtil kendte pumper af bælgtypen er, hvad angår deres ven tiler, uegnede til anvendelse ved et pumpeanlæg til elektriske kabler, som ofte er anbragt på fjerntliggende steder, hvor det er vanskeligt at foretage en hyppig vedligeholdelse, og hvor der på grund af personalemangel kræves en automatisk funktion med størst mulig pålide-15 lighed.

Det er den foreliggende opfindelses formål at forbedre pumper af den nævnte art for derved at gøre dem i stand til at fungere tilfredsstillende, og dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse ved de i patentkravets kendetegnende del angivne foranstaltninger.

20 Derved tilvejebringes en pumpe, som er velegnet til anvendelse, hvor der kræves øjeblikkelig anvendelse af pumpen på et vilkårligt . tidspunkt og en pålidelig automatisk funktion, således som det er krævet i forbindelse med oliefyldte elektriske kabler. Ved at anvende indpressede legemer af deformerbart formstofmateriale med en fordyb-25 ning til optagelse af den tilhørende ventils bevægelige ventillegeme, opnås der en let og pålidelig centrering mellem de pågældende ventilers cylindriske huse og deres ventil legemer. I kraft af de på frit udragende måde anbragte pinde og disses materiale og glidende berøring med selve ventilernes hushulrum opnås der en sikker føring af de pågæl-30 dende ventillegemer og en føring med en meget lille friktion, således at enhver tendens til, at de pågældende ventiler skulle sætte sig fast, nedsættes. Ved at ventillegemerne endvidere er forsynet med pakninger af olieafvisende materiale anbragt på udragende måde, og som således samvirker med de indpressede legemers fordybninger, 35 nedsættes ventil legemernes tendens til vedhæftning til disse som sæder tjenende fordybninger, hvorved også risikoen for vedhæftning reduceres.

2 150239

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem en udførelsesform for pumpen ifølge opfindelsen, og 5 fig. 2 et pumpeanlæg indeholdende den i fig. 1 viste pumpe.

Fig. 1 viser en pumpe 1, der har et cylindrisk hus 2, hvis længdeakse forløber vandret, en sugeventil 3, en afgivelsesventil 4, hvilke ventiler begge er forbundet med huset 2 med deres akser stående vinkelret på husets længdeakse, en inden i huset anbragt bælg 5, et stem-10 pel 6, som er glidbart forskydelig i en cylinder 7 inden i bælgen 5, en aktiveringsmekanisme til frem- og tilbagegående forskydning af stemplet 6, et inden i bælgen værende aktiveringsfluidum, der er i stand til at deformere bælgen i afhængighed af stemplet 6's bevægelser, og en beholder 8, der indvendigt rummer aktiveringsmekanismen neddykket i 15 aktiveringsfluidum'et, som befinder sig ved atmosfæretryk.

Huset 2 er lukket ved den ene ende af en cirkulær væg 9, medens den ved sin anden ende 10 har en cirkulær kant, der er tætsluttende spændt på en cirkulær flange 11 på cylinderen 7, således at luftgennemtrængning hindres mellem husets indre og ydre.

Bælgen 5 er anbragt koaksialt med huset 2 med sin ene ende 12 tætsluttende forbundet med den cirkulære flange 11 på cylinderen 7.

Med denne anbringelse af pumpedelene er der tilvejebragt et forbindelseskammer 13 mellem huset 2 og bælgen 5, og dette kammer 13 er helt adskilt fra et inden i bælgen værende kammer 14.

Kammeret 13 er helt lukket og står kun i forbindelse med omgivelserne via ventilerne 3 og 4, enten til sugning eller afgivelse af trykfluidum til pumpens omgivelser.

Kammeret 14 indeholder aktiveringsfluidum'et, som påvirkes af stemplet 6.

30

Stemplet 6 har udvendigt en cylindrisk overflade 15, der er i stand til at glide liggende an mod indersiden af cylinderen 7,og indvendigt har stemplet 6 en rørformet flade 16, som er lukket ved den ene ende af en bund 18 i stemplet 6.

Cylinderen 7 har i den modsatte ende af den cirkulære flange 35 11 en central del 19 af cirkulær form, som er forsynet med et centralt styr 20 til optagelse af en spindel 21, der er forbundet med bælgen, og huller 22 og 23 er anbragt i kreds omkring styret 20 150239 3 for derved at tillade gennemstrømning af aktiveringsfluidum'et mellem indersiden af den rørformede flade 16 på stemplet og den øvrige del af kammeret 14. Mellem den centrale del 19 på cylinderen 7 og stemplets bund 18 er der anbragt en spiralfjeder 24, der har til formål at 5 øhoide stemplet an mod den ikke viste aktiveringsmekanisme.

Bælgen er forbundet med en cirkulær plade 25, som er forbundet med spindelen 21, der rager ind i det indre af den rørformede flade 16 på stemplet 6, og med en hætte 26 med en cirkulær flange 27, hvilken hætte er forbundet med pladen 25.

10 Mellem husvæggen 9 og den cirkulære flange 27 på hætten 26 fin des en spiralfjeder 28 til sammentrykning af bælgen, når pumpen er i sin sugefase.

Sugeventilen 3 har et ventilhus, der består af en cylinder 29 og et indsatslegeme 30, samt et ventillegeme 31 til åbning og lukning af 15 ventilen.

Ventilhuscyfinderen 29 har en bund 32 med en central åbning 33, og indsatslegemet 30 har en indre keglestubformet sædefordybning 34, der konvergerer mod et centralt hul 35.

i samlet tilstand er indsatslegemet 30 trykket ind i huscylinderen 20 29, helt til dennes ende er i anlæg mod bunden 32, og i denne stilling står hullet 35 i forbindelse med den centrale åbning 33 i huscylinderen 29 på en sådan måde, at passage af olie tillades mellem ventilens ydre og indre. Pakninger 36 sikrer tæthed.

Ventillegemet 31 har en endedel 37, hvis ydre sideflade har en 25 form svarende til formen af det kegiestubformede sæde 34 i indsatslegemet 30, og en tætningsring 38 fremstillet af et materiale, der er i stand til ikke at forurene olie, f.eks. en fluoroelastomer af den type, der kendes under varemærket VITON, en cylindrisk stang 39 og radialt forløbende pinde 40, 41, hvoraf kun et par er vist pågtetningen.

30 I samlet tilstand er tætningsringen 38 fastgjort til og rager ens artet ud fra en rille 42 i endedelen 37, og stangen 39 er forbundet med midten af endedelen 37, medens pindene 40, 41 er anbragt rundt om enden 43 på stangen 39 og liggende an mod indersiden af cylinderen 29.

35 I samlet tilstand for ventilen 3 er ventilhuset fastgjort til den underste del af huset 2, og et kammer inde i ventilhuset 29 står i forbindelse med kammeret 13 i pumpen via en passage 44, som er udformet i huset 2.

4 150239

Hvad angår de I ventilen 3 anvendte materialer, består ventillegemet 31's endedel 37 og stangen 39 af aluminium, pindene 40,41 af et polytetrafluoroethylen, og tætningsringen 38 består af en fluoroelasto-mer. Huscylinderen 29 består af rustfrit stål og indsatslegemet 30 af 5 polytetrafluoroethylen.

Ventillegemet 31, der er udført med den i fig. 1 viste form, har en sådan vægt, at det kan løftes bort fra det keglestubformede sæde i indsatslegemet 30 til åbning af ventilen 3 på grund af den samlede virkning af undertrykket i pumpekammeret og af niveauforskelle 10 mellem olien og ventillegemet 31, som er mindre end 40 cm, f.eks. en oliesøjie på 30 cm.

Under pumpens sugefase er ventillegemet 31's forskydningslængde begrænset af en stopring 45 ved enden af huscylinderen 29.

Afgivelsesventilen 4 har ligesom sugeventilen et ventilhus og et 15 ventillegeme 46.

Ventilhuset udgøres af en cylinder 47 med en bund 48, forsynet med en central åbning 49 og af et indsatslegeme 50, som indføres efter ventillegemet 46 i huscylinderen 47. Indsatslegemet har en inderside i form af en keglestubformet sædefordybning 51, der ender i et centralt 20 hul 52.

Ventillegemet 46 har en endedel 53, hvis ydre sideflade 54 har en form svarende til formen af det keglestubformede sæde 51, en tætningsring 55 fremstillet af en elastomer, der udviser antiforureningsegenskaber med hensyn til kabelolien, og som er fastgjort til samt ens-25 artet udragende fra en rille 56 i endedelen 53, en cylindrisk stang 57, der er forbundet med endedelen 53, radialt udad forløbende pinde 58 og 59, anbragt hele vejen rundt om enden 60 på stangen og beregnet til at ligge an mod huscylinderen 47.

Ventillegemet 46 er inde i ventilen udsat for en trykkraft af 30 en forud fastlagt værdi, udøvet af en fjeder 61, der er anbragt med sine ender mellem overfladen 62 på endedelen, og en passende fjedersko 63, der er fastgjort til huscylinderen 47's indervæg via en flange 64.

Ventilen 4 er lukket, når pumpen står stille, ved hjælp af fjede-35 ren 61 og åbnes, når væsketrykket i kammeret 13 overstiger den modsat virkende kraft fra fjederen 61.

Ventilen er forbundet med den øverste del af pumpehuset 2 og står i forbindelse med pumpens indre via indsatslegemets centrale 150239 5 hul 52, der flugter med en passage 52', der er udformet i huset 2 og står i forbindelse med pumpens ydre via den centrale åbning 49.

Afgivelsesventilens dele er fremstillet af samme materialer, som er anvendt til sugeventilen, og ventilens huscylinder 47 er fremstillet af et 5 ikke-magnetisk materiale.

Pumpen har magnetiske organer, der står i forbindelse med afgivelsesventilen til aktivering af ventilens åbning, når pumpen ikke arbejder. De magnetiske organer omfatter en første del, der uden for ventilen udgøres af en ikke vist magnet, og en anden del, der inde i ven-10 tilen udgøres af en bøsning 65 af et magnetiserbart materiale, såsom blødtjern. Bøsningen 65 er anbragt med sin ene ende liggende an mod flangen 64 og med sin yderside i berøring med huscylinderen 47.

Huscylinderen 47 er, som nævnt, fremstillet af ikke-magnetisk materiale, således at den ikke udgør en magnetisk afskærmning for bøs-15 ningen 65.

Pumpen har endvidere en første og én anden mekanisme 68,69, der er indrettet til henholdsvis at afbalancere strømningen af aktive-ringsfluidum'et mejlem overfladen af cylinderen 7 og overfladen 15 på stemplet 6 og til at opretholde aktiveringsfluidum'ets tryk inde i bæl-20 gen inden for sikre grænser i forhold til pumpens konstruktion.

Begge mekanismer har i hovedsagen konstruktionsdele, der er følsomme for trykforskellen mellem aktiveringsfluidum'ets tryk inde i bælgen og atmosfæretrykket for aktiveringsfluidum'et uden for pumpen, samt konstruktionsdele, der er følsomme for en grænseværdi for trykket 25 inde i bælgen.

De følsomme konstruktionsdele i den første mekanisme omfatter en første cylindrisk fjeder 69 og en første kugle 70, som er indesluttet i et første hulrum 71 af praktisk taget cylindrisk form. Den første mekanisme omfatter foruden den følsomme del et stopelement 72 til af 30 grunde, som vil blive forklaret i det følgende, at hindre fuldstændig sammentrækning af bælgen under pumpens sugefase.

Det første hulrum er tilvejebragt i stemplet 6's bund og forløber langstrakt i en retning parallel med huset 2's akse. Ved hulrummets perspektive ender findes et første, henholdsvis et andet hul 73,74, 35 der står i forbindelse med den del af kammeret 14, som findes inden for stemplet 6's rørformede flade 16, og med en kanal, der er forlænget på ikke synlig vis til det indre af pumpens beholder 8.

Når pumpen ikke arbejder, er kuglen 70 af fjederen 69 udsat 6 150239 for en trykkraft, således at kuglen fuldstændigt lukker det andet hul 74.

Stopelementet 72 er anbragt på den centrale del 19 af cylinderen og er ringformet.

5 Den anden mekanisme omfatter en anden fjeder 76 og en anden kugle 77, begge indesluttet i et cylindrisk hulrum 78, udformet i stemplet 6's bund 18 og forløber med længderetningen parallel med huset 2's akse.

Det andet hulrum 78 har ved sine respektive ender et tredie 10 og et fjerde hul 79,80, der henholdsvis står i forbindelse med kamme ret 14 inden for stemplet 6's rørformede flade 16 og med pumpens ydre.

Når pumpen ikke arbejder, og når endvidere aktiveringsfluidum'ets tryk er under en forud fastlagt grænseværdi, er den anden kugle udsat for en trykkraft fra den anden fjeder, således at det tredie hul 79 15 fuldstændigt spærres.

Pumpens funktion vil nu blive forklaret i forbindelse med en anvendelse i et pumpeanlæg, som vist i fig. 2, og som omfatter en første tank 81, der indeholder under vakuum stående olie, der er egnet til anvendelse i elektriske kabler, et første forbindelsesrør 82 mellem 20 bunden 82r i den første tank og sugeventilen 3, en anden tank 83, der er indrettet til at modtage og opbevare kabelolien under tryk, et andet forbindelsesrør 84 mellem afgivelsesventilen 4 og den anden tank, et enkeltkoret elektrisk kabel med en oliekanal 85 og et tredie rør 86, der forbinder kablets forseglingsende 87 med den anden tank 83.

_2 25 Den første tank 81, der står under vakkum (mindre end 10 torr), er anbragt i en sådan højde i forhold til pumpen, at det minimale kabelolie-niveau H i den første tank 81 over ventillegemet 46 i ventilen 4 er højere end 40 cm for at tillade en regulær funktion.

Den anden tank 83 er af en vilkårlig kendt type, der er i stand 30 til at opretholde kabelolien ved et ønsket tryk, f.eks. som forklaret i beskrivelsen til italiensk patent nr. 893.462.

Herunder er det blot forklaret, at tanken 83 praktisk taget udgøres af et elastisk eftergiveligt kammer, som er bestemt til at rumme den udluftede kabelolie ved et forud fastlagt tryk og indeholdes i en atmos-35 fære, der indeholder gas ved samme teyk, som forklaret i nævnte pa tent. I tanken 83 er det elastiske kammer forbundet med kablets oliekanal, således at enhver variation af olievolumenet i kabelkanalen kompenseres af kabelolien i det elastiske kammer.

150239 7 I det beskrevne anlæg er pumpen forbundet med sit eget stempel 6 til en vilkårlig aktiveringsmekanisme, der er i stand til periodisk at afgive en kraft til stemplet, f.eks. i form af en med krumtap og plejl-stang forsynet frem- og tilbagegående mekanisme eller enklere som 5 vist skematisk i fig. 2 en excentrik C drevet af en motor M.

Pumpeanlægget har til formål at suge kabelolie under vakuum fra tanken 81 og at sende den via pumpen og ved det forud fastlagte arbejdstryk til kablet ind i den anden tank 83, således at der tilvejebringes kabelolie, der via røret 86 kan udligne enhver variation i det 10 nødvendige olierumfang i kablets kanal 85.

Anlægget fungerer uden luft i tankene, rørene og i pumpens indre. Fjernelsen af luft sker under en fase forud for tilledningen af kabelolie til tanken 81 og foregår ved at bibeholde ventilen 3 lukket, åbne ventilen 4 og tilslutte passende vakuumpumper til dertil egnede steder i 15 det første og det andet rør.

Ventilen 4 åbnes ved under indvirkning af en magnet at forskyde den i fig. 1 viste ende 66 på bøsningen 65, således at der på pindene 58 og 59 udøves en opadrettet kraft, der er i stand til at overvinde kraften fra fjederen 61. Under indvirkning af magneten løftes ventil-20 legemet 46 fra det keglestubformede sæde 51 og holdes i sin løftede stilling, indtil vakuumpumpen, som er forbundet med et sted på røret 84 (fig. 2), har suget luften fra det indre af kammeret 13 i fig. 1 fra tanken 83 og fra røret 84 i fig. 2.

Derpå forbindes en vakuumpumpe til et sted på røret 82, og den i 25 den første tank 81 og i det første rør 82 værende luft fjernes.

Funktionen for anlæggets pumpe skal derpå forklares. Stemplet 6, der er udsat.for påvirkningen fra den i fig. 2 viste excentrik, føres skiftevis denene og den anden vej, medens det glider inde i den i fig. 1 viste cylinder 7, og til stadighed ligger an med den anden ende 30 af sit stempel 6 mod excentrikken C under indvirkning af fjederen 24, som ligger an mod bunden 18 på stemplet 6.

Under bevægelsen af stemplet 6 fra højre mod venstre i fig. 1 trykkes det inden i cylinderen 7 værende aktiveringsfluidum af stemplet 6 mod den centrale plade 25 på bælgen og bevirker en udstrækning 35 af bælgens folder i kammeret 13 samt sammentrykker den modvirkende skruefjeder 28.

Følgelig komprimeres den allerede indsugede kabelolie til et 150239 8 rumfang i kammeret 13, som er mindre end ved afslutningen af sugefasen, og trykkes gennem hullet 52 mod afgivelsesventilen 4’s ventillegeme 46.

Så snart trykket i kabelolien er i stand til at overvinde kraften g fra fjederen 61, der modvirker åbning af afgivelsesventilen 4, løftes ventillegemet 46 fra sædet i indsatslegemet 50, og olien når via åbningen 49 og røret 84 den anden tank 83 ved det ønskede tryk.

Under alle disse funktionsfaser for pumpen forbliver ventilen 3 i fig. 1 lukket, fordi trykket i olien, som trykker ventillegemet 31 jø mod det keglestubformede sæde i indsatslegemet 34, bevirker deforma tion af tætningsringen 38, således at denne tætsluttende lukker enhver forbindelse mellem den første tank 81 i fig. 2 og det indre af kammeret 13 i fig. 1.

Når stemplet 6 føres fra venstre mod højre i fig. 1, bringer fje-.j5 deren 28, der før blev trykket sammen, gradvis bælgen tilbage til sin oprindelige stilling under dannelse af et undertryk i kammeret 13.

Under denne fase lukker ventilen 4 under indvirkning af fjederen 61 mod ventillegemet 46, og ventilen 3 åbner for oliens adgang til 20 kammeret 13 som følge af den kombinerede virkning fra undertrykket, der dannes ved bælgens forskydning og trykket fra oliens væskestand i den første tank.

1 denne fase er aktiveringsfluidum i et vist tidsrum bibeholdt ved praktisk taget konstant rumfang, eftersom det rumfang, der frem-25 bringes af stemplet 6, svarer til det rumfang, der fortrænges samme vej af bælgen under indvirkning af fjederen 28.

På et vist tidspunkt vil den centrale plade 25 på bælgen imidlertid ligge an mod stopelementet 72 på cylinderen 7 og bliver ikke yderligere komprimeret, medens stemplet 6 fortsætter sin bevægelse mod sin ud-30 gangsstilling. Under disse forhold bliver derfor det rumfang, der er til rådighed for aktiveringsfluidum'et, større end, hvad der er nødvendigt for at rumme det, således at der optræder et undertryk inde i bælgen.

Følgelig forskydes den første kugle 70, beliggende mellem det i 35 beholderen 8 værende aktiveringsfluidum ved atmosfæretrykket og aktiveringsfluidum'et inde i bælgen ved et lavere tryk, fra sin hvilestilling ved en forud fastlagt passende indstilling af fjederen 69, således at aktiveringsfluidum kan trænge ind i bælgens indre 150239 9 fra beholderen 8 gennem hullerne 73,74 via hulrummet 71.

Under hver sugefase sker der derfor under de gentagne pumpeslag en periodisk kompensation for den del af aktiveringsfluidum'et, der kan strømme til beholderen 8 ved at passere mellem cylinderen 7 5 og overfladen 15 på stemplet 6.

Denne oliestrømning, som er meget lille, har til formål at smøre cylinderens og stemplet metalvægge, som er i indbyrdes berøring.

For at bibringe pumpen en længere levetid er de ømtålelige tætningsorganer, der ellers anvendes mellem stemplet og cylinderen, blevet over-10 flødiggjort, således at der i det foreliggende tilfælde er etableret en metal-til-metal type tætning.

Som nævnt omfatter pumpen en anden mekanisme til bibeholdelse af aktiveringsfluidum'ets tryk inden for de værdier, der sættes af pumpens konstruktion.

15 Brugen af den anden mekanisme kan f.eks. være nødvendig, når bælgen af en eller anden grund ikke udvider sig regulært, men blokeres i en mellemliggende stilling for sin forud fastlagte udvidelse. Det vil forstås,at i så fald vil der på grund af den fortsatte bevægelse for stemplet 6 og blokeringen af bælgen og dennes centrale plade 25 opstå 20 trykværdier i aktiveringsfluidum'et, som ville være utilladelige for pumpekonstruktionen.

For at undgå denne fejlmulighed er den anden fjeder 76 i den anden mekanisme således dimensioneret, at den kun kan overvindes af et aktiveringsfluidumtryk i bælgen, når en vis sikkerhedsgrænse over-25 skrides. Når denne sikkerhedsgrænse nås, forskydes den anden kugle 77 af overtrykket, og aktiveringsfluidum'et strømmer ud eller aflastes gennem hullerne 79,80 til pumpens ydre, hvorved enhver ødelæggelse af pumpen hindres, og det tillades pumpen fortsat at fungere til genetablering af korrekt funktion.

30