MXPA06008420A

MXPA06008420A - Bomba de ariete hidraulico.

Info

Publication number: MXPA06008420A
Application number: MXPA06008420A
Authority: MX
Inventors: Gordon Bryce
Original assignee: Richard Frederick Mcnichol
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2007519849A; US20130323086A1; EP1714031A1; EP1714031B1; WO2005073555A1; AU2011201523A1; US20050169776A1; AU2005207990A1; RU2362050C2; RU2006130682A; DK1714031T3; US7967578B2; US8932030B2; CA2554856A1; US20150125315A1; CA2554856C; US8535017B2; DE602005018169D1; ATE451551T1; EP1714031A4

Abstract

Un aparato de bombeo tipo piston comprende un cilindro verticalmente orientado que tiene una parte superior y una parte inferior con una primera abertura; hay un primer y segundo pasos para liquido en el cilindro en la parte superior y parte inferior respectivamente del mismo; un piston esta montado de manera oscilatoria dentro del cilindro y tiene un area contra la cual actua el fluido presurizado en la direccion del movimiento del piston; una varilla de piston hueca esta conectada al piston y se extiende debajo del piston y de manera deslizable a traves de la primera abertura; hay una camara de recarga debajo del cilindro, la varilla del piston se extiende de manera deslizable al interior de la camara de recarga y tiene un tercer paso para que el liquido se comunique con la misma; una primera valvula de una via esta ubicada en el tercer paso, tambien hay un cuarto paso que se extiende desde la camara de recarga a una fuente de liquido que se va a bombear y una segunda valvula de una via en el mismo.

Description

junto con un volumen de líquido que se va a bombear hacia arriba. Un ejemplo de dichos patentes anteriores es la Patente de los Estados Unidos Número 6,193,476 a Sweeney. Sin embargo, dichos dispositivos previos no han sido lo suficientemente eficientes para justificar su uso comercial. Por ejemplo, en la patente de Sweeney, la eficiencia del aparato se ve significativamente reducida debido al hecho de que el pistón superior 38 tiene la misma área transversal que el pistón inferior 43. Por lo tanto, la presión del líquido que actúa hacia arriba en el pistón inferior 43 inhibe el movimiento hacia abajo del pistón superior 38 bajo el peso del líquido en el cilindro anterior. Un objetivo de la invención es proveer un aparato de bombeo mejorado que tenga la capacidad de bombear líquidos contra cabezas hidráulicas importantes, tal como las encontradas en pozos profundos o en minas de vaciado, si requerir bombas con cabezas de salida alta. Un objetivo adicional de la invención es proveer un aparato de bombeo tipo pistón mejorado con el aprovisionamiento para la recuperación de energía, que tenga una eficiencia significativamente mejorada en comparación con dispositivos de la técnica anterior del tipo general así como la capacidad para utilizar la energía potencial de una columna vertical.

Un objetivo adicional de la invención es proveer un aparato de bombeo tipo pistón mejorado que sea simple y resistente en construcción, y eficiente en cuanto su operación e instalación.

SUMARIO DE LA INVENCION De acuerdo con la invención, se provee un aparato de bombeo tipo pistón, que comprende un cilindro verticalmente orientado que tiene una parte superior y una parte inferior con un primer paso para líquido en el cilindro adyacente a la parte superior del mismo. Existe un segundo paso para líquido en el cilindro junto a la parte inferior del mismo. Un pistón está montado de manera oscilatoria dentro del cilindro. El pistón tiene un área contra la cual, actúa la presión en la dirección del movimiento del pistón. Una varilla de pistón hueca está conectada al pistón y se extiende de manera deslizable y sellada a través de una abertura en la parte inferior del cilindro. Existe una cámara de recarga debajo del cilindro, la varilla del pistón se extiende de manera deslizable y sellada al interior de la cámara de recarga y tiene un tercer paso para que el líquido se comunique con la cámara de recarga. La varilla de pistón tiene un área más pequeña dentro de la cámara de recarga sobre la cual, fluido presurizado en la cámara de recarga actúa en una dirección de movimiento del pistón y la varilla del pistón, en comparación con el área del pistón, en donde líquido dentro del cilindro que actúa hacia abajo en el pistón ejerce una mayor fuerza en el pistón que el líquido en la cámara de recarga que actúa contra la varilla del pistón. Existe una primera válvula de una vía ubicada en el tercer paso, la cual permite que el líquido fluya desde la cámara de recarga al interior de la varilla del pistón y evita que el líquido fluya de la varilla del pistón al interior de la cámara de recarga. Un cuarto paso para líquido se extiende desde la cámara de recarga a una fuente de líquido que se va a bombear. Una segunda válvula de una vía en el cuarto paso permite que el líquido fluya desde la fuente de líquido al interior de la cámara de recarga y evita que el líquido fluya de la cámara de recarga hacia la fuente de líquido. Existen medios para almacenar líquido presurizado conectados al segundo paso para almacenar líquido presurizado desplazado desde abajo del pistón, conforme el pistón se mueve hacia abajo, y para ayudar en el levantamiento del pistón y, por consiguiente, el líquido contenido dentro de la varilla del pistón, para bombear el líquido hacia arriba y a través del primer paso. Por ejemplo, los medios de almacenamiento pueden incluir un cuerpo presurizado de líquido.

Puede haber una bomba conectada al cuerpo de líquido para bombera el líquido al interior del cilindro debajo del pistón para elevar el pistón. En un ejemplo, la bomba es una bomba de pistón. El cuerpo de líquido puede ser una columna vertical de líquido. En otro ejemplo, la bomba puede ser una bomba giratoria y los medios de almacenamiento pueden incluir un receptor para el líquido presurizado conectado a la bomba. La invención ofrece ventajas importantes en comparación con las bombas convencionales para pozos profundos, el vaciado de minas y otras aplicaciones para el bombeo de líquidos hacia cabezas hidráulicas relativamente altas, tal como la recuperación de energía en diques hidráulicos . Esta permite el uso de una bomba que requiere menos entrada energía para bombear líquidos hacia arriba a distancias verticales importantes debido a que convierte la energía potencial de la columna vertical en energía cinética. Al mismo tiempo, supera las desventajas asociadas con las bombas de la técnica anterior del tipo general aumentando su eficiencia significativamente por comparación. Por lo tanto, la invención es atractiva para aplicaciones comerciales en donde los dispositivos de la técnica anterior no prueban ser viables.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS En las figuras: La figura 1 es una vista en elevación simplificada, parcialmente en sección, de un aparato de bombeo de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 2 es una vista en elevación simplificada, parcialmente en sección, del fragmento superior de una modalidad alternativa que emplea una bomba centrífuga; La figura 3 es una gráfica de la eficiencia del concepto de cabeza de presión de la bomba; La figura 4 es una vista en secciones de la modalidad de la figura 1 que muestra el Balance de Fuerza en la bomba; Las figuras 5a y 5b son vistas en secciones simplificadas que muestran el Concepto de Cabeza de Presión de una bomba y el Concepto de Cilindro de Energía de la bomba; Las figuras 6a y 6b son vistas en elevación simplificadas, parcialmente en sección, de un aparato de bombeo que se muestra en un impulso motor y un impulso de recuperación respectivamente, de acuerdo con otra modalidad de la invención .

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndose a las figuras, y primero a la figura 1, esto muestra un aparato de bombeo tipo pistón 20 de acuerdo con una modalidad de la invención. El aparato está destinado a bombear líquidos, típicamente agua, hacia distancias verticales relativamente grandes, tal como desde la parte inferior de una mina a la superficie, como se ejemplifica por medio de la distancia entre los puntos 22 y 24. El sistema incluye un primer cilindro de transferencia verticalmente orientado 26 que tiene una parte superior 28, un punto adyacente 24 y una parte inferior 30. Existe un primer paso 32 para el líquido adyacente a la parte superior en donde el líquido es descargado del cilindro. Existe un segundo paso 34 cerca de la parte inferior del cilindro que permite que el líquido entre o salga del cilindro. Un pistón de transferencia 40 está montado de manera oscilatoria dentro del cilindro y está conectado a una varilla de pistón hueca verticalmente orientada 42 que se extiende de manera deslizable y sellada a través de la abertura 44 en la parte inferior del cilindro. El pistón 40 tiene un área 29 en la parte superior del mismo contra la cual actúa el fluido presurizado en el cilindro. El paso 32 está encima o junto a la posición superior del pistón y el paso 34 está debajo de la posición inferior. Se debería entender que la figura 1 es una figura simplificada de la invención y que se omiten sellos u otros elementos convencionales que serían aparentes para aquellos expertos en la técnica. Estos componentes serían similares a aquellos descritos en la Patente de los Estados Unidos Número 6,913,476 la cual se incorpora en la presente invención por referencia. Existe una válvula de una vía 41 en la parte inferior de la varilla del pistón 42 la cual incluye un elemento de válvula 43 y un asiento de válvula 45 que se extiende alrededor de un tercer paso 47 en la parte inferior 49 de la varilla del pistón. Esta válvula de una vía permite que el líquido fluya al interior de la varilla del pistón, pero evita un flujo inverso fuera de la parte inferior de la varilla del pistón. Existe una cámara de recarga 46 debajo del cilindro 26 la cual está sellada, aparte de la abertura 48 en la parte superior 50 de la misma, la cual recibe de manera deslizable y sellada la varilla del pistón 42, y el cuarto paso 52 en la parte inferior 54 de la misma. La varilla del pistón actúa como un pistón dentro de la cámara de recarga. Podría haber un elemento de pistón en el extremo de la varilla dentro de la cámara de recarga y el término "varilla del pistón" incluye esta posibilidad. Una segunda válvula de una vía 56 está ubicada en el paso 52 e incluye un elemento de válvula en la forma de una bola 58 y un asiento de válvula 60 adyacente a la parte inferior de la cámara de recarga. Existe un tope anular 62 que limita hacia arriba el movimiento de la bola. Esta válvula de una vía permite que el líquido fluya de una cámara fuente 70 al interior de la cámara de recarga 46, pero evita que el líquido fluya de la cámara de recarga hacia la cámara 70. La cámara 70 contiene líquido que va a ser vaciado del paso 32 en la parte superior del cilindro. El pistón 40 tiene un diámetro DI que es sustancialmente mayor que el diámetro D2 de la varilla del pistón y, por consiguiente, la varilla del pistón, que actúa como un pistón en la cámara de recarga, tiene un área significativamente más pequeña sobre la cual actúa el líquido presurizado, en la dirección del movimiento de la varilla del pistón y el pistón 40, dentro de la cámara de recarga 46 en comparación con el área transversal del pistón 40 y el interior del cilindro 26. Por ejemplo, en una modalidad, el pistón tiene 7.62 centímetros de diámetro, mientras que la varilla del pistón 42 tiene 2.54 centímetros de diámetro. Por lo tanto, el líquido en el cilindro a una presión determinada ejerce una fuerza mucho más grande en el pistón y la varilla del pistón en comparación con la fuerza ejercida hacia arriba en la varilla del pistón y el pistón por una presión similar de líquido en la cámara de recarga 70. Hay medios 80 para almacenar el líquido presurizado 82 conectados al segundo paso 34. Estos medios 80 almacenan el líquido presurizado recuperado de la cámara 90 en el cilindro 26, debajo del pistón 40. En esta modalidad particular, los medios incluyen una columna de líquido 92 que se extiende desde el paso 34 a un punto 94 en la parte superior de la columna. La columna en este ejemplo está formada por una camisa anular 96 que se extiende alrededor del cilindro 26 y un conducto 98 que se extiende al extremo de descarga 100 de un segundo cilindro de energía 102. La columna puede ser presurizada por un cilindro de energía remotamente ubicado o utilizando un cuerpo de líquido (agua) , ubicado a una elevación superior, como una cabeza de presión. El cilindro 102 tiene un pistón 104 montado de manera oscilatoria en el mismo. El líquido 82 ocupa la cámara 106 en el lado 108 del pistón, el cual queda frente al extremo de descarga 100 del cilindro. La cámara 110 en el lado opuesto del pistón es ventilada a la atmósfera a través del paso 112. Existe una varilla de pistón 114 conectada al pistón 104 para accionar el pistón hacia el extremo de descarga y así descargar el líquido 82 del cilindro. En operación, el cilindro 26 es rellenado con líquido, típicamente agua, por arriba del pistón 40. De manera similar, la cámara 90 es rellenada con agua junto con la chaqueta 96 y la cámara 106 del segundo cilindro 102. De manera similar, la varilla del pistón 42 es rellenada con agua u otro líquido junto con la cámara de recarga 46 y la cámara fuente 70. El pistón está en la posición más baja como se muestra en la figura 1. Esto se requiere para cebar la bomba. La varilla del pistón 114 se mueve entonces a la izquierda, desde el punto de vista de la figura 1, típicamente por medio de un motor con un mecanismo de cigüeñal o un dispositivo neumático o hidráulico, aunque esto se podría realizar en otras formas. Esto desplaza el líquido 82 del cilindro 102 hacia abajo a través de la columna 92, a través del segundo paso 34 hacia la cámara 90 en donde actúa hacia arriba contra la parte inferior del pistón 40 y empuja el pistón hacia arriba en el cilindro 26. La varilla del pistón 42 es empujada hacia arriba junto con el pistón y así se reduce la presión en la cámara de recarga 46, debido a que el volumen ocupado por la varilla del pistón en la cámara de recarga se reduce conforme la varilla del pistón se mueve hacia arriba. Una válvula de una vía 41 evita que el líquido fluya de la varilla del pistón hacia la cámara de recarga, pero la presión reducida dentro de la cámara de recarga ocasiona que la bola 58 se levante de su asiento 60, de manera que el líquido fluye de la cámara 70 al interior de la cámara de recarga. Cuando el pistón 104 del cilindro 102 se acerca al fin de su desplazamiento, junto a extremo de descarga 100, y el pistón 40 se acerca a su posición superior hacia la parte superior 28 del cilindro 26, el líquido es descargado del paso 32. Cuando el pistón 104 ha alcanzado su extremo de descarga adyacente límite 100, se libera la presión contra la varilla del pistón 114. El peso del líquido que ocupa el cilindro 26 por arriba del pistón 40 actúa hacia abajo en el pistón y fuerza el pistón hacia su posición más baja que se muestra en la figura 1. Esto obliga al líquido a salir de la cámara 90 y a entrar a la cámara 106 del cilindro 102, moviendo el pistón 104 a la derecha, desde el punto de vista de la figura 1, de manera que regresa a la posición original mostrada. Al mismo tiempo, la varilla del pistón 42 es forzada hacia abajo al interior de la cámara de recarga 46. Esto aumenta la presión en la cámara de recarga y mantiene la bola 58 contra el asiento de válvula 60 para evitar que el líquido fluya de regreso al interior de la cámara fuente 70 a través del paso 52. El líquido en la cámara de recarga es entonces forzado hacia arriba al interior de la varilla del pistón 42 levantando el elemento de válvula 43 fuera del asiento de válvula 45. De esta forma, una porción del líquido en la cámara de recarga 46, la cual ha fluido al interior de la cámara de recarga desde la cámara fuente conforme el pistón se levantó previamente, se mueve de la cámara de recarga al interior de la varilla del pistón y rellena el cilindro 26 por encima del pistón 40 conforme el pistón se mueve hacia abajo en dirección a su posición más baja que se muestra en la figura 1. El pistón 104 en el cilindro 102 es entonces empujado nuevamente hacia la izquierda, desde el punto de vista de la figura 1, y nuevamente levanta el pistón 40. Un volumen de líquido igual al volumen de líquido que se movió al interior de la varilla del pistón 42 desde la cámara de recarga 46, conforme el pistón 40 se movió previamente hacia abajo, es entonces descargado desde el paso 32 conforme el pistón 40 se acerca a su posición más superior y el pistón 102 se acerca a su posición más próxima al extremo de descarga 100 del cilindro 102. Se continúa entonces con los ciclos y, tal como se puede entender fácilmente, cada vez que el pistón 40 se mueve hacia abajo y de regreso hacia arriba, éste bombea un volumen de líquido de la cámara de recarga 46, y finalmente de la cámara fuente 70, igual a la diferencia en volumen ocupado por la varilla del pistón 44 dentro de la cámara de recarga 46, cuando el pistón 40 está en la posición más inferior, como se muestra en la figura 1, menos el volumen que ocupa dentro de la cámara de recarga (si lo hay) cuando el pistón 40 ha alcanzado su posición más superior. El desplazamiento del pistón 40 se ajusta para que la varilla del pistón permanezca dentro de la abertura 48 en el limite más superior de desplazamiento del pistón 40 y la varilla del pistón. El aparato de bomba descrito anteriormente tiene la capacidad de bombear líquido desde el punto 22 al punto 32, como se describió anteriormente. Por lo tanto, el aparato tiene la capacidad de bombear líquido contra una cabeza hidráulica importante, tal como se experimenta en el bombeo de agua desde el donde de una mina, sin requerir una bomba con una alta salida de cabeza hidráulica. Esto se debe a que el líquido en la columna 92 actúa hacia arriba contra la parte inferior del pistón 40 y ayuda en el movimiento del pistón 104 hacia la izquierda, desde el punto de vista de la figura 1. Cuando el pistón 40 se mueve hacia abajo debido al peso del líquido dentro del cilindro 26 por arriba del pistón, éste mueve el líquido que está en la cámara 90 hacia arriba, aumentando su cabeza hidráulica y acumulando su energía potencial. Por lo tanto, una gran porción de la energía perdida conforme el pistón 40 se movía hacia abajo es recuperada en energía potencial representada por el líquido en la columna 92 que se extiende al cilindro 102. Por lo tanto, se puede apreciar que el cilindro 102 se debería colocar lo más arriba posible para la máxima recuperación de la energía. Se debería entender que la posición del cilindro 102 podría ser diferente a la mostrada en la figura 1. Por ejemplo, se podría orientar verticalmente . Los términos "izquierda" y "derecha" arriba empleados en relación con el cilindro, el pistón y la varilla del pistón son para ayudar a entender la invención y no pretenden cubrir todas las orientaciones posibles de la invención. La figura 2 muestra un aparato de bombeo 20.1 que generalmente es similar al aparato que se muestra en la figura 1 con partes similares que tienen números similares con la adición de ".1". Aquí se describe únicamente con respecto a las diferencias entre las dos modalidades. Solo se muestra la porción superior del aparato, la cámara de recarga y la cámara fuente se omiten debido a que son idénticas a la primera modalidad. En este ejemplo, el paso 34.1 está ajustado con una válvula de una vía 120 el cual permite que el líquido fluya de la cámara 90.1 al interior del conducto 122, pero evita que el líquido fluya en la dirección opuesta. El conducto 122 está conectado a un receptor 124 el cual puede ser similar en estructura a un acumulador hidráulico, por ejemplo, y tiene la capacidad para almacenar fluido hidráulico presurizado. Cuando el pistón 40.1 es movido hacia abajo por el líquido del cilindro 26.1, éste es forzado al interior del receptor 124. Existe un conducto hidráulico 126 el cual conecta el receptor a una bomba centrífuga 128 que a su vez está conectada al paso 130 en el cilindro 26.1 debajo del pistón 40.1 a través de un conducto 132. Después que el pistón alcanza su posición más inferior, como se muestra en la figura 2, la bomba 128 es iniciada para bombear líquido desde el receptor 124 al interior de la cámara 90.1 para levantar el pistón 40.1. El hecho de que el líquido en el receptor 124 fuera presurizado durante el movimiento hacia abajo previo del pistón 40.1, reduce el trabajo requerido de la bomba 128 para ayudar en el levantamiento del pistón. Por lo tanto, este aparato opera en una forma análoga a la modalidad de la figura 1, pero utiliza el receptor para almacenar fluido hidráulico presurizado en lugar de utilizar una cabeza hidráulica vertical física como en la modalidad previa. Además, se emplea una bomba centrífuga 128 en lugar de la bomba de pistón que comprende el cilindro 102 y el pistón 104 de la modalidad previa. De lo contrario, este aparato opera en una forma similar.

Análisis de presiones y balance de fuerza Haciendo referencia a las figuras 1 a 5 : ?? es el área de la parte superior 29 del pistón de transferencia 40 el cual es el área del cilindro de transferencia 26 A2 es el área de la parte inferior de la varilla del pistón 42 ??-?2 es el área del pistón de transferencia en contacto con el fluido de potencia S es la longitud del impulso Px es la presión de la columna vertical P2 es la presión del fluido en funcionamiento durante el impulso motor P3 es la cabeza disponible del fluido que se va a bombear P es la presión en la cámara de transferencia P5 es la presión del fluido de energía durante el impulso de recuperación Pc es la presión creada en el cilindro de energía 102 ubicada al mismo nivel que la descarga de la columna vertical 32 es el peso del pistón R es la resistencia creada por los sellos D es la densidad del agua (lgrm/cm3) Ac es el área del Cilindro de Energía Sc es el impulso del Cilindro de Energía H es la altura de la columna vertical de agua d es la densidad del agua Durante el impulso de recuperación, el pistón de transferencia se mueve hacia abajo, con el elemento de válvula 43 abierto y la válvula 56 cerrada. Fuerzas descendentes Fuerzas ascendentes Fu = P2 (Ax-A2) +P4A2+R Fuerza Neta -P4A2-R Si se asume que: Pi = 45 psig, aproximadamente 30.48 metros de agua, y Ai = 51.61cm2, PiAi= 45 x 51.61 = 163.29kg - un peso de pistón de 0.90kg (aproximadamente 131.09cm3 de acero) - una resistencia de sello de 9.07kg P4=Pi y por lo tanto P4A2= PiA2 F = ?1??-?1?2-?5 (??-?2) -R F = PxíAx- a) -P5 (Ai-A2) -R= (P1-P5) (Ai-Aa) -R Debido a que esta va a ser una fuerza descendente, P5 debe ser menor que Pa. El área en la que opera Pa es (Ai-A2) . Durante el impulso motor, el pistón de transferencia se mueve hacia arriba y el elemento de válvula 43 se cierra. Fuerzas descendentes Fd = ????+W+R Fuerzas ascendentes Fu = P2 (??-?2) + 4A2 Fuerza Neta F = Fu-Fd = P2 (Ai-A2) +P4A2-P1A1-W-R P = P3. Si se asume que P3<<Pi ó P2, se puede ignorar P4A2. Ya que para el impulso de recuperación se puede ignorar W. F = P2 (Ai-Aa) -PJAÍ-R Eficiencia Funcionamiento durante el impulso de recuperación P5=Pi-Pc en donde Pc es la presión creada en el cilindro de energía ubicado al mismo nivel que la descarga de la columna vertical. Funcionamiento realizado en el cilindro de energía i=PcAcSc, ACSC es el volumen del fluido de energía movido por impulso = (Ax-A2) S Wi=Pc (Ai-Aa)Sf Para un ejemplo, Pc = 14 psig, Ax = 51.61m2! A2 = i = 14(51.61-25.8)30.48 = 17.06m/0.4536kg más R X S 20 X 30.48 = 6.09m/0.4536kg. Funcionamiento durante el impulso motor P2=p1+Pc. para crear una aceleración de "a" veces g (9.81m/seg2) en la columna vertical, la fuerza neta debe ser "a" veces el peso de la columna vertical . (Pi+Pe) (Ai-As) -PiAi-R=aP1A1 PiAi-Pi 2+P0 1- c 2-PiAi- =a iAi. Los términos en negrita se cancelan. p _ Pl(aAl +A2) ^ R c (4-4) (4-4) Para una cabeza de 30.48 metros, Pi=43.3 psig, y a = lg, R = 9.07kg. _ 43.3(1x8+4) 20 e . P = i ¿+ —=130+5 = 135psig 4 4 Funcionamiento en el cilindro de energía Wi=Pc (Ax-A2) S=135x4xl2=164.5m/0.4536kg Funcionamiento de salida de boquilla 134 La cantidad de agua levantada es SA2d=12x4xO .036 = 0.78kg, ésta es elevada 30.48 metros. W0=l/73xl200 = 52.57/0.4536kg La eficiencia se basa en una relación de ?2/?? de 0.5 Al examinar la fórmula anterior para Pc, se puede apreciar la forma en que al cambiar la aceleración y la relación de A2/Ai se afecta la presión necesaria para impulsar la bomba. Por ejemplo: 2/ ! = 0.8 o en el ejemplo A2 sería ahora = 41.2 cm2 y a = 0.25g ? _?,(a?? +?2) R ( -A2) (A, 43.3(.25x8 + 6.4) 20 1 _ ... _ . + — = 227 + 12.5 = 239.5 psig 1.6 1.6 o utilizando una relación A2/Ai menor - 0.25, ahora A2=2 y dejando la aceleración a 0.25g p _Pl(aAl+A2) | R { -A,) (A, „ 43.3(.25 8 + 2) , 20 a? „ . Pc = -? = 28 + 3.33 = 31.33 -?íg 6 6 Ahora se está desplazando un volumen de agua hasta de 30.48 metros en el ejemplo agregando 31.33 psi (22.05 pies) de cabeza a la columna de energía .

Análisis dinámico del concepto original Impulso de recuperación Continuando con el mismo ejemplo, la fuerza neta en la Columna Vertical 26 es: F=Pc(Ai-A2) -R=14 (8-4) -20=16.32 kilogramos. La masa de la Columna Vertical es: 1200x8x0.036=156.9 kilogramos. La aceleración es 16.32/156.9 = 0.10g = 0.98m/seg2 El tiempo que se requiere para completar el impulso es: D-—~D=S en pies = 0.3048 metros; t= (2S/a) ° = (2/3.22) ° =0.79 segundos Impulso motor La aceleración se definió como Ig o 9.81m/seg2. t= (2/32.2) °-5=0.25 segundos El impulso completo tomará 0.79 + 0.25 = 1.03 segundos . El análisis anterior de presiones y fuerza se puede manipular utilizando diferentes relaciones de A2/A1, P2/Pi y aceleración "a".

Anexo como figura 3 se encuentra una curva de rendimiento para el concepto de cabeza de presión que muestra la eficiencia contra la relación A2/Ax. Como cuadro 1 también se incluyen cálculos a partir de los cuales se traza la figura 3, mostrando como cambian las variaciones numéricas absolutas como parámetros .

CUADRO 1 Para el concepto de cabeza de presión, las curvas demuestran que una bomba podría acercarse a una eficiencia hasta del 61% si se utiliza en aplicaciones donde está disponible una cabeza de presión muy elevada y el agua para uso industrial se puede descargar a un nivel muy bajo, ambos comparados con la altura de la columna vertical. Los diseños de bomba eficiente tienen una relación ?2/? elevada lo que indica que el volumen de agua descargada de la columna vertical es mayor que el volumen del agua utilizada en el lado de energía del pistón de transferencia. Esta característica indica que la bomba puede ser atractiva para levantar agua de un poso o para desaguar una mina siempre y cuando exista una fuente conveniente de agua para uso industrial apropiada; es decir, compatible con el agua que se va a levantar y que tenga una cabeza muy alta. Como se analizó previamente, una bomba de cabeza de presión podría ser atractiva en algunas aplicaciones hidráulicas de agua fluyente en caso de ser conveniente una fuente conveniente de agua para uso industrial. Para el concepto de cilindro de energía, las curvas indican que mientras más elevada es la relación A2/A1, más eficiente es la bomba, y mientras menores sean las aceleraciones, mayor será la eficiencia de la bomba. Las bombas de concepto de cabeza de presión eficiente mueven un volumen más grande de agua de proceso por impulso que el volumen de agua de uso industrial requerido. Nuevamente, esto es un resultado directo de las elevadas relaciones de A2/A±. Esto significa que el agua de uso industrial se podría liberar para unirse al agua de proceso y aún así permitir el bombeo efectivo. Por el contrario, las bombas con relaciones bajas de ?2/?? pero con una gran cantidad de agua de uso industrial y una cabeza inferior pueden mover cantidades más pequeñas de agua de proceso a alturas mayores. Estas siguen gastando más agua de uso industrial que el agua de proceso que mueven. Este proceso es similar al principio de ariete hidráulico clásico en donde una cantidad grande de fluido a una cabeza de baja presión se utiliza para transferir una pequeña cantidad de fluido a una elevación superior. Una modalidad diferente de la bomba utiliza un depósito similar a un tanque de presión en un sistema de agua o un obturador de perforación que aloja agua en el cilindro de energía que es presurizado con aire o presión hidráulica y después se baja la presión y se vuelve a presurizar. Esto permite el uso de la bomba sin gastar el fluido de energía.

Análisis figura 5 muestra las dos modalidades principales de la bomba. La figura 5A describe el concepto de cabeza de presión que muestra la forma en que el liquido, generalmente agua, almacenado a una elevación superior 83 suministra presión en exceso para el impulso motor 85 y la presión reducida 87 cuando el punto 89 se utiliza para la liberación de fluido de energía. La figura 5B muestra el concepto del cilindro de energía en donde la presión en exceso es generada por el cilindro de energía 102 y el impulso motor es aumentado mediante la creación de un vacío cuando el pistón 104 es retirado de la columna del fluido de energía.

Curvas de rendimiento Concepto de cabeza de presión Refiriéndose al cuadro 1, las válvulas se manipularon para calcular la eficiencia de varias disposiciones de cabeza de presión. La manipulación requirió: -establecer varias relaciones de A2/Ai de 0.4 a 0.82 después , para cada una de las relaciones , -calcular el rendimiento del impulso de recuperación para varias relaciones de P5/P1 (la altura de la liberación del agua de uso industrial se comparó con la altura de la columna vertical) , -"optimizar" P5/P1 para obtener una aceleración de impulso de recuperación de 2.43m/seg2, si es posible, -utilizar los resultados "optimizados" de los cálculos del impulso de recuperación como entrada para los cálculos del impulso motor, -calcular el rendimiento del impulso motor para varias relaciones de P2/P1 (la altura de la fuente de agua de uso industrial se comparó con la altura de la columna vertical) , -"optimizar" P2/P1 fue para obtener una aceleración de impulso motor de 2.43m/seg2, -transferir las eficiencias calculadas a otra hoja de cálculo junto con las relaciones P5/P1 y P2/P1 "optimizadas" y la aceleración del impulso de recuperación, -utilizar las eficiencias calculadas para trazar una gráfica de eficiencia contra ?2/?? para las relaciones más importantes de P2/P1 . Los resultados indicaron que las relaciones elevadas de ?2/?? dieron como resultado una mayor eficiencia y una aceleración baja. Los resultados también indican que se requiere una baja relación de ?5/?? para crear una aceleración de impulso de recuperación razonable. Refiriéndose al cuadro 1, se muestran los datos de rendimiento de la relación 2/A! = 0.82 lo cual indica que se podría lograr una eficiencia del 61% en caso de considerarse aceptable una aceleración de impulso motor de 2.43m/seg2 (0.25g) . La aceleración del impulso de recuperación seria alrededor de 1.21m/seg2 con este diseño. Lo que no es inmediatamente aparente es que cuando la relación ?2/?? es elevada, la cantidad de agua de uso industrial liberada por impulso es mucho menor que la cantidad de agua de proceso levantada por el impulso. La cantidad de agua de proceso levantada por impulso es A2S y la cantidad de agua de uso industrial liberada por impulso es (A2-Ai)S. Cuando A2/Ax = 0.8: (?2-??) = Ax- 0.8AX = 0.2?? y la cantidad de agua de uso industrial por impulso es (A2-Ai)S = 0.2AXS y A2 = 0.8A].: Por lo tanto, la cantidad de agua de proceso levantada es : A2S = 0.8 AXS o cuatro veces la cantidad de agua de uso industrial liberada . Esto significa que el agua de uso industrial se podría liberar en el agua de proceso y la bomba seguiría bombeando una cantidad neta de (0.8-0.2) A^S = O.6A1S por impulso.

Concepto de cilindro de energía Los valores se manipularon para calcular la eficiencia de varias disposiciones de cilindro de energía. La manipulación requerida es : -establecer varias relaciones de A2/Ai; de 0.4 a 0.82 después , para cada una de las relaciones , -establecer la presión en el cilindro de energía (Pc) durante el impulso de recuperación, -calcular el rendimiento del impulso de recuperación para varias relaciones de ¾/¾. (la altura de la bomba en comparación con la altura de la columna vertical) , -"optimizar" Hp/H]. para obtener una aceleración de impulso de recuperación de 2.43m/seg2, si es posible, -utilizar los resultados "optimizados" de los cálculos del impulso de recuperación como entrada para los cálculos del impulso motor, -calcular el rendimiento del impulso motor para varias relaciones de P2/Pi, -"optimizar" 2/P1 fue para obtener una aceleración de impulso motor de 2.43m/seg2, -transferir las eficiencias calculadas a otra hoja de cálculo junto con las relaciones %/¾ y P2/Pi "optimizadas" y la aceleración del impulso de recuperación, -utilizar las eficiencias calculadas para trazar una gráfica de eficiencia contra A2/Ax para las relaciones más importantes de ?2/??· Los resultados indican que las relaciones elevadas de A2/Ai dan como resultado una mayor eficiencia y relaciones inferiores permiten el movimiento del fluido a cabezas superiores pero utilizando más agua de proceso o una columna de energía más grande si está contenida en un depósito u obturador.

Aplicaciones atractivas Para que la bomba del concepto sea razonablemente eficiente, la relación ?2/?? debe ser alta. Para que este tipo de bomba tenga una aceleración de impulso de recuperación razonable, el agua de uso industrial en una bomba estilo cabeza de presión debe ser liberada muy abajo con relación a la altura de la columna vertical . Para que este tipo de bomba tenga una aceleración de impulso de potencia razonable, la columna de energía debe ser muy alta con relación a la columna vertical . Estas características indican que la bomba sería atractiva en aplicaciones donde existe una fuente de agua de uso industrial a una elevación superior que la altura de la columna vertical. También debe ser posible liberar el agua de uso industrial a una elevación muy baja con relación a la altura de la columna de energía en una bomba estilo cabeza de presión. - la aplicación de la bomba elevadora de presión hidráulica de agua fluyente anteriormente analizada podría cumplir estos requerimientos. El análisis muestra que esta aplicación permite la recuperación de más del 55% de la energía de un afluente de elevación alta si éste es canalizado una bomba estilo cabeza de presión colocada en la parte inferior. La bomba levanta casi cinco veces tanta agua como se utiliza para energizar la bomba si el agua es levantada l/lOmo de la altura de la cabeza de energía. Después se recicla el agua a través de la turbina ubicada en la parte inferior. utilizar la bomba para desaguar una mina también podría ser atractivo; - elevar el agua de un pozo podría ser atractivo, - levantar el agua a un depósito o a una elevación superior (presión) también podría ser atractivo. Otra modalidad de la presente invención se ilustra en las figuras 6a y 6b, en donde partes similares tienen números de referencia similares con la adición del sufijo ".2". Refiriéndose primero a la figura 6a, un aparato de bombeo tipo pistón se muestra indicado generalmente por el número de referencia 20.2. El aparato está destinado a bombear líquidos, típicamente agua, hacia arriba en distancias verticales relativamente grandes tal como se ejemplifica por medio de la distancia entre los puntos 22.2 y 24.2. Existe un cilindro verticalmente orientado 26.2 que tiene una parte superior 28.2 y una parte inferior 30.2. Un pistón 40.2 está montado de manera oscilatoria dentro del cilindro 26.2 y está conectado a una varilla de pistón hueca verticalmente orientada 42.2 que se extiende de manera deslizable y sellada a través de la abertura 44.2 en la parte superior 28.2 del cilindro y la abertura 48.2 en la parte inferior 30.2 del cilindro. El pistón 40.2 tiene forma anular, en este ejemplo, tiene un área de superficie 41.2 y divide el cilindro en dos secciones ejemplificadas por el espacio de cilindro 27 debajo del pistón y el espacio de cilindro 31 encima del pistón. El cilindro 26.2 tiene un diámetro Dc y la varilla del pistón hueca 42.2 tiene un diámetro DPR. La varilla del pistón 42.2 tiene una primera porción 218 debajo del pistón 40.2 y una segunda porción 220 encima del pistón. La primera porción 218 se extiende de manera deslizable y sellada a través de la abertura 48.2 y la segunda porción 220 se extiende de manera deslizable y sellada a través de la abertura 44.2. Se debería entender que las figuras 6a y 6b son figuras simplificadas de la invención y que se omiten sellos y otros elementos convencionales que podrían ser aparentes para aquellos expertos en la técnica.

Hay una primera válvula de una vía, indicada generalmente por el número de referencia 41.2, en la parte superior 50 de la varilla de pistón 42.2. La válvula 41.2 tiene un elemento de válvula 43.2 y un asiento de válvula 45.2 que se extiende alrededor de un primer paso 47.2 en la parte superior 50 de la varilla del pistón 42.2. Existe una cámara de recarga 46.2 junto a la parte inferior 30.2 del cilindro 26.2 y está sellada con el cilindro separada de la abertura 48.2. La cámara de recarga 46.2 es en la forma de un cilindro, en este ejemplo, y tiene un diámetro DRL. Una segunda válvula de una vía indicada generalmente por el número de referencia 56.2 se ubica en una parte inferior 57 de la cámara de recarga 46.2 e incluye un elemento de válvula 58.2 y un asiento de válvula 60.2 el cual se extiende alrededor de un segundo paso 52.2 en la parte inferior de la cámara de recarga. La segunda válvula de una vía permite que el líquido fluya desde una fuente de líquido que se va a bombear debajo del aparato 20.2 al interior de la cámara de recarga 46.2 y dentro de la varilla de pistón hueca 42.2, pero evita que el líquido fluya de la cámara de recarga hacia la fuente que está debajo. Existe una cámara de transferencia 200 junto a la parte superior 28.2 del cilindro 26.2 y está sellada con el cilindro separado de la abertura 44.2. La cámara de transferencia 200 es en la forma de un cilindro, en este ejemplo, y tiene un diámetro DTC. La segunda porción 220 de la varilla del pistón 42.2 actúa como un pistón dentro de la cámara de transferencia 200. Podría haber un elemento de pistón en el extremo de la varilla del pistón 42.2 dentro de la cámara de transferencia 200 y el término "varilla del pistón" incluye esta posibilidad. La primera válvula de una vía 41.2 permite que el líquido fluya al interior de la cámara de transferencia 200 desde la varilla del pistón hueca 42.2 y desde la cámara de recarga 46.2, pero evita un flujo inverso al interior de la varilla del pistón hueca y la cámara de recarga. Debido a que la cámara de transferencia 200 y la cámara de recarga 46.2 están arriba y debajo del cilindro 26.2 respectivamente, en esta modalidad, el diámetro del cilindro Dc se puede configurar para que el diámetro de la varilla del pistón DPR pueda ser igual a o menor que los diámetros DTR y DRL de la cámara de transferencia 200 y la cámara de recarga 46.2 respectivamente, y también se puede configurar para que el área de superficie 41.2 del pistón 40.2 sea lo suficientemente grande para un bombeo óptimo. Mientras más grande es el diámetro DPR de la varilla del pistón 42.2, mayor será el volumen de fluido que puede ser bombeado por el aparato 20.2. Mientras mayor sea el área de superficie 41.2 del pistón 40.2, mayor será la fuerza de bombeo . Una tercera válvula de una vía indicada generalmente por el número de referencia 202 está ubicada en la parte superior 204 de la cámara de transferencia 200 e incluye un elemento de válvula 206 y un asiento de válvula 208 que se extiende alrededor de un tercer paso 210 en la parte superior de la cámara de transferencia. Hay una cámara de descarga 212 por encima y junto a la cámara de transferencia 200 y está sellada con la cámara de transferencia separada de la tercera válvula de una vía 202. La tercera válvula de una vía 202 permite que el líquido fluya desde la cámara de transferencia 200 al interior de la cámara de descarga 212, pero evita un flujo inverso del líquido de la cámara de descarga al interior de la cámara de transferencia. Un cuarto paso 214 está ubicado en la parte inferior 30.2 del cilindro 26.2 y un quinto paso 216 está ubicado en la parte superior 28.2 del cilindro. El cuarto y quinto pasos 214 y 216 permiten un flujo de líquido presurizado al interior y fuera de los espacios de cilindro 31 y 27 respectivamente, tal como se explicará a continuación. Típicamente, el cuarto y quinto pasos 214 y 216 respectivamente, estarían conectados a una fuente de líquido presurizado a través de conductos respectivos y válvulas respectivas.

En operación, el aparato 20.2 es cebado rellenando la cámara de recarga 46.2, la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de descarga 200 con fluido, típicamente agua, y el pistón se coloca en su posición más baja junto a la parte inferior 30.2 del cilindro 26.2. La primera, segunda y tercera válvulas de una vía 41.2, 56.2 y 202 están cerradas. Durante el impulso motor, que se muestra en la figura 6a, fluido presurizado se deja entrar al espacio de cilindro 27 a través del paso 214. El fluido presurizado actúa sobre el pistón 40.2, ocasionando que este se eleve desde la parte inferior 30.2 hacia la parte superior 28.2. La segunda porción 220 de la varilla del pistón 42.2 se eleva hacia arriba a través de la abertura 44.2 y así crea una presión incrementada en la cámara de transferencia 200 debido a que aumenta el volumen de espacio ocupado por la segunda porción en la cámara de transferencia . La presión incrementada en la cámara de transferencia 200 provoca que el elemento de válvula 43.2 de la primera válvula de una vía 41.2 permanezca firmemente asentada en su asiento de válvula 45.2, de manera que se evita que el líquido fluya a través del paso 47.2. La presión incrementada también ocasiona que el elemento de válvula 206 de la tercera válvula de una vía 202 se salga de su asiento 208, de manera que el líquido se deja fluir desde la cámara de transferencia 200 al interior de la cámara de descarga 212. El volumen de líquido que fluye desde la cámara de transferencia 200 al interior de la cámara de descarga 212 es sustancialmente igual al volumen incrementado ocupado por la segunda porción 220 de la varilla del pistón 42.2 en la cámara de transferencia. De manera correspondiente, la primera porción 218 de la varilla del pistón 42.2 se levanta hacia arriba a través de la abertura 48.2, aumentando el volumen de espacio ocupado por la cámara de recarga 46.2 y la varilla del pistón hueca 42.2 combinada. Debido a que la primera válvula de una vía 43.2 está cerrada, como se analizó anteriormente, se reduce la presión en la cámara de recarga 46.2 y en la varilla del pistón hueca 42.2. La presión reducida en la cámara de recarga 46.2 provoca que el elemento de válvula 58.2 de la segunda válvula de una vía 56.2 se levante fuera de su asiento 60.2, para que el líquido fluya de la fuente que está debajo hacia la cámara de recarga a través del paso 52.2. El volumen de líquido que fluye de la fuente al interior de la cámara de recarga 46.2 es sustancialmente igual al aumento en el volumen total ocupado por la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de recarga 46.2 combinada, para que la presión se iguale entre la fuente, la cámara de recarga y la varilla del pistón hueca. Durante el impulso motor, el pistón 40.2 se sigue desplazando hasta que alcanza la parte superior 28.2 del cilindro 26.2. El aumento en el volumen total de espacio ocupado por la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de recarga 46.2 es igual a la reducción de volumen ocupado por el fluido en la cámara de transferencia 200. La reducción en volumen de fluido en la cámara de transferencia 200 es igual al aumento en el volumen de espacio ocupado por la segunda porción 200 de la varilla del pistón en la cámara de transferencia 200. Refiriéndose ahora a la figura 6b, durante el impulso de recuperación, fluido presurizado se deja entrar al espacio de cilindro 31 a través del paso 216. El fluido presurizado actúa sobre el pistón 40.2 para que sea desviado hacia abajo desde la parte superior 28.2 del cilindro 26.2 hacia la parte inferior 30.2. Simultáneamente, el fluido presurizado del espacio 27 es liberado a través del paso 214. Inicialmente durante el impulso de recuperación, con la primera válvula de una vía 41.2 cerrada y la tercera válvula de un paso 202 abierta, la presión en la cámara de transferencia 200 se reduce debido a que el volumen de espacio ocupado por la segunda porción 220 de la varilla del pistón 42.2 se reduce. Esta reducción en presión ocasiona que el elemento de válvula 206 de la tercera válvula de una vía 202 se asiente sobre el asiento 208 evitando así que cualquier fluido proveniente de la cámara de descarga 212 fluya a través del paso 210 al interior de la cámara de transferencia 200. De manera similar, durante el periodo inicial del impulso de recuperación con la primera válvula de una vía 41.2 cerrada y la segunda válvula de una vía 56.2 abierta, la presión en la cámara de recarga 46.2 aumenta debido a que el volumen total de espacio ocupado por la varilla del pistón 42.2 y la cámara de recarga se reduce mientras que el volumen de fluido en la misma permanece constante. Esta presión incrementada ocasiona que el elemento de válvula 58.2 de la segunda válvula de una vía 56.2 se asiente sobre el asiento 60.2 lo que evita que cualquier fluido de la cámara de recarga 46.2 y la varilla del pistón hueca 42.2 fluya a través del paso 52.2 al interior de la fuente. Una vez que la segunda válvula de una vía 56.2 se cierra, el volumen total de fluido en el espacio definido por la cámara de recarga 46.2, la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de transferencia 200 permanece constante. Durante este periodo del impulso de recuperación, con la primera válvula de una vía 41.2, la segunda válvula de una vía 56.2 y la tercera válvula de una vía 202 cerradas, el volumen de espacio ocupado por la segunda porción 220 de la varilla del pistón 42.2 en la cámara de transferencia 200 se reduce conforme el pistón 40.2 se desplaza hacia la parte inferior 30.2 del cilindro 26.2, lo que provoca una presión reducida en la cámara de transferencia. Un aumento simultáneo en la presión ocurre en el volumen de espacio contenido dentro de la cámara de recarga 46.2 y la varilla del pistón hueca 42.2. La reducción en presión en la cámara de transferencia 200 y el aumento en presión en la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de recarga 46.2 ocasiona que el elemento de válvula 43.2 se levante fuera de su asiento 45.2, permitiendo que el fluido fluya de la cámara de recarga y la varilla del pistón hueca al interior de la cámara de transferencia para igualar la presión. El impulso de recuperación finaliza con el pistón 40.2 que está junto a la parte inferior 30.2 del cilindro 26.2 y con la cámara de transferencia 200, la varilla del pistón hueca 42.2 y la cámara de recarga 46.2 rellenadas con líquido. El aparato 20.2 queda entonces listo para otro impulso motor. Este ciclo de un impulso motor seguido por un impulso de recuperación se repite de manera alternativa durante la operación del aparato 20.2. Una ventaja de la presente modalidad se obtiene a través del uso novedoso de la tercera válvula de una via 202 que evita que el líquido en la cámara de descarga 212 vuelva a entrar en la cámara de transferencia 200 durante el impulso de recuperación. Esto mejora la eficiencia de la bomba significativamente debido a que no se desperdicia energía re-bombeando el mismo líquido. Otra ventaja se debe a la configuración de la cámara de recarga 46.2, el cilindro 26.2 y la cámara de transferencia 200. Esta configuración permite que el diámetro de la varilla del pistón DPR sea igual a, o menor que los diámetros DRL y DTC de la cámara de recarga y la cámara de transferencia respectivamente. Mientras mayor es el diámetro de la varilla del pistón DPR, mayor es el volumen de fluido que puede ser bombeado por el aparato 20.2. Además, debido a que el diámetro Dc del cilindro 26.2 no está delimitado ni por la cámara de recarga 46.2 ni por la cámara de transferencia 200, el área de superficie 41.2 del pistón 40.2 se puede hacer tan grande como sea necesario para una fuerza de bombeo óptima. Mientras mayor sea el área de superficie 41.2 del pistón 40.2, mayor será la fuerza de la varilla del pistón 42.2 que actúa sobre el agua en la cámara de transferencia 200 para un fluido presurizado determinado en el pistón a través del paso 214.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1.- ün aparato de bombeo tipo pistón, que comprende: un cilindro verticalmente orientado que tiene una parte superior y una parte inferior, la parte inferior tiene una primera abertura; un primer paso para liquido en el cilindro en la parte superior del mismo; un segundo paso para líquido en el cilindro en la parte inferior del mismo; un pistón montado de manera oscilatoria dentro del cilindro y que tiene un área contra la cual actúa el fluido presurizado en la dirección del movimiento del pistón; una varilla de pistón hueca conectada al pistón y que se extiende por debajo del pistón y de manera deslizable y sellada a través de la primera abertura en la parte inferior del cilindro, una cámara de recarga debajo del cilindro, la varilla del pistón se extiende de manera deslizable y sellada al interior de la cámara de recarga y tiene un tercer paso para que el líquido se comunique con la cámara de recarga, la varilla del pistón tiene un área más pequeña dentro de la cámara de recarga sobre la cual actúa el fluido presurizado en la cámara de recarga en una dirección de movimiento del pistón y la varilla del pistón en comparación con dicha área del pistón; una primera válvula de una vía ubicada en el tercer paso la cual permite que el líquido fluya de la cámara de recarga al interior y por arriba de la varilla del pistón y evita que el líquido fluya de regreso a través de la varilla del pistón al interior de la cámara de recarga; un cuarto paso para líquido que se extiende desde la cámara de recarga a una fuente de líquido que se va a bombear; y una segunda válvula de una vía en el cuarto paso la cual permite que el líquido fluya de la fuente de líquido al interior de la cámara de recarga y evita que el líquido fluya de la cámara de recarga hacia la fuente de líquido.

2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato además incluye medios para almacenar líquido presurizado conectados al segundo paso para almacenar líquido presurizado desplazado debajo del pistón, conforme el pistón se mueve hacia abajo, y para ayudar en el levantamiento del pistón y, por consiguiente, el líquido contenido dentro de la varilla del pistón, para bombear el líquido hacia arriba y a través del primer paso.

3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los medios para almacenar líquido presurizado incluyen un cuerpo de líquido. . - El aparato de conformidad con la reivindicación 3 , que además comprende una bomba conectada al cuerpo de líquido para bombear líquido al interior del cilindro por debajo del pistón para levantar el pistón. 5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la bomba es una bomba tipo pistón. 6. - El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la bomba está encima del segundo paso. 7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la bomba es una bomba centrífuga. 8.- El aparato de conformidad con la reivindicación 7, que además comprende un sexto paso para el líquido adyacente a la parte inferior del cilindro, un primer conducto que conecta el sexto paso a la bomba y un segundo conducto que conecta el segundo paso al cuerpo de líquido. 9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el cuerpo de líquido es un receptor. 10. - El aparato de conformidad con la reivindicación 9, que además comprende una válvula de liberación de presión junto al segundo paso en el segundo conducto . 11. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato además comprende : una segunda abertura en la parte superior del cilindro, la varilla del pistón hueca se extiende por encima del pistón y de manera deslizable y sellada a través de la segunda abertura; una cámara de transferencia por encima del cilindro, la varilla del pistón por encima del pistón que se extiende de manera deslizable y sellada al interior de la cámara de transferencia; una cámara de descarga ubicada encima de la cámara de transferencia; un quinto paso para que el líquido se comunique desde la cámara de transferencia a la cámara de descarga; y una tercera válvula de una vía en el quinto paso la cual permite que el líquido fluya desde la cámara de transferencia a la cámara de descarga y evite que el líquido fluya desde la cámara de descarga hacia la cámara de transferencia; en donde el fluido presurizado que entra a través del primer paso se puede operar para mover el pistón hacia abajo y el fluido presurizado entre a través del segundo paso que se opera para mover el pistón hacia arriba. 12. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el pistón tiene forma anular. 13. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la primera válvula de una vía incluye un primer elemento de válvula, un primer asiento de válvula y un primer paso de válvula, la segunda válvula de una vía incluye un segundo elemento de válvula, un segundo asiento de válvula y un segundo paso de válvula, y la tercera válvula de una vía incluye un tercer elemento de válvula, un tercer asiento de válvula y un tercer paso de válvula. 1

4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la varilla del pistón hueca tiene forma cilindrica. 1

5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cámara de recarga está fija de manera sellada al cilindro separada de la primera abertura. 1

6. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cámara de transferencia está fija de manera sellada al cilindro separada de la segunda abertura. 1

7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cámara de descarga está fija de manera sellada a la cámara de transferencia separada de la tercera válvula de una via. 1

8. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un diámetro del cilindro es mayor que un diámetro de la cámara de recarga. 1

9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un diámetro del cilindro es mayor que un diámetro de la cámara de transferencia . 20. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque un diámetro de la varilla del pistón hueca es igual a, o menor que un diámetro de la cámara de transferencia.