NL9100929A

NL9100929A - Pump for viscous and abrasive fluids - which has flexibly divided pressure and fluid chambers, which hydraulically drive two double-action pistons rigidly connected within cylinder

Info

Publication number: NL9100929A
Application number: NL9100929A
Authority: NL
Original assignee: Buitendijk Holding B V
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1992-12-16

Abstract

A flexible tube (3) divides a closed casing (1) into two. The outer chamber (4) contains the pressure medium, where the inner chamber (5) contains the fluid to be pumped. The ends of the tube are stiffer than the middle. Two double-action pistons (11), rigidly connected by a stem (12), are driven hydraulically in their cylinder (10,13). Negative pressure in the outer chamber causes the flexible tube to balloon outwards, drawing fluid into the inner chamber via the lower non-return valve (6). Positive pressure compresses the flexible tube to expel the fluid via the upper non-return valve.

Description

Pompeenheid, die wordt bediend door een drukmedium.Pump unit, which is operated by a pressure medium.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een pompeenheid volgens de aanhef van conclusie 1.The present invention relates to a pump unit according to the preamble of claim 1.

Een dergelijke pompeenheid is bekend uit de octrooiaanvrage GB-A-2 003 976. Bij deze bekende pompeenheid wordt een hydraulisch medium onder druk gebracht, welke druk vervolgens via een membraan wordt overgedragen op een drukmedium, welk drukmedium de pompwerking verzorgt. Bij deze bekende inrichting loopt het drukmedium in één richting door een kringlei-ding , waartoe in deze kringleiding terugslagkleppen zijn aangebracht. De bekende pompeenheid heeft zodoende een gecompliceerde constructie, en is derhalve storingsgevoelig. Hiernaast lijkt deze inrichting minder geschikt voor toepassing bij zeer hoge drukken.Such a pump unit is known from patent application GB-A-2 003 976. In this known pump unit, a hydraulic medium is pressurized, which pressure is then transferred via a membrane to a pressure medium, which pressure medium provides the pumping action. In this known device, the pressure medium runs in one direction through a circulating line, for which purpose check valves are arranged in this circulating line. The known pump unit thus has a complicated construction, and is therefore susceptible to failure. In addition, this device appears to be less suitable for use at very high pressures.

De onderhavige uitvinding beoogt nu een pompeenheid te verschaffen met een eenvoudige en goedkoop te vervaardigen constructie, die een relatief lange levensduur heeft en waarmee zeer hoge drukken kunnen worden bereikt.The present invention now aims to provide a pump unit with a simple and inexpensive construction, which has a relatively long life and with which very high pressures can be achieved.

Deze oogmerken worden volgens de uitvinding bereikt door een pompeenheid met de in het kenmerkende gedeelte van conclusie 1 aangegeven kenmerken.These objects are achieved according to the invention by a pump unit with the features indicated in the characterizing part of claim 1.

Doordat het drukmedium direct onder druk wordt gebracht door middel van een enkel werkende zuiger, welke zuiger wordt aangedreven via een dubbelwerkende zuiger die weer wordt aangedreven door middel van een hydraulisch medium wordt een extra scheiding verkregen tussen het drukmedium en het hydraulische medium zodat bij eventuele lekkage geen vermenging van beide media kan optreden. Bovendien zijn hydrauli- s sche zuiger-cilindersamenstellen in vele soorten en maten in de handel verkrijgbaar, zodat deze constructie goedkoop is te vervaardigen.Because the pressure medium is directly pressurized by means of a single-acting piston, which piston is driven by a double-acting piston, which is again driven by a hydraulic medium, an extra separation is obtained between the pressure medium and the hydraulic medium, so that in the event of leakage no mixing of both media can occur. In addition, hydraulic piston-cylinder assemblies are available in many shapes and sizes, making this construction inexpensive to manufacture.

Bovendien kan het drukmedium door de enkelwerkende zuiger onder onderdruk worden gebracht hetgeen in combinatie met uitvoering van het buisvormige element tot gevolg heeft dat het buisvormige element niet alleen gemakkelijk kan worden samengedrukt, maar bij onderdruk van het drukmedium ook kan uitzetten, waardoor een extra vergroting van het volume van de pompkamer wordt verkregen.In addition, the pressure medium can be pressurized by the single-acting piston, which in combination with the design of the tubular element means that the tubular element can not only be easily compressed, but can also expand when the pressure medium is under pressure, so that an additional magnification of the volume of the pump chamber is obtained.

Doelmatige verdere ontwikkelingen van de pompeenheid volgens de uitvinding komen naar voren in de onderconclusies 2-7.Effective further developments of the pump unit according to the invention emerge from the subclaims 2-7.

De onderhavige uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:- figuur 1 schematisch een uitvoeringsvorm weergeeft van de pompeenheid volgens de uitvinding; figuur 2 een longitudinale doorsnede toont van het flexibele buisvormig element; figuur 3 schematisch een mogelijke uitvoeringsvorm van de pompeenheid toont; en figuur 4 schematisch een variant toont van de pompeenheid van figuur 1.The present invention is further elucidated with reference to the annexed drawing, in which: - figure 1 schematically represents an embodiment of the pump unit according to the invention; Figure 2 shows a longitudinal section of the flexible tubular element; figure 3 schematically shows a possible embodiment of the pump unit; and figure 4 schematically shows a variant of the pump unit of figure 1.

In figuur 1 is schematisch een uitvoeringsvorm weergegeven die twee identieke gesloten huizen la en lb bevat, die onderling parallel zijn aangesloten op een slechts met een streep-puntlijn weergegeven leiding 2 voor het te verpompen medium. Elk huis bevat een buisvormig flexibel element 3a,3b dat afdichtend is bevestigd een twee tegenover elkaar gelegen wanden van het huis, en de inwendige ruimte van het huis verdeelt in een rondom het buisvormige element gelegen ruimte 4a,4b voor een drukmedium, en een binnen het buisvormige element gelegen ruimte 5a,5b voor het te verpompen mfedium. De ruimten 5a en 5b staan elk in verbinding met de leiding 2 voor het te verpompen medium via terugslagkleppen 6, die een stroming van het te verpompen medium waarborgen in de richting van de pijlen 7.Figure 1 schematically shows an embodiment which contains two identical closed housings 1a and 1b, which are mutually connected in parallel to a pipe 2 for the medium to be pumped, shown only with a dotted line. Each housing includes a tubular flexible member 3a, 3b that is sealed and two opposing walls of the housing, and divides the interior of the housing into a space 4a, 4b for a pressure medium surrounding the tubular member, and an interior the tubular element is located space 5a, 5b for the medium to be pumped. The spaces 5a and 5b are each connected to the conduit 2 for the medium to be pumped via non-return valves 6, which ensure a flow of the medium to be pumped in the direction of the arrows 7.

Elk huis la en lb is aangesloten op een leiding 8a en 8b, die uitmondt in de respectievelijke ruimten 4a en 4b, en anderzijds in verbinding staan met middelen 9 voor het onder druk zetten of bekrachtigen van het drukmedium.Each housing 1a and 1b is connected to a conduit 8a and 8b, which opens into the respective spaces 4a and 4b, and on the other hand communicates with means 9 for pressurizing or energizing the pressure medium.

In het in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld bestaan de middelen 9 voor elke leiding 8a resp. 8b uit een zuiger-cilindersamenstel 10a resp. 10b met een enkelwerkehde zuiger, die enerzijds in aanraking staat met het drukmedium, en anderzijds via een zuigerstang 12a resp. 12b star is verbonden met een dubbelwerkende zuiger van een tweede zuiger-cilindersamenstel 13a resp. 13b. De beide tweede zuiger-cilindersamenstellen 13a en 13b zijn opgenomen in een hydraulisch circuit 14, dat tenminste een pomp 15 en een re-gelklep 16 bevat, en met behulp waarvan de dubbelwerkende zuigers heen en weer kunnen worden bewogen.In the exemplary embodiment shown in Figure 1, the means 9 exist for each conduit 8a, respectively. 8b from a piston-cylinder assembly 10a, respectively. 10b with a single-acting piston, which on the one hand is in contact with the pressure medium, and on the other hand via a piston rod 12a, resp. 12b is rigidly connected to a double-acting piston of a second piston-cylinder assembly 13a, respectively. 13b. The two second piston-cylinder assemblies 13a and 13b are included in a hydraulic circuit 14, which contains at least one pump 15 and a control valve 16, and by means of which the double-acting pistons can be moved back and forth.

De zuiger-cilindersamenstellen 13a en 13b worden door het hydraulische circuit 14 tegengesteld bediend. Dat wil zeggen dat de zuigers 11a en 11b steeds in tegengestelde richting bewegen. In de in de figuur getekende stand staat het drukmedium in de leiding 8b onder druk, en drukt het buisvormige element 3b samen tot het kleinste volume van de pompkamer 5b, terwijl het drukmedium in de leiding 8a onder onderdruk staat, waarbij de pompkamer 5a het grootste volume heeft.The piston-cylinder assemblies 13a and 13b are opposed by the hydraulic circuit 14. That is, the pistons 11a and 11b always move in the opposite direction. In the position shown in the figure, the pressure medium in the line 8b is pressurized, and the tubular element 3b compresses to the smallest volume of the pump chamber 5b, while the pressure medium in the line 8a is underpressure, the pump chamber 5a being the largest volume.

In figuur 2 is een longitudinale doorsnede weergegeven van een flexibel buisvormig element 3 dat kan worden aangebracht binnen het huis 1. Het flexibele element is vervaardigd van een rubberachtig materiaal met goede elastische eigenschappen en heeft de vorm van een slang met een cirkelvormige dwarsdoorsnede.Figure 2 shows a longitudinal section of a flexible tubular element 3 that can be fitted within the housing 1. The flexible element is made of a rubber-like material with good elastic properties and is in the form of a hose with a circular cross section.

De binnenzijde van het element is voorzien van een beschermingslaag 18, die kan bestaan uit verschillende materialen afhankelijk van de aard van het te verpompen medium. Zo kan de laag 18 van een slijtvast, of chemisch resistent materiaal zijn, dat bijvoorbeeld door vulcaniseren met het element is verbonden.The inside of the element is provided with a protective layer 18, which can consist of different materials depending on the nature of the medium to be pumped. For example, the layer 18 can be of a wear-resistant, or chemically resistant material, which is bonded to the element, for example, by vulcanization.

Het element is tevens voorzien van een inwendige bewapening, die zodanig is aangebracht, dat het element in de gebieden van de beide uiteinden stijver en sterker is dan in het tussenliggende middengebied. Zoals zichtbaar in deze figuur bevat het element aan beide uiteinden twee coaxiaal op een afstand van elkaar gelegen bewapeningen 19 en 20. Deze bewapeningen strekken zich elk over enige afstand uit vanaf de vrije uiteinden van het element, waarbij de buitenste bewapening 20 enigszins korter is dan de binnenste bewapening 19.The element is also provided with an internal reinforcement, which is arranged such that the element is stiffer and stronger in the regions of the two ends than in the intermediate middle region. As can be seen in this figure, the element has two coaxially spaced armatures 19 and 20 at each end. These armatures each extend some distance from the free ends of the element, the outermost armament 20 being slightly shorter than the inner armament 19.

Het voordeel van deze constructie is dat de beide uiteinden van het element, die bestemd zijn om door inklemming te worden bevestigd aan het huis 1, voldoende sterk en stijf zijn om ook bij zeer hoge drukken een betrouwbare bevestiging te verzekeren, terwijl het middengebied een zo groot mogelijke elasticiteit heeft om een optimale pompwerking mogelijk te maken.The advantage of this construction is that the two ends of the element, which are intended to be fixed to the housing 1 by clamping, are sufficiently strong and rigid to ensure a reliable fastening, even at very high pressures, while the middle region has a has the greatest possible elasticity to enable optimum pumping action.

Het buisvormige element 3 wordt bij voorkeur onder enige voorspanning in het huis bevestigd, zodat het element in de ontspannen ruststand de neiging heeft een enigszins bolvormige configuratie aan te nemen. Als het drukmedium onder onderdruk wordt gebracht wordt deze bolvormige configuratie nog door de elasticiteit van het element versterkt. Op deze wijze wordt een extra groot "slagvolume" van het buisvormige element verkregen.The tubular element 3 is preferably mounted in the housing under some bias, so that the element in the relaxed rest position tends to assume a somewhat spherical configuration. When the printing medium is pressurized, this spherical configuration is further enhanced by the elasticity of the element. In this way an extra large "stroke volume" of the tubular element is obtained.

In figuur 3 is schematisch een uitvoeringsvorm van de pom-peenheid weergegeven, waarbij de pompeenheid één enkel huis 1 bevat. In deze en volgende figuur zijn voor de onderdelen die overeenkomen met die uit figuur 1 of dezelfde functie hebben dezelfde verwijzingscijfers gebruikt. Zoals zichtbaar in deze figuur is het zuiger-cilindersamenstel 10 direct is aangesloten op het huis 1. De leiding 8 voor het drukmedium is hier dus weggelaten en het huis en het zuiger-cilindersamenstel zijn samengebouwd tot een compacte eenheid.Figure 3 schematically shows an embodiment of the pumping unit, wherein the pumping unit contains a single housing 1. In this and the following figures, the same reference numerals have been used for the parts corresponding to those in Figure 1 or the same function. As can be seen in this figure, the piston-cylinder assembly 10 is directly connected to the housing 1. The pressure medium conduit 8 is thus omitted here and the housing and the piston-cylinder assembly are assembled into a compact unit.

De in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm komt in principe overeen met die uit figuur 3, maar hier bevat de pompeenheid evenals in de uitvoeringsvorm in figuur 1 twee huizen la en lb. De middelen 9 voor het bekrachtigen van het drukmedium zijn in deze uitvoeringsvorm vereenvoudigd. Aan weerszijden van het tweede zuiger-cilindersamenstel 13, dat is opgenomen in het hydraulische circuit 14, is het zuiger-cilindersamenstel 10a resp. 10b aangebracht voor het bekrachtigen van het drukmedium. Deze laatst genoemde zuiger-cilindersamenstellen zijn direct aangesloten op de respectievelijke huizen la en lb, zonder tussenkomst van een leidingen. De dubbelwerkende zuiger van het zuiger-cilindersamenstel 13 draagt aan weerszijde een zuigerstang 12a, 12b die star zijn verbonden met de resp.zuigers van de zuiger-cilindersamenstellen 10a en 10b. Op deze wijze wordt een zeer compacte constructie verkregen, waarbij een enkele dubbelwerkende zuiger de beide zuigers voor het bekrachtigen van het drukmedium aandrijft, en de goede scheiding tussen het hydraulische medium en het drukmedium behouden blijft.The embodiment shown in figure 4 corresponds in principle to that of figure 3, but here the pumping unit contains, as in the embodiment in figure 1, two housings 1a and 1b. The means 9 for energizing the pressure medium are simplified in this embodiment. On either side of the second piston-cylinder assembly 13, which is included in the hydraulic circuit 14, the piston-cylinder assembly 10a, respectively. 10b provided for energizing the pressure medium. These last mentioned piston-cylinder assemblies are directly connected to the respective housings 1a and 1b, without the intervention of a conduit. The double-acting piston of the piston-cylinder assembly 13 carries on each side a piston rod 12a, 12b rigidly connected to the respective pistons of the piston-cylinder assemblies 10a and 10b. In this way a very compact construction is obtained, in which a single double-acting piston drives the two pistons for energizing the pressure medium, and the good separation between the hydraulic medium and the pressure medium is maintained.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier weergegeven en beschreven pompeenheid, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies een groot aantal varianten binnen het bereik van de vakman liggen.It will be clear that the invention is not limited to the pump unit shown and described here, but that a large number of variants are within the scope of the skilled person within the scope of the appended claims.

Zo kunnen in plaats van de gekoppelde aandrijving van de zuiger-cilindersamenstellen 13a en 13b in figuur 1, deze zuiger-cilindersamenstellen ook elk afzonderlijk door het hydraulische circuit 14 worden bediend. Een dergelijke constructie verschaft de mogelijkheid om de werkzame slagen van de zuigers 11a en 11b elkaar enigszins te laten overlappen, waardoor een regelmatigere opbrengst van de pompeenheid wordt verkregen. De onderlinge opstelling en aansluitingen van de zuiger-cilindersamenstellen, die de middelen 9 vormen kan worden gewijzigd aan de hand van de eisen die aan het gebruik van de pompeenheid worden gesteld, waarbij tevens de drukverhouding tussen het drukmedium en het hydraulische circuit naar wens kan worden veranderd.Thus, instead of the coupled drive of the piston-cylinder assemblies 13a and 13b in Figure 1, these piston-cylinder assemblies can also each be operated individually by the hydraulic circuit 14. Such a construction provides the possibility of slightly overlapping the operating strokes of the pistons 11a and 11b, whereby a more regular flow of the pump unit is obtained. The mutual arrangement and connections of the piston-cylinder assemblies, which form the means 9, can be changed according to the requirements imposed on the use of the pump unit, while the pressure ratio between the pressure medium and the hydraulic circuit can also be adjusted as desired. changed.

Claims

A pumping unit, which is operated by a pressure medium, for pumping viscous and / or abrasive liquids, such as sludge, slurry, water and sand mixtures and the like, comprising a closed housing with an internal space, a tubular flexible element, which sealed at both ends to two opposite walls of the housing and the space within the housing divides into two separate spaces, a space surrounding the tubular element for the pressure medium and a space within the tubular element forming the pump chamber for the medium to be pumped forms a conduit for the pressure medium, which on the one hand communicates with the space within the housing and on the other hand with means for energizing the pressure medium, which means are again operated by a hydraulic circuit containing at least one pump and a control valve, and a conduit for the fluid to be pumped, which is connected via non-return valves to the flexible tubular e Element-shaped pump chamber, characterized in that the means for energizing the pressure medium are formed by a piston-cylinder assembly, the piston of which contacts on the one hand the pressure medium, and on the other hand is connected via a piston rod to a double-acting piston of a second piston cylinder assembly, which forms part of the hydraulic circuit and that the tubular element is made more rigid in the region of both ends than in the intermediate region.

Pump unit according to claim 1, characterized in that the piston-cylinder assembly for energizing the pressure medium is directly connected to the housing.

Pump unit according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises two housings, each with a pump chamber formed by a flexible tubular element, which pump chambers are mutually connected in parallel with the pipe for the medium to be pumped, and the means for energizing the pressure medium of each house must be operated in opposite directions.

Pump unit according to claim 3, characterized in that a piston-cylinder assembly for energizing the pressure medium is arranged on either side of the second piston-cylinder assembly, the pistons of which are rigidly connected to the double-acting piston of the second piston via a piston rod. piston-cylinder assembly.

Pump unit according to claim 4, characterized in that the piston-cylinder assemblies for energizing the pressure medium are directly connected to the associated housing

Pump unit according to one or more of the preceding claims 1-5, characterized in that the double-acting piston of the second piston-cylinder assembly has a different diameter than the piston (s) of the piston-cylinder assembly (s) for energizing the pressure medium.

Pump unit according to one or more of the preceding claims 1-6, characterized in that each tubular element is reinforced at both ends with an additional internal reinforcement, such that the element has the greatest elasticity in the middle region.

Pump unit according to one or more of the preceding claims 1-7, characterized in that the tubular element is provided on the inside with a wear-resistant or chemically resistant protective layer.