NO121077B - - Google Patents

Description

Selvfyllende væskepumpe.

Foreliggende oppfinnelse angår et selvfyllende pumpesystem. Det har tidligere vært utviklet mange forskjellige anordninger for

automatisk fylling av en væskepumpe når pumpen loper torr på grunn av at utilstrekkelig væskemengde er tilstede ved pumpeinnlopet, og for å hindre luft fra å trenge seg inn på pumpens sugeside. Disse anordninger er vesentlige for den effektive operasjon av pumpesystemet, da som kjent, når luft tilfores sugelopet i tilstrekkelig mengder til å muliggjore at pumpen tommer væsketilførselen i sugebronnen, blir pumpen ikke lenger istand til å opprettholde sug til å pumpe væsken. Folgelig vil pumpeoperasjonen stoppes og det

vil kreves tilsyn av den som betjener pumpen hvis det ikke er anordnet noen automatisk innretning for etterfylling -av pumpesystemet.

I vertikale væskepumper kan de vanlige selvfyllende systemer vanligvis brukes uten vanskelighet. Ved bruken av slike systemer ved pumper som. har et horisontalt innlop, er det imidlertid blitt funnet at det i mange tilfelle ikke oppnås en selvfyllende virkning, spesielt når sugeledningen fra væsketilførselen til sugebronnen i pumpen er relativt lang. I slike tilfelle tillater etterfyllingsventilen som folger etter pumpen og åpner seg når pumpen loper torr, resirkulasjon av bare en viss mengde væske gjennom denne etterfyllingsventil, avløpsledningen som forer til sugebronnen, selve sugebrdnnen og pumpen. Da denne resirkulasjon ikke frembringer et vakuum, kan den bare hindre en ddeleggelse av pumpen, men kan ikke bevirke en gjenopptagelse av pumpens normale operasjon.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en horisontal pumpe som tilfores væske gjennom en sugeledning og i hvilken selvfylling er sikret når pumpen loper torr. Innenfor rammen av oppfinnelsen brukes den væskemengde som tjener til fylling av pumpen som har ,16pt torr, samtidig til å frembringe i pumpesystemet det undertrykk som kreves for selvfylling. Fremfor alt er det ett formål med oppfinnelsen å tilbeiebringe et selvfyllende system som frembringer et vedvarende undertrykk slik at væsken kan suges endog gjennom en relativt lang sugeledning.

Et annet formål som loses ved oppfinnelsen er å tilveiebringe for en pumpe et selvfyllende system hvori de forskjellige deler, inklusive pumpen selv, kan arrangeres på en egnet måte for å lette utskifting av deler eller|hvilket som helst vedlikehold som .måtte kreves. Det selvfyllende pumpesystem i henhold til oppfinnelsen er kraftig, sikker i sin selvfyllende virkning og istand til å pumpe hvilken som helst væske uten å bli gjentettet eller blokkert. Fjndelig vil det selvfyllende pumpesystem i henhold til oppfinnelsen for en horisontal pumpe være kompakt, ha et minimum av bevegelige deler og muliggjor en okonomisk fabrikasjon.

I henhold til foreliggende oppfinnelse fylles en horisontal pumpe med væske fra en sugebronn eller et reservoar plassert ved pumpe-innlopet. Normalt tilfores sugebronnen væske som skal pumpes, ved hjelp av en sugeledning som kommuniserer med væskekilden eller det som skal pumpes ("pumpage"). En etterfyllingsventil er plassert i pumpens uttomningskolonne for å muliggjore automatisk resirkulasjon av væske fra uttomningsledningen til sugebronnen når pumpen har mistet sug. En enveis tilbakeslagsventil er plassert nedstroms av etterfyllingsventilen og muliggjor væske-bevegelse bare i nedstromsretningen, og begrenser således den væskemengde som må resirkuleres, til den som befinner seg i systemet mellom etterfyllingsventilen og tilbakeslagsventilen.

En luftutlopsledning med en enveis tilbakeslagsventil forbinder toppen av sugebronnen med uttomningskolonnen mellom den først-nevnte tilbakeslagsventil og etterfyllingsventilen. Luft fortrenges fra sugebronnen gjennom en luftutblåsningsledning av væsken som resirkuleres fra uttomningskolonnen gjennom etterfyllingsventilen til sugebronnen. Når en del av den resirkulerte væske strommer fra sugebronnen inn i pumpeinnlopet, vil væsken bli pumpet til utlopet og bevirke at etterfyllingsventilen stenges. Hvis pumpen ikke er helt etterfyllt, så vil etterfyllingsventilen påny tillate at den samme væske resirkuleres til sugebronnen. Denne resirkulering vil fortsette på denne måte inntil normal pumpesyklus er gjenopprettet.

Oppfinnelsen angår således i det vesentlige en selvfyllende væskepumpe som har et horisontalt innlop omfattende en sugebronn som har et hulrom som i det minste delvis er beliggende under pumpeinnlopet og ved sin ovre del er forbundet med en sugeledning for tilforselsvæske, en tilforselsledning hvis ene ende munner ut i pumpeinnlopet og hvis andre åpne ende er plassert i sugebronnen nær bunnen i denne og under pumpeinnlopet, et reservoar som folger etter pumpeutlopet i nedstromsretningen og som i et punkt nær pumpeutlopet ved hjelp av en etterfyllingsventil er forbundet med en tommeledning som forer til sugebronnen, hvilken etterfyllingsventil åpner seg automatisk som folge av en gitt tilstand av væsken som blir pumpet, og hvilket reservoar ved sin andre,

hoyere ende er forsynt med en tilbakeslagsventil som bare åpner seg

i nedstromsretningen av væsken som håndteres, og en lufteledning som forer fra toppen av sugebronnen til reservoaret og åpner seg inn i samme umiddelbart for innlopet til tilbakeslagsventilen og inneholder en andre tilbakeslagsventil som bare åpner seg i retningen mot reservoaret. Det særegne ved pumpen i henhold til oppfinnelsen består i at den volumetriske kapasitet av sugebronnen fra innlopet til den nedre ende av tilfbrselsledningen er stort sett lik den volumetriské, kapasitet av reservoaret fra tilbakeslagsventilen til og med tommeledningen. Etterfyllingsventilen åpnes når væskestrommen av væsken fra pumpeutlopet avtar. Væsken i reservoaret strommer da inn i sugebronnen mens luft fortrenges fra sugebronnen og inn i reservoaret. Når væsken pumpes ut av sugebronneni, vil tilbakeslagsventilen i lufteledningen hindre inntrengning av luft slik at det nodvendige vakuum frembringes i sugebronnen og sugeledningen. Ved flere gjentagelser av den ovenfor beskrevne operasjon okes dette vakuum inntil pumpen igjen trekker væske.

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen kan innlopskappen for skovlhjulet ventileres ved hjelp av en andre lufteledning. Det er blitt funnet at etter et .forbruk av væske i sugebronnen

og en innsugning av luft i pumpen, kan det danne seg en luftlomme mellom innlopsåpningen til pumpens sugeskjort og skovlhjulet. Denne innesperrede luft kan hindre væsken fra å nå det pumkt i pumpens skovlhjulsdel hvor en slik hastighet blir meddelt væsken at denne samt innesperret luft blir tvunget inn i uttomningskolonnen. Hvis en lufteledning strekker seg gjennom kappen til skovlhjulskammeret i pumpen, kan' denne innesperrede luft slippe ut, mens etterfyllingsvæsken derimot strommer inn i pumpeinnlopet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå.av den folgende beskrivelse av illustrerende utforelsesformer under henvisning til de medfolgende,tegninger. Fig. 1 er et sideoppriss, delvis i snitt, visende en utforelsesform for oppfinnelsen. Fig. 2 er et vertikalsnitt av etterfyllingsventilen anvendt som

en del av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 err et riss i likhet med fig. 1, visende en annen utforelsesform for oppfinnelsen idet pumpen blir etterfylt.

Idet det vises til fig. 1, betegner henvisningstallet h en sugebronn eller sugekasse som tjener som reservoar for etterfyllingsvæsken 3. Under normal drift tilfores væsken 3 til sugebronnen gjennom en sugeledning<*>+0, hvis andre ende er neddykket i væske-tilførselen 2. -Et sugeskjort 5 er plassert med sin nedre ende nær bunnen av sugebronnen h og er med sin andre ende forbundet med et innlop 6 til en horisontal pumpe 20 som drives av en motor 26.

I den illustrerte utforelsesform har sugeskjortet 5 en buet ovre del hvis nedre innvendige flate ligger på omtrent samme nivå som den ovre innvendige flate til innlopet til skovlhjulet, dvs. det horisontale innlop 6. Et lite hull kan være anordnet i den buede ovre del av skjortet 5»hvilket hull funksjonerer som uttagnings-hull for luft mellom denne del av skjortet og toppen av sugebronnen if. Det er også mulig å forbinde den vertikal strekkende del av skjortet 5 med pumpeinnlopet uten å heve den ovre del av skjortet over pumpeinnlopet 6, for eksempel ved hjelp av en 90°roralbu.

Pumpen 20 pumper fluidum gjennom et utlop 7 og en etterfyllingsventil 30, som vil bli beskrevet nedenfor, og inn i en uttomningskolonne 8. En enveis tilbakeslagsventil 12 er plassert ved den bvré ende av uttomningskolonnen 8 og forbinder denne kolonne med en uttomningsledning h2. En avlopsledi ing 9 forer fra .ventilen 30 til toppen av sugebronnen h slik at væske kan resirkuleres på en måte som vil bli beskrevet i det folgende, for å etterfylle pumpen 20. Væsken i uttomningskolonnen 8 og væskemengden i etterfyllingsventilen 30 over nivået til avløpsledningen 9 er tilgjengelig for etterfylling av pumpen. Uttomningskolonnen 8 og den ovennevnte del av etterfyllingsventilen funksjonerer således effektivt som et reservoar for etterfyllingsvæske. Dette reservoars volumetriske kapasitet er minst tilstrekkelig til å sikre at væskemengden som er tilgjengelig for etterfylling av pumpen, er tilstrekkelig til å fylle pumpeinnlopet 6, skjortet 5 og sugebronnen h til et nivå som svarer til nivået i innlopet til

pumpeskovlhjulet.

En tappeledning for luft forer fra toppen av den innlukkede sugebronn h til den ovre ende av uttomningskolonnen 8 oppstrbms fra tilbakeslagsventilen 12. En enveis tilbakeslagsventil 11 i ledningen 10 tillater fluidumbeyegelse. bare.i en retning, mot-uttomningskolonnen 8 for å hindre væske .i. kolonnen 8 fra å. returnere.til sugebronnen. via ledningen. 10.

Fig. 2 viser on. for. t i den,.f o.r et rukken etterfylling sventilanordning;

30. Ventilkonstruksjonen 30 om.fa;tter hovedsakelig en innvendig-kap sl ing 3<*>+.hvis nedre del., har- form .av en venturi. Det-ovre ..parti., av kaps.lingsdelen av r e s e r vo a r.s e k s jonen for etterfyllingsvæske

danner et hus for et flertall periferisk adskilte. tall.erkenventiler 31 og tilhorende ventilseter...Et; ror 35 er .fra hyer- ay fire åpninger 32. i. venturi strupen forbundet med et kammer,. dannet-av. en sylinder 36., og.et samvirkende-stempel 38 som er forbundet med en ventil 31 ved et ventilskaft 50-., En fjær .37 mellom toppen av h<y>er sylinder 36 og det' tilhorende- stempel 38 tjener til.normalt å belaste .hver tallerkenventil 31; mot dens åpne stilling ,, hvilken er vist med strekede linjer i fig. -2, En mantel .39 omgir;ventilkonstruksjonen og danner sammen med kap slingen 3<*>+ et innelukket rom 33 som står i forbindelse,med! avløpsledningen.9. ■

Når væske pumpes under normal drift, holdes tallerkenventilene i deres lukkede stilling ved en.trykkforskjell-mellom væsken i den ovre del av ka psi ing on og ,væsken..i. sylindrene . 36,-.hvilken trykkforskjell .er tilstrekkelig.stor til å overvinne belastningen av fjærene .37• Denne trykkforskjell etableres av venturien i den nedre dei.av kapslingen 3^ .og.kontrollror .35 som forer fra åpningene, 32 i venturien til sylindrene 36.. Da rorene 35 kommuniserer med venturien, er det statiske trykk i venturien . tilstede i .rorene og i.sylindrene136. På grunn av stbrrelsen av den dynamiske trykkfaktor s.trommende gjennom venturien, hvilken er proporsjonal med kvadratet av væskehastigneten, -blir det. statiske trykk-i venturien og fblgelig i sylindrene 36 mindre.enn-det statiske trykk som virker på tallerkenventilene 31 i den utvidede ovre del av kapslingen 3<*>+. Det-er innlysende at væskehastigneten er storre i venturien enn den omgivende hastighet i den-ovre-, del-av kapslingen 3^ og trykket i ledningene 35 blir derfor lavere, enn det omgivende trykk i den ovre del av kapslingen 31+> Det' er således ' skapt' et'trykkfall i 'sylindrene 36, hvilket-muliggjor" at- trykket mot ventilene 31 tvinger vent i Lene 31 mot -deres- ventilseter i motstand mot belastningen av 'fjærene 37-Når hastigheten" til væsken- som strommer gjennom etterfyllings-' ventilen, når en forutbestemt lav verdi, for eksempel når luft innfores i systemet, og trykkforskjellens storrelse er tilstrekkelig redusert,-blir belastningen på.'fjærene' 37 effektiv og; tallerkenventilene 31- åpnes. Når så skjer, kan"væske stromme gjénhom" ventilportene inn i rommet 33 og så"' inn i avløpsledningen' 9.

Operasjonen av utforelsesformen i fig. 1 vil nå bli beskrevet.

Med sugebronnen' h- fylt med■ væske' til :et nivå over pumpeinnlopet

6, vil væske.-pumpet inn i uttomningskolonnen 8 åv pumpen 20 skape et sug som. trekker mei" væske inn i sugebronnen'fra sugeledningen h- 0. > •,. ■■ " - ;

Så .lenge som væske strommer kontinuerlig , ' f or'blir'-etterfyllingsventilen 3© og 'tilbakeslagsventilen 11 stengt! Hvis luft eller andre gasser imidlertid strommer inn i sugebronnen"<:>og suget tapes, stopper pumpevirkningen når væsken i sugebronnen tommes ut. Når væskestrommen fra pumpeutlopet 7 stopper, reduseres trykkforskjellen som -holder - tallerkenventilene -31 i deres lukkede stillinger., ,og- ventilene åpnes av fjæren 37.' 'Væske - s trommer nå ut av ventilanordningen.-30 og: uttomningskolonnen 8' g jénnom'portene forbundet med - tallerkenvehtilene '31-irih i rommet'33og gjennom avløpsledningen 9 til 'sugé.brbnnen :h. ' Når etterfyllingsvæsken strommer inn i -sugebronnen,'' fortrenges luft gjennom lufteledning én' 10 og tilbakeslagsventilen Tl inn i den nå tomme ovre ende av uttomningskolonnen 8.■' Når etterfyllingsvæsken fra- sugebronnen passerer gjennom, sug esk jortet og inn i 'pumpeinnlopet' 6,- trekker pumpen 20 etterfyllingsvæsken'ut åv sugebronnen og pumper den inn•

i uttomningskolonnen 8. Strømmen-av etterfyllingsvæske fra pumpeutlopet gjenoppretter trykkforskjellen som bevirker åi --'■'• tallerkenventilene 31 beveger" seg til lukket stilling. Tilbakeslagsventilen 11 stenges, når;væske strommer inn i uttomningskolonnen 8, og luften som her strømmet inn i uttomningskolonnen '' blir nå.tvunget gjennom-tilbakeslagsventilen 12 og inn i

uttomningsledningen h- 2. Fjerningen av væske fra sugebronnen h reduserer trykket i åpningen til sugeledningen ho slik at væske trekkes opp gjennom denne. Når;etterfyllingsvæsken er tomt ut, gjentas syklusen inntil suget for pumpen 20 er gjenopprettet. Faktorer slik som sugeledningens *f0 diameter vil bestemme hvor mange ganger pumpen må etterfylles for full pumpevirkning er gjenopprettet.

I en av de undersokte. utforelsesformer "oppnåddés full uttomning med en sugeledning som var 6,6 meter lang og 35 cm i diameter, etter tre etterfyllingssykluserhvilke fant sted i mindre enn ett minutt.

Fig. 3 viser en annen utforelsesform for den foreliggende oppfinnelse i hvilken deler som svarer til dem i utforelsesform i fig. 1, er betegnet med like henvisningstall. Et sugeskjort 58 etablerer kommunikasjon mellom sugebronnen h og innlopet 60. for en horisontal pumpe som har ,et skovlhjul 62. En luftutblås»»hingsledning 63 kommuniserer mellom skovlhjulshusét 6^- og toppen av sugebronnen k. De ovrige deler i systemet er lik med dem

1

som er beskrevet i forbindelse med utfdreisesformen i henhold til fig. 1.

Formålet med lufteledningen 63 vil nå bli beskrevet. I tilfelle av at luft kommer inn i systemet og suget avbrytes, kan luft tas inn gjennom skjortet 5& og kan fylle skovlhjulsinnlopskammeret. Væske som på grunn av sin egenvekt er blitt tvunget ut mot den ytre omkrets av skovlene i skovlhjulet og opp i utlopet 7, kan danne et væskesegl mellom innlopet til skjortet 58 og skovlhjulet. Den innesperrede luft vil være ute av stand til å komme ut på grunn av at det ikke er mulig å bygge opp tilstrekkelig trykk på luften til å tvinge den gjennom væsketoppen i utlopet 7 og etterfyllingsventilen 30. Skjont væskenivået i sugebronnen k kan stige over nivået til skovlhjulsinnlopskammeret, kan folgelig den innesperrede luft hindre etterfyllingsvæsken fra å nå det punkt i skovlhjulet hvor den kan bli meddelt slik hastighet at den tvinges gjennom utlopet 7 og inn i uttomningskolonnen 8..Lufteledningen 63 tilveiebringer en vei hvorved den innesperrede luft i pumpeinnlopet og i skovlhjulsinnlopskammeret kan slippes ut i- den ovre del av sugebronnen hFra sugebronnen kan luften forlate systemet via luftutldpsledningen 10 og tilbakeslagsventilen 11.

Anordningen av lufteledningen 63 reduserer den tid som kreves for

å etterfylle pumpen. Uten en slik ledning kan små mengder innesperret luft med tiden finne seg vei gjennom væskesoylen og inn i uttomningskolonnen 8. Utblåsning av luft på denne måte vil imidlertid bli meget langsom.

En ventil 65 er fortrinnsvis anordnet i lufteledningen 63 for å regulere strdmningshastigheten av luften tilbake, til sugebronnen. Ved passende regulering av ventilen 65 kan tidsperioden under'en etterfyllingssyklus, for pumpen 61- vil begynne på pumpe væske gjennom utlopet 7, reguleres. Hvis' det for eksempel antas at innlopet til sugeledningen ho er blitt hevet over nivået til. væsken som skal pumpes, bor pumpen 61 ikke begynne å drive ut væske for sugeledningen ho befinner seg under væskenivået. Antas det således at pumpesystemet har vært brukt til å tomme lasterommet i et skip, er det mulig at bdlgevirkning mot slutten av pumper operasjonen kan bevirke at væskenivået i lasterommet periodevis faller under, nivået til innlopet til sugeledningen<>>+0. I dette tilfelle kan ventilen 65 reguleres slik at pumpen ikke driver væske gjennom utlopet 7 for den nedre ende av sugeledningen h- 0 påny er neddykket i væsken som skal pumpes. Mens foretrukne utforelsesformer for oppfinnelsen er blitt vist og beskrevet, vil det forstås at forskjellige forandringer og modifikasjoner kan foretas deri uten å avvike fra rammen av og meningen med oppfinnelsen. Eksempelvis kan lufteledningen 63 fore direkte til den ovre ende av uttomningskolonnen 8. Følgelig er den ment å omfatte alle slike forandringer og modifikasjoner som faller innenfor rammen av de fdlgende patentkrav.

Claims (1)

1. Selvfyllende væskepumpe med horisontalt innlop, omfattende en sugebronn (<I>t).med et hulrom som minst delvis' er beliggende under pumpeinnlopet (6) og • som ved.-sin ovre ende er forbundet med en ' sugeledning ( hO.) for tilforselsvæske , en- tilforselsledning (5,58) hvis ene ende åpner seg mot pumpe-innlopet' (6) "og hvis ■ andre åpne ende er plassert i; su<g>ebronnen (<*>f) nær bunheri av denne og under pumpeinnlopet (6), et reservoar (8) som folger etter pumpeutlopet (7) 1 nedstromsretningen og som i et punkt nær pumpeutlopet (7) er forbundet ved én etterfyllingsventil (30) til en tommeledning' (9) som forer til sugebronnen ( h) y hvilken etterfyllingsventil åpnes automatisk som folge av en ' gitt tilstand av-væsken som pumpes, og- hvilket reservoar ved sin andre, hoyere ende er forsyntlmed en tilbakeslagsventil (12) som bare åpner seg i nedstromsretningen' til væsken-som håndteres', og en lufteledning (10} som forer fra toppen av sugebronnen'( h) -til reservoaret (-8) og åpner Seg inn mot samme'umiddelbart for innlopet til tilbake.-slagsventilén (12) og inneholder en- andre " tilbakeslagsventil-, (11) som bare-åpner- seg i retningen mot 1 ''' reserAroaret, k a r a k t e; r\i s" e ■ r t v e d - at den volumetriske kapasitet av sugebronnen (V) fra innlopet ' (^0) til den nedre ende av tilforselslédningen (5, 58) er stort sett'lik den volumetriske kapasitet av<:>reservoaret (8) fra tilbakeslagsventilen (12) til og, med tommeledningen ( 9).