NO123960B

NO123960B -

Info

Publication number: NO123960B
Application number: NO4671/68A
Authority: NO
Inventors: Stanley Frederick Evans
Original assignee: Fluid Transfer Ltd
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1972-02-07
Also published as: FI47011B; DE1810360B2; CH498296A; FI47011C; AT286113B; NL141274B; BE724307A; US3583836A; NL6816671A; DE1817981A1; FR1592786A; SE345306B; DE1810360A1; JPS4913643B1; GB1208742A

Description

Pumpe. Pump.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en pumpe og spesielt en resiproserende pumpe av det slag som har et arbeidsslag og et returslag; og hvor under arbeidsslaget, pumpe-elementet blir drevet manuelt, mekanisk, pneumatisk eller hydraulisk samtidig som energi blir lagret i et elastisk middel og hvor den lagrede energi under returslaget blir frigjort for tilbakefSringav pumpe-elementet. Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en pumpe av det beskrevne slag med en enkel konstruksjon og med en 'forbedret utforming og holdbarhet. The present invention relates to a pump and in particular a reciprocating pump of the type that has a working stroke and a return stroke; and where during the working stroke, the pump element is driven manually, mechanically, pneumatically or hydraulically at the same time as energy is stored in an elastic means and where the stored energy during the return stroke is released for return by the pump element. It is an object of the present invention to provide a pump of the type described with a simple construction and with an improved design and durability.

• -For dette formål er det ved oppfinnelsen tilveiebrakt • -For this purpose it is provided by the invention

en pumpe omfattende et hovedkammer med en innlopsåpning og en utlopsåpning som hver omfatter en ikke-returventil, og et ror av et elastomer, hvis ende ligger i tettende forbindelse med en fast plate av kammeret og med en forskyvbar sammentrykningsplate resp., idet pumpen er slik arrangert at under en pumpesyklus blir sammentrykningsplaten forst påvirket av en ytre kraftkilde for sammenpressing av roret lengdeveis og deretter fort tilbake ved hjelp av rorets av-spenning etter opphor av den ytre kraftkilde, hvilken ytre kraft blir overfort til sammentrykningsplaten ved hjelp av et operasjonsfluidum, samt at sammentrykningsplaten er ved den ende av roret som er fjernest fra hovedkammeret, slik at slaget under hvilket platen sammentrykker roret, er et utdrivningsslag og at returslaget under hvilket roret blir avspent er et innsugningsslag, og at sammentrykningsplaten har en sentral åpning for passasje av fluidet som skal pumpes. a pump comprising a main chamber with an inlet opening and an outlet opening each comprising a non-return valve, and a rudder of an elastomer, the end of which is in sealing connection with a fixed plate of the chamber and with a movable compression plate respectively, the pump being such arranged that during a pumping cycle the compression plate is first affected by an external force source for compression of the rudder longitudinally and then quickly back by means of the rudder's relaxation after the cessation of the external force source, which external force is transferred to the compression plate by means of an operating fluid, and that the compression plate is at the end of the rudder furthest from the main chamber, so that the stroke during which the plate compresses the rudder is an expulsion stroke and that the return stroke during which the rudder is relaxed is a suction stroke, and that the compression plate has a central opening for the passage of the fluid which must be pumped.

Oppfinnelsen vil fremgå nærmere av"de etterfølgende krav samt vil bli beskrevet i detalj i den etterfølgende beskrivelse med henvisning til den i tegningen viste utforelsesform hvor den eneste figur viser et aksielt snitt av en fluidumdrevet pumpe ifolge den foreliggende oppfinnelse. The invention will appear in more detail from the subsequent claims and will be described in detail in the subsequent description with reference to the embodiment shown in the drawing, where the only figure shows an axial section of a fluid-driven pump according to the present invention.

Pumpen som vist i figuren har et sirkulært tverrsnitt og er beregnet til å monteres i stromningsledningen for det fluidum som skal pumpes slik at stromningsretningen ikke forstyrres. The pump shown in the figure has a circular cross-section and is intended to be mounted in the flow line for the fluid to be pumped so that the direction of flow is not disturbed.

Pumpen har oppstroms-og nedstroms klokkeformede endevegger 10 og 11 mellom hvilke sentrale seksjoner 12 av pumpen er plassert og sammenholdt av seks sammenbindingsstenger 13 som passerer gjennom endeveggene. The pump has upstream and downstream bell-shaped end walls 10 and 11 between which central sections 12 of the pump are placed and held together by six connecting rods 13 which pass through the end walls.

Oppstroms endeveggen 10 har et sentralt lop 14 som danner innlopsåpningen for innforing av fluidet som skal pumpes hvilket og-så omfatter en ikke-returventil, fortrinnsvis i form av et ventillegeme 15 som blir presset mot lopets munning av en svak fjær 16 festet til en fast arm 17 inne i endeveggens hulning. The upstream end wall 10 has a central loop 14 which forms the inlet opening for introducing the fluid to be pumped which also includes a non-return valve, preferably in the form of a valve body 15 which is pressed against the mouth of the loop by a weak spring 16 attached to a fixed arm 17 inside the hollow of the end wall.

Nedstroms endeveggen 11 har et sentralt 16p l8 for utfo-ring av fluidet som skal pumpes. Et ventillegeme 19 blir presset mot nedstroms siden av en sentral åpning 20 som danner en utlopsåpning i en skive 21 som strekker seg på tvers av endeveggen 11, ved hjelp av en svak fjær 22 festet'til en fast arm 23 inne i endeveggens hylrom. The downstream end wall 11 has a central 16p l8 for lining the fluid to be pumped. A valve body 19 is pressed against the downstream side of a central opening 20 which forms an outlet opening in a disk 21 which extends across the end wall 11, by means of a weak spring 22 attached to a fixed arm 23 inside the end wall cavity.

Hver sentralseksjon 12 omfatter et ytre ror 24 med en innadrettet flens 25 ved sin nedstroms ende, et indre ror 26 med en utadrettet flens 27 ved sin nedstroms ende og koplanar med den ytre flens, og en ringformet dekkplate 28 i tettende kontakt med begge rors oppstromsender. Den ytre diameter -av dekkplaten er lik det ytre rors diameter og platen har skuldre 29 nær sin ytre periferi som passer til anlegg 30 på det ytre ror og på det ytre ror av den hosliggende seksjon for å sikre noyaktig radiell flukt. Den indre periferi av dekkplaten er sveiset til oppstromsenden av det indre ror. Each central section 12 comprises an outer rudder 24 with an inwardly directed flange 25 at its downstream end, an inner rudder 26 with an outwardly directed flange 27 at its downstream end and coplanar with the outer flange, and an annular cover plate 28 in sealing contact with the upstream end of both rudders . The outer diameter of the cover plate is equal to the diameter of the outer rudder and the plate has shoulders 29 near its outer periphery which fit abutment 30 on the outer rudder and on the outer rudder of the adjacent section to ensure accurate radial flight. The inner periphery of the cover plate is welded to the upstream end of the inner rudder.

Inne i det ringformede hulrom dannet av rorene og dekkplaten er det en ringformet sammentrykningsplate 31 som er glidbar aksielt med en klaring mellom denne og de hosliggende rorvegger. En sylinder eller et ror 32 av elastomer og med rektangulært tverrsnitt er fastholdt mellom fremspringende ringer 33 på- sammentrykningspla-tens overflate motsatt flensen 27 på roret 26. En tilsvarende sylinder 34 blir fastholdt mellom ringer 35 på flensen og de hosliggende overflater av blokkene er festet til motsatte sider av en mellom disse innfort stiv holdering 36. Elastomere sylindere 37 og 38 av tilsvarende tverrsnitt blir fastholdt i ringene 39 og 40 i den ytre flens 25 og den hosliggende flate av sammentrykningsplaten resp., og blir adskilt ved en mellomlagt stiv holdering 41» Dimensjonene av sylinderene er slik arrangert at i deres avspente tilstand berorer sammentrykningsplaten akkurat dekkplaten. Inside the annular cavity formed by the rudders and the cover plate there is an annular compression plate 31 which is axially slidable with a clearance between this and the adjacent rudder walls. A cylinder or a rudder 32 made of elastomer and with a rectangular cross-section is secured between protruding rings 33 on the surface of the compression plate opposite the flange 27 of the rudder 26. A corresponding cylinder 34 is secured between rings 35 on the flange and the adjacent surfaces of the blocks are fixed to opposite sides of a rigid retaining ring 36 inserted between them. Elastomeric cylinders 37 and 38 of corresponding cross-section are held in the rings 39 and 40 in the outer flange 25 and the adjacent surface of the compression plate respectively, and are separated by an interposed rigid retaining ring 41 » The dimensions of the cylinders are arranged so that in their relaxed state the compression plate just touches the cover plate.

Sentralseksjonene 12 er anordnet ende mot ende mellom endeveggene 10 og 11 slik at det dannes et hovedkammer for fluidet som skal pumpes omfattende et aksielt parti 42 av fast volum inne i de indre ror, og perifielle partier 43 av variabelt volum mellom hvert sett av indre og ytre sylindere av elastomer. Hjelpekammeret 44 med variabelt volum for driftsfluidet er utformet i åpningene mellom kompresjon og dekkplatene og mellom sylinderene av elastomer og ror-veggené. The central sections 12 are arranged end to end between the end walls 10 and 11 so that a main chamber is formed for the fluid to be pumped comprising an axial part 42 of fixed volume inside the inner tubes, and peripheral parts 43 of variable volume between each set of inner and outer cylinders of elastomer. The auxiliary chamber 44 with variable volume for the operating fluid is designed in the openings between the compression and the cover plates and between the elastomer cylinders and the rudder wall knee.

Hvert hjelpekammer 44 er forbundet via en boring 45 i den ytre rorvegg 24 til et felles leveringsror 46 som forer fra en kontrollventil 47som er forbundet med en driftsfluidumkilde 48» fortrinnsvis et.luftforråd, og til et utlop 49. Operasjon av kontrollventilen blir bestemt ved operasjon av en elektrisk eller pneumatisk bryter 50 som igjen blir operert ved hjelp av kontakter 51 Each auxiliary chamber 44 is connected via a bore 45 in the outer rudder wall 24 to a common delivery rudder 46 which leads from a control valve 47 which is connected to an operating fluid source 48, preferably an air supply, and to an outlet 49. Operation of the control valve is determined by operation by an electric or pneumatic switch 50 which is again operated by means of contacts 51

og 52 pa en glidestang 53 festet til sammentrykningsplaten i den sentrale seksjon lengst nedstroms og som passerer aksielt gjennom de hosliggende sylindere av elastomer og endeveggen. and 52 on a sliding rod 53 attached to the compression plate in the central section furthest downstream and which passes axially through the adjacent cylinders of elastomer and the end wall.

Pumpens operasjonssyklus skal nå beskrives. The pump's operating cycle will now be described.

I tegningen er pumpen vist ved enden av et innsugningsslag, men med begge ventiler lukket. Alle sylindrene av elastomer befinner seg i sin avspente tilstand og hovedkammeret 42, 43 har derfor et maksimalt volum, mens hjelpekammerene 44 har et minimalt volum. Ved påvirkning av bryteren 50 ved hjelp av kontakten 51 blir kontrollventilen 47 operert for å slippe lufttrykk til hjelpekammerene. Luften virker på sammentrykningsplaten 31 °g bringer denne til å bevege seg aksielt for sammenpressing av de elastomere sylindre 32, 34, 37, og 38 og ekspanderer.kammeret. Denne ekspansjon reduserer volumet av de perfifielle partier 43 av hovedkammeret og fluidet i hovedkammeret blir pumpet ut forbi utlopsventillegemet 19.og gjennom utlopet l8. In the drawing, the pump is shown at the end of an intake stroke, but with both valves closed. All the elastomer cylinders are in their relaxed state and the main chamber 42, 43 therefore has a maximum volume, while the auxiliary chambers 44 have a minimum volume. When the switch 50 is actuated by means of the contact 51, the control valve 47 is operated to release air pressure to the auxiliary chambers. The air acts on the compression plate 31°g causing it to move axially to compress the elastomeric cylinders 32, 34, 37, and 38 and expand the chamber. This expansion reduces the volume of the peripheral parts 43 of the main chamber and the fluid in the main chamber is pumped out past the outlet valve body 19 and through the outlet 18.

Ved enden av utleverings- eller uttommingslaget, påvirker kontakten 52 bryteren 50 slik at kontrollventilen stenger av lufttil-førselen og forbinder hjelpekammerene gjennom et utlop til atmosfæren. Når luften blir sluppet ut bevirker energien som er flagret i de elastomere sylindre at sammentrykningsplatene blir fort tilbake og oker volumet av de perlfielle partier av hovedkammeret. Utlopsventillegemet lukker og innlopsventillegemet 15 åpner for tilforing av fluid fra innlopet 14. At the end of the dispensing or emptying stroke, the contact 52 acts on the switch 50 so that the control valve shuts off the air supply and connects the auxiliary chambers through an outlet to the atmosphere. When the air is released, the energy trapped in the elastomeric cylinders causes the compression plates to quickly return and increase the volume of the pearly portions of the main chamber. The outlet valve body closes and the inlet valve body 15 opens for the supply of fluid from the inlet 14.

Ringene 36 tjener til å holde de elastomere ror radielt under operasjonen. Hensiktsmessig materiale for bruk som elastomer er natur- eller syntetisk gummi, PTFE, neopren, polyuretan og silikon-gummi. Sylindrene 32 og 34 adskilt av ringen 36 danner enheter.av et indre elastomert ror. Tilsvarende danner de ytre sylindre enheter av et ytre elastomert .ror. Mens elastomere ror omfattende serie av to sylindre er beskrevet og vist i forhold til hver sentralseksjon, skal det også påpekes at hver seksjon kan ha elastomere ror som er tildannet av en serie på mer enn to enhetssylindre, idet hver sylinder er adskilt fra sin nabosylinder ved hjelp av en stiv holdering. Spesielt kan de viste tre sentrale seksjoner erstattes av en seksjon som har indre ot ytre elastomere ror omfattende serier av ca. 9 sylindre hver. En slik pumpe vil være spesielt hensiktsmessig for pumping av kompressible fluider som f.eks. gasser, da et massivt ror fikke vist) kan innsettes i hovedkammerets perifielle parti 43 £°r å fylle mesteparten av dettes volum når elastomeret er helt sammenpresset og således oke kompresjonsforholdet. The rings 36 serve to hold the elastomeric rudder radially during the operation. Suitable materials for use as an elastomer are natural or synthetic rubber, PTFE, neoprene, polyurethane and silicone rubber. The cylinders 32 and 34 separated by the ring 36 form units of an inner elastomeric rudder. Correspondingly, the outer cylindrical units form an outer elastomeric tube. While elastomeric rudders comprising series of two cylinders are described and shown in relation to each central section, it should also be noted that each section may have elastomeric rudders formed from a series of more than two unit cylinders, each cylinder being separated from its neighboring cylinder by using a rigid retaining ring. In particular, the three central sections shown can be replaced by a section having inner and outer elastomeric rudders comprising series of approx. 9 cylinders each. Such a pump will be particularly suitable for pumping compressible fluids such as e.g. gases, when a massive rudder was shown) can be inserted into the peripheral part of the main chamber 43 £°r to fill most of its volume when the elastomer is fully compressed and thus increase the compression ratio.

Trykket av operasjonsfluidet og av det fluid som pumpes er ved eller nær ved likevekt slik at det vil Bli svært lite deforma-sjon av elastomeret under pumpingen. Videre vil pumpen stoppe ved oppståelse av en blokkering eller ved lukket ventil på den ene eller andre side av pumpen. The pressure of the operating fluid and of the fluid being pumped is at or close to equilibrium so that there will be very little deformation of the elastomer during pumping. Furthermore, the pump will stop when a blockage occurs or when a valve is closed on one or the other side of the pump.

Pumpen kan settes direkte inn i en fluidstrombane og som The pump can be inserted directly into a fluid drum path and as

det fremgår, er det en rett, aksiell stromningsbane gjennom pumpen. it appears, there is a straight, axial flow path through the pump.

Det fremgår videre at det ikke er noen glidende tetninger eller pakninger i den beskrevne pumpe. På grunn av dette er det ingen fare for pakningsfeil som forer til lekkasje av det pumpede fluid til atmosfæren (hvilket er viktig når det pumpes giftige substanser) eller forurensning av det pumpede fluid fra operasjonsfluidet (hvilket er viktig når det pumpes næringsmidler)„ Tilsvarende kan pumpen arbeide tilfredsstillende når den er neddykket i vann. Da det ikke er noen glidende deler, er det ikke nodvendig med smoring og den nodvendige maskinering er et minimum. It also appears that there are no sliding seals or gaskets in the described pump. Because of this, there is no risk of sealing errors leading to leakage of the pumped fluid to the atmosphere (which is important when toxic substances are pumped) or contamination of the pumped fluid from the operating fluid (which is important when food products are pumped)„ Similarly, the pump works satisfactorily when it is submerged in water. As there are no sliding parts, no lubrication is necessary and the necessary machining is a minimum.

Konstruksjonen av pumpen i et antall seksjoner tillater at en lett kan sette sammen og ta den fra hverandre, hvilket foren-kler service, rensing og utskifting. Ved å legge til eller forandre seksjoner, kan pumpens kapasitet varieres etter onske. Pumpehastig-heten kan også varieres for å tilpasses til viskositeten og/eller det faste innhold i den pumpede væske ved å kontrollere syklushastigheten, lengden av pumpeslaget og trykket av operasjonsfluidet. The construction of the pump in a number of sections allows easy assembly and disassembly, which simplifies service, cleaning and replacement. By adding or changing sections, the pump's capacity can be varied as desired. The pump speed can also be varied to adapt to the viscosity and/or the solids content of the pumped liquid by controlling the cycle speed, the length of the pump stroke and the pressure of the operating fluid.

Pumpen kan nyttes for pumping av alle slags fluider som f.eks. væsker, slam, velling, faste partikler i opplosning og nærings-midler, men den er spesielt nyttig for pumping av fluider med hoy viskositet eller opplosninger med hoyt innhold av faste partikler. The pump can be used for pumping all kinds of fluids such as e.g. liquids, sludge, slurry, solid particles in solution and foodstuffs, but it is particularly useful for pumping fluids with a high viscosity or solutions with a high content of solid particles.

Den i det foregående beskrevne pumpe er selvfyllende og The pump described above is self-priming and

kan lope torr, (dvs. uten at det pumpes noe fluid) uten å bli odelagt. can run dry, (i.e. without any fluid being pumped) without being damaged.

Claims

1. Pump comprising a main chamber having an inlet port and an outlet port each comprising a non-return valve, and a rudder of

elastomer, the ends of which are in sealing connection with a fixed surface, of the chamber and with a displaceable compression plate respectively, the pump being so arranged that during a pumping cycle, the compression plate is first affected by an external force source to compress the rudder longitudinally and then rapidly back by with the help of the rudder's relaxation after cessation of the external power source, which force is transferred to the compression plate (31) by means of an operating fluid, and that the compression plate is at the end of the rudder furthest from the main chamber, so that the stroke under which the plate compresses the rudder, is an expulsion stroke and that the return stroke during which the rudder is relaxed is a suction stroke, and that the compression plate has a central opening for the passage of fluid to be pumped, characterized in that the pump comprises an auxiliary chamber (44) for the operating fluid separated from the main chamber (42) by means of the pressure plate (31) and the elastomeric rudder (37,3 8), as well as by means of a coaxial inner elastomeric rudder (32,34) which extends between the plate (31) and a fixed inner flange (27), as all components have a common axis of symmetry, whereby an axial path is provided for the fluid to be pumped between an axial inlet (14) and an axial outlet (18).

2. Pump according to claim 1, characterized in that the wall in the auxiliary chamber (44) offset by the compression plate (31) is fixed.