NO143239B - Pumpeanordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en pumpe med et over veksel-

vis stengbare ventiler på den ene side med en sugeledning og på den andre side med en mateledning forbundet, med hensyn til volum foranderlig arbeidskammer, som består av et hylseformet og av et elastisk materiale fremstillet pumpeelement, som for oppnåelse av pumpevirkning vekselvis underkastes en aksial forlengelse og en aksial forkortelse.

De hittil kjente pumper av enkleste utførelse oppviser en sylinder og et stempel anordnet forskyvbart i denne og er tross alt relativt kompliserte i sin oppbygning.

Slike konvensjonelle stempelpumper krever f.eks. en omhyggelig innvendig bearbeidning av stempelsylinderen. Videre gir nødvendige stempelpakninger en betydelig friksjon og er også utsatt for

en effektnedsettende slitasje og krever dessuten regelmessig ved-likeholdsarbeid. Videre kreves for selve bevegelsesoverføringen til et stempel — såvel når det gjelder drag som trykk - ved slike kjente stempelpumper inne i transportrøret en trykkstiv stang som dels er dyr og dels er plasskrevende, og av denne grunn må trans-portrøret ha betydelige dimensjoner. Man må også ta hensyn til .de muffer med større diameter som kreves for sammenføyning av stempelstangen.

Videre er det fra østerriksk patent nr. 285 332 kjent en som væske-transportinnretning betegnet pumpe som over vekselvis stengbare ventiler på den ene side er forbundet med en sugeledning og på

den andre side med en mateledning, og som oppviser et arbeidskammer med foranderlig volum. Dette arbeidskammer består av et pumpeelement som er røraktig utformet og består av et elastisk materiale som ikke har noen som helst armering og som for å gi pumpevirkning dreies vekselvis i den ene og andre retning.

I forhold til disse tidligere kjente anordninger har foreliggende oppfinnelse til formål å tilveiebringe en pumpe av den innlednings-vis nevnte type som er enklest mulig og dessuten slitesterk, som er billig i fremstilling og som dessuten er meget driftssikker.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at pumpeelementet har en skruelinjeformet viklet og av en tråd bestående armering, hvis stigningsvinkel ( oLl) er større eller mindre enn arccot f~ 2 (~35°).

Herved blir det størrelsen av stigningsvinkelen som avgjør om volumminskningen som forårsakes av den diametrale kontraksjon av pumpeelementet, eller om det er volumøkningen som skilles forlengelsen av pumpeelementet som er dominerende. Ved valg av denne stigningsvinkel lar altså pumpevirkningen seg influere vilkårlig, noe som er av spesiell betydning når det i pumpehusets strømningsretning bak pumpeelementet er anordnet et ytterligere vekselvis med pumpeelementet samvirkende og på samme måte hylseformet utført og av et elastisk materiale fremstillet akkumulatorelement, som på samme måte som pumpeelementet har en skruelinjeformet viklet og av en tråd bestående armering, hvis stigningsvinkel, i motsetning til stigningsvinkelen av pumpeelementets armering, er mindre resp. større enn arccot v/"?.

Ved denne spesielle utformning av pumpen ifølge oppfinnelsen kan denne fremstilles meget prisgunstig og er dessuten ganske uøm-findtlig for mekaniske påkjenninger, særlig slike som oppstår ved transport av pumpen. Dessuten unngås friksjonstap og slitasje.

Dertil er det en fordel at akkumulatorelementets lengde og elastisitet er således avpasset i forhold til pumpeelementet, at under pumpemediets utstrømning fra pumpeelementet ved hver økning eller minskning av den samtidig såvel som på pumpeelementet som også på akkumulatorelementets innvirkende sugekraft i akkumulatorelementet, blir omtrent halvparten av volumet av det fra pumpeelementet utstrømmende pumpemedium tilbake.

Videre kan pumpeelementet og det tilhørende akkumulatorelement være anordnet etter hverandre i lengderetningen og være forbundet med hverandre via et sylindrisk avstengningsorgan som på den ene side griper inn i det hylseformede pumpeelement og på den andre side i det likeledes hylseformede akkumulatorelement.

Dertil er det hensiktsmessig at en i aksial retning forskyvbar manøvreringsstang som tilveiebringer den vekselvise forlengelse og forkortelse av pumpeelementet og/eller akkumulatorelementet,

er anordnet på den i materetningen beliggende ende av pumpe-

elementer eller også på det med sistnevnte samvirkende akkumulatorelement. Manøvreringsstangen kan være utformet som et rør som samtidig tjener som materør. Med en slik oppbygning kan mateledningen ha betydelig mindre dimensjoner for samme areal enn tidligere kjente pumper. Da det dertil ikke blir overført noen trykkrefter i denne betjeningsstang, kan denne også utformes i form av en opprullbar plastslange. Dertil får man enkel montering og skjødsel for denne kombinasjon av mateledning og betjeningsstang.

ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av underkravene og følgende beskrivelse av det utførelseseksempel som er vist på vedføyede tegninger.

fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en forste utforelsesform av en pumpeanordning i hvilestilling ifolge oppfinnelsen,

fig. 2 viser den på fig. 1 viste pumpen i arbeidsstilling,

fig. 3 og 4 viser i forstorret målestokk utforelserie av pumpeelementets respektive akkumulatorelementets vegger,

fig. 5 er et diagram som viser forbindelsen mellom arme-ringenes stigningsvinkel og det på fig. 1-4 viste pumpe- eller akkumulatorelementets volumendring ved forlengelse,

fig. 6 viser et lengdesnitt gjennom en ytterligere utforelsesform av pumpeanordningen, og

fig. 7 viser et lengdesnitt gjennom en ytterligere utfbrelses-form av pumpeanordningen.

Den på fig. 1-4 viste pumpeanordningen omfatter et pumpehus 1 med et ytterror la som tjener som beskyttelsesrcr, som i sin nedre del 2 er forsynt med et antall åpninger 3, fortrinnsvis i form av slisser, for å slippe inn pumpemediet, og som i sin ovre del 4 er utformet som et oppover åpent ringkammer 5 med en sentral aksial styrespalte 6 for opptagelse av en pumpe- eller manovreringsstang 7 - som samtidig gjor tjeneste som transportror for det oppumpede mediet, og hvis forlengelse som rager inn i ytterroret : 1, er forbundet med pumpeelementet 9 via et nedenfor nærmere be-skrevet akkumulatorelement 8 samt et i ytterrorets 1 nedre ende 2 beliggende sugeror 10. Sugeroret 10 oppviser et antall fortrinnsvis slissformede åpninger 11 og er dessuten fast forbundet med ytterroret 1 ved et for dette formål hensiktsmessig organ 12.

I det viste utforelseseksemplet utgjores selve pumpeelementet 9

av et elastisk ror som består av et gummielastisk materiale med trådformige armeringer 13. Armeringsmaterialet bor oppvise stor boyestivhet samt liten fjæring og strekning, og armeringen ligger spiralviklet i begge retninger ikke tettere enn at en god elastisitet oppnås i materialet kombinert på denne måten.

Som det fremgår nærmere av fig. 3, 4 og 5 er stigningsvinkelen for armeringstrådene 13 av avgjorende betydning for pumpeeiemen-tets funksjon. Valget av passende stigningsvinkel er en optime-ring avhengig av de forhold pumpen er beregnet på, de egenskaper som onskes samt ovrig dimensjonering.

Stbrre stigningsvinkel (^>35,2°) gir således stbrre pumpestromning, men krever også storre trekkraft. Storre lbftehoyder krever stbrre trekkraft, hvilket kompenseres med lavere stigningsvinkel, naturligvis på bekostning av pumpestrommen.

Som det fremgår nærmere av fig. 5 oppnås for 1% forlengelse for forskjellige stigningsvinkler fblgende volumforandringer:

0° : 1% (bkning)

5° : 0,985%

10° : 0,940%

15° : 0,855%

20° : 0,7 35%

25° : 0,568%

30° : 0,333%

a = (^35,2°) = arccot \ J~ 2 : 0 (uforandret)

40° : - 0,412% (minskning)

45° : - 1,0%

50° : - 1,8 35%

55° : - 3,09%

60° : - 5,0%

65° : - 9,2%

70° : - 14,1%

I det på fig. 1 og 2 viste utfbrelseseksemplet er et akkumulatorelement 8 blitt anordnet mellom pumpeelementet 9 og pumpestangen eller manovreringsstangen (transportroret) 7, idet nevnte element 8 utgjores av et elastisk ror som ligner pumpeelementet 9, men med armeringene 14 lagt i relativt liten stigning, dvs. med en stigningsvinkel som ikke overstiger 35,2°. Elementets 8 ovre del 15 er ved hjelp av et koblingsstykke 16 forbundet med manovreringsstangen (transportroret) 7. i den nedre ende 17 er elementet 8 festet på et forbindelsesstykke 18, som også rager inn i og er forbundet med pumpeelementets 9 ovre ende. Forbindelses-stykket 18 oppviser en sentral boring 19 anordnet for å samvirke med en forste kuleventil 20. Videre er sugerbrets 10 ovre ende innskutt i og forbundet med pumpeelementets 9 nedre ende og anordnet for å samvirke med en andre kuleventil 21.

I den på fig. 1 viste utfbrelse er utover dette et fyllegeme 22 markert inne i pumpeelementet 9. Fyllegemet 22 kan på hensiktsmessig måte utfores av et inkompressibelt elastisk materiale og festes i mellomstykket 18 respektive sugeroret 10 i pumpeelementets 9 ender.

Den på tegningene viste pumpeanordningens funksjon er fblgende: Ved anvendelse som brbnnpumpe nedsenkes anordningen i et brbnn-hull, som kun behbver å ha en noe stbrre diameter enn beskyttel-sesrbret 1. Når den fra anordningen oppragende enden av manovreringsstangen 7 utsettes for en aksial bevegelse i pilens A retning, utsettes pumpeelementet 9 på grunn av armeringen for en diametral kontraksjon (jfr. her fig. 2) som er mer utpreget med hensyn til elementets volum enn elementets aksielle forlengelse, hvorved en volumminskning i elementet oppnås. Det fortrengte volumet strommer forbi ventilen 20. Ved returbevegelsen av manoverstangen 7 oker pumpeelementets volum igjen, hvorved til-legget suges inn gjennom ventilen 21. Pumpeelementet 9 får således en intermittent funksjon, snart utstromning, snart innsug-ning.

Ved anordning av akkumulatorelementet 8 mellom pumpeelementet 9 og manovreringsstangen (transportroret) 7 oppnås på enkel måte en jevn væskestrom i transportroret under pumpingen. Dette oppnås ved hjelp av den spesielle armeringen av akkumulatorelementet 8, dvs. den lave stigningsvinkelen for armeringstrådene resulterer i at en forlengelse av akkumulatorelementet 8 ved en aksial for-flytning av manovreringsstangen 7 i pilens A retning gir en volumøkning i akkumulatorelementet 8. Med fordel kan akkumulatorelementets 8 lengde herved tilpasses slik i forhold til pumpeelementet 9 at ved trekking av manovreringsstangen 7 i pilens A retning vil omtrent halvparten av det mediavolum som pumpeelementet 9 herved avgir, magasineres i akkumulatorelementet 8, mens den andre halvparten av det avgitte mediavolum fortsetter opp via transportroret. Den i akkumulatorelementet 8 magasinerte media-mengden pumpes derpå opp ved returbevegelsen av manbvrerings-stangen.

Også for tilstrømningen i brbnnen oppnås med akkumulatorelementet en jevn strbm, ettersom begge elementenes ytre volum forandres på samme måte. Dette minsker risikoen for ras og igjentetninger i fblsomme formasjoner.

Den kontinuerlige væskestrbmmen kan naturligvis også tilveiebrin-ges med en omvendt konstruksjon, dvs. at pumpeelementets 9 armering anordnes med liten stigning (< 35,2°) og akkumulatorelementets armering isteden utfores med den stbrre stigningen (^ 35,2°). På dette vis får pumpeelementet isteden sin innsugningsperiode under uttrekkingen også i dette tilfellet samtidig med akkumulatorelementets tbmningsperiode.

Den ovenfor beskrevne funksjonen er hensiktsmessig i de tilfeller hvor pumpeanordningen kan senkes ned under det aktuelle væske-nivået og væsken fritt kan fylle opp pumpen til det nivå som befinner seg utenfor anordningen.

Hvis man derimot av en eller annen grunn må gjore sugeroret lengre og plassere den ifolge oppfinnelsen foreslåtte pumpeanordningen ovenfor væskeoverflaten og således må tilveiebringe en selvsugningseffekt, kan dette på hensiktsmessig måte oppnås ved anordning av et fyllegeme 22 i pumpeelementet 9. Ettersom fyllegemet ved begge endene er festet i respektive ventilhus, forlenges legemet sammen med pumpeelementet og får en diametral kontraksjon, dog ikke storre enn at dets opprinnelige volum opp-rettholdes. Dets ytre form bor være slik at det i uttrukket stilling helt fyller pumpeelementet som da inntar sitt minste volum, hvorved det skadelige rommet bortsett fra nodvendige stromningskanaler og ventilrom er eliminert.

Beskyttelsesroret la går i sin ovre ende over i et ringformet kammer som har til hensikt å fange opp eventuelle ras fra bronn-hullets vegg og forhindre at slike ras forårsaker fastkiling av pumpen. Åpningene for innslipp av vannet, hvilke åpninger befinner seg i beskyttelsesrorets la nedre del, bor være utformet slik at stbrre partikler hindres i å komme inn til pumpens sugeror, hvilket i sin tur bor ha passende slisser for ytterligere partikkelutskilling. Videre må beskyttelsesroret sammen med sugeroret ha en tyngde, nedsenket i vann, som er stbrre enn den trekkraft som kreves for pumpingen.

I den på fig. 6 viste alternative utfbrelsen er akkumulatorelementet betegnet med 8' og pumpeelementet med 9'. Herved er ele-mentene bygd opp på samme måte som ifolge den fbrste, ovenfor beskrevne utfbrelsen. Som det også fremgår av fig. 6 er akkumulatorelementet 8' i sin nedre, lukkede ende 17' forbundet med pumpeelementets 9' nedre ende og i sin ovre ende 15' forbundet med pumpeelementets 9' ovre ende. Akkumulatorelementets.8<1> indre volum 23 står i åpen kommunikasjon med et rom 24 bak pumpeelementets 9' utlbpsventil 20'.

Armeringene og deres stigningsvinkler for pumpeelementet 9' respektive akkumulatorelementet 8' stemmer overens med de som er angitt på fig. 1 og 2, idet i foreliggende tilfelle dog akkumulatorelementets 8' diameter og elastiske volumforandringsegen-skaper fortrinnsvis er slik tilpasset i forhold til pumpeelementet at i akkumulatorelementet under pumpeelementets utstromnings-fase ved hver forlengelse respektive forkortelse av pumpe- og akkumulatorelementet magasineres eller akkumuleres halvparten av den mediastrom som trykkes ut av pumpeelementet. Akkumulatorelementet kan også hensiktsmessig utformes på en slik måte at dets ytterkontur i den stilling hvor pumpeelementet har sitt minste volum, helt fyller dette.

På fig. 7 er vist en ytterligere utforelsesform av oppfinnelsen. Her består pumpeanordningen av pumpeelementet 9, hvis sugeende fastholdes losbart i et ror 25 som begrenser selve brdnnen ved hjelp av et fastholdelsesanker 26 av ekspandertypen. Pumpeelementets 9 ovre ende er forbundet med manovreringsstangen 7 som samtidig tjener som transportrbr, hvilken manovreringsstang sam-virker med en pumpevektstang 27. Vannivået i bronnen betegnes med B. Det fremgår av denne alternative utforelse hvordan man på en konstruktiv enkel måte praktisk kan anvende den foreliggende oppfinnelse.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de utforelser

som er vist på tegningene, men kan varieres på mange forskjellige måter innenfor rammen av patentkravene.

Til slutt skal det ennå en gang fremheves at pumpeanordningen ifolge oppfinnelsen kan fremstilles betydelig billigere enn konvensjonelle pumper og dessuten er mindre folsom for transport-eller andre skader, ikke gir noen friksjon slik at alt arbeidet går til den egentlige pumpingen og slitasjen elimineres. Videre kan begge tilbakeslagsventilene, på grunn av at ingen andre kon-struksjonselementer hindrer, utfores som kraftig dimensjonerte kuleventiler, gjerne gummibekledde. Dette gir gode strømnings-forhold og dermed lett pumping samt stor driftssikkerhet. Ettersom manovreringsstangen ved ansokningsgjenstanden også utgjor transportroret, kan denne for samme transportareal dimensjoneres betydelig mindre enn for konvensjonelle pumper, og til og med utgjores av et opprullet plastror, ettersom ingen trykkraft be-hover å bli overfort. Ved at væskestrommen som oppnås ved opp-f innelsen, er kontinuerlig både under oppadgående og nedadgående bevegelse av manovreringsstangen, blir•strommen pr. tidsenhet kun halvparten, hvilket også tillater en ytterligere dimensjonsminsk-ning. Den ifolge oppfinnelsen oppnådde kontinuerlige stromningen eliminerer også de gjentatte akselerasjonene av hele vannsoylen som en stempelpumpe forårsaker. Mangelen av en konvensjonell trekkstang med sine muffer inne i transportroret eliminerer også de akselerasjoner som alle disse minskninger i strbmningsarealet gir, og som forer til en betydelig minskning av pumpeeffekten.

Da transportror og manovreringsstang i en konvensjonell pumpe står for en stor del av de totale omkostninger, forstår man lett at den foreslåtte konstruksjonen også med hensyn til disse detaljer er prismessig gunstig.

Det kombinerte transportroret og trekkstangen gir også en betydelig forenkling av arbeidet ved montering og service på pumpen. Spesielt er dette tilfellet dersom et opprullbart plastror an-vendes .

Claims (12)

1. Pumpe med et over vekselvis stengbare ventiler på den ene side med en sugeledning og på den andre side med en mateledning forbundet, med hensyn til volum foranderlig arbeidskammer, som består av et hylseformet og av et elastisk materiale fremstillet pumpeelement, som for oppnåelse av pumpevirkning vekselvis underkastes en aksial forlengelse og en aksial forkortelse, karakterisert ved at pumpeelementet (9) har en skruelinjeformet viklet og av en tråd bestående armering, hvis stigningsvinkel (°ci) er større eller mindre enn arccot ][ 2 (-35°).

2. Pumpe som angitt i krav 1, karakterisert ved at sett i pumpemediets strømningsretning (A) bak pumpeelementet (9) er det anordnet et ytterligere vekselvis med pumpeelementet samvirkende, og på samme måte hylseformet utført og av et elastisk materiale fremstillet akkumulatorelement (8), som på samme måte som pumpeelementet (9) har en skruelinjeformet viklet og av én tråd bestående armering, hvis stigningsvinkel (<<2) i motsetning til stigningsvinkelen (<<1) av pumpeelementets (9) armering er mindre respektive større enn arccot ^2" (<-»35,2°).

3. Pumpe som angitt i krav 2, karakterisert ved at akkumulatorelementets (8) lengde og elastisitet er således avpasset i forhold til pumpeelementet (9), at under pumpemediets utstrømning fra" pumpeelementet (9) ved hver økning eller minskning av den samtidig såvel på pumpeelementet (9) som også på akkumulatorelementet (8) innvirkende sugekraft i akkumulatorelementet (8), blir omtrent halvparten av volumet av det fra pumpeelementet (9) utstrømmende pumpemedium tilbake.

4. Pumpe som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at pumpeelementet (9) og det tilhørende akkumulatorelement (8) er anordnet efter hverandre i lengderetningen og er forbundet med hverandre via et sylindrisk avstengningsorgan (18), som på den ene side griper inn i det hylseformede pumpeelement (9) og på den andre side i det likeledes hylseformet utførte akkumulatorelement (8).

5. Pumpe som angitt i ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at en i aksial retning forskyvbar manøvreringsstang (7) som tilveiebringer den vekselvise forlengelse og forkortelse av pumpeelementet (9) og eller akkumulatorelementet (8), er anordnet på den i materetningen (A) beliggende ende av pumpeelementet (9) eller også på det med sistnevnte samvirkende akkumulatorelement (8).

6. Pumpe som angitt i krav 5, karakterisert ved at manøvreringsstangen er utformet som et rør (7) og samtidig tjener som materør.

7. Pumpe som angitt i ett eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at pumpehuset (1) består av et ytre rør (la), som i den nedre ende har åpninger (3) og hvis øvre ende (4) munner ut i et oppad åpent ringformet kammer (5), som er forsynt med et sentralt styrerør (6) gjennom hvilket manøvreringsstangen (7) passerer.

8. Pumpe som angitt i ett eller flere av kravene 1-7, karakterisert ved at pumpeelementets (9) nedre ende er forbundet med et med sugeåpninger (11) forsynt suge-rør (10), som på sin side står i forbindelse med det ytre rør (la) .

9. Pumpe som angitt i ett eller flere av kravene 1-8, karakterisert ved at et fyllegeme (22) er anordnet i pumpeelementet (9).

10. Pumpe som angitt i krav 9, karakterisert ved at fyllegemet (22) består av et elastisk materiale og på begge sider er forbundet med de to ventillegemer (20, 21) som avstenger det hylseformede pumpeelement (9).

11. Pumpe som angitt i ett eller flere av kravene 1-10, karakterisert ved at den frie ende (2) av pumpeelementet (9) som rager inn i pumpemediet, stillingsfikseres ved hjelp av demonterbare befestigelsesorganer (26).

12. Pumpe som angitt i krav 2, karakterisert ved at pumpeelementet (9) og akkumulatorelementet (8) er ko-aksielt anordnet i forhold til hverandre, idet akkumulatorelementet (8) er sentralt anordnet og omgis av pumpeelementet (9)... som danner et ringformet rom.