NO169614B - Pumpeanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en pumpeanordning som omfatter to samvirkende membranpumper, hver omfattende et hus som inneholder en kontinuerlig tett membran som har en tykkelse som avtar fra omkretskanten og mot midten og inneholder et lag av naturlig eller syntetisk tekstil, og som er tettende festet til huset rundt omkretsen og inndeler huset i et pumpekammer utstyrt med ventilstyrte innløp og utløp og et driwæskekammer som er tilkoblet en fordelingsventil for styrt tilførsel av en driwæske, for vekselvis å drive membranene i pumpebevegelser, idet hvert pumpekammer er utstyrt med separate innløp og utløp som er tilkoblet henholdsvis en felles innløpsledning og en felles utløpsledning.

En slik pumpeanordning er hovedsakelig kjent fra US-patent 3090325. I den kjente pumpeanordning er membranene elastiske og strekkes når pumpekamrene fylles. Hvert pumpekammer har tre åpninger, og inneholder følere for væskenivået, for styring av en ventil. Foruten av følerne hindre membranene i å tømme det ene pumpekammeret fullstendig, vil membranene utsettes for utmatting på grunn av strekking og sammentrekning.

Som et eksempel på anvendelse av en slik pumpeanordning kan nevnes pumping av heterogene blandinger, slik som produkter fra undervanns oljebrønner. Slike produkter kan inneholde store mengder faste partikler, sammen med råolje og gass.

Pumper av sentrifugaltypen er i stand til å pumpe blandinger som inneholder faste partikler, men slike pumper kan ikke benyttes når blandingens innhold av gass ligger over bestemte verdier. I slike tilfeller kan det benyttes pumper av fortrengningstypen, slik som skruepumper og stempelpumper, men disse vil utsettes for en uakseptabel slitasje når blandingen inneholder faste partikler.

Pumpeanordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved at hver membran inneholder innbyrdes konsentriske metallringer som er parallelle med de plan som omkretskantene til membranene er festet langs, at tverrsnittet til ringene avtar fra ring til ring fra omkretskanten og mot midten av hver membran, og at hver membran har en overflate på hver side, i ikke strukket tilstand, som i størrelse hovedsakelig tilsvarer den innerflate i pumpekammeret som dannes av huset.

Formen til den elastiske membran er slik at membranen tvinges til å deformeres på en slik måte at under pumpetrinnet bringes den til anlegg mot innsiden av beholderen først med sin ytre sone med stor tykkelse, og deretter med den midtre sone, ved hvilken utløpsventilen befinner seg, hvilket sikrer at det ikke dannes gasslommer og at følgelig det "skadelig rom" er null, og følgelig at det oppnås fullstendig utdrivning av produktet enten dette er en væske eller en gass.

På den annen side, ettersom pumpeanordningen hovedsakelig er beregnet til å arbeide på sjøbunnen på dypt vann, har i henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen de to beholderne kuleform, hvilket er best egnet for effektivt å tåle høye hydrostatiske trykk.

Fordelingsventilen som benyttes er en fireveis ventil med tre stillinger, slik at når fordelingsventilen er i de to ytter-stillinger er de to beholderne koblet til utløpsåpningene og til innløpsåpningen fra pumpen, og vice-versa, og det hydrau-liske fluid strømmer ut av en beholder og avgis den til annen beholder og vice-versa, slik at det i en mellomstilling av fordelingsventilen er mulig å danne innbyrdes forbindelse mellom de to beholderne og pumpens utløpt og innløp, slik at oljetrykket utlignes og det unngås væskestøt under omstillingen.

Omstillingen av fordelingsventilen skjer automatisk ved hjelp av en stoppeanordning av "nærhetstypen", eller av mekanisk type, anordnet i hver av de to beholderne, hvilken anordning omstilles hver gang det midtre parti av den elastiske membran drevet av det innstrømmende produkt, kommer i fullstendig kontakt med innsiden av beholderen.

For å gi den elastiske membranen høyere mekanisk styrke har membranen varierende tykkelse, og den inneholder dessuten et lag av naturlig tekstil (bomull) eller syntetisk tekstil, innleiret i membranmaterialet.

For å øke formstabiliteten til membranen når den arbeider, og for å bevirke at dens deformasjoner alltid er symmetriske om symmetriaksen som er vinkelrett på det plan der membranen er festet til huset, hvilket sikrer at membranen, og følgelig pumpeanordningen, arbeider optimalt, er membranen i henhold til oppfinnelsen utstyrt med et sett metallringer som befinner seg innbyrdes konsentrisk og parallelt med det plan membranen er festet i huset i, og ringene har tverrsnitt som avtar fra omkretsen og mot midten av membranen.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser en utførel-sesform av en pumpeanordning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk et snitt gjennom en pumpeanordning i henhold til oppfinnelsen, med fordelingsventilen i en første endestilling.

Fig. 2 viser fordelingsventilen i en annen endestilling.

Fig. 3 viser fordelingsventilen i en midtstilling.

Fig. 4 viser i utsnitt og forstørret målestokk den sekvens av deformasjoner som den elastiske membranen utfører. Figurene viser to hus, i form av beholdere 1 og 2, som er helt like og har kuleform, idet hver beholder i sitt horisontale midtplan fastholder kanten 3, 3' til en indre, elastisk membran 4, 4', som derved avgrenser to kammer 5, 7 for produktet som skal pumpes, samt to kammer 6, 8 for et hydraulisk drivfluid.

Det øvre parti av kammeret 6 i beholderen 1 er ved hjelp av en ledning 9 tilkoblet en port 10 i en fireveis fordelingsventil 11 med tre stillinger, idet en annen port 12 er tilkoblet, via en ledning 13, det øvre parti av det tilsvarende kammer 8 i beholderen 2. De øvrige to porter 14 og 15 i fordelingsventilen 11 er tilkoblet henholdsvis innløpsåpning-en 16 og utløpsåpningen 17 til en pumpe 18.

Ved den øvre ende av hvert kammer 6 og 8 er dessuten anordnet en stoppeanordning, som befinner i en passende hulrom 19 i beholderen, hvilken stoppeanordning er dannet av en bryter 20 som har en returfjær 21, og som i samvirke med det midtre parti 27 av membranen 4, 4' slutter en elektrisk krets for aktivering av en styreanordning 22 som styrer omstillingen av fordelingsventilen 11.

De to kamrene 5 og 7 er derimot med sine nedre partier tilkoblet både en innløpsledning 23 for utgangsproduktet som skal pumpes og en utløpsledning 24 for utgangsproduktet, via henholdsvis en innløpsventil 25, 25' som påvirkes av en ned-over virkende returfjær, samt en utløpsventil 26, 26' som påvirkes av en oppover virkende returfjær.

Den elastiske membranen 4, 4' har dessuten en tykkelse som avtar fra omkretskanten 3 mot det midtre parti 27, og er mekanisk forsterkt ved hjelp av tekstil (28) (se særlig fig. 4) laget av bommull eller av syntetisk material og innleiret i membranen. Dessuten, for å øke formstabiliteten under deformasjonene, er membranen utstyrt med flere metallringer 29, 30, 31, 32, 33 som har tverrsnitt som avtar i nevnte rekkefølge, og befinner seg konsentrisk med hverandre og parallelt med det horisontale midtplanet til beholderen.

Et slikt profil og en slik form tvinger den elastiske membranen 4, 4' til å deformeres slik det er antydet skjematisk i fig. 4, idet figuren foruten å vise endestillingene til membranen, vist med heltrukne linjer, også viser mellomstil-lingene 34 og 35. Det fremgår at under pumpetrinnet kommer den elastiske membranen 4<1>til anlegg mot innsiden av beholderen 2 først med sitt omkretsparti som har stor tykkelse, og til slutt med sitt midtre parti 27 ved utløpsventilen 26', med den følge at det skjer en fullstendig utdrivning av produktet enten dette er en væske eller en gass.

Virkemåten til anordningen vil fremgå.

Med utgangspunkt i den tilstand som er vist i fig. 1 vil det undertrykk som oppstår inne i kammeret 6 i beholderen 1 ved at pumpen 18 tilfører hydraulisk fluid til kammeret 8 i beholderen 2 bevirke at produktet suges inn gjennom ventilen 25 og inn i kammeret 5 i beholderen 1, mens produktet som befinner seg i kammeret 7 i tanken 2 drives ut i utløpsledningen 24 gjennom ventilen 26'. Når produktet fullstendig fyller kammeret 5, og membranen 4 således har kommet til fullstendig anlegg mot innsiden av beholderen 1, bevirker aktivering av bryteren 20 at fordelingsventilen 11 omstilles til den stilling som er vist i fig. 2, slik at syklusen gjentas ved at beholderen 1 driver ut produktet mens beholderen 2 til-føres nytt produkt. Under omstillingen av fordelingsventilen 11 vil denne, før den kommer til stillingen i fig. 2, komme til mellomstillingen vist i fig. 3, hvilket utligner trykkene i kamrene 6 og 8 og således hindrer væskestøt.

Claims (2)

1. Pumpeanordning som omfatter to samvirkende membranpumper, hver omfattende et hus (1, 2) som inneholder en kontinuerlig tett membran (4, 4') som har en tykkelse som avtar fra omkretskanten og mot midten og inneholder et lag (28) av naturlig eller syntetisk tekstil, idet membranen er tettende festet til huset rundt omkretsen og inndeler huset i et pumpekammer (5, 7) utstyrt med ventilstyrte innløp og utløp og et driwæskekammer (6, 8) som er tilkoblet en fordelingsventil (11) for styrt tilførsel av en driwæske, for vekselvis å drive membranene i pumpebevegelser, idet hvert pumpekammer (5, 7) er utstyrt med separate innløp og utløp som er tilkoblet henholdsvis en felles innløpsledning (23) og en felles utløpsledning (24),karakterisert vedat hver membran (4, 4') inneholder innbyrdes konsentriske metallringer (29 - 33) som er parallelle med de plan som omkretskantene til membranene er festet langs, at tverrsnittet til ringene (29 - 33) avtar fra ring til ring fra omkretskanten og mot midten av hver membran (4, 4'), og at hver membran (4, 4') har en overflate på hver side, i ikke strukket tilstand, som i størrelse hovedsakelig tilsvarer den innerflate i pumpekammeret (5, 7) som dannes av huset (1, 2).

2. Pumpeanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat husene (1, 2) på i og for seg kjent måte er hovedsakelig kuleformede, og at hver membran (4, 4') er festet langs et diametralplan i det tilhørende hus.