SE439807B

SE439807B - HYDRAULIC PISTON PUMP FOR THE COLLECTION OF LIQUID

Info

Publication number: SE439807B
Application number: SE8401969A
Authority: SE
Inventors: Evald Isaksson
Original assignee: Evald Isaksson
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-07-01
Also published as: DK564285A; NO157875C; NO854946L; NO157875B; WO1985004691A1; DK564285D0; EP0179793B1; DE3561110D1; EP0179793A1; SE8401969D0

Description

15 20 25 30 35 a4o1s69-4 Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av efter- följande beskrivning samt av underpatentkraven, vilka anger . vidareutvecklingar av uppfinningen. 15 20 25 30 35 a4o1s69-4 Further advantages of the invention appear from the following description and from the sub-patent claims, which state. further developments of the invention.

Uppfinningen kommer närmare att beskrivas nedan under hänvisning till bifogad ritning, som visar en föredragen utföringsform av uppfinningen.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of the invention.

Fig. l och 2 visar ett första resp. ett andra funktions- , 4 och 5 visar ett första, andra resp. tredje funktionsläge hos läge hos en drivpumpdel enligt uppfinningen. Fig. 3 den pumpdel enligt uppfinningen som är avsedd att nedsänkas i vätskan.Figs. 1 and 2 show a first resp. a second function, 4 and 5 show a first, second resp. third operating position of position of a drive pump part according to the invention. Fig. 3 shows the pump part according to the invention which is intended to be immersed in the liquid.

Kolvpumpen enligt uppfinningen innefattar dels en för- sta pumpdel l avsedd att nedsänkas på den lägre nivå, vari- från vätska skall uppfordras, dels en drivpumpdel 2 belägen på den högre nivå, vanligen ovan jord, dit vätskan skall uppfordras. Delarna 1 och 2 kommunicerar med varandra me- delst en ledning, vilken kan vara i form av ett rör eller som i det visade utföringsexemplet i form av en böjlig slang 3.The piston pump according to the invention comprises on the one hand a first pump part 1 intended to be immersed at the lower level, from which liquid is to be raised, and on the other hand a drive pump part 2 located on the higher level, usually above ground, to which the liquid is to be raised. The parts 1 and 2 communicate with each other by means of a line, which may be in the form of a tube or, as in the embodiment shown, in the form of a flexible hose 3.

Drivpumpdelen 2, se fig. l och 2, innefattar ett på en bottenplatta 4 monterat pumphus 5, vilket är försett med ett avtappningsställe i form av ett rör 6. Slangen 3 myn- nar i en vertikal cylinderkammare 7 i en på bottenplattan 4 monterad cylinder 8. En ihålig, hylsformad första kolv 9 är förskjutbar i cylinderkammaren 7. Kolven 9 är avtätad mot cylinderkammarens 7 vägg medelst en tätningsring 10, t ex en O-ring, som är införd i ett spår i cylinderkammarens 7 vägg. s Den hylsformade kolvens 9 innervägg bildar en vertikal cylinderkammare ll för en drivkolv 12. Denna uppvisar en utanför kolvhylsan 9 belägen cylindrisk skalle 13 med större diameter än cylinderkammaren ll. Skallen 13 är via en schematiskt visad vevstake 14 operativt förbunden med en hylsformad vevsläng 15. Denna är monterad på en driv- axel l6, som på ej visat sätt kan drivas pårt ex manuell eller elektrisk väg. Drivaxeln 16 är anordnad att medelst en medbringarklack 17 kunna medbringa vevslängen 15 med ,.- .._._._._.___.._..___.__.--. l __ 10 15 20 25 30 35 _ i-_imi__V, I?ﬁ)czEz ç?zz2§IuEPXr 840196944 hjälp av en motsvarande klack 18 pà vevslängen 15.The drive pump part 2, see Figs. 1 and 2, comprises a pump housing 5 mounted on a bottom plate 4, which is provided with a draining point in the form of a pipe 6. The hose 3 opens into a vertical cylinder chamber 7 in a cylinder mounted on the bottom plate 4. A hollow, sleeve-shaped first piston 9 is displaceable in the cylinder chamber 7. The piston 9 is sealed against the wall of the cylinder chamber 7 by means of a sealing ring 10, for example an O-ring, which is inserted in a groove in the wall of the cylinder chamber 7. The inner wall of the sleeve-shaped piston 9 forms a vertical cylinder chamber 11 for a drive piston 12. This has a cylindrical skull 13 located outside the piston sleeve 9 with a larger diameter than the cylinder chamber 11. The skull 13 is operatively connected via a schematically shown connecting rod 14 to a sleeve-shaped crank length 15. This is mounted on a drive shaft 16, which can be driven in a manner not shown, for example by manual or electric means. The drive shaft 16 is arranged so that by means of a carrier lug 17 it is possible to carry the crank length 15 with, .- .._._._._._.___.._..___.__.--. l __ 10 15 20 25 30 35 _ i-_imi__V, I? ﬁ) czEz ç? zz2§IuEPXr 840196944 using a corresponding lug 18 on the crank length 15.

Kolvens 12 närmast skallen 13 befintliga mantelyta omges av en tätningsring 19, t ex i form av en 0-ring.The outer surface of the piston 12 closest to the skull 13 is surrounded by a sealing ring 19, for example in the form of an O-ring.

Denna är avsedd att kunna täta mot den övre kanten 20 på kolven 9. Kanten 20 är avfasad inåt ca 45°, varigenom tätningsringen 19 av skallen 13 kommer att komprimeras både nedåt och inåt mot kolvarnas centrum, så att en myc- ket god tätningseffekt erhålls, som är beroende av skal- lens 13 tryck mot kolven 9.This is intended to be able to seal against the upper edge 20 of the piston 9. The edge 20 is chamfered inwards about 45 °, whereby the sealing ring 19 of the skull 13 will be compressed both downwards and inwards towards the center of the pistons, so that a very good sealing effect is obtained. , which depends on the pressure of the skull 13 against the piston 9.

Kolven 12, som har formen av en ihålig, cylindrisk hyl- sa, uppvisar i sin övre hylsdel, strax under skallen l3, ett antal hål eller kanaler 21 för vätskepassage, vilka är anordnade att blockeras resp. friläggas av kolven 9.The piston 12, which has the shape of a hollow, cylindrical sleeve, has in its upper sleeve part, just below the skull 13, a number of holes or channels 21 for liquid passage, which are arranged to be blocked resp. released by the piston 9.

Kolven 9 uppvisar nedtill en botten i form av en mot kolven 9 fastgängad metallbricka 22. Denna har ett cen- tralt, genomgående hål 23 för en metallisk pinnskruv 24, vars diameter understiger hålets 23, samt ett antal krans- formigt runt hålet 23 anordnade, genomgående hål 25 för vätskepassage.The piston 9 has a bottom at the bottom in the form of a metal washer 22 attached to the piston 9. This has a central, through hole 23 for a metallic pin screw 24, the diameter of which is less than the hole 23, and a number of ring-shaped arranged around the hole 23. through hole 25 for liquid passage.

Kolven 9 bildar därvid en ventil med förmåga att öppna en förbindelse mellan cylinderkammaren 7 och avtappnings- stället 6.The piston 9 thereby forms a valve capable of opening a connection between the cylinder chamber 7 and the tapping point 6.

Pinnskruvens 24 ena ände~är fastgängad i ett gängat hål i skallen 13. I pinnskruvens 24 andra ände är en me- tallmutter 26 pågängad. Denna har större diameter än hå- let 23, varför muttern 26 kan medbringa brickan 22 och kolven 9, när kolven 12 rört sig uppåt en förinställd sträcka, såsom framgår av fig. 2.One end ~ of the pin screw 24 is threaded into a threaded hole in the head 13. At the other end of the pin screw 24 a metal nut 26 is threaded. This has a larger diameter than the hole 23, so the nut 26 can carry the washer 22 and the piston 9, when the piston 12 moves upwards a preset distance, as shown in Fig. 2.

Mutterns 26 funktion är dels att dra kolvhylsan 9 upp till en förutbestämd arbetsnivà/slaglängd, dels att ut- göra en justeringsanordning, genom vilken pumpens kapa- citet enkelt kan ställas in, eftersom denna är beroende av kolvens slaglängd.The function of the nut 26 is partly to pull the piston sleeve 9 up to a predetermined working level / stroke, and partly to constitute an adjusting device, through which the capacity of the pump can be easily adjusted, since this depends on the stroke of the piston.

Kolven 9 med tillhörande komponenter är lämpligen till- verkad av rostfritt stål, medan cylindern 8 och kolven 12 lämpligen är av ett plastmaterial.The piston 9 with associated components is suitably made of stainless steel, while the cylinder 8 and the piston 12 are suitably made of a plastic material.

Tätningsringen 10 fungerar såsom en glidtätning under 10 15 20 25 30 35 .81101969-4 kolvens 9 rörelse i cylindern 8, och ger därför ett visst motstånd mot kolvens 9 rörelse. Tätningsringen 19 fungerar däremot som ett slags anslagstätning, dvs den hindrar ej kolvens 12 rörelse relativt cylindern ll. Ett visst spel kan t o m få förekomma mellan kolven 12 och cylindern ll, så att kolven 12 kan löpa obromsat i denna.The sealing ring 10 functions as a sliding seal during the movement of the piston 9 in the cylinder 8, and therefore gives a certain resistance to the movement of the piston 9. The sealing ring 19, on the other hand, functions as a kind of abutment seal, ie it does not impede the movement of the piston 12 relative to the cylinder 11. A certain play may even occur between the piston 12 and the cylinder 11, so that the piston 12 can run unbraked therein.

Den i vätskan nedsänkta pumpdelen visas i fig. 3 - 5.The pump part immersed in the liquid is shown in Figs. 3-5.

Den innefattar ett pumphus 27, som upptill kommunicerar med drivpumpdelen 2 via den tidigare omnämnda ledningen i form av slangen 3. ~ Pumphuset 27, som har formen av ett vertikalt rör, in- nefattar en stationär, vertikal cylinder 28 med en hyls- formad kolv 29. Denna är avtätad mot cylinderns 28 vägg medelst en tätningsring 30, t ex en V-ring, som är införd i ett spår i cylinderns 28 vägg. I den hylsformade kolven 29 löper en hylsformad, såsom ventil tjänande, ihålig kolv 31.It comprises a pump housing 27, which communicates at the top with the drive pump part 2 via the previously mentioned line in the form of the hose 3. The pump housing 27, which has the shape of a vertical tube, comprises a stationary, vertical cylinder 28 with a sleeve-shaped piston 29. This is sealed against the wall of the cylinder 28 by means of a sealing ring 30, for example a V-ring, which is inserted in a groove in the wall of the cylinder 28. In the sleeve-shaped piston 29 runs a sleeve-shaped, hollow valve 31 serving as a valve.

Utrymmet ovanför cylindern 28 bildar en tryckkammare 32, som tillsammans med trycket från vätskepelaren i slangen 3 påverkar kolven 31 via en skalle 33 i dennas övre ände.The space above the cylinder 28 forms a pressure chamber 32, which together with the pressure from the liquid column in the hose 3 acts on the piston 31 via a skull 33 at its upper end.

Kolvarna 29 och 31 är begränsat rörliga relativt varandra mot verkan av en fjäder 34, vars ena ände är fastsatt i kolven 29 och vars andra ände är fastsatt i kolven 31.The pistons 29 and 31 are movably limited relative to each other against the action of a spring 34, one end of which is fixed in the piston 29 and the other end of which is fixed in the piston 31.

Kolvens 31 närmast skallen 33 befintliga mantelyta om- ges av en tätningsring 34, t ex i form av en O-ring. Den- na är avsedd att kunna täta mot den övre kanten på kolven i 29, vilken kant är avfasad på samma sätt som kanten 20 på { drivpumpdelens kolv 9. f Kolven 31 uppvisar i sin övre, hylsformiga del, strax under skallen 33, ett antal genomgående hål 36 (varav två visas) för vätskepassage. Den hylsformiga kolven 29 upp- visar i sin nedre del ett antal genomgående hål 37 (varav 'fyra visas) för vätskepassage.The outer surface of the piston 31 closest to the skull 33 is surrounded by a sealing ring 34, for example in the form of an O-ring. This is intended to be able to seal against the upper edge of the piston in 29, which edge is chamfered in the same way as the edge 20 of the piston 9 of the drive pump part. F The piston 31 has in its upper, sleeve-shaped part, just below the skull 33, a number of through holes 36 (two of which are shown) for liquid passage. The sleeve-shaped piston 29 has in its lower part a number of through holes 37 (four of which are shown) for liquid passage.

Cylinderns 28 vägg uppvisar en horisontell kanal 38, som förbinder cylinderns 28 insida med den pumphuset om- givande vätskan. Kanalen 38 bildar därigenom en överström- . ningsventil, som förhindrar att kolven 29 vandrar ned ge- s Mr -lLllY l0 15 20 25 30 35 8401969-4 nom cylindern 28 eller att så högt tryck uppstår att pum- pen skadas.The wall of the cylinder 28 has a horizontal channel 38 which connects the inside of the cylinder 28 to the liquid surrounding the pump housing. The channel 38 thereby forms an overcurrent. valve which prevents the piston 29 from migrating down through the cylinder 28 or from such a high pressure that the pump is damaged.

En ytterligare kolv 39, benämnd arbets- eller huvudkolv, anligger med en uppåtriktad skall 40 mot kolvens 29 undre kant med hjälà av en mot kolvens 39 undersida verkande, stark fjäder 41. Skallen 40 är stelt förenad med huvudkol- ven 39 medelst en vertikal hals 42, längs vilken en hori- sontell, cirkulär ventilbricka 43 är förskjutbar. Brickan 43 är avsedd att öppna resp. sluta ett antal (varav två visas) genomgående, vertikala vätskegenomströmningskana- ler 44 i huvudkolven 39.An additional piston 39, called the working or main piston, abuts with an upwardly directed shell 40 against the lower edge of the piston 29 with the heel of a strong spring 41. acting on the underside of the piston 39. The skull 40 is rigidly connected to the main piston 39 by a vertical neck 42, along which a horizontal, circular valve washer 43 is displaceable. The washer 43 is intended to open resp. close a number (of which two are shown) through, vertical liquid flow channels 44 in the main piston 39.

Fjädern 41 kan förspännas så att vätskepelarens tyngd i slangen 3 något överträffas av fjäderkraften i pumpens viloläge. Då justeringsanordningar för dylik förspänning är allmänt kända för fackmannen inom området, visas eller beskrivs de ej här.The spring 41 can be biased so that the weight of the liquid column in the hose 3 is slightly exceeded by the spring force in the rest position of the pump. As adjusting devices for such bias are generally known to those skilled in the art, they are not shown or described here.

Kolvpumpen har följande funktion.The piston pump has the following function.

När drivkolven 12 under en drivfas pressas nedåt av vev- staken 14, se fig. 1, pressas vätska från cylinderkam- maren 7 nedåt i pilarnas 45 riktning genom slangen 3, så att kolven 31 i den nedre pumpdelen l pressas nedåt me- delst en kraft antydd genom en pil 46 i fig. 3. Kolven 29 trycker därvid ner huvudkolven 39. När denna pressas nedåt, trycker vätskan under huvudkolven 39 upp ventil- brickan 43, se fig. 3, så att vätska kan strömma upp ge- nom kanalerna 44 i pilarnas 47 riktning till ett utrymme mellan huvudkolven 39 och cylindern 28.When the drive piston 12 is pressed downwards by the connecting rod 14 during a drive phase, see Fig. 1, liquid from the cylinder chamber 7 is pressed downwards in the direction of the arrows 45 through the hose 3, so that the piston 31 in the lower pump part 1 is pressed downwards by means of a force indicated by an arrow 46 in Fig. 3. The piston 29 then pushes down the main piston 39. When this is pressed downwards, the liquid under the main piston 39 pushes up the valve washer 43, see Fig. 3, so that liquid can flow up through the channels 44 in the direction of the arrows 47 to a space between the main piston 39 and the cylinder 28.

När kolven 12 passerat sin nedre dödpunkt, frikopplas den genom att vevslängen l5 frikopplas från drivaxeln 16.When the piston 12 has passed its lower dead center, it is disengaged by disengaging the crank length 15 from the drive shaft 16.

Kolvens 12 nedätriktade tryck upphör därvid, och fjädern 41 kan under den s k pumpfasen pressa upp kolven 39, så att vätskan i utrymmet mellan kolven 39 och cylindern 28 dels pressar ned ventilbrickan 43, dels pressas genom hälen 37 in genom kolven 29, ut genom hålen 36 i den lyftande kolven 31, och upp genom slangen 3 i pilarnas 48 riktning, se fig. 4. Därefter passerar vätskan i pilarnas 49 riktning i fig. 2 in i kolvarna 9 och 12, varvid kolven 12 genast 840196941 10 15 20 25 30 35 obromsat lyfter, eftersom den dels är frikopplad, dels ej bromsas av något tätningselement, så att vätska snabbt kan passera ut genom avtappningsstället 6 Huvudkolven 39 fortsätter därefter sin rörelse uppåt till anslag mot cylindern 28, se fig. 5, varefter förlop- pet upprepas, när kolven 12 rör sig nedåt, sâ att ett ne- dåtriktat tryck, antytt med en pil 50 i fig. 5, åter ver- kar på kolven 31.The downward pressure of the piston 12 then ceases, and the spring 41 can during the so-called pumping phase push up the piston 39, so that the liquid in the space between the piston 39 and the cylinder 28 is partly pressed down the valve washer 43, partly pressed through the heel 37 in through the piston 29, out through the holes 36 in the lifting piston 31, and up through the hose 3 in the direction of the arrows 48, see Fig. 4. Then the liquid in the direction of the arrows 49 in Fig. 2 passes into the pistons 9 and 12, the piston 12 immediately 840196941 10 15 20 25 30 Lifts unbraked, as it is partly disengaged, partly not braked by any sealing element, so that liquid can quickly pass out through the drain point 6 The main piston 39 then continues its movement upwards to abutment against the cylinder 28, see Fig. 5, after which the process is repeated , when the piston 12 moves downwards, so that a downward pressure, indicated by an arrow 50 in Fig. 5, again acts on the piston 31.

Det är uppenbart att den beskrivna kolvpumpen kan modi- fieras genom utbyte av tätningsringarna mot andra, konven- tionella tätningselement. Vidare kan ventilbrickan 22 i stället för att vara fastgängad mot kolven 9, ha samma diameter som kolven 9 samt vara pågängad på pinnskruven 24 och således ersätta muttern 26.It is obvious that the described piston pump can be modified by replacing the sealing rings with other, conventional sealing elements. Furthermore, instead of being threaded against the piston 9, the valve washer 22 can have the same diameter as the piston 9 and be threaded on the pin screw 24 and thus replace the nut 26.

Av beskrivningen ovan framgår att den beskrivna kolv- pumpen har följande fördelar.From the description above it appears that the piston pump described has the following advantages.

Vätska kan effektivt och omedelbart uppfordras obero- ende av drivanordningens position, när kolven 12 passerat sin nedre dödpunkt, p g a att drivanordningen då frikopp- las.Liquid can be efficiently and immediately required regardless of the position of the drive device, when the piston 12 has passed its lower dead center, due to the drive device then being disengaged.

En hög och likvärdig effekt uppnås vid varje pumpslag/ kolvslag, oavsett pumphastigheten.A high and equivalent power is achieved with each pump stroke / piston stroke, regardless of the pump speed.

En mycket effektiv tätning kan anordnas mellan kolvar- na 9 och 12 samt mellan kolven 9 och cylindern 8 utan att detta bromsar vätskeflödet i pumpriktningen.A very effective seal can be arranged between the pistons 9 and 12 and between the piston 9 and the cylinder 8 without this slowing down the flow of liquid in the pump direction.

Pumpens kapacitet kan enkelt ställas in efter vätske- tillgången.The pump's capacity can be easily set according to the liquid supply.

Den nedre pumpdelens kolvar 29 och 39 behöver ej vara mekaniskt förbundna med varandra.The pistons 29 and 39 of the lower pump part do not have to be mechanically connected to each other.

Kolven 29 kan ej tryckas ur ur sin cylinder 28 p g a överströmningsventilen 38. Denna medför även att pumpen ej kan sprängas p g a ett alltför högt tryck.The piston 29 cannot be pushed out of its cylinder 28 due to the overflow valve 38. This also means that the pump cannot be blown due to too high a pressure.

Kolven 31 kan fungera som vätskedämpare, när den stän- ger p g a att den bromsas av tryckkammarens 32 tak innan kolven 31 helt återgått till sitt viloläge, varvid vätske- genomsläppet successivt minskar.The piston 31 can act as a liquid damper when it closes due to it being braked by the roof of the pressure chamber 32 before the piston 31 has completely returned to its rest position, whereby the liquid passage gradually decreases.

Ventilen 31 kan tillverkas av gummi och därvid fungera som mekanisk dämpning. 0 EQQR The valve 31 can be made of rubber and thereby function as mechanical damping. 0 EQQR

Claims

10 15 20 25 30 35 \ 84019694! ,, P A T E N T K R A V

1. 1. Hydraulic piston pump for collecting liquid, comprising on the one hand a first pump part (1), hereinafter referred to as the submersible pump part, intended to be immersed in the liquid, and on the other hand a second pump part (2), hereinafter referred to as the drive pump part, intended to drive the submersible pump part, the submersible pump part communicating via a line (3) with a cylinder chamber (7) arranged in the drive pump part, which is provided with a valve capable of opening a connection between the cylinder chamber and a discharge point ( 6) on the piston pump, wherein the drive pump part is arranged to supply during a drive phase (Fig. 1) by means of a drive piston (12) a quantity of the liquid from the cylinder chamber down through said line (3) to the submerged pump part, and wherein the submerged pump part is arranged to feed during a pumping phase (Fig. 2) by means of a working piston (39) the liquid to be required, in the opposite direction up through said line, characterized in that the valve is constituted by a in the cylinder chamber (7) movable, hollow piston (9), within which said drive piston (12) is displaceable, and said connection being constituted by at least one channel (21) in the drive piston (12), which channel has a first end which communicates with the cylinder chamber (7), and a second end communicating with the tapping point (6), and wherein the hollow piston (9) is capable of exposing or blocking said second end of the channel in the event of a relative displacement between the pistons (9, 12). (21), ie open resp. closing said connection, and the drive piston (12) is capable of, under the influence of the liquid supplied during the pumping phase of the working piston (39), lifting and displacing relative to the hollow piston (9), so that said other end of the channel ( Zl) is exposed and said connection is opened.

Piston pump according to claim 1, characterized by an adjustable stop means (24, 26) for limiting the mutual movement of the pistons (9, 12). ..._____ f * QH ﬁ I- * strl-.rå- “Ét _" ~ "'" °' - ~ "--- ° - ~" '* - a4n1§s9-A 10 15 20 25

Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston (12) is arranged to carry the hollow piston (9) during a predetermined part of its movement.

Piston pump according to one of the preceding claims, characterized by the wall of the cylinder chamber (7). that the hollow piston (9) is sealed

Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston (12) seals against the hollow piston (9) only via an annular edge (20) thereon.

Piston pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston (12) is operatively connected to a drive device (16).

Piston pump according to Claim 6, characterized in that the ability of the drive piston (12) to lift is facilitated in that the drive device is provided with a disengagement device (17, 18) which is arranged to disengage the drive piston (12). ) from the drive device, when the drive piston has reached the maximum stroke. POQR QUIÅLÉTY