SE467795B

SE467795B - DEPLACEMENT PUMP MAKES SIGNIFICANT VERTICAL COLLECTION

Info

Publication number: SE467795B
Application number: SE8900237A
Authority: SE
Inventors: Stig Lundbaeck
Original assignee: Stig Lundbaeck
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1992-09-14
Also published as: BR9007049A; ES2044558T3; DE69002613D1; AU631181B2; EP0455696B1; EP0455696A1; DK0455696T3; ATE92593T1; SE8900237L; SE8900237D0; WO1990008898A1; JPH04503985A; DE69002613T2; AU4952590A

Abstract

A submersible positive-displacement pump comprises a pump housing (10A/10B) having an inlet (11) at its lower portion and an outlet (17-19) at its upper portion, a variable-volume pump chamber (21) which is provided at the lower portion (10A) of the pump housing and communicates with the inlet through an annular passage (29) having a one-way inlet valve (23) and communicating with the outlet through an opening (20) controlled by a one-way outlet valve (30). A displacement member (27) below the pump chamber (21) is connected with a lifting member (28) which extends upwardly from the pump housing and is connected to a driving device. By means of the lifting member the displacement member can be reciprocated vertically for reducing and increasing the volume of the pump chamber. The pump chamber (21) is defined partly by a circumferentially extending pump housing wall (22) and partly by a sealing coolar (23) which bridges the annular passage (29) and one circumferential end of which is movable in the pump chamber towards and away from the pump housing wall (22) in order to open and close the passage under the influence of a pressure differential between the pump chamber (21) and the inlet (11).

Description

467 795 10 15 20 25 30 35 2. skall kunna anbringas i underdelens insnörda parti 13 kan det senare vara delat så att det lätt kan utvidgas. En efter monteringen av överdelen 10B anbringad låsring 15 säkerställer att överdelen fasthålls pålitligt. Överdelens insnörda parti 14 övergår uppåt i ett mellanparti 16, som först vidgar sig och sedan åter smalnar av uppåt mot en utloppshals 17. 467 795 10 15 20 25 30 35 2. should be able to be applied in the constricted portion 13 of the lower part, it may later be divided so that it can be easily extended. One after mounting the top 10B mounted locking ring 15 ensures that the upper part is held reliably. The constricted portion 14 of the upper part merges upwards into an intermediate portion 16, which first widens and then narrows again upwards towards an outlet neck 17.

Till denna är ett stigrör eller en stigslang 18 ansluten. Ovanför insnör- ningen 14 bildar överdelens mellanparti 16 ett utloppsrum 19. Detta kommunicerar med underdelen 10A genom den cirkulära centrala öppning 20 som överdelens insnörning 14 avgränsar.A riser or a hose 18 is connected to this. Above the constriction 14, the intermediate portion 16 of the upper part forms an outlet space 19. This communicates with the lower part 10A through the circular central opening 20 which the constriction 14 of the upper part delimits.

Omedelbart under öppningen 20 har pumphuset 10A/10B en pumpkammare 21.Immediately below the opening 20, the pump housing 10A / 10B has a pump chamber 21.

Denna avgränsas i sidled eller tvärriktningen till en del av insidan 22 på den undre delen av insnörningen 14 och till en del av en som inloppsventil tjänande tätningsmanschett eller tätningskrage 23 på en skålformig kropp 24 av böjligt material. Dennas botten 25 är välvd uppåt och avgränsar pumpkamÄ maren 21 nedåt.This is delimited laterally or transversely to a part of the inside 22 of the lower part of the constriction 14 and to a part of one as an inlet valve serving sealing sleeve or sealing collar 23 on a cup-shaped body 24 of flexible material. Its bottom 25 is arched upwards and delimits the pump cam maren 21 down.

Som framgår av ritningsfigurerna har den rotationssymmetriska tätningskragen 23 sedd i axiellt diametralt snitt en bågformig, utåt konvex kontur, varvid kragens största diameter ligger ungefär mitt emellan kragens övre, fria ringkant 23A och dess undre, till bottnen 25 anslutande ringkant 23B och de båda ringkanterna 23A, 23B har ungefär samma diameter. Formen och dimensionerna på tätningskragen 23 och beskaffenheten av det material varav kragen är gjord är så valda och anpassade till varandra, att kragen rör sig bort från pumphusväggen 22 så snart vätsketrycket på utsidan av kragen överstiger trycket i pumpkammaren och omvänt förskjuts till tätande anliggning mot den omgivande pumphusväggen 22 så snart vätsketrycket i pumpkammaren överväger över trycket på utsidan.As can be seen from the drawing figures, it has a rotationally symmetrical the sealing collar 23 seen in axial diametrical section an arcuate, outwardly convex contour, the largest diameter of the collar being approximately midway between the collar upper free ring edge 23A and its lower ring edge connecting to the bottom 25 23B and the two ring edges 23A, 23B have approximately the same diameter. The shape and the dimensions of the sealing collar 23 and the nature of the material of which the collar is made are so chosen and adapted to each other, that the collar moves away from the pump housing wall 22 as soon as the liquid pressure on the outside of the collar exceeds the pressure in the pump chamber and conversely shifts to sealing abutment against the surrounding pump housing wall 22 as soon as the fluid pressure in the pump chamber considers the pressure on the outside.

Givetvis måste materialet i kragen ha sådan hållfasthet och sådan grad av otöjbarhet att kragen kan motstå det hydrostatiska trycket som vattenpelaren i stigslangen ger. En viss elasticitet hos materialet kan vara fördelaktig, men det är lämpligt att i varje fall den övre eller fria ringkanten 23A är töjbar endast i liten grad.Of course, the material of the collar must have such strength and degree of inextensibility that the collar can withstand the hydrostatic pressure that the water column in the riser provides. A certain elasticity of the material can be advantageous, but it is advisable that in each case the upper or free the ring edge 23A is extensible only to a small degree.

Den skålformiga kroppen 24, som med fördel är framställd av plast genom formblâsning, vakuumformning eller någon annan lämplig metod för framställning av tunnvâggiga plastföremâl, uppbärs-av och är företrädesvis fastsatt pâ översidan av en i den undre pumphusdelen 10A vertikalt rörlig kropp 27. Denna tjänar till att vid sin rörelse uppåt förtränga pumpkammaren 21 och därigenom undantränga i denna innesluten vätska uppåt genom öppningen 20 och att vid sin rörelse nedåt tillåta pumpkammaren att åter öka sin volym. q' 10 15 20 25 30 35 467 7395 Förträngningskroppen 27 uppbärs i sin tur av ett lyftorgan 28 i form av en stäng eller lina som gär centralt upp genom pumphuset 10A/10B, dettas utloppshals 17 och stigslangen till en ej närmare visad drivanordning.The cup-shaped body 24, which is advantageously made of plastic by blow molding, vacuum forming or any other suitable method for production of thin-walled plastic articles, supported by and is preferably attached to the top of a vertically movable member of the lower pump housing portion 10A body 27. This serves to displace when moving upwards the pump chamber 21 and thereby displace in the enclosed liquid upwards through the opening 20 and in its downward movement to allow the pump chamber to again increase its volume. q ' 10 15 20 25 30 35 467 7395 The displacement body 27 is in turn supported by a lifting member 28 in shape of a rod or rope that runs centrally up through the pump housing 10A / 10B, this outlet neck 17 and the riser hose to a drive device (not shown).

Drivanordningen bibringar lyftorganet 28 och därmed förträngningsorganet 27 en repetitiv vertikalrörelse över en viss sträcka. Pumphuset kan vara försett med anslag (ej visade), som begränsar vertikalrörelsen i båda riktningarna. Vid sin vertikalrörelse varierar förträngningsorganet 27 höjden och därmed genomströmningsarean på den ringspalt 29 som det avgrän- sar tillsammans med pumphusväggen 22 och som överbryggas av tätningskragen 23. Även i det översta läget för förträngningsorganet är dock spalten 29 tillräckligt vid för att medge en snabb fyllning av pumpkammaren 21.The drive device imparts to the lifting means 28 and thus the displacement means 27 a repetitive vertical movement over a certain distance. The pump housing can be provided with stops (not shown), which restrict the vertical movement of both directions. During its vertical movement, the constriction member 27 varies the height and thus the flow area of the annular gap 29 which it delimits together with the pump housing wall 22 and which is bridged by the sealing collar 23. However, even in the uppermost position of the constriction means, the gap 29 is sufficient to allow rapid filling of the pump chamber 21.

I utloppsrummet 19 finns en på lyftorganet 28 glidrörlig utloppsventilkropp 30 med ett rörformigt, lyftorganet omgivande skaft 31_ och en i ett stycke med dettas nedre del gjord ventiltallrik 32.In the outlet space 19 there is a sliding movable on the lifting member 28 outlet valve body 30 with a tubular shaft 31_ surrounding the lifting means and a valve plate 32 made integrally with its lower part.

Ventiltallriken 32 är anordnad att anligga tätande mot insidan 33 på den övre delen av husdelens 108 insnörning 14 under inverkan av ventilkroppens tyngd och av det hydrostatiska trycket i utloppsrummet 19 när detta tryck överväger över trycket i pumpkammaren 21. Ventilkroppen 30 kan vara gjord av vilket som helst lämpligt material, exempelvis plast, som har större densitet än vatten.The valve plate 32 is arranged to abut sealingly against the inside 33 thereof upper part of the constriction 14 of the housing part 108 under the influence of the valve body weight and of the hydrostatic pressure in the outlet space 19 when this pressure considering the pressure in the pump chamber 21. The valve body 30 may be made of any suitable material, such as plastic, which has larger density than water.

Den visade pumpens arbetssätt beskrivs nedan, varvid pumpen förutsätts vara nedförd ett stycke under grundvattennivän i ett brunnsrör eller brunnshål B vars väggar är antydda med punktstreckade linjer på ritningarna. Därvid hålls pumphuset fastspänt mot rör- eller hålväggarna vid pumphusöverdelens mellanparti 16 under inverkan av det hydrostatiska tryck som vätskepelaren i stigslangen 18 ger i pumphuset. Mellanpartiet 16 är för detta ändamål elastiskt expanderbart i radiell led. För att vatten skall kunna strömma förbi pumpen mellan pumphuset och brunnsröret eller -hålet är pumphusets mellanparti 16 utformat med vertikala spår eller rännor, som bildar ständigt öppna passager mellan översidan och undersidan av mellanpartiet.The operation of the pump shown is described below, the pump being assumed be lowered a bit below the groundwater level in a well pipe or wellbore B whose walls are indicated by dotted lines on the drawings. In this case, the pump housing is kept clamped against the pipe or hole walls at the intermediate portion 16 of the pump housing upper under the influence of the hydrostatic pressure that the liquid column in the riser hose 18 gives in the pump housing. Intermediate Party 16 is for this purpose elastically expandable in radial direction. To water must be able to flow past the pump between the pump housing and the well pipe or the hole is the intermediate portion 16 of the pump housing formed with vertical grooves or gutters, which form constantly open passages between the top and the bottom of the middle party.

I fig. 1 visas pumpen i ett läge nära slutet av den nedåtgående rörelsen hos lyftorganet 28 och därmed hos förträngningsorganet 27 och den skålformiga kroppen 24. Pumpkammarens 21 volym närmar sig således den maximala volymen, men vatten kan fortfarande strömma in genom husöppningarna 11 och den ringformiga passagen 34 mellan pumphusväggen 22 och tätningskragen 23. Ventilkroppen 30 hålls härvid i stängt läge mot det av väggen 33 bildade ventilsätet av trycket från den ovanförliggande vätskepelaren. 467 795 10 15 20 25 30 35 4.Fig. 1 shows the pump in a position near the end of the downward the movement of the lifting means 28 and thus of the displacing means 27 and it cup-shaped body 24. The volume of the pump chamber 21 thus approaches it maximum volume, but water can still flow in through the housing openings 11 and the annular passage 34 between the pump housing wall 22 and the sealing collar 23. The valve body 30 is hereby kept in closed position against it of the wall 33 formed the valve seat by the pressure from the above the liquid column. 467 795 10 15 20 25 30 35 4.

Sá snart iyftorganet 28 höjs och för förträngningsorganet 27 uppåt så att pumpkammaren 21 börjar förträngas, anpressas tätningskragen 23 tätande mot pumphusväggen 22. Förträngningsorganets röreise uppåt medför att vattnet i pumpkammaren 21 pressas upp genom öppningen 20 förbi ventiitaii- riken 32 tiii utioppsrummet 19, så att en motsvarande voiym pressas uppåt i stigsiangen 18. Detta visas i fig. 2.As soon as the lifting member 28 is raised and the displacing member 27 upwards so that the pump chamber 21 begins to narrow, the sealing collar 23 is pressed sealingly against the pump housing wall 22. The upward movement of the constriction member upwards means that the water in the pump chamber 21 is forced up through the opening 20 past the vent realms 32 to the outer space 19, so that a corresponding voiym is pressed upwards in stage 18. This is shown in Fig. 2.

När iyftorganet 28 med förträngningsorganet 27 åter tiiiâts röra sig nedåt, stänger ventiikroppen 30 omedeibart på nytt mot sätesväggen 33, så att pumpkammaren 21 isoieras från det hydrostatiska trycket i utioppsrummet 19. Vattnet kring pumphuset 10A/10B kan därför föra undan den övre deien av tätningskragen 23 inåt och praktiskt taget utan tryckfaii strömma genom den ringformiga passagen 34 in i pumpkammaren 21 (se fig. 1).When the lifting means 28 with the displacing means 27 is again allowed to move downwards, the vent body 30 immediately closes again against the seat wall 33, so that the pump chamber 21 is isolated from the hydrostatic pressure in the outdoor space 19. The water around the pump housing 10A / 10B can therefore carry away the upper part of the sealing collar 23 inwards and practically without pressure-free flow through it annular passage 34 into the pump chamber 21 (see Fig. 1).

Passagen 34 får mycket stor genomströmningsarea genom att den är ringformig och genom att den yta på tätningskragen 23 som pâverkas av det inâtriktade trycket är stor. Vidare är vätskans strömningsväg kort, och pumpkammaren 21 fyiis därför mycket snabbt; i praktiken kan fyiiningstiden aiitid sättas iika med den tid förträngningorganet behöver för att röra sig från sitt övre ändiäge tili sitt undre ändiäge. Pumpen kan därför i prakti- ken utan fyiiningsprobiem arbeta i den takt som drivanordningen förfiyttar iyftorganet och förträngningsorganet. Eftersom pumpkammarens horisonteiia tvärsnittsarea kan göras nästan iika stor som den undre pumphusdeiens invändiga tvärsnittsarea, kan siagvoiymen vara stor även om siagiängden är iiten. ' I det visade utförandet tjänar pumpkammarväggen 22 som ett med tät- ningskragen 23 samverkande fast ventiisäte. Detta utförande är normait att föredra, men det iigger inom ramen för uppfinningen att fästa tätnings- kragen pâ pumphusväggen och ïåta dess undre ringkant 23B samverka med förträngningskroppen 27 såsom röriigt ventiisäte. Även andra modifikationer är naturiigtvis möjiiga inom ramen för uppfinningen.The passage 34 has a very large flow area because it is annular and by the surface of the sealing collar 23 affected by it the inward pressure is large. Furthermore, the flow path of the liquid is short, and the pump chamber 21 is therefore fired very quickly; in practice, the filing time can aiitid is set iika with the time the displacement means needs to move from its upper end to its lower end. The pump can therefore in practice without the filling problem, operate at the rate at which the drive moves the lifting means and the displacing means. Because the pump chamber's horizonteiia cross-sectional area can be made almost as large as the lower pump housing internal cross-sectional area, the siagvoyme can be large even if the siag length is eat. ' In the embodiment shown, the pump chamber wall 22 serves as one with a sealing cooperating fixed vent seat. This design is normally that preferred, but it is within the scope of the invention to attach sealing collar on the pump housing wall and allow its lower ring edge 23B to cooperate with the displacement body 27 as a movable valve seat. Also other modifications are of course possible within the scope of the invention.

Under pumpens stiiiestândsperioder kan vatten iångsamt iäcka meiian ventiikroppen 30 och iyftorganet 28 under inverkan av det hydrostatiska trycket i vattenpeiaren i stigsiangen 18. Detta vatteniäckage är dock ej tiiiräckiigt kraftigt för att orsaka en tryckstegring i pumpkammaren 21 och en därav föijande anpressning av tätningskragen 23 mot pumpkammarväggen 22, utan iäckvattnet kan passera förbi tätningskragen tiii den omgivande vattenmassan. Vattenpeiaren i stigsiangen 18 kan därför sjunka långsamt så att trycket i utioppsrummet 19 utjämnas och fastspänningen av pumphusets meiianparti 16 mot brunnsrörets eiier brunnshåiets vägg så småningom upphör. _ IDuring the standstill periods of the pump, water may slowly evaporate the valve body 30 and the lifting means 28 under the influence of the hydrostatic the pressure in the water column in the ascent 18. However, this water leakage is not sufficiently strong to cause a pressure rise in the pump chamber 21 and a consequent pressing of the sealing collar 23 against the pump chamber wall 22, without the liquid water can pass the sealing collar to the surrounding the body of water. The water level in the riser 18 can therefore sink so slowly that the pressure in the outdoor space 19 is equalized and the clamping of the pump housing meiianparti 16 against the well pipe eiier the wellhead wall eventually ceases. _ IN

Claims

10 15 20 25 30 35 4e7s795 Patent claims _

A displacement pump for substantially vertical collection of liquid, which has a submersible pump housing having an inlet (11) arranged in its lower part for liquid to be pumped, an outlet (17) for pumped liquid arranged in its upper part, and one with the inlet and the outlet communicating variable volume pump chamber (21), a pumping mechanism comprising a displacement means (27) movably arranged in the pump housing and a drive means by means of which the displacement means is drivable for repetitively displacing the pump chamber, the drive means comprising a displacement means ( 28), an inlet check valve (23) inserted between the inlet (11) and the pump chamber (21), and an outlet check valve (30) inserted between the pump chamber (21) and the outlet, characterized in that the inlet (11) communicates with the pump chamber through an annular gap (29 ) between the constriction means (27) and a circumferential wall (22) delimiting the pump chamber (21) in the pump housing (10A / 10B), and the inlet backv the one-piece comprises an annular gap (29) around bridging flexible sealing collar (23), one edge (23B) of which is sealingly mounted on one of the pump elements constituted by the pump housing (10A / 10B) and the constriction means (27) and whose other edge (23A) is movable in the pump chamber (21) towards and from sealing abutment against the other of said pump element under the influence of pressure difference between the inlet (11) and the pump chamber (21).

Pump according to claim 1, characterized in that the pump chamber (21) is delimited downwards by a wall (25) lying on the constriction member (27) or formed therefrom, with which said one edge of the sealing collar is connected, wherein the sealing collar (23 ) and the wall (25) are preferably made in one piece.

A pump according to claim 1 or 2; characterized in that the sealing collar (23) seen in axial diametrical section has an arcuate, outwardly convex contour, its largest diameter being at a distance from both edges (23A, 23B).

Pump according to claim 2 or claims 2 and 3, characterized in that said wall (22) in the pump housing laterally defines an upwardly tapering space (21) in the pump housing, the sealing collar (23) being arranged to 4-67 795 apply sealing to the inside of the wall (22) at this space under the influence of pressure in the pump chamber (21).

Pump according to claim 4, characterized in that the upwardly tapered space (21) via a circular opening (20) upwards merges into a one of the outwardly projecting outlets (19) in the pump housing (10A / 10B) and in that the outflow check valve comprises a vertically movable vent body (30) arranged in the outer space and a space (33) arranged at the transition and the outer space arranged at the transition position.

Pump according to claim 5, characterized in that the valve body (30) is rotatably controlled on the lifting means (28).

Pump according to Claim 5 or 6, characterized in that the outer space (19) is elastically expandable in the horizontal line. (4