SE456686B - Kolvpumpaggregat - Google Patents

Description

456 686 - . 2 ¿ schematiskt pumpaggregatet i olika arbetslägen under en arbets- cykel.

Som framgár av exemplet i fig. 1 består en komplett pump- installation av en drivanordning 1, en utmatningsanordning 2, ett pumpaggregat 3 och en förbindelseledning 4 för uppfordring av vätskan fràn pumpaggregatet till utmatningsanordningen.

Drivanordningen 1 och utmatningsanordningen 2 är sammanbyggda i en enhet som bildar ett pumpstativ 5, som är anordnat ovan marknivá och uppbäres av en konsol 6. I det visade exemplet bildas pumpstatívet av ett hus 7, genom vilket en tryckstàng 8 sträcker sig och styres i en fast anbragt styrhylsa 9. I pump- huset 7 är anordnat en uppsamlingsbehàllare 10 för vätskan som tryckes upp i uppsamlingsbehállaren via ett från förbindelse- ledningen 4 in i pumphuset sig sträckande rör 11.

' Mitt för dess mynning sträcker sig ett anslagsorgan för vätskan i forn1'av ett skivformigt element 12, inrättat att vända den uppfordrade vätskeströmmen i riktning nedåt i vid sidan om röret. Samlingsbehållaren 10 uppvisar ett utloppsrör 13 genom vilket den uppfordrade vätskan bringas att utströmma.

En mindre del av vätskan bringas att inströmma genom en öppning 14 i styrhylsan 9 för att bilda smörjning i glidytorna mellan styrhylsan och den i riktning upp- och nedgàende tryckstángen 8. Tryckstángens rörelse âstadkommes medelst en pumparm 15, som utgöres av en tvàarmad hävstàng, som är svängbart lagrad kring en ledtapp 16 i en andra arm 17 och i en ledtapp 18, anbragt på en hylsa 19, som är fastsatt vid tryckstången 8. Denna styres i en övre styrhylsa 20 belägen utanför pumphuset 7.

Pumpaggregatet. 3 befinner sig i ett borrhàl 21 eller brunn, nedsänkt i en volym av den vätska som skall uppfordras.

I flertalet fall och i det visade exemplet är vätskan vatten, som fyller brunnen till en viss nivå 22. I det visade exemplet uppbäres pumpaggregatet 3 mekaniskt av ett flertal rör 23, vilka omsluter tryckstángen 8 och är sinsemellan sammankopplade i längder medelst flänsar 24.

Pumpaggregatet 3 enligt uppfinning är, såsom framgår av fig. 2, uppbyggt av två koaxiellt sig sträckande cylinderenhe- ter, en inre cylinderenhet 25 och en vid denna fast anbragt . 456 686 yttre cylinderenhet 26. I den inre cylinderenheten är en kolv- enhet 27 förskjutbar i en fram- och átergäende rörelse i en cylinderkammare 28, som av kolvenheten är uppdelad i en övre och en nedre cylinderkammardel 29, 30, vilkas volym varierar alltefter kolvenhetens 27 läge i cylinderkammaren 28. Den inre cylinderenheten 25 är i huvudsak sluten, men uppvisar vissa öppningar, nämligen en hylsformig genomföring 31 för tryck- stången 8, som i sin nedre ände uppbär kolvenheten 27 och i sin övre ände är ansluten till drivanordníngen 1 för drivning av pumpaggregatet. Vidare är upptill anordnande intagsöppningar 32 för vattnet som skall uppfordras till utmatningsanordningen 2.

Vattnet intages härvid från den omgivande vätskesamlingen, i vilken pumpaggregatet 3 således är nedsänkt. öppningarna 32 kan utgöras av två eller flera öppningar som sträcker sig i en yta av ett koppformigt parti 33, som i det visade exemplet är lös- tagbart förbundet med cylinderenhetens 25 cylindriska vägg 34.

Detta är i det visade exemplet anordnat så, att två stänger 35, av vilka i fig. 1 visas en stáng, är nedtill förankrade i var sitt vid den yttre cylinderenheten 26 fast anbragt öra 36 och är upptill förda genom var sin konsol 37, som är fast anbragt vid ett rörparti 38, som omsluter genomföringen 31 för tryck- stången. Stängerna 35 uppvisar upptill ett gängat parti, pá vilket en mutter 39 är àtdragen, varigenom den koppformiga enheten 32 tätande fasthàlles vid pumpaggregatets cylindriska vägg 34. Nedtill i den inre cylinderenheten 25 är anordnade ett flertal lämpligen ríngformigt anordnade utloppsöppningar 40, medelst vilka den inre cylinderenhetens nedre cylinderkammardel 30 står i kommunikation med en mellan den yttre cylinderenheten 26 och den inre cylinderenheten bildad ringformig yttre cylin- derkammare 41.

Den yttre cylinderkammaren 41 uppvisar ett utloppsrör 42, som är anslutet till den yttre cylinderenhetens cylindervägg 43 och står i kommunikation med den ringformiga cylinderkammaren 41 medelst öppningar 44, som i det visade exemplet är lång- sträckta för att ge maximal genomströmningsyta. Utloppsröret 42 uppvisar vidare en backventil 45, som kan vara av konventio- nellt slag med en ventilkropp 46, som strävar att intaga stängt 456 686 , 4 läge mot ett säte 47 så länge ej övertryck underifrån lyfter ventilkroppen från sitt stängda läge, till öppet läge, i vilket vatten tillåtes att strömma i riktning uppåt. Den i utlopps- röret 42 inneslutna kanalen är via backventilen ansluten till den i fig. 1 visade förbindelseledningen 4, som leder till, utmatníngsanordningen 2. r Kolvenheten 27 enligt uppfinningen är inrättad att tillå- ta överströmning av vätska mellan den övre cylinderkammardelen 29 och den nedre cylinderkammardelen 30 under kolvens rörelse i riktning uppåt mot inloppsöppningarna 32, men att vara sluten så att överströmning ej sker under kolvenhetens rörelse i rikt- ning nedåt mot utloppsöppningarna 40. För detta ändamålet är vid utföringsformen enligt fig. 2 anordnad en överströmnings- kanal 48 som är helt öppen i riktning nedåt och uppvisar ett antal sidoriktade öppningar 49 orienterade i anslutning till kolvenhetens övre parti. I det visade exemplet är kolvenheten uppdelad i en inre, fast del 50, som är i princip fast förbun- den med tryckstången 8 eller åtminstone obetydligt rörlig rela- tivt tryckstàngens 8 längdaxel. Däremot kan kolvenheten vara vridbart lagrad relativt tryckstången 8. Kolvenheten 27 uppvi- sar vídare en relativt den fasta delen 50 ett begränsat stycke åtminstone axiellt förskjutbar, hylsformig del 51, vars yttre i huvudsak cylindriska mantelyta 52 ansluter tätande mot den inre cylinderenhetens 25 mantelyta 53 som bildar cylinderloppet.

Ringformiga spår 54 i den rörliga kolvdelen 51 innebär en tät- ningsfunktion genom uppträdande turbulenser runt spåret 54. Den rörliga kolvdelen S1 är medelst en tryckfjäder 55 förspänd så att den strävar att inta det i fig. 2 visade stängda läget, i vilket öppningarna 49 är tillslutna. Tryckfjädern 55 är inspänd mellan ett fjädersäte på den fasta kolvdelen 50, vilket bildas av ett ringformigt flänsparti 56, och en cirkelringformig yta av den rörliga kolvdelen 51.

Fig. 3 visar kolvenheten 27 i sitt öppna läge, dvs med överströmningskanalen 48 öppen genom att den rörliga kolvdelen 51 under kolvenhetens uppâtgående rörelse av övertrycket i cylinderkammardelen 29 pressas nedåt relativt den fasta kolv- delen 50 så att tryckfjädern S5 komprimeras, varvid öppningarna i! 456 686 49 frilägges och vätska kan strömma över från den övre cylin- derkammardelen 29 till den nedre cylinderkammardelen 30.

Fig. 4 visar en andra utföringsform av kolvenheten, som här betecknas med 127. I detta exempel är kolvenheten till sin huvudsakliga del ej axiellt förskjutbar relativt tryckstàngen 8, utan uppvisar i stället en ventilskiva 57, vilken är axiellt förskjutbar ett begränsat stycke relativt tryckstângen 8. Ven- tilskivan 57 är förspänd mot kolvenhetens undersida 58 medelst en tryckfjäder 155, som är inspänd mellan ventilskivan 57 och ett säte pá tryckstångens 8 ände, som utgöres av en fläns 156 på denna. Kolvenheten 127 uppvisar här ett antal runt tryck- stången 8 fördelade genomgående genomströmningskanaler 151, som mynnar i sin ena ände på kolvenhetens ovansida och i sin andra ände på kolvenhetens undersida och tillslutes där av ventil- skivan 57 i det i fig. 4 med heldragna linjer visade stängda läget. Vid en uppàtgáende rörelse hos kolvenheten 127 pressas ventilskivan 57 mot verkan av fjädern 155 till ett med punkt- streckade linjer antytt öppet läge varvid överströmningskana- lerna är öppnade och vätska kan strömma från cylinderkammarens 28 övre del 29 till dess nedre del 30.

Genom den ovan beskrivna konstruktionen erfordras ej någon bottenventil hos pumpaggregatet, vilket är av fördel från tillförlitlighetssynpunkt. I botten visas endast en bottenplugg (se fig. 2) som är insatt i en hylsa 59 så konstruerad att båda cylindrarna 25, 26 kan tömmas vid bottenpluggens avlägsnande.

Detta är så löst att den inre cylindern 25 uppvisar i sin gavel en öppning 60, medan i den yttre cylindern 26 är anordnade sidoriktade öppningar 61 i ett förlängningsparti av hylsan 59, vilket bildar ett uppstagande distanselement, som lägesháller den inre cylindern i den yttre cylindern.

Pumpaggregatets funktion skall principiellt beskrivas med hänvisning till fig. 5-8.

Fig. 5 visar ett läge, i vilket kolvenheten 27 befinner sig upptill i den inre cylinderenheten 25, varvid ett tryck applicerats pá tryckstángen medelst nedtryckning av manöverar- men 15, vanligen medelst handkraft. Det förutsättes härvid att vätska förefinnes i den inre cylinderenhetens 25 båda 456 686 cylinderkammardelar 29 och 30 samt i den yttre cylinderenhetens ringformiga kammare 41 och även utloppsröret 42. Genom trycket pà tryckstången 8 i pilens 62 riktning applicerar kolvenheten 27 ett tryck mot den i den nedre cylinderkammardelen 30 inne- slutna vattenvolymen. Kolvenhetens överströmningskanal 48 hål- les därigenom stängd eftersom den rörliga kolvdelen 51 under inverkan av tryckfjädern 55 hålles i stängt läge, tillslutande öppningarna 49.

Som framgår av fig. 6 förflyttas kolvenheten 27 genom sitt cylinderlopp så att den i den nedre cylinderkammardelen 30 inneslutna vattenvolymen bringas att utströmma genom öppningar- na 40 ut i den yttre cylinderenhetens 26 ringformiga yttre cylinderkammare 41 varigenom backventilen 45 hálles öppen så att vatten kan strömma förbi denna och uppfordra vatten en sträcka som motsvarar den i den inre cylinderenheten inneslutna vattenvolymen minus kolvenhetens 27 volym.

Genom. kolvenhetens 27 nedåtgående rörelse uppstår ett undertryck i den övre cylinderkammardelen 99, varigenom vatten sugs in genom intagsöppningarna 32 så att den övre cylinderkam- mardelen successivt vattenfylles allteftersom dess volym ökar.

Detta sker under kolvenhetens hela nedåtgående rörelse.

När kolvenheten 27 nått sitt nedre ändläge nära den inre cylinderenhetens 25 gavelvägg, vilket läge motsvaras av nedre ändläget hos manöverarmen 15, vars rörelse lämpligen begränsas av någon form av stoppanslag, ändrar man den nedåtriktade tryckrörelsen till en uppåtriktad lyftrörelse hos tryckstàngen 8 genom att man lyfter, dvs uppsvänger manöverarmen 15.

Efter det uppnådda vändläget och vid lyftning av tryck- stången 8 skapas ett övertryck i den övre cylinderkammardelen 9, varigenom kolvenhetens 27 rörliga del 51 pressas i riktning nedåt mot verkan av tryckfjädern 55, vilket medför att över- strömningskanalen 48 öppnas eftersom öppningarna 49 friläggs.

Härigenom bringas vattnet att strömma genom kolvenheten i pilar- nas riktning så att den nedre cylinderkammardelen tillföres vatten från den övre cylinderkammardelen, samtidigt som back- ventilen under kolvenhetens hela uppåtgående rörelse i cylin- derloppet hälles stängd så att vattenpelaren i förbindelse- ~ 456 686 .' - 7 ~ ledningen 4 ej strömmar i riktning bakåt nedåt. I fig. 8 visas cylinderenheten 27 under dess väg i riktning uppåt i den inre cylinderenheten under kontinuerlig överströmning av vatten från den övre cylinderkammardelen till den nedre. När kolvenheten 27 nått sitt övre ändläge, som visas i fig. 5 och den uppàtgående rörelsen upphört, omställes överströmningskanalen till stängt läge, som visas i fig. 5 och en arbetscykel fullföljts. Däref- ter igángsättes efterföljande arbetscykel med nedåtgående rörelse hos kolvenheten som resultat av att manöverarmen 15 åter nedsvänges varvid successivt uppfordras ny vattenvolym resulterande i att den i förbindelseledningens 4 stående vatten- pelare successivt tryckes uppåt till uppsamlingsbehållaren 10, se fig. 1, och bringas att strömma ut genom utloppsröret 13.

Medelst uppsamlingsbehâllaren sker ej utjämning av den satsvisa uppfordringen för varje pumpslag så, att en relativt jämn ut- strömning genom utloppsröret sker.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och pá ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras på ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempel- vis är det tänkbart att den yttre cylinderenheten 26 har en avsevärt mycket lägre höjd, exempelvis med sin övre vägg belä- gen strax ovanför utloppsöppningarna 40 i den inre cylinderkam- marenheten så att utloppsrörets 42 förbindelseöppningar 44 blir belägna mitt för utloppsöppningarna 40.

Claims (1)

456 686 PATENTKRAV

1. Anordning vid kolvpumpaggregat bestående av en inre cylinderenhet (25) och en denna åtminstone delvis omslutande yttre cylinderenhet (26), som sträcker sig koaxiellt med den inre cylinderenheten, varvid bildas en inre cylinderkammare (28) , vilken är belägen i den inre cylinderenheten, en yttre cylinderkanunare (41), som bildas av ett utrymme som är beläget utanför den inre cylinderenheten, varjämte en kolvenhet (27) är rörlig fram och åter i den inre cylinderkammaren och manövreras medelst en till kolvenheten kopplad stötstång, som av en manö- vermekanism bringas att röra sig fram och åter, varvid pump- aggregatet är inrättat att nedsänkas i en samling av den vätska, som skall pumpas till en högre nivå ovanför en vätske- nivà (22), känneteqknad därav, att den inre cylinderenheten (26) upptill uppvisar inloppsöppningar (32) för intag av vätska från vätskesamlingen till en övre cylinder- kammardel (29) av cylinderkammaren (28) och att nedtill i den inre cylinderenheten är anordnade utloppsöppningar (40) för utlopp av vätska från en .av kolvenheten (27) avskild nedre cylinderkammardel (30) av cylinderkammaren, till den yttre cy- linderkammaren (41) och därifrån via en backventil (45) upp till en utmatningsanordning (2) för vätskan, att kolvenheten (27) uppvisar åtminstone en överströmningskanal (48/ 148) och en ventilmekanism, så inrättade, att under kolvenhetens (27) rörel- se i riktning från inloppsöppningarna (32) mot utloppsöppning- arna (40) nämnda överströmningskanal hålles stängd, varigenom vätska bringas att under kolvenhetens nedåtgående rörelse ut- strömma genom utloppsöppningarna (40) och ut i den yttre cy- linderkammaren (41) och därifrån vidare upp via backventilen (45), som därvid hålles öppen, och upp mot utmatningsanord- ...................( 456 686 ningen (2) , samtidigt som vätska bringas att insugas i den övre cylinderkammardelen (29) via inloppsöppningarna (32) samt att under kolvenhetens (27) uppåtgående rörelse backventilen (45) bringas att hållas stängd, varvid nämnda ventilmekanism i kolvenheten omställes så att nämnda överströmningskanal (48) hålles öppen tillåtande att vätska strömmar över från den övre cylinderkammardelen (29) till den nedre cylinderkammardelen (30). 'K