DE3329882A1

DE3329882A1 - Kolben mit zusammengesetztem rueckventil

Info

Publication number: DE3329882A1
Application number: DE19833329882
Authority: DE
Inventors: Amnon M. Caracas Vadasz Fekete
Original assignee: Intevep SA
Current assignee: Intevep SA
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-08-18
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3329882C2; CA1221874A; JPS59136587A; US4591315A; JPH0427391B2; JPH0427392B2; BR8303194A; JPS59136588A

Description

INTEVEP, S.A.

Urb. Santa Rosa, Los Taques, Miranda, Venezuela

Kolben mit zusammengesetztem Rückventil.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Beschränkungen aufzuheben, die sich hinsichtlich von in Pumpen (oder Kompressoren) befindlichen Kolben ergeben,

die nach dem Prinzip der Verdrängung arbeiten, um eine ίο

Pumpe (oder einen Kompressor) mit einem optimalen Druckverhältnis zu schaffen, und den möglichen Durchflußquerschnitt durch ein zusammennesetztes bzw. doppelseitiges Rückventil, welches am Kolben befestigt ist, zu maximieren.

Der Kolben, welcher diese Aufgaben löst, wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen zylindrischen Körper gebildet, welcher innerhalb eines weiteren Zylinders verschoben wird, einen Schaft, welcher eine periodische Bewegung auf ein Absperrorgan überträgt, welches mit einem oder mehreren Ringen über einen Sitz kontaktierbar ist, welcher seinerseits mit dem zylindrischen Körper über einen weiteren Sitz in Kontakt kommen kann, und zwar in der einen Richtung, sowie durch jedwedes weitere Verfahren, welches die Bewegung des Schafts auf den zylindrischen Körper in der anderen Richtung übertragen kann.

Der Kolben der vorliegenden Erfindung stellt, zusammen mit einem Rückventil, welches am Zylinder befestigt ist, innerhalb dem der Kolben verschoben wird, eine Pumpe dar, welche verwendet werden kann, um sehr viskose Flüssigkeiten mit oder ohne einem Gehalt von suspendierten Festkörperteilchen zu pumpen. Wenn ein weiteres Rückventil so an dem Zylinder befestigt ist, in welchem der Kolben verscho-

ben wird, daß der Kolben zwischen den beiden·Rückventilen verschoben wird, so kann die Pumpe (oder der Kompressor) auch Fluide mit einem hohen Gehalt an gelösten Gasen und/ oder Wasserdampf pumpen.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und seine Betriebsweise als Teil einer Pumpe (oder eines Kompressors) beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, daß. diese DarStellungsart nur zu Zwecken der Erläuterung dient und in keiner Weise begrenzend ist.

Die Fig. 1 ist eine Darstellung der zusammengesetzten Teile gemäß der vorliegenden Erfindung. 15

Fig. 1 stellt eine mögliche Konstruktion .des Kolbens dar, welcher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der Kolben wird innerhalb eines Zylinders 1 verschoben und wird von einem zylindrischen Körper 2, einem Schaft 3, einem Absperrorgan 4 und einem Ring 5 gebildet. Das Absperrorgan 4, der Ring 5 und der Ort im zylindrischen Körper 2, wo der Ring 5 aufsitzt, stellen das fahrende Rückhaltebzw. Flußventil 6 dar.

Nachdem das fahrende : Ventil 6 am Saugende des Kolbens angeordnet ist, ist das Druckverhältnis bzw. der Druckquotient innerhalb der Pumpe optimal.

Der freie Raum zwischen dem Schaft 3 und dem Inneren des

zylindrischen Körpers 2 stellt den einzigen Faktor dar, welcher den Durchflußquerschnitt durch den Kolben begrenzt; es ist daher möglich, den Durchflußquerschnitt durch das fahrende Ventil 6 zu optimieren, indem dieses Ventil konstruktiv so ausgebildet wird, daß der Durchflußquerschnitt zwischen dem Absperrorgan 4, dem Ring 5 und dem Zylinder 1 gleich ist dem Durchflußquerschnitt zwischen dem Sc^uift 3 und dem Inneren des zylindrischen Körpers

Im folgenden wird der Betrieb des Kolbens erläutert. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist im Zusammenhang mit seiner Anwendung bei Pumpen dargestellt, bei denen der Schaft in einer vertikalen Richtung bewegt wird, wie bei den in der Erdölindustrie verwendeten, unterirdischen Pumpen. Die Erklärung der Betriebsweise ist für alle Pumpen (oder Kompressoren) gültig, welche das Prinzip der Verdrängung benutzen. Wenn der Schaft in einer anderen als vertikalen Richtung bewegt wird, so brauchen nur diejenigen Gravitationskomponenten betrachtet werden, die in der vertikalen Richtung wirken.

Während des Betriebes der Pumpe, wenn der Schaft 3 beginnt, von seiner extremen oberen Position herunterzukommen, ist das ringförmige Rückventil 7 (welches am Zylinder 1 auf der Entladungsseite des Kolbens befestigt ist), welches bei Bedarf wahlweise verwendet wird, wenn sich innerhalb des Fluids ein hoher Gehalt an Gasen und/oder Wasserdampf gelöst befindet, geschlossen, und es beginnt damit, die Gegendruckeffekte und die Effekte des Gewichts der Fluidsäule, die oberhalb des Ventils angeordnet ist, zu tragen; mittlererweile senkt sich der Kolben unter der mechanischen Wirkung des Schafts 3 ab, unterstützt durch die Wirkung des Gewichts der reduzierten Fluidsaule, welche zwisehen dem fahrenden Ventil 6 und dem ringförmigen Ventil 7 angeordnet ist, oder durch die gesamte Fluidsäule, wenn das ringförmige Ventil 7 nicht benutzt wird, bis das Anwachsen des Druckes zwischen dem fahrenden Rückventil 6 und dem festen Ventil 8 (welches am Zylinder 1 auf der Ansaugseite des Kolbens befestigt ist) und in erster Linie die Reibung zwischen dem zylindrischen Körper 2 des Kolbens und dem Zylinder 1 die Bewegung des zylindrischen Körpers 2 aufhalten. Wenn der letztere aufgehalten ist, so wird das Absperrorgan 4, welches am Schaft 3 befestigt ist, von seinem Sitz im Ring 5 getrennt. Sobald dies auftritt, wird der Ring 5 von seinem Sitz im zylindrischen Körper 2 unter der Wirkung der Schwerkraft und/oder durch irgendeine andere Einrichtung, welche auf ihn die abstei-

gende Bewegung des Schafts 3 überträgt, getrennt. Schließlich wird diese absteigende Bewegung auf den Kolben über den zylindrischen Körper 2 mittels des Absjjerrorgans 4, des Rings 5 oder irgendeine andere Einrichtung übertragen. Die Öffnung des fahrenden Druckventils 6 ist erzwungen, und beruht nicht auf .' Druckunterschied en. Daher müssen die innerhalb des Zylinders 1 zwischen dem fahrenden Bh^u-cWveηti 1 6 und dem festen Ventil 8 vorhandenen Fluide nicht komprimiert werden. Wenn der Kolben nach unten geht, so fließen diese Fluide durch das fahrende Ventil 6 und den zylindrischen Körper 2.

Sobald der Kolben seine extreme untere Position erreicht und der Schaft 3 beginnt, sich anzuheben, stellt das Ab-

¹^ sperrorgan 4 einen Kontakt mit seinem Sitz im Ring 5 her und nun heben sich beide an, wobei das fahrende Ventil 6 geschlossen wird, sobald der Ring 5 mit seinem Sitz auf dem zylindrischen Körper 2 einen Kontakt herstellt. Sobald das fahrende Ventil 6 schließt, wird die ansteigende Bewegung auf den Kolben übertragen; all dies geschieht, wenn die relative Geschwindigkeit des Fluids zu beiden Seiten des Ventils gleich Null ist. Während sich der Kolben ansteigt, wird ein Druckabfall innerhalb des Zylinders 1 zwischen dem fahrenden Ventil 6 und dem stationären Ventil 8 erzeugt, bis dieser Druck geringer ist als der Eigendruck des Tanks (irgendein Behälter oder Ort, wo das Fluid angeordnet ist), dann öffnet sich das zuletzt genannte Ventil und erlaubt den Fluß des Fluids vom Tank zum Inneren des Zylinders 1. Wenn ein ringförmiges Ventil

benutzt wird, sofern dies der Gehalt an Gas und/oder Wasserdampf im Fluid es erfordert, wird mittlererweile das innerhalb des Zylinders zwischen dem fahrenden Ventil 6 und dem ringförmigen Ventil 7 vorhandene Fluid komprimiert, bis der Druck in diesem Gebiet höher ist als die

Gegendruckeffekte und höher als das Gewicht der Fluidsäu-Ie, welche auf das ringförmige Ventil 7 einwirkt, wobei sich in diesem Falle das Ventil öffnet und den Ausfluß des Fluids erlaubt.

Wenn schließlich der Kolben die extreme obere Position erreicht und beginnt, sich abzusenken, so schließt sich das Ventil 8 und der Pumpzyklus wird wiederhol^.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind folgende:

1. Vor dem Beginn des Ansaugzyklus des Kolbens induziert der Schaft 3 die Bewegung auf das Absperrorgan 4 und folglich auf den Ring 5, wobei beide über die En-tfernung des Sitzes des Rings 5 im zylindrischen Körper 2 verschoben werden, und sie beginnen, die öffnung des Rückventils zu schließen. All dies findet statt, wenn die relative Geschwindigkeit des Fluids an beiden Seiten des Rückventils gleich Null ist; daher ist die Abnutzungswirkung des Fluids auf die Teile des Kolbens praktisch eliminiert.

2. Nachdem das fahrende Rückventi1, welches innerhalb des Kolbens angeordnet ist, schließt, bevor das Ansaugen des Kolbens beginnt, ist das gepumpte Volumen praktisch gleich

dem maximalen Volumen.

3. Wenn das gepumpte Fluid einen hohen Gehalt an Gasen und/oder Wasserdampf enthält, eliminiert die Tatsache, daß das fahrende Rückventil in einer gezwungenen Art und Weise (also mechanisch) öffnet, und nicht aufgrund von Druckdifferenzen, in einem einzigen Kolbenhub die mögliche Bedingung des Blockierens durch Gase und/oder Wasserdampf.

4. Wenn die Pumpe so eingebaut ist, daß der Schaft in einer 30

anderen Richtung als in der Horizontalen bewegt wird, so besteht die Möglichkeit, daß sich im Fl uid'suspendierte • Festkörperteilchen auf das fahrende Rückve'ntil ablagern können. Die Position des Absperrorgans im Kolben

ist derart, daß der Fluß des Fluids dieses Ventil entla-35

sten kann.

5. Das Absperrorgan 4 und der Ring 5 können so ausgebildet sein, daß das fahrende Ventil den maximalen Durch-

flußquerschnitt aufweist, der bei einem zusammengesetzten Rück-Absperrorgan möglich ist, wodurch hinsichtlich der Dynamik der Fluide die optimalen Charakter_vi,sti ka möglich werden.

Anwendungsgebiete der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pumpenausrüstung (oder Kompressorausrüstung-) , welche das Prinzip der Verdrängung benutzt, zu dem Zwecke, irgendeine Art von Fluid zu pumpen (oder zu komprimieren); insbesondere ist die Erfindung geeignet zum Pumpen von sehr viskosen Fluiden mit oder ohne Gehalt an Gas, und/oder

Wasserdampf, und/oder suspendierten Festkörperteilchen. 15

Claims

D-8023 Munchen-Pullach, Wiener'str* 2; Tel. (089) 7 93*30 71; Te'ex 5*2*12 147 bros d; Cables: «Patentibus» München

INTEVEP, S. A.

Urb. Santa Rosa

Los Teques, State of Miranda, Venezuela

Ihr Zeichen: _ . __ Tag: «-„„

Your rei: Case 102 Date: 18. August 1983

Re/pr

PATENTANSPRÜCHE

\J Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß er zu seinem Betrieb und seinem speziellen Zweck ein fahrendes Rückventil umfaßt, welches mechanisch öffnet und schließt und in demjenigen Ende des Kolbens angeordnet ist, welches dem feststehenden Rückventil am nächsten liegt, welches am Zylinder befestigt ist, in welchem der Kolben verschoben wird.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er fur seinen Betrieb und seinen speziellen Zweck, ein fahrendes Ventil umfaßt, welches von einem oder mehreren Absperrorganen gebildet wird, welche an einem oder mehreren Schäften befestigt sind, sowie von einem oder mehreren Ringen. Der Schaft induziert auf den Kolben seine aufsteigende Bewegung über das Absperrorgan und den Ring (bzw. die Ringe).
3. Kolben nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Position des fahrenden Rückventils, welche eine optimale Druckbeziehung ermöglicht, wenn die Purnpwirkung (oder Kompressionswirkung) stattfindet.
4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mögliche Durchflußquerschnitt über das fahrende Rückventil maximiert wird, welches von einem doppelseitigen Verschlußorgan dargestellt wird.
5. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglichkeit der Störung bzw. Verstopfung des Fluidflusses aufgrund einer Ablage von im Fluid suspendierten Festkörperteilchen reduziert wird.
6. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem einzigen Hub jegliche Möglichkeit des Blockierens durch Gas und/oder Wasserdampf eliminiert wird.