DE396915C

DE396915C - Valveless single or double acting pump

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Publication number: DE396915C
Application number: DEB97004D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-12-13
Filing date: 1920-11-19
Publication date: 1924-06-14
Also published as: CH93381A; AT98079B; GB160508A; DK29482C

Description

Ventillose einfach oder doppelt wirkende Pumpe. Es sind bereits ventillose Pumpenkonstruktionen bekannt geworden, bei denen der Kolben auf einer bzw. auf beiden Seiten mit hohlzylindrischen Ansätzen oder Manschetten versehen ist, und bei denen die Steuerung der in diesen Manschetten befindlichen Einlaß- und Auslaßöffnungen durch Drehung des Kolbens erfolgt, während der Kolben oder der als Kolben wirkende Zylinder in achsialer Richtung auf und nieder geht. Ein Nachteil der bisher bekannt gewordenen Konstruktionen -bestand hauptsächlich darin, daß die Anordnung der Einlaß-und Auslaßöffnungen in dem Zylinder wie in dem Kolbenmantel sowie die in dem Zylinderkörper vorgesehenen Führungen sehr verwickelt waren und zahlreiche Krümmungen, Windungen und Verengungen aufwiesen. Dadurch wurden die Reibungswiderstände bei der Pumpenarbeit erhöht sowie Wirbelbildung und ähnliche Verluste verursacht. Ferner erfolgte bei diesen Konstruktionen das Freigeben und Abschließen der Durchgangsöffnungen nur allmählich, so daß während des Durchströmens der Flüssigkeit eine Drosselung derselben erfolgte.Valveless single or double acting pump. They are already valveless Pump designs become known in which the piston on one or on both Sides is provided with hollow cylindrical lugs or cuffs, and where the control of the inlet and outlet openings in these cuffs takes place by rotating the piston, while the piston or acting as a piston Cylinder goes up and down in the axial direction. A disadvantage of the previously known Constructions -was mainly that the arrangement of the inlet and Outlet openings in the cylinder as in the piston skirt as well as in the cylinder body The guides provided were very intricate and had numerous bends and twists and constrictions. This reduced the frictional resistance when working with the pump increases and causes eddy formation and similar losses. Also took place at these constructions only allow the opening and closing of the passage openings gradually, so that as the liquid flows through it is throttled took place.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung derartiger Pumpenkonstruktionen durch eine besondere Anordnung der Zu- und Ableitung der Flüssigkeit zu dem Pumpenzylinder, der Flüssigkeitswege zwischen dem Zylinder und dem Kolben und der in dem Kolbenmantel liegenden Eimaß- und Auslaßöffnungen für die Flüssigkeit.The invention aims to improve such pump constructions by a special arrangement of the supply and discharge of the liquid to the pump cylinder, the fluid paths between the cylinder and the piston and that in the piston skirt lying measuring and outlet openings for the liquid.

Diese Anordnung besteht darin, daß der Pumpenzylinder auf seiner Innenseite mit ringförmigen Schlitzen oder Aussparungen versehen wird, in denen sich der mit hohlzylindrischen Ansätzen oder Manschetten versehene Kolben dichtschließend bewegt. Die Manschetten des Kolbens sind ferner mit Einlaß- und Auslaßöffnungen versehen, deren Höhe dem Pumpenhub gleich ist. Diesen Öffnungen im Kolben entsprechen diametral gegenüberliegend gleich hohe Einlaß- und Auslaßöffnungen im Pumpenzylinder, die entsprechend der achsialen Bewegung und der Drehbewegung des Kolbens mit den Kolbenöffnungen zusammen arbeiten. Sobald der Kolben sich am Anfang oder am Ende seines Hubes befindet, sind die Durchströmungsöffnungen in voller Ausdehnung freigegeben.This arrangement is that the Pump cylinder is provided with annular slots or recesses on its inside, in which the piston, which is provided with hollow cylindrical lugs or collars tightly moving. The sleeves of the piston are also with inlet and Provided outlet openings, the height of which is equal to the pump stroke. These openings In the piston, diametrically opposite, there correspond inlet and outlet openings of the same height in the pump cylinder, corresponding to the axial movement and the rotary movement of the piston work together with the piston openings. As soon as the piston is on At the beginning or at the end of its stroke, the flow openings are full Expansion released.

Die Vorteile der erwähnten Anordnung bestehen darin, daß während der ganzen Dauer des Saughubes wie des Entleerungshubes das Wasser frei und ungehindert durch den Querschnitt der Öffnungen strömen kann. Dadurch wird eine sehr schnelle und vollständige Entleerung unter geringstem Arbeitsaufwand erreicht, da nur geringe Reibungswiderstände zu überwinden sind. Da ferner die Einlaß- und Auslaßöffnungen im Zylinder diametral einander gegenüberliegend und in gerader Linie mit der Zuleitung und Ableitung für die Flüssigkeit angeordnet sind, erfolgt das Einströmen wie das Ausströmen der Flüssigkeit und ihr Durchgang durch die Pumpe ohne jede Richtungsänderung, also auf dem kürzesten Wege und unter Vermeidung aller Krümmungen, \% indungen und Verengungen. Auf diese Weise wird die Bildung schädlicher \@ irbel vermieden oder auf ein möglichst geringes Maß beschränkt und ein gleichmäßiges Arbeiten der Pumpe ohne plötzliche Schwankungen in Kraftbedarf und Fördermenge gewährleistet.The advantages of the arrangement mentioned are that during the the entire duration of the suction stroke and the emptying stroke, the water is free and unhindered can flow through the cross section of the openings. This makes it a very quick one and complete emptying achieved with the least amount of work, since only a small amount Frictional resistance must be overcome. Furthermore, since the inlet and outlet ports diametrically opposite each other in the cylinder and in a straight line with the supply line and discharge for the liquid are arranged, the inflow takes place like that Outflow of the liquid and its passage through the pump without any change of direction, So on the shortest route and avoiding all curvatures, \% indungen and Constrictions. In this way the formation of harmful \ @ irbel is avoided or limited to the lowest possible level and an even operation of the pump guaranteed without sudden fluctuations in power requirement and flow rate.

Die neue Pumpenkonstruktion läßt sich sowohl für einfach wirkende wie für doppelt wirkende Pumpen vorteilhaft verwenden.The new pump design can be used for both single-acting as advantageous to use for double-acting pumps.

Um die Pumpe zur Verwendung in Bohrlöchern oder Tiefbrunnen geeignet zu machen, wird ferner nach der Erfindung der zylindrische Arbeitsraum der Pumpe von einer Ummantelung umgeben, welche in unmittelbarer Verbindung mit der Auslaßöffnung des zylindrischen Gehäuses steht, während durch diese Ummantelung ein Kanal zur Einlaßöffnung des Pumpengehäuses führt. Mit dieser Ummantelung ist das Pumpenrohr verbunden, durch welches die Flüssigkeit abgeführt wird, und welches je nach den vorliegenden Zwecken verlängert werden kann.To make the pump suitable for use in boreholes or deep wells To make, is further according to the invention of the cylindrical working space of the pump surrounded by a jacket which is in direct connection with the outlet opening of the cylindrical housing is available, while a channel through this casing Inlet opening of the pump housing leads. With this jacket is the pump tube connected through which the liquid is drained, and which depending on the can be extended for present purposes.

Die Zeichnungen sollen die Wirkungsweise von Pumpen nach Maßgabe der Erfindung beispielsweise näher erläutern. Abb. i stellt einen Längsschnitt durch eine doppelt wirkende Oberflächenpumpe dar. Abb. 2 ist ein horizontaler Querschnitt nach Linie A-A, Abb. 3 ein solcher nach Linie B-B, Abb. 4. ein solcher nach Linie C-C, Abb. 5 ein solcher nach Linie D-D der Abb. i. Abb. 6 und 7 sind Vertikalschnitte nach Linie E-E der Abb. i und veranschaulichen einzelne Teile der Antriebsvorrichtung in zwei einander entgegengesetzten Stellungen. Abb.8 zeigt einen Teillängsschnitt einer Pumpenbauart für Bohrloch- oder Tiefbrunr@enpumpen und eine abgeänderte Ausführung der Antriebsvorrichtung, während Abb. 9 in einem Längsschnitt, im rechten Winkel zur Abb. 8, dieselbe Vorrichtung von einer anderen Seite zeigt. Abb. io, 1i, 12 und 13 zeigen in einer schematischen Darstellung die verschiedenen Lagen der Ein- und Auslaßöffnungen des Zylinders und des Gehäuses zueinander während eines vollständigen Arbeitsganges.The drawings are intended to show the mode of operation of pumps in accordance with the For example, explain the invention in more detail. Fig. I shows a longitudinal section represents a double acting surface pump. Figure 2 is a horizontal cross-section according to line A-A, fig. 3 such according to line B-B, fig. 4. such according to line C-C, Fig. 5 such a line D-D of Fig. I. Figs. 6 and 7 are vertical sections according to line E-E of Fig. i and illustrate individual parts of the drive device in two opposite positions. Fig.8 shows a partial longitudinal section a pump type for borehole or deep well pumps and a modified version the drive device, while Fig. 9 in a longitudinal section, at right angles for Fig. 8 shows the same device from another side. Fig.io, 1i, 12 and 13 show in a schematic representation the different positions of the and outlet ports of the cylinder and the housing to each other during a complete Operation.

In dem zylindrischen Gehäuse i sind an beiden Enden (Abb. i, 8 und 9) zwei Kolben 2; 3 derart fest eingebaut, daß zwischen ihnen ein Abstand von ungefähr der Länge des Kolbenhubs bleibt, welcher Zwischenraum als Arbeitskammer der Pumpe bezeichnet sei. Zwischen der Außenfläche dieser Kolben und der Innenfläche des zylindrischen Pumpengehäuses ist ein Ringraum .f vorgesehen, dessen Tiefe der Länge des Kolbenhubs entspricht und als Führungsraum für den Zylinder 5 dient. Die Durchmesser der Kolben 2, 3 entsprechen dem lichten Durchmesser des Zylinders 5. Der obere feste Kolben 3 ist mit einer zentralen Durchführung 3-= versehen, durch welche die Kolbenstange 7 geführt ist, welche in fester Verbindung mit einer Trennungswand 5a steht, die den Zylinder 5 in zwei gleiche Hälften teilt, die im folgenden als oberer und unterer Zylinder bezeichnet sind und sich beim Betrieb wechselweise über die entsprechenden Kolben 2, 3 schieben.In the cylindrical housing i are at both ends (Fig. I, 8 and 9) two pistons 2; 3 so firmly installed that between them a distance of approximately the length of the piston stroke, which space remains as the working chamber of the pump is designated. Between the outer surface of this piston and the inner surface of the cylindrical Pump housing an annular space .f is provided, the depth of which is the length of the piston stroke and serves as a guide space for the cylinder 5. The diameter of the pistons 2, 3 correspond to the inside diameter of the cylinder 5. The upper fixed piston 3 is provided with a central passage 3- = through which the piston rod 7 is performed, which is in permanent connection with a partition wall 5a, the the cylinder 5 divides into two equal halves, hereinafter referred to as the upper and lower Cylinders are designated and, during operation, alternately via the corresponding Push piston 2, 3.

Die Wand eines jeden Zylinders besitzt zwei Ausschnitte oder Öffnungen 6, 6a, 6b, 6,7 als Eingangs- und Ausgangsöffnungen, die im Winkel von 9o ° zueinander stehen. Die Öffnungen 6, 6a des oberen Zylinders sind gegenüber denen des unteren Zylinders 6b, 6,: versetzt. In dem Pumpengehäuse i ist eine Einlaßöffnung iz und ihr gegenüber eine Auslaßöffnung ib vorhanden, die mit der Arbeitskammer der Pumpe in Verbindung stehen.The wall of each cylinder has two cutouts or openings 6, 6a, 6b, 6.7 as inlet and outlet openings, which are at an angle of 9o ° to each other stand. The openings 6, 6a of the upper cylinder are opposite those of the lower Cylinder 6b, 6,: offset. In the pump housing i there is an inlet opening iz and Opposite her there is an outlet opening ib which is connected to the working chamber of the pump stay in contact.

Durch die Kolbenstange 7 wird dem mit ihr verbundenen Zylinder 5 eine auf und nieder gehende und drehende Bewegung durch irgendwelche Mittel erteilt, beispielsweise durch folgende Vorrichtung: Das obere Ende der Kolbenstange 7 ist drehbar verbunden mit einem Joch 8 (Abb. i, 8 und 9), das in einer Führung 9 gleitet und mit einer Führung io versehen ist, welche den Kurbelzapfen ii der Kurbelwelle 14 aufnimmt, durch deren Umdrehung die auf und nieder gehende Bewegung des Zylinders 5 mittels der Kolbenstange 7 bewirkt wird. Die Kurbelwelle i4 ist in einem Stützlager 13, i32 gelagert. Einer der Kurbelarme 12 trägt eine Nase 17 (Abb. 6, 7), welche bei der Drehung der Welle abwechselnd an Rollen 15a, 16a der oberen Arme zweier Schaukelhebel 15, 16 angreift, denen dadurch eine hin und her schwingende Bewegung erteilt wird. Mit dem zwischen den unteren Hebe'.armen 15, 16 gleitbar angeordneten Zapfen 18 ist eine in der Längsrichtung verschiebbare Zahnstange ig verbunden, welche bei der Hebelbewegung hin und her geschoben wird.Through the piston rod 7, the cylinder 5 connected to it becomes a up and down moving and turning movement given by any means, for example by the following device: The upper end of the piston rod 7 is rotatably connected to a yoke 8 (Figs. i, 8 and 9) which slides in a guide 9 and is provided with a guide io, which the crank pin ii of the crankshaft 14 receives, through the rotation of which the up and down movement of the cylinder 5 is effected by means of the piston rod 7. The crankshaft i4 is stored in a support bearing 13, i32. One of the crank arms 12 has a nose 17 (Fig. 6, 7), which when the shaft rotates alternately on rollers 15a, 16a of the upper arms of two rocker arms 15, 16 engages, which thereby a back and forth oscillating motion is granted. With the 15 between the lower lifting arms, 16 slidably arranged pin 18 is a longitudinally displaceable rack ig connected, which is pushed back and forth when the lever is moved.

In die Zahnstange ig greift ein Zahnrad 29 (Abb. i und 2) ein, welches mit einer Ringscheibe 3o fest verbunden ist. In der Durchbohrung dieser Ringscheibe ist die Kolbenstange 7 in achsialer Richtung frei beweglich, während dle Drehung des Zahnrades auf die Kolbenstange mittels eines Zapfens 21 übertragen wird, der in die langgestreckte Nut 22 der Kolbenstange eingreift und darin bei deren Auf- und Niedergehen auf und ab gleitet.In the rack ig engages a gear 29 (Fig. I and 2), which is firmly connected to an annular disk 3o. In the bore of this washer the piston rod 7 is freely movable in the axial direction while rotating of the gear is transmitted to the piston rod by means of a pin 21 which engages in the elongated groove 22 of the piston rod and in it when it is opened and descending slides up and down.

Die Arbeitsweise der Pumpe ist folgende Bei der Drehung der Kurbelwelle 14 wird die Kolbenstange 7 und der Zylinder 5 auf- und abwärts bewegt. Die an dem einen Kurbelarm angebrachte Nase 17 greift abwechselnd an die Rollen i5 a, 161 der Schaukelhebel 15, 16 und schwingt diese hin und her, die wiederum den Zapfen 18 und die mit ihm verbundene Zahnstange i9 dabei hin und her schieben und das mit der Kolbenstange 7 verbundene Zahnrad 2o drehen, so daß die Kolbenstange 7 und der Zylinder 5 abwechselnd nach links und rechts gedreht werden. Die Anordnung der Nase 17 ist so getroffen, daß der Pumpenzylinder jedesmal bei seinem Aufwärtsgang um go ° nach der einen, bei seinem Abwärtsgang nach der anderen Seite gedreht wird.The operation of the pump is as follows: When the crankshaft rotates 14, the piston rod 7 and the cylinder 5 are moved up and down. The one on that a crank arm attached nose 17 engages alternately on the rollers i5 a, 161 of the Rocking levers 15, 16 and swings them back and forth, which in turn pushes the pin 18 and push the rack connected to it i9 back and forth and that with the piston rod 7 connected gear 2o rotate so that the piston rod 7 and the Cylinder 5 can be rotated alternately to the left and right. The arrangement of the nose 17 is made in such a way that the pump cylinder turns over every time it goes up go ° is turned to one side, while going downhill to the other side.

Beim Abwärtsgang des Zylinders wirkt der untere Zylinder, dessen Innenraum durch seine Öffnung 6b zunächst in Verbindung mit der Ausflußöffnung ib des Pumpengehäuses steht (Abb. io), als Druckzylinder und schließt bei seinem Niedergang durch seine Drehung allmählich die Auslaßöffnung lb des Gehäuses (Abb. ii), während der obere Zylinder dabei nach und nach mit seiner Öffnung 6 in Verbindung mit der Einlaßöffnung ja des Gehäuses kommt und als Saugzylinder in Tätigkeit tritt. Gegen Ende des ersten Pumpenschlages sind beide Zylinder um go° nach links gedreht (Abb. 12), so daß die Öffnung 6a des oberen Zylinders vor die Auslaßöffnung ib gekommen ist. Beim Anhub wirkt der obere Zylinder als Druckzylinder, der allmählich wieder die Auslaßöffnung ib des Gehäuses verschließt, während der untere Zylinder beim Anhub die Einlaßöffnung i2 öffnet und jetzt als Saugzylinder wirkt (Abb. 13). Gegen Ende des Anhubs sind die Zylinder wiederum um go ° nach rechts in die Ausgangsstellung (Abb. io) zurückgedreht.When the cylinder goes down, the lower cylinder, its interior, acts through its opening 6b initially in connection with the outflow opening ib of the pump housing stands (Fig. io), as a pressure cylinder and closes when it descends through its Rotation gradually increases the outlet opening lb of the housing (Fig. Ii), while the upper Cylinder thereby gradually with its opening 6 in connection with the inlet port yes of the housing and comes into action as a suction cylinder. Towards the end of the first With the stroke of the pump, both cylinders are rotated to the left by go ° (Fig. 12) so that the Opening 6a of the upper cylinder has come before the exhaust port ib. At the lift the upper cylinder acts as a pressure cylinder which gradually re-opens the exhaust port ib of the housing closes, while the lower cylinder on the upstroke the inlet port i2 opens and now acts as a suction cylinder (Fig. 13). Towards the end of the lift are the cylinder is turned back by go ° to the right into the starting position (Fig. io).

\@ enn die Pumpe für Bohrlöcher usw. gebraucht werden soll, ist der zylindrische Arbeitsraum der Pumpe von einer Ummantelung 34 (Abb. 8 und g) umgeben. Durch die Außenummantelung führt ein gegenüber dem Mantelinnenraum abgeschlossener Kanal 34.a zur Einlaßöffnung i2 des , Pumpengehäuses, während der Mantelinnenraum unmittelbar mit der Ausflußöffnung ib in Verbindung steht. Mit Ummantelung 34 ist das Pumpenrohr 35 verbunden, durch welches die Flüssigkeit o: dgl. nach oben befördert wird, und das je nach Erfordernis verlängert werden kann.\ @ hen the pump is to be used for boreholes etc., this is the cylindrical working space of the pump surrounded by a jacket 34 (Fig. 8 and g). A closed off from the jacket interior leads through the outer jacket Channel 34.a to the inlet opening i2 of the pump housing, while the jacket interior is directly connected to the outflow opening ib. With sheath 34 is the pump pipe 35 connected through which the liquid o: the like. Conveyed upwards and that can be extended as required.

In einer einfach wirkenden Pumpe, für die nur ein fester Kolben benötigt wird, und bei der der Zylinder 5 die Form einer zylindrischen Haube hat, wird dessen hin und her gehende und drehende Bewegung in genau der gleichen Weise hervorgebracht wie bei einer doppelt wirkenden Pumpe.In a single-acting pump that only requires a fixed piston is, and in which the cylinder 5 has the shape of a cylindrical hood, becomes its reciprocating and rotating motion produced in exactly the same way like a double-acting pump.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Valveless, single or double-acting pump, in which the piston rotated back and forth for the purpose of control is provided on one or on both sides with hollow cylindrical attachments (cuffs), characterized in that these (5) close tightly inside and outside Move the ring slots (4) of the pump cylinder (i) and are provided with inlet and outlet openings (6, 6a, 6b, 6c), the height of which is the same as the pump stroke and the inlet and outlet openings (yes, ib ) work together in the pump cylinder.

2. Pump according to claim i for use in boreholes or deep wells, characterized in that the cylindrical working space of the Pump is surrounded by an outer jacket (34) through which a opposite to the Inner shell closed channel (34a) to the inlet opening of the pump housing leads, while the jacket interior is directly connected to the outflow opening stands so that the pump is emptied into the interior of the jacket.