专利名称：垂直往复泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的泵抽地下流体的一种垂直往复泵。
已有这种类型的一种垂直往复泵如1979年3月23日的OAPI 06221文件所详述的那样。这类泵设计用于泵抽地下流体，如地下水，石油等。
设计用于泵抽地下水的这种现有垂直往复泵用手工操作。按照地下水位深度的不同，它们有一个或一组用于支承一个或多个瓣阀活塞的杆。
现有的这种活塞一般由一个特定长度的圆柱体构成，沿其一个边缘，特别是其上边缘的圆周设有一个可在提升管内滑动的垫圈。
这个圆柱体部分以滑动方式啮合在例如包括肋和底部端接的一个泵体内。当这个活塞圆柱体下降在瓣阀上时，活塞被封盖。在相反的情况，流体可以通过这个活塞。圆柱体和瓣阀之间这两种不同的位置分别相应于活塞在泵体圆柱体或提升管的水柱中向下移动，和在活塞上的液柱向上移动。
现在还已知一种复合活塞泵抽装置(FR-88 09 575)，其活塞由一个圆柱体构成，活塞的基底有一个所谓的牙槽结构。圆柱体安装到控制其往复运动的杆上。在牙槽基底上，设有一提升瓣阀，并由一管形件使之靠在这个牙槽结构上。这个管形件穿入其圆柱体内部，并支靠在与杆成一整体的一个止动器上。在活塞下面，即圆柱体牙槽基底之下，设有一个螺母和反向螺母以锁定这个装置。
现有的这种活塞圆柱体的缺点在于它们在提升液柱的内表面实际上产生摩擦，在相对地面运动提升管发生变形时，这种摩擦将加剧，因为活塞被强制跟随这种变形的通道。
对着提升管内壁或圆柱体的沿圆柱体上边缘的垫圈本身也使这种摩擦加剧，因为液柱对垫圈和圆柱体施加以压力。
被泵抽的流体往往伴有其他物料，其颗粒可能沉积在活塞瓣阀的阀座上。因此，活塞失去其密封性，从而降低泵抽流体的流量。这就要求频繁更换活塞，导致提高泵的工作成本。
由于瓣阀是磨损件，被磨损后必须更换。在这种情况，必须卸下这个活塞组件以便接近这个瓣阀，取下这个磨损的瓣阀，换上新的瓣阀。为此，应该从杆上完全卸下这个活塞组件，以便可能装上新的瓣阀。
这样，就要用较长时间的操作来更换一个极简单的零件。
此外，由于这种瓣阀处于圆柱体中，在泵停止工作时，包含在活塞内的悬浮于水中的固体颗粒逐渐沉积到底座上。由于活塞不是很好地密封，水携带悬浮料可以泄漏，因此，在抬高瓣阀而不与活塞摩擦的必要时间间隔内悬浮固体可能在隔板边缘与活塞内壁之间沉积。
这种情况对没有浸液的活塞是不利的。如果任何原因使泵停止工作一段时间，如几小时或几天，固态颗粒会堵住这个阀，经验表明，出现这种情况必须从水中卸下所有活塞件，以便拆除这些阀并松开被压紧了的隔板。
这是一项费时的工作，带来一系列不可避免的缺点，因为这种泵必须随时停止工作，即使只在手工操作或太阳能电池驱动的电动机操作的泵的情况时也是如此，没有一种有充分能力使其连续工作的缓冲电池。
本发明的目的是提供一种结构简单的可靠的往复泵消除这些缺点，这种泵可以从极深的地下流体面有效地泵抽流体，在长期使用后仍有极规则的流量，必要时可以简单地维修或更换，或者，当这种泵停止工作时，可以防止高于水平面的活塞的瓣阀或活塞被悬浮在水中的任何颗粒堵塞。
为实现本发明上述目的，本发明提供了一种如权利要求1所述的上述类型的垂直往复泵。
活塞容易装配到杆上或构成深抽泵的一组杆的组件上，同时易于从其上拆卸下来。
构成活塞的零件数量少而简单，因此，生产上的这种简单性甚至可以由不熟练的工人把活塞装置和上述的所有装置装配达到基本安装状态。维修保养也同样简单。
此外，这种活塞结构能防止固体颗粒的所有沉积，能防止在管道中活塞瓣阀或活塞本身的任何堵塞，因为活塞在工作中和在泵抽终结时被冲洗。
这种活塞的特有形状的优点在于它与提升管的内表面接触保持最小。
按照有利于操作的一个特点，在这种最简单的情况，其瓣阀由一个可上升的隔板构成，这种隔板置于支架上以支持水柱。
构成瓣阀的这个隔板在其外边缘切开直到杆的通道的中心孔，这就可能把这个隔板啮合到杆上，而没有必要把它拧入杆中。
简单地拧松保持支架的两个螺母中的一个，就可极方便地把呈分裂盘式的这种隔板定位到支架上。可以极快地进行这种操作，没有必要通过成问题的拧松操作卸下杆上的支架。
这种隔板也可由相互部分搭接的若干扇形体组成。这类实施例的优点是安装拆卸简单；可弯曲的形状使得不同的扇形体局部抬高或相对于另一个抬高。
按照泵的使用和工作状态，活塞尺寸大体上与提升管的内横截面尺寸接近。
为使泵较轻易地发挥作用以及减少使它工作所要求的电能，如果用电网供电的电动机使泵工作，而不采用比较有限的能源，则可发挥较大的作用。
此外，由于活塞与管道内表面之间几乎仅为圆周线接触，即便由于相对地面运动这种提升管发生变形，但实际上完全不阻碍活塞的往复运动，特别是不增加活塞与管的内表面之间的摩擦力。
在泵用于极深地下水位情况下，隔板形瓣阀不能抵抗水柱，在这种情况，瓣阀由刚性材料构成，特别是这种支架由其一边连接在支架上部和辅助轮毂上，并围绕支架整个高度连接的若干直角三角形支脚构成，并在支架顶部形成支承和连接瓣阀的辐条。这种瓣阀由若干盘状扇形体组成，每个扇形体的一个径向边连接到一个支脚的上部径向段，瓣阀的另一个径向边在密封状态支撑在下一个支脚的上部径向部分。
这个实施例的优点是可以特别有效地泵抽极高水柱，而不损害下降的简易性和活塞强度。
此外，在管壁与活塞或多个活塞之间形成一层流体膜，特别是由于在活塞与管壁之间没有能刮去这层流体膜的垫圈，这实际上把摩擦降低到零。
下面借助于附图更详细地叙述本发明，附图中
图1是一个垂直往复泵的垂直横截面简图；图2是其杆下降的一个活塞的局部垂直横截面简图；图3是其杆上升的一个活塞的垂直横截面简图；图4是按图5 IV-IV线切取的活塞支架的一个轴向横截面视图；图5是这个活塞支架的顶视图；图6是这个活塞的一个分解图；图7是活塞另一个实施例的一个透视图；图8是本发明另一实施例的支架壳体的侧视图；图9是两个支架零件在配合位置的顶视图；图10是沿图8中IX方向的局部横截面图示出安装在杆7上的整个支架；图11是另一实施例和活塞组装方法的透视图，这个图限于支架的上部。
图12是设有裙部的一个活塞的局部横截面视图；图13A～15B是活塞支架的不同的实施例；图16是设有前面一个实施例的支架的一个完整活塞。
按照图1，本发明的这种垂直往复泵由支承在地面2上的一个基座1构成。一个垂直壁管3与基座1构成为一整体；它有一个把流体排放到箱5的出口喷嘴4。这个壁管3在其下端延伸一个提升管6。提升管6容纳设有一个或多个活塞8(在后面叙述)的一个控制杆7。提升管6的下端设有一个底部瓣阀9。
杆7也可以是一组杆，即按照进行泵抽时地下水位深度，一根接在后面另一根的杆装置，这种杆按照往复运动由一个机构10(图中仅简单示出)控制。机构10由一个框架11支承。机构10可手工操作，或由动物，或热机，或电动机操作，在后一种情况，可以使用自备电源装置，例如太阳能电池。
杆7和活塞8的这种往复垂直运动首先提升支持在活塞8上的流体柱，并排放特定数量的流体到箱5中；然后杆7操纵活塞8下降到在提升管6内并由基本瓣阀9保持的流体柱内。当它们到达其行程下端时，由杆7提升活塞8，因而提升每个活塞上的流体柱。同时，高于底部瓣阀9活塞可使瓣阀以上部分被抽空。这种抽空使得流体通过基本瓣阀9被吸入到管6中。因此，继续上述往复运动。
图2和图3示出活塞8的第一实施例的结构，图2是由杆7带动活塞8的下降位置，图3是活塞上升。
在这些图中，用与图1相同的标号标识其相同的部件。
图2是提升管的一个局部轴向横截面，示出了杆7或一组杆，杆件71通过螺纹套筒74连接到杆件72上；杆件71的下端73拧紧到必要的程度，以便简单地拧紧套筒74，容纳活塞8。这个活塞8连接在下螺母12和上螺母13之间，由一个盘形支架构成，支架的外环81由径向辐条82连接到上轮毂83上，杆71(或其螺纹部分73)通过这个轮毂83，支架还包括杆71也要通过的下轮毂84；下轮毂84通过连接在外环81上的支脚85保持这个支架。
在支架的上面，活塞8有一个瓣阀，在这种情况，它由一个可弯曲的隔板81组成。
当活塞如箭头C所示在提升管6的流体柱中下降时，支架的径向形式，即支脚85和辐条82处成为箭头A， B方向的流体提升的通道。
活塞8的这种下降使隔板87升起。
图3示出与图2相同的杆7(在一组杆的情况下为杆件71，72)的提升运动，箭头D所指为这种提升运动。
提升运动期间，流体柱把瓣阀87压靠在支架上，具体地说压靠在活塞8支架的上部，即压靠在外环81，辐条82和上轮毂83上，因此活塞8接近密封状态；这样就提升了流柱。
如已经指出的那样，活塞8由螺母12，13锁定在杆7上，也就夹住了瓣阀87。
在提升运动时，支脚85把施加在外环上的一些力传向下轮毂84。
按照图2和图3，支架的外环81有一个斜的或倒圆的边缘，因此，使活塞8与提升管6内表面之间的接触减到最小。这种线接触是圆形的而不是一个圆柱面的接触，因此能够吸收杆7和提升管6之间对准的所有偏差和差异，例如曲率差异，从而使反抗提升运动的摩擦力降到最小。
此外，瓣阀87可从支架81，82，83上可柔性地抬高，使流体冲洗这个支架，因此，防止了可能阻碍提升运动时活塞密封的固体颗粒的任何沉积。
即便在泵长期停止工作时悬浮颗粒沉积到外环83边缘和提升管6内表面之间的间隙附近，当从新开始提升或下降运动时，颗粒的粘接将被消除，因为这种运动直接由杆或杆组件7，71，72传递到活塞8上。
提升管6和活塞8的横截面是圆形的，虽然这种形状不是限制性的，但也确实不排除使用多边形，如六边形或正方形。
图4，5，6更详细地示出上述活塞的结构。图4示出这种支架横截面，包括外环81，辐条82的横截面，上轮毂83的凸缘，一个支脚85(示出横截面)，另一个支脚85(未示出横截面)，中间环86，下轮毂84的凸缘。也示出半个隔板87的横截面，另半个未示出。
图5为相应于图4的一个顶视图，示出半个隔板87和支架的不同零件，特别是相互之间有用作泵抽流体通道的间隔的辐条82，环81，86和上轮毂83。
图6是一个分解图，示出不同的零件，即隔板形式的瓣阀87，支架及其零件81，82，83，84，85，86。
活塞支架是制成整体件的零件，例如由模塑材料制造。瓣阀87最好由可弯曲材料制造，如合成橡胶式塑料。
瓣阀的尺寸大小应能盖住支架孔，并接近于提升管的内表面，与内表面间的间隙至少应足以沿管壁留下一层流体膜。
虽然瓣阀87可以是安装在杆7上的一个盘形零件，但按照图6，分裂式的更好，即构成瓣阀87的盘沿一条线88切开。这条切割线可以是切割盘两个边缘的连接线。这条切割线88从外边缘89延伸到容纳杆7的瓣阀87的中心孔90。
切割线88的边缘也可如虚线91所示搭接。这条线实际上是安排在上边缘以下的盘的一部分的边缘，因此，盘的两个边缘搭接成线88和91之间的角度扇形体。
瓣阀的这个实施例容许简单更换磨损或损伤的瓣阀，而不必拆卸实际支架。
图7是活塞一种改型实施例的分解图。与前述活塞不同之处在于特殊形状的瓣阀及其连接方法。
与前述实施例相同的所有零件都有相同的标号。
这种活塞改型的不同之处在于瓣阀由四个扇形体92，93，94和95构成。扇形体92与按装配位置示出的其他扇形体分开示出。这些扇形体可以有相同的形状和尺寸，可以以鱼鳞方式搭接。如图7的改型所示，可以首先把两个扇形体93和95以径向相反的位置放在支架81-86上，然后把两个扇形体92和94置于扇形体93和95上，因此产生了相应于虚线所示的稍微的搭接。在这类瓣阀情况，当活塞下降到水中时，上扇形体92和94于扇形体93和95之前被抬高。扇形体92覆盖上盘的1/4的角度，如图所示可以搭接的那样。
这些扇形体也在中心孔伸出两个曲块或弯脚96，97。这两个曲块96，97之间有一切缝98。
曲块96，97和切缝98使得有可能安放每一个扇形体，例如扇形体92，这样，它就跨在径向辐条82上，并安排在内环83和直接邻近的中环83之间。在所示实例中，第一中环86极接近上轮毂83，这两个环之间的距离留有曲块96，97用的空间。
当瓣阀扇形体92-95定位在预先连到杆7(图中未示出)的支架上时，安装上部连接装置，它由每一端都有凸块100，101的两个对半99A，99B组成。这两个对半零件99A，99B有一个螺纹内表面，因此两个对半零件连接构成一个单一的连续螺纹。这两个对半零件由螺钉(未示出)装配，如点划线104所示。
在它们的底部，零件99A，99B伸出半个凸缘105，106，当装配这个零件时，这两个半凸缘互相补充，形成一个凸缘，以支持扇形体92-95靠在已预先安装在杆上的活塞8的支架上。
实际上，在扇形体92-95已经定位以后，上连接装置99的两个零件99A，99B安装到杆71，7的螺纹件73(图2和图3)上，然后拧紧这个装置99A，99B，以夹住扇形体92-95。
为保证锁定这个螺母不受振动影响而松开，如果这两个零件99A，99B之间仍有一定量的间隙，可以使这个零件相互依靠而夹紧，以便把102，103面的螺纹锁定到螺纹件71的螺纹中，并防止松开。
按照未示出的一种改型，瓣阀呈漏斗形，被连接靠近外环81的外边缘；这种瓣阀绕设有密封垫以形成用于瓣阀边缘的阀座的杆而打开。在这种改型中，瓣阀在开启一侧的“花瓣”式边缘可由啮合到杆上的一个环连接。
按照另一种改型，漏斗形瓣阀由其外边缘连接的平头锥形单片隔板组成，内边缘邻接设有围绕杆的一个环的中心孔；这种隔板也可设置一个形成封闭密封垫的零件，依靠这个零件支持瓣阀中心孔的边缘。
图8～图10示出本发明活塞支架另一个实施例。这个支架由完全相同的两个零件200，201组成，它实际上与图1的支架相当，并与一个径向面(通过杆的轴线)相交。这两个对半零件由一单模生产，由一种套环形装置安装到杆7上。为此，在每个零件的上部和下部区域，由凸块结束这些零件以形成套环。
按照图8，更详细地说，左件200包括由辐条82A连接到轮毂83A或内环上的一个外环81A。实际上，环81A和环83A都是半环，中环86A同样是半环。
“右”件的零件与“左”件相同，且采用相同的标号，但词尾A更换为B。
半环83A厚度大于辐条82A或外环81A的厚度，因此，凸块108A，109A便于两个零件200，201的安装。
下轮毂84A也相应于一个半轮毂，其两侧延伸为110A，111A，用于以环的方式进行安装，另一个零件201(图10)的下轮毂84B有类似的凸块110B，111B。
图10也示出两个零件200，201的分支85A，85B的初始部分。
按照图9，两个零件200，201安排在杆7的两端。借助于上套环的凸块足以安装它们(套环局部被辐条82A，82B掩盖)。
也安装了下套环。
支架的这个实施例的优点是生产较简单，因为模具只相应于支架的一半形状。由于其对称性，可用相同的模具生产零件200，201。
这对于插入在安装的泵上也相当方便，因为必须简单地沿杆7拧松并松开这个支架，或借助于两杆件71之间的连接沿杆7的轴线再啮合它。通过这个套环装置，一个支架可以连接到任何位置。瓣阀的装配如图6的瓣阀一样简单。通过连接一个类似于套环的连接件(图中未示出)，这个瓣阀保持靠在支架上部。
图11的透视图示出由两个零件200，201组成的，类似于图9的支架。为了简单起见，凸块85A未在图11中示出。
这些凸块最好安排在不是两个对半零件200，201的连接平面的平面中。
在它们的下部，沿着连接线，这两个零件200，201分别有与夹板113，114啮合的肋条112A，112B。在某些情况，这种装配方法比不易接近的螺纹连接更有利于进行支架上部零件的连接。另一方面，在下部，即在下轮毂的水平面，零件200，201可用螺钉连接，也可以用这里所叙述的夹板连接。在这种情况，肋条可平行支架轴线，且可垂直滑动。为防止由于振动影响使夹板分开，可以用一小螺钉锁定它们。
图12示出这种支架改型的实施例，例如如图4所示那样。这种支架在其周边设一个阀裙115，阀裙115相对于提升管壁有一个间隙116，尽管在这里要产生负载损失使泵抽水流量缓慢下降，但足以防止任何摩擦。由图12可见，这个阀裙安排在支架以下，并且不在瓣阀87的一侧。
下面结合图13A～15B，16叙述本发明活塞的另一实施例，这些图示出支架和活塞组件的不同的改型实施例。
按照图13A，支架300由一管状轮毂384组成，它包括前述实施例的上轮毂和辅助轮毂。
凸块385由一直角三角形鳍构成，其一侧连在轮毂384上，另一侧是辐条382，形成瓣阀的支架面(图中未示出)。
虽然这种支架改型包括四个由三角形鳍组成的凸块，但这个数可以变化，例如可为三或五个，当然偶数有利于生产，因为它对支架提供了平面对称性。
图13B的改型相当于图13A的支架形式，但它是由通过杆轴线的平面分开的对称的两个对半组成。支回300’的这两个对半301’，302’由设有若干连接孔386’的鳍进行装配。
图14A的支架改型400和图14B的两个对称件400’实施例实质上相应于图13，图13B的实施例，但是，鳍382的径向边由比鳍厚度要宽的表面482替代。
在图14B的情况，对于与对称面相交的表面，支架表面482’减小一半，相当于表面482’A。
图15A的改型支架500和图15B中成对称的两个对半的实施例500’与前面改型的不同之处在于鳍585，585’的厚度从顶部到底部是可变的。在上部，鳍585，585’形成较宽的支架表面，表面尺寸沿整个长度相同。厚度向基底减小。
在两个对半零件的支架500’情况，与对称面相交的鳍585’轮廓厚度减少一半。
在图14A～15B的不同改型中，与图13A，13B的相同的零件不再叙述。
按照图16，活塞由支架600组成，支架600由图13A～15B中的一个支架和瓣阀610构成，瓣阀610是由刚性材料制造的盘状扇形体形式。
这些瓣阀扇形体610的一个侧直边611铰接在各鳍685的支架表面682上。另一直线边612自由地静置在下一个鳍的支柱表面682上(瓣阀不同零件选用的标号相同)。
零件610可以绕其侧边611作绕枢轴转动，可以呈现如图16所示的提升位置，以便在流体(水)中下降。
在提升运动时，瓣阀610的零件总折对着支架面682。
零件610的提升运动实际上可以进行到达到垂直位置，而不超越这个位置，因此，活塞提升时水的推力总是使瓣阀的每一个零件向下向同一侧折。
零件610的开启方向对单个活塞的所有零件最好是相同。然而，从一个活塞到另一个活塞可以反向，以防止感应如图7的扭矩。
图16这类活塞的特别优越性是下降到较大的深度，以便有效地耐较高的水柱。
权利要求
1.一种用于提升地下流体的垂直往复泵，包括一个提升管(6)，通过浸入地下液面把泵的出口喷嘴(4)连接到泵抽的地下液面；一个基本瓣阀(9)，设置在提升管(6)的下端，使流体进入这个管，并保持流体柱在管内；一个杆(7，71，72)，支持一个或若干个活塞(8)在往复运动(C，D)中受控制以提升流体柱；在下降运动时，每个活塞(8)都可以通过流体，而当它上升时，则被封住；控制机构(10，11)，连接在杆(7)上并控制在管(6)内的提升和下降运动；所述的泵的特征在于所述的泵(8)包括一个支架(81，82，83)，它包括向下延伸的一个轮毂，有多个加强支脚，杆(7)穿过轮毂，支架与杆(7，71，72)安装为一整体。一个瓣阀安装在支架(81，82，83)上，在支架上的流体柱重量作用下，瓣阀封住活塞(8)，当活塞(8)在提升管(6)的水柱中下降时，瓣阀松开形成流体通道。
2.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的瓣阀(87)是在外边缘(89)和通过杆(7)的中心孔(90)之间切开的一个隔板(88)，因此所述的隔板可啮合到杆上，而不必把这个隔板拧到杆上。
3.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的支架是一个轮形零件，有辐条(82)连接在上轮毂(82)上，辅助轮毂(84)安装在上轮毂(83)的下方，并通过支脚(85)连接到外环(81)上。
4.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的支架包括呈直角三角形形状的支脚，它的一边连接在上轮毂和辅助轮毂上，并绕支架整个高度安装，以在支架上部形成支承和连按瓣阀的辐条；所述的瓣阀由若干盘状扇形体构成，每一个扇形体以其一个径向边连接到一个支脚的上径向部分，瓣阀的另一径向边在密封状态支持在下一个支脚的上径向部分。
5.按照权利要求4所述的泵，其特征在于，所述的支架与其支脚的四个径向上部零件成为一整体，其每一个径向部分都容纳由四个部分组成的瓣阀的一个扇形体。
6.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的支架的上部包括经辐条连接到上轮毂(83)的一个外环(81)。
7.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的瓣阀(87)是盖住支架(81，82，83)的整个上表面的一个盘形隔板。
8.按照权利要求1所述的泵，其特征在于，所述的支架由两个零件(200，201)，特别是两个对称的平的零件组成，它们相互安装起来保持杆(7)在它们之间。
9.按照权利要求8所述的泵，其特征在于，每个支架零件(200，201)的上半轮毂(83A，83B)和下半轮毂(84A，84B)沿其连接面的每一侧延伸有凸块，对于上部半轮毂(83A，83B)延伸着凸块(108A，109A；108B，109B)，对于下部半轮毂(84A，84B)延伸着凸块(110A，111A；110B，111B)，用于以套环方式装配。
10.按照权利要求7所述的泵，其特征在于，所述的瓣阀(87)是一个分裂式盘(切割线88)，以便不要求拧螺纹而把盘装配到杆(7)上。
11.按照权利要求7所述的泵，其特征在于，所述的瓣阀由搭接的扇形体(92-95)组成，在中央端接曲块(96，97)，曲块设计用于插入轮毂(83)环与中间环(86)之间的间隙中，两个零件(99A，99B)的上部连接装置锁定扇形体靠在支架上。
全文摘要
一种垂直往复泵,其特征在于,活塞(8)有一个支架(81,82,83),其中包括一个向下延伸和支承加强支脚的轮毂,杆(7,71,72)穿入轮毂中,并连为一体;一个阀覆盖在支架(81,82,83)上,在其上的液柱重量作用下,它封住活塞(8),或者,当活塞(8)在提升管(6)中液柱中下降时,它形成液体的通道。
文档编号F04B53/10GK1183828SQ9619373
公开日1998年6月3日 申请日期1996年5月3日 优先权日1995年5月5日
发明者萨拉赫·杰罗阿赫 申请人:索雷莱克公司