NL2000591C2 - Volumetrische pomp voor het pompen van verontreinigde vloeistoffen. - Google Patents

Description

Volumetrische pomp voor het pompen van verontreinigde vloeistoffen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een volumetrische pomp omvattende: een aanzuigopening, een afvoeropening, een de aanzuigopening met de afvoeropening 5 verbindende kamer, ten minste één tussen de aanzuigopening en de kamer gelegen keerklep, en aandrijfmiddelen voor het wijzigen van het volume van de kamer.

Pompen voor verplaatsing van vloeistof kunnen naar hun principiële werking in twee hoofdklassen worden opgedeeld; turbopompen en volumetrische pompen.

10 Turbopompen (zoals de centrifugaalpomp) bestaan uit een ronddraaiend schoepensysteem, terwijl volumetrische pompen (zoals de zuigerpomp en de membraanpomp) per cyclus steeds een bepaald volume verplaatsen. Nadeel van de zuigerpomp is dat hierin een afdichting aanwezig is (daar waar een zuiger aansluit op een cilinderwand) met alle bijbehorende nadelen van ondermeer lekkage en slijtage. Een 15 membraanpomp is een type pomp dat is voorzien van een soepel membraan dat door een zuiger op en neer wordt bewogen, aldus ontstaat een volumeverandering die gebruikt wordt om de vloeistof te verpompen. De membraanpomp heeft als nadeel dat deze minder geschikt is voor het verpompen van vloeistoffen vermengd met abrasieve media en/of vaste/harde bestanddelen.

20

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een volumetrische pomp die geschikt is voor ondermeer het verpompen van vloeistoffen vermengd met abrasieve media en/of vaste/harde bestanddelen welke pomp niet of slechts in zeer beperkte mate slijtagegevoelig is. Tevens is het een doel een dergelijke pomp goedkoop te kunnen 25 vervaardigen en te onderhouden.

De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een volumetrische pomp omvattende: een aanzuigopening, een afvoeropening, een de aanzuigopening met de afvoeropening verbindende kamer, ten minste één tussen de aanzuigopening en de kamer gelegen 30 keerklep, en aandrijfmiddelen voor het wijzigen van het volume van de kamer, waarbij de kamer ten minste gedeeltelijk wordt gevormd door een voertuigband. Bij voorkeur omvat deze pomp tevens een tussen de kamer en de afvoeropening gelegen keerklep. De afvoer van een dergelijke pomp wordt ook wel aangeduid als een persopening. De pomp heeft aldus twee zijden: een aanzuigzijde en een perszijde. Een 2 keerklep is een terugslagventiel waarvoor soms ook de benaming terugslagklep wordt gebruikt. De pomp overeenkomstig de uitvinding functioneert doordat de flexibele kamer (dat wil zeggen de voertuigband) tijdens iedere pompcyclus wordt ingedrukt door de aandrijfmiddelen. Omdat er op de aanzuigopening een keerklep aansluit waardoor 5 vloeistof slechts in één richting (gericht naar de kamer) kan stromen zal de inhoud van de kamer niet door de aanzuigopening kunnen wijken; deze inhoud zal door de afvoeropening worden weggedrukt. De eventueel tussen de kamer en de afvoeropening geplaatste keerklep zal de vloeistof in deze richting (uit de kamer gericht) doorlaten. Aldus wordt de vloeistof (afhankelijke van de kracht en snelheid waarmee de kamer 10 wordt samengedrukt) met kracht uit de afvoeropening gedrukt; vandaar dat deze opening ook wel de persopening wordt genoemd. Nadat de kamer niet meer verder wordt samengedrukt kan deze weer worden vergroot door de zijden van de band uiteen te trekken. Door de volumevergroting van de kamer ontstaat er een onderdruk in de kamer en wordt er als gevolg (bij een voldoende grote onderdruk) vloeistof door de 15 toevoeropening aangezogen (de keerklep tussen de toevoeropening en de kamer laat stroming in deze richting toe). Aanzuiging door de afvoeropening tijdens dit vergroten van het volume van de kamer is niet mogelijk indien er tussen de kamer en de afvoeropening ook een keerklep is geplaatst die, vermits aanwezig, slechts een doorstroming die uit de kamer is gericht toelaat.

20

De volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding heeft als voordeel dat het wezenlijke onderdeel (de flexibele kamer) in hoofdzaak kan wordt gevormd door een algemeen verkrijgbaar artikel. In het bijzonder indien de voertuigband een buitenband voor een auto is, of nog meer in het bijzonder bestaat uit een buitenband van een 25 vrachtwagen, personenwagen of een landbouwwerktuig. Een dergelijke band is solide uitgevoerd (doorgaans uit slijtvast rubber en voorzien van een wapening) en is toch voldoende flexibel, heeft een aanzienlijk volume, is alom verkrijgbaar en is, vanwege ondermeer de grote productievolumes van voertuigbanden, tegen een relatief beperkte prijs verkrijgbaar. De voertuigband is hoegenaamd niet gevoelig voor slijtage onder 30 deze voor voertuigbanden relatief geringe belastingen, de slijtage van voertuigbanden is immers voor een belangrijk deel afhankelijk van temperatuurtoename. In de pomp-toepassing, anders dan in reguliere toepassing, zal een aanzienlijke temperatuurtoename echter niet snel optreden. Bovendien is het mogelijk de voertuigband in geval van slijtage eenvoudig en doelmatig te vervangen voor een nieuw exemplaar. Een en ander 3 resulteert in een pomp waarmee zeer sterk met grove componenten verontreinigde vloeistoffen verpompt kunnen worden zonder gevaar op overmatige slijtage aan de pomp. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan het verpompen van mest, andere (land)bouwvloeistoffen, slib, rioolafval, slurry (van bijvoorbeeld steenkool of erts), olie, 5 viskeuze vloeistoffen bijvoorbeeld met een viscositeit van 1.000 - 50.000 mPa.s, en zo voorts.

De aandrijfmiddelen voor het wijzigen van het volume van de kamer kunnen voordelig een cilinder omvatten zoals een hydraulisch of pneumatisch aangedreven cilinder. Het 10 moge duidelijk zijn dat in dergelijke uitvoeringen tevens een aansluiting zal moeten worden gemaakt met een voeding voor het activeren van de hydraulische of pneumatische cilinder. Hiertoe kan een externe voeding kan, zoals bijvoorbeeld de hydraulische unit van een trekker, worden gebruikt maar de voeding kan ook onderdeel uitmaken van de pomp. Uiteraard zijn er ook ander mogelijkheden tot aandrijving van 15 de pomp zoals bijvoorbeeld door middel van een elektromotor of verbrandingsmotor.

Voor een goede regeling van de pomp beschikken de aandrijfmiddelen in een voorkeursvariant tevens over een besturingseenheid.

In een andere voorkeursvariant wordt de keerklep uitgevoerd in de vorm van een 20 ongestuurde keerklep. De keerklep, welke ook wordt wel wordt aangeduid als “terugslagklep” of “terugslagventiel”, is geschikt om een medium in slechts één richting door te laten. In plaats van een goedkope en eenvoudige ongestuurde keerklep kan er ook voor worden gekozen een gestuurde keerklep toe te passen. De ongestuurde keerklep heeft als belangrijk voordeel dat deze geen complex besturingssysteem behoeft 25 maar kan als nadeel hebben dat in specifieke omstandigheden de doorlaat van het medium mogelijk niet voldoende nauwkeurig is te regelen; alsdan kan er voor worden gekozen een meer complexe oplossing te kiezen in de vorm van de gestuurde keerklep. In andere gevallen geniet een eenvoudige, bijvoorbeeld onder invloed van zwaartekracht werkende, ongestuurde keerklep de voorkeur.

30

Ook is het voordelig indien de voertuigband aan de binnenzijde is voorzien van een stabilisatieorgaan. Met een dergelijk stabilisatieorgaan kan worden voorkomen dat tijdens het ontstaan van onderdruk (ten opzichte van de omgevingsdruk) de voertuigband de neiging heeft zich zodanig te verkleinen dat de voertuigband “inklapt”.

4

Dit effect kan worden voorkomen door in de voertuigband een stabilisatieorgaan met een vorm naar keuze aan te brengen. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan één of meerdere stangen, frame-delen, ringen, een gaasstructuur en zo voorts.

5 Om onderdruk en overdruk in de kamer op te bouwen dient deze volledig te zijn afgeschermd van de omgeving. Daartoe is het wenselijk dat de voertuigband aan de overliggende zijden wordt afgesloten door een op de overliggende randen van de voertuigband aansluitende afdekorganen, welke afdekorganen zijn voorzien van respectievelijk op de aanzuigopening en de afvoeropening aansluitende uitsparingen.

10 Ten minste één van deze afdekorganen is wenselijk voorzien van een afsluitbare toegang voor het verschaffen van toegang tot de binnenzijde van de voertuigband. In het geval van bijvoorbeeld zich in de voertuigband ophopende verontreiniging, voor inspectiedoeleinden, ter vervanging van een keerklep en zo voorts kan aldus zonder volledige demontage van de pomp de gewenste handeling worden verricht. De 15 afdekorganen zijn daarnaast beiden ook voorzien van doorvoeropeningen voor respectievelijk de toevoer van te verpompen vloeistof naar de binnenzijde van de voertuigband en de afvoer van de vloeistof vanuit de binnenzijde van de voertuigband naar de omgeving. Eén of beide afdekorganen kunnen tevens zijn samengebouwd met een keerklep.

20

Verder is het ook voordelig indien ten minste één van de afdekorganen is voorzien van klemmiddelen voor het onder voorspanning aangrijpen op een rand van de voertuigband. Door de rand van de voertuigband onder voorspanning aan te grijpen wordt de kans dat het afdekorgaan vrijkomst van de voertuigband verkleind. Bovendien 25 wordt hierdoor ook de vormstabiliteit van de voertuigband vergroot en de kans op lekkages verkleint. Te denken valt hierbij bijvoorbeeld aan een losse flens die met bevestigingsmiddelen naar het afdekorgaan wordt getrokken.

In weer een ander uitvoeringsvariant is dat de pomp voorzien van een gestel waarmee 30 de afzonderlijke onderdelen zijn samengebouwd. Door het gestel kunnen de onderdelen van de pomp solide worden samengebouwd en worden beschermd tegen beschadiging. Verder is het mogelijk het gestel te voorzien van koppelmiddelen voor samenwerking met een landbouwvoertuig; aldus kan dit bijvoorbeeld makkelijk worden gekoppeld met een trekker of ander (landbouwvoertuig. Een verder optimalisatie van het frame kan 5 worden verkregen indien het gestel is voorzien een op één van de openingen van de pomp aansluitende balk. Aldus wordt de dragende/verstevigende functie van de gestel-balk gepaard aan de functie van een doorvoerkanaal voor de aan te zuigen of weg te pompen vloeistof.

5

In weer een ander uitvoeringsvariant is de pomp voorzien van een kamer die is samengesteld uit meerdere serieel op elkaar aansluitende voertuigbanden. Aldus wordt het volume van de kamer samengesteld uit meerdere op elkaar aansluitende voertuigbanden welke volume door een gemeenschappelijke aandrijving wordt 10 gewijzigd. Op deze wijze kan het slagvolume van de pomp naar believen worden vergroot. Met een reguliere vrachtwagenband kan overigens reeds een slagvolume in de ordegrootte worden bereikt van 150 liter; dit slagvolume kan door de koppeling van meerdere voertuigbanden zelfs enige malen worden vergroot. Vergroting is uiteraard ook mogelijk door toepassing van grotere voertuigbanden dan reguliere 15 vrachtwagenbanden.

In weer een ander uitvoeringsvariant is het samenstel voorzien van meerdere parallel opgestelde kamers de volumeverandering van welke kamers door een gemeenschappelijke besturing wordt gecontroleerd. Aldus wordt het mogelijk de 20 capaciteit te vergroten en een meer continue stroming te genereren met de pomp.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een perspectivisch aanzicht op een volumetrische pomp overeenkomstig de 25 uitvinding, figuur 2 een perspectivisch aanzicht op een volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding in een werkzame toestand waarin deze aan een trekker is gekoppeld, figuur 3 een schematische doorsnede door op een volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding, 30 figuren 4A en 4B twee schematische doorsneden door de volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding tijdens verschillend3e fasen van de pompcyclus, figuur 5A een schematische doorsnede door een alternatieve uitvoeringsvariant van de volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding waarbij de pompkamer meerdere voertuigbanden omvat, en 6 figuur 5A een schematische doorsnede door weer een andere uitvoeringsvariant van de volumetrische pomp overeenkomstig de uitvinding waarbij de pomp meerdere pompkamers omvat.

5 Figuur 1 toont een volumetrische pomp 1 met een aanzuigkoppelstuk 2 dat aansluit op een onderste balk 3 van een pompgestel 4. Door de onderste balk 3 voert een kanaal tot in de grotendeels door een voertuigband 5 bepaalde pompkamer. De bovenzijde van de voertuigband 5 (in de positie zoals weergegeven) wordt afgesloten door een bovenste afdekorgaan 6. In dit bovenste afdekorgaan 6 is een afsluitbare toegang 7 aangebracht 10 waarmee eenvoudig toegang kan worden verkregen tot de binnenzijde van de voertuigband 5. Verder is er op het bovenste afdekorgaan 6 een klepbehuizing 8 aangebracht waarin zich, een in deze figuur niet zichtbare, keerklep bevindt. De klepbehuizing 8 sluit aan op een afvoerkoppeling 9 welke de perszijde van de pomp 1 vormt. Deze figuur toont teven een cilinder 10 met een hydraulisch toevoersysteem 11.

15 De cilinder 10 is eenzijdig gekoppeld met het pompgestel 4 en grijpt anderzijds aan op het bovenste afdekorgaan 6. Door nu de lengte van de cilinder 10 te variëren zal het volume van de inhoud van de voertuigband 5 wijzigen. Aldus kan er door het intermitterend verlengen en verkorten van de cilinder 10 vloeistof worden verpompt. De figuur verschaft verder zicht op een met het gestel 4 verbonden hijsoog 12 en 20 koppelmiddelen 13 voor bevestiging van het gestel 4 aan bijvoorbeeld een trekker.

Figuur 2 toont de pomp 1 uit figuur 1 in een werkzame toestand. De pomp 1 is nu gekoppeld aan een trekker 20 en ook het hydraulisch toevoersysteem 11 is aangesloten op een (in deze figuur niet zichtbare) hydraulische voeding van de trekker 20. Verder 25 sluit er, anders dan in figuur 1, op het aanzuigkoppelstuk 2 een zuigslang 21 aan waarmee water uit een sloot 22 wordt gezogen. Ter verduidelijking van de werking van de pomp 1 is er op de afvoerkoppeling 9 geen afvoerslang aangebracht. Het uit de sloot 22 te pompen water 23 wordt nu duidelijk zichtbaar uit de afvoerkoppeling 9 geperst.

30 Figuur 3 toont schematisch een pomp 30 in dwarsdoorsnede. Een voertuigband 31 is aan een onderzijde afgesloten door een onderste afdekorgaan 32. Dit onderste afdekorgaan 32 is samengebouwd met een pompgestel 33. De pomp 30 is weergegeven in een stand waarin een in het onderste afdekorgaan 32 opgenomen keerklep 34 is gesloten. Aan de bovenzijde is de voertuigband 31 afgesloten door een bovenste 7 afdekorgaan 35 waarin een keerklep 36 is opgenomen die in een geopende stand verkeerd. Ronde deze keerklep 36 in het bovenste afdekorgaan 35 is een klepbehuizing 37 aan gebracht waarin een afvoeropening 38 is uitgespaard. Op de behuizing 37 grijpt ook een bedieningscilinder 39 aan. Door het actueren van de bedieningscilinder 39 kan 5 het bovenste afdekorgaan 35 vertikaal worden verplaatst met als gevolg dat het volume van de voertuigband 31 verandert. De bedieningscilinder 39 is daartoe aan de van het bovenste afdekorgaan 35 afgekeerde zijde verbonden met het pompgestel 33. Een aanzuigopening 40 van de pomp 30 sluit aan op een onderste balk 41 van het gestel 33 en staat door middel van een koppelstuk 42 in verbinding met de keerklep 34 in het 10 onderste afdekorgaan 32. Het onderste afdekorgaan 32 is door dit koppelstuk 42 overigens star verbonden met het pompgestel 33. In de voertuigband zijn voorts stabilisatie-elementen 43 aangebracht om te voorkomen dat in geval van onderdruk in de voertuigband 31 deze naar binnen klapt. De figuur laat tevens de inklemming van de bandranden 44 zien. Hiertoe zijn aan de binnenzijden van de band 31 ringen 45, 46 15 geplaatst die door koppelmiddelen (bijvoorbeeld bouten) tegen respectievelijk en het bovenste afdekorgaan 35 en het onderste afdekorgaan 32 worden getrokken.

Figuur 4A toont schematisch een voertuigband 50 in een pomptoepassing overeenkomstig de onderhavige vinding waarbij de bovenzijde van de band 50 (zie 20 pijlen Pi) wordt ingedrukt. Het gevolg van dit indrukken van de band 50 is dat de inhoud van de band 50 door de bovenste keerklep 51 wordt overeenkomst pijl P2 weggedrukt, deze is dan ook geopend weergegeven. Een onderste keerklep 52 zal door de hoge druk in de band 50 juist gesloten zijn; ergo de inhoud van de voertuigband 50 wordt aan de bovenzijde weggeperst.

25

Figuur 4B toont de voertuigband 50 uit figuur 4A in een toestand waarbij de bovenzijde van de band 50 (zie pijlen P3) wordt uitgetrokken. De bovenste keerklep 51 is onder deze omstandigheid gesloten maar de onderste keerklep 52 daarentegen wordt door de in de voertuigband aanwezige onderdruk ten gevolge van het uittrekken juist geopend. 30 Aldus wordt er bij het uiteentrekken van de zijden (wangen) van de band 50 overeenkomstig de pijl P4 juist vloeistof aangezogen naar de binnenzijde van de band 50. Nadat de band 50 overeenkomstig de situatie volgens figuur 4B een hoeveelheid vloeistof heeft opgezogen kan de band weer worden samengedrukt zodanig dat de 8 opgezogen vloeistof weer aan de bovenzijde wordt weggeperst conform de situatie zoals weergegeven in figuur 4A.

Figuur 5A geeft zeer schematisch een pompsamenstel 60 weer waarin een drietal 5 voertuigbanden 61, 62, 63 serieel is gekoppeld door middel van koppelringen 64, 65. De werking van dit pompsamenstel 60 is vervolgens identiek aan de werking van de pompen 1, 30 zoals getoond in de voorgaande figuren onder dien verstande dat de slag van het samendrukken een uittrekken van de voertuigbanden 61, 62, 63 langer kan zijn dan in het geval de pomp 1, 30 een enkele voertuigband omvat. Aldus kan het 10 slagvolume van de pomp 60 groter zijn dan dat van de voorgaande pompen vermits identieke voertuigbanden worden toegepast.

Figuur 5B ten slotte toont schematisch een pompsamenstel 70 waarin een drietal voertuigbanden 71, 72, 73 parallel staat opgesteld en welke banden 71, 72, 73 15 bijvoorbeeld zodanig kunnen worden aangedreven dat zij steeds in verschillende fasen verkeren om aldus gezamenlijk een meer constante vloeistofstroom te kunnen opwekken.

Claims (14)

1. Volumetrische pomp omvattende: een aanzuigopening, 5. een afvoeropening, - een de aanzuigopening met de afvoeropening verbindende kamer, - ten minste één tussen de aanzuigopening en de kamer gelegen keerklep, en aandrijfmiddelen voor het wijzigen van het volume van de kamer, waarbij de kamer ten minste gedeeltelijk wordt gevormd door een voertuigband. 10

2. Volumetrische pomp volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de pomp tevens een tussen de kamer en de afvoeropening gelegen keerklep omvat.

3. Volumetrische pomp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de 15 aandrijfmiddelen voor het wijzigen van het volume van de kamer een cilinder omvatten.

4. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de voertuigband een buitenband voor een auto is.

5. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de keerklep een ongestuurde keerklep is.

6. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de voertuigband aan de binnenzijde is voorzien van een stabilisatieorgaan. 25

7. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de voertuigband aan de overliggende zijden wordt afgesloten door een op de overliggende randen van de voertuigband aansluitende afdekorganen, welke afdekorganen zijn voorzien van respectievelijk op de aanzuigopening en de 30 afVoeropening aansluitende uitsparingen.

8. Volumetrische pomp volgens conclusie 7, met het kenmerk dat te minste één van de afdekorganen is voorzien van een afsluitbare toegang voor het verschaffen van toegang tot de binnenzijde van de voertuigband.

9. Volumetrische pomp conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat ten minste één van de afdekorganen is voorzien van klemmiddelen voor het onder voorspanning aangrijpen op een rand van de voertuigband. 5

10. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de pomp is voorzien van een gestel waarmee de afzonderlijke onderdelen zijn samengebouwd.

11. Volumetrische pomp volgens conclusie 11, met het kenmerk dat het gestel is voorzien van koppelmiddelen voor samenwerking met een landbouwvoertuig.

12. Volumetrische pomp volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk dat het gestel is voorzien een op één van de openingen van de pomp aansluitende balk. 15

13. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de pomp is voorzien van een kamer die is samengesteld uit meerdere serieel op elkaar aansluitende voertuigbanden.

14. Volumetrische pomp volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de pomp is voorzien van meerdere parallel opgestelde kamers, de volumeverandering van welke kamers door een gemeenschappelijke besturing wordt gecontroleerd.