WO2012016267A2 - Brunnenpumpe - Google Patents

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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B47/02—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
    • F04B47/026—Pull rods, full rod component parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B17/006—Solar operated
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    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying liquids, in particular well water, comprising a motor, a directly or indirectly driven by the motor crank, a pump tube in which the liquid is conveyed, at least partially guided in the pump tube and by the crank indirectly in oscillating vertical movement displaceable lifting linkage and a through the
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned, in which a switch to alternative types of drive can be done in a simple manner.
  • a switch to alternative types of drive can be done in a simple manner.
  • Conversion measures can be at least partially interrupted so that it can be switched to manual mode. This should be achieved in a simple and cost-effective manner. Furthermore, a use of such a device should be specified.
  • the first object is achieved in that in a device of the type mentioned a flexible traction means is provided, via which the crank offset the lifting linkage in vertical movement.
  • the flexible traction device thus assumes the function of a quasi flexible connecting rod.
  • the flexible traction means is designed as at least one belt, preferably made of plastic and / or fabric.
  • chains, ropes, bands, etc. can be used. This represents a cost-effective, simple and durable solution.
  • a bearing is saved on the lifting linkage.
  • crank is elongated and on the crank
  • the counterweight can be fixed on the crank at different positions and / or radially displaceable.
  • a relief torque or weight compensation by the counterweight is adjustable and thus to a Fountain depth customizable, as the weight of the lifting linkage depends on the well depth.
  • the lifting linkage is arranged eccentrically to a rotational axis of the crank, in particular such that the lifting linkage during a lifting movement in an imaginary extension runs tangentially to a path of a point on the crank, which point leads the flexible traction means.
  • an upper region of the lifting linkage is designed as a lifting rod, which lifting rod is made more solid than a lower region of the lifting linkage.
  • a massive construction method is only used where it is actually necessary.
  • a lower part of the lifting linkage can be made less massive and thus lighter, whereby the mass to be lifted during a pumping operation can be kept low and a required driving power can be reduced.
  • the reciprocating pump comprises a pump cylinder, which is connected to the pump tube, a guided in the pump cylinder piston which is connected to the Hubgestlinde, and one or more check valves. This represents a simple, proven and inexpensive pump design.
  • an electric motor in particular a wheel hub motor, is provided as a motor.
  • a wheel hub motor is provided as a motor.
  • photovoltaic solar cells which supply the motor with electrical energy. This achieves independence from an external power supply.
  • Such an embodiment is particularly advantageous in regions with a hot climate: Here, a high water requirement is accompanied by intensive solar radiation.
  • a wind turbine and a generator are provided, wherein the wind turbine drives the generator and the generator supplies the engine with electrical energy.
  • an accumulator for storing electrical energy
  • At least one connecting means preferably at least one belt, provided on the hand pump lever and a belt receptacle on the lifting linkage, via which the hand pump lever can be coupled to the lifting linkage.
  • a removable extension for the hand pump lever is provided.
  • adjustment of a lever length to well depth and available muscle strength can be carried out in a simple manner.
  • the second object is achieved in that a device according to the invention for pumping and conveying groundwater, in particular drinking water, from depths of a few meters to a few hundred meters is used.
  • FIG. 3 shows a further detail view of a device according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a simplified detail view of a part of a device according to FIG. 1;
  • FIG. 5 is a perspective view of an embodiment of a device according to FIG. 1.
  • a reciprocating pump 5 is located in the interior of the earth and at least partially below a groundwater level.
  • Hubgesttelles 4 and thus of the piston 13 in the pump cylinder 12 can be pumped into the pump cylinder 12 through the check valve 14a (inlet valve) penetrating groundwater through the pump tube 3 to an outlet opening 24 upwards: When an upward movement of the piston 13 close
  • a rotational movement of the crank 2 about an axis is translated by the flexible traction means 6 in a vertical up and down movement of the lifting rod 1 1, the lifting linkage 4 and subsequently the piston 13. In this case, a downward movement takes place due to the weight of lifting rod 1 1, lifting rod 4 and piston 13; an upward movement takes place by the driven crank 2 and the tensile forces transmitted by the flexible traction means 6.
  • crank pin 8 on the crank 2 is radially displaceable and fixable in different positions.
  • a counterweight 7 is fixed on the crank 2 in the region of a second end of the crank 2. To set a relief torque by the counterweight 7, the counterweight 7 can be fixed at different positions on the crank 2.
  • the rotatably mounted crank 2 is a wheel hub motor 16 via a
  • Gear transmission 15 is driven and mounted on a base plate 29. Electric current generated by photovoltaic solar cells 17 serves to supply energy to the wheel hub motor 16. All components described are mounted on a frame 22, which also carries the base plate 29. Hub motor 16, gear transmission 15 and crank 2 can be protected by a cover 23 from the weather.
  • a hand pump lever 18 is provided, with which via a belt 19 and a belt seat 20 on the lifting rod 1 1, the latter can be placed in a vertical up and down movement.
  • An extension 21 for the hand pump lever 18 can be easily assembled and disassembled. By changing the length of the extension 21, a lever transmission through the
  • Hand pump lever 18 easily to a depth of the well and to a mass to be lifted (lifting rod 1 1, lifting rod 4 and piston 13) can be adjusted. It is important As soon as the crank pin 8 on the crank 2 in its lowest position and thus the piston 13 are in its bottom dead center, the flexible traction means 6 ensures when the hub motor 16 is stationary for a change to manual mode an automatic, ie independent, decoupling of the engine, the gear transmission 15 and the crank 2 of the lifting rod 1 1; in this position, the crank 2 is thus an operative connection between
  • Hub motor 16 and lifting rod 1 1 interrupted and the lifting rod 1 1 and thus the reciprocating pump 5 is driven by the hand pump lever 18.
  • a conversion to manual operation can take place without modification or conversion measures.
  • FIG. 2 shows a detailed view of an upper region of a device 1 according to FIG. 1.
  • the drive unit of the device 1 which comprises the wheel hub motor 16, the crank 2 and the gear transmission 15, comprising two gears 25, 27 comprises.
  • the crank 2 and the gear 25 are connected to each other via a shaft 26.
  • Fig. 3 the same portion of the device 1 is seen from the opposite side.
  • FIG. 4 the eccentric arrangement of the lifting rod 1 1 relative to the crank 2 can be seen; for clarity, several components of the device 1 are omitted in this figure.
  • the vertically oriented lifting rod 1 1 is arranged relative to the crank 2 horizontally such that at a horizontal position of the crank 2, the lifting rod 1 1 goes in its extension through the center of a slot 28 in the crank 2, which slot 28 of the fixation and radial displacement the crank pin 8 is used; the lifting rod 1 1 thus has a normal distance L to an axis of the crank 2.
  • the crank pin 8 is arranged in the middle of the elongated hole 28, so has the flexible traction means 6, which the crank pin 8 and the receptacle 9 on the
  • Lift rod 1 1 connects to each other in a horizontal position of the crank 2, a vertical orientation in extension of the lifting rod 1 1 on.
  • FIG. 5 shows a perspective view of an embodiment of a device 1 according to the invention for conveying well water.
  • Photovoltaic solar cells 17 are mounted on the frame 22 rotatably mounted, fold-out flaps.
  • the flaps can be folded down for easy and space-saving transport of the device 1.
  • the frame 22 is designed as a welded construction, which can be partially disassembled for transport and / or assembled after transport.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Brunnenwasser, umfassend einen Motor, eine mittelbar oder unmittelbar durch den Motor rotierend angetriebene Kurbel (2), ein Pumpenrohr (3), in dem die Flüssigkeit förderbar ist, ein zumindest teilweise in dem Pumpenrohr (3) geführtes und durch die Kurbel (2) mittelbar in oszillierende Vertikalbewegung versetzbares Hubgestänge (4) sowie eine durch das Hubgestänge (4) angetriebene Hubkolbenpumpe (5). Um beim Umschalten auf eine alternative Antriebsart eine Wirkverbindung zwischen Motor und Hubgestänge (4) ohne Umbaumaßnahmen unterbrechen zu können, ist erfindungsgemäß ein flexibles Zugmittel (6) vorgesehen, über welches die Kurbel (2) das Hubgestänge (4) in Vertikalbewegung versetzt.

Description

Brunnenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Brunnenwasser, umfassend einen Motor, eine mittelbar oder unmittelbar durch den Motor rotierend angetriebene Kurbel, ein Pumpenrohr, in dem die Flüssigkeit förderbar ist, ein zumindest teilweise in dem Pumpenrohr geführtes und durch die Kurbel mittelbar in oszillierende Vertikalbewegung versetzbares Hubgestänge sowie eine durch das
Hubgestänge angetriebene Hubkolbenpumpe.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
Gemäß dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zum Fördern von Brunnenwasser bekannt. In der DE 197 33 926 A1 ist eine Hubkolbenpumpe beschrieben, welche über eine Kurbel, einen starren Pleuel und ein Gestänge von einem Motor angetrieben wird. Eine Energieversorgung des Motors erfolgt durch fotovoltaische
Solarzellen. Hier wirkt sich die Verwendung eines starren Pleuels insofern nachteilig aus, als zum Umschalten auf eine alternative Antriebsart, etwa einen manuellen Betrieb, eine Umbaumaßnahme an der Wirkverbindung zwischen Motor und Gestänge erfolgen muss; beispielsweise muss eine Verbindung zwischen starrem Pleuel und Gestänge gelöst werden.
In der DE 696 04 798 T2 ist eine Vertikalkolbenpumpe beschrieben, welche durch einen nicht näher erläuterten Mechanismus in eine vertikale Auf- und Abbewegung versetzt wird. Eine Energieversorgung kann durch Batterien und durch Solarzellen erfolgen. Auf eine Wirkverbindung zwischen einem Motor und einem Pumpengestänge sowie auf ein Umschalten auf alternative Antriebsarten wird nicht eingegangen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein Umschalten auf alternative Antriebsarten auf einfache Weise erfolgen kann. Insbesondere soll eine Wirkverbindung zwischen Motor und Hubgestänge ohne
Umbaumaßnahmen zumindest teilweise unterbrochen werden können, sodass auf Handbetrieb umgeschaltet werden kann. Dies soll auf einfache und kostengünstige Weise erreicht werden. Des Weiteren soll eine Verwendung einer solchen Vorrichtung angegeben werden.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ein flexibles Zugmittel vorgesehen ist, über welches die Kurbel das Hubgestänge in Vertikalbewegung versetzt. Das flexible Zugmittel übernimmt somit die Funktion eines quasi flexiblen Pleuels.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass bei einem Umschalten auf eine andere Antriebsart, insbesondere auf einen manuellen Betrieb, eine Wirkverbindung zwischen dem Motor bzw. der Kurbel einerseits und dem Hubgestänge bzw. der Hubkolbenpumpe andererseits automatisch, d. h. von selbst, unterbrochen wird. Anders als bei einer Verwendung eines herkömmlichen starren Pleuels muss bei einer Änderung der Antriebsart antriebsseitig nichts umgebaut werden, d. h., eine Änderung der Antriebsart ist einfacher und schneller durchführbar. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung durch den Einsatz des flexiblen
Zugmittels anstelle eines starren Pleuels weniger fehleranfällig ist: Falls die
Hubkolbenpumpe in ihrem oberen Totpunkt blockieren sollte, wird durch das flexible Zugmittel die Wirkverbindung zwischen Motor und Hubkolbenpumpe selbstständig unterbrochen und der Motor kann unbeschädigt weiterlaufen.
Es hat sich bewährt, dass das flexible Zugmittel als zumindest ein Riemen, vorzugsweise aus Kunststoff und/oder Gewebe, ausgeführt ist. Alternativ können auch Ketten, Seile, Bänder etc. eingesetzt werden. Dies stellt eine kostengünstige, einfache und langlebige Lösung dar. Insbesondere wird anders als bei einer Verwendung eines starren Pleuels ein Lager auf dem Hubgestänge eingespart.
Zweckmäßigerweise ist die Kurbel länglich ausgebildet und auf der Kurbel ein
Gegengewicht vorgesehen. Dadurch wird ein Gewichtsausgleich zum Gewicht des Hubgestänges erreicht, was eine Entlastung des Motors bewirkt.
Es ist von Vorteil, wenn das Gegengewicht auf der Kurbel an verschiedenen Positionen fixierbar und/oder radial verschiebbar ist. Dadurch ist ein Entlastungsdrehmoment bzw. der Gewichtsausgleich durch das Gegengewicht einstellbar und damit an eine Brunnentiefe anpassbar, da das Gewicht des Hubgestänges von der Brunnentiefe abhängt.
Bevorzugt ist ein auf der Kurbel drehbar gelagerter Kurbelbolzen vorgesehen, welcher das flexible Zugmittel trägt bzw. fixiert und welcher auf der Kurbel radial verschiebbar ist, sodass dadurch ein Arbeitshub der Hubkolbenpumpe veränderbar ist. Dadurch kann eine Förderleistung der Hubkolbenpumpe (Fördermenge pro Arbeitshub) verändert und an Motorleistung und Brunnentiefe angepasst werden. Mit ein und derselben Motorleistung kann also aus verschiedenen Brunnentiefen Wasser gefördert werden.
Es hat sich bewährt, dass im Bereich eines oberen Endes des Hubgestänges eine Aufnahme für das flexible Zugmittel vorgesehen ist. Durch eine einfache Ausführung dieser Aufnahme ohne Lager kann eine konstruktive Vereinfachung und Verringerung von Herstellungskosten gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden.
Es ist von Vorteil, wenn das Hubgestänge exzentrisch zu einer Drehachse der Kurbel angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Hubgestänge während einer Hubbewegung in einer gedachten Verlängerung tangential zu einer Bahn eines Punktes auf der Kurbel verläuft, welcher Punkt das flexible Zugmittel führt. Dadurch werden eine Minimierung von durch die Kurbel auf das Hubgestänge ausgeübten Querkräften und eine Verringerung von Reibungsverlusten und Verschleiß erreicht sowie eine Verbiegung des Hubgestänges vermieden oder zumindest verringert.
Zweckmäßigerweise ist in einem oberen Bereich des Hubgestänges zumindest eine Führung für das Hubgestänge vorgesehen, damit eine perfekte Vertikalbewegung derselben sichergestellt ist.
Bevorzugt ist ein oberer Bereich des Hubgestänges als Hubstange ausgeführt, welche Hubstange massiver als ein unterer Bereich des Hubgestänges gefertigt ist. Eine massive Bauweise wird also nur dort eingesetzt, wo eine solche tatsächlich notwendig ist. Ein unterer Teil des Hubgestänges kann weniger massiv und somit leichter ausgeführt sein, wodurch die während eines Pumpvorgangs zu hebende Masse gering gehalten und eine erforderliche Antriebsleistung verringert werden kann. Es hat sich bewährt, dass die Hubkolbenpumpe einen Pumpenzylinder, welcher mit dem Pumpenrohr verbunden ist, einen in dem Pumpenzylinder geführten Kolben, welcher mit dem Hubgestänge verbunden ist, und ein oder mehrere Rückschlagventile umfasst. Dies stellt eine einfache, bewährte und kostengünstige Pumpenkonstruktion dar.
Zur Übersetzung einer Motorfrequenz auf eine optimale Pumpenfrequenz ist es von Vorteil, wenn ein Zahnradgetriebe zwischen Motor und Kurbel vorgesehen ist.
Um eine einfache und kostengünstige Bauweise zu erreichen, kann alternativ auch ein Riemengetriebe zwischen Motor und Kurbel vorgesehen sein.
Bevorzugt ist ein Elektromotor, insbesondere ein Radnabenmotor, als Motor vorgesehen. Dadurch wird eine günstige, stabile und platzsparende Konstruktion erreicht.
Es ist von Vorteil, wenn eine oder mehrere fotovoltaische Solarzellen vorgesehen sind, welche den Motor mit elektrischer Energie versorgen. Dadurch wird eine Unabhängigkeit von einer externen Stromversorgung erreicht. Speziell in Gebieten mit heißem Klima ist eine solche Ausführungsform vorteilhaft: Hier geht ein hoher Wasserbedarf mit einer intensiven Sonneneinstrahlung einher.
Um eine weitere erneuerbare Energiequelle zur dezentralen, autarken Energieversorgung zu nutzen, kann zumindest ein Windrad zum Antrieb der Kurbel vorgesehen sein. Eine mechanische Rotationsenergie des Windrades kann also direkt zum Antrieb der Kurbel genutzt werden. Diese Antriebsart stellt auch eine ideale Ergänzung zur vorher beschriebenen Sonnenenergienutzung mittels Solarzellen dar.
Es ist von Vorteil, wenn ein Windrad und ein Generator vorgesehen sind, wobei das Windrad den Generator antreibt und der Generator den Motor mit elektrischer Energie versorgt.
Zweckmäßigerweise ist ein Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie
vorgesehen. Dadurch können bei Energiegewinnung mittels Solarzellen und/oder Windrad samt Generator Zeiten mit zu wenig Sonneneinstrahlung und/oder mit zu geringer Windstärke überbrückt werden. Es ist von Vorteil, wenn ein Handpumpenhebel vorgesehen ist, mit dem das Hubgestänge manuell antreibbar ist. Dadurch kann Wasser durch Muskelkraft gefördert werden, falls (momentan) keine andere Antriebsmöglichkeit zur Verfügung steht.
Es hat sich bewährt, dass bei einem manuellen Betrieb der Vorrichtung das flexible Zugmittel den Motor bzw. die Kurbel von dem Hubgestänge entkoppelt. Dadurch kann ein Umschalten auf Handbetrieb erfolgen, ohne dass antriebsseitig etwas verändert oder umgebaut werden muss. Bei der Verwendung eines herkömmlichen starren Pleuels wären Umbaumaßnahmen erforderlich.
Zweckmäßigerweise sind zumindest ein Verbindungsmittel, vorzugsweise zumindest ein Riemen, auf dem Handpumpenhebel sowie eine Riemenaufnahme auf dem Hubgestänge vorgesehen, über welche der Handpumpenhebel an das Hubgestänge koppelbar ist. Durch eine solche kostengünstige Konstruktion ist ein einfaches Umstellen auf manuellen Betrieb möglich.
Bevorzugt ist eine abnehmbare Verlängerung für den Handpumpenhebel vorgesehen. Dadurch kann auf einfache Weise eine Anpassung einer Hebellänge an Brunnentiefe und zur Verfügung stehende Muskelkraft erfolgen.
Die zweite Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pumpen und Fördern von Grundwasser, insbesondere von Trinkwasser, aus Tiefen von einigen Metern bis einigen Hundert Metern verwendet wird.
Dadurch kann in Gebieten mit unzureichender Infrastruktur, insbesondere ohne
Stromversorgung, eine dezentrale Wasserversorgung, z. B. in Entwicklungsstaaten, gewährleistet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf weiche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Fördern von Brunnenwasser mit Solarzellen und Handpumpenhebel; Fig. 2 eine Detailansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine weitere Detailansicht einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine vereinfachte Detailansicht eines Teils einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Fördern von
Flüssigkeiten, insbesondere von Brunnenwasser. Eine Hubkolbenpumpe 5 befindet sich im Erdinneren und zumindest teilweise unterhalb eines Grundwasserniveaus. Die
Hubkolbenpumpe 5 umfasst einen Pumpenzylinder 12, einen in dem Pumpenzylinder 12 geführten Kolben 13, welcher dicht gegen den Pumpenzylinder 12 abschließt, sowie drei Rückschlagventile 14a, 14b. Der Kolben 13 ist in dem Pumpenzylinder 12 vertikal auf- und abbewegbar. Im Kolben 13 befindet sich eine vertikale Bohrung, welche durch zwei Rückschlagventile 14b (Austrittsventile) verschließbar ist. Eine Öffnung am Boden des Pumpenzylinders 12 ist ebenfalls durch ein Rückschlagventil 14a (Eintrittsventil) verschließbar. Der Pumpenzylinder 12 ist mit einem vertikal nach oben bis über die Erdoberfläche führenden Pumpenrohr 3 verbunden; der Kolben 13 ist mit einem vertikal nach oben führenden und zumindest teilweise in dem Pumpenrohr 3 geführten
Hubgestänge 4 verbunden. Durch eine vertikale Auf- und Abbewegung des
Hubgestänges 4 und damit des Kolbens 13 in dem Pumpenzylinder 12 kann in den Pumpenzylinder 12 durch das Rückschlagventil 14a (Eintrittsventil) eindringendes Grundwasser durch das Pumpenrohr 3 bis zu einer Austrittsöffnung 24 nach oben gepumpt werden: Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 schließen die
Rückschlagventile 14b des Kolbens 13 und eine sich über dem Kolben 13 in dem
Pumpenrohr 3 befindliche Wassersäule wird angehoben. Gleichzeitig wird durch das Rückschlagventil 14a des Pumpenzylinders 12 Wasser in den unter dem Kolben 13 befindlichen Teil des Pumpenzylinders 12 angesaugt. Bei einer anschließenden
Abwärtsbewegung des Kolbens 13 öffnen die Rückschlagventile 14b des Kolbens 13 (Austrittsventile) und schließt das Rückschlagventil 14a des Pumpenzylinders 12; der Kolben 13 bewegt sich in der Wassersäule nach unten. Bei der darauffolgenden
Aufwärtsbewegung des Kolbens 13 schließen die Rückschlagventile 14b des Kolbens 13 und die Wassersäule über dem Kolben 13 wird in dem Pumpenrohr 3 wiederum angehoben. Durch zyklisches Wiederholen dieser Auf- und Abbewegung des Kolbens 13 in dem Pumpenzylinder 12 wird Wasser vom Pumpenzylinder 12 durch das Pumpenrohr 3 bis zur Austrittsöffnung 24 gepumpt. Das vom Kolben 13 durch das Pumpenrohr 3 nach oben führende Hubgestänge 4 ist an dessen oberen Ende mit einer Hubstange 1 1 verbunden. Die Hubstange 1 1 wird durch zwei Führungen 10 vertikal geführt und weist an ihrem oberen Ende eine Aufnahme 9 für ein flexibles Zugmittel 6 auf. Oberhalb der Hubstange 1 1 befindet sich eine drehbar gelagerte Kurbel 2. Im Bereich eines Endes der Kurbel 2 ist ein Kurbelbolzen 8 drehbar auf der Kurbel 2 gelagert. Ein flexibles Zugmittel 6, hier in Form eines Riemens aus Kunststoff, ist an dem Kurbelbolzen 8 fixiert und führt zur Aufnahme 9 am oberen Ende der Hubstange 1 1 , wo es durch einen Bolzen mit der Hubstange 1 1 verbunden ist. Eine Drehbewegung der Kurbel 2 um eine Achse wird durch das flexible Zugmittel 6 in eine vertikale Auf- und Abbewegung der Hubstange 1 1 , des Hubgestänges 4 und in weiterer Folge des Kolbens 13 übersetzt. Dabei erfolgt eine Abwärtsbewegung infolge des Eigengewichtes von Hubstange 1 1 , Hubgestänge 4 und Kolben 13; eine Aufwärtsbewegung erfolgt durch die angetriebene Kurbel 2 und die durch das flexible Zugmittel 6 übertragenen Zugkräfte. Um eine Amplitude der periodischen Auf- und Abbewegung des Hubgestänges 4 und damit des Kolbens 13, d. h. einen Arbeitshub der Hubkolbenpumpe 5, verändern bzw. einstellen zu können, ist der Kurbelbolzen 8 auf der Kurbel 2 radial verschiebbar und in verschiedenen Positionen fixierbar. Um einen Gewichtsausgleich mit dem Gewicht von Hubgestänge 4, Hubstange 1 1 und Kolben 13 zu erreichen, ist im Bereich eines zweiten Endes der Kurbel 2 ein Gegengewicht 7 auf der Kurbel 2 fixiert. Zum Einstellen eines Entlastungsdrehmomentes durch das Gegengewicht 7 kann das Gegengewicht 7 an verschiedenen Positionen auf der Kurbel 2 fixiert werden. Die drehbar gelagerte Kurbel 2 wird von einem Radnabenmotor 16 über ein
Zahnradgetriebe 15 angetrieben und ist auf einer Grundplatte 29 montiert. Durch fotovoltaische Solarzellen 17 erzeugter elektrischer Strom dient zur Energieversorgung des Radnabenmotors 16. Sämtliche beschriebene Bauteile sind auf einem Gestell 22 montiert, das auch die Grundplatte 29 trägt. Radnabenmotor 16, Zahnradgetriebe 15 und Kurbel 2 können durch eine Abdeckung 23 vor Witterungseinflüssen geschützt sein. Als alternativer Antrieb ist ein Handpumpenhebel 18 vorgesehen, mit welchem über einen Riemen 19 und eine Riemenaufnahme 20 auf der Hubstange 1 1 die Letztere in eine vertikale Auf- und Abbewegung versetzt werden kann. Eine Verlängerung 21 für den Handpumpenhebel 18 kann einfach auf- und abmontiert werden. Durch eine Änderung der Länge der Verlängerung 21 kann eine Hebelübersetzung durch den
Handpumpenhebel 18 einfach an eine Tiefe des Brunnens und an eine zu hebende Masse (Hubstange 1 1 , Hubgestänge 4 und Kolben 13) angepasst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Umstellung auf Handbetrieb bei der Vorrichtung 1 sehr einfach erfolgen kann: Sobald sich der Kurbelbolzen 8 auf der Kurbel 2 in seiner tiefsten Position und damit der Kolben 13 in seinem unteren Totpunkt befinden, sorgt das flexible Zugmittel 6 bei stillstehendem Radnabenmotor 16 für eine automatische, d. h. selbstständige, Entkopplung des Motors, des Zahnradgetriebes 15 sowie der Kurbel 2 von der Hubstange 1 1 ; bei dieser Stellung der Kurbel 2 ist somit eine Wirkverbindung zwischen
Radnabenmotor 16 und Hubstange 1 1 unterbrochen und die Hubstange 1 1 und damit die Hubkolbenpumpe 5 ist durch den Handpumpenhebel 18 antreibbar. Somit kann eine Umstellung auf manuellen Betrieb ohne Änderungs- oder Umbaumaßnahmen erfolgen.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines oberen Bereiches einer Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 . Auf der Grundplatte 29 ist die Antriebseinheit der Vorrichtung 1 montiert, welche den Radnabenmotor 16, die Kurbel 2 und das Zahnradgetriebe 15, umfassend zwei Zahnräder 25, 27, umfasst. Dabei sind die Kurbel 2 und das Zahnrad 25 über eine Welle 26 miteinander verbunden. In Fig. 3 ist derselbe Teilbereich der Vorrichtung 1 von der gegenüberliegenden Seite aus gesehen gezeigt. Hier ist die Ausführung des
Zahnradgetriebes 15 zu erkennen, durch welches eine Übersetzung einer
Rotationsbewegung des Radnabenmotors 16 in eine langsamere Rotationsbewegung der Kurbel 2 erfolgt. Mit dem Radnabenmotor 16 ist das kleinere Zahnrad 27 verbunden, welches in das größere Zahnrad 25, das über die Welle 26 mit der Kurbel 2 verbunden ist, eingreift.
In Fig. 4 ist die exzentrische Anordnung der Hubstange 1 1 relativ zur Kurbel 2 zu erkennen; zur deutlicheren Darstellung sind mehrere Bestandteile der Vorrichtung 1 in dieser Abbildung weggelassen. Die vertikal ausgerichtete Hubstange 1 1 ist relativ zur Kurbel 2 horizontal derart angeordnet, dass bei einer horizontalen Stellung der Kurbel 2 die Hubstange 1 1 in ihrer Verlängerung durch die Mitte eines Langloches 28 in der Kurbel 2 geht, welches Langloch 28 der Fixierung und radialen Verschiebung des Kurbelbolzens 8 dient; die Hubstange 1 1 weist somit einen Normalabstand L zu einer Achse der Kurbel 2 auf. Wenn der Kurbelbolzen 8 in der Mitte des Langloches 28 angeordnet ist, weist also das flexible Zugmittel 6, welches den Kurbelbolzen 8 und die Aufnahme 9 auf der
Hubstange 1 1 miteinander verbindet, bei einer horizontalen Stellung der Kurbel 2 eine vertikale Ausrichtung in Verlängerung der Hubstange 1 1 auf. Bei einer
Umdrehungsrichtung der Kurbel 2 gemäß dem eingezeichneten Pfeil ist bei einer Hubbewegung der Hubkolbenpumpe 5, d. h. bei einer Aufwärtsbewegung der Hubstange 1 1 , das unter Belastung stehende flexible Zugmittel 6 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Durch eine solche exzentrische Anordnung der Hubstange 1 1 wird erreicht, dass ein Ausmaß von durch das flexible Zugmittel 6 auf die Hubstange 1 1 übertragenen Querkräften minimiert wird. Dies wiederum bedeutet weniger Reibungsverluste und weniger Verschleiß.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Fördern von Brunnenwasser. Fotovoltaische Solarzellen 17 sind auf am Gestell 22 drehbar gelagerten, ausklappbaren Klappen angebracht. Die Klappen können zum einfachen und platzsparenden Transport der Vorrichtung 1 heruntergeklappt werden. Das Gestell 22 ist als eine Schweißkonstruktion ausgeführt, welche für einen Transport teilweise zerlegt und/oder nach einem Transport zusammengefügt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Brunnenwasser, umfassend einen Motor, eine mittelbar oder unmittelbar durch den Motor rotierend angetriebene Kurbel (2), ein Pumpenrohr (3), in dem die Flüssigkeit förderbar ist, ein zumindest teilweise in dem Pumpenrohr (3) geführtes und durch die Kurbel (2) mittelbar in oszillierende Vertikalbewegung versetzbares Hubgestänge (4) sowie eine durch das Hubgestänge (4) angetriebene Hubkolbenpumpe (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Zugmittel (6) vorgesehen ist, über welches die Kurbel (2) das Hubgestänge (4) in Vertikalbewegung versetzt.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Zugmittel (6) als zumindest ein Riemen, vorzugsweise aus Kunststoff und/oder Gewebe, ausgeführt ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbel (2) länglich ausgebildet und auf der Kurbel (2) ein Gegengewicht (7) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (7) auf der Kurbel (2) an verschiedenen Positionen fixierbar und/oder radial verschiebbar ist.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Kurbel (2) drehbar gelagerter Kurbelbolzen (8) vorgesehen ist, welcher das flexible Zugmittel (6) trägt bzw. fixiert und welcher auf der Kurbel (2) radial verschiebbar ist, sodass dadurch ein Arbeitshub der Hubkolbenpumpe (5) veränderbar ist.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines oberen Endes des Hubgestänges (4) eine Aufnahme (9) für das flexible Zugmittel (6) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubgestänge (4) exzentrisch zu einer Drehachse der Kurbel (2) angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Hubgestänge (4) während einer Hubbewegung in einer gedachten Verlängerung tangential zu einer Bahn eines Punktes auf der Kurbel (2) verläuft, welcher Punkt das flexible Zugmittel (6) führt.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberen Bereich des Hubgestänges (4) zumindest eine Führung (10) für das Hubgestänge (4) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Bereich des Hubgestänges (4) als Hubstange (1 1 ) ausgeführt ist, welche
Hubstange (1 1 ) massiver als ein unterer Bereich des Hubgestänges (4) gefertigt ist.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkolbenpumpe (5) einen Pumpenzylinder (12), welcher mit dem Pumpenrohr (3) verbunden ist, einen in dem Pumpenzylinder (12) geführten Kolben (13), welcher mit dem Hubgestänge (4) verbunden ist, und ein oder mehrere Rückschlagventile (14a, 14b) umfasst.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahnradgetriebe (15) zwischen Motor und Kurbel (2) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Riemengetriebe zwischen Motor und Kurbel (2) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor, insbesondere ein Radnabenmotor (16), als Motor vorgesehen ist.
14. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere fotovoltaische Solarzellen (17) vorgesehen sind, welche den Motor mit elektrischer Energie versorgen.
15. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Windrad zum Antrieb der Kurbel (2) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Windrad und ein Generator vorgesehen sind, wobei das Windrad den Generator antreibt und der Generator den Motor mit elektrischer Energie versorgt.
17. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist.
18. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handpumpenhebel (18) vorgesehen ist, mit dem das Hubgestänge (4) manuell antreibbar ist.
19. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem manuellen Betrieb der Vorrichtung (1 ) das flexible Zugmittel (6) den Motor bzw. die Kurbel (2) von dem Hubgestänge (4) entkoppelt.
20. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verbindungsmittel, vorzugsweise zumindest ein Riemen (19), auf dem
Handpumpenhebel (18) sowie eine Riemenaufnahme (20) auf dem Hubgestänge (4) vorgesehen sind, über welche der Handpumpenhebel (18) an das Hubgestänge (4) koppelbar ist.
21 . Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine abnehmbare Verlängerung (21 ) für den Handpumpenhebel (18) vorgesehen ist.
22. Verwendung einer Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 zum Pumpen und Fördern von Grundwasser, insbesondere von Trinkwasser, aus Tiefen von einigen Metern bis einigen Hundert Metern.
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