可攜式表面安裝井泵的製作方法

2023-09-10 17:20:25

專利名稱：可攜式表面安裝井泵的製作方法
背景技術：
作為與滲漏表面或地下儲槽相關的地下水勘查的一部分而被安裝的檢測井，典型地，被建造有2或4英寸直徑的PVC套管和管井過濾器，深20到100多英尺，取決於地下水深度。用於從這些監測井中採集水樣的規程要求該井被泵抽吸或舀出直到三到五個井容積的水被移走，該井水位下降，或連續測量的指示參數pH、溫度以及導電率已經穩定。
對於水位深度小於約25英尺的情況，一個電力表面抽水泵和一個井內(inwell)清排管通常被用於從該井中抽取水。該井內清排管具有一個位於底部的單向閥以便該清排管的快速上下運動用水填滿該管並允許表面抽水泵被灌滿。一旦該表面抽水泵被灌滿，該泵將從井中排出水，直到該水位下降至該抽水泵以下約30英尺的依周圍環境大氣壓(14.7psi＝33.9英尺)的理論極限值。當水位深度因抽取而增加時，流速因為增加的提升力需求而減小。利用表面抽水泵，流速高達每分鐘3加侖是可以達到的。
對於水位深度遠大於25英尺的情況，為2或4英尺直徑井設計的的小電力潛水泵或壓縮空氣(或氮氣)排量泵(displacement pump)被用於清排(purge)監測井。這些泵通過所附加的管道將水從井內壓出到表面並需要井下電力(downhole electricial)或空氣管線來驅動該泵。這些井下泵的流速極少超過每分鐘2加侖。
本發明人通常以一個連接於具有一個底部單向閥的專用清排管(留於井中)的12伏的表面抽水泵，來清排(purge)水位深度不超過25英尺的直徑2英寸的監測井。這個發明的推動力是努力滿足清排一些水位深度遠大於約25英尺的和表面抽水泵的流速非常低或為零的監測井的要求。在這些情況下，本發明人將通過手工頂託該淨化管的上下移動直到必需的三到五個井腔的容積被抽取，來清排這些井。
本發明提供一種在水平面內轉換旋轉運動的裝置，例如利用由便攜手鑽所提供的一井泵管的快速的、周期的、上下運動，以使無需在井內放置一個泵就能從任何深度抽吸該井。本發明的實施例能不考慮水位深度或水位深度的變化，從一個直徑2英寸的監測井中以一個恆定的每分鐘2.5加侖的速度抽排。
這裡所描述的轉動至線性運動轉換的其它應用被在下面的權利要求部分給出。
發明概述本發明利用在一個平面(比如水平面)內的旋轉運動，來引起在一個垂直於該平面的方向上的正弦線性運動(比如垂直平面-周期性的上下運動)。該上下運動被傳遞到具有底部單向閥的一個井泵管，以便水或其它流體能被從任何深度抽取上來。本發明的另一個實施例利用一個從動的活塞、密閉氣缸和單向閥來替換該井泵管和單向閥，以允許產生部分真空、壓縮流體、或抽取任何可流動的材料。


將參照說明本發明較佳實施例的所附透視線圖，更詳細地描述本發明。
具體實施例方式
本發明的組件包括至少一個安裝在一個轉軸(2)上的橢圓平板(1)，該軸(2)貫穿該平板(1)的重心並且其軸線與平板(2)的平面成除90度以外的角，以及軸(1)被銷上或以其它方式固定在該平板(2)上以便該軸(1)環繞其軸線的旋轉運動被傳送到平板(2)；機械支撐和軸承裝置(3)機械地被固定在基板(9)上以給該軸(2)和所固定的橢圓平板(1)提供轉動支撐；至少一個橢圓平板從動件(4)，其固定有位於所述橢圓平板(1)的頂部和底部表面上的滾輪或軸承裝置(5)，其在距軸(2)的軸線的一個固定距離上；所述從動件(4)受滾輪(6)和滾輪座圈(7)或軸承裝置的約束以允許僅在平行於該軸(2)軸線的方向上的該從動件(4)的雙向線性運動；用於滾輪座圈(7)的支撐支架(8)機械地被固定於該滾輪座圈(7)和基板(9)上。當該軸(2)順時針或逆時針旋轉的時候，該橢圓平板(1)的頂部和底部表面對該從動滾輪(5)施加壓力並導致所固定的從動件(4)以一種交替的雙向線性方式運動。該從動件(4)平行於該軸(2)軸線的行進距離，決定於從動滾輪(5)距轉軸(2)軸線的距離以及該橢圓平板(1)的平面與該軸(2)軸線間的角度。該從動件(4)的雙向線性運動被傳送到至少一個具有一個底部單向閥(11)的井泵管(10)，該底部單向閥(11)通過利用至少一個機械固定裝置(13)固定該從動件(4)至該泵管(10)而被安裝在井(12)中。隨該軸(2)被垂直校準，對該軸(2)和橢圓平板(1)的每一次水平旋轉，該從動件(4)和所固定的泵管(10)向下移動一個從動件(4)行進距離(下衝程(down stroke))以及向上移動一個從動件(4)行進距離(上衝程(upstroke))。當下衝程時，該泵管(10)被以能打開該底部單向閥(11)的速度，向下壓一個從動件(4)行進距離，該單向閥(11)允許水進入到該泵管(10)並向上替換已經存在於該泵管(10)中的水。在上衝程時，該泵管(10)被以一個能關閉該底部單向閥(10)的速度向上壓，該底部單向閥允許水被保留在該泵管(10)中並被升高一個從動件(4)行進距離。以這種方式，水被遞增的加入到高於井中水位的泵管(10)中。一旦該泵管充滿水，通過交替的上下衝程而被加入該泵管中的額外的水，從該泵管(10)的頂部和從井(12)中被排出。在該軸(2)和該橢圓平板(1)的高轉動速度時，從動件(4)和泵管(10)以高速度做上下運動。在上衝程，這個高速度給在該泵管(10)中的水柱以向上的動量。利用在高速下衝程中泵管(10)的非常快速的方向反向改變，得到所給出的動量以將水移出該泵管(10)。
對於該軸(2)和橢圓平板(1)的一個等角轉動，該從動件(4)和所固定的泵管(10)的上下運動速度是正弦的，且本發明的抽取速率是常數並獨立於地下水深度。
權利要求
1.一種便攜泵，包括至少一個安裝在一轉軸裝置上的轉動橢圓平板裝置，該轉軸裝置貫穿該平板裝置的重心且其軸線是與該橢圓平板裝置的平面成除90度以外的角，並且該轉軸裝置是被銷上或以其它方式聯接至該橢圓平板裝置，以便於該轉軸裝置繞其軸線的旋轉運動被傳送至該橢圓平板裝置；機械支撐和軸承裝置，以為該轉軸裝置提供轉動支撐；固定有滾輪或軸承裝置的一橢圓平板從動件裝置，該滾輪或軸承裝置在距該轉軸裝置軸線的一個固定距離上、位於給該橢圓平板裝置的頂部和底部表面施加壓力位置；滾輪和滾輪座圈或軸承裝置，以允許該橢圓平板從動件裝置僅在平行於該轉軸裝置軸線的方向上的線性運動；具有一個底部單向閥裝置的一個井泵管裝置，該底部單向閥裝置被利用機械固定裝置固定到該橢圓平板從動件裝置上，以便該轉軸裝置的水平轉動導致該泵管與單向閥裝置的注滿、提升和排水，以便於從井中抽取水或其它流體。
2.根據權利要求1所述的泵，其中，所述泵管和單向閥裝置被一個活塞、密封氣缸、以及單向閥裝置替換，以獲得部分真空、壓縮流體、或抽取可流動的材料。
3.根據權利要求1所述的泵，其中，所述轉軸裝置的轉動是恆定的以便所述抽取速率也是恆定的。
4.根據權利要求2所述的泵，其中，所述轉軸裝置的轉動是恆定的，以便於抽空、壓縮速率、或可流動材料速率也是恆定的。
5.根據權利要求1所述的泵，其被用於當所述泵管裝置與所述井的內徑相比夠大時的井的開發(攪拌並從井沙包中去除細顆粒)。
全文摘要
一種便攜泵，包括安裝在一轉軸上的一個轉動橢圓平板，一個在距支撐轉軸軸線的一個固定距離上，位於該轉動橢圓平板的頂面和底面上的帶滾輪或軸承的橢圓平板從動件，位於該平板從動件上的滾輪或軸承被聯接於滾輪或軸承座套以限制該橢圓平板從動件沿平行於該轉軸軸線的方向的運動，一個固定於該橢圓平板從動件的具有一底部單向閥的井泵管以便於該橢圓平板的水平轉動引起該泵管交替的垂直填充或排出，以便從一井中抽取水或其它流體。本發明的可替換的實施例替換該井泵管和單向閥為一個被驅動的活塞、密封氣缸、和單向閥，以允許產生部分真空、壓縮流體、或抽取任何可流動材料。
文檔編號F04B9/02GK1823209SQ200480019812
公開日2006年8月23日 申請日期2004年5月24日 優先權日2003年7月17日
發明者唐納德·喬治·麥克愛德華 申請人:唐納德·喬治·麥克愛德華