便携式表面安装井泵.pdf

一种便携泵，包括安装在一转轴上的一个转动椭圆平板，一个在距支撑转轴轴线的一个固定距离上，位于该转动椭圆平板的顶面和底面上的带滚轮或轴承的椭圆平板从动件，位于该平板从动件上的滚轮或轴承被联接于滚轮或轴承座套以限制该椭圆平板从动件沿平行于该转轴轴线的方向的运动，一个固定于该椭圆平板从动件的具有一底部单向阀的井泵管以便于该椭圆平板的水平转动引起该泵管交替的垂直填充或排出，以便从一井中抽取水或其它流体。本发明的可替换的实施例替换该井泵管和单向阀为一个被驱动的活塞、密封气缸、和单向阀，以允许产生部分真空、压缩流体、或抽取任何可流动材料。

1、  一种便携泵，包括
至少一个安装在一转轴装置上的转动椭圆平板装置，该转轴装置贯穿该平板装置的重心且其轴线是与该椭圆平板装置的平面成除90度以外的角，并且该转轴装置是被销上或以其它方式联接至该椭圆平板装置，以便于该转轴装置绕其轴线的旋转运动被传送至该椭圆平板装置；
机械支撑和轴承装置，以为该转轴装置提供转动支撑；
固定有滚轮或轴承装置的一椭圆平板从动件装置，该滚轮或轴承装置在距该转轴装置轴线的一个固定距离上、位于给该椭圆平板装置的顶部和底部表面施加压力位置；
滚轮和滚轮座圈或轴承装置，以允许该椭圆平板从动件装置仅在平行于该转轴装置轴线的方向上的线性运动；
具有一个底部单向阀装置的一个井泵管装置，该底部单向阀装置被利用机械固定装置固定到该椭圆平板从动件装置上，以便该转轴装置的水平转动导致该泵管与单向阀装置的注满、提升和排水，以便于从井中抽取水或其它流体。

2、  根据权利要求1所述的泵，其中，所述泵管和单向阀装置被一个活塞、密封气缸、以及单向阀装置替换，以获得部分真空、压缩流体、或抽取可流动的材料。

3、  根据权利要求1所述的泵，其中，所述转轴装置的转动是恒定的以便所述抽取速率也是恒定的。

4、  根据权利要求2所述的泵，其中，所述转轴装置的转动是恒定的，以便于抽空、压缩速率、或可流动材料速率也是恒定的。

5、  根据权利要求1所述的泵，其被用于当所述泵管装置与所述井的内径相比够大时的井的开发(搅拌并从井沙包中去除细颗粒)。

便携式表面安装井泵
背景技术
作为与渗漏表面或地下储槽相关的地下水勘查的一部分而被安装的检测井，典型地，被建造有2或4英寸直径的PVC套管和管井过滤器，深20到100多英尺，取决于地下水深度。用于从这些监测井中采集水样的规程要求该井被泵抽吸或舀出直到三到五个井容积的水被移走，该井水位下降，或连续测量的指示参数pH、温度以及导电率已经稳定。
对于水位深度小于约25英尺的情况，一个电力表面抽水泵和一个井内(inwell)清排管通常被用于从该井中抽取水。该井内清排管具有一个位于底部的单向阀以便该清排管的快速上下运动用水填满该管并允许表面抽水泵被灌满。一旦该表面抽水泵被灌满，该泵将从井中排出水，直到该水位下降至该抽水泵以下约30英尺的依周围环境大气压(14.7psi＝33.9英尺)的理论极限值。当水位深度因抽取而增加时，流速因为增加的提升力需求而减小。利用表面抽水泵，流速高达每分钟3加仑是可以达到的。
对于水位深度远大于25英尺的情况，为2或4英尺直径井设计的的小电力潜水泵或压缩空气(或氮气)排量泵(displacement pump)被用于清排(purge)监测井。这些泵通过所附加的管道将水从井内压出到表面并需要井下电力(downhole electricial)或空气管线来驱动该泵。这些井下泵的流速极少超过每分钟2加仑。
本发明人通常以一个连接于具有一个底部单向阀的专用清排管(留于井中)的12伏的表面抽水泵，来清排(purge)水位深度不超过25英尺的直径2英寸的监测井。这个发明的推动力是努力满足清排一些水位深度远大于约25英尺的和表面抽水泵的流速非常低或为零的监测井的要求。在这些情况下，本发明人将通过手工顶托该净化管的上下移动直到必需的三到五个井腔的容积被抽取，来清排这些井。
本发明提供一种在水平面内转换旋转运动的装置，例如利用由便携手钻所提供的一井泵管的快速的、周期的、上下运动，以使无需在井内放置一个泵就能从任何深度抽吸该井。本发明的实施例能不考虑水位深度或水位深度的变化，从一个直径2英寸的监测井中以一个恒定的每分钟2.5加仑的速度抽排。
这里所描述的转动至线性运动转换的其它应用被在下面的权利要求部分给出。
发明概述
本发明利用在一个平面(比如水平面)内的旋转运动，来引起在一个垂直于该平面的方向上的正弦线性运动(比如垂直平面-周期性的上下运动)。该上下运动被传递到具有底部单向阀的一个井泵管，以便水或其它流体能被从任何深度抽取上来。本发明的另一个实施例利用一个从动的活塞、密闭气缸和单向阀来替换该井泵管和单向阀，以允许产生部分真空、压缩流体、或抽取任何可流动的材料。
附图说明
将参照说明本发明较佳实施例的所附透视线图，更详细地描述本发明。
具体实施方式
本发明的组件包括至少一个安装在一个转轴(2)上的椭圆平板(1)，该轴(2)贯穿该平板(1)的重心并且其轴线与平板(2)的平面成除90度以外的角，以及轴(1)被销上或以其它方式固定在该平板(2)上以便该轴(1)环绕其轴线的旋转运动被传送到平板(2)；机械支撑和轴承装置(3)机械地被固定在基板(9)上以给该轴(2)和所固定的椭圆平板(1)提供转动支撑；至少一个椭圆平板从动件(4)，其固定有位于所述椭圆平板(1)的顶部和底部表面上的滚轮或轴承装置(5)，其在距轴(2)的轴线的一个固定距离上；所述从动件(4)受滚轮(6)和滚轮座圈(7)或轴承装置的约束以允许仅在平行于该轴(2)轴线的方向上的该从动件(4)的双向线性运动；用于滚轮座圈(7)的支撑支架(8)机械地被固定于该滚轮座圈(7)和基板(9)上。当该轴(2)顺时针或逆时针旋转的时候，该椭圆平板(1)的顶部和底部表面对该从动滚轮(5)施加压力并导致所固定的从动件(4)以一种交替地双向线性方式运动。该从动件(4)平行于该轴(2)轴线的行进距离，决定于从动滚轮(5)距转轴(2)轴线的距离以及该椭圆平板(1)的平面与该轴(2)轴线间的角度。该从动件(4)的双向线性运动被传送到至少一个具有一个底部单向阀(11)的井泵管(10)，该底部单向阀(11)通过利用至少一个机械固定装置(13)固定该从动件(4)至该泵管(10)而被安装在井(12)中。随该轴(2)被垂直校准，对该轴(2)和椭圆平板(1)的每一次水平旋转，该从动件(4)和所固定的泵管(10)向下移动一个从动件(4)行进距离(下冲程(down stroke))以及向上移动一个从动件(4)行进距离(上冲程(upstroke))。当下冲程时，该泵管(10)被以能打开该底部单向阀(11)的速度，向下压一个从动件(4)行进距离，该单向阀(11)允许水进入到该泵管(10)并向上替换已经存在于该泵管(10)中的水。在上冲程时，该泵管(10)被以一个能关闭该底部单向阀(10)的速度向上压，该底部单向阀允许水被保留在该泵管(10)中并被升高一个从动件(4)行进距离。以这种方式，水被递增的加入到高于井中水位的泵管(10)中。一旦该泵管充满水，通过交替的上下冲程而被加入该泵管中的额外的水，从该泵管(10)的顶部和从井(12)中被排出。在该轴(2)和该椭圆平板(1)的高转动速度时，从动件(4)和泵管(10)以高速度做上下运动。在上冲程，这个高速度给在该泵管(10)中的水柱以向上的动量。利用在高速下冲程中泵管(10)的非常快速的方向反向改变，得到所给出的动量以将水移出该泵管(10)。
对于该轴(2)和椭圆平板(1)的一个等角转动，该从动件(4)和所固定的泵管(10)的上下运动速度是正弦的，且本发明的抽取速率是常数并独立于地下水深度。