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Pumpenaggregat
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat mit von einer Brennkraftmaschine angetriebener Propel- lerpumpemitrohrartigem, druckseitig einen Auslasskrümmer aufweisendem Gehäuse und darin zentrisch gelagerter, die Wand des Auslasskrümmers durchsetzender, mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine achsgleich gekuppelter Läuferwelle.
Eine bekannte Ausführung eines solchen Pumpenaggregates sieht den direkten Antrieb einer vertikalen Bohrlochpumpe von der Kurbelwelle eines auf einem Sockel über dem Bohrloch aufgesetzten Sternmotors vor. Abgesehen davon, dass durch die neuere Entwicklung des Motorenbaues die Verwen- dungstationärerSternmotoren gegenüber Einzylinder-Brennkraftmaschinen sowie Reihen- und V-Brennkraftmaschinen in den Hintergrund getreten ist, ergeben sich Schwierigkeiten durch den umständlichen Zusammenbau der Pumpenanlage im Gelände, der den Einsatz entsprechend ausgebildeter Arbeitskräfte erfordert. Erschwerend hiebei ist die Forderung des exakten, achsgleichen Zusammenbaues von Pumpe und Motor.
Bekannt sind ferner Pumpenanlagen, bei denen der Antrieb der Propellerpumpe durch eine Brennkraftmaschine üblicher Bauart erfolgt, die über ein Kegelradgetriebe mit der meist vertikal oder schräg angeordneten Läuferwelle der Pumpe antriebsverbunden sind. Der Raumbedarf eines solchen Pumpenaggregates ist naturgemäss verhältnismässig gross, so dass sich vor allem bei Pumpenaggregaten höherer Leistung Schwierigkeiten beim Transport und bei der Montage einstellen. Von Nachteil sind ferner auch die verhältnismässig hohen Kosten sowie die schwierige Einstellung des Kegelradgetriebes. Für die Brennkraftmaschine ist überdies ein entsprechendes Fundament erforderlich, so dass der Gesamtaufwand für die Anlage verhältnismässig hoch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung dieser Nachteile der bekannten Ausführungen einPumpenaggregat zu schaffen, das nicht nur eine sehr gedrängte, leicht montierbare Baueinheit bildet, sondern welches auch die Verwendung schon vorhandener serienmässiger Brennkraftmaschinen verschiedener Typen ohne nennenswerte Änderungen zum Antrieb des Pumpenteiles ermöglicht. Erfindungsgemäss ist hiezu vorgesehen, dass der abtriebsseitige Verschalungsdeckel der Brennkraftmaschine als ein den Ölsammelraum der Brennkraftmaschine enthaltendes Zwischengehäuse ausgebildet ist, das an das druckseitig über den Auslasskrümmer hinaus verlängerte Pumpengehäuse angeflanscht ist, wobei in an sich bekannter Weise zwischen die Läuferwelle und die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine eine Kupplung eingeschaltet ist.
Ein solches Pumpenaggregat bildet daher eine sehr starre kompakte Bauein- heit mit relativ geringem Gewicht und günstigen Abmessungen, bei der sich die Anordnung eines eigenen Sockels für die Brennkraftmaschine erübrigt. Das Zwischengehäuse stellt hiebei jenes wesentliche Ver- bindungsglied zwischen Motor und Pumpe dar, durch dessen Abwandlung die beabsichtigte Anpassung an Brennkraftmaschinen verschiedenster Ausführung erreicht wird.
Durch die Erfindung eröffnet sich die Möglichkeit, beispielsweise für die gebräuchlichsten Motorentypen Zwischengehäuse mit den erforderlichen Anschlussmassen sowie weitere, aufgrund der vertikalen Gebrauchslage des Motors erforderliche Austauschteile in Serie herzustellen und als Bausatz zu relativ niedrigem Preis anzubieten. Der endgültige Zusammenbau des erfindungsgemässen Aggregates kann dann am Einsatzort unter Verwendung des dort vorhandenen Motors vorgenommen werden, wobei auch nam-
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hafte Ersparnisse an Transport- und Zollspesen erzielt werden.
Ausser der Anpassung der Leistung der verwendeten Brennkraftmaschine an den Leistungsbedarf der
Pumpe ist auch eine Anpassung hinsichtlich der Drehzahl erforderlich, In weiterer Ausgestaltung der Er- findung geschieht dies vorteilhaft dadurch, dass die Nockenwelle der Brennkraftmaschine als Abtriebs- welle ausgebildet wird. Dies ist insofern von besonderem Vorteil, da bei einem Pumpenaggregat nach der Erfindung das bei Brennkraftmaschinen sonst von aussen nicht zugängliche Ende der Nockenwelle im
Zwischengehäuse freiliegt und in einfacher Weise zu einer das Zwischengehäuse durchsetzenden Ab- triebswelle umgestaltet werden kann. Damit wird die Drehzahl der Pumpenwelle auf die Hälfte der
Kurbelwellendrehzahl reduziert, ohne dass hiefür ein eigenes Zwischengetriebe vorgesehen werden müsste.
Schliesslich empfiehlt es sich, gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung die gegebenenfalls ausrückbare Kupplung im Zwischengehäuse anzuordnen. Diese Ausführung kommt der Montagevereinfachung bei allfälligen Reparaturen zugute und die Kupplung wird überdies durch ihre gekapselte Anordnung vor korrosiven Einflüssen geschützt.
Der nachfolgenden Beschreibung zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele sind weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung zu entnehmen. Es zeigen : die Fig. 1 und 3 je ein Ausführungsbeispiel eines Pumpenaggregates gemäss der Erfindung in schematischer Schnittdarstellung und Fig. 2 eine schematische Ansicht des Aggregates gemäss Fig. 3 von oben.
Beiden Ausführungen gemeinsam ist der prinzipielle Aufbau der Propellerpumpe 1. Das rohrförmigeGehäuse 2 der Pumpe besteht aus mehreren, mittels Ringflanschen verbundenen Rohren. An das untere Ende des Gehäuses 2 ist ein trichterförmig erweitertes Saugmundstück 3 angeschlossen.
Der an das Gehäuse 2 mittels Ringflanschen angeschlossene Gehäuseoberteil 4 enthält einen seitlich mündenden Auslasskrümmer 5 für den Anschluss der nicht dargestellten Förderleitung. Der Gehäuseoberteil 4 ist mit Stützen 6 versehen, welche zur Auflagerung des Pumpenaggregates, z. B. am oberen Rand eines Bohrloches 7, dienen. Bei Pumpenförderung aus offenen Gerinnen ist meist ein horizontales Balkengerüst vorgesehen, welches an der Entnahmestelle beidseits des Wasserlaufes aufgelagert ist und eine entsprechende Öffnung für den Durchtritt des Pumpenaggregates aufweist. Die Stützen 6 desGehäuseoberteiles 4 sind in diesem Fall mit dem Balkengerüst fest verbunden, beispielsweise verschraubt.
Die Läuferwelle 8 der Propellerpumpe 1 ist im Gehäuse 2 in einem Lagerkörper 9 zentrisch gelagert. Der Lagerkörper 9 ist mittels eines Armsternes 10 an der Innenwand des Gehäuses 2 befestigt. DieLäuferwelle 8 befindet sich in einem Hüllrohr 11, welches gegen den Innenraum des Gehäuses 2 abgedichtet ist und die Läuferwelle 8 vor korrosiven Angriffen durch die For- derflüssigkeitschützt. Das Hü1lrohr 11 und die Läuferwelle 8 durchsetzen auch die Wand des Auslasskrümmers 5, wobei die Läuferwelle 8 bis über den oberen Rand des Gehäuseoberteiles 4 hinausragt. Am unteren Ende der Läuferwelle 8 ist die Nabe 12 mit dem Propellerlaufrad 13 fliegend angeordnet.
Der Antrieb der Propellerpumpe 1 erfolgt durch eine Brennkraftmaschine 14 bzw. 141, deren Kurbelwelle 15 bzw. 151 koaxial (Fig. 1) bzw. parallel (Fig. 2 und 3) zur Läuferwelle 8 der Pumpe 1 liegt. Der Anschluss der Brennkraftmaschine 14 bzw. 141 an der Pumpe 1 erfolgt bei beidenAusführungenmittelseinesZwischengehäuses 16 bzw. 161, welches einerseits an der abtriebsseitigenStirnwand der Brennkraftmaschine 14 bzw. 141 und anderseits am oberen Anschlussflansch 17 des Gehäuseoberteiles 4 der Pumpe 1 befestigt ist. Das Zwischengehäuse 16 bzw. 161 enthält einen Ölsammelraum 18, der mit dem Ölschmiersystem der Brennkraftmaschine über entsprechende Bohrungen bzw. Kanäle in Verbindung steht.
BeiderAusführungnachFig. 1 handelt es sich um ein verhältnismässig schnelläufiges Pumpenaggregat, bei dem der Antrieb der Läuferwelle 8 unmittelbar von der Kurbelwelle 15 der Brennkraftmaschine 14, im vorliegenden Fall eines Einzylinder-Dieselmotors, erfolgt. Das antriebsseitige Ende der Kurbelwelle 15 ist hiezu über eine im unteren Teil des Zwischengehäuses 16 angeordnete Kupplung 19 mit der Läuferwelle 8 antriebsverbunden. Die Kupplung kann gegebenenfalls auch ausrückbar oder als Fliehkraftkupplung ausgebildet werden, um das Starten der Brennkraftmaschine 14 im unbelasteten Zustand zu erleichtern.
Der Ölsammelraum 18 im Zwischengehäuse 16 bzw. 161 übernimmt die Funktion der für die Normallage der Brennkraftmaschine mit liegender Kurbelwelle im Kurbelgehäuse 20 vorgesehenen Ölwanne. Zur Ölstandskontrolle im Ölsammelraum 18 ist ein durch eine seitliche Öffnung des Zwischengehäuses 16 bzw. 161 einführbarer Ölmessstab 21 vorgesehen.
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Bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 handelt es sich um ein Pumpenaggregat für mittlere Betriebsdrehzahlen. Der Antrieb durch die Brennkraftmaschine 14', die im vorliegenden Fall ein Vierzylinder-V-Dieselmotor ist, erfolgt daher nicht unmittelbar von der Kurbelwelle 15'aus, sondern von der über ein Stirnräderpaar 22 und 23 mit halber Kurbelwellendrehzahl angetriebenen Nockenwelle 24. Das Stirnrad 22 dient zugleich auch-wie bei beiden Ausführungen vorgesehen-zum Antrieb der im Kurbelgehäuse 20 bzw. 20'untergebrachten Schmierölpumpe 25 über ein weiteres Stirnrad 26.
Der Ansaugstutzen 27 der Schmierölpumpe 25 ist hier, abweichend von der konventionellen Motorenbauart mit liegender Kurbelwelle, durch die abtriebsseitige Stirnwand der Brennkraftmaschine 14 bzw. 14'herausgeführt, so dass seine Ansaugöffnung in den Ölsumpf im Ölsammelraum 18 eintaucht.
Die Erfindung ermöglicht es, für den Antrieb der Propellerpumpe 1 sowohl eigens entwickelte Brennkraftmaschinen mit stehend angeordneter Kurbelwelle zu verwenden oder serienmässige Motoren mit horizontaler Kurbelwelle für diesen Zweck umzugestalten. Im letzteren Fall tritt das Zwischengehäuse 16 bzw. 16'an die Stelle des abtriebsseitigen Verschalungsdeckels der Brennkraftmaschine. Je nach Bauart der verwendeten Brennkraftmaschine wird auch ein Austausch weiterer Zubehörteile wie Filter, Rohrleitungen u. ähnl. erforderlich sein, damit der einwandfreie Betrieb der Maschine auch in der vertikalen Betriebslage gewährleistet ist. Darüber hinausgehende Abänderungen der Brennkraftmaschine werden im Allgemeinfall nicht erforderlich sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pumpenaggregat mit von einer Brennkraftmaschine angetriebener Propellerpumpe mit rohrartigem, druckseitig einen Auslasskrümmer aufweisendem Gehäuse und darin zentrisch gelagerter, die Wand des Auslasskrümmers durchsetzender, mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine achsgleich gekuppelter Läuferwelle, dadurch gekennzeichnet, dass der abtriebsseitige Verschalungsdeckel der Brennkraftmaschine (14 ; 14') als ein den Ölsammelraum (18) der Brennkraftmaschine enthaltendes Zwischengehäuse (16 ; 16') ausgebildet ist, das an das druckseitig über den Auslasskrümmer (5) hinaus verlängerte Pumpengehäuse (2) angeflanscht ist, wobei in an sich bekannter Weise zwischen die Läuferwelle (8) und die Abtriebswelle (15 ;
24) der Brennkraftmaschine (14 ; 14') eine Kupplung (19) eingeschaltet ist.
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Pump unit
The invention relates to a pump unit with a propeller pump-tube-like housing, driven by an internal combustion engine, having an outlet manifold on the pressure side and a rotor shaft centrally mounted therein, penetrating the wall of the exhaust manifold and axially coupled to the output shaft of the internal combustion engine.
A known embodiment of such a pump unit provides for the direct drive of a vertical borehole pump from the crankshaft of a radial engine placed on a base above the borehole. Apart from the fact that the use of stationary star engines has receded into the background over single-cylinder internal combustion engines as well as in-line and V-internal combustion engines due to the more recent development of engine construction, difficulties arise from the cumbersome assembly of the pump system in the field, which requires the use of appropriately trained workers . The requirement for an exact, coaxial assembly of the pump and motor is a problem.
Pump systems are also known in which the propeller pump is driven by an internal combustion engine of the usual type, which is drive-connected via a bevel gear to the usually vertically or obliquely arranged rotor shaft of the pump. The space requirement of such a pump unit is naturally relatively large, so that difficulties arise during transport and assembly, especially with pump units of higher power. The relatively high costs and the difficult setting of the bevel gear are also disadvantageous. In addition, a corresponding foundation is required for the internal combustion engine, so that the total expense for the system is relatively high.
The invention is based on the object of creating a pump unit to avoid these disadvantages of the known designs, which not only forms a very compact, easy-to-assemble unit, but which also enables the use of existing standard internal combustion engines of various types without significant changes to drive the pump part. According to the invention it is provided for this purpose that the casing cover on the output side of the internal combustion engine is designed as an intermediate housing containing the oil collecting chamber of the internal combustion engine, which is flanged to the pump housing, which is extended on the pressure side beyond the exhaust manifold, with a known manner between the rotor shaft and the output shaft of the internal combustion engine Clutch is switched on.
Such a pump assembly therefore forms a very rigid, compact structural unit with a relatively low weight and favorable dimensions, in which there is no need to arrange a separate base for the internal combustion engine. The intermediate housing represents the essential connecting element between the motor and the pump, the modification of which enables the intended adaptation to internal combustion engines of various designs.
The invention makes it possible, for example, for the most common types of motors to produce intermediate housings with the required connection dimensions and other replacement parts required due to the vertical position of the motor in series and to offer them as a kit at a relatively low price. The final assembly of the unit according to the invention can then be carried out at the place of use using the motor available there, whereby
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substantial savings in transport and customs expenses can be achieved.
Except for adapting the power of the internal combustion engine used to the power requirements of the
In a further embodiment of the invention, this advantageously takes place in that the camshaft of the internal combustion engine is designed as an output shaft. This is of particular advantage because, in a pump assembly according to the invention, the end of the camshaft, which is otherwise not accessible from the outside in internal combustion engines, is in the
Intermediate housing is exposed and can be transformed in a simple manner into an output shaft penetrating the intermediate housing. This means that the speed of the pump shaft is halved
Reduced crankshaft speed without having to provide a separate intermediate gear.
Finally, according to a further feature of the invention, it is advisable to arrange the clutch, which may be disengageable, in the intermediate housing. This design helps to simplify assembly in the event of any repairs, and the coupling is also protected from corrosive influences by its encapsulated arrangement.
The following description of two exemplary embodiments shown in the drawings provides further details and advantages of the invention. 1 and 3 each show an exemplary embodiment of a pump assembly according to the invention in a schematic sectional view, and FIG. 2 shows a schematic view of the assembly according to FIG. 3 from above.
Both versions have in common the basic structure of the propeller pump 1. The tubular housing 2 of the pump consists of several tubes connected by means of ring flanges. A funnel-shaped widened suction mouthpiece 3 is connected to the lower end of the housing 2.
The upper housing part 4, which is connected to the housing 2 by means of annular flanges, contains an outlet elbow 5 opening at the side for the connection of the delivery line, not shown. The upper housing part 4 is provided with supports 6, which are used to support the pump unit, for. B. at the top of a borehole 7, serve. When pumping from open channels, a horizontal beam frame is usually provided, which is supported at the extraction point on both sides of the watercourse and has a corresponding opening for the passage of the pump unit. The supports 6 of the upper housing part 4 are in this case firmly connected to the beam structure, for example screwed.
The rotor shaft 8 of the propeller pump 1 is mounted centrally in the housing 2 in a bearing body 9. The bearing body 9 is fastened to the inner wall of the housing 2 by means of an arm star 10. The rotor shaft 8 is located in a cladding tube 11 which is sealed against the interior of the housing 2 and protects the rotor shaft 8 from corrosive attack by the conveyed liquid. The sleeve tube 11 and the rotor shaft 8 also penetrate the wall of the exhaust manifold 5, the rotor shaft 8 protruding beyond the upper edge of the upper housing part 4. At the lower end of the rotor shaft 8, the hub 12 with the propeller impeller 13 is overhung.
The propeller pump 1 is driven by an internal combustion engine 14 or 141, the crankshaft 15 or 151 of which is coaxial (FIG. 1) or parallel (FIGS. 2 and 3) to the rotor shaft 8 of the pump 1. The connection of the internal combustion engine 14 or 141 to the pump 1 takes place in both designs by means of an intermediate housing 16 or 161, which is attached on the one hand to the output-side end wall of the internal combustion engine 14 or 141 and on the other hand to the upper connection flange 17 of the upper housing part 4 of the pump 1. The intermediate housing 16 or 161 contains an oil collecting space 18 which is connected to the oil lubrication system of the internal combustion engine via corresponding bores or channels.
Both versions according to Fig. 1 is a relatively high-speed pump unit, in which the rotor shaft 8 is driven directly by the crankshaft 15 of the internal combustion engine 14, in the present case a single-cylinder diesel engine. To this end, the drive-side end of the crankshaft 15 is drivingly connected to the rotor shaft 8 via a coupling 19 arranged in the lower part of the intermediate housing 16. The clutch can optionally also be designed to be disengageable or as a centrifugal clutch in order to facilitate the starting of the internal combustion engine 14 in the unloaded state.
The oil collecting space 18 in the intermediate housing 16 or 161 takes over the function of the oil pan provided in the crankcase 20 for the normal position of the internal combustion engine with the crankshaft lying flat. To check the oil level in the oil collecting chamber 18, an oil dipstick 21 which can be inserted through a lateral opening in the intermediate housing 16 or 161 is provided.
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The embodiment according to FIGS. 2 and 3 is a pump unit for medium operating speeds. The drive by the internal combustion engine 14 ', which in the present case is a four-cylinder V-diesel engine, is therefore not carried out directly from the crankshaft 15', but from the camshaft 24, which is driven via a pair of spur gears 22 and 23 at half the crankshaft speed serves at the same time - as provided in both embodiments - to drive the lubricating oil pump 25 accommodated in the crankcase 20 or 20 ′ via a further spur gear 26.
In contrast to the conventional engine design with a horizontal crankshaft, the intake port 27 of the lubricating oil pump 25 is led out through the output-side end wall of the internal combustion engine 14 or 14 ′, so that its intake opening dips into the oil sump in the oil collecting chamber 18.
The invention makes it possible to use both specially developed internal combustion engines with an upright crankshaft to drive the propeller pump 1 or to redesign standard engines with a horizontal crankshaft for this purpose. In the latter case, the intermediate housing 16 or 16 ′ takes the place of the casing cover on the output side of the internal combustion engine. Depending on the design of the internal combustion engine used, additional accessories such as filters, pipes and the like are also replaced. similar must be necessary to ensure that the machine can operate correctly in the vertical operating position. Any further modifications to the internal combustion engine will generally not be necessary.
PATENT CLAIMS:
1. Pump unit with a propeller pump driven by an internal combustion engine with a tubular housing having an outlet manifold on the pressure side and a rotor shaft centrally mounted therein, penetrating the wall of the exhaust manifold and coaxially coupled to the output shaft of the internal combustion engine, characterized in that the output-side casing cover of the internal combustion engine (14; 14th ') is designed as an intermediate housing (16; 16') containing the oil collecting chamber (18) of the internal combustion engine, which is flanged to the pump housing (2), which is lengthened on the pressure side beyond the outlet manifold (5), in a manner known per se between the rotor shaft (8) and the output shaft (15;
24) of the internal combustion engine (14; 14 ') a clutch (19) is switched on.