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Pumpe, insbesondere Spülpumpe für Bohranlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere auf eine als Kolbenpumpe ausgebildete
SpülpumpefürBohranlagen, bei der zum Verschliessen einer Geh1tuseöffnung. z. B. an einer Venti1kam- mer oder einem Zylinder, ein durch Verschrauben festlegbarer Deckel, Flansch od. dgl. vorhanden ist, der durch eine Spannvorrichtung mit druckmittelbeaufschlagbarem Kolben und nachstellbaren mecha- nischen Mitteln zum Aufrechterhalten der Anpresskraft nach Entspannung des Druckmediums andrückbar ist.
Es ist eine Abschlussvorrichtung bekannt (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 1072031), welche einen äusseren Stützdeckel und einen Innendeckel aufweist, der durch ein zwischen beide Teile einführbares Druckmedium gegen einen die betreffende Gehäuseöffnung umgebenden Dichtungsring gedrückt wird.
Der Stützdeckel weist dabei ein Aussengewinde auf und ist unmittelbar mit dem Gehäuse oder einem mit demGehäuseverbundenenRing verschraubt. Er enthält ferner eine zentrale Druckschraube, die bei Aufbringen eines entsprechenden Hydraulikdruckes tiefer in den Stützdeckel einschraubbar ist und dadurch den Innendeckel auch nach anschliessender Wegnahme des Hydraulikdruckes in angepresster Lage hält.
Es handelt sich hiebei um eine spezielle Verschlussausbildung, die unter anderem zwei besondere Dekkel und einen dazwischen angeordneten Kolben erfordert. Je grösser die zu verschliessende Öffnung ist, umso schwerer müssen auch alle genannten Teile wegen der jeweils auf die gesamte Fläche wirkenden Belastung ausgeführt sein.
Mit der Erfindung soll nun unter Anwendung des erläuterten vorteilhaften Prinzips des Aufbringens einer Spannkraft mittels eines Druckmediums und des anschliessenden Aufrechterhaltens derselben mit mechanischen Mitteln eine Pumpe geschaffen werden. bei der das Verschliessen von Öffnungen bzw.
Festlegen von Teilen schnell, sicher und mit besonders gleichmässiger Verteilung der Anpresskraft erfolgen kann, ohne dass dazu jeweils mehrere Deckel erforderlich sind.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, dass jedem einzelnen von mehreren zum Festlegen des Deckels, Flansches od. dgl. dienenden Schraubenbolzen eine Spannvorrichtung fest zugeordnet ist und alle diese Spannvorrichtungen an eine gemeinsame Druckmittelleitung angeschlossen sind.
Die Erfindung gestattet es, einen einfachen und auch hinsichtlich der Kraftverhältnisse unkomplizierten Abschluss unter Verwendung bewährter und zweckmässiger Verbindungsmittel wie Schrauben, Stehbolzen u. dgl. zu erzielen und dabei jedoch die bei den bekannten Ausführungen vorhandenen Nachteile zu vermeiden. Bei der Festlegung eines Deckels mit Hilfe von regelmässig über den Umfang ver- teilten Schraubenbolzen musstebisher die einzelnen, auf den Bolzen sitzenden Muttern nacheinander unter Spannung mit einem Schlüssel angezogen werden. Die genaue Einhaltung eines bestimmten Anzugs-
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moments war dabei wegen der undefinierten Reibungsverhältnisse praktisch nicht möglich.
Ausserdem war ein absolut zentrischer Anzug des Deckels nur sehr schwer oder überhaupt nicht zu erreichen, was
Biegewechselbeanspruchungen in den Schrauben zur Folge hatte, welche die Gefahr von Brüchen mit sich brachten und damit zu Betriebsstörungen führten.
BeiSpuIpumpenfurRotary-Bohranlagen u. dgl., auf welche die Erfindung insbesondere abzielt, sind wegen der hohen Drücke und der Eigenart des Bohrbetriebes Bedingungen vorhanden, die über normale
Anforderungen weit hinausgehen. Die in der modernen Bohrtechnik immer grösser werdenden Teufen der Bohrungen bedingen eine Erhöhung der Betriebsdrücke der Pumpen, was wieder erhöhte Anpressdrückebei den einzelnen Abschlussstellen nach sich zieht, die manuell sachgemäss mit bekannten Mitteln nicht mehr zu erreichen sind.
Die Erfindung zeichnet sich durch den ausserordentlichen Vorteil aus, dass sie die Verwendung von
Schrauben u. dgl. als zweckmässige Mittel zum Festlegen eines einzigen Deckels erlaubt und es dabei möglich macht, an allen diesen Schrauben in kürzester Zeit eine völlig gleichmässige und genau defi- nierte Anzugskraft und damit eine einwandfreie zentrische Verspannung des Deckels, Flansches od. dgl. zu erreichen. Dass die Erfindung es zulässt, den betreffenden Deckel od. dgl. im Bedarfsfall schnell abzunehmen und wieder aufzusetzen und zu verspannen, ist gerade bei Spülpumpen von besonderer Wichtigkeit, weilhier öfter ein Auswechseln von Verschleissteilen im Pumpeninneren erforderlich wird und es dann darauf ankommt, die Stillstandszeit der Bohranlage so kurz wie möglich zu halten.
EinevorteilhafteAusführungsformbestehtbei der erfindungsgemässen Pumpe darin, dass die die Kol- ben der Spannvorrichtungen aufnehmenden Zylinderräume im Deckel, Flansch od. dgl. selbst vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich eine gedrungene, platzsparende und kräftige Ausbildung. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Möglichkeiten nicht ausgeschlossen, wie z. B. die Anbringung von Zylindereinheiten in entsprechender Anzahl auf dem Deckel oder Flansch. So können gegebenenfalls auch vorhandene Deckel nachträglich mit den erfindungsgemässen Mitteln ausgestattet werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine die Spannvorrichtungen verbindende Druckmittelleitung im Deckel oder Flansch angeordnet. Dies ergibt eine geschlossene Bauweise, bei der die Druckmittelleitung vor Beschädigung geschützt ist. Insbesondere kann die Druckmittelleitung durch eine Ringnut im Deckel oder Flansch gebildet sein, die z. B. durch Drehen eingearbeitet und auf der Aussenseite durch Schweissen verschlossen werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Pumpenausbildung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 den Anschluss eines Zylinderraumes einerHochdruckspülpumpe in einem Schnitt nach der Linie-1 bis I-- in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Abschlussdeckel in verkleinertem Massstab und Fig. 3 den Abschluss einer Saugventilkammer der Hochdruckspülpumpe im Schnitt bzw. zum Teil in Ansicht.
In Fig. 1 ist das Ende eines Zylinderraumes --1-- einer Hochdruck-Kolbenpumpe für Bohranlagen mit einer vom Pumpengehäuse --2- aufgenommenen Zylinderbüchse --3-- erkennbar. Die Öffnung des Pumpengehäuses ist durch einen Deckel --4-- verschlossen, der bei der dargestellten Ausführung aus einem äusseren ringförmigen Teil-4a-und einem mit diesem verschraubbaren Teil-4b-- besteht.
Je nach dem Bedarfsfall kann der Deckel aber auch ein einziger Teil sein, wie dies z. B. Fig. 3 zeigt.
DerRingteil--4a-- des Deckels greift mit einem Ansatz--4c-- in die Bohrung des Pumpengehäuses --2-ein und dient damit gleichzeitig auch zur Festlegung und Verspannung der Zylinderbüchse --3--, die in ihrem nicht dargestellten Teil einen Absatz aufweist, mit dem sie sich an einer Schulter des Pumpengehäuses abstützt. Eine Dichtung trägt die Ziffer --5--.
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greifen. Jedem Stehbolzen ist eine insgesamt mit der Ziffer --8-- bezeichnete Spannvorrichtung zugeordnet, wie sie nachstehend erläutert wird.
Auf das äussereGewindeende jedes Bolzens --6-- ist eine Hülse --9-- aufgeschraubt, die mit einem Innensechskant--9a-- alsSchlüsselangriffversehen ist und als Widerlager für einen ringförmigen Stufen- kolben --10-- dient, der in einer abgesetzten, sich an das Durchgangsloch --7-- anschliessenden Boh- rung-11-- im Deckelteil-4a-gleitenkann. DiemitDichtungen-12-- ausgestattetenBohrun- gen --11-- bilden somit Zylinderräume, denen über eine gemeinsame Leitung ein Druckmedium, z. B.
Hydrauliköl, voneinernicht besonders dargestellten Druckmittelquelle, gegebenenfalls einer Handpumpe, zugeführt werden kann. Sprengringe --13- sichern die Kolben --10-- bei abgeschraubten Hül- sen--9-- gegen Herausfallen.
Die Druckleitung wird durch einen im Deckelteil-4a-untergebrachten Ringkanal-14-gebil-
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det, dem über einen Anschluss --15-- das Druckmedium zugeleitet werden kann. Mit der Druckmittel- leitung --14-- steht ferner ein nicht gezeigtes Manometer in Verbindung, das unter Berücksichtigung der Kolbenflächen der Spannvorrichtungen--8-- in Krafteinheiten geeicht sein kann.
Die als Widerlager für den Kolben -10-- dienende Hülse --9-- jeder Spannvorrichtung --8-- ist auf einem Teil ihrer Länge mit Aussengewinde versehen, auf das eine Mutter --16-- mit Rändelung, Verzahnung-17-- oder auch mit Schlüsselangriffsflächen geschraubt ist. Diese Muttern --16-- stellen die mechanischen Mittel zum Aufrechterhalten der Anpresskraft nach Beendigung der Druckmittelein- wirkung dar und können durch Drehen spannungslos zur Anlage an der Deckeloberseite gebracht werden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
Durch Zuführen von Druckmittel zu dem Ringkanal--l4-- erfolgt die Beaufschlagung der Kol- ben--10-- und damit die Aufbringung der Anspannkraft. Der Kraftfluss geht dabei von den Kolben --10-- über die Widerlagerhülse --9-- und die Bolzen --6-- zum Gehäuse -2--, wobei der Deckel--4-- in Richtung auf das Gehäuse gedrückt wird.
Ist die vorbestimmte, am Manometer ablesbare Anpresskraft erreicht, werden die spannungslos auf den Hülsen --9-- sitzenden Muttern --16-- von Hand bis zur Anla- ge an der äusseren Planfläche des Zylinderdeckels-4-nachgeschraubt. Nun können die Kolben --10-durch Wegnahme des Beaufschlagungsdruckes entlastet werden, wobei dann die Muttern --16-- mecha- nisch die Aufrechterhaltung der hydraulisch erzeugten Vorspannkraft übernehmen.
Das Lösen der Verbindung geht sinngemäss umgekehrt vonstatten, d.h. die Kolben--10-- werden mit Druckmittel beaufschlagt, bis sich die Muttern --16-- frei zurückschrauben lassen.
Der Verschluss der Ventilkammern der Pumpe kann in ähnlicher Weise ausgebildet sein, wie Fig. 3 erkennen lässt. Der einstückige Abschlussdeckel greift hier mit zylindrischen Ansätzen in eine Bohrung --21-- des Pumpengehäuses --2-- ein und bildet dabei gleichzeitig eine Anlage für die Bela- stungsfeder -- 22-- des Ventilkegels -- 23--. Im übrigen ist die Ausbildung der einzelnen Spannvorrichtungen--8-- gleich derjenigen nach Fig. 1, so dass sich eine weitere Erläuterung erübrigt. Für einander entsprechende Teile wurden dieselben Bezugsziffern gewählt.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in den Zeichnungen dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zulässt, für sich allein oder auch in Kombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich erwähnt sind.
PAT ENT ANSPRÜCHE :
1. Pumpe, insbesondere Spülpumpe für Bohranlagen, bei der zum Verschliessen einer Gehäuseöff- nung, z. B. an einer Ventilkammer oder einem Zylinder, ein durch Verschrauben festlegbarer Deckel, Flansch od. dgl. vorhanden ist, der durch eine Spannvorrichtung mit druckmittelbeaufschlagbarem Kolben und nachstellbaren mechanischen Mitteln zum Aufrechterhalten der Anpresskraft nach Entspannung des Druckmediums andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen von mehrerenzum Festlegen des Deckels (4 ; 24), Flansches od. dgl. dienenden Schraubenbolzen (6) eine Spannvorrichtung (8) fest zugeordnet ist und alle diese Spannvorrichtungen an eine gemeinsame Druckmittelleitung (14) angeschlossen sind.
2. PumpenachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kolben (10) der Spannvorrichtungen (8) aufnehmenden Zylinderräume (11) im Deckel (4 ; 24), Flansch od. dgl. selbst vorgesehen sind.
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Pump, in particular flushing pump for drilling rigs
The invention relates to a pump, in particular to one designed as a piston pump
Flushing pump for drilling rigs, for closing a housing opening. z. B. on a valve chamber or a cylinder, a screw-fixable cover, flange or the like is present, which can be pressed by a clamping device with a piston that can be acted upon by pressure medium and adjustable mechanical means for maintaining the contact force after the pressure medium has been released.
A closing device is known (cf. German Patent No. 1072031) which has an outer support cover and an inner cover which is pressed against a sealing ring surrounding the housing opening in question by a pressure medium which can be introduced between the two parts.
The support cover has an external thread and is screwed directly to the housing or to a ring connected to the housing. It also contains a central pressure screw, which can be screwed deeper into the support cover when a corresponding hydraulic pressure is applied and thereby holds the inner cover in its pressed position even after the hydraulic pressure is subsequently removed.
This is a special closure design that requires, among other things, two special covers and a piston arranged in between. The larger the opening to be closed, the heavier all the parts mentioned must be made because of the load acting on the entire surface.
With the invention, a pump is now to be created using the explained advantageous principle of applying a clamping force by means of a pressure medium and then maintaining the same by mechanical means. in which the closing of openings or
Fixing of parts can be done quickly, safely and with a particularly even distribution of the contact pressure, without the need for multiple covers.
For this purpose, the invention provides that a clamping device is permanently assigned to each of several screw bolts used to fix the cover, flange or the like, and that all of these clamping devices are connected to a common pressure medium line.
The invention allows a simple and uncomplicated conclusion in terms of the force relationships using proven and appropriate connecting means such as screws, studs and. Like. To achieve, but avoid the disadvantages of the known designs. When fixing a cover with the help of screw bolts regularly distributed over the circumference, the individual nuts on the bolts had to be tightened one after the other under tension with a wrench. The exact adherence to a certain tightening
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moments was practically impossible due to the undefined friction conditions.
In addition, an absolutely centric tightening of the lid was very difficult or impossible to achieve, what
Alternating bending stresses in the screws resulted, which brought with it the risk of breakage and thus led to operational disruptions.
For flushing pumps for rotary drilling rigs etc. The like. To which the invention is particularly aimed, because of the high pressures and the nature of the drilling operation, conditions exist which are above normal
Requirements go far beyond. The depths of the bores, which are becoming ever greater in modern drilling technology, require an increase in the operating pressures of the pumps, which in turn results in increased contact pressures at the individual termination points, which can no longer be reached manually using known means.
The invention is characterized by the extraordinary advantage that it allows the use of
Screws and As an appropriate means for fixing a single cover and makes it possible to achieve a completely uniform and precisely defined tightening force on all these screws in the shortest possible time and thus a perfect central tensioning of the cover, flange or the like. The fact that the invention allows the relevant cover or the like to be quickly removed and put back on and tightened if necessary is of particular importance in the case of flushing pumps, because wear parts inside the pump have to be replaced more often and the downtime then matters to keep the drilling rig as short as possible.
In the case of the pump according to the invention, an advantageous embodiment consists in that the cylinder spaces receiving the pistons of the clamping devices are provided in the cover, flange or the like themselves. This results in a compact, space-saving and strong training. In principle, however, other possibilities are not excluded, such as B. the attachment of cylinder units in the appropriate number on the cover or flange. Thus, if necessary, existing covers can also be equipped with the means according to the invention at a later date.
According to a further feature of the invention, a pressure medium line connecting the clamping devices is arranged in the cover or flange. This results in a closed design in which the pressure medium line is protected from damage. In particular, the pressure medium line can be formed by an annular groove in the cover or flange, which z. B. incorporated by turning and sealed on the outside by welding.
Further details, features and advantages of the pump design according to the invention are explained below with reference to the drawings. 1 shows the connection of a cylinder chamber of a high-pressure flushing pump in a section along line-1 to I - in FIG. 2, FIG. 2 shows a plan view of the end cover on a reduced scale, and FIG. 3 shows the end of a suction valve chamber of the high-pressure flushing pump Section or partially in view.
In Fig. 1, the end of a cylinder chamber --1-- of a high-pressure piston pump for drilling rigs with a cylinder liner --3-- received by the pump housing --2- can be seen. The opening of the pump housing is closed by a cover --4-- which, in the embodiment shown, consists of an outer ring-shaped part - 4a - and a part - 4b-- that can be screwed to this.
Depending on the need, the lid can also be a single part, as z. B. Fig. 3 shows.
The ring part - 4a-- of the cover engages with a shoulder - 4c-- in the bore of the pump housing --2 - and thus also serves to fix and brace the cylinder liner --3--, the part not shown has a shoulder with which it is supported on a shoulder of the pump housing. A seal bears the number --5--.
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to grab. Each stud bolt is assigned a tensioning device designated as a whole by the number --8--, as explained below.
A sleeve --9-- is screwed onto the outer thread end of each bolt --6--, which is provided with a hexagon socket - 9a-- as a key point and serves as an abutment for an annular stepped piston --10-- which is in a the borehole -11- adjoining the through hole -7- in the cover part-4a-can slide. The bores 11 equipped with seals 12 thus form cylinder spaces to which a pressure medium, e.g. B.
Hydraulic oil, can be supplied from a pressure medium source not specifically shown, possibly a hand pump. Snap rings --13- secure the pistons --10-- against falling out when the sleeves - 9-- are unscrewed.
The pressure line is formed by an annular channel-14-housed in the cover part-4a-
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det, to which the pressure medium can be fed via a connection --15--. A pressure gauge, not shown, is also connected to the pressure medium line --14--, which can be calibrated in units of force, taking into account the piston surfaces of the clamping devices - 8--.
The sleeve --9-- of each clamping device --8-- serving as an abutment for the piston -10-- is provided with an external thread over part of its length, onto which a nut --16-- with knurling, toothing -17- - or is screwed with key attack surfaces. These nuts --16 - represent the mechanical means for maintaining the contact pressure after the end of the pressure medium action and can be brought into contact with the top of the cover without tension by turning.
The device works as follows:
By supplying pressure medium to the annular channel - 14 - the piston - 10 - is acted upon and the clamping force is thus applied. The power flow goes from the piston --10-- via the abutment sleeve --9-- and the bolts --6-- to the housing -2--, whereby the cover - 4-- is pressed in the direction of the housing .
Once the predetermined contact pressure, which can be read on the pressure gauge, has been reached, the nuts --16-- sitting on the sleeves --9-- without tension, are screwed down by hand until they rest on the outer flat surface of the cylinder cover-4-. Now the pistons --10- can be relieved by relieving the application pressure, whereby the nuts --16-- mechanically maintain the hydraulically generated pretensioning force.
The loosening of the connection is analogously reversed, i.e. the pistons - 10-- are pressurized until the nuts --16-- can be screwed back freely.
The closure of the valve chambers of the pump can be designed in a similar manner, as shown in FIG. 3. The one-piece end cover engages here with cylindrical extensions in a bore --21-- of the pump housing --2-- and at the same time forms a contact for the loading spring - 22-- of the valve cone - 23--. Otherwise, the design of the individual clamping devices - 8 - is the same as that of FIG. 1, so that no further explanation is necessary. The same reference numbers have been chosen for parts that correspond to one another.
All the features mentioned in the above description or shown in the drawings should, insofar as the known state of the art permits, be viewed individually or in combinations as essential to the invention, even if they are not expressly mentioned in the claims.
PAT ENT CLAIMS:
1. Pump, in particular flushing pump for drilling rigs, in which to close a housing opening, e.g. B. on a valve chamber or a cylinder, a fixable by screwing cover, flange od a clamping device (8) is permanently assigned to each of several for fixing the cover (4; 24), flange or the like serving screw bolts (6) and all these clamping devices are connected to a common pressure medium line (14).
2. PumpenachAnspruchl, characterized in that the piston (10) of the clamping devices (8) receiving cylinder spaces (11) in the cover (4; 24), flange or the like are provided themselves.
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