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Pumpe, insbesondere Spülpumpe für Bohranlagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere auf eine als Kolbenpumpe ausgebildete
Spülpumpe für Bohranlagen, mit einer oder mehreren anspannbaren Dichtungen zwischen dem
Pumpengehäuse und einem lösbar am oder im Gehäuse festlegbaren Teil, beispielsweise einem Deckel, einer Büchse od. dgl.
Normalerweise wird eine Dichtung zusammen mit dem festzulegenden Teil, beispielsweise dem Abschlussdeckel einer Pumpenkammer, eingespannt. Das Festziehen eines solchen Deckels erfolgt mittels verschraubbarer Teile, meist mit Hilfe von Schraubenbolzen und Muttern.
Ein solches gemeinsames Anspannen von Dichtung und festzulegendem Teil hat namentlich bei Pumpen der genannten Art verschiedene Nachteile im Gefolge. Bei der herkömmlichen Befestigungsart unter Verwendung mehrerer Schrauben besteht die Gefahr, dass wegen der unkontrollierbaren Reibungsverhältnisse eine definierte Anspannkraft und auch die erforderliche Gleichmässigkeit und Zentrizität beim Anspannen der Dichtung nicht erreicht wird. Ausserdem kann die gesamte Dichtung bzw. ein Teil derselben zu stark oder zu wenig gespannt werden, ohne dass dies zunächst erkennbar ist. Des weiteren beeinflusst das Verhalten der Dichtung auch den Sitz oder die Anlage des festzulegenden Teiles selbst, so eines Deckels, einer Hülse od. dgl.
Insbesondere bei wechselnden Drücken, wie sie im Inneren eines Pumpengehäuses auftreten, führt dies zu der unerwünschten Erscheinung des sogenannten Atmens des betreffenden Teiles. Dies ist beispielsweise bei einer Zylinderbüchse ausserordentlich unerwünscht.
Alles dies gilt in verstärktem Masse bei Pumpen für Rotary-Bohranlagen u. dgl., auf welche die Erfindung insbesondere abzielt. Hier 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 Spülpumpen, was wieder erhöhte Beanspruchungen an den einzelnen Einspann-und Dichtungsstellen zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bestehenden Unzweckmässigkeiten und Nachteile zu überwinden und eine Pumpe zu schaffen, bei der ein einwandfreies und genaues Anspannen der Dichtung und anderseits eine sichere Festlegung des zugehörigen Teiles möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem Gedanken, das Anspannen der Dichtung unabhängig von dem Anspannen oder Anziehen des festzulegenden Teiles durchzuführen. Die Erfindung sieht vor, dass die Dichtung bzw. Dichtungen, insbesondere die Stopfbüchsendichtungen für eine Zylinderbüchse, getrennt von der Festlegung des ihnen benachbarten lösbaren Teiles mittels einer druckmittelbeaufschlagbaren Spannvorrichtung für sich anspannbar sind. Durch entsprechende Wahl des Beaufschlagungsdruckes lässt sich dabei die gewünschte Anspannkraft für die Dichtung sehr genau und über den ganzen Bereich gleichmässig einstellen.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich durch die Erfindung für den Bereich des Zylinderraumes einer Kolbenpumpe mit Zylinderbüchse und Stopfbüchsendichtung. An dieser Stelle
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sind gerade bei Hochdruckpumpen die Einspann-und Abdichtverhältnisse sehr problematisch. Durch die erfindungsgemässe Lösung kann die Zylinderstopfbüchsendichtung nun unabhängig von sonstigen
Einflüssen, wie sie sich bisher durch die gemeinsame Festlegung mit der Zylinderbüchse ergaben, einwandfrei angespannt werden. Anderseits ist dadurch zugleich der Vorteil erreicht, dass auch die
Zylinderbüchse selbst eine sichere, von der Dichtung unabhängige Einspannung erhalten kann.
Es ist möglich, die durch das Druckmedium bewirkte Anspannkraft auch mittels dieses
Druckmediums aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, ein oder mehrere nachstellbare mechanische Elemente zum Aufrechterhalten der mittels des Druckmediums erzeugten
Anspannkraft bei Wegnahme des Beaufschlagungsdruckes zu verwenden. Bei einer solchen Ausführung ist nur eine kurzzeitige Anwendung eines Druckmediums erforderlich. Zum Aufbringen des Druckes kann beispielsweise eine Handpumpe dienen. Als nachstellbare Elemente kommen insbesondere
Druckschrauben od. dgl. in Frage, obgleich auch andere Mittel, wie z. B. Keile, nicht ausgeschlossen sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführung sieht die Erfindung einen von einem ringförmigen Zylinderteil aufgenommenen, mittelbar oder unmittelbar an der bzw. den Dichtungen angreifenden Ringkolben vor.
Dadurch ergibt sich ein einfacher, wenig Raum in Anspruch nehmender und betriebssicherer Aufbau. Je nach der Einsatzstelle an der Pumpe kann es zweckmässig sein, den Ringkolben mit einem zwischen die abzudichtenden Teile greifenden Ansatz auszustatten.
In den Rahmen der Erfindung fällt es auch, die Spannvorrichtung mit mehreren, einzelnen beaufschlagbaren, durch eine gemeinsame Druckleitung miteinander verbundenen Kolben od. dgl. auszustatten, die z. B. auf einen Druckring wirken.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Verwendung von
Druckschrauben als nachstellbaren Elementen dieselben in Gewindebohrungen eines eine Anlage für die
Spannvorrichtung bildenden Teiles einschraubbar sind. Es ergibt sich damit eine kompakte und dennoch eine gute Handhabung ermöglichende Bauweise.
Die Spannvorrichtung kann sich ferner gemäss der Erfindung unmittelbar an einem dem Verschluss einer Gehäuseöffnung dienenden Deckel od. dgl. abstützen oder mindestens teilweise in einen solchen Deckel eingebaut sein. Dabei kann beispielsweise der Deckel einen zur Aufnahme eines abgesetzten Ringkolbens dienenden Zylinderraum aufweisen und gleichzeitig auch mit auf diesen Kolben wirkenden Druckschrauben ausgestattet sein.
Die lösbare Festlegung oder Einspannung des der Dichtung benachbarten oder in ihrem Bereich liegenden Teiles, so z. B. eines Abschlussdeckels oder einer Zylinderbüchse, kann grundsätzlich auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. mittels einfacher Verschraubungen. Ferner ist es möglich, dass ein solcher Teil ebenfalls unter Verwendung eines Druckmediums in an sich bekannter Weise anspannbar ist, und nachstellbare Elemente zum Aufrechterhalten der Anspannkraft nach Entspannung des Druckmediums vorgesehen sind. Damit ergibt sich auch für einen Deckel, eine Zylinderbüchse oder einen andern Teil die Möglichkeit, die Einspannung schnell und mit gleichmässiger sowie der Grösse nach genau bestimmbarer Kraft vorzunehmen. Alle diese Vorteile sind gerade bei Pumpen für Bohranlagen von besonderer Bedeutung.
Erwähnt sei an dieser Stelle, dass ein Verschluss für Gehäuseöffnungen bekannt ist (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 1072031), welcher einen äusseren Stützdeckel und einen Innendeckel aufweist, der durch ein zwischen beide Teile einführbares Druckmedium gegen einen die betreffende Gehäuseöffnung umgebenden Dichtungsring gedrückt wird. Deckel und Dichtung können hier jedoch nicht getrennt voneinander, sondern nur gemeinsam angespannt werden.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und zeigt im Schnitt den Zylinderraum einer Hochdruck-Spülpumpe.
In der Zeichnung ist der zur Abschlussseite hin gelegene Teil des Zylinderraumes-l-einer Hochdruck-Kolbenpumpe für Bohranlagen mit einer vom Pumpengehäuse --2-- aufgenommenen
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Den Verschluss der Öffnung des Pumpengehäuses-2-bildet ein Deckel--4-, der bei der dargestellten Ausführung aus einem ringförmigen Teil --4a-- und einem mit diesem verschraubten mittleren Teil --4b-- besteht. Der Deckel greift mit einem Ansatz-4c-in die Öffnung des Pumpengehäuses --2-- ein und dient damit gleichzeitig zur Festlegung und Verspannung der Zylinderbüchse --3-- über ein dazwischen liegendes Hülsenstück --30--.
Zur Befestigung des Deckels-4--am Pumpengehäuse--2-dienen zwölf in Bohrungen des
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Dehnschrauben-6-,bezeichnete Spannvorrichtung zugeordnet, wie sie nachstehend erläutert wird.
Auf das äussere Gewindeende jeder Dehnschraube--6-ist eine Hülse --9-- aufgeschraubt, die mit einem Innensechskant-9a-als Schlüsselangriff versehen ist und als Widerlager für einen ringförmigen Stufenkolben --10-- dient, der in einer abgesetzten, sich an das Durchgangsloch --7-- anschliessenden Bohrung --11-- im Deckelteil --4a-- gleiten kann. Die mit Dichtungen --12-- ausgestatteten Bohrungen --11-- bilden somit Zylinderräume, denen über eine gemeinsame Leitung in Form eines Ringkanals --14-- über einen Anschluss --15--- ein Druckmedium, z. B.
Hydrauliköl, von einer nicht besonders dargestellten Druckmittelquelle, gegebenenfalls einer Handpumpe, zugeführt werden kann. An die Druckmittelleitung ist ein nicht gezeigtes Manometer angeschlossen, Sprengringe --13-- sichern die Kolben --10-- bei abgeschraubten Hülsen-9- gegen Herausfallen.
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
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der hydraulisch erzeugten Vorspannkraft übernehmen.
Das Lösen der Verbindung geht sinngemäss umgekehrt vonstatten, d. h. die Kolben-10werden mit Druckmittel beaufschlagt, bis sich die Muttern-16-frei zurückschrauben lassen.
Hiedurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Zylinderbüchse --3-- unabhängig von den zugehörigen Dichtungen mit vorbestimmter Kraft sicher und atmungsfrei zu verspannen.
Zur gesonderten Verspannung der Zylinderstopfbüchsendichtungen ist eine insgesamt mit der Ziffer --31-- bezeichnete Spannvorrichtung vorgesehen, die bei der dargestellten Ausführung zwischen der Aussenfläche des Pumpengehäuses-2-und dem Deckel --4-- einfügbar ist. Sie
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Ring-32-auf,Beaufschlagung der vorhandenen Ringflächen im Zylinder und am Kolben mit Druckmedium erfolgt. Das Druckmedium, z. B. Hydrauliköl, wird von einer nicht dargestellten Druckmittelquelle,
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über einen Druckring--38--auf die Stopfbüchsendichtung--5a--und weiter über eine Hülse --39-- auf die Stopfbüchsendichtungen --5b und 5c--.
Zum Anspannen der Dichtungen--5a, 5b, 5c-- wird dem Zylinderraum über den Anschluss - -36-- Druckmittel zugeführt, Der dadurch beaufschlagte Kolben --34-- übt somit einen Druck auf die Dichtungsanordnung aus, während sich der Zylinderring-32-an dem festgesetzten Deckelteil-4a-abstützt. Der Beaufschlagungsdruck und damit die aufgebrachte Kraft kann an einem an die Druckmittelzuleitung angeschlossenen, nicht dargestellten Manometer abgelesen werden. Auf diese Weise lassen sich die Stopfbüchsendichtungen absolut zentrisch mit der erforderlichen, genau bestimmbaren Kraft anspannen.
Bei der wiedergegebenen vorteilhaften Ausführung ist es nicht erforderlich, die Spannkraft mittels des zugeführten Druckmediums aufrechtzuerhalten, sondern es sind zu diesem Zweck mechanische Elemente in Form nachstellbarer Schrauben --40-- vorgesehen. Diese sind in Gewindebohrungen des Deckelteiles --4a-- eingeschraubt und können nach Erreichen der vorgegebenen, durch das Druckmedium erzeugten Anspannkraft, frei so weit nachgeschraubt werden, bis sie mit den Stirnflächen an der Rückseite des Kolbens --34-- anliegen. Hierauf kann der Kolben--34--durch Wegnahme des Beaufschlagungsdruckes entlastet werden, wobei dann die Schrauben --40-- die Aufrechterhaltung der Anspannkraft übernehmen.
Zum Lösen wird der Kolben--34--wieder mit entsprechendem Druck beaufschlagt, bis die
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Schrauben --40-- spannungslos zurückgedreht werden können.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung 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.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pumpe, insbesondere Spülpumpe für Bohranlagen, mit einer oder mehreren anspannbaren Dichtungen zwischen dem Pumpengehäuse und einem lösbar am oder im Gehäuse festlegbaren Teil, beispielsweise einem Deckel, einer Büchse odl.dgl., d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dichtung bzw. Dichtungen, insbesondere die Stopfbüchsendichtungen für eine Zylinderbüchse, getrennt von der Festlegung des ihnen benachbarten lösbaren Teiles (3 ; 4c) mittels einer druckmittelbeaufschlagbaren Spannvorrichtung (31) für sich anspannbar sind.
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