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Die Erfindung betrifft einen Fluidtransportschlauch für eine Förderpumpe.
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Ein Schlauch ist in diesem Zusammenhang ein biegbares und/oder ein biegeflexibles Rohr zur Fluidleitung.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Förderpumpe mit einem Fluidtransportschlauch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Installationsaufwand für eine Förderpumpe an einem Einsatzort zu verringern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fluidtransportschlauch für eine Förderpumpe gelöst, an welchem eine elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe angeordnet ist.
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Wenn starre Rohre für den Fluidtransport eines von einer Förderpumpe, wie einer Bohrlochpumpe, geförderten Fluids verwendet werden, ist es bei tiefgelegenen Pumpbereichen häufig notwendig, mehrere Rohrabschnitte zu einem langen Rohr zu verbinden. Dies führt dazu, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe separat zu dem Rohr geführt werden muss.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann der Fluidtransportschlauch einstückig ausgebildet sein und aufgrund seiner flexiblen Ausgestaltung am Stück, beispielsweise aufgerollt, zum Einsatzort transportiert werden. Dadurch ergeben sich günstige Lagerungs- und Transporteigenschaften. Der Installationsaufwand wird erheblich vermindert. Auch muss keine zusätzliche Abdichtung wie bei miteinander zu verbindenden Rohrabschnitten vorgesehen werden.
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Die elektrische Zuleitungseinrichtung ist an dem Fluidtransportschlauch angeordnet, so dass beim "Legen" der Fluidleitung auch gleichzeitig eine oder mehrere elektrische Leitungen ohne zusätzlichen Aufwand gelegt und mittels des Fluidtransportschlauchs positioniert und/oder fixiert und/oder geführt werden.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung an dem Fluidtransportschlauch geführt ist. Hierdurch kann die elektrische Zuleitungseinrichtung zusammen mit dem Fluidtransportschlauch am Einsatzort installiert werden.
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Weiter ist es günstig, wenn die elektrische Zuleitungseinrichtung in den Fluidtransportschlauch integriert ist, da durch die Integration der elektrischen Zuleitungseinrichtung in den Fluidtransportschlauch diese vor direkten Berührungen geschützt ist. Somit kann die Gefahr von Beschädigungen der elektrischen Zuleitungseinrichtung vermindert werden, was den Installationsaufwand weiter vermindert.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung unterhalb oder innerhalb eines äußeren Schutzmantels verläuft. Diese Möglichkeit ist vorteilhaft, da der Schutzmantel speziell zum Schutz des Fluidtransportschlauchs und der elektrischen Zuleitungseinrichtung ausgebildet sein kann und somit die Gefahr von Beschädigungen der elektrischen Zuleitungseinrichtung weiter verringert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung zwischen einer Schlauchwandaußenfläche und dem äußeren Schutzmantel verläuft, da somit der Schutzmantel die elektrische Zuleitungseinrichtung vollständig abdeckt und somit die elektrische Zuleitungseinrichtung vor Beschädigungen schützen kann.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung unterhalb einer Fluidtransportschlauchoberfläche verläuft.
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Beispielsweise ist die elektrische Zuleitungseinrichtung in eine Schlauchwand des Fluidtransportschlauchs einextrudiert.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung einen, mindestens abschnittsweise, von einer geraden Linie abweichenden Verlauf aufweist, auch wenn der Fluidtransportschlauch gerade verläuft. Ein entsprechender Verlauf der elektrischen Zuleitungseinrichtung führt zu einer erhöhten Dehnbarkeit der elektrischen Zuleitungseinrichtung. Diese Dehnbarkeit der elektrischen Zuleitungseinrichtung ist vorteilhaft, da auch der Fluidtransportschlauch dehnbar ist. Auf den Fluidtransportschlauch wirkende Zugkräfte teilen sich, entsprechend der jeweiligen Steifigkeit, auf die Schlauchwand und die elektrische Zuleitungseinrichtung auf. Wäre die elektrische Zuleitungseinrichtung nicht dehnbar, müssten somit Zugkräfte, die auf den Fluidtransportschlauch wirken, zu wesentlichen Teilen von der elektrischen Zuleitungseinrichtung aufgenommen werden.
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Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die elektrische Zuleitungseinrichtung einen von einer Parallelen zu einer Längserstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs abweichenden Verlauf aufweist. Die Längserstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs ist diejenige Linie, die gleiche Punkte, beispielsweise Querschnittsschwerpunkte, entlang des Fluidtransportschlauchs miteinander verbindet.
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Eine weitere für die Flexibilität der elektrischen Zuleitungseinrichtung günstige Lösung sieht vor, dass ein Verlauf der elektrischen Zuleitungseinrichtung entlang des Fluidtransportschlauchs, bezogen auf die Längserstreckungslinie, radiale und/oder in Umfangsrichtung liegende Richtungskomponenten aufweist. Da der Fluidtransportschlauch sich unter Belastung dehnt, sollten die elektrischen Zuleitungseinrichtungen flexibel sein. Dies wird vorteilhafterweise erreicht, wenn die elektrische Zuleitungseinrichtung ähnlich wie eine Feder gebogen ist, da sich dadurch eine axiale Dehnbarkeit erzielen lässt.
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Die radiale Richtung ist ortsabhängig und an einem Ort/Punkt mittels einer senkrecht zur Längserstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs, durch den Querschnittsschwerpunkt und durch den jeweiligen Ort/Punkt verlaufenden Linie definiert.
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Die Umfangsrichtung ist senkrecht zur Längserstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs und senkrecht zur radialen Richtung.
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Eine weitere für die Herstellung günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Verlauf der Zuleitungseinrichtung zumindest abschnittsweise periodisch ist, da periodische Strukturen einfach herzustellen sind und über die ganze Länge gleichbleibende Eigenschaften aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe zumindest abschnittsweise mäanderförmig verläuft, da die mäanderförmig verlaufende elektrische Zuleitungseinrichtung zum einen dehnbar und zum anderen in radialer Richtung relativ flach ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe zumindest abschnittsweise wellenförmig verläuft. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Flexibilität der elektrischen Zuleitungseinrichtung erreicht werden.
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Eine ebenfalls günstige Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe zumindest abschnittsweise schraubenförmig verläuft. Aufgrund der Schraubenfederform kann eine hohe axiale Dehnbarkeit der elektrischen Zuleitungseinrichtung erzielt werden.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Fluidtransportschlauch und die elektrische Zuleitungseinrichtung biegeelastisch sind, da somit der Fluidtransportschlauch beispielsweise auf eine Trommel aufrollbar ist, was es wiederum ermöglicht, den Fluidtransportschlauch am Stück zu transportieren.
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Weiter erleichtert der biegeelastische Fluidtransportschlauch die Installation des selbigen.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung mindestens ein Kabel umfasst, insbesondere ein Kabel, das mindestens zwei Adern aufweist. Somit kann die zum Pumpen benötigte Energie über die elektrische Zuleitungseinrichtung an die Förderpumpe geleitet werden. Weiter können auch Steuersignale für die Förderpumpe über die elektrische Zuleitungseinrichtung übertragen werden. Ebenso können Signale von der Pumpe aus über die elektrische Zuleitungseinrichtung übertragen werden.
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In vorteilhafter Weise sind mindestens zwei der Adern als elektrische Leiter ausgebildet, dadurch kann über diese Adern die elektrische Energie zur Förderpumpe übertragen werden.
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Besonders günstig ist es, wenn mindestens eine der Adern als Signalleitung ausgebildet ist. So können die Steuersignale beispielsweise über eine Busleitung, insbesondere eine RS 485 Busleitung, übertragen werden.
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Ferner kann in vorteilhafter Weise mindestens eine der Adern als Glasfaser ausgebildet sein, so dass Steuersignale über die Glasfaser zur Förderpumpe übertragen werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an dem Fluidtransportschlauch ein Sicherungsseil angeordnet. Das Sicherungsseil ist ein langgestrecktes flexibles Element, mit dem die Förderpumpe geborgen werden kann, falls der Fluidtransportschlauch versagt oder ein Anschluss des Fluidtransportschlauchs versehentlich öffnet.
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Das Sicherungsseil kann beispielsweise ein Drahtseil oder ein anderes Seilmaterial umfassen.
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Weiter ist es günstig, wenn das Sicherungsseil an dem Fluidtransportschlauch geführt ist. Somit kann auch das Sicherungsseil zusammen mit dem Fluidtransportschlauch und der elektrischen Zuleitungseinrichtung am Stück zum Einsatzort transportiert werden.
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In günstiger Weise ist das Sicherungsseil in dem Fluidtransportschlauch integriert, so dass durch die Integration des Sicherungsseils in den Fluidtransportschlauch das Sicherungsseil vor direkten Berührungen geschützt ist.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass das Sicherungsseil unterhalb oder innerhalb eines äußeren Schutzmantels verläuft. Diese Möglichkeit ist vorteilhaft, da der Schutzmantel speziell zum Schutz des Fluidtransportschlauchs, der elektrischen Zuleitungseinrichtung und des Sicherungsseils ausgebildet sein kann und somit die Gefahr von Beschädigungen des Sicherungsseils weiter verringert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil zwischen einer Schlauchwandaußenfläche und dem äußeren Schutzmantel verläuft, da somit der Schutzmantel das Sicherungsseil vollständig abdeckt und somit das Sicherungsseil vor Beschädigungen schützen kann.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil unterhalb einer Fluidtransportschlauchoberfläche verläuft.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil einen, mindestens abschnittsweise, von einer geraden Linie abweichenden Verlauf aufweist, auch wenn der Fluidtransportschlauch gerade verläuft. Ein entsprechender Verlauf des Sicherungsseils führt zu einer erhöhten Dehnbarkeit des Sicherungsseils. Diese Dehnbarkeit des Sicherungsseils ist vorteilhaft, da auch der Fluidtransportschlauch dehnbar ist. Auf den Fluidtransportschlauch wirkende Zugkräfte teilen sich, entsprechend der jeweiligen Steifigkeit, auf die Schlauchwand und auf die elektrische Zuleitungseinrichtung auf. Wäre das Sicherungsseil weniger dehnbar, müssten somit Zugkräfte, die auf den Fluidtransportschlauch wirken, zu wesentlichen Teilen von dem Sicherungsseil aufgenommen werden. Darüber hinaus würde eine Einheit aus Fluidtransportschlauch und Sicherungsseil über den Querschnitt gesehen, unter Belastung, eine asymmetrische Ausdehnung aufweisen, wodurch sich der Fluidtransportschlauch krümmen würde.
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Ferner ist es günstig, wenn das Sicherungsseil einen von einer Parallelen zur Haupterstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs abweichenden Verlauf aufweist.
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Eine weitere für die Flexibilität des Sicherungsseils günstige Lösung sieht vor, dass ein Verlauf des Sicherungsseils entlang des Fluidtransportschlauchs, bezogen auf die Längserstreckungslinie, radiale und/oder in Umfangsrichtung liegende Richtungskomponenten aufweist. Da der Fluidtransportschlauch sich unter Belastung dehnt, sollte das Sicherungsseil flexibel sein. Dies wird vorteilhafterweise erreicht, wenn das Sicherungsseil ähnlich wie eine Feder gebogen ist, da sich dadurch eine axiale Dehnbarkeit erzielen lässt.
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Eine weitere für die Herstellung günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Verlauf des Sicherungsseils zumindest abschnittsweise periodisch ist, da periodische Strukturen einfach herzustellen sind und über die gesamte Länge gleich bleibende Eigenschaften aufweisen.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil für die Förderpumpe zumindest abschnittsweise mäanderförmig verläuft, da das mäanderförmig verlaufende Sicherungsseil zum einen dehnbar und zum anderen in radialer Richtung relativ flach ist.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil für die Förderpumpe zumindest abschnittsweise wellenförmig verläuft. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Flexibilität des Sicherungsseils erreicht werden.
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Eine ebenfalls günstige Lösung sieht vor, dass das Sicherungsseil für die Förderpumpe mindestens abschnittsweise schraubenförmig verläuft, aufgrund der Schraubenfederform kann eine hohe axiale Dehnbarkeit des Sicherungsseils erzielt werden.
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Eine für den Transport des Fluidtransportschlauchs günstige Lösung sieht vor, dass der Fluidtransportschlauch aufrollbar und/oder aufwickelbar ist, da somit der Fluidtransportschlauch am Stück transportiert werden kann.
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Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass der Fluidtransportschlauch eine erste Anschlussseite aufweist, an der die Förderpumpe anschließbar oder angeschlossen ist und eine zweite Anschlussseite aufweist, an welcher der Fluidtransportschlauch an ein Leitungssystem anschließbar oder angeschlossen ist. Somit kann ein Fluid von der Förderpumpe zu einem Leitungssystem transportiert werden.
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Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung im Bereich der ersten Anschlussseite des Fluidtransportschlauchs an die Förderpumpe anschließbar oder angeschlossen ist.
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Für die Installation des Fluidtransportschlauchs ist es günstig, dass der Schutzmantel des Fluidtransportschlauchs mindestens im Bereich der zweiten Anschlussseite des Fluidtransportschlauchs so ausgebildet ist, so dass die elektrische Zuleitungseinrichtung für die Förderpumpe im Bereich der zweiten Anschlussseite abführbar ist, da somit die elektrische Zuleitungseinrichtung an der Oberfläche nicht in unmittelbarer Nähe zum Leitungssystem angeschlossen werden muss.
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Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass eine Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Zuleitungseinrichtung und/oder des Sicherungsseils einer Haupterstreckungsrichtung des Fluidtransportschlauchs entspricht oder parallel zu dieser verläuft.
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Die Vorteile der Erfindung kommen besonders zur Geltung, wenn die Förderpumpe eine Bohrlochpumpe ist, da aufgrund der Tiefe der meisten Bohrlöcher die Reduktion des Installationsaufwandes besonders deutlich ist.
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Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe betrifft eine Förderpumpe, umfassend einen erfindungsgemäßen Fluidtransportschlauch, welcher mit der Förderpumpe verbunden oder verbindbar ist.
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Die erfindungsgemäße Förderpumpe weist die im Zusammenhang mit dem Fluidtransportschlauch erreichten Vorteile auf.
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Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, dass die Wandstärke des Fluidtransportschlauchs derart ist, dass Haltekräfte zum Halten der Förderpumpe in einer Arbeitslage durch den Fluidtransportschlauch aufnehmbar sind. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass keine weiteren Elemente oder Bauteile benötigt werden, um die Förderpumpe in der Arbeitslage zu halten.
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Für den Betrieb der Förderpumpe ist es weiter zweckmäßig, dass die Wandstärke des Fluidtransportschlauchs derart ist, dass die Gewichtskräfte der Förderpumpe und eines im Fluidtransportschlauch befindlichen Fluids durch den Fluidtransportschlauch aufnehmbar sind. Somit kann vorteilhafterweise die Förderpumpe am Fluidtransportschlauch hängend beispielsweise in einem Bohrloch betrieben werden.
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Bei einer besonders günstigen Möglichkeit ist vorgesehen, dass die Wandstärke des Fluidtransportschlauchs und der Verlauf der elektrischen Zuleitungseinrichtung derart sind, dass auf die elektrische Zuleitungseinrichtung geringere Kräfte lasten, als die, die auf einer Schlauchwand des Fluidtransportschlauchs lasten.
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Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung auf elektrische Eigenschaften wie beispielsweise die Leitfähigkeit hin optimiert werden kann. Auch wird die Problematik von zugbelasteten elektrischen Anschlüssen vermieden.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Bohrlochpumpe eine Anlaufmomentreduktionseinrichtung aufweist. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass das Drehmoment welches vom Fluidtransportschlauch aufgenommen werden muss, reduziert werden kann, was wiederum die Anforderung an die Torsionsfestigkeit oder Steifigkeit des Fluidtransportschlauchs verringert. Dadurch können Material und Kosten bei der Produktion des Fluidtransportschlauchs gespart werden.
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Es ist vorteilhaft, dass die Förderpumpe einen Zuleitungsanschluss aufweist, mit dem die elektrische Zuleitungseinrichtung an die Förderpumpe anschließbar oder angeschlossen ist, und insbesondere, dass der Zuleitungsanschluss eine Aderklemmeinrichtung aufweist.
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Weiter ist es zweckmäßig, dass ein Übergang der elektrischen Zuleitungseinrichtung vom Fluidtransportschlauch zu der Aderklemmeinrichtung der Förderpumpe fluiddicht abgedichtet ist, da somit ein Kontakt der elektrischen Zuleitungseinrichtung mit dem zu transportierenden Fluid vermieden werden kann.
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Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung im Bereich der zweiten Anschlussseite an eine Pumpenversorgungseinrichtung anschließbar oder angeschlossen ist. Somit kann vorteilhafterweise insbesondere elektrische Energie von der Förderpumpenversorgungseinrichtung zu der Förderpumpe übertragen werden, weiter können elektrische Signale insbesondere zur Steuerung der Förderpumpe von der Pumpenversorgungseinrichtung zur Förderpumpe und andersrum übertragen werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 Ein Ausführungsbeispiel eines Fluidtransportschlauchs, der an eine Bohrlochpumpe angeschlossen ist und an einen Wasseranschluss und eine Pumpenversorgungseinrichtung angeschlossen ist;
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2 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Fluidtransportschlauches;
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3 eine Darstellung des Querschnitts entlang der Ebene C-C aus 2 eines Fluidtransportschlauchs;
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4 eine vergrößerte Darstellung eines Übergangsbereichs A aus 1 von der Bohrlochpumpe zum Fluidtransportschlauch;
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5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B aus 1 des Fluidtransportschlauchs in der Nähe der zweiten Anschlussseite, in dem die elektrische Zuleitungseinrichtung an eine Pumpenversorgungseinrichtung angeschlossen ist;
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6 Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verlaufs der elektrischen Zuleitungseinrichtung entlang des Fluidtransportschlauchs;
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7 eine prinzipielle Abbildung einer einzelnen Ader, zur Veranschaulichung eines wellenförmigen Verlaufs der elektrischen Zuleitungseinrichtung entlang des Fluidtransportschlauchs;
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8 eine Prinzipdarstellung eines schraubenförmigen Verlaufs der elektrischen Zuleitungseinrichtung entlang des Fluidtransportschlauchs;
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9 eine Darstellung einer einzelnen Ader, zur Veranschaulichung eines schraubenförmigen Verlaufs der elektrischen Zuleitungseinrichtung entlang des Fluidtransportschlauchs;
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10 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fluidtransportschlauchs, der an eine Bohrlochpumpe angeschlossen ist und an einen Wasseranschluss und eine Pumpenversorgungseinrichtung angeschlossen ist;
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11 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Fluidtransportschlauchs gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels;
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12 eine vergrößerte Darstellung eines Übergangsbereichs E aus 10 von der Bohrlochpumpe zum Fluidtransportschlauch gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels;
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13 eine Darstellung des Querschnitts entlang der Ebene DD aus 11 eines Fluidtransportschlauchs gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels;
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14 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs F aus 10 des Fluidtransportschlauchs gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels in der Nähe der zweiten Anschlussseite.
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Ein erstes, in 1 gezeigtes, Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Fluidtransportschlauch 10 für eine Bohrlochpumpe 12, die am Fluidtransportschlauch 10 hängend in einer Arbeitslage 14 innerhalb eines Bohrlochs 16 gehalten ist.
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Die Erfindung ist nicht auf Fluidtransportschläuche 10 für Bohrlochpumpen 12 beschränkt. Die Verwendung des Fluidtransportschlauchs 10 für jede Art Förderpumpe 11 insbesondere Tauchpumpen ist ebenfalls möglich.
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Der Fluidtransportschlauch 10 umfasst eine im Querschnitt ringförmige Schlauchwand 18, die sich von einem ersten Ende, an dem eine erste Anschlussseite 20 des Fluidtransportschlauchs 10 liegt, bis zu einem zweiten Ende, an dem eine zweiten Anschlussseite 22 des Fluidtransportschlauchs 10 liegt, erstreckt.
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Die Schlauchwand 18 weist einen ringförmigen Querschnitt 24 auf und umschließt ein Transportvolumen 26, das den Transport vom ersten Ende zum zweiten Ende ermöglicht.
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Das von der Schlauchwand 18 umschlossene Transportvolumen 26 weist einen Transportquerschnitt 38 auf, der von einer Schlauchwandinnenfläche 28 begrenzt ist.
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Das Transportvolumen 26 verbindet die erste Anschlussseite 20 mit der zweiten Anschlussseite 22, so dass sich ein zu transportierendes Fluid 36 gezielt von der ersten Anschlussseite 20 zur zweiten Anschlussseite 22 transportieren lässt.
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Die Schlauchwand ist radial nach innen durch die Schlauchwandinnenfläche 28 begrenzt und radial nach außen ist die Schlauchwand 18 durch eine Schlauchwandaußenfläche 30 begrenzt.
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Eine Wandstärke 32 der Schlauchwand 18 des Fluidtransportschlauchs 10 ergibt sich aus dem Abstand der Schlauchwandinnenfläche 28 und der Schlauchwandaußenfläche 30. Die Wandstärke 32 wird durch die Kräfte 34 vorgegeben, die auf den Fluidtransportschlauch 10 lasten.
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Die Kräfte 34 sind insbesondere die Gewichtskraft des zu transportierenden Fluids 36, das sich im Transportvolumen 26 befindet. Ferner zählen insbesondere hydrostatische Drücke des zu transportierenden Fluids 36 zu den Kräften 34, die ebenfalls von der Schlauchwand 18 aufgenommen werden müssen. Die Kräfte 34 umfassen weiter Haltekräfte 35 zum Halten der Bohrlochpumpe 12 in ihrer Arbeitslage 14.
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Insbesondere die Drehmomente der Bohrlochpumpe 12, die beim Anfahren oder Herunterfahren der Bohrlochpumpe 12 auftreten und die Gewichtskraft der Bohrlochpumpe 12 werden von den Haltekräften 35 umfasst.
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Die Wandstärke 32 ist so dimensioniert, dass unter Berücksichtigung der üblichen Sicherheitsfaktoren und der Alterung des Wandmaterials die Belastungsgrenze des Wandmaterials durch die auftretenden Kräfte 34 nicht überschritten wird.
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Der Fluidtransportschlauch 10 ist biegeelastisch ausgebildet, und weist somit eine Biegeelastizität auf. Zur Erzielung der Biegeelastizität des Fluidtransportschlauchs 10 werden elastische Materialien als Wandmaterial für die Schlauchwand 18 verwendet.
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Solche Materialien können Kunststoffe, beispielsweise Thermoplasten oder Elastomere sein.
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Beispielsweise ist die Schlauchwand 18 aus Gummi gefertigt.
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Durch die Biegeelastizität des Fluidtransportschlauchs 10 kann dieser für den Transport auf einer Trommel aufgewickelt werden und muss somit nicht am Einsatzort aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt werden.
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Der Fluidtransportschlauch 10 umfasst einen Schutzmantel 40, der schlauchförmig ausgebildet ist, und zumindest bereichsweise an der Schlauchwandaußenfläche 30 des Fluidtransportschlauchs 10 anliegt. Insbesondere umgibt der Schutzmantel 40 den Fluidtransportschlauch 10.
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Der Schutzmantel 40 ist so ausgebildet, dass er mindestens näherungsweise die im Bohrloch befindliche Oberfläche des Fluidschlauchs abdeckt und somit direkten Kontakt zwischen der Schlauchwand 18 und harten Gegenständen, beispielsweise der Wand des Bohrlochs 16, verhindert.
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Der Schutzmantel 40 ist ebenfalls aus einem elastischen Material hergestellt, so dass die Gesamtelastizität des Fluidtransportschlauchs 10 nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
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Das Material des Schutzmantels 40 ist flexibler als das Material der Schlauchwand 18, somit werden die Kräfte 34, die auf den Fluidtransportschlauch 10 wirken, hauptsächlich von der Schlauchwand 18 aufgenommen.
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Kleinere Beschädigungen am Schutzmantel sind ohne Sicherheitseinbußen hinnehmbar, da der Schutzmantel 40 keine tragende Rolle spielt.
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Zum Schutz einer elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 verläuft diese zwischen Schlauchwandaußenfläche 30 und Schutzmantel 40 und somit deckt der Schutzmantel 40 auch die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 ab.
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Es ist aber auch möglich, die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 mit einem separaten Schutzelement zu versehen.
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Es ist auch denkbar, dass die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 innerhalb des Schutzmantels 40 oder innerhalb der Schlauchwand 18 verläuft.
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In einem Bereich 44 in der Nähe der zweiten Anschlussseite 22 ist der Schutzmantel 40 auftrennbar ausgebildet, so dass die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 vom Fluidtransportschlauch 10 abführbar ist.
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Somit kann die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 an eine Pumpenversorgungseinrichtung 46 angeschlossen werden, die zu einem Leitungsanschluss 48 beabstandet angeordnet ist.
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Die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 umfasst in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Kabel 50 mit drei voneinander isolierten Adern 52 und dient der Energieversorgung und Steuerung der Bohrlochpumpe.
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Diese Adern 52 sind als elektrische Leiter ausgebildet und können somit elektrische Energie oder Steuersignale für die Bohrlochpumpe 12 von der Pumpenversorgungseinrichtung 46 zur Bohrlochpumpe 12 übertragen.
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Die Anordnung der Adern 52 relativ zueinander kann frei gewählt werden, beispielsweise können die Adern 52 direkt nebeneinander angeordnet sein oder über den Umfang des Fluidtransportschlauchs verteilt angeordnet sein.
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Zur Übertragung der Steuersignale könnten beispielsweise auch Glasfasern oder Busleitungen, wie insbesondere RS-485-Busleitungen, in die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 integriert werden.
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Die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 ist an der ersten Anschlussseite 20 des Fluidtransportschlauchs 10 mit der Bohrlochpumpe 12 elektrisch und mechanisch verbunden.
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Die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 ist ebenfalls flexibel ausgebildet, damit der Verbund aus Zuleitungseinrichtung 42 und Fluidtransportschlauch 10 flexibel ist.
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Dabei weist die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 ein Elastizitätsmodul auf, das deutlich kleiner ist als das Elastizitätsmodul der Schlauchwand 18, da somit die Kräfte, die auf die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 deutlich kleiner sind, als die Kräfte, die auf die Schlauchwand 18 wirken.
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Zur Erzielung der Flexibilität der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 ist ein Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 entlang des Fluidtransportschlauchs 10 gebogen ausgeführt. Dazu weist der Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 Richtungskomponenten auf, die von einer axialen Richtung 59 des Fluidtransportschlauchs 10, welche parallel zu einer Haupterstreckungslinie des Fluidtransportschlauchs verläuft, abweichen.
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Der Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 ist zumindest abschnittsweise periodisch. Ein solcher periodischer Verlauf kann beispielsweise mäanderförmig, wellenförmig oder schraubenförmig sein.
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In den 6 bis 9 sind beispielhaft verschiedene Varianten solcher periodischen Verläufe dargestellt. Die Darstellung ist dabei zur Erzielung einer besseren Erkenntlichkeit stark überzeichnet. Insbesondere sind die radialen und tangentialen Richtungskomponenten vergrößert dargestellt.
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In einer ersten in 6 dargestellten Variante ist ein mäanderförmiger Verlauf durch in Umfangsrichtung 56 liegende wechselnde Richtungskomponenten erreicht. Der Verlauf ist in radialer 54 Richtung flach.
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Eine zweite in 7 dargestellte Variante eines wellenförmigen Verlaufs 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 ist durch wechselnde radiale 54 Richtungskomponenten erreicht. Die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 verläuft in einer Ebene, die senkrecht zur Schlauchwandaußenfläche 30 steht.
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Ein schraubenförmiger Verlauf 58 wird in einer dritten in 8 dargestellten Variante ohne radiale 54 Richtungskomponenten erreicht, indem die in Umfangsrichtung 56 liegenden Komponenten nicht Null und nicht alternierend sind. Die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 läuft an der Schlauchwandaußenfläche 30 um den Schlauch um.
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Bei einer vierten in 9 dargestellten Variante des Verlaufs 58 sind die radialen 54 und in Umfangsrichtung 56 liegenden Komponenten wechselnd und in ihrer Phase verschoben, so dass ein schraubenförmiger Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 entsteht.
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Andere gebogene Verläufe, die auch nichtperiodisch sein können und eine axiale Flexibilität der elektrischen Zuleitungseinrichtung erzielen, sind ebenfalls möglich.
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An der ersten Anschlussseite des Fluidtransportschlauchs 10 weist die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 eine Zuleitungsübergangseinrichtung 60 auf.
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Die Zuleitungsübergangseinrichtung 60 erstreckt sich im Bereich der ersten Anschlussseite 20 von der Schlauchwandaußenfläche 30 bis zu einem Zuleitungsanschluss 62 der Bohrlochpumpe 12. Die Zuleitungsübergangseinrichtung 60 gewährleistet einen fluiddichten Übergang der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 vom Fluidtransportschlauch 10 zur Bohrlochpumpe 12.
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Der Zuleitungsanschluss 62 umfasst eine Aderklemmeinrichtung 64, mit der die Adern 52 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 geklemmt werden können, auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Adern 52 und der Aderklemmeinrichtung 64 hergestellt.
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Der Fluidtransportschlauch 10 ist an der ersten Anschlussseite 20 an die Bohrlochpumpe 12 angeschlossen. Der Anschluss ist beispielsweise ein fluiddichter Anschluss.
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Die Bohrlochpumpe 12 ist so ausgebildet, dass sie das Fluid 36 durch den Fluidtransportschlauch 10 zum Leitungsanschluss 48 pumpen kann.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Bohrlochpumpe 12 eine Anlaufmomentreduktionseinrichtung 66 auf, durch welche die beim Anlaufen oder Abbremsen eines Pumpenmotors 68 auftretenden Drehmomente reduziert werden. Die Anlaufmomentreduktionseinrichtung 66 kann beispielsweise durch eine spezielle Motorsteuerung gebildet sein, die den Pumpenmotor 68 langsam auf Drehzahl bringt und langsam wieder abbremst.
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Entsprechend kann die Anlaufmomentreduktionseinrichtung 66 in der Bohrlochpumpe 12 oder der Pumpenversorgungseinrichtung 46 angeordnet sein.
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Die Reduktion der auftretenden Anlaufmomente ermöglicht es, die Wandstärke 32 des Fluidtransportschlauchs 10 geringer auszubilden, als es bei einer Bohrlochpumpe 12 ohne Anlaufmomentreduktionseinrichtung 66 möglich wäre.
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Selbstverständlich kann der Fluidtransportschlauch 10 auch für eine Pumpe ohne Anlaufmomentreduktionseinrichtung 66 ausgelegt und verwendet werden.
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Bisher wurde nichts über die Funktionsweise und das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten gesagt.
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Die Flexibilität des Fluidtransportschlauchs 10 ermöglicht es, dass der Fluidtransportschlauch 10 zum Transport auf eine Trommel aufgewickelt ist. Somit kann der ganze Fluidtransportschlauch 10 am Stück zum Einsatzort transportiert werden.
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Zur Installation eines Verbundes aus Bohrlochpumpe 12 und Fluidtransportschlauch 10 wird der Fluidtransportschlauch zuerst auf einer Trommel aufgewickelt, dann wird die Bohrlochpumpe 12 an der ersten Anschlussseite 20 des Fluidtransportschlauchs 10 angeschlossen. Die Bohrlochpumpe 12 wird daraufhin durch Abwickeln des Fluidtransportschlauchs 10 von der Trommel am Fluidtransportschlauch 10 hängend in das Bohrloch 16 hinabgelassen.
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Hat die Bohrlochpumpe 12 ihre Arbeitslage 14 im Bohrloch 16 erreicht, wird der Fluidtransportschlauch an der Oberfläche fixiert, so dass die Bohrlochpumpe nicht weiter in das Bohrloch 16 absinken kann. Der Fluidtransportschlauch wird an der Oberfläche an den Leitungsanschluss 48 angeschlossen und die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 wird an die Pumpenversorgungseinrichtung 46 angeschlossen.
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Weitere Fixierungsmaßnahmen für die Bohrlochpumpe sind nicht notwendig, wie sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt.
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Die im Betrieb der Bohrlochpumpe 12 auftretenden Kräfte 34 und 35 werden vom Fluidtransportschlauch 10 aufgenommen, so dass keine zusätzliche Fixierung der Bohrlochpumpe 12 notwendig ist.
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Das zu transportierende Fluid 36 wird durch die Bohrlochpumpe 12 aus dem Bohrloch 16 durch den Fluidtransportschlauch 10 zum Leitungsanschluss 48 gepumpt.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Fluidtransportschlauch 10 ein Sicherungsseil 70, das zusätzlich zur elektrischen Zuleitungseinrichtung in den Fluidtransportschlauch integriert ist. Alle voranstehenden Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel gelten auch für dieses zweite Ausführungsbeispiel.
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Das Sicherungsseil 70 ist ein langgestrecktes flexibles Element. Insbesondere umfasst das Sicherungsseil 70 ein Seil, einen Draht oder ein anderes Seilmaterial.
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Zum Schutz des Sicherungsseils 70 verläuft dieses zwischen der Schlauchwandaußenfläche 30 und dem Schutzmantel 40. Somit deckt der Schutzmantel 40 auch das Sicherungsseil 70 ab. Weiter ist es denkbar, dass das Sicherungsseil 70 innerhalb des Schutzmantels 40 oder innerhalb der Schlauchwand 18 verläuft.
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Wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Schutzmantel 40 in einem Bereich 44 in der Nähe der zweiten Anschlussseite 22 auftrennbar ausgebildet, so dass die elektrische Zuleitungseinrichtung 42 vom Fluidtransportschlauch 10 abführbar ist, entsprechend ist das Sicherungsseil 70 vom Fluidtransportschlauch 10 abführbar. Somit kann das Sicherungsseil 70 an einer Sicherungsseilhalteeinrichtung 72 befestigt werden, die zu einem Leitungsanschluss 48 beabstandet angeordnet ist.
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Auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es notwendig, um die Gesamtelastizität des Fluidtransportschlauchs 10 nicht wesentlich zu beeinträchtigen, das Sicherungsseil 70 entlang des Fluidtransportschlauchs 10 gebogen verläuft. Dazu weist der Verlauf 74 des Sicherungsseils 70 Richtungskomponenten auf, die von der axialen Richtung 59 des Fluidtransportschlauchs 10 abweichen.
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Der Verlauf 74 des Sicherungsseils 70 ist zumindest abschnittsweise periodisch. Ein solcher periodischer Verlauf kann beispielsweise mäanderförmig, wellenförmig oder schraubenförmig sein.
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Entsprechend des Verlaufs 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 kann der Verlauf 74 des Sicherungsseils durch in Umfangsrichtung 56 liegende wechselnde Richtungskomponenten mäanderförmig sein und in radialer Richtung 54 flach sein.
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Eine zweite Variante des Verlaufs 74 des Sicherungsseils ist wellenförmig und kann entsprechend des Verlaufs 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 wie er in 7 dargestellt ist, durch wechselnde radiale 54 Richtungskomponenten erreicht werden. Das Sicherungsseil 70 verläuft dabei in einer Ebene, die senkrecht zur Schlauchwandaußenfläche 30 steht.
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Ein schraubenförmiger Verlauf 74 des Sicherungsseils 70 kann entsprechend dem Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung wie er in 8 dargestellt ist, erreicht werden, indem die in Umfangsrichtung 56 liegenden Komponenten nicht Null und nicht alternierend sind. Das Sicherungsseil 70 läuft dabei an der Schlauchwandaußenfläche 30 um den Schlauch um.
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Bei einer vierten Variante des Verlaufs 74 des Sicherungsseils 70 der dem Verlauf 58 der elektrischen Zuleitungseinrichtung 42 wie er in 9 dargestellt ist, entsteht dadurch, dass wechselnde Radiale und wechselnde in Umfangsrichtung liegende Richtungskomponenten in ihrer Phase verschoben sind, so dass ein schraubenförmiger Verlauf 74 entsteht.
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Andere gebogene Verläufe 74, die auch nicht periodisch sein können und eine axiale Flexibilität des Sicherungsseils 70 erzielen, sind ebenfalls möglich. Für den Betrieb wird das Sicherungsseil 70 im Bereich der ersten Anschlussseite 20 des Fluidtransportschlauchs 10 an einer ersten Sicherungsseilhalteeinrichtung 71 der Bohrlochpumpe 12 angeschlossen und im Bereich der zweiten Anschlussseite 22 wird das Sicherungsseil 70 an eine zweite Sicherungsseilhalteeinrichtung 72 angeschlossen.
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Im ungünstigen Fall eines Versagens des Fluidtransportschlauchs oder ungewolltem Öffnen der Anschlüsse kann die Bohrlochpumpe 12 trotzdem an dem Sicherungsseil 70 geborgen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fluidtransportschlauch
- 11
- Förderpumpe
- 12
- Bohrlochpumpe
- 14
- Arbeitslage
- 16
- Bohrloch
- 18
- Schlauchwand
- 20
- Erste Anschlussseite
- 22
- Zweite Anschlussseite
- 24
- Ringförmiger Querschnitt
- 26
- Transportvolumen
- 28
- Schlauchwandinnenfläche
- 30
- Schlauchwandaußenfläche
- 32
- Wandstärke
- 34
- Kräfte
- 35
- Haltekräfte der Bohrlochpumpe
- 36
- Fluid
- 38
- Transportquerschnitt
- 40
- Schutzmantel
- 41
- Fluidtransportschlauchoberfläche
- 42
- Elektrische Zuleitungseinrichtung
- 44
- Bereich der zweiten Anschlussseite
- 46
- Pumpenversorgungseinrichtung
- 48
- Leitungsanschluss
- 50
- Kabel
- 52
- Ader
- 54
- Radial
- 56
- Umfangsrichtung
- 58
- Verlauf
- 59
- Axiale Richtung
- 60
- Zuleitungsübergangseinrichtung
- 62
- Zuleitungsanschluss
- 64
- Aderklemmeinrichtung
- 66
- Anlaufmomentreduktionseinrichtung
- 68
- Pumpenmotor
- 70
- Sicherungsseil
- 71
- Erste Sicherungsseilhalteeinrichtung
- 72
- Zweite Sicherungsseilhalteeinrichtung
- 74
- Verlauf des Sicherungsseils