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Motortauchpumpe für Flüssigkeitsförderung aus Bohrlöchern od. dgl.
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mit einem an der Tauchpumpe angeordneten Filter Zur Förderung von
Flüssigkeiten aus Bohrlöchern oder Tiefbrunnen werden vielfach Motortauchpumpen
verwendet, .deren insbesondere als Kreiselpumpe ausgebildete Pumpe mit einem unter
dem Flüssigkeitsspiegel laufenden Elektromotor zu einem einheitlichen Maschinensatz
zusammengebaut ist, dem die Förderflüssigkeit zwischen Pumpe und Motor zufließt.
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Bei der Wasserförderung sind die Brunnen im allgemeinen zur Ermöglichung
einer praktisch sandfreien Wassergewinnung mit einem Filter ausgerüstet, das aus
einem gelochten Rohr, z. B. aus Stahl, Steinzeug od.,dgl., und einer dieses umgebenden
Kiesschüttung besteht, deren Korngröße außen der wasserführenden Schicht, und nach
innen gröber werdend, der Filterlochung angepaßt ist. Es gibt jedoch zahlreiche
Brunnen, besonders im Ausland, die ein schlechtes oder gar kein Filter haben, so
daß beim Pumpen Sand mitbefördert wird, der sowohl für den Unterwassermotor als
auch für die Pumpe zu einem frühzeitigen Verschleiß führt. Besonders gefährlich
sind solche Sande, deren Korndurchmesser etwa den Spaltbreiten der Pumpenspaltdichtungen
entspricht, sowie die feinen und feinsten Körner, die in die als Gleitlager ausgebildeten
Lagerungen eindringen können, sich hier in das weiche Metall der Laufbuchsen eindrücken
und dann die Welle zerschleißen. Hierdurch werden die Lagerspiele laufend größer,
und es können nach und nach auch die gröberen in der Förderflüssigkeit enthaltenden
Körner sich am Zerstörungswerk beteiligen, bis die Maschine schließlich unbrauchbar
wird. Außerdem treten bei allen Korngrößen an Schaufeln und Gehäusen Erosionen auf,
die :den Werkstoff an den der Strömung ausgesetzten Stellen nach und nach abtragen.
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Für die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Maschine ist daher
ein völliges Fernhalten des Sandes von ausschlaggebender Bedeutung. Beim Motor kann
der Sand durch Stopfibuchsen, Sandabscheider usw. bis zu einem gewissen Grade ferngehalten
werden, jedoch ist ein ausreichender Schutz der Pumpe gegen den in der Förderflüssigkeit
enthaltenen Sand bisher nicht möglich gewesen. Das üblicherweise an der Pumpensaugöffnung
vorgesehene Siebblech dient nur zum Zurückhalten größerer Fremdkörper und ist verhältnismäßig
weitmaschig; es kann daher den Sand nicht von der Pumpe fernhalten. Bei sandhaltiger
Förderflüssigkeit konnte infolgedessen eine einigermaßen befriedigende Lebensdauer
der Unterwasserpumpe nicht erreicht werden.
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Bei Motortauchpumpen hat man bereits in einer im Motorfluß vorgesehenen
Öffnung ein keramisches Filter angebracht, durch das Brunnenflüssigkeit als Füllwasser
in das Motorinnere eintritt und dabei von allen festen schädlichen Bestandteilen
befreit wird. Diesem Filter ist eine Entsäuerungskammer vorgeschaltet, die mit einer
Desaktivierungsmasse angefüllt ist und von dem Brunnenwasser langsam durchströmt
wird. Durch dieses keramische Filter strömen daher nur geringe Wassermengen, die
lediglich als Füllwasser für den Motor dienen und nicht in den Ausgangsstrom der
Pumpe gelangen, vor deren Saugöffnung in üblicher Weise ein Sieb vorgeschaltet ist.
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Bei einer mit einer Pumpenanlage von über Tage angetriebenen Wellenpumpe
ist es ferner bekannt, einen vor die Ansaugöffnung der Pumpe geschalteten gelochten
Blechzylinder unmittelbar in das Brunnenfilter einzubauen. Eine solche Vereinigung
von Pumpe und Brunnenfilter erschwert jedoch den Einbau der Pumpe erheblich und
ist nur bei geringen Brunnentiefen anwendbar, nicht aber bei Motortauchpumpen, die
in tiefe Brunnen abgesenkt werden.
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Bei einer anderen bekannten Pumpenanlage mit einem über Tage angeordneten
Antriebsmotor ist das Pumpensaugrohr von einem zylindrischen Sieb umgeben, das unmittelbar
in die an der Brunnensohle vorhandene Kiesschüttung eingelassen ist.
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Mit den bisher bekannten Einrichtungen kann kein sicherer Schutz :der
Unterwasserpumpe vor dem in der Förderflüssigkeit enthaltenen Sand erreicht werden,
wenn das übliche Brunnenfilter fehlt oder keine ausreichende Wirkung mehr hat.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das vor
der Saugöffnung der Pumpe angebrachte Filter aus mit einem Kunststoffbindemittel
zuzammengehaltenen
körnigen Mineralien besteht, deren Korngröße
den Verhältnissen im Brunnen sowie der Förderleistung der Pumpe angepaßt ist und
eine gute Rückspülfähigkeit des Filters ergibt. Derartige Filter sind als Brunnenfilter
bekannt, bei denen an Stelle der üblichen Kiesschüttung mit Kunststoff durchsetzter
Ouarzsand um ein mit korrosionsbeständigen Kunststoffen, Gummi od. dgl. überzogenes
Filterrohr gelagert ist.
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Das nach der Lehre der Erfindung vor die Ansaugöffnung der Pumpe geschaltete
Filter hat eine große Durchlässigkeit für die Förderflüssigkeit und erhöht den Strömungswiderstand
nicht nennenswert. Es kann leicht durch Rückspülung von Schlamm und Feinsandablagerungen
befreit werden. Dadurch unterscheidet es sich wesentlich von keramischen Filtern,
die wegen ihrer Feinheit und geringen Durchlässigkeit als Pumpenfilter ungeeignet
sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung haben die Korngrößen
der körnigen Mineralien eine Größenordnung von etwa 1 bis 2 mm. Das Filter kann
aus mehreren Schichten verschiedener Korngrößen zusammengesetzt sein, wodurch es
allen Betriebsverhältnissen weitgehend angepaßt und leicht rückgespült sowie entschlammt
werden kann.
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Die Stärke und Länge des Filters wird zweckmäßig der Förderleistung
der Pumpe und den Brunnenverhältnissen angepaßt.
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Das Filter kann im Sinne der Erfindung auf verschiedene Art und Weise
eingebaut werden. Es kann in Form von Platten in die Ansaugöffnung der Pumpe eingesetzt
werden, oder man kann das Ansaugstück der Pumpe mit einem rohrförmigen Filter umgeben.
Das Filter kann zwischen der Tauchpumpe und dem Brunnenrohr angeordnet werden, vorzugsweise
unterhalb der Pumpenansaugöffnung in Form einer Ringscheibe, die zweckmäßig an ihrem
Rand durch eine elastische Dichtung aus Gummi od. dgl. gegen das Brunnenrohr abgedichtet
ist. Man kann auch am Motorfuß ein scheibenförmiges Filter anbringen, das ebenfalls
zweckmäßig gegen das Brunnenrohr abgedichtet ist. In allen Fällen wird durch das
der Pumpe vorgeschaltete Filter der in der Förderflüssigkeit enthaltene Sand vollkommen
abgeschieden und von der Pumpe bzw. ihrem :Motor ferngehalten.
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Wenn die Pumpe einen kleineren Durchmesser als der mit ihr zusammengebaute
Motor hat, kann über die Pumpe und deren Ansaugöffnung ein rohrförmiger Filterkörper
gestülpt werden, was neben dem vollständigen Schutz des Pumpenlaufzeuges gegen Sand
den weiteren Vorteil hat, :daß auch beim Motor die üblichen Stopfbuchsen, Sandabscheider
usw. entfallen können. Man kann auch den ganzen Pumpensatz einschließlich des Motors
mit dem Filterrohr umhüllen, wodurch eine wesentlich bessere Schutzwirkung erreicht
wird.
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Um den Filterkörper vor mechanischen Beschädigungen zu schützen, kann
er von einem dünnen, durchbrochenen Schutzmantel, vorzugsweise aus Metall, überzogen
sein. Das Filter kann aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die in den Saugraum
der Pumpe eingebracht und dann miteinander verbunden werden. Dies hat den Vorteil
eines leichten Ein-und Ausbaus, so daß auch etwa schadhaft gewordene Filterteile
leicht ausgewechselt werden können.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
veranschaulicht. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Ansicht einer Motortauchpumpe
mit an der Saugöffnung angebrachtem Filter, Fig.2 eine Motortauchpumpe mit rohrförmigem
Filter im teilweisen Schnitt, Fig. 3 eine Motortauchpumpe mit Anordnung des Filters
um die Pumpe im teilweisen Schnitt, Fig. 4 die Anordnung des Filterrohres um die
ganze Motortauchpumpe im teilweisen Schnitt.
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Gemäß Fig. 1 ist der an der Steigleitung 1 hängende, aus einer Kreiselpumpe
3 und dem darunter befindlichen elektrischen Antriebsmotor 4 bestehende Tauchpumpensatz
in einen Tiefbrunnen abgesenkt. Der Motor 4 ist von der bekannten nassen Bauart
und erhält seinen Strom durch das Kabel 2. Zwischen Pumpe 3 und darunter befindlichem
Antriebsmotor 4 liegt das Ansaugstück 6, in dessen Öffnungen plattenförmige Filter
5 eingesetzt sind, die aus einer aus Ouarzsand in einer Körnung von etwa 1 bis 2
mm mit einem Kunststoffbindemittel auf Polyamidbasis zusammengesetzten Masse bestehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 ist in das Saugstück zwischen
Pumpe 3 und Motor 4 ein rohrförmiges Filter 15 von gleicher Art wie der Filterkörper
5 geschaltet, das auch die Durchführungsstelle der Welle 7 sowie die Ausführung
des Kabels 2 aus dem Motor 4 umschließt, so daß nicht nur die Pumpe 3, sondern auch
der Motor 4 vor Sandeintritt gut geschützt ist.
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Nach Fig. 3 hat die Pumpe 13 einen kleineren Durchmesser als der Motor
14 und ist auf ihrer ganzen Länge von einem rohrförmigen Ouarzsand-Kunststoff-Filter
25 umschlossen, das mit seinem unteren Ende an dem Gehäuse des Motors 14 und an
seinem oberen Ende an einem Flansch 26 des Pumpendruckstutzens dicht anliegt. Dias
Kabelt ist durch eine in dem Flansch 26 vorgesehene Stopfbuchse 27 geführt. Durch
das Filterrohr 25 ist die Pumpe 13 vollständig gegen das Eindringen von Sand geschützt.
Es kann daher an der Austrittsstelle oder Welle 7 die übliche Stopfbuchse im Motor
14 in Fortfall kommen.
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Fig. 4 zeigt die Umschließung des ganzen Tauchpumpensatzes 3, 4 von
einem Filterrohr 35, das mit seinem unteren Ende von einem Flansch 34 des Motors
4 und an seinem oberen Ende von dem Flansch 26 des Druckstutzens der Pumpe 3 dicht
gehalten ist. Das Filterrohr 35 hat trotz seiner großen Abmessung durch das Kunststoffbindemittel
des Quarzsandes eine ausreichende Stabilität und Festigkeit. Um es vor mechanischen
Beschädigungen zu schützen, kann,es von einem dünnen durchbrochenen Schutzmantel
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umhüllt sein, der z. B. aus Stahlblech od. dgl. besteht und korrosionsfest
ausgebildet ist.
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Ein solcher Schutzmantel kann auch bei dem Filterrohr 25 in Fig. 3
oder 15 in der Fig. 2 Anwendung finden, oder es können die plattenförmigen Filterkörper
5 mit einem z. B. siebartigen Blech oder dergleichen überzogen werden.
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Der O_uarzsand-Kunststoff-Filter kann sowohl hinsichtlich der Wahl
der Körnung des O.uarzsandes als auch hinsichtlich der Stärke und Länge des Filterkörpers
weitgehend der Förderleistung der Pumpe und den jeweiligen Verhältnissen im Brunnen
angepaßt werden. Eine weitere Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse kann
durch Herstellung des Filterkörpers aus mehreren Schichten verschiedener Körnung
erreicht werden. Da der Filterkörper durch das Kunststoff-Bindemittel eine ausreichende
mechanische Festigkeit und Stabilität erhält, kann er ohne Schwierigkeiten auch
die Abmessungen des ganzen Tauchpumpensatzes erhalten.
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Die Erfindung ist sowohl zur Förderung von Wasser als auch von anderen
Flüssigkeiten, insbesondere
Erdöl aus Tiefbrunnen, geeignet, wobei
die Tauchpumpe entweder eine Kreiselpumpe oder auch eine Kolben- oder Mernbranpumpe
sein kann.