DE1653684B1

DE1653684B1 - Tauchpumpenanlage

Info

Publication number: DE1653684B1
Application number: DE19671653684
Authority: DE
Inventors: James C Carter
Original assignee: JC Carter Co Inc
Current assignee: JC Carter Co Inc
Priority date: 1966-05-10
Filing date: 1967-01-18
Publication date: 1970-07-09
Also published as: SE319386B; NL6700548A; ES335956A1; FR1508503A; GB1129432A; JPS494407B1

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tauchpumpen- wohl es nicht auf diese Anwendung beschränkt ist. anlage, insbesondere zum Pumpen von cryogenischen Bei der Technik des »gefrorenen Loches« werden Flüssigkeiten aus Behältern, mit einem vom Dach unter der Erde liegende Flüssiggasbehälter dadurch bis zum Boden des Behälters reichenden Gehäuse, geschaffen, daß tiefe Löcher mit großem Durchmesser einer Pumpen- und Motoreinheit in dem Gehäuse, 5 im Boden ausgehoben und überdacht werden. Der einer die Pumpen- und Motoreinheit mit der Außen- Bereich um das ausgehobene Loch herum wird durch seite des Behälters verbindenden Förderleitung und eine Salzlösung oder durch verflüssigte Gase, wie einem Ventil am unteren Ende des Gehäuses, das z. B. Stickstoff od. dgl., gefroren, um eine undurchbeim Anheben der Pumpen- und Motoreinheit lässige Hülle zu bilden. Das Loch wird dann mit schließt. ίο verflüssigtem Naturgas oder mit anderen verflüssigten

Bei einer bekannten Tauchpumpenanlage er- Gasen, wie z. B. Methan, Butan, Propan, Ammoniak, strecken sich zwei das Gehäuse bildende, teleskopisch Äthylen u. dgl., gefüllt. Dieser abgedichtete Behälter ineinandersteckende Rohre von der Oberseite bis wird durch den gasförmigen Zustand des verflüssigten zum Boden des Behälters. Das innere Rohr weist in Gases unter Druck gehalten, der sich durch die seinem unteren Teil eine Trennwand auf, über der 15 »Siedewirkung« des verflüssigten Gases entwickelt, sich ein trockener Raum befindet, in dem der Motor Diese Lagerbehälter können sehr groß sein, und Abangeordnet ist, der durch die Trennwand hindurch messungen von etwa 30 m Durchmesser und 45 m mit der Pumpe in Verbindung steht. Der Motor ist Tiefe werden verwendet, um Spitzenbelastungsbehälalso nicht in die Flüssigkeit eingetaucht. Die Pumpen- ter für Naturgas, Lagerbehälter für Schiffs- und Tan- und Motoreinheit ist mit dem inneren Rohr fest ver- 20 kerladungen u. dgl., zu schaffen. Gelagerte cryogebunden. Durch die Trennwand hindurch erstreckt nische Fluiden werden bei Bedarf unterhalb der Flüssich auch die Förderleitung in das innere Rohr hinein sigkeit in dem Behälter, im allgemeinen am oder in und verläuft in diesem bis an die Oberseite des Be- der Nähe des Bodens des Behälters abgezogen,
hälters. Das Ventil ist ein Seitenventil in dem äußeren Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus

Rohr und stellt eine Verbindung zwischen dem Be- 25 der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform hälter und dem Inneren des äußeren Rohres und der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung, gleichzeitig mit dem unteren der Trennwand liegen- Darin zeigt
den Teil des inneren Rohres her. F i g. 1 einen unterbrochenen im wesentlichen

Die Nachteile dieser Tauchpumpenanlage liegen in schematischen vertikalen Schnitt durch einen in Form der aufwendigen und sperrigen Konstruktion. Insbe- 30 eines ausgehobenen »gefrorenen Loches« ausgeführsondere ist es äußerst schwierig, bei großen Behälter- ten Lagerbehälter für verflüssigtes Gas, der eine tiefen die Pumpen- und Motoreinheit für Wartungs- Pumpeneinheit zeigt, die gemäß den Grundlagen die- oder Reparaturzwecke herauszunehmen, da jedesmal ser Erfindung konstruiert ist und sich von der Oberdas ganze innere Rohr, das die Länge der Behälter- seite bis zum Boden des Behälters erstreckt,
tiefe hat, aus dem äußeren Rohr herausgezogen wer- 35 F i g. 2 eine unterbrochene Seitenansicht, in der die den muß. . Pumpen- und Motoreinheit in Ansicht dargestellt und

Bei Bohrlochpumpen ist es bereits bekannt, das mittels eines Kabels, das durch eine verschiebbare Gehäuse des Pumpsystems gleichzeitig als Förderlei- Stopfbüchse am oberen Ende des Gehäuses aufgetung für die Flüssigkeit zu verwenden. hängt ist, in die Ventilöffnungslage am Boden des

Eine andere Pumpenanlage für Lagerbehälter ver- 40 Gehäuses abgesenkt ist,

wendet als Ventil bereits ein zum Boden des Be- F i g. 3 eine Seitenansicht der Pumpen- und Motor-

hälters hin offenes Fußventil. einheit und des Fußventils, teilweise geschnitten, die

Weiterhin ist es bereits bekannt, die Pumpen- und in größerem Maßstab als die F i g. 2 die auf das Motoreinheit einer anderen Tauchpumpenanlage an Fußventil abgesenkte Pumpen- und Motoreinheit zum Mitteln aufzuhängen, die durch eine das Gehäuse 45 Öffnen des Ventils zeigt, und

abdichtende Stopfbuchsenbaugruppe in einem Deckel F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht des unteren Ab-

des Gehäuses hindurchgehen. Schnitts der F i g. 3, die die Pumpen- und Motorein-

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die ein- heit ausreichend weit angehoben zeigt, um ein Schliegangs bezeichnete Pumpenanlage zu verbessern und ßen des Fußventils zu ermöglichen,
zu vereinfachen, so daß die Nachteile der bekannten 50 Ein ausgehobenes Loch 10 im Erdboden bildet Ausführung ausgeschaltet werden. einen Behälter R für verflüssigtes Gas, wie z. B.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst Naturgas, Methan, Butan, Propan, Ammoniak, durch die Kombination der an sich bekannten Merk- Äthylen u. dgl. Der Flüssigkeitsspiegel des cryogenimale, daß das Gehäuse gleichzeitig als Förderleitung sehen Materials in dem Behälter R ist bei L in der für die Flüssigkeit dient, daß das Ventil ein zum 55 Nähe des Daches 11 des Behälters dargestellt. Ein Boden des Behälters hin offenes Fußventil ist, und Zwischenraums zwischen dem FlüssigkeitsspiegelL daß die Pumpen- und Motoreinheit an Mitteln auf- und dem Dach 11 ist mit Gas gefüllt, das aus der gehängt ist, die durch eine das Gehäuse abdichtende Flüssigkeit herausgekocht ist und den Behälter bis Stopfbüchsenbaugruppe in einem Deckel des Gehäu- zu etwa 300 mm WS unter Druck setzt,
ses hindurchgehen. 60 Der Boden, der das ausgehobene Loch 10 umgibt,

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn das Fuß- wird zuerst durch eingespritzte Salzlösung oder verventil durch Federn normalerweise in seine geschlos- flüssigten Stickstoff eingefroren, um eine undurchsene Lage gedrückt wird und durch Aufsetzen der lässige Hülle für das verflüssigte Gas zu bilden, das Pjimpen- und Motoreinheit geöffnet wird. dann den gefrorenen Zustand des das Loch umgeben-

"~ Die Tauchpumpenanlage der vorliegenden Erfin- 65 den Bodens aufrechterhalten wird. Es wird natürlich dung ist besonders zweckmäßig bei der neuerdings verständlich sein, daß, obwohl der Behälter R in der entwickelten Technik mit einem »gefrorenen Loch« Form eines »gefrorenen Loches« dargestellt ist, auch zum Aufbewahren von cryogenischen Fluiden, ob- andere Arten von Behältern, beispielsweise über- oder

unterirdische Lagertanks, Tankwagen, Tankschiffe u. dgl., von dem Pumpsystem dieser Erfindung zweckmäßig bedient werden können.

In Fig. 1 ist das Pumpsystem dieser Erfindung dargestellt und weist ein Gehäuse 12 auf, das vom Dach 11 des Behälters herunterhängt und sich vertikal bis zu einer Stelle in der Nähe, aber vorzugsweise im Abstand vom Boden 13 des Behälters R nach unten erstreckt. Dieses Gehäuse 12 kann aus einzelnen Rohrabschnitten 15 mit großem Durchmesser zusammengesetzt sein, die auf geeignete Weise an den Verbindungsenden abgedichtet sind, um eine Leckage in das Gehäuse oder aus ihm heraus zu verhindern.

Ein oberer Rohrabschnitt 15 α hat auch einen Auslaß 21, der sich von seiner Seite her oberhalb des Daches 11 erstreckt und mit einem Auslaßventil 22 verbunden werden kann, das den Strom des verflüssigten Gases aus dem Inneren des Gehäuses 12 heraus steuert.

Die Pumpen- und Motoreinheit 23 dieser Erfindung ist so bemessen, daß sie frei in das Gehäuse 12 hineinpaßt, und wie es in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, ist die Einheit 23 auf den Boden des Gehäuses 12 abgesenkt, um auf einem Fußventil 25 aufzusitzen, dieses in eine offene Lage zu belasten und dadurch den Behälter R mit dem Inneren des Gehäuses 12 durch die Einheit 23 hindurch zu verbinden.

Der obere Rohrabschnitt 15 a hat einen Ringflansch 26 um sein oberes Ende herum, und dieses obere Ende wird durch einen an diesem Flansch befestigten Deckel 27 verschlossen, der eine verschiebbare Stopfbüchsenbaugruppe 28 trägt. Diese Baugruppe 28 weist eine Platte 29 auf, die auf dem Dekkel27 aufliegt. Eine von dieser Platte 29 getragene Hülse 30 erstreckt sich durch eine mittlere Bohrung in dem Deckel 27 in gleitendem Eingriff mit dieser. Eine zweite Hülse 31 ist unter dem Deckel 27 mittels eines Flansches 31 α angebracht, der auf geeignete Weise an dem Deckel, beispielsweise durch Schweißung, Befestigungsschrauben od. dgl., befestigt ist und die Hülse 30 gleitend aufnimmt. Die Hülse 30 ist länger als die Hülse 31 und hat eine gleitende Dichtpassung in der Hülse 31, so daß, wenn die Platte 29 auf dem Deckel 27 aufliegt, die Hülse 30 über das untere Ende der Hülse 31 hervorsteht, und wenn die Platte 29 von dem Deckel 27 abgehoben ist, der hervorstehende Abschnitt der Hülse 30 sich in die Hülse 31 hineinbewegt, wobei eine dichte Passung zwischen den Hülsen 30 und 31 über einen beträchtlichen vertikalen Weg der Platte 29 oberhalb des Deckels 27 bestehen bleibt.

In der in F i g. 1 und 2 gezeigten Form ist die Pumpen- und Motoreinheit 23 an der Platte 29 mittels eines Kabelgeschirrs angehängt, und zu diesem Zweck trägt die Platte 29 eine Öse 33, die von dieser in das obere Ende der Hülse 30 nach unten hineinragt. Ein an dieser Öse 33 befestigtes Kabel 35 trägt eine Schlinge 36, die über Befestigungsbügel 37 mit einem oberen Gehäuseteil 39 für den Motor der Einheit 23 verbunden ist. Das Kabel 35 kann beispielsweise auf eine Winde aufgewickelt werden, wenn die Einheit 23 aus dem Gehäuse 12 herausgehoben werden soll.

Wenn die Pumpen- und Motoreinheit 23 zur Reparatur oder zum Austausch entfernt werden soll, wird das Auslaßventil 22 geschlossen und das Innere des Gehäuses 12 von dem Inhalt des Behälters R gereinigt, indem unter Druck stehendes Reinigungsgas durch eine Bohrung 27 α im oberen Ende des Gehäuses hindurchgeleitet wird, bis das gesamte Gas durch die Pumpe und das Fußventil in den Behälter R zurückgedrückt worden ist. Wenn das Gehäuse 21 frei von cryogenischem Material ist, wird die Platte 29 von dem Deckel 27 abgehoben, wodurch die Einheit 23 von dem Fußventil abgehoben wird, welches schließt und dadurch das Gehäuse 12 abdichtet. Dann kann der Deckel 27 von der Oberseite des Gehäuses entfernt und das Kabel 35 auf eine Winde od. dgl. aufgewickelt werden, bis die Einheit 23 bis zum oberen Ende des Gehäuses angehoben worden ist, wo sie entfernt werden kann.

Die Platte 29 trägt auch Anschlüsse 41 für elektrische Kabel 43, die sich nach unten bis zu einem Motor 42 für die Einheit 23 erstrecken.

Das untere offene Ende des Pumpengehäuses 71 trägt ein hohles, einen Einlaß bildendes Element 77. Dieses ringförmige Element 77 hat eine äußere Wand 79, die frei in ein Aufnahmegehäuse 80 des Fußventils 25 hineinragen kann. Ein ringförmiger Rand 81 ragt vom Boden des Elementes 77 nach unten und bildet den ringförmigen, nach unten offenen Flüssigkeitseinlaß für die Pumpe.

Eine Fußplatte 90 hat nach oben stehende Rippen 90 a, die in Abständen angeordnet sind und rundherum den Einlaßanschluß 89 tragen, der an der Rippe 81 anstößt.

Das Aufnahmegehäuse 80 für das Fußventil 25 ist am Boden des Gehäuses 12 durch einen Ringflansch 106 befestigt, der unter einem Flansch 107 am unteren Ende des letzten Rohrabschnittes 15 liegt. Schrauben und Muttern 109 verbinden die beiden Flansche, so daß das Gehäuse an dem Gehäuse 12 aufgehängt ist und nicht auf dem Boden 13 des Behälters aufzuliegen braucht.

Das Aufnahmegehäuse 80 ist im wesentlichen zylindrisch und läuft an seinem unteren Ende in einen nach außen gebogenen Flansch 110 aus. Eine Ringnut 111 ist in der Bodenfläche des Flansches 110 ausgeformt, um einen Ventilsitzring 112 aus elastischem Dichtungsmaterial oder aus Kunststoff aufzunehmen, um eine gute Abdichtung mit einem Rand 113 der ringförmigen Ventilfläche an der Oberseite der Fußplatte 90 zu bilden.

Eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Druckfedern 115 werden auf dem Fußflansch 110 getragen. Diese Federn 115 umgeben Stangen oder Schrauben 116, die mit ihren unteren Enden in die Fußplatte 90 eingeschraubt und daran mittels Muttern 117 befestigt sind. Diese Stangen 116 gleiten in Büchsen 119, die von dem Fußflansch 110 getragen werden. Rückhalter 120 sind an den oberen Enden der Stangen befestigt, und die Federn 115 werden zwischen den Büchsen 119 und den Rückhaltern 120 zusammengepreßt, um die Fußplatte 90 gegen den Fußflansch 110 zu pressen und dadurch den Rand 113 der Ventilfläche gegen das elastische Dichtungsmaterial 112 in der Nut 111 anzupressen. Auf diese Weise wird das Fußventil in eine geschlossene Lage belastet. Statt die Federn 115 an der Oberseite des Fußflansches 110 anzubringen, könnten die Stangen 116 an den Flansch 110 angeschraubt sein und sich gleitend durch die Fußplatte 90 hindurcherstrecken, wobei die Federn zwischen den unteren Enden der Stangen und der Fußplatte zusammengepreßt werden könnten. Die dargestellte Anbringung der Federn an

der Oberseite des Fußflansches 110 wird vorgezogen, da sie es ermöglicht, die Baugruppe sehr dicht am Boden 13 des Behälters anzuordnen.

Das untere Ende des Pumpengehäuses 71 sitzt auf einer inneren kegelstumpfförmigen Wand 127 des Aufnahmegehäuses 80 für die Fußventilbaugruppe auf. Diese kegelstumpfförmige Wand 127 läuft vom Flansch 106 des Aufnahmegehäuses zu einer zylindrischen Wand 128 des Gehäuses zusammen. Das untere Ende des Pumpengehäuses 71 hat eine entsprechende konische Fläche 129, die um einen nach außen gerichteten Flansch 130 des Gehäuses herum ausgeformt ist.

Wenn die Pumpen- und Motoreinheit 23 auf den Boden des Gehäuses 12 abgesenkt wird, wird die konische Fläche 129 durch den Kegelsitz 127 geführt, um die Baugruppe in dem Aufnahmegehäuse 80 zu zentrieren, wie es in F i g. 3 und 4 gezeigt ist. Wenn die beiden Flächen 127 und 129 einander berühren, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, sitzt eine untere hervorstehende Rippe 121 des Einlaßgehäuses 77 auf dem oberen Rand des Einlaßanschlusses 89 auf, und die Fußplatte 90 wird aus der Lage gemäß Fig. 4 in die Lage gemäß F i g. 3 bewegt und öffnet dadurch das Ventil.

Mehrere Zugstangen 133 (eine ist dargestellt) sind vorgesehen, um das Fußventil 25 zu schließen, falls die Federn 115 versagen, wenn die Pumpen- und Motoreinheit 23 von dem Aufnahmegehäuse 80 abgehoben wird.

Aus der obigen Beschreibung wird verständlich sein, daß die Pumpen- und Motoreinheit durch das Gehäuse 12 abgesenkt wird, indem sie auf geeignete Weise geführt wird. Wenn sich die Einheit dem Fußventil nähert, wird der Deckel 27 gegen das obere Ende des Gehäuses abgedichtet. Dann wird die Platte 29 abgesenkt, um der Einheit 23 die Möglichkeit zu geben, die Fußplatte 90 des Ventils zu berühren und auf der kegelstumpfförmigen Fläche 127 des Aufnahmegehäuses aufzuliegen, wobei die Stopfbüchsenbaugruppe 28 eine Leckage aus dem Gehäuse 12 verhindert. Flüssigkeit aus dem Behälter tritt durch das geöffnete Fußventil und die Pumpe hindurch, um einen Flüssigkeitsspiegel in dem Gehäuse 12 zu suchen, der dem Spiegel L in dem Behälter R gleich ist. Wenn dann die Pumpe betätigt wird, wird der Inhalt des Behälters durch das Gehäuse zu dem Auslaß 21 gefördert. Wenn es erwünscht ist, die Pumpen- und Motoreinheit 23 zu ersetzen oder zu reparieren, wird das Gehäuse 12 von dem cryogenischen Fluid gereinigt und die Stopfbüchse aus der Lage gemäß F i g. 2 angehoben, was ein ausreichendes Anheben der Einheit 23 vom Fußventil mit sich bringt, um ein Schließen des Ventils zu ermöglichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Tauchpumpenanlage, insbesondere zum Pumpen von cryogenischen Flüssigkeiten aus Behältern, mit einem vom Dach bis zum Boden des Behälters reichenden Gehäuse, einer Pumpen- und Motoreinheit in dem Gehäuse, einer die Pumpen- und Motoreinheit mit der Außenseite des Behälters verbindenden Förderleitung und einem Ventil am unteren Ende des Gehäuses, das beim Anheben der Pumpen- und Motoreinheit schließt, gekennzeichnet durch die Kombination der an sich bekannten Merkmale, daß das Gehäuse (12) gleichzeitig als Förderleitung für die Flüssigkeit dient, daß das Ventil ein zum Boden (13) des Behälters (R) hin offenes Fußventil (25) ist und daß die Pumpen- und Motoreinheit (23) an Mitteln (35) aufgehängt ist, die durch eine das Gehäuse abdichtende Stopfbüchsenbaugruppe (28) in einem Deckel (27) des Gehäuses (12) hindurchgehen.

2. Tauchpumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußventil (25) durch Federn (115) normalerweise in seine geschlossene Lage gedrückt wird und durch Aufsetzen der Pumpen- und Motoreinheit (23) geöffnet wird.

3. Tauchpumpenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen- und Motoreinheit (23) einen nach unten offenen Flüssigkeitseinlaß (81) aufweist, der an einem Einlaßanschluß (89) des Fußventils (25) zur Anlage bringbar ist.

4. Tauchpumpenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit einem Steuerorgan (22) versehenen Flüssigkeitsauslaß (21) in der Nähe des oberen Endes des Gehäuses (12).

5. Tauchpumpenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbüchsenbaugruppe (28) eine vertikal verschiebbare Hülse (30) aufweist, die das Anheben der Pumpen- und Motoreinheit (23) ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen