DE19848796C1 - Tauchpumpeneinrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch - Google Patents
Tauchpumpeneinrichtung zur Verwendung in einem BohrlochInfo
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Abstract
In einem mit Schmierfluid gefüllten Gehäuse (12) ist eine erste Welle (14, 102, 120) gelagert, die eine erste äußere Mantelfläche (15), einen ersten (81) und einen entgegengesetzten zweiten Endbereich (134) hat. Im Gehäuse (12) ist ferner eine zweite Welle (16) im wesentlichen mit der ersten Welle (14, 102, 120) fluchtend gelagert. Die zweite Welle hat eine zweite äußere Mantelfläche (17), einen dem zweiten Endbereich (134) gegenüberliegenden dritten Endbereich (132) und einen entgegengesetzten vierten Endbereich (163). Um eine Schmierung der verschleißanfälligen Teile des Getriebes und das Abführen der durch Reibungsverluste entstandenen Wärme zu verbessern, enthalten die beiden Wellen (14, 16) je eine Längsleitung (80, 107, 121, 160), die in den zugehörigen Endbereichen (81, 132, 134, 163) mit der zugehörigen Mantelfläche (15, 17) durch Fluidleitungen (82, 136) bzw. (136, 162) verbunden sind. Zum Pumpen des Schmierfluids entlang der Mantelflächen (15, 17) und durch die Längsleitungen (80, 107, 121, 160) ist eine Pumpvorrichtung (60, 62, 156, 158) vorgesehen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Tauchpumpeneinrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus US-3,677,665 ist eine gattungsgemäße Tauchpumpeneinrichtung
bekannt, die einen Motor, einen Kompensator, ein Getriebe und
eine Pumpe, insbesondere eine Exzenterschneckenpumpe umfaßt.
Der Motor, treibt eine Eingangswelle des Getriebes, dessen Aus
gangswelle einen Rotor der Exzenterschneckenpumpe antreibt. Die
Tauchpumpeneinrichtung wird so in ein Bohrloch abgesenkt, daß
sich der Motor von der Erdoberfläche aus betrachtet am unteren
Ende der Tauchpumpeneinrichtung befindet. Die Exzenterschnecken
pumpe, die sich dann am oberen Ende der Tauchpumpeneinrichtung
befindet, fördert in eine Rohrleitung, die zur Erdoberfläche
führt. Das Getriebe hat mindestens eine Getriebestufe, um die
Drehzahl des Motors auf eine verringerte Drehzahl des Pumpen
rotors abzusenken. Diese Getriebestufe wird durch eine Kühl-
und Schmierflüssigkeit gekühlt und geschmiert. Auch innerhalb
der Exzenterschneckenpumpe oder des Motors werden Kühl- und
Schmierflüssigkeiten eingesetzt, um die im Motor entstehende
Verlustwärme zu verteilen und/oder den Verschleiß beweglicher
Bauteile in der Exzenterscheckenpumpe zu verringern. Der Kom
pensator dient zum Angleichen des Schmierfluiddrucks an den
Umgebungsdruck, ist zwischen Getriebe und Motor angeordnet, hat
ein eigenes Gehäuse und ist so mit dem Getriebe und dem Motor
verbunden, daß ein Druckausgleich zwischen den Schmierfluiden
stattfinden kann. Ein nennenswerter Austausch des Schmierfluids
findet dabei nicht statt.
Die Baugruppen gattungsgemäßer Tauchpumpeneinrichtungen, wie
z. B. der Motor, das Getriebe oder die Pumpe haben je ein eige
nes Gehäuse, dessen Durchmesser erheblich kleiner als seine
Länge ist. Die Verlustwärme entsteht in einem begrenzten Be
reich, wie z. B. der Getriebestufe, so daß sie in dem langge
streckten Gehäuse bei der bekannten gattungsgemäßen Tauchpum
peneinrichtung nur unzureichend verteilt wird.
Aus DE 35 09 023 C2 und US-3,794,447 ist es bekannt, als Pump
vorrichtung zum Pumpen von Schmierfluiden eine Schraubengang
pumpe einzusetzen, die mindestens ein Fördergewinde aufweist,
um einen Fluidstrom in Richtung der Drehachse des Pumpenrotors
zu erzeugen.
Aus DE 19 13 397 C3 ist eine Gleitringdichtung mit einer Schrau
bengangpumpe zum Umwälzen von Kühl-, Schmier- oder Sperrmedium
bekannt, die zum Abdichten eines Wellendurchlasses in einem
Gehäuse dient und bewirkt, daß sich die Anpreßkraft eines Gleit
rings abhängig von der Drehzahl und Drehrichtung der abzudichten
den Welle ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Tauchpumpeneinrichtung so weiterzubilden, daß die in ihr ent
stehende Verlustwärme gleichmäßiger verteilt wird und gleich
zeitig eine ausreichende Schmierung verschleißgefährdeter Teile
gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der axialen Längsleitung
in den Wellen der Tauchpumpeneinrichtung ist es möglich, mit
tels einer Pumpeinrichtung eine axiale Schmierfluidströmung zu
erzeugen, damit die hauptsächlich in einem begrenzten Bereich
entstehende Verlustwärme auf die Länge des Gehäuses verteilt
wird. Die Trennung der axialen Strömung in eine erste und eine
zweite Strömung entlang der Wellen verringert, bezogen auf eine
nichtgetrennte Strömung von gleicher Wärmetranportkapazität,
den Strömungswiderstand.
Die Ausbildung zweier entgegengesetzter Strömungen gemäß An
spruch 2 führt zu einer Vermischung des Schmierfluids beider
Strömungen und verbessert dadurch den Wärmeaustausch.
Besonders vorteilhaft wird die Erfindung gemäß Anspruch 3 für
ein Getriebe einer Tauchpumpe eingesetzt.
Die in Anspruch 4 beschriebene Weiterbildung nutzt die zusätz
liche Wärmeübergangsfläche am Gehäuse eines Kompensators und
dessen zusätzliches Schmierfluidvolumen, um einen verbesserten
Wärmeaustausch zwischen dem Schmierfluid und der Umgebung zu
erzielen. Dies ist besonders vorteilhaft durch die Gestaltung
gemäß Anspruch 5 möglich.
Die Erfindung kann gemäß Anspruch 6 auch für einen Motor, eine
Pumpe oder einen Kompensator einer Tauchpumpeneinrichtung ver
wendet werden, um deren Schmierfluidumlauf zu verbessern. Die
beiden Wellen können in bekannter Weise durch Kupplungen oder
Welle-Nabe-Verbindungen drehmomentübertragend gekoppelt sein.
Die in Anspruch 7 beschriebene Weiterbildung der Erfindung nutzt
die Zentrifugalkraft, die bei einer Rotation der Wellen auf das
mitrotierende Schmierfluid wirkt. Die Strömung des Schmierfluids
wird dadurch unterstützt.
Die Gestaltung gemäß Anspruch 8 ermöglicht es dem Schmierfluid,
mit besonders geringem Reibungswiderstand von den Mantelflächen
in die Längsleitung der Wellen zurückzuströmen.
Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung von Lagern gemäß
Anspruch 9 führt zu einer verbesserten Schmierung von Lagerungen
der Wellen.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 führt zu einer besonders
kompakten Bauform der Tauchpumpeneinrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In Fig. 1 bis 6 ist ein Getriebe einer erfindungsgemäßen Tauch
pumpeneinrichtung in einem senkrechten axialen Schnitt darge
stellt. Dabei zeigen Fig. 1 bis 6 der Reihe nach bezogen auf
eine Anordnung im Bohrloch das Getriebe vom unteren Ende bis
zum oberen Ende.
Das Getriebe 10 hat ein Gehäuse 12, das einen langgestreckten
rohrförmigen Zylinder bildet. Im Gehäuse 12 ist eine Eingangs
welle 14 mit einer Mantelfläche 15 und eine Ausgangswelle 16
mit einer Mantelfläche 17 gelagert. Die Eingangswelle 14 wird
durch einen nichtdargestellten Motor angetrieben, der am un
teren Ende des Getriebes 10 angeordnet ist. Die Ausgangswelle
16 treibt eine nichtdargestellte Pumpe, insbesondere eine Ex
zenterschneckenpumpe, die am oberen Ende des Getriebes 10 an
geordnet ist. Die Achse 18 der Eingangswelle 14 fluchtet mit
der Achse 20 der Ausgangswelle 16. Zwischen den beiden Wellen
14 und 16 ist ein zweistufiges Reihen-Planetengetriebe 22 an
geordnet, um die Drehzahl der vom Motor angetriebenen Eingangs
welle 14 auf eine für die Pumpe erforderliche Drehzahl der Aus
gangswelle 16 zu reduzieren.
Das Gehäuse 12 ist im wesentlichen mit einem Schmierfluid ge
füllt, das sowohl zum Schmieren verschleißanfälliger Teile als
auch zum Abführen und Verteilen von Reibungswärme dient. Da in
einem Bohrloch der Umgebungsdruck erheblich höher als an der
Erdoberfläche sein und bis zu 70 Bar betragen kann, und da sich
das Schmierfluid durch Erwärmung innerhalb des Gehäuses aus
dehnt, muß ein Druckausgleich zwischen dem Schmierfluid und der
Umgebung möglich sein. Hierzu umfaßt das Getriebe 10 einen Kom
pensator 24, der in Richtung auf das untere Ende des Getriebes
10 neben dem zweistufigen Reihen-Planetengetriebe 22 angeordnet
ist. Der Kompensator 24 ist in das Gehäuse 12 des Getriebes 10
integriert.
In Fig. 1 ist ein erster Gehäuseabschnitt 26 des Gehäuses 12 mit
einem am Umfang radial abstehenden Flansch 28 am unteren Ende
dargestellt. Der Flansch 28 dient zum Befestigen eines Motors
oder eines Motorkompensators. An den ersten Gehäuseabschnitt 26
schließt ein zweiter Gehäuseabschnitt 30 an, der mittels eines
dünnwandigen Rohrstücks 32 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 26
verschweißt ist. Die Gehäuseabschnitte 26 und 30 sind mit einem
Dichtring 34 gegeneinander abgedichtet; weitere Gehäuseabschnit
te sind analog abgedichtet. Im ersten Gehäuseabschnitt 26 ist
schräg zu dessen Längsachse eine Befüllgewindebohrung 36 mit
einem darin eingeschraubten Befüllventil 38 zum Einfüllen des
Schmierfluids in das Gehäuse 12 ausgebildet. Befüllt wird vor
dem Einbau ins Bohrloch an der Erdoberfläche von unten und die
im Getriebe 12 eingeschlossene Luft wird nach oben verdrängt
und ausgeschoben.
Die Eingangswelle 14 hat im unteren Endbereich ein Vielnutpro
fil 40 zum Ankoppeln an den Motor bzw. Motorkompensator. An das
Vielnutprofil 40 schließt eine Einfach-Gleitringdichtung 42 an,
die die Eingangswelle 14 gegen den ersten Gehäuseabschnitt 26
abdichtet. Neben der Einfach-Gleitringdichtung 42 ist am ersten
Gehäuseabschnitt 26 ein Radialgleitlager 44 abgestützt, das die
Eingangswelle 14 führt. Parallel zum Radialgleitlager 44 ver
läuft im ersten Gehäuseabschnitt 26 mindestens eine Axialbohrung
45. In axialer Richtung folgt neben dem Radialgleitlager 44
eine auf der Eingangswelle 14 axial festgelegte Axialdruckschei
be 46, die sich nach unten über einen Gleitschuh 48 und nach
oben über einen Gleitschuh 50 am ersten Gehäuseabschnitt 26
bzw. am zweiten Gehäuseabschnitt 30 axial abstützen kann. Die
Axialdruckscheibe 46 liegt an einem Absatz 47 der Eingangswelle
14 an und fungiert daher als Axiallager der Eingangswelle 14.
In Fig. 2 ist unten der zweite Gehäuseabschnitt 30 und die Axial
druckscheibe 46 dargestellt. An den zweiten Gehäuseabschnitt 30
schließen ein dritter Gehäuseabschnitt 52 und ein vierter Gehäu
seabschnitt 54 an, die mit einem dünnwandigen Rohrstück 56 ver
schweißt sind. Die Eingangswelle 14 erstreckt sich durch den
zweiten Gehäuseabschnitt 30, den dritten Gehäuseabschnitt 52
und den vierten Gehäuseabschnitt 54.
In axialer Richtung ist neben der Axialdruckscheibe 46 auf die
Eingangswelle 14 eine Pumpenscheibe 58 aufgeschoben und axial
festgelegt, die am Umfang ein im Betrieb rotierendes Förder
gewinde 60 hat. Auf der dem rotierenden Fördergewinde 60 gegen
überliegenden Seite ist im zweiten Gehäuseabschnitt 30 ein
stationäres Fördergewinde 62 ausgebildet, das dem rotierenden
Fördergewinde 60 entgegengerichtet ist. Die beiden Förderge
winde 60 und 62 bilden eine Schraubengangpumpe zum Umwälzen des
Schmierfluids.
Neben der Pumpenscheibe 58 ist auf der Eingangswelle 14 ein
Radiallager 64 angeordnet, das sich am dritten Gehäuseabschnitt
52 abstützt. Parallel zum Radiallager 64 ist im dritten Gehäu
seabschnitt 52 mindestens eine Bohrung 66 ausgebildet, durch
die Schmierfluid in axialer Richtung strömen kann. Der dritte
Gehäuseabschnitt 52 umfaßt neben dem Radiallager 64 einen An
schlußring 68, auf dessen Außenumfang ein Kompensatorschlauch
70 aufgeschoben ist, und an dessen Innenumfang sich ein Stütz
rohr 72 radial und axial abstützt.
Der Kompensatorschlauch 70 ist durch einen Spannring 73 auf dem
Umfang des Anschlußrings 68 abdichtend befestigt und erstreckt
sich parallel zur Gehäusewandung des vierten Gehäuseabschnitts
54. Er begrenzt einen Innenraum 74 und einen Außenraum 76, der
sich zwischen dem Kompensatorschlauch 70 und dem vierten Gehäu
seabschnitt 54 befindet. Der Außenraum 76 ist durch eine Öff
nung 77 mit der Umgebung verbunden. Mindestens eine Bohrung 78
durchsetzt den Anschlußring 68 und bildet eine flüssigkeitslei
tende Verbindung zwischen der Bohrung 66 und dem Innenraum 74.
In der Eingangswelle 14 ist eine Axialbohrung 80 ausgebildet,
die sich vom oberen Ende der Eingangswelle 14 bis hinter die
Pumpenscheibe 58 erstreckt. Zwischen der Pumpenscheibe 58 und
der Axialdruckscheibe 46 ist in einem unteren Endbereich 81 der
Eingangswelle 14 eine Radialbohrung 82 ausgebildet, die auch
die Pumpenscheibe 58 durchsetzt, und die eine flüssigkeitslei
tende Verbindung zwischen der Axialbohrung 80 und den Förder
gewinden 60 und 62 bildet.
In Fig. 3 ist die Fortsetzung des vierten Gehäuseabschnitts 54,
des Kompensatorschlauchs 70, des Innenraums 74, des Stützrohrs
72 und der Eingangswelle 14 mit deren Axialbohrung 80 darge
stellt. Der vierte Gehäuseabschnitt 54 mündet in einem fünften
Gehäuseabschnitt 84. Im fünften Gehäuseabschnitt 84 ist ein
Anschlußring 86 befestigt, auf dessen Umfang der obere Endbe
reich des Kompensatorschlauchs 70 aufgeschoben ist. Der Kom
pensatorschlauch 70 ist mittels eines Spannrings 88 auf dem
Anschlußring 86 abdichtend befestigt. Am Anschlußring 86 stützt
sich das Stützrohr 72 axial und radial ab. Im fünften Gehäuse
abschnitt 84 ist in einer axial verlaufenden Gewindebohrung 90
ein Rückschlagventil 92 eingeschraubt. Mindestens eine Schräg
bohrung 93 durchsetzt den Anschlußring 86 und bildet eine flüs
sigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Innenraum 74 und der
Gewindebohrung 90. Im geöffneten Zustand verbindet das Rück
schlagventil 92 den Innenraum 74 mit dem Außenraum 76. Eine
weitere Öffnung 94 durchsetzt den vierten Gehäuseabschnitt 54
und bildet eine weitere flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen
der Umgebung und dem Außenraum 76.
Der Innenraum 74 ist im wesentlichen mit Schmierfluid gefüllt.
Das Schmierfluid erwärmt sich im Betrieb des Getriebes 10 und
dehnt dadurch den Kompensatorschlauch 70 bis zu einem maximal
zulässigen Volumen aus. Der Kompensatorschlauch 70 liegt dann
mit Außenrippen 95 an der inneren Mantelfläche des vierten Ge
häuseabschnitts 54 an. Bei Erreichen des maximal zulässigen
Volumens ist der Druck im Innenraum 74 so stark angestiegen,
daß das Rückschlagventil 92 öffnet und Schmierfluid aus dem
Innenraum 74 in den Außenraum 76 abströmen läßt. Das Rück
schlagventil 92 öffnet bei einem definierten Differenzdruck, so
daß im Innenraum 74 bezogen auf den Außenraum 76 und die Umge
bung ein Überdruck besteht.
Wird das Getriebe 10 abgeschaltet, so kühlt das Schmierfluid im
Innenraum 74 ab und zieht sich dabei zusammen. Da der Außenraum
76 durch die Öffnungen 77 und 94 mit der Umgebung flüssigkeits
leitend verbunden ist, wirkt der Umgebungsdruck im Außenraum 76
und preßt den Kompensatorschlauch 70 zusammen. Zwischen der
Umgebung und dem Innenraum 74 stellt sich ein Druckausgleich
ein. Das Stützrohr 72 hält den Kompensatorschlauch 70 in einem
Abstand von der Eingangswelle 14, damit er beim Wiederanlaufen
der Eingangswelle 14 nicht beschädigt wird. Der Kompensator
schlauch 70 ist so dimensioniert, daß er die Volumenausdehnung
des Schmierfluids bei Erwärmung kompensieren kann. Beispiels
weise weist der Kompensatorschlauch 70 eine Länge von ca. 480 mm
und am Anschlußring 68, 86 einen Innendurchmesser von ca. 90 mm
auf.
In Fig. 4 ist unten der obere Endbereich des fünften Gehäuseab
schnitts 84 und der Eingangswelle 14 dargestellt. An den fünf
ten Gehäuseabschnitt 84 schließt sich ein sechster Gehäuseab
schnitt 96 an, der durch ein dünnwandiges Rohrstück 98 mit dem
vierten Gehäuseabschnitt 54 verschweißt ist. Im oberen Endbe
reich der Eingangswelle 14 ist ein Radialgleitlager 104 angeord
net, das sich am fünften Gehäuseabschnitt 84 abstützt. Im fünf
ten Gehäuseabschnitt 84 erstreckt sich axial mindestens eine
Bohrung 106, die parallel zum Radialgleitlager 104 einen Strö
mungskanal bildet. Axial neben dem Radialgleitlager 104 ist auf
der Eingangswelle 14 ein Vielnutprofil 100 ausgebildet, auf das
ein entsprechendes Naben-Vielnutprofil einer Zwischenwelle 102
aufgeschoben ist. Die Zwischenwelle 102 kann auch mit der Ein
gangswelle einstückig verbunden sein.
Die Zwischenwelle 102 stützt sich an der Eingangswelle 14 axial
nach unten ab und wird von einer Axialbohrung 107 durchsetzt.
Sie weist in ihrem oberen Endbereich eine Stirnradverzahnung
108 auf, die das Sonnenrad einer ersten Planetengetriebestufe
bildet. Mit der Stirnradverzahnung 108 kämmen parallel angeord
nete Planetenradpaare 110, die durch zweireihige Nadellager 112
auf einer Planetenwelle 114 gelagert sind. Die Planetenwelle 114
ist in einem Planetenradträger 116 befestigt, der durch eine
Stirnradverzahnung 118 auf einer in diesem Fall als Sonnen
welle gestalteten Getriebewelle 120 axial festgelegt und mit
dieser drehfest verbunden ist. Die Getriebewelle 120 stützt
sich nach unten auf der Zwischenwelle 102 ab und wird von einer
Axialbohrung 121 durchsetzt. Mit der Stirnradverzahnung 118 der
Getriebewelle 120 kämmen parallel angeordnete Planetenradpaare
122 die durch zweireihige Nadellager 124 auf einer Planeten
welle 126 gelagert sind. Die Planetenwelle 126 ist in einem
Planetenradträger 128 befestigt.
In Fig. 5 ist unten das obere Ende des sechsten Gehäuseab
schnitts 96 und des Planetenradträgers 128 dargestellt. Der
Planetenradträger 128 weist eine Stirnradinnenverzahnung 130
auf, in die das untere Ende der Ausgangswelle 16 mit einer
entsprechenden Stirnradaußenverzahnung eingeschoben ist. Die
Ausgangswelle 16 ist durch später erläuterte Axiallager so ge
stützt, daß ihr unteres Ende 132 in einem Abstand 133 zum obe
ren Ende 134 der Getriebewelle 120 gehalten ist. Diese Tren
nung der Ausgangswelle 16 von den übrigen Wellen 120, 102, 14
kann wahlweise wie dargestellt, oder zwischen der Sonnenwelle
120 und der Zwischenwelle 102 ausgebildet sein. Der Planeten
radträger 128 weist in diesem Bereich eine radiale Öffnung 136
auf, so daß Schmierfluid von den Planetenradpaaren 122 durch
die Öffnung 136 zu den Bohrungen 121, 107, und weiter in die
Bohrung 80 strömen kann.
An den sechsten Gehäuseabschnitt 96 schließt sich ein siebter
Gehäuseabschnitt 138 an, der durch ein dünnwandiges Rohrstück
140 mit dem sechsten Gehäuseabschnitt 96 verschweißt ist. Gemäß
Fig. 5 sind auf der Ausgangswelle 16 von unten nach oben ein
Radialrollenlager 141 der Bauform N nach DIN 5412 und darüber
zwei Axialrollenlager 142, 144 angeordnet, die die Ausgangs
welle 16 nach unten abstützen.
In Fig. 6 ist der obere Endbereich des siebten Gehäuseabschnitts
138 und der Ausgangswelle 16 dargestellt. Ein Axialrollenlager
146 schließt an das Axialrollenlager 144 an und stützt die Aus
gangswelle 16 axial nach oben ab. An das Axialrollenlager 146
schließt ein doppelreihiges Radialrollenlager 148 an. Auch
dieses Radiallager hat die Bauform N nach DIN 5412, wobei sich
seine innere Lagerschale durch einen Zwischenring 150 an einem
Absatz 152 der Ausgangswelle 16 abstützt und dadurch als Ab
stützung für die Axialrollenlager 142, 144 und 146 dient, so
daß die Ausgangswelle 16, wie oben beschrieben, axial nach
unten gestützt ist.
An der Ausgangswelle 16 ist neben dem Absatz 152 ein Wellen
bund 154 ausgebildet, der am Umfang ein Fördergewinde 156 hat.
Am Innendurchmesser des siebten Gehäuseabschnitts 138 ist in
diesem Bereich ein Fördergewinde 158 ausgebildet, das zum För
dergewinde 156 entgegengerichtet ist. In der Ausgangswelle 16
erstreckt sich von deren unterem Ende 132 eine Axialbohrung 160
bis hinter den Wellenbund 154. Mindestens eine Radialbohrung
162 bildet in einem oberen Endbereich 163 der Ausgangswelle 16
eine flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen der Axialbohrung
160 und dem Fördergewinde 156.
Auf der Ausgangswelle 16 ist im oberen Endbereich 163 ein Viel
nutprofil 164 ausgebildet, das zum Ankoppeln einer nicht darge
stellten Pumpe dient. Unterhalb des Vielnutprofils 164 ist auf
der Ausgangswelle 16 eine Einfach-Gleitringdichtung 166 befes
tigt, die die Ausgangswelle 16 gegen den siebten Gehäuseab
schnitt 138 abdichtet. Unterhalb der Einfach-Gleitringdichtung
166 durchsetzt eine Gewindebohrung 168 die Wandung des siebten
Gehäuseabschnitts 138, in der ein Stopfen 170 eingeschraubt
ist. Der Stopfen 170 kann zum Entlüften des Getriebes 10 während
der Befüllung oder zur Belüftung während eines Ablassens des
Schmierfluids aus der Gewindebohrung 168 geschraubt werden. Im
oberen Endbereich weist der siebte Gehäuseabschnitt 138 ein
Gewinde 172 auf, an dem das Gehäuse der Pumpe befestigt werden
kann.
Im Betrieb des Getriebes 10 fördern die Fördergewinde 60, 62,
156 und 158 aufgrund der Rotation der Fördergewinde 60 und 156
Schmierfluid von den äußeren Endbereichen des Gehäuses 12 zur
Mitte. Dadurch werden zwei Fluidströmungen A und B erzeugt, die
in den Figuren durch Pfeile dargestellt sind.
Die Fluidströmung A strömt von der Pumpenscheibe 58 entlang der
Mantelfläche der Eingangswelle 14 durch die Bohrungen 66 und 78
in den Innenraum 74. Im Innenraum 74 kann das Schmierfluid auch
über die gesamte Oberfläche des Kompensatorschlauchs 70 zusätz
lich Wärme abgeben, die von einer Umgebungsflüssigkeit im Außen
raum 76 aufgenommen wird. Liegt der Kompensatorschlauch 70 an
der Innenseite des vierten Gehäuseabschnitts 54 an, da das
Schmierfluid besonders warm und daher besonders stark ausge
dehnt ist, so kann eine direkte Wärmeleitung vom Schmierfluid
durch den Kompensatorschlauch 70 und die Wandung des vierten
Gehäuseabschnitts 54 an die Umgebung stattfinden. Hierdurch
wird eine besonders gute Wärmeableitung erzielt.
Das Schmierfluid strömt vom Innenraum 74 durch die Bohrungen 93
und 106 axial weiter entlang den Planetenradpaaren 110 und 122.
Es umspült dabei das zweistufige Reihen-Planetengetriebe 22 und
nimmt die dort entstehende Reibungswärme auf. Durch die Öffnung
136 gelangt die Fluidströmung A nach innen in die Bohrungen
121, 107 und 80. Das Schmierfluid strömt axial zurück zur Radial
bohrung 82, durch die es insbesondere aufgrund einer bei der
Rotation entstehenden Zentrifugalkraft nach außen zu den Förder
gewinden 60 und 62 tritt. Die Fluidströmung A ist somit ein
geschlossener Kreislauf, in dem die am zweistufigen Reihen-Pla
netengetriebe 22 entstehende Wärme aufgenommen und über die
gesamte Länge des Gehäuses 12 und zusätzlich am Kompensator 24
wieder abgegeben wird.
Die Fluidströmung B wird im Betrieb durch die Fördergewinde 156
und 158 erzeugt. Sie strömt entlang der äußeren Mantelfläche
der Ausgangswelle 16 durch das Radialrollenlager 148, die Axial
rollenlager 142, 144 und 146 sowie das Radialrollenlager 140.
Das Schmierfluid der Fluidströmung B gelangt durch die Öffnung
136 und den Abstand 133 nach innen zur Axialbohrung 160. Es
durchmischt sich dabei mit dem Schmierfluid der Fluidströmung
A. Durch die Axialbohrung 160 gelangt die Fluidströmung B axial
nach oben zur Radialbohrung 162, durch die sie, insbesondere
aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen zu den Fördergewinden
156 und 158 tritt. Die Fluidströmung B führt zu einer verbesser
ten Schmierung der Lagerungen der Ausgangswelle 16. Zusätzlich
nimmt sie Wärme der Fluidströmung A auf und verteilt diese im
oberen Bereich des Getriebes 10, so daß ein verbesserter Wärme
austausch über die gesamte Außenoberfläche des Gehäuses 12 ge
währleistet ist.
Claims (10)
1. Tauchpumpeneinrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch,
mit
- 1. einem Gehäuse (12), das im wesentlichen mit einem Schmier fluid gefüllt ist,
- 2. einer ersten Welle (14, 102, 120), die im Gehäuse (12) gela gert ist und eine erste äußere Mantelfläche (15), einen er sten Endbereich (81) und einen entgegengesetzten zweiten End bereich (134) hat,
- 3. einer zweiten Welle (16), die im wesentlichen mit der er sten Welle (14, 102, 120) im Gehäuse (12) fluchtend gelagert ist und eine zweite äußere Mantelfläche (17), einen dem zwei ten Endbereich (134) gegenüberliegenden dritten Endbereich (132) und einen entgegengesetzten vierten Endbereich (163) hat,
- 1. sich in der ersten (14, 102, 120) und in der zweiten Welle (16) je eine erste (80, 107, 121) bzw. zweite Längsleitung (160) erstreckt,
- 2. die erste Längsleitung (80, 107, 121) im ersten und zweiten Endbereich (81, 134) mit der ersten Mantelfläche (17) durch eine erste (82) bzw. zweite Fluidleitung (136) verbunden ist,
- 3. die zweite Längsleitung (160) im dritten (132) und vierten Endbereich (163) mit der zweiten Mantelfläche (17) durch eine dritte (136) bzw. vierte Fluidleitung (162) verbunden ist,
- 4. mindestens eine Pumpeinrichtung (60, 62, 156, 158) zum Pumpen des Schmierfluids in zwei miteinander verbundenen Strömungen (A, B), einer ersten Strömung (A) entlang der ersten Mantel fläche (15) und durch die erste Längsleitung (80, 107, 121), und einer zweiten Strömung (B) entlang der zweiten Mantelflä che (17) und durch die zweite Längsleitung (160), bereitge stellt ist.
2. Tauchpumpeneinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Pumpeinrichtungen (60, 62,
156, 158) derart angeordnet sind, daß die erste (A) und die
zweite Strömung (B) entgegengesetzt gerichtet sind.
3. Tauchpumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Gehäuse (12) eines
Getriebes (10) ist, das mindestens eine Getriebestufe (22) hat,
bei dem die erste Welle eine Eingangswelle (14), eine Zwischen
welle (102) und eine Getriebewelle (120) umfaßt, und die zweite
Welle eine Ausgangswelle (16) ist.
4. Tauchpumpeneinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Getriebes (10) ein
Kompensator (24) zum Ausgleich von Volumenveränderungen des
Schmierfluids angeordnet ist, der zugleich einen zusätzlichen
Wärmeaustausch zwischen Schmierfluid und Umgebung herstellt.
5. Tauchpumpeneinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (24) neben der
Getriebestufe (22) angeordnet ist, so daß eine der zwei Strö
mungen (A, B) sowohl die Getriebestufe (22) als auch den Kompen
sator (24) durchströmt.
6. Tauchpumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Gehäuse eines
Motors, eines Kompensators oder einer Pumpe ist.
7. Tauchpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste (80, 107, 121) und zweite
Längsleitung (160) am ersten (81) und vierten Endbereich (163)
mit der ersten (15) bzw. zweiten Mantelfläche (17) durch je
mindestens eine Radialbohrung (82, 162) in der ersten (14) bzw.
zweiten Welle (16) verbunden sind, die von innen nach außen
durchströmt wird.
8. Tauchpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Längsleitung (80,
107, 121) bis zum Ende des zweiten Endbereichs (134) erstreckt,
und sich die zweite Längsleitung (160) bis zum Ende des dritten
Endbereichs (132) erstreckt, und diese Enden des zweiten (134)
und dritten Endbereichs (132) in einem Abstand (133) zueinander
gehalten sind.
9. Tauchpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten (15) und/oder zweiten
Mantelfläche (17) mindestens ein Radial- oder Axialgleitlager
(44, 64, 104) angeordnet ist, das in axialer Richtung Strömungs
kanäle (45, 66, 106) hat, und/oder mindestens ein Radial- oder
Axialwälzlager (140, 142, 144, 146, 148) angeordnet ist, das in
Axialrichtung vom Schmierfluid durchströmt werden kann.
10. Tauchpumpeneinrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten (15) und zweiten
Mantelfläche (17) je ein Radialgleitlager (58, 154) mit einem
Fördergewinde (60, 156) angeordnet ist, wobei die Radialgleitla
ger (58, 154) ein stationäres Gewinde (62, 158) und ein entgegen
gerichtetes rotierenden Gewinde (60, 156) haben
(Schraubengangpumpe), und im Betrieb die Strömungen (A, B)
erzeugen.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NETZSCH OILFIELD PRODUCTS GMBH, 95100 SELB, DE |
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