DE209087C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der Erfindung bildet.eine Antriebsvorrichtung' zur Längsverschiebung einer Spindel in einer Richtung und zum 'Lösen dieser Spindel von der Antriebsvorrichtung zur Ermöglichung einer selbsttätigen Rückwärtsbewegung, beispielsweise infolge des Eigengewichtes.

Zu diesem Zwecke wird ein mit Gewinde versehener Teil der Spindel mit einer Platte

ίο umschlossen, die durch einen geeigneten Motor in Umdrehung versetzt wird und Schneckenräder trägt, welche gegen Drehung um ihre Achse festgestellt werden können, so daß sie wie eine Mutter wirken, die bei der Umdrehung der genannten Platte die Spindel in einer Richtung verschiebt, während die Rückwärtsbewegung der Spindel selbsttätig erfolgt, sobald die Schneckenräder gelöst werden, so daß sie sich frei um ihre eigenen Achsen drehen können.

Das Lösen und Feststellen der Schneckenräder kann beispielsweise durch Sperräder be-. wirkt werden, die auf den Achsen der Schneckenräder sitzen und in welche eine.

Sperrscheibe eingreift, die aus den Sperrädern ausgehoben wird, sobald ein Bund der Spindel eine Muffe der Scheibe hebt und in die Sperrräder eingerückt wird, sobald ein nachgiebiger Anschlag der Spindel gegen die Scheibe stößt.

An der Scheibe können einstellbar eingekerbte Stangen befestigt werden, in deren Kerben federnde Stifte eingreifen können, um die Scheibe nachgiebig in der einen oder anderen ihrer beiden Endstellungen festzuhalten.

Die Spindel kann durch Gegengewichte ausbalanciert und mit einem Kreuzkopf versehen werden, der Kolben trägt, welche sich in Druckluftzylindern bewegen, um den Stoß am Ende der selbsttätigen oder freien Bewegung der Spindel zu mildern.

Um die Spindel beispielsweise als senkrechte Pumpenstange einer elektrisch betriebenen Pumpe verwenden zu können, umgibt man sie mit einem festen. Gehäuse, welches die Polstücke eines Elektromotors einschließt, dessen Anker durch Feder und Nut mit einer Muffe verbunden ist, die die eingangs erwähnte Platte trägt und die Spindel umschließt. .

Die neue Antriebsvorrichtung kann für die verschiedensten Zwecke Verwendung finden. Nachstehend soll beispielsweise ihre Anwen-. dung beim Betrieb der Pumpenstange einer Bohrlochpumpe, für ölfelder erläutert werden. Die diesem besonderen Zwecke dienende Bauart der Vorrichtung ist in den Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. ι zeigt die Antriebsvorrichtung im Aufriß, Fig. 2 in Seitenansicht; Fig. 3 ist ein Längsschnitt zu Fig. 2 in vergrößertem Maßstäbe; Fig. 4 zeigt den oberen Teil des Pumpenkopfes in Seitenansicht; Fig. 5 zeigt den Pumpenkopf bei entferntem. Staubdeckel in Draufsicht; Fig. 6 zeigt das Gehäuse im Quer-

schnitt und veranschaulicht die Anordnung i der Lufteinlaßröhren, welche die Luftbufferzylinder verbinden; Fig. 7 zeigt ein Schneckenrad mit zwei daran befestigten Sperrädern in Seitenansicht; Fig. 8 zeigt das Schaubild einer der zeitweise zur Wirkung gelangenden Stangen ■ der Sperrvorrichtung; Fig. 9 zeigt ein Rohr, welches dazu dient, die Sperrscheibe außer Eingriff mit den Sperrrädern an der oberen Grenze des Hubes der Pumpenstange zu bringen.

ι ist der Bohrlochgehäusekopf, der mit einem Auslaß 2 für das Gas versehen ist; 4 ist das Ölrohr, welches einen ölauslaß 4¹ besitzt; 5 ist die Arbeitsspindel, die einen mit Gewinde versehenen Teil 6 besitzt, dessen Länge dem größten Hub entspricht; 5¹ ist das Gehäuse, auf welchem der Motor 6¹ und der Pumpenkopf angebracht sind; dieses Gehäuse ist in seinen Seitenwandungen mit senkrechten Schlitzen 5² (Fig. 2) versehen, in,welchen ein Kreuzkopf 36, der an der Spindel 5 befestigt ist, senkrecht geführt ist und somit eine geradlinige Bewegung der Pumpenspindel und geringste Abnutzung in den Stopfbüchsen sichert; 3 ist die bei 3¹ an der Spindel 5 befestigte Pumpenstange.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung ermöglicht eine senkrechte Aufwärtsbewegung und außerdem ein Lösen der Spindel an der obersten Hubgrenze, so daß die Spindel infolge ihrer Schwere herabfallen kann. Zu diesem Zwecke sind ein Paar Schneckenräder 7, 7 vorgesehen, die zusammen mit je zwei Sperrädern 8, 8 zu beiden Seiten des mit Gewinde versehenen Teiles 6 der Spindel 5 angeordnet sind und auf Achszapfen 9, 9 sitzen. Diese Schneckenräder stehen ständig in Eingriff mit dem Gewindeo. DieSchneckenräder werden an einer Drehung in ihren Lagern 10, 10, solange. sich die Spindel 5 hebt, durch eine wagerechte Sperrscheibe 11 verhindert, die an ihren Kanten bei 12 mit beiden Sperräderpaaren 8, 8 in Eingriff steht.

Die Schneckenradlager 10, 10 sitzen auf einer drehbaren Platte 13, die die Pumpenspindel umgibt und somit die Schneckenräder in dauerndem Eingriff mit dem Gewinde bringt. Die Platte 13 sitzt drehbar auf dem Gehäuse 5¹ und kann in irgendeiner geeigneten Weise in Umdrehung versetzt werden. Im vorliegenden Falle besteht die Antriebsvorrichtung aus dem Elektromotor 6¹, dessen Anker 15 die von der Platte 13 sich abwärts erstreckende Muffe 16 umgibt und fest damit verbunden ist. Bei diesem Motor bedeutet 17 die feststehenden Pole nebst Gehäuse; 18 bedeutet die Bürsten und 19 den Kommutator. Die Drahtleitungen sind als unwesentlich nicht veranschaulicht.

Werden die Schneckenräder an einer Drehung um ihre Achse verhindert, so wirken sie wie eine zweiteilige Mutter, welche die Schnecke auf zwei Seiten umfaßt.. Drehen sie sich bei der Umdrehung der Platte 13 um die Schnecke herum, so heben sie die Pumpenspindel so lange, als sie durch die Sperräder und die Sperrscheibe .an einer Drehung um ihre Achsen verhindert werden.

Um ein Herabfallen der Pumpenspindel und Pumpenstange infolge ihrer Schwere zu ermöglichen, wenn die obere Hubgrenze erreicht ist, wird die Sperrscheibe 11 selbsttätig außer Eingriff mit den Sperrädern gebracht, so daß die Schneckenräder sich frei auf ihren Achsen drehen können und somit dem Herabfallen der Schnecke keinen Widerstand entgegensetzen. Dies wird erzielt durch ein sich abwärts erstreckendes Rohr ig¹, welches durch Platte 13 und Muffe 16 hindurchgeht, bei 20 an der Sperrscheibe 11 befestigt ist und sich auf dem Gewindeteil der Pumpenspindel frei auf- und abwärts bewegen kann. Ein Bund 21 der Spindel 5 dient dazu, gegen die untere Kante des Rohres 19¹ zu stoßen und die Sperrscheibe 11 zu heben, bis sie außer Eingriff mit den Zähnen der Sperräder ist. Die hierdurch befreiten Schneckenräder können sich nunmehr leicht-drehen und ermöglichen somit ein selbsttätiges Abwärtsbewegen der Pumpenspindel. Öffnungen 19² im Rohr 19¹ gestatten das Eingreifen der Schneckenräder 7,7 in die Schnecke 6.

. Sobald die untere Hubgrenze erreicht ist, stößt ein auf dem oberen Ende der Schnecke sitzendes Kopfstück 22 gegen die Sperrscheibe 11 und bringt sie wieder, in Eingriff mit den Sperrädern; infolgedessen werden die Schneckenräder wieder festgestellt, und die Aufwärtsbewegung der Spindel beginnt von neuem.

Ein durch eine Feder 23 und eine Muffe 24 geschaffener federnder Buffer mildert den Stoß des Falles und verhindert einen Bruch der Sperrscheibe.

Um zu verhindern, daß die Sperrscheibe 11 beim Herabfallen der Pumpenspindel 5 auf die Sperräder fällt, und um zu verhindern, daß die Sperrscheibe sich zufällig verschiebt, wenn sie mit den Sperrädern in Eingriff steht, kommt eine zeitweise sperrende Vorrichtung zur Verwendung, die durch Federdruck festgehalten wird, aber durch äußere Einwirkung, z. B. durch einen Stoß seitens eines Bundes der Pumpenspindel, gelöst werden kann. Diese Vorrichtung besteht aus senkrecht einstellbaren Stangen 25, die an der Sperrscheibe 11 befestigt sind und sich parallel· zu den Wandungen 26 der Drehplatte 13 bewegen. Mit Gewinde versehene Enden 25¹ und Stellmuttern 25^s dienen dazu, die Stangen 25 in der geeigneten Höhe in der Scheibe 11 zu befestigen.

In den Wandungen 26 sind unter Federdruck stehende Stifte oder Sperrklinken 27 vorgesehen, die mit Kerben 28 in den Stangen 25 in Eingriff treten können. In die obere Kerbe tritt der Stift ein/wenn die Scheibe 11 unten ist, und in die untere Kerbe, wenn die Scheibe oben ist.

In das Ende der Pumpenspindel ist eine Öse 29 eingesetzt, mittels deren die Spindel aus

ίο dem Bohrloch herausgezogen werden kann.

Um das Gewicht der Pumpenstange und der ölladung auszugleichen und die Reibung und demgemäß die Abnutzung der Schnecke und der Schneckenräder zu verringern, werden einstellbare Gegengewichte 30 an dem Seil 31 aufgehängt, welches über Scheiben 32 eines benachbarten Gestelles 33 läuft und an der Öse 29 der Pumpenspindel 5 befestigt ist. Diese Gewichte sind so eingestellt, daß sie beinahe das Gewicht der Pumpenstange ausgleichen, aber doch noch ein Herabfallen derselben infolge ihrer Schwere gestatten.

Jeglicher bei diesem Fall entstehende Stoß auf die Arbeitsteile wird durch Kolben 34 aufgefangen, die in senkrechten Luftzylindern 35 arbeiten und mit der Pumpenstange durch den Kreuzkopf 36 verbunden sind..

In dem Luftzuführungsrohr 38 für die Zylinder 35 ist ein Ventil 37 angeordnet, welches Luft zuläßt, ein Entweichen von Luft aber verhindert,, so daß eine Bufferwirkung der Preßluft in den Zylindern erzielt wird. Ein zweites Ventil 40 gibt die Luft gewünschtenfalls frei und regelt das Entweichen von Luft, so daß man jeden gewünschten Widerstandsgrad erzielen kann.

Zu bemerken ist, daß durch Handhabung des Ventils 40 zwecks Regelung des Entweichens der Preßluft, wenn die Kolben 34 mit der Pumpenstange fallen, der Widerstand genau dem Gewicht der Stange und ihrer Belastung entsprechend eingestellt werden kann, und diese Einstellung nebst einer sorgfältigen Einstellung der Muttern 25^s auf den Sperrstangen 25 der Sperrscheibe 11 sind die einzigen Stellvorrichtungen, die für die Benutzung der Pumpe erforderlich sind.

Der in der Zeichnung veranschaulichte Motor ist für Gleichstrom eingerichtet und kann in Tiefwasserbrunnen oder wo immer keine entzündbaren Gase aufsteigen, benutzt werden. Ein keine Funken gebender Induktionsmotor würde beim Ölpumpen wegen der entweichenden Gase und der Explosionsgefahr vorzuziehen sein. Indessen sind die Arbeitsteile und das Bohrloch gewöhnlich so verschlossen, daß sehr wenig Gefahr einer Gasentzündung durch Funken bestehen dürfte.
Ein kennzeichnendes Merkmal des vorliegenden Motors ist das in Fig. 3 veranschaulichte lange Rohr 41 im drehbaren Teil 15 des Motors, das mit einer Feder 42 versehen ist, auf welcher die Muffe 16 des drehbaren Teiles des Treibkopfes 13 gleiten kann. Diese Gleitverbindung des Treibkopfes 13 mit dem Motor gestattet eine freie Längsbewegung des Kopfes, ohne daß der Motor hierdurch in irgendeiner Weise beeinflußt wird, und Kopf und Pumpenstange oder Spindel können bequem durch die Mitte des Motors hindurch entfernt und ausgewechselt werden, um einen neuen Teil an der Spindel zu befestigen oder irgendeinen Bruch auszubessern.

Ein Ring 42¹ trägt die Muffe 41 und· den drehbaren Teil des Motors, und ein Kugellager 43 vermindert. die Reibung infolge übermäßigen Gewichtes der Pumpenspindel und ihrer Belastung.

Der umlaufende Teil des Motors läuft ebenfalls auf Kugellagern 44, um Reibung zu verhüten und die Teile geräuschlos laufen zu lassen. Auch enthält das über der Platte 13 befindliche ^; Gehäuse Öl, . in welchem die Schneckenräder beständig laufen, um die Abnutzung des Getriebes zu verringern.

Zu bemerken ist, daß das feststehende Motorgehäuse die Polstücke, den Anker und die Feld- und Ankerwicklungen vollständig einschließt und zusammen mit dem überhängenden Kopf darüber wirksam den Eintritt von Feuchtigkeit verhindert, so daß die Isolierung nicht beeinflußt wird und die Vorrichtung der Witterung ohne Gefahr einer Beschädigung oder eines Kurzschlusses ausgesetzt werden kann.

Die Einrichtung der geteilten Mutter, durch welche eine schnelle Drehbewegung in eine langsame Hin- und Herbewegung umgewandelt und diese letztere Bewegung einer Spindel nach einer Richtung hin mitgeteilt werden kann, während die Rückwärtsbewegung selbsttätig, z. B. durch eigene Schwere, erfolgt, ist für so viele Zwecke verwendbar, daß sie hier nicht aufgezählt zu werden brauchen. Die im obigen beschriebene Pumpe ist lediglich als Beispiel angeführt.

Die Erfindung beschränkt sich daher nicht auf eine besondere Ausführungsform, sondern kann überall dort Anwendung finden, wo eine ununterbrochene Bewegung einer Spindel nach einer Richtung hin und eine selbsttätige Rückwärtsbewegung gewünscht werden.

Es ist nicht wesentlich, ob ■ das Antriebsmittel elektrisch ist oder, genau so angewendet wird, wie oben erläutert, da jede sich drehende, auf irgendeine Weise angetriebene, die Schneckenräder tragende Vorrichtung verwendet werden kann, um eine Spindel in gleichartiger Weise anzutreiben.

Schließlich kann für den besonderen Fall der Anwendungsart der neuen Einrichtung zur Erzielung kräftigen Druckes eine Umkehr

der Bewegungen der Teile erzielt werden. So kann z. B. die Spindel gedreht und die aus ungeteilten Schneckengetrieben zusammengesetzte Mutter auf einen sich der Spindel entlang bewegenden Support gesetzt werden, wobei das Lösen die Spindel von der Mutter in derselben Weise befreit, wie oben erläutert.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   ίο i. Antriebsvorrichtung zur Längsverschiebung einer Spindel in einer Richtung und zum Lösen dieser Spindel von der Antriebsvorrichtung zur Ermöglichung einer selbsttätigen Rückwärtsbewegung, beispielsweise infolge des Eigengewichtes, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Gewinde versehener Teil· (6) der Spindel (5) von einer Platte (13) umschlossen ist, die durch einen geeigneten Motor (15,17) in Umdrehung versetzt wird und Schneckenräder (7) trägt, welche gegen Drehung um ihre Achse festgestellt werden können, so daß sie wie eine Mutter wirken, die bei der Umdrehung der Platte (13) die Spindel (5) in einer Richtung verschiebt, während die Rückwärtsbewegung der Spindel selbsttätig erfolgt, sobald die Schneckenräder gelöst werden, so daß sie sich frei um

   ' ' ihre eigenen Achsen drehen können.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösen und Feststellen der Schneckenräder durch Sperräder (8) bewirkt wird, die auf den Achsen (9) der Schneckenräder (7) sitzen und in welche eine Sperrscheibe (11) eingreift, die aus den Sperrädern ausgehoben wird, sobald ein Bund (21) der Spindel (5) eine Muffe (19¹) der Scheibe hebt und in die Sperräder (8) eingerückt wird, sobald ein nachgiebiger Anschlag (24) der Spindel gegen die Scheibe (11) stößt.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Scheibe (11) eingekerbte Stangen (25) einstellbar befestigt sind, in deren Kerben federnde Stifte (27) eingreifen können, um die Scheibe (11) nachgiebig in der einen oder anderen ihrer beiden Endstellungen festzuhalten.
4. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (5) durch Gegengewichte ausbalanciert ist' und einen Kreuzkopf (36) besitzt, der Kolben trägt, welche sich in Drückluftzylindern bewegen, um den Stoß am Ende der selbsttätigen oder freien Bewegung der Spindel zu mildern.
5. 5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (5), um als senkrechte Pumpenstange einer elektrisch betriebenen Pumpe verwendet werden zu. können, von einem festen Gehäuse (6¹) umgeben ist, welches die Polstücke (17) eines Elektromotors einschließt, dessen Anker (15,41) durch Feder und Nut mit einer Muffe verbunden ist, die die Platte (13) trägt und die Spindel (5) umschließt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.