EP1194694A2 - Vorrichtung zum pumpen grosser fördermengen einer flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum pumpen grosser fördermengen einer flüssigkeit

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EP1194694A2
EP1194694A2 EP00954487A EP00954487A EP1194694A2 EP 1194694 A2 EP1194694 A2 EP 1194694A2 EP 00954487 A EP00954487 A EP 00954487A EP 00954487 A EP00954487 A EP 00954487A EP 1194694 A2 EP1194694 A2 EP 1194694A2
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pumps
coupled
drive
plane
liquid
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Jan Sprakel
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KAMAT GMBH & CO. KG
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Kamat Pumpen GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/06—Mobile combinations

Definitions

  • the invention relates to a device for pumping large quantities of liquid, with at least two pumps each forming its own structural unit, which are connected on the pressure side together to a pressure line and coupled to a common drive.
  • Pumps of this type are used for testing and cleaning pipelines. To test the pipelines, they are checked for leaks by "stressing". In this case, a liquid, for example water, is pumped into the pipelines under a pressure which is higher than the medium to be conveyed in the pipeline in the pipeline's operating state. If the pipeline tested in this way is leakproof at a higher test pressure, it is assumed that it is also leakproof in the operating state, at a pressure lower than the test pressure.
  • stressing In this case, a liquid, for example water, is pumped into the pipelines under a pressure which is higher than the medium to be conveyed in the pipeline in the pipeline's operating state. If the pipeline tested in this way is leakproof at a higher test pressure, it is assumed that it is also leakproof in the operating state, at a pressure lower than the test pressure.
  • the length of the section that can be checked during a stress event depends on the amount of liquid that can be introduced into the pipeline. The greater the amount of liquid that can be pumped into the pipeline at the desired pressure, the greater the length of the section that can be checked. The greater the length of the individual sections, the lower the number of stress Operations required to review a given pipeline section and the less effort required to review that pipeline section.
  • a device is known from practice in which a plurality of pumps, each forming a structural unit, are connected together on the pressure side to a pressure line. This results in a large total delivery rate of the device in the sum of the individual delivery rates of the individual pumps.
  • the known device consists of three modules, a drive unit, a first pump unit and a second pump unit.
  • the individual pumps of the known device are driven by the common drive.
  • a transfer case is connected to the drive, to which the drive shafts of the pumps are coupled.
  • Two pumps are arranged on a common drive shaft in the first pump unit, while only one pump is provided in the second pump unit.
  • this device is unwieldy due to the large number of modules and the space required.
  • the stressing of pipelines takes place on site at the individual construction stages of the pipeline. For this purpose, the device must be transported to the individual construction sections of the pipeline. In the known device, this is done by disassembling the device into its individual modules and transporting it to the place of use in modules.
  • the object of the invention is to develop the known device described in more detail above in such a way that an easy-to-transport and space-saving device is created.
  • a device of the type specified at the outset at least one of the pumps is positioned in a plane which is vertically spaced from the plane in which the respective other pump is arranged.
  • the vertically spaced arrangement makes it possible to stack the individual pumps directly one above the other, thereby saving considerable space.
  • the invention makes it possible to combine the individual units of the device into modules. These can be easily transported to the respective place of use and in turn can be set up to save space.
  • the drive power of the common drive is preferably divided by a transfer case to the drive shafts of the individual pumps. It is expedient if a transfer case is assigned to each level, via which the pumps assigned to this level are coupled to one another on the drive side are and the transfer case are additionally coupled to each other so that the pumps can be connected to the common drive via one of the transfer case.
  • the levels can run parallel to one another and the transfer case assigned to one level can be coupled to the transfer case of the other level via a shaft running perpendicular to the respective level.
  • a preferred embodiment of the invention has three pumps, two of which are arranged in one plane and the third is positioned in the plane spaced vertically from it.
  • the device is particularly easy to transport if its individual parts are accommodated in a housing, the dimensions of which correspond to the dimensions of a standard container, for example an ISO 20 '' container.
  • a device of the type according to the invention that is optimized with regard to the lowest possible pulsation is characterized in that the pumps are coupled to the drive in such a way that each of them executes a pumping stroke offset from the other pumps by a certain, fixed time interval.
  • the pump strokes of the individual pumps are coordinated with one another in such a way that pulsation in the pressure line is largely avoided.
  • Devices of this type designed in accordance with the invention no longer require a pulsation damper and, because of the low pulsation achieved and the structure distributed over several vertical planes, are
  • the device according to the invention is easy to disassemble and transport, particularly suitable as devices for stressing pipelines.
  • This embodiment of the invention can be implemented in a simple manner in that the pumps are coupled to the drive via a crankshaft, the crank pins being arranged evenly distributed around the axis of rotation of the crankshaft.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line I-I in Fig. 1,
  • Fig. 3 is a sectional view along the line II-II in Fig. 2 and
  • FIG. 4 shows a sectional view along the line III-III in FIG. 2.
  • the module 1 shows a side view of the device according to the invention, which forms a single module 1.
  • the module 1 is formed by a frame 2, the dimensions of which correspond to those of a standard container.
  • the drive unit 3 and the pumps 4, 5, 6 are arranged in the frame 2.
  • the pump 4 is placed on a level above the pumps 5, 6.
  • Pressure lines 13, 14, 15 are arranged on the pressure side of the pumps 4, 5, 6 and are brought together in a pressure control valve 16.
  • An outlet connection 17 is provided on the pressure regulating valve 16.
  • a transfer case 18 is connected to the drive unit 3, which can be designed as an internal combustion engine, for example, in the level of the pumps 5, 6.
  • a second transfer case 22 is connected to the transfer case 18 via a vertical shaft and lies in the same horizontal plane as the pump 4.
  • the pump 4 is connected to this transfer case 22 via a drive shaft 23 by means of a clutch 24.
  • the illustrated device according to the invention is operated as follows:
  • the drive 3 delivers its drive line to the transfer case 18, from which it is passed on to the drive shaft 21 and to the second transfer case 22.
  • the pumps 5, 6 are driven by the drive shaft 21, while the pump 4 is driven by the drive shaft 23 continuing from the transfer case 22.
  • This distribution cylinder 9 is fed by liquid which flows through the inlet port 7 and the filter 8 connected to it.
  • the liquid is pumped into the pressure lines 13, 14, 15 by the pumps 4, 5, 6.
  • the device described creates a compact device for pumping large amounts of liquid which is easy to transport due to its small dimensions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pumpen grosser Fördermengen einer Flüssigkeit, mit mindestens zwei jeweils eine eigene Baueinheit bildenden Pumpen, die druckseitig gemeinsam an eine Druckleitung angeschlossen und an einen gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bildet die bekannte und oben näher beschriebene Vorrichtung derart fort, dass eine einfach zu transportierende Vorrichtung geschaffen wird. Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens eine der Pumpen (4) in einer Ebene positioniert ist, die vertikal beabstandet zu der Ebene ist, in der die jeweils andere Pumpe (5, 6) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum Pumpen großer Fördermengen einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pumpen großer Fördermengen einer Flüssigkeit, mit mindestens zwei jeweils eine eigene Baueinheit bildenden Pumpen, die druckseitig gemeinsam an eine Druckleitung angeschlossen und an einen gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind.
Derartige Pumpen werden beim Prüfen und Reinigen von Pipelines eingesetzt. Zum Prüfen der Pipelines werden diese durch "Stressen" auf Dichtheit geprüft. Dabei wird eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, unter einem Druck in die Pipelines gepumpt, der höher ist, als das in der Pipeline zu fördernde Medium im Betriebszustand der Pipeline besitzt. Ist die so geprüfte Pipeline bei einem höheren Prüfdruck dicht, so wird davon ausgegangen, daß sie auch im Betriebszustand, bei einem niedrigeren Druck als dem Prüfdruck, dicht ist.
Die Länge des Abschnitts, der während eines Streß- Vorgangs überprüft werden kann, hängt von der Flüssigkeitsmenge ab, die in die Pipeline eingeleitet werden kann. Je größer die Flüssigkeitsmenge, die mit dem gewünschten Druck in die Pipeline gepumpt werden kann, desto größer ist die Länge des Abschnitts, der überprüft werden kann. Je größer die Länge der einzelnen Abschnitte, desto geringer ist die Anzahl der Streß- Vorgänge, die zur Überprüfung eines gegebenen Pipeline- Abschnitts benötigt werden, und desto geringer ist der Aufwand, der zur Überprüfung dieses Pipeline-Abschnitts erforderlich ist.
Aus der Praxis ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mehrere, jeweils eine Baueinheit bildende Pumpen druckseitig gemeinsam an eine Druckleitung angeschlossen sind. Dadurch ergibt sich in der Summe der einzelnen Fördermengen der einzelnen Pumpen eine große Gesamtfördermenge der Vorrichtung.
Bei der bekannten Vorrichtung werden Hochdruckpumpen mit einer möglichst großen ungeraden Anzahl von Zylindern eingesetzt. Dadurch kann die Pulsation der geförderten Flüssigkeit minimiert werden, indem die Pumphübe der einzelnen Zylinder derart aufeinander abgestimmt werden, daß die durch die einzelnen Pumphübe entstehenden Pulsationen einander gegenseitig reduzieren bzw. aufheben.
Insgesamt besteht die bekannte Vorrichtung aus drei Modulen, einer Antriebseinheit, einer ersten Pumpeneinheit und einer zweiten Pumpeneinheit. Die einzelnen Pumpen der bekannten Vorrichtung werden von dem gemeinsamen Antrieb angetrieben. An den Antrieb angeschlossen ist ein Verteilergetriebe, an das die Antriebswellen der Pumpen gekoppelt sind. Dabei sind in der ersten Pumpeneinheit zwei Pumpen auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet, während in der zweiten Pumpeneinheit lediglich eine Pumpe vorgesehen ist. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß diese Vorrichtung aufgrund der Vielzahl der Module und dem damit verbunden Platzbedarf unhandlich ist. Das Stressen von Pipelines findet jeweils vor Ort an den einzelnen Bauabschnitten der Pipeline statt. Dazu muß die Vorrichtung zu den einzelnen Bauabschnitten der Pipeline transportiert werden. Bei der bekannten Vorrichtung geschieht dies, indem die Vorrichtung in ihre einzelnen Module zerlegt wird und modulweise an den Einsatzort transportiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte und oben näher beschriebene Vorrichtung derart fortzubilden, daß eine einfach zu transportierende und platzsparend aufzustellende Vorrichtung geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art mindestens eine der Pumpen in einer Ebene positioniert ist, die vertikal beabstandet zu der Ebene ist, in der die jeweils andere Pumpe angeordnet ist. Die vertikal beabstandete Anordnung ermöglicht es, die einzelnen Pumpen direkt übereinander zu stapeln, wodurch eine erhebliche Platzersparnis erreicht wird. Darüber hinaus ist es durch die Erfindung möglich, die einzelnen Aggregate der Vorrichtung zu Modulen zusammenzufassen. Diese können einfach zum jeweiligen Einsatzort transportiert werden und dort wiederum platzsparend aufgebaut werden.
Die Antriebsleistung des gemeinsamen Antriebs wird vorzugsweise durch ein Verteilergetriebe an die Antriebswellen der einzelnen Pumpen aufgeteilt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn jeder Ebene ein Verteilergetriebe zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen antriebsseitig miteinander verkoppelt sind und die Verteilergetriebe zusätzlich miteinander verkoppelt sind, so daß die Pumpen über eines der Verteilergetriebe an den gemeinsamen Antrieb angeschlossen werden können.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können die Ebenen parallel zueinander verlaufen und das einer Ebene zugeordnete Verteilergetriebe über eine senkrecht zu der jeweiligen Ebene verlaufende Welle mit dem Verteilergetriebe der anderen Ebene verkoppelt sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist drei Pumpen auf, von denen zwei in einer Ebene angeordnet sind und die dritte in der vertikal beabstandet dazu angeordneten Ebene positioniert ist.
Die Vorrichtung ist besonders gut zu transportieren, wenn ihre Einzelteile in einem Gehäuse unterbracht sind, dessen Abmaße den Maßen eines Standard-Containers, beispielsweise eines ISO 20'' Containers, entspricht.
Eine im Hinblick auf eine möglichst geringe Pulsation optimierte Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen derart mit dem Antrieb verkoppelt sind, daß jede von ihnen um ein bestimmtes, feststehendes Zeitintervall versetzt gegenüber den jeweils anderen Pumpen einen Pumphub ausführt. Bei dieser Ausgestaltung sind die Pumphübe der einzelnen Pumpen so aufeinander abgestimmt, daß eine Pulsation in der Druckleitung weitgehend vermieden wird. Solcherart ausgestaltete erfindungsgemäße Vorrichtungen benötigen keinen Pulsationsdämpfer mehr und sind wegen der erzielten Pulsationsarmut und der durch den über mehrere Vertikalebenen verteilten Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfachen Zerlegbarkeit und Transportierbarkeit besonders als Vorrichtungen zum Stressen von Pipelines geeignet. Auf einfache Weise verwirklichen läßt sich diese Ausgestaltung der Erfindung dabei dadurch, daß die Pumpen über eine Kurbelwelle mit dem Antrieb verkoppelt sind, wobei die Hubzapfen gleichmäßig verteilt um die Drehachse der Kurbelwelle angeordnet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ledigliche ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie I-I in der Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Linie II-II in der Fig. 2 und
Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß der Linie III-III in der Fig. 2.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein einziges Modul 1 bildet. Das Modul 1 wird durch einen Rahmen 2 gebildet, dessen Ausmaße denen eines Standard-Containers entsprechen. In dem Rahmen 2 sind die Antriebseinheit 3 und die Pumpen 4,5,6 angeordnet. Dabei ist die Pumpe 4 auf einer Ebene oberhalb der Pumpen 5,6 plaziert.
Als Einlaß für die zu fördernde Flüssigkeit ist ein Einflußstutzen 7 vorgesehen, der zu einem Filter 8 führt, an den ein Verteilzylinder 9 angeschlossen ist. Von diesem Verteilzylinder 9 führen Saugleitungen 10,11,12 zu den Pumpen 4,5,6.
Druckseitig der Pumpen 4,5,6 sind Druckleitungen 13,14,15 angeordnet, die in einem Druckregelventil 16 zusammengeführt werden. An dem Druckregelventil 16 ist ein Auslaßstutzen 17 vorgesehen.
Die Pumpen 4,5,6 werden durch die Antriebseinheit 3 angetrieben. An die Antriebseinheit 3, die beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt sein kann, ist in der Ebene der Pumpen 5,6 eine Verteilergetriebe 18 angeschlossen. Von diesem führt eine mit Kupplungen 19,20 versehene Antriebswelle 21 weg, auf der die Pumpen 5,6 sitzen. Über eine senkrechte Welle ist ein zweites Verteilergetriebe 22 an das Verteilergetriebe 18 angeschlossen, das in der selben horizontalen Ebene wie die Pumpe 4 liegt. An dieses Verteilergetriebe 22 ist über eine Antriebswelle 23 die Pumpe 4 mittels einer Kupplung 24 angeschlossen.
Die dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung wird wie folgt betrieben:
Der Antrieb 3 gibt seine Antriebsleitung an das Verteilergetriebe 18 ab, von dem diese zum einen auf die Antriebswelle 21 und zum anderen zu dem zweiten Verteilergetriebe 22 weitergeleitet wird. Durch die Antriebswelle 21 werden die Pumpen 5,6 angetrieben, während die Pumpe 4 durch die von dem Verteilergetriebe 22 fortführenden Antriebswelle 23 angetrieben wird.
Die derart angetriebenen Pumpen 4,5,6 saugen durch ihre Saugleitungen 10,11,12 Flüssigkeit aus dem Verteilzylinder 9 an. Dieser Verteilzylinder 9 wird durch Flüssigkeit gespeist, die durch den Einflußstutzen 7 und den daran angeschlossenen Filter 8 strömt. Die Flüssigkeit wird durch die Pumpen 4,5,6 in die Druckleitungen 13,14,15 gepumpt. Diese münden in das Druckregelventil 16, das den Druck der aus der Vorrichtung abgeleiteten Flüssigkeit regelt. An den Ausflußstutzen 17 werden nicht dargestellte Leitungen angeschlossen, die die geförderte Flüssigkeit in die zu überprüfenden Pipelines führt.
Durch die beschrieben Vorrichtung wird eine kompakte Vorrichtung zum Pumpen großer Fördermengen einer Flüssigkeit geschaffen, die aufgrund ihrer geringen Abmaße gut zu transportieren ist.

Claims

P A T E N T AN S P RÜ C H E
1. Vorrichtung zum Pumpen großer Fördermengen einer Flüssigkeit, mit mindestens zwei jeweils eine eigene Baueinheit bildenden Pumpen, die druckseitig gemeinsam an eine Druckleitung angeschlossen und an einen gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß mindestens eine der Pumpen (4) in einer Ebene positioniert ist, die vertikal beabstandet zu der Ebene ist, in der die jeweils andere Pumpe (5,6) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Pumpen (4,5,6) über ein Verteilergetriebe (18) mit dem
Antrieb (3) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß jeder Ebene ein Verteilergetriebe (18; 22) zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen (5, 6; 4) antriebsseitig miteinander verkoppelt sind, d a ß die Verteilergetriebe (18,22) zusätzlich miteinander verkoppelt sind und d a ß die Pumpen (4,5,6) über eines der Verteilergetriebe (18) an den gemeinsamen Antrieb (3) angeschlossen sind.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Ebenen parallel verlaufen und d a ß das einer Ebene zugeordnete Verteilergetriebe (22) über eine senkrecht zu der jeweiligen Ebene verlaufende Welle mit dem Verteilergetriebe (18) der anderen Welle verkoppelt ist.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß sie drei Pumpen (4,5,6) aufweist, von denen zwei (5,6) in einer Ebene angeordnet sind und die dritte (4) in der vertikal beabstandet dazu angeordneten Ebene positioniert ist.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß ihre Einzelteile in einem Gehäuse untergebracht sind, dessen Abmaße den Maßen eines Standard-Containers entsprechen.
7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Pumpen derart mit dem Antrieb verkoppelt sind, daß jede von ihnen um ein bestimmtes, feststehendes Zeitintervall versetzt gegenüber den jeweils anderen Pumpen einen Pumphub ausführt. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Pumpen über eine Kurbelwelle mit dem Antrieb verkoppelt sind, wobei die Hubzapfen gleichmäßig verteilt um die Drehachse der Kurbelwelle angeordnet sind.
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