EP1194694B1 - Vorrichtung zum pumpen grosser fördermengen einer flüssigkeit - Google Patents

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EP1194694B1
EP1194694B1 EP00954487A EP00954487A EP1194694B1 EP 1194694 B1 EP1194694 B1 EP 1194694B1 EP 00954487 A EP00954487 A EP 00954487A EP 00954487 A EP00954487 A EP 00954487A EP 1194694 B1 EP1194694 B1 EP 1194694B1
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pump
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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 Flow rates of a liquid, with at least two each a separate unit forming pumps, the pressure side connected together to a pressure line and coupled to a common drive, wherein the Pumps are coupled to the drive so that each from them around a certain, fixed time interval offset from the other pumps one Pumphub performs.
  • Such pumps are used in testing and cleaning of Pipelines used. To check the pipelines these are checked for tightness by "stressing". It will a liquid, such as water, under one Pressure pumped into the pipelines, which is higher than that in The pipeline to be pumped medium in the operating condition of Owns pipeline. Is the pipeline so tested at one higher test pressure tight, it is assumed that They also in the operating condition, at a lower pressure as the test pressure, is tight.
  • the length of the section during a stressing operation can be checked depends on the Amount of fluid that is introduced into the pipeline can be. The larger the amount of fluid that is with the desired pressure can be pumped into the pipeline, the greater the length of the section being checked can be. The greater the length of the individual Sections, the lower the number of stress events, the to verify a given pipeline section needed, and the lower is the Effort needed to review this pipeline section is required.
  • 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 of the driven by a common drive.
  • To the drive connected is a transfer case to which the Drive shafts of the pump are coupled.
  • the first pump unit has two pumps on one arranged common drive shaft while in the second pump unit provided only a pump is.
  • the object of the invention is the known and above to train the devices described in more detail in such a way that one easy to transport and save space is to be created device in which at unchanged high pump power and unchanged high Modularity of effort for the drive to a minimum is reduced.
  • At a Device of the type specified at least one of the pumps is positioned in a plane which vertically spaced from the plane in which the other one Pump is arranged, and each level Transfer case is assigned, via which the this Level associated pump on the drive side with each other are coupled.
  • the vertically spaced arrangement allows the individual pumps directly above each other to stack, resulting in a significant space savings is reached.
  • the drive power of the common drive is through a transfer case to the drive shafts of the individual Split pumps. It is useful if everyone Level is associated with a transfer case, via which the pumps associated with this level on the drive side coupled together are and the transfer cases in addition to each other are coupled, so that the pumps over one of the Transfer case to the common drive can be connected.
  • the planes run parallel to each other and that one Level associated transfer case via a vertical to the respective plane extending wave with the Transfer box of the other level be coupled.
  • a preferred embodiment of the invention has three Pumps, two of which are arranged in one plane and the third in the vertically spaced apart arranged level is positioned.
  • the device is particularly easy to transport, though their individual parts are housed in a housing, whose dimensions are the dimensions of a standard container, for example, an ISO 20 "container.
  • One with regard to the lowest possible pulsation optimized device of the type according to the invention is characterized in that the pumps so with the Drive are coupled, that each of them around one set a fixed, fixed time interval opposite to the other pumps a pumping stroke performs.
  • the pump strokes are the individual pumps coordinated so that a Pulsation in the pressure line is largely avoided.
  • Such devices designed according to the invention do not need a pulsation damper anymore and are due to the achieved Pulsationsarmut and by the over several vertical planes distributed construction of the Device according to the invention easy disassembly and Transportability especially as devices for Stressing of pipelines suitable.
  • this embodiment of the invention in that the fact that the pump via a crankshaft the drive are coupled, wherein the crank pin evenly distributed around the axis of rotation of the crankshaft are arranged.
  • Fig. 1 shows a side view of the invention Device that forms a single module 1.
  • the module 1 is formed by a frame 2, the dimensions of which of a standard container.
  • the drive unit 3 In the frame 2 are the drive unit 3 and the pumps 4,5,6 arranged.
  • the pump 4 is on one level placed above the pumps 5,6.
  • Influence nozzle 7 As an inlet for the liquid to be delivered is a Influence nozzle 7 is provided which leads to a filter 8, to which a distribution cylinder 9 is connected. From this distribution cylinder 9 lead suction lines 10,11,12 the pumps 4, 5, 6.
  • Pressure side of the pumps 4,5,6 are pressure lines 13,14,15 arranged in a pressure regulating valve 16 be merged. On the pressure control valve 16 is an outlet 17 is provided.
  • the pumps 4,5,6 are by the drive unit. 3 driven.
  • To the drive unit 3, for example can be designed as an internal combustion engine is in the Level of pumps 5.6 a transfer case 18th connected. From this leads one with couplings 19,20 provided drive shaft 21 away, on which the pumps 5.6 to sit.
  • the pump 4 by means of a Coupling 24 connected.
  • the illustrated, inventive device is like follows:
  • the drive 3 gives its drive line to the Transfer case 18 from, on the one hand on the Drive shaft 21 and the other to the second Transfer case 22 is forwarded.
  • the Drive shaft 21 the pumps are driven 5.6, while the pump 4 through by the transfer case 22 continuing drive shaft 23 is driven.
  • the thus driven pumps 4,5,6 suck through their Suction lines 10,11,12 liquid from the Distribution cylinder 9 on.
  • This distribution cylinder 9 is through Liquid fed through the inflow 7 and the connected filter 8 flows.
  • the Liquid is pumped through the pumps 4,5,6 in the Pumped pressure lines 13,14,15. These lead into the Pressure control valve 16, which is the pressure of the Device derived fluid regulates.
  • To the Outlet 17 are not shown lines connected to the pumped liquid in the checking pipelines.
  • the described device becomes a compact Device for pumping large flow rates Liquid created due to their low Dimensions are easy to transport.

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Description

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, wobei 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.
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.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der US 5,480,288 eine modulare Pumpeinrichtung bekannt, die eine Vielzahl von motorgetriebenen Pumpen in Form von im Raum frei kombinierbaren, modularen Einheiten aufweist. Mit einer solchen Vorrichtung wird einem modular wachsenden Bedarf an Pumpleistung sowie Anforderungen an das gleichzeitige Fördern großer Mengen oder zahlreicher unterschiedlicher Fördergüter Rechnung getragen. Die bekannten Module sind insbesondere so gestaltet, daß sie beliebig horizontal und vertikal miteinander verknüpft werden können, wodurch kompakte, mehrere Ebenen umfassende Pumpsysteme aufgebaut werden können. Jede einzelne Pumpe verfügt dabei über ihre eigenen Zu- und Abflußleitungen und einen eigenen Antrieb.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten und oben näher beschriebenen Vorrichtungen derart fortzubilden, daß eine einfach zu transportierende und platzsparend aufzustellende Vorrichtung geschaffen wird, bei der bei unverändert hohen Pumpleistungen und unverändert hoher Modularität der Aufwand für den Antrieb auf ein Minimum reduziert ist.
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, und jeder Ebene ein Verteilergetriebe zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen antriebsseitig miteinander verkoppelt sind. 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 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 (6)

  1. Vorrichtung zum Pumpen großer Fördermengen einer Flüssigkeit, mit mindestens zwei jeweils eine eigene Baueinheit bildenden Pumpen (4,5,6), die druckseitig gemeinsam an eine Druckleitung angeschlossen und an einen gemeinsamen Antrieb (3) gekoppelt sind, wobei die Pumpen (4,5,6) derart mit dem Antrieb (3) verkoppelt sind, daß jede von ihnen um ein bestimmtes, feststehendes Zeitintervall versetzt gegenüber den jeweils anderen Pumpen (4,5,6) einen Pumphub ausführt, dadurch gekennzeichnet, 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, und daß jeder Ebene ein Verteilergetriebe (18; 22) zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen (5,6;4) antriebsseitig miteinander verkoppelt sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 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.
  3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß 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.
  4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß 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.
  5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ihre Einzelteile in einem Gehäuse untergebracht sind, dessen Abmaße den Maßen eines Standard-Containers entsprechen.
  6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 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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