EP1194694B2 - Vorrichtung zum pumpen grosser fördermengen einer flüssigkeit - Google Patents

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EP1194694B2
EP1194694B2 EP00954487.5A EP00954487A EP1194694B2 EP 1194694 B2 EP1194694 B2 EP 1194694B2 EP 00954487 A EP00954487 A EP 00954487A EP 1194694 B2 EP1194694 B2 EP 1194694B2
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drive
pump
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Jan Sprakel
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KAMAT GMBH & CO. KG
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Kamat & Co KG GmbH
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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 pumps each forming its own unit, 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 of offset them by a certain, fixed time interval opposite to the respective other pump performs a pumping stroke.
  • Such pumps are used in testing and cleaning pipelines. To test the pipelines, they are checked for tightness by "stressing". In doing so, a liquid, for example water, is pumped under pressure into the pipelines, which is higher than the medium to be pumped in the pipeline has in the operating state of the pipeline. If the pipeline tested in this way is leakproof at a higher test pressure, it is assumed that it is also tight in the operating condition, at a pressure lower than the test pressure.
  • the length of the section which can be checked during a stressing operation depends on the amount of liquid that can be introduced into the pipeline. The larger the amount of fluid 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 each section, the lower the number of stress operations needed to validate a given pipeline section and the less effort required to validate that pipeline section.
  • a device in which a plurality of pumps, each forming a structural unit, are connected on the pressure side together to a pressure line. This results in the sum of the individual delivery rates of the individual pumps a large total delivery of the device.
  • 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.
  • Connected to the drive is a transfer case, 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 pipelines are stressed on site at the individual construction stages of the pipeline.
  • the device must be transported to the individual sections of the pipeline. In the known device, this is done by the device is broken down into their individual modules and is transported module by module to the site.
  • the object of the invention is to further develop the known devices described above in such a way that an easy to transport and space-saving device is created in which the effort for the drive is reduced to a minimum while maintaining high pump power and unchanged high modularity.
  • a device of the type specified 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, that each level is associated with a transfer case over which the pumps associated with this level are coupled together on the drive side, that the transfer cases are additionally coupled together and that the pumps are connected via one of the transfer case to the common drive.
  • the vertically spaced arrangement makes it possible to stack the individual pumps directly above each other, whereby a considerable space saving is achieved.
  • the drive power of the common drive is divided by a transfer case to the drive shafts of the individual pumps. It is expedient if each level is associated with a transfer case, via which the pumps associated with this level are coupled together on the drive side and the transfer case are additionally coupled together, so that the pumps via one of the transfer case can be connected to the common drive.
  • the planes may be parallel to each other and the transfer case associated with a plane may be coupled to the transfer case of the other plane via a shaft extending perpendicular to the respective plane.
  • a preferred embodiment of the invention comprises three pumps, two of which are arranged in a plane and the third is positioned in the vertically spaced-apart plane.
  • the device is particularly easy to transport if its individual parts are housed in a housing whose dimensions correspond to the dimensions of a standard container, for example an ISO 20 "container.
  • An optimized with regard to the lowest possible pulsation device of the type according to the invention is characterized in that the pumps are coupled to the drive so that each of them offset by a certain, fixed time interval relative to the other pump performs a pumping stroke.
  • the pump strokes of the individual pumps are coordinated so that a pulsation in the pressure line is largely avoided.
  • Such devices designed according to the invention no longer require a pulsation damper and are particularly suitable as devices for the stressing of pipelines because of the low pulsation achieved and the structure of the device according to the invention distributed over several vertical planes.
  • this embodiment of the invention can be achieved in that the pumps are coupled via a crankshaft to the drive, wherein the crank pins are evenly distributed around the axis of rotation of the crankshaft.
  • Fig. 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 whose dimensions correspond to those of a standard container.
  • the drive unit 3 and the pumps 4,5,6 are arranged.
  • the pump 4 is placed on a plane above the pumps 5,6.
  • an inflow nozzle 7 As an inlet for the liquid to be conveyed, an inflow 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 to the pumps 4, 5, 6th
  • the pumps 4, 5, 6 are driven by the drive unit 3.
  • a transfer case 18 is connected in the plane of the pump 5.6. From this leads a provided with couplings 19,20 drive shaft 21 away, sit on the pump 5.6. Via a vertical shaft, a second transfer case 22 is connected to the transfer case 18, which lies in the same horizontal plane as the pump 4. At this transfer case 22, the pump 4 is connected by means of a coupling 24 via a drive shaft 23.
  • 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 forwarded to the drive shaft 21 and to the second transfer case 22.
  • the pumps 5, 6 are driven, while the pump 4 is driven by the drive shaft 23 continuing from the transfer case 22.
  • the thus driven pumps 4,5,6 suck through their suction 10,11,12 liquid from the distribution cylinder 9 at.
  • This distribution cylinder 9 is fed by liquid flowing through the influent nozzle 7 and the filter 8 connected thereto.
  • the liquid is pumped by the pumps 4,5,6 in the pressure lines 13,14,15. These lead to the pressure regulating valve 16, which regulates the pressure of the liquid discharged from the device.
  • the pressure regulating valve 16 which regulates the pressure of the liquid discharged from the device.
  • unillustrated lines are connected, which leads the pumped liquid into the pipeline to be tested.

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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, daß jeder Ebene ein Verteilergetriebe zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen antriebsseitig miteinander verkoppelt sind, daß die Verteilergetriebe zusätzlich miteinander verkoppelt sind und daß die Pumpen über eines der Verteilergetriebe an den gemeinsamen Antrieb angeschlossen 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 (5)

  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, daß jeder Ebene ein Verteilergetriebe (18; 22) zugeordnet ist, über welches die dieser Ebene zugeordneten Pumpen (5,6;4) antriebsseitig miteinander verkoppelt sind, daß die Verteilergetriebe (18,22) zusätzlich miteinander verkoppelt sind und daß die Pumpen (4,5,6) über eines der Verteilergetriebe (18) an den gemeinsamen Antrieb (3) angeschlossen sind.
  2. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Ebenen parallel verlaufen und daß das einer Ebene zugeordnete Verteilergetriebe (22) über eine senkrecht zu der jeweiligen Ebene verlaufende Welle mit dem Verteilergetriebe (18) der anderen Welle verkoppelt ist.
  3. 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.
  4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß
    ihre Einzelteile in einem Gehäuse untergebracht sind, dessen Abmaße den Maßen eines Standard-Containers entsprechen.
  5. 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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