EP1308624A1 - Tauchmotorpumpe - Google Patents

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EP1308624A1
EP1308624A1 EP01125851A EP01125851A EP1308624A1 EP 1308624 A1 EP1308624 A1 EP 1308624A1 EP 01125851 A EP01125851 A EP 01125851A EP 01125851 A EP01125851 A EP 01125851A EP 1308624 A1 EP1308624 A1 EP 1308624A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
protective tube
pump
eccentric screw
housing
Prior art date
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Granted
Application number
EP01125851A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1308624B1 (de
Inventor
Heine Larsen
Lars Ostergaard
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Grundfos AS
Original Assignee
Grundfos AS
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Publication date
Application filed by Grundfos AS filed Critical Grundfos AS
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Priority to DE50108332T priority patent/DE50108332D1/de
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Publication of EP1308624B1 publication Critical patent/EP1308624B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008—Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping

Definitions

  • the invention relates to a submersible pump with a motor and a Eccentric screw pump, which are connected to each other via a drive shaft are connected.
  • Submersible pumps are known, in which on a motor housing an eccentric screw pump is attached. Because of it eccentric The eccentric screw pump rotor must run this and the motor is connected to one another via a flexible shaft or a cardan shaft get connected. This shaft is usually arranged in a protective tube. A pump head is also required to connect a pressure line to the To be able to connect the pump. The eccentric screw pump is usually between the pump head and the protective tube via additional Tension rods tensioned. Furthermore, the eccentric screw pump must be on the stator a flange may be formed around the pump with a pipeline or to connect a pump head. The stator of the pump must therefore absorb additional pipeline forces, which is a more complex construction and more stable dimensioning of the stator is required.
  • the submersible motor pump according to the invention has an eccentric screw pump on which is driven by a motor via a drive shaft becomes.
  • the eccentric screw pump also known as the Moineau pump, has an external stator and one inside arranged rotor.
  • the stator has a longitudinal bore with a constant, circular cross section, the eccentric one The center rotates helically around the longitudinal axis.
  • the stator length with one turn is called a step.
  • the rotor also has a circular cross-section of equal length along its entire length, the The center is also helically eccentric around the longitudinal axis rotates.
  • the rotor has twice the number of turns as the stator.
  • the drive shaft and the eccentric screw pump arranged in a common protective tube.
  • this common protective tube has a constant cross section so that a smooth outer jacket of the submersible pump is created can be.
  • the protective tube is connected to the motor housing of the Motors connected.
  • the protective tube can have a larger diameter or Have cross-section as the eccentric screw pump. This makes possible a simple attachment of a pump head to the protective tube without that additional fasteners are required.
  • the rotor and stator of the pump can be used as a cartridge can be formed, which easily replaces as a wearing part can be.
  • the diameter or cross section of the protective tube is preferably chosen depending on the diameter of a well pipe, in which submersible pump is to be used. A common standard measure for example, is 3 inches in diameter.
  • the protective tube is preferably at a first end with the motor housing and connected to a pump head at a second end.
  • the protective tube screwed to the motor housing via an external or internal thread and the pump head can also have a corresponding Thread screwed into the protective tube or screwed onto it become.
  • the eccentric screw pump is removed by removing the pump head easily accessible so that the stator which one Wear part of the eccentric screw pump is easy to replace can. It is not necessary to exchange a variety of Loosen screws, since preferably only the pump head from the Protective tube must be unscrewed.
  • a first support element arranged in the protective tube, which is connected to the protective tube and the stator of the eccentric screw pump at a first longitudinal end of the stator in an axial direction supported and fixed in a radial direction in the protective tube.
  • this support element is designed as a flat disc, which itself extends transversely to the longitudinal axis of the protective tube.
  • the support element is in Fixed inside the protective tube, for example with the protective tube welded. This first support element is preferably on the engine facing side of the stator.
  • a further preference is in the region of a second longitudinal end of the stator second support element arranged, which the stator in the radial direction fixed in the protective tube.
  • the stator has a preferably circular cylindrical stator housing and one on the inner wall of the stator housing arranged elastomer layer, the Elastomer layer on at least a first longitudinal end of the stator housing extends beyond its longitudinal end.
  • the elastomer layer consists of rubber or a suitable elastomer. In that this layer extends in the longitudinal direction beyond the stator housing, can the elastomer layer, in which the stator structure is formed, simultaneously can be used as a seal for the stator housing. So it is not required to seal the pressure chamber inside the stator on Provide an additional sealing element at the end of the stator housing.
  • the Sealing function can at the same time from the anyway in the eccentric screw pump existing elastomer material become.
  • the elastomer layer extends at least on the first longitudinal end of the stator housing radially over an inner circumference of the Outward.
  • the elastomer layer is thus covered in the radial direction at least a portion of the end face or edge of the stator housing.
  • the elastomer layer can thus be used as an axial seal between the stator housing and an adjacent component Act.
  • the elastomer layer preferably extends over the entire End face or end edge of the stator housing, which is usually a Steel tube is. In this way, a reliable seal of the Can be reached inside the eccentric screw pump.
  • the second longitudinal end of the stator is preferably supported in the axial direction on the pump head.
  • the stator is over the Stator housing between the first support element and the pump head pinched or clamped.
  • the required clamping force is over transfer the outer protective tube so that no additional Clamping elements are required.
  • the one over the front edge of the stator housing radially projecting area of the elastomer layer is preferred arranged in the region of the second longitudinal end of the stator, so that it as Seal acts between the stator housing and the pump head.
  • the pressure range of the eccentric screw pump is very high easily sealed. There is no need for additional sealing elements be arranged between the pump head and eccentric screw pump.
  • the eccentric screw pump in the protective tube is preferably at the first and / or second longitudinal end of the Stator formed on an outer surface of the stator at least one recess, which with the first or with the second support element in Intervention is.
  • This recess is preferably on the outer circumference of the stator housing trained in the form of a paragraph.
  • a through hole is provided, into which the stator or the stator housing engages with the return.
  • the return forms a paragraph or a shoulder, which in the axial direction on the respective support element is applied.
  • the diameter of the through hole in the support elements preferably corresponds essentially to the outside diameter of the stator or the stator housing, so that the stator is as possible is fixed without play in the radial direction in the support elements.
  • the stator or the stator housing At least on the first support element, which is arranged firmly in the protective tube is supported, the stator or the stator housing with the recess in axial direction.
  • the second support element is preferably also as formed flat disc, which has outer dimensions, which in Essentially correspond to the inner dimensions of the protective tube, see above that the second support element in the radial direction, i.e. transverse to the longitudinal direction of the support tube, is fixed in this.
  • the eccentric screw pump is preferred along the length of the stator only fixed in the axial direction by the pump head.
  • the second Support element is loosely arranged so that it can be used to replace the stator housing can be easily removed from the protective tube.
  • the protective tube the motor housing and preferably the pump head in cross section essentially the same external dimensions.
  • one Submersible pump created which is a substantially constant Has cross-section so that it can be easily inserted into a borehole can be removed again without the risk that the pump got caught in the well.
  • a smooth appearance of the Pump can be created, which is easy to use and clean the pump favors.
  • Figure 1 shows a cross-sectional view of the entire submersible pump.
  • the submersible pump is usually in the vertical direction Drilled hole inserted so that the outflow end is arranged at the top. In the Further description will be of this orientation of the submersible pump assumed, this does not exclude another arrangement.
  • the motor 2 is located with the associated control electronics at the bottom of the submersible pump and plunges into it promoting medium.
  • the electrical connection line is replaced by a Cable duct 4 on the outside of the submersible pump led upwards.
  • the Motor 2 with the associated electronics is in a cylindrical motor housing arranged. At the upper end is on the motor housing 5 Thrust bearing 6 screwed on.
  • the motor housing 5 and the thrust bearing 6 have essentially the same diameter.
  • the thrust bearing 6 simply in the motor housing 5 via appropriate Thread screwed in or screwed in. Closes at the thrust bearing 6 a protective tube 8, which continues in the longitudinal direction of the Motor housing 5 extends upwards. Inside the protective tube 8 is a flexible shaft 10 is arranged, which the thrust bearing 6 with a Eccentric screw pump 12 connects. The thrust bearing 6 is with the Drive shaft of motor 2 in connection. In this way the eccentric screw pump 12 via the thrust bearing 6 and the flexible shaft 10 driven. Instead of a flexible shaft 10, for example a cardan shaft or another gear element is used, which is able to increase the eccentric movement of the pump rotor compensate. Inlet openings 14 are formed in the protective tube, through which the medium to be pumped into the interior of the protective tube 8 flows. Following the flexible shaft 10 is 8 in the protective tube also the eccentric screw pump 12 is arranged.
  • the eccentric screw pump 12 consists of the rotor 16 and a stator housing 18, in the interior of which an elastomer layer 20 is arranged.
  • the stator housing 18 is essentially one circular cylindrical steel tube formed.
  • the elastomer layer 20 is on the Inner wall of the stator housing 18 is formed, preferably on this on vulcanized.
  • the spiral structure of the stator is in the elastomer layer 20 the eccentric screw pump 12 is formed.
  • a first support plate 22 is arranged at the longitudinal end of the eccentric screw pump facing the motor 2 12, d. H. usually the lower longitudinal end, is in the protective tube 8 .
  • the support plate 22 is fixed with connected to the protective tube 8, preferably welded.
  • a through hole 24 is provided in the support plate 22.
  • the stator housing 18 engages with a shoulder 26 at its first longitudinal end in the through hole 24 a.
  • the paragraph 26 and thus the stator housing 18 preferably without play in the through hole 24 in the radial direction fixed.
  • the shoulder 26 rests with a shoulder in the axial direction the surface, i.e. the top of the support plate 22. In this way the stator housing 18 on the support plate 22 in an axial direction supported.
  • the end of the eccentric pump 12 which is in the through hole 24 of the support plate 22 is arranged, forms the entry end, through which a medium to be pumped into the eccentric screw pump 12 occurs.
  • the medium to be pumped flows through the inlet holes 14 in the protective tube 18 and then through the through hole 24 in the support plate 22 into the eccentric screw pump 12.
  • the second support plate 28 has the same as the first support plate 22 has an outer diameter which is essentially the inner diameter corresponds to the protective tube 8. In this way, the support plate 28 essentially free of play in the radial direction in the protective tube 8 fixed.
  • the support plate 28 has a central through hole 30, through which extends the stator housing 18.
  • the through hole 30 is like the through hole 24 concentric with the longitudinal axis of the protective tube 8 arranged.
  • the protective tube 18 also has its second Longitudinal end on a shoulder 32, which in the through hole 30 on the Support plate 28 engages.
  • the stator housing 18 is as free of play as possible arranged in the through hole 30 in order to radially fix the Stator housing in the protective tube 8 also at the second longitudinal end of the Ensure stator. So that the stator can be easily replaced can, the support plate 28 is not in the protective tube 8 in the axial direction fixed. It lies only on the shoulder of the shoulder 32 of the stator housing 18 on. To remove the stator with the stator housing 18, the Support plate 28 simply pulled up out of the protective tube 8 so that subsequently the stator and rotor of the eccentric screw pump 12 can also be removed from the protective tube 8.
  • valve 40 e.g. Check or pressure relief valve, arranged.
  • valve 40 is a check valve.
  • the pump head 34 also takes over the fixing of the eccentric screw pump 12 in the axial direction in the protective tube 8.
  • the elastomer layer is used to seal the pressure side of the eccentric screw pump 12 20 at the second longitudinal end of the stator housing 18 as Collar 44 formed.
  • the collar 44 is both axial and radial direction over the stator housing 18 so that it has the front edge of the stator housing 18 covered at least on its inner circumference.
  • the collar 44 extends over the entire circumference of the stator housing 18.
  • the collar 44 lies between the longitudinal end 42 of the pump head 34 and the stator housing 18 so that it is the interface seals between these two elements. It is therefore not an additional one Seal between stator and pump head 34 required.
  • the protective tube 8 allows a pump head in a simple manner 34 can be arranged on the eccentric screw pump 12 which has a larger diameter than the eccentric screw pump 12 having. In particular, this also enables the arrangement of a larger one Valve 40.
  • the entire outer jacket of the submersible pump has preferably a substantially constant diameter or cross section on (see Figure 1). This favors easy insertion and Take the submersible pump into a borehole.
  • the invention Submersible pump can be made in different diameters depending on the size of the borehole in which they are used shall be. Preferably the diameter is between 3 and 5 inches.
  • the head piece 34 which is larger in diameter, enables connection a pressure pipe with a larger pipe diameter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe mit einem Motor (2) und einer Exzenterschneckenpumpe (12), welche über eine Antriebswelle (10) miteinander verbunden sind, wobei die Antriebswelle (10) und die Exzenterschneckenpumpe (12) in einem gemeinsamen Schutzrohr (8) angeordnet sind, welches mit einem den Motor (2) umgebenden Motorgehäuse (5) verbunden ist (Figur 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe mit einem Motor und einer Exzenterschneckenpumpe, welche über eine Antriebswelle miteinander verbunden sind.
Es sind Tauchmotorpumpen bekannt, bei welchen an einem Motorgehäuse eine Exzenterschneckenpumpe angebracht ist. Aufgrund es exzentrischen Laufs des Rotors der Exzenterschneckenpumpe müssen diese und der Motor über eine biegsame Welle oder Kardanwelle miteinander verbunden werden. Diese Welle wird meist in einem Schutzrohr angeordnet. Ferner ist ein Pumpenkopf erforderlich, um eine Druckleitung an die Pumpe anschließen zu können. Die Exzenterschneckenpumpe wird üblicherweise zwischen Pumpenkopf und dem Schutzrohr über zusätzliche Spannstäbe verspannt. Ferner muss an dem Stator der Exzenterschneckenpumpe ein Flansch ausgebildet sein, um die Pumpe mit einer Rohrleitung bzw. einem Pumpenkopf zu verbinden. Der Stator der Pumpe muss somit zusätzliche Rohrleitungskräfte aufnehmen, was eine aufwendigere Konstruktion und stabilere Dimensionierung des Stators erforderlich macht. Ferner führt diese Anordnung zu einer komplizierten Montage und Demontage der Pumpe. Eine Demontage ist in regelmäßigen Abständen zur Wartung erforderlich, weil der Rotor und insbesondere der Stator der Pumpe Verschleiß unterliegen. Außerdem bedingt diese Ausgestaltung eine zerklüftete Außenstruktur der Pumpe, was beim Einsetzen in ein Bohrloch nachteilig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tauchmotorpumpe mit einem Motor und einer Exzenterschneckenpumpe zu schaffen, welche eine vereinfachte Montage und Wartung sowie einen besseren Schutz der einzelnen Pumpenteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Tauchmotorpumpe mit dem in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Tauchmotorpumpe weist eine Exzenterschneckenpumpe auf, welche durch einen Motor über eine Antriebswelle angetrieben wird. Die Exzenterschneckenpumpe, auch als Moineau-Pumpe bekannt, weist einen außen gelegenen Stator und einen in dessen Inneren angeordneten Rotor auf. Der Stator hat eine Längsbohrung mit gleichbleibendem, kreisförmigen Querschnitt, dessen exzentrisch liegender Mittelpunkt sich schraubenförmig um die Längsachse dreht. Die Statorlänge mit einer Windung wird als eine Stufe bezeichnet. Der Rotor hat ebenfalls auf seiner ganzen Länge einen gleichgroßen Kreisquerschnitt, dessen Mittelpunkt sich ebenfalls schraubenförmig exzentrisch um die Längsachse dreht. Dabei weist der Rotor die doppelte Windungszahl wie der Stator auf. Aufgrund dieser Anordnung erfährt der Rotor im Betrieb eine exzentrische Bewegung, weshalb die Antriebswelle einen radialen Versatz der Drehachsen von Motor und Rotor der Exzenterschneckenpumpe ausgleichen muss. Hierzu sind beispielsweise Biegestabwellen oder Kardanwellen geeignet. Gemäß der Erfindung sind die Antriebswelle und die Exzenterschneckenpumpe in einem gemeinsamen Schutzrohr angeordnet. Vorzugsweise weist dieses gemeinsame Schutzrohr einen konstanten Querschnitt auf, so dass ein glatter Außenmantel der Tauchmotorpumpe geschaffen werden kann. Das Schutzrohr ist mit dem Motorgehäuse des Motors verbunden. Das Schutzrohr kann einen größeren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweisen als die Exzenterschneckenpumpe. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung eines Pumpenkopfes an dem Schutzrohr, ohne dass weitere Verbindungselemente erforderlich sind. Es sind keine Flansche oder Befestigungselemente erforderlich, um den Stator der Exzenterschneckenpumpe mit dem Pumpenkopf bzw. einer Rohrleitung zu verbinden. Der Pumpenkopf wird über das Schutzrohr gehalten, so dass die Rohrleitungskräfte von diesem aufgenommen werden und die Exzenterschneckenpumpe außer den Förderkräften im Wesentlichen keine äußeren Kräfte übertragen muß. Dies ermöglich eine einfachere Ausgestaltung der Exzenterschneckenpumpe. Rotor und Stator der Pumpe können als eine Patrone ausgebildet werden, welche als Verschleißteil leicht ersetzt werden kann. Der Durchmesser bzw. Querschnitt des Schutzrohres wird vorzugsweise abhängig vom Durchmesser eines Brunnenrohres gewählt, in welches die Tauchmotorpumpe eingesetzt werden soll. Ein übliches Standardmaß ist beispielsweise ein Durchmesser von 3 Zoll.
Vorzugsweise ist das Schutzrohr an einem ersten Ende mit dem Motorgehäuse und an einem zweiten Ende mit einem Pumpenkopf verbunden. Es wird somit eine sehr leichte Verbindung zwischen Pumpenkopf und Motor geschaffen, welche keine zusätzlichen Befestigungselemente und nur wenige Verbindungsstellen erfordert. Beispielsweise kann das Schutzrohr über ein Außen- oder Innengewinde mit dem Motorgehäuse verschraubt werden und der Pumpenkopf kann ebenfalls über ein entsprechendes Gewinde in das Schutzrohr eingeschraubt bzw. an dieses angeschraubt werden. Durch Abnehmen des Pumpenkopfes wird die Exzenterschneckenpumpe leicht zugänglich, so dass der Stator, welcher ein Verschleißteil der Exzenterschneckenpumpe ist, leicht ausgetauscht werden kann. Zum Austausch ist es nicht erforderlich, eine Vielzahl von Schrauben zu lösen, da vorzugsweise lediglich der Pumpenkopf aus dem Schutzrohr herausgedreht werden muss.
Zur Befestigung der Exzenterschneckenpumpe in dem Schutzrohr ist vorzugsweise in dem Schutzrohr ein erstes Stützelement angeordnet, welches mit dem Schutzrohr verbunden ist und den Stator der Exzenterschneckenpumpe an einem ersten Längsende des Stators in einer axialen Richtung abstützt und in einer radialen Richtung in dem Schutzrohr fixiert. Vorzugsweise ist dieses Stützelement als flache Scheibe ausgebildet, welche sich quer zur Längsachse des Schutzrohres erstreckt. Das Stützelement ist im Inneren des Schutzrohres fest angeordnet, beispielsweise mit dem Schutzrohr verschweißt. Dieses erste Stützelement ist bevorzugt an der dem Motor zugewandten Seite des Stators angeordnet.
Weiter bevorzugt ist im Bereich eines zweiten Längsende des Stators ein zweites Stützelement angeordnet, welches den Stator in radialer Richtung in dem Schutzrohr fixiert. Durch Verwendung des ersten und zweiten Stützelementes wird somit der Stator an seinen beiden Längsenden radial in dem Schutzrohr fixiert, so dass er im Wesentlichen zentrisch in dem Schutzrohr gehalten werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stator eine vorzugsweise kreiszylindrisches Statorgehäuse und eine an der Innenwandung des Statorgehäuses angeordnete Elastomerschicht auf, wobei die Elastomerschicht sich an zumindest einem ersten Längsende des Statorgehäuses über dessen Längsende hinaus erstreckt. Die Elastomerschicht besteht aus Gummi oder einem geeigneten Elastomer. Dadurch, dass sich diese Schicht in Längsrichtung über das Statorgehäuse hinaus erstreckt, kann die Elastomerschicht, in der die Statorstruktur ausgebildet ist, gleichzeitig als Dichtung des Statorgehäuses verwendet werden. Es ist somit nicht erforderlich, zur Abdichtung des Druckraums im Inneren des Stators am Ende des Statorgehäuses ein zusätzliches Dichtelement vorzusehen. Die Dichtfunktion kann gleichzeitig von dem ohnehin in der Exzenterschneckenpumpe vorhandenen Elastomermaterial mitübernommen werden.
Weiter bevorzugt erstreckt sich die Elastomerschicht zumindest an dem ersten Längsende des Statorgehäuses radial über einen Innenumfang des Statorgehäuses hinaus nach außen. Somit überdeckt die Elastomerschicht in radialer Richtung zumindest einen Teilbereich der Stirnfläche bzw. Stirnkante des Statorgehäuses. Die Elastomerschicht kann somit als Axialdichtung zwischen dem Statorgehäuse und einem angrenzenden Bauteil wirken. Vorzugsweise erstreckt sich die Elastomerschicht über die gesamte Stirnfläche bzw. Stirnkante des Statorgehäuses, welches üblicherweise ein Stahlrohr ist. Auf diese Weise kann einen zuverlässige Abdichtung des Inneren der Exzenterschneckenpumpe erreicht werden.
Zu einfacheren Fixierung der Exzenterschneckenpumpe in dem Schutzrohr stützt sich vorzugsweise das zweite Längsende des Stators in axialer Richtung an dem Pumpenkopf ab. Auf diese Weise wird der Stator über das Statorgehäuse zwischen dem ersten Stützelement und dem Pumpenkopf eingeklemmt bzw. verspannt. Die erforderliche Spann kraft wird dabei über das außenliegende Schutzrohr übertragen, so dass keine zusätzlichen Spannelemente erforderlich sind. Der über die Stirnkante des Statorgehäuse radial auskragende Bereich des Elastomerschicht ist dabei vorzugsweise im Bereich des zweiten Längsendes des Stators angeordnet, so dass er als Dichtung zwischen dem Statorgehäuse und dem Pumpenkopf fungiert. Dabei wird der Druckbereich der Exzenterschneckenpumpe auf sehr einfache Weise abgedichtet. Es müssen keine zusätzlichen Dichtelemente zwischen Pumpenkopf und Exzenterschneckenpumpe angeordnet werden. Zur besseren Fixierung der Exzenterschneckenpumpe in dem Schutzrohr ist vorzugsweise an dem ersten und/oder zweiten Längsende des Stators an einer Außenfläche des Stators zumindest ein Rücksprung ausgebildet, welcher mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Stützelement in Eingriff ist. Vorzugsweise ist dieser Rücksprung am Außenumfang des Statorgehäuses in Form eines Absatzes ausgebildet. In den beiden Stützelementen, welche vorzugsweise als flache Scheiben ausgebildet sind, ist jeweils ein Durchgangsloch vorgesehen, in das der Stator bzw. das Statorgehäuse mit dem Rücksprung eingreift. Der Rücksprung bildet dabei einen Absatz bzw. eine Schulter, welche in axialer Richtung an dem jeweiligen Stützelement anliegt. Der Durchmesser des Durchgangsloches in den Stützelementen entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Stators bzw. des Statorgehäuses, so dass der Stator möglichst spielfrei in radialer Richtung in den Stützelementen fixiert wird. Zumindest an dem ersten Stützelement, welches fest in dem Schutzrohr angeordnet ist, stützt sich der Stator bzw. das Statorgehäuse mit dem Rücksprung in axialer Richtung ab. Das zweite Stützelement ist vorzugsweise ebenfalls als flache Scheibe ausgebildet, welche Außenabmessungen aufweist, die im Wesentlichen den Innenabmessungen des Schutzrohres entsprechen, so dass das zweite Stützelement in radialer Richtung, d.h. quer zur Längsrichtung des Stützrohres, in diesem fixiert ist. In axialer Richtung ist eine Fixierung des zweiten Stützelementes nicht erforderlich, da es in dieser Richtung keine Stützfunktion übernehmen muss. Im Bereich des zweiten Längsendes des Stators wird die Exzenterschneckenpumpe bevorzugt lediglich durch den Pumpenkopf in axialer Richtung fixiert. Das zweite Stützelement ist lose angeordnet, so dass es zum Austausch des Statorgehäuses leicht aus dem Schutzrohr entnommen werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen das Schutzrohr, das Motorgehäuse und vorzugsweise der Pumpenkopf im Querschnitt im Wesentlichen gleiche Außenmaße auf. Auf diese Weise wird eine Tauchmotorpumpe geschaffen, welche einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist, so dass sie leicht in ein Bohrloch eingesetzt und wieder entnommen werden kann, ohne das die Gefahr besteht, dass sich die Pumpe in dem Bohrloch verhakt. Ferner kann ein glattes Äußeres der Pumpe geschaffen werden, welches eine leichte Handhabung und Reinigung der Pumpe begünstigt.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesem zeigt:
Figur 1
eine Querschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tauchmotorpumpe und
Figur 2
eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A aus Figur 1.
Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht der gesamten Tauchmotorpumpe. Die Tauchmotorpumpe wird üblicherweise in vertikaler Richtung in ein Bohrloch eingesetzt, so dass das Ausströmende oben angeordnet ist. In der weiteren Beschreibung wird von dieser Ausrichtung der Tauchmotorpumpe ausgegangen, wobei dies eine andere Anordnung nicht ausschließt. Dabei befindet sich der Motor 2 mit der zugehörigen Steuer- bzw. Regelelektronik am unteren Ende der Tauchmotorpumpe und taucht in das zu fördernde Medium ein. Die elektrische Anschlussleitung wird durch einen Kabelkanal 4 am Äußeren der Tauchmotorpumpe nach oben geführt. Der Motor 2 mit der zugehörigen Elektronik ist in einem zylindrischen Motorgehäuse angeordnet. Am oberen Ende ist an das Motorgehäuse 5 ein Drucklager 6 angeschraubt. Das Motorgehäuse 5 und das Drucklager 6 weisen im Wesentlichen denselben Durchmesser auf. Zur Montage wird das Drucklager 6 einfach in das Motorgehäuse 5 über entsprechende Gewinde eingeschraubt bzw. eingedreht. An das Drucklager 6 schließt sich ein Schutzrohr 8 an, welches sich weiter in der Längsrichtung des Motorgehäuses 5 nach oben erstreckt. Im Inneren des Schutzrohres 8 ist eine biegsame Welle 10 angeordnet, welche das Drucklager 6 mit einer Exzenterschneckenpumpe 12 verbindet. Das Drucklager 6 steht mit der Antriebswelle des Motors 2 in Verbindung. Auf diese Weise wird die Exzenterschneckenpumpe 12 über das Drucklager 6 und die biegsame Welle 10 angetrieben. Anstelle einer biegsamen Welle 10 kann beispielsweise auch eine Kardanwelle oder ein anderes Getriebeelement verwendet werden, welches in der Lage ist, die Excenterbewegung des Pumpenrotors zu kompensieren. In dem Schutzrohr sind Eintrittsöffnungen 14 ausgebildet, durch die das zu fördernde Medium in das Innere des Schutzrohres 8 einströmt. Im Anschluss an die biegsame Welle 10 ist in dem Schutzrohr 8 auch die Exzenterschneckenpumpe 12 angeordnet.
Die genaue Anordnung der Exzenterschneckenpumpe 12 in dem Schutzrohr 8 wird anhand des Ausschnittes A von Figur 1, welcher in Figur 2 dargestellt ist, näher erläutert. Das dem Drucklager 6 entgegengesetzte Längsende, d.h. in dieser Anordnung obere Ende, der biegsamen Welle 10 ist mit dem schneckenförmigen Rotor 16 der Exzenterschneckenpumpe 12 verbunden. Die Exzenterschneckenpumpe 12 besteht aus dem Rotor 16 sowie einem Statorgehäuse 18, in dessen Inneren eine Elastomerschicht 20 angeordnet ist. Das Statorgehäuse 18 wird von einem im Wesentlichen kreiszylindrischen Stahlrohr gebildet. Die Elastomerschicht 20 ist an der Innenwandung des Statorgehäuse 18 ausgebildet, vorzugsweise auf diese auf vulkanisiert. In der Elastomerschicht 20 ist die Wendelstruktur des Stators der Exzenterschneckenpumpe 12 ausgebildet.
An dem dem Motor 2 zugewandten Längsende der Exzenterschneckenpumpe 12, d. h. üblicherweise dem unteren Längsende, ist in dem Schutzrohr 8 eine erste Stützplatte 22 angeordnet. Die Stützplatte 22 ist fest mit dem Schutzrohr 8 verbunden, vorzugsweise verschweißt. Im Zentrum der Stützplatte 22 ist ein Durchgangsloch 24 vorgesehen. Das Statorgehäuse 18 greift mit einem Absatz 26 an seinem ersten Längsende in das Durchgangsloch 24 ein. Dabei wird der Absatz 26 und damit das Statorgehäuse 18 vorzugsweise spielfrei in dem Durchgangsloch 24 in radialer Richtung fixiert. Ferner liegt der Absatz 26 mit einer Schulter in axialer Richtung an der Oberfläche, d.h. der Oberseite der Stützplatte 22 an. Auf diese Weise wird das Statorgehäuse 18 in einer axialen Richtung an der Stützplatte 22 abgestützt. Das Ende der Excenterpumpe 12, welches in dem Durchgangsloch 24 der Stützplatte 22 angeordnet ist, bildet das Eintrittsende, durch welches ein zu förderndes Medium in die Exzenterschneckenpumpe 12 eintritt. Das zu fördernde Medium strömt durch die Eintrittslöcher 14 in das Schutzrohr 18 und dann durch das Durchgangsloch 24 in der Stützplatte 22 in die Exzenterschneckenpumpe 12 ein.
Am oberen, d.h. dem Motor 2 abgewandten Längsende der Exzenterschneckenpumpe 12 ist in dem Schutzrohr 8 eine zweite Stützplatte 28 angeordnet. Die zweite Stützplatte 28 weist wie auch die erste Stützplatte 22 einen Außendurchmesser auf, welcher im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Schutzrohres 8 entspricht. Auf diese Weise wird die Stützplatte 28 im Wesentlichen spielfrei in radialer Richtung in dem Schutzrohr 8 fixiert. Die Stützplatte 28 weist ein zentrales Durchgangsloch 30 auf, durch welches sich das Statorgehäuse 18 erstreckt. Das Durchgangsloch 30 ist wie das Durchgangsloch 24 konzentrisch zu der Längsachse des Schutzrohres 8 angeordnet. Das Schutzrohr 18 weist auch an seinem zweiten Längsende einen Absatz 32 auf, welcher in das Durchgangsloch 30 an der Stützplatte 28 eingreift. Dabei wird das Statorgehäuse 18 möglichst spielfrei in dem Durchgangsloch 30 angeordnet, um eine radiale Fixierung des Statorgehäuses in dem Schutzrohr 8 auch an dem zweiten Längsende des Stators zu gewährleisten. Damit der Stator leicht ausgetauscht werden kann, ist die Stützplatte 28 in axialer Richtung nicht in dem Schutzrohr 8 fixiert. Sie liegt lediglich auf der Schulter des Absatzes 32 des Statorgehäuses 18 auf. Zur Entnahme des Stators mit dem Statorgehäuse 18 kann die Stützplatte 28 einfach nach oben aus dem Schutzrohr 8 herausgezogen werden, so dass nachfolgend Stator und Rotor der Exzenterschneckenpumpe 12 ebenfalls aus dem Schutzrohr 8 entnommen werden können.
Am Austrittsende, d.h. dem oberen Ende, wird die Tauchmotorpumpe durch ein Kopfstück bzw. einen Pumpenkopf 34 abgeschlossen. Zur Befestigung des Pumpenkopfes 34 ist in dem Schutzrohr 8 an dessen dem Drucklager abgewandten Ende ein Gewinde 36 ausgebildet, in welches der Pumpenkopf 34 eingedreht bzw. eingeschraubt wird. Der Pumpenkopf 34 weist an seinem der Exzenterschneckenpumpe abgewandten Ende eine Austrittsöffnung 38 auf, an welche eine Druckleitung angeschlossen werden kann. Ferner ist in dem Pumpenkopf 34 ein Ventil 40, z.B. Rückschlag- oder Druckbegrenzungsventil, angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist das Ventil 40 ein Rückschlagventil.
Der Pumpenkopf 34 übernimmt gleichzeitig die Fixierung der Exzenterschneckenpumpe 12 in axialer Richtung in dem Schutzrohr 8. Beim Einschrauben des Pumpenkopfes 34 in das Schutzrohr 8 kommt das der Austrittsöffnung 38 abgewandte Längsende 42 des Pumpenkopfes 34 in Kontakt mit dem zweiten Längsende des Statorgehäuses 18 des Exzenterschneckenpumpe 12. Auf diese Weise wird das Statorgehäuse 18 zwischen der Stützplatte 22 und dem Ende 42 des Pumpenkopfes 34 eingeklemmt bzw. eingespannt. Es sind keinerlei zusätzlichen Spann- oder Befestigungselemente zur Fixierung der Exzenterschneckenpumpe 12 in dem Schutzrohr 8 bzw. an dem Motorgehäuse 6 erforderlich.
Zur Dichtung der Druckseite der Exzenterschneckenpumpe 12 ist die Elastomerschicht 20 an dem zweiten Längsende des Statorgehäuses 18 als Kragen 44 ausgebildet. Der Kragen 44 steht sowohl in axialer als auch radialer Richtung über das Statorgehäuse 18 vor, so dass er die Stirnkante des Statorgehäuses 18 zumindest an dessen inneren Umfang überdeckt. Dabei erstreckt sich der Kragen 44 über den gesamten Umfang des Statorgehäuses 18. Der Kragen 44 liegt zwischen dem Längsende 42 des Pumpenkopfes 34 und dem Statorgehäuse 18, so dass er die Schnittstelle zwischen diesen beiden Elementen abdichtet. Es ist somit keine zusätzliche Dichtung zwischen Stator und Pumpenkopf 34 erforderlich.
Die Ausgestaltung der Tauchmotorpumpe in der oben beschriebenen Weise ermöglicht eine sehr leichte Montage der Exzenterschneckenpumpe 12 und insbesondere einen einfachen Wechsel des Stators der Exzenterschneckenpumpe 12, welche ein Verschleißteil darstellt. Rotor 16 und Statorgehäuse 18 mit der auf vulkanisierten Elastomerschicht 20 bilden eine Art Patrone und werden einfach von oben in das Schutzrohr 8 eingesteckt. Anschließend wird die zweite Stützscheibe 28 aufgelegt und der Pumpenkopf 34 in das Schutzrohr 8 eingeschraubt. Dabei werden gleichzeitig der Pumpenkopf 34 sowie die Exzenterschneckenpumpe 12 fixiert und automatisch die Exzenterschneckenpumpe gegen den Pumpenkopf 34 abgedichtet. Es müssen keine zusätzlichen Spannelemente zum Fixieren der Exzenterschneckenpumpe angebracht werden. Dies ermöglicht ferner eine sehr einfache Ausgestaltung des Statorgehäuses 18, da dieses keine angeschweißten Flansche aufweisen muss. Dies ermöglicht eine kostengünstigere Fertigung des Stators, wodurch sich die Kosten für die Verschleißteile verringern. Die eigentlichen Förderelemente, der Rotor 16 und der Stator 18, 20, welche die Hauptverschleißteile der Tauchmotorpumpe darstellen, können leicht ausgetauscht werden, weil sie einfach in die Pumpe eingesteckt werden und nicht über zusätzliche Flasche mit den angrenzenden Bauteilen der Tauchmotorpumpe verbunden werden müssen.
Ferner ermöglicht das Schutzrohr 8 auf einfache Weise, dass ein Pumpenkopf 34 an der Exzenterschneckenpumpe 12 angeordnet werden kann, welcher einen größeren Durchmesser als die Exzenterschneckenpumpe 12 aufweist. Dies ermöglicht insbesondere auch die Anordnung eines größeren Ventils 40. Der gesamte Außenmantel der Tauchmotorpumpe weist vorzugsweise einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser bzw. Querschnitt auf (siehe Figur 1). Dies begünstigt ein einfaches Einsetzen und Herausnehmen der Tauchmotorpumpe in ein Bohrloch. Die erfindungsgemäße Tauchmotorpumpe kann in verschiedenen Durchmessern ausgeführt werden, abhängig von der Größe des Bohrlochs, in welche sie eingesetzt werden soll. Vorzugsweise liegt der Durchmesser zwischen 3 und 5 Zoll.
Ferner ermöglicht das im Durchmesser größere Kopfstück 34 den Anschluss einer Druckleitung mit größerem Leitungsdurchmesser.
Bezugszeichenliste
2 -
Motor
4 -
Kabelkanal
5 -
Motorgehäuse
6 -
Drucklager
8 -
Schutzrohr
10 -
biegsame Welle
12 -
Exzenterschneckenpumpe
14 -
Eintrittsöffnungen
16 -
Rotor
18 -
Statorgehäuse
20 -
Elastomerschicht
22 -
erste Stützplatte
24 -
Durchgangsloch
26 -
Absatz
28 -
zweite Stützplatte
30 -
Durchgangsloch
32 -
Absatz
34 -
Kopfstück bzw. Pumpenkopf
36 -
Gewinde
38 -
Austrittsöffnung
40 -
Ventil
42 -
Längsende
44 -
Kragen

Claims (9)

  1. Tauchmotorpumpe mit einem Motor (2) und einer Exzenterschneckenpumpe (12), welche über eine Antriebswelle (10) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) und die Exzenterschneckenpumpe (12) in einem gemeinsamen Schutzrohr (8) angeordnet sind, welches mit einem den Motor (2) umgebenden Motorgehäuse (5) verbunden ist.
  2. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, bei welcher das Schutzrohr (8) an einem ersten Ende mit dem Motorgehäuse (5) und an einem zweiten Ende mit einem Pumpenkopf (34) verbunden ist.
  3. Tauchmotorpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher in dem Schutzrohr (8) ein erstes Stützelement (22) angeordnet ist, welches mit dem Schutzrohr (8) verbunden ist und den Stator der Exzenterschneckenpumpe (12) an einem ersten Längsende des Stators in einer axialen Richtung abstützt und in radialer Richtung in dem Schutzrohr (8) fixiert.
  4. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 3, bei welcher im Bereich eines zweiten Längsendes des Stators ein zweites Stützelement (28) angeordnet ist, welches den Stator in radialer Richtung in dem Schutzrohr (8) fixiert.
  5. Tauchmotorpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Stator ein vorzugsweise kreiszylindrisches Statorgehäuse (18) und eine an der Innenwandung des Statorgehäuses (18) angeordnete Elastomerschicht (20) aufweist, wobei die Elastomerschicht (20) sich an zumindest einem ersten Längsende des Statorgehäuses (18) über dessen Längsende hinauserstreckt.
  6. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 5, bei welcher sich die Elastomerschicht(20) zumindest an dem ersten Längsende des Statorgehäuses (18) radial über einen Innenumfang des Statorgehäuses (18) hinaus nach außen erstreckt.
  7. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welcher sich das zweite Längsende des Stators in axialer Richtung an dem Pumpenkopf (34) abstützt.
  8. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welcher an dem ersten und/oder zweiten Längsende des Stators an einer Außenfläche des Stators zumindest ein Rücksprung (26,32) ausgebildet ist, welcher mit dem ersten (22) bzw. zweiten (28) Stützelement in Eingriff ist.
  9. Tauchmotorpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Schutzrohr (8), das Motorgehäuse (5) und vorzugsweise der Pumpenkopf (34) im Querschnitt im wesentlichen gleiche Außenmaße aufweisen.
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