EP2241752A2 - Pumpensystem - Google Patents

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EP2241752A2
EP2241752A2 EP10170292A EP10170292A EP2241752A2 EP 2241752 A2 EP2241752 A2 EP 2241752A2 EP 10170292 A EP10170292 A EP 10170292A EP 10170292 A EP10170292 A EP 10170292A EP 2241752 A2 EP2241752 A2 EP 2241752A2
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pump system
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drive device
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Albrecht Heinrichs
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Mhwirth GmbH
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Aker Wirth GmbH
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/005—Pumps with cylinder axis arranged substantially tangentially to a circle centred on main shaft axis
    • 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
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08—Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/007—General arrangements of parts; Frames and supporting elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • 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
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions

Definitions

  • the invention relates to a pump system for conveying rinsing fluid during propulsion or when drilling holes, with a pump unit and with a rotary drive device for driving the pump unit.
  • the drilling fluid is supplied to the bore during the drilling process.
  • the rinsing liquid serves on the one hand for the lubrication of the working at the working face or on the hole sole drilling tools and the support of the working face or the bore wall.
  • the rinsing liquid and dissolved cuttings are brought out of the hole in which, for example centrally through a hollow drill string fresh rinse liquid in the area of the borehole bottom or the working face is supplied and thus a rinsing liquid flow is generated, entrains the dissolved cuttings and from the Bring out bore.
  • Particularly powerful pump systems are required to generate the rinsing fluid flow required for dispensing.
  • the delivery rate of such pump systems is regularly in the range of a maximum of 3000 l / min and a maximum pressure of 500 bar.
  • the invention is therefore based on the object to provide a pump system which does not have the aforementioned disadvantages.
  • the rotary drive means via a drive and a driven gear comprehensive gear transmission is operatively connected to the pump unit, which is a chain drive own noise is avoided. Furthermore, it has surprisingly been found that it is sufficient for the transmission of the power and torques required for the operation of the pump unit to provide a gear transmission only on one side of the pump system.
  • an embodiment of the pump system according to the invention is particularly preferred, in which the rotary drive device has only a single shaft end, with which the drive wheel is preferably wooverbindbar via a coupling.
  • the noise level produced by the gear transmission can be further reduced if, as is particularly preferred, the gears of the gear transmission are helically toothed.
  • the pump system 100 comprises a pump unit 1 of conventional design.
  • This pump unit 1 comprises a housing 2, from whose side facing the observer one end of a pump drive shaft 3 protrudes. With this shaft end the driven gear 4 of a gear transmission 5 is rotatably connected.
  • the gear transmission 5 serves to produce the operative connection of the pump assembly with a rotary drive device 6, which comprises a rotation motor R, which is indicated only in the drawing, for example hydraulically or electrically driven.
  • the rotary drive device 6 comprises a housing 7, which is flanged to the housing 2 of the pump unit 1.
  • a shaft end of a driven shaft 8 projects out of the housing 7 of the rotary drive device 6. It is connected via a clutch 12 with a drive wheel 9, which selectively rotatably connects or disconnects the drive wheel 9 with the shaft end.
  • the drive wheel 9 is coupled to the output gear 4 via an intermediate gear 10, which is rotatably mounted in a housing 11 of the gear transmission.
  • an elastic, non-shiftable coupling can be provided, which permanently connects the shaft end with the drive wheel.
  • the teeth of the idler gear 10 is in engagement with the teeth of the drive wheel 9 and the output gear 4.
  • the wheels of the gear transmission are helically toothed.

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Abstract

Beim Pumpensystem (100) zum Fördern von Spülflüssigkeit beim Vortrieb oder beim Niederbringen bei Bohrungen ist das Pumpenaggregat (1) über ein ein Antriebs- (9) und ein Abtriebsrad (4) umfassendes Zahnradgetriebe (5) mit der Drehantriebseinrichtung (6) wirkverbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Pumpensystem zum Fördern von Spülflüssigkeit beim Vortrieb oder beim Niederbringen von Bohrungen, mit einem Pumpenaggregat und mit einer Drehantriebseinrichtung zum Antrieb des Pumpenaggregats.
  • Insbesondere beim Vortrieb oder beim Niederbringen bei Großlochbohrungen wird während des Bohrvorganges Spülflüssigkeit der Bohrung zugeführt. Die Spülflüssigkeit dient einerseits der Schmierung der an der Ortsbrust bzw. an der Bohrungssohle arbeitenden Bohrwerkzeuge sowie der Abstützung der Ortsbrust bzw. der Bohrungswandung. Andererseits kann mit Hilfe der Spülflüssigkeit auch gelöstes Bohrgut aus der Bohrung herausgebracht werden, in dem beispielsweise zentral durch einen hohlen Bohrstrang frische Spülflüssigkeit in dem Bereich der Bohrlochsohle bzw. der Ortsbrust zugeführt wird und somit eine Spülflüssigkeitsströmung erzeugt wird, die gelöstes Bohrgut mitreißt und aus der Bohrung herausbringt.
  • Zur Erzeugung der für das Ausbringen erforderlichen Spülflüssigkeitsströmung sind besonders leistungsstarke Pumpensysteme erforderlich. Die Förderleistung derartiger Pumpensysteme liegt regelmäßig im Bereich von maximal 3000 l/min und einem Druck von maximal 500 bar.
  • Zum Stand der Technik gehören Pumpensysteme, die sich durch eine besonders kompakte Bauweise auszeichnen, da die das Pumpenaggregat antreibende Drehantriebseinrichtung des Pumpensystems oberhalb des Pumpenaggregats angeordnet und an dessen Gehäuseoberseite angeflanscht ist. Die Drehantriebseinrichtungen haben regelmäßig Leistungen von bis zu 1.700 kW.
  • Um diese Leistung bzw. das von der Drehantriebseinrichtung gelieferte Drehmoment auf die Eingangswelle des Pumpenaggregats übertragen zu können, ist es bekannt, sowohl die Welle des Drehantriebs als auch die Antriebswelle der Pumpe beidseitig aus dem jeweiligen Gehäuse herauszuführen, so dass jede Welle zwei Wellen-Enden aufweist. Auf jedem Wellenende ist rotationsfest ein Kettenrad gelagert. Die Drehmomentübertragung erfolgt dementsprechend durch zwei parallel zueinander verlaufende Ketten.
  • Nachteilig ist bei derartigen Pumpensystemen, dass der aufgrund der beidseitig laufenden Ketten erforderliche konstruktive Aufwand durch die doppelt benötigten Bauteile und insbesondere durch die 4-fach erforderlichen Wellendurchführungen mit entsprechenden Dichtungsanordnungen hoch ist. Ferner erzeugen die Kettenantriebe im Betrieb einen erheblichen Geräuschpegel.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Pumpensystem zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
  • Diese Aufgabe ist durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Pumpensystem gelöst.
  • Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Pumpensystem die Drehantriebseinrichtung über ein ein Antriebs- und ein Abtriebsrad umfassendes Zahnradgetriebe mit dem Pumpenaggregat wirkverbunden ist, wird die einem Kettenantrieb eigene Geräuschentwicklung vermieden. Ferner hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es zur Übertragung der zum Betrieb des Pumpenaggregats erforderlichen Leistung und Drehmomente ausreicht, ein Zahnradgetriebe nur auf einer Seite des Pumpensystems vorzusehen.
  • Es ist dementsprechend eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpensystems besonders bevorzugt, bei welcher die Drehantriebseinrichtung nur ein einziges Wellenende aufweist, mit dem das Antriebsrad vorzugsweise über eine Kupplung drehverbindbar ist.
  • Der von dem Zahnradgetriebe hervorgerufene Geräuschpegel kann weiter gesenkt werden, wenn - wie besonders bevorzugt - die Zahnräder des Zahnradgetriebes schräg verzahnt sind.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pumpensystems dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    das Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht sowie
    Fig. 2
    dasselbe Ausführungsbeispiel in einer teilgeschnittenen Ansicht von vorn (Ansicht II in Fig. 1).
  • Das Pumpensystem 100 umfasst ein Pumpenaggregat 1 herkömmlicher Bauart. Dieses Pumpenaggregat 1 umfasst ein Gehäuse 2, aus dessen dem Betrachter zugewandten Seite ein Ende einer Pumpenantriebswelle 3 herausragt. Mit diesem Wellenende ist das Abtriebsrad 4 eines Zahnradgetriebes 5 drehfest verbunden.
  • Das Zahnradgetriebe 5 dient der Herstellung der Wirkverbindung des Pumpenaggregats mit einer Drehantriebseinrichtung 6, die einen in der Zeichnung nur angedeuteten, beispielsweise hydraulisch oder elektrisch angetriebenen, Rotationsmotor R umfasst.
  • Die Drehantriebseinrichtung 6 umfasst ein Gehäuse 7, welches am Gehäuse 2 des Pumpenaggregats 1 angeflanscht ist.
  • Wiederum auf der dem Betrachter zugewandten Seite ragt ein Wellenende einer angetriebenen Welle 8 aus dem Gehäuse 7 der Drehantriebseinrichtung 6 heraus. Es ist über eine Schaltkupplung 12 mit einem Antriebsrad 9 verbunden, die wahlweise das Antriebsrad 9 drehfest mit dem Wellenende verbindet oder löst. Das Antriebsrad 9 ist mit dem Abtriebsrad 4 über ein Zwischenrad 10 gekoppelt, welches drehbar in einem Gehäuse 11 des Zahnradgetriebes gelagert ist. Anstatt der Schaltkupplung kann auch eine elastische, nicht schaltbare Kupplung vorgesehen sein, die das Wellenende permanent mit dem Antriebsrad verbindet.
  • Die Verzahnung des Zwischenrads 10 befindet sich im Eingriff mit den Verzahnungen des Antriebsrades 9 und des Abtriebsrades 4. Zwecks Lärmreduzierung sind die Räder des Zahnradgetriebes schräg verzahnt.

Claims (4)

  1. Pumpensystem (100) zum Fördern von Spülflüssigkeit beim Vortrieb oder beim Niederbringen von Bohrungen
    mit einem Pumpenaggregat (1), und mit einer Drehantriebseinrichtung (6) zum Antrieb des Pumpenaggregats (1),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehantriebseinrichtung (6) über ein ein Antriebsrad (9) und ein Abtriebsrad (4) umfassendes Zahnradgetriebe (5) mit dem Pumpenaggregat (1) wirkverbunden ist.
  2. Pumpensystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehantriebseinrichtung (6) ein einziges Wellenende aufweist, mit dem das Antriebsrad (9) drehverbunden ist.
  3. Pumpensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad über eine Kupplung, mit der wahlweise eine drehfeste Verbindung zwischen dem Antriebsrad (9) und dem Wellenende herstellbar ist, mit dem Wellenende verbunden ist.
  4. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zahnräder (4, 9, 10) schräg verzahnt sind.
EP10170292.6A 2005-04-12 2006-02-16 Pumpensystem Ceased EP2241752B2 (de)

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EP2241752A3 EP2241752A3 (de) 2015-12-09
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CN (1) CN101160446B (de)
DE (1) DE102005016884A1 (de)
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RU (1) RU2392414C2 (de)
WO (1) WO2006108466A1 (de)

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