DE102012024683A1 - Pump used for conveying bentonite, has pump main portion which conveys fluid bentonite from drive module, pump module and valve module that are arranged in parallel to each other and are connected through common shaft - Google Patents

Abstract

The pump has a pump main portion which conveys fluid bentonite from drive module (1), pump module (2) and valve module (3). The drive module, pump module and valve module are arranged in parallel to each other for conveying fluid bentonite. The drive module is connected on an angularly offset perforated disc through a common shaft (7) of the drive module, pump module and valve module. The common shaft is arranged in the housing with two main bearings and intermediate bearings. The common shaft is projected beyond the top side and is connected with a drive motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe zum Fördern fluider Medien, insbesondere von Bentonit, der die besondere Eigenschaft besitzt, durch die Aufnahme von Wasser sein Volumen etwa zu vervierfachen und sich dann aufgrund seiner tixotropen Eigenschaften als Gel wie ein Fluid fördern zu lassen, um schließlich vor Ort im Zustand der Ruhe ohne Abgabe von Wasser in den festen Zustand überzugehen.The invention relates to a pump for conveying fluid media, in particular of bentonite, which has the special property to quadruple its volume by the absorption of water and then be promoted as a gel due to its tixotropic properties as a fluid to finally On the ground in the state of rest without transfer of water to the solid state.

Auf diese Weise dient Bentonit beispielsweise dazu, beim Herstellen von Erdbohrungen mit Hilfe von Rammbohrgeräten zunächst während des Gerätevortriebs als Schmiermittel zu fungieren und nach dem Übergang vom flüssigen in den festen Zustand die Wandung der Bohrung mechanisch zu stabilisieren.In this way, bentonite is used, for example, to act as a lubricant in the manufacture of boreholes with the help of Rammbohrgeräten initially during the device propulsion and to mechanically stabilize the wall of the bore after the transition from the liquid to the solid state.

Die Förderung des Bentonits geschieht üblicherweise mit Hilfe von Pumpen, die jedoch infolge der Härte des körnigen Bentonits im Gel mit einer Korngröße von 5 bis 70 μm einem erheblichen, jedoch in der Pumpe selbst örtlich unterschiedlichen Verschleiß unterliegen. Demzufolge ist in der Praxis häufig ein Austausch von Teilen oder je nach dem örtlichen Verschleiß auch der ganzen Pumpe erforderlich. Das geht naturgemäß nur auf Kosten der Betriebszeit einer solche Pumpe und ist dementsprechend mit erheblichen Kosten verbunden.The promotion of bentonite is usually done with the help of pumps, but due to the hardness of the granular bentonite in the gel with a particle size of 5 to 70 microns subject to a considerable, but locally locally different wear. As a result, replacement of parts or, depending on the local wear, the entire pump is often required in practice. This is naturally only at the expense of the operating time of such a pump and is therefore associated with considerable costs.

Der Erfindung liegt demgemäß das Problem zugrunde, den verschleißbedingten Ausfall derartiger Pumpen zeitlich zu verkürzen und darüber hinaus auch hinsichtlich des apparativen Aufwandes dabei zu verbilligen.The invention is therefore based on the problem of shortening the wear-related failure of such pumps in terms of time and, moreover, to cheapen it in terms of the expenditure on equipment.

Die Lösung dieses Problems besteht nun darin, die Pumpe in mindestens drei funktionale und insbesondere für sich jeweils leicht austauschbare Baugruppen zu unterteilen und diese lösbar miteinander zu verbinden. Dies ist möglich, wenn die Pumpe im Wesentlichen aus einem Antriebsmodul, einem Pumpenmodul und einem Ventilmodul besteht, die sich entsprechend ihrer jeweils unterschiedlichen mechanischen Belastung einzeln rasch auswechseln und reparieren oder austauschen lassen. Dabei bestehen diese Baugruppen vorzugsweise aus mindestens drei jeweils in Reihe parallel zueinander angeordneten Fördersträngen.The solution to this problem is now to divide the pump into at least three functional and in particular for each easily replaceable modules and to connect them detachably. This is possible if the pump consists essentially of a drive module, a pump module and a valve module, which can be exchanged and repaired or replaced individually according to their respective different mechanical load individually. In this case, these assemblies preferably consist of at least three each in series parallel conveyor belts.

In dem Antriebsmodul sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen geraden, unverkröpften Welle mindestens drei gegeneinander winkelversetzte Exzenterscheiben angeordnet. Durch den Einsatz von Hub- bzw. Exzenterscheiben ist es erstmalig möglich, große dimensionierte Kugellager in diesem Bereich einzusetzen. Üblicherweise werden bei einer Kurbelwelle geteilte Bronzebüchsen verwendet. Die Antriebswelle kann dabei in einem Gehäuse mit zwei Hauptlagern und mindestens zwei Zwischenlagern angeordnet sein, das mit Schmieröl gefüllt sein kann. Als Antrieb dient vorzugsweise eine Welle, die das Gehäuse überragt und außerhalb des Gehäuses kopfseitig mit mindestens einem Antriebsmotor verbunden ist. Erst der Einsatz einer geraden, unverkröpften Antriebswelle ermöglicht den Einsatz von Zwischenlagern und läßt eine leichte Montage/Demontage der Getriebekomponenten zu. Diese Zwischenlager verringern die freitragende Länge für eine Durchbiegung der Welle. Somit genügt ein geringerer Wellenquerschnitt.In the drive module at least three mutually angularly offset eccentric discs are preferably arranged on a common straight, untwisted shaft. Through the use of lifting or eccentric discs, it is possible for the first time to use large-sized ball bearings in this area. Usually split bronze bushes are used in a crankshaft. The drive shaft can be arranged in a housing with two main bearings and at least two intermediate bearings, which can be filled with lubricating oil. The drive is preferably a shaft which projects beyond the housing and is connected outside the housing on the head side with at least one drive motor. Only the use of a straight, untwisted drive shaft allows the use of intermediate bearings and allows easy assembly / disassembly of the transmission components. These intermediate bearings reduce the unsupported length for a deflection of the shaft. Thus, a smaller shaft cross section is sufficient.

Die Exzenterscheiben können jeweils im Kopflager bzw. im Lagerring einer Pleuelstange angeordnet sein, deren Bolzenauge auf einem Querbolzen eines in einer Hülse hin- und herbeweglichen Kreuzkopfes gelagert ist. Der Kreuzkopf kann dann über eine zweigliedrige und daher teilbare Zwischenstange mit dem Kolben einer Ventilpumpe verbunden sein.The eccentric discs can each be arranged in the head bearing or in the bearing ring of a connecting rod, the pin eye is mounted on a transverse pin of a reciprocating in a sleeve and cross-head. The crosshead can then be connected via a two-part and therefore divisible intermediate rod with the piston of a valve pump.

Auf diese Weise läßt sich einerseits über mehrere, beispielsweise drei Sektionen der Pumpe fluider Bentonit fördern und bietet andererseits die mehr- bzw. dreiteilige Konstruktion der Pumpe die Möglichkeit, bei optionaler Zugänglichkeit während des Herstellens oder einer Reparatur der mechanisch zu bearbeitenden Flächen sowie infolge des vergleichsweise geringen Gewichts der einzelnen Baugruppen vereinfachten Bearbeitung und Montage der Module, diese einzeln oder auch gleichzeitig ausbauen und wieder einbauen oder auch ersetzen zu können.In this way, on the one hand on several, for example, three sections of the pump fluid bentonite promote and on the other hand offers the multi or three-piece construction of the pump the possibility of optional accessibility during manufacture or repair of the surfaces to be machined and as a result of the comparatively low weight of the individual assemblies simplified processing and assembly of the modules, these individually or simultaneously remove and reinstall or replace.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment of the drawings schematically illustrated in the drawings. Showing:

1 eine perspektivische Darstellung der Pumpe, 1 a perspective view of the pump,

2 die in 1 dargestellte Pumpe in einer Explosionsdarstellung, 2 in the 1 illustrated pump in an exploded view,

3 eine perspektivische Draufsicht auf den Antriebsmodul, 3 a perspective top view of the drive module,

4 eine weitere Draufsicht auf den Antriebsmodul mit den Lagern der Antriebswelle, 4 a further plan view of the drive module with the bearings of the drive shaft,

5 einen Längsschnitt des Antriebsmoduls nach der Linie A-B in 1, 5 a longitudinal section of the drive module after the line AB in 1 .

6 einen Längsschnitt des Ventilmoduls ebenfalls nach der Linie A-B in 1, 6 a longitudinal section of the valve module also after the line AB in 1 .

7 einen Längsschnitt durch die ganze Pumpe mit dem Arbeitswinkel des Pleuels wiederum nach der Linie A-B in 1 und 7 a longitudinal section through the whole pump with the working angle of the connecting rod in turn after the line AB in 1 and

8 einen Längsschnitt durch herkömmliche Kurbelwellenpumpe. 8th a longitudinal section through conventional crankshaft pump.

Die Pumpe besteht nach der Darstellung in 1, 2 aus drei Modulen, einem Antriebsmodul 1, einem Pumpenmodul 2 und einem Ventilmodul 3, die lösbar mittels Schrauben 4 miteinander verbunden sind und drei parallel zueinander verlaufende Förderstränge bilden.The pump is as shown in 1 . 2 from three modules, a drive module 1 , a pump module 2 and a valve module 3 , which can be removed by means of screws 4 are interconnected and form three parallel conveyor strands.

Der Antriebmodul 1 enthält in einem Gehäuse 5 mit einer Deckelkappe 6 eine einfache, d. h. durchgehende Welle 7, die in der Gehäusewandung sowie in Zwischenwänden 8, 9 in vier Lagern 10, 11, 12, 13 gelagert ist (4). Die Zwischenwände stabilisieren das verhältnismäßig leicht gebaute Gehäuse 5. Die Welle 7 ist über eine Verzahnung, alternativ über Keile 14 (5) leicht lösbar mit Lochscheiben 15 verbunden, mit denen sie infolge ihrer exzentrischen Lagerung in den Scheiben wie eine Kurbelwelle wirkt; sie überragt das Gehäuse 5 zweiseitig und ist außerhalb des Gehäuses mit einem oder auch zwei nicht dargestellten Antriebsmotoren verbunden.The drive module 1 Contains in a housing 5 with a lid cap 6 a simple, ie continuous wave 7 , in the housing wall and in partitions 8th . 9 in four camps 10 . 11 . 12 . 13 is stored ( 4 ). The partitions stabilize the relatively lightly built housing 5 , The wave 7 is about a gearing, alternatively about wedges 14 ( 5 ) easily detachable with perforated discs 15 connected, with which it acts as a crankshaft due to their eccentric bearing in the discs; It towers over the case 5 two-sided and is connected outside the housing with one or two drive motors, not shown.

Die Lochscheiben 15 sind ihrerseits in je einem Lagerring 16 des Pleuelkopfes 17 an je einer kurzen Pleuelstange 18 drehbar gelagert.The perforated discs 15 are in turn each in a bearing ring 16 of the connecting rod 17 on each a short connecting rod 18 rotatably mounted.

Um ihr Gewicht und die Unwucht durch die Exzentrizität zu verringern, sind die Lochscheiben 15 jeweils mit einer sichelförmigen Öffnung 19 versehen. Das Bolzenauge 20 der Pleuelstange 18 befindet sich in geringem Abstand von dem Pleuelkopf 17, womit vorteilhafterweise ein nur kleiner Schwenkwinkel des Pleuels und demgemäß entsprechend geringen vertikalen Wellen- und Lagerbelastungen verbunden sind. Das gilt auch für einen Querbolzen 21 im Bolzenauge 20 der Pleuelstange 18. Das Bolzenauge ist über den Querbolzen 21 in einem Kreuzkopf 22 (cross head) gelagert, der verschiebbar in einer ortsfesten Hülse 23 gelagert ist. Die Hülse 23 besteht aus zwei Lagen, einer äußeren, mit dem Gehäuse verschweißten Lage sowie einer inneren, leicht austauschbaren Verschleißlage. Der Kreuzkopf 22 ist mit einer zweigliedrigen Zwischenstange 24 verbunden. Diese Zwischenstange dient als Verbindung zum Kolben 25 einer Pumpe 26, die über die Schraubbolzen 4 mit dem Ventilmodul 3 verbunden ist (5, 6).To reduce their weight and imbalance due to the eccentricity are the perforated discs 15 each with a crescent-shaped opening 19 Mistake. The bolt eye 20 the connecting rod 18 is located at a small distance from the connecting rod 17 , whereby advantageously only a small pivot angle of the connecting rod and accordingly correspondingly low vertical shaft and bearing loads are connected. This also applies to a cross bolt 21 in the pin eye 20 the connecting rod 18 , The bolt eye is over the cross bolt 21 in a crosshead 22 (cross head) stored, which is displaceable in a stationary sleeve 23 is stored. The sleeve 23 consists of two layers, an outer layer welded to the housing and an inner, easily replaceable wear layer. The crosshead 22 is with a bipartite tie rod 24 connected. This intermediate rod serves as a connection to the piston 25 a pump 26 that over the bolts 4 with the valve module 3 connected is ( 5 . 6 ).

Der Zylinder 27 der Kolbenpumpe 26 ist nach vorne hin mit einem Pumpenraum 28 eines Ventilblocks 29 verbunden. Dieser Ventilblock 29 enthält zwei einander gegenüberliegende Ventile 30, 31, von denen eines als Saugventil 30 mit einem Saugstutzen 32 und das andere als Druckventil 31 mit einem Druckstutzen 33 ausgebildet ist. Der Saugstutzen 32 ist über eine Saugleitung mit einem Fluidbehälter und der Druckstutzen 33 über eine Druckleitung mit einem Verbraucher verbunden. Diese Ventile versorgen im Takt mit der Ventil- bzw. Kolbenpumpe 26 beispielsweise ein Rammbohrgerät, über dessen Bohrkopf die Bentonitsuspension im Bereich der Wandung einer Erdbohrung zur Stabilisierung der Bohrungswandung eingebracht wird.The cylinder 27 the piston pump 26 is forward with a pump room 28 a valve block 29 connected. This valve block 29 contains two opposing valves 30 . 31 , one of which as a suction valve 30 with a suction nozzle 32 and the other as a pressure valve 31 with a discharge nozzle 33 is trained. The suction nozzle 32 is via a suction line with a fluid container and the discharge nozzle 33 connected via a pressure line to a consumer. These valves supply in time with the valve or piston pump 26 For example, a ram boring machine, via the drill bit, the bentonite suspension is introduced in the region of the wall of a well bore for stabilizing the bore wall.

Ein weiterer Vorteil der kompakten Bauweise der Exzenterscheiben mit ihrer Exzentrizität 34 stellt der daraus resultierende Arbeitswinkel des Pleuels 35 dar (7). Dieser Arbeitswinkel beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 17° im Vergleich zu einem Arbeitswinkel von 34° bei der herkömmlichen Bauweise nach 8. Ein derartig großer Unterschied tritt bei allen Varianten der erfindungsgemäßen Lehre auf. Mit diesem kleineren Arbeitswinkel verbunden sind entsprechend geringere Belastungen durch Querkräfte für die Lager und die Kreuzkopfhülse, und deren Verschleiß bzw. Lebensdauer wird demgemäß optimiert.Another advantage of the compact design of the eccentric discs with their eccentricity 34 represents the resulting working angle of the connecting rod 35 dar ( 7 ). This working angle is in the illustrated embodiment, 17 ° compared to a working angle of 34 ° in the conventional construction after 8th , Such a large difference occurs in all variants of the teaching of the invention. Associated with this smaller working angle are correspondingly lower loads due to lateral forces for the bearings and the crosshead sleeve, and their wear or life is accordingly optimized.

Als Vergleich ist der große Arbeitswinkel des Pleuels 35 bei einer herkömmlichen Kurbelwellenpumpe in 8 dargestellt.As a comparison, the large working angle of the connecting rod 35 in a conventional crankshaft pump in 8th shown.

Claims (9)

Pumpe, insbesondere zum Fördern von fluidem Bentonit aus mindestens drei lösbar miteinander verbundenen zusammenwirkenden Baugruppen (1, 2, 3).Pump, in particular for conveying fluid bentonite from at least three releasably interconnected cooperating assemblies ( 1 . 2 . 3 ). Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen (1, 2, 3) drei parallel zueinander in Reihe angeordnete Förderstränge bilden.Pump according to claim 1, characterized in that the assemblies ( 1 . 2 . 3 ) form three parallel to each other arranged in series conveyor trains. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2 aus einem Antriebsmodul (1), einem Pumpenmodul (2) und einem Ventilmodul (3).Pump according to claim 1 or 2 from a drive module ( 1 ), a pump module ( 2 ) and a valve module ( 3 ). Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsmodul (1) auf einer gemeinsamen Welle (7) mindestens drei gegeneinander winkelversetzte Lochscheiben (15) angeordnet sind.Pump according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that in the drive module ( 1 ) on a common wave ( 7 ) at least three mutually angularly offset perforated discs ( 15 ) are arranged. Pumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) in einem Gehäuse (5) mit zwei Hauptlagern (10, 13) und mindestens zwei Zwischenlagern (11, 12) angeordnet ist.Pump according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the shaft ( 7 ) in a housing ( 5 ) with two main bearings ( 10 . 13 ) and at least two interim storage facilities ( 11 . 12 ) is arranged. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (7) das Gehäuse (5) überragt und kopfseitig mit mindestens einem Antriebsmotor verbunden ist.Pump according to claim 5, characterized in that the shaft ( 7 ) the housing ( 5 ) surmounted and connected on the head side with at least one drive motor. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheiben (15) jeweils im Lagerring (16) eines Pleuelkopfes (17) angeordnet sind, dessen Bolzenauge (20) auf Querbolzen (21) eines in einer Hülse (23) hin- und herbeweglichen Kreuzkopfs (22) gelagert ist. Pump according to one of claims 4 to 6, characterized in that the perforated discs ( 15 ) each in the bearing ring ( 16 ) of a connecting rod ( 17 ) whose bolt eye ( 20 ) on cross pins ( 21 ) one in a sleeve ( 23 ) reciprocating crosshead ( 22 ) is stored. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kreuzkopf (22) über eine zweigliedrige Zwischenstange (24) mit dem Kolben (25) einer Ventilpumpe (26) verbunden ist.Pump according to claim 7, characterized in that each crosshead ( 22 ) via a bipartite intermediate rod ( 24 ) with the piston ( 25 ) of a valve pump ( 26 ) connected is. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenräume (28) über Saugventile (30) mit einem Fluidbehälter und über Druckventile (31) mit Verbrauchsleitungen verbunden sind.Pump according to claim 8, characterized in that the pump rooms ( 28 ) via suction valves ( 30 ) with a fluid container and via pressure valves ( 31 ) are connected to power lines.

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