DE2049280A1

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Info

Publication number: DE2049280A1
Application number: DE19702049280
Authority: DE
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1970-10-07
Publication date: 1971-04-22
Also published as: GB1324535A; AU2056770A; IE34566B1; JPS5011605B1; IE34566L; FR2077508A1

Description

ⁿPumpendichtung"

Die Erfindung betrifft Dichtungen für Pumpen, so beispielsweise für Schlammpumpen, welche eine Pumpkammer verwenden, die über ein Einlassventil mit der Saugmehrfachleitung in Verbindung steht. Die Pumpkammer ist über ein Auslassventil mit einer Auslassmehrfachleitung verbunden und steht in direkter Verbindung mit der Kolbenbüchse und dem Kolben der Schlammpumpe. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei einfach wirkenden Pumpen verwendbar, welche zum Pumpen unter hohem Druck stehender, abreibender Medien eingesetzt werden. Dieses Medium wird im Kreislauf beim Bohren von Erdölbohrungen und dergleichen verwendet.

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Patentanwälte DipL-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Gewöhnliche Schlammpumpen der genannten Art verwenden lediglich eine Hochdruckdichtung, welche sich beim Saugtakt des Kolbens entlastet (wenn sich der Kolben vom Hochdruckende zum Niederdruckende der Kolbenbüchse bewegt). Dadurch kann Luft in die Pumpkammer gelangen. Wenn Luft während des Saugtaktes eintreten kann, wird die Pumpe ausserst laut und arbeitet mit einer reduzierten volumetrischen Nutzleistung. Ausserdem wird Luft mit dem zu pumpenden Medium vermischt, so beispielsweise mit dem verschieissenden, unter hohem Druck befindlichen Medium,

_ welches als Kreislaufmittel beim Bohren von Bohrlöchern W verwendet wird.

' Herkömmliche Schlammpumpen verwenden Dichtungslippen an ihrem Hochdruckende und an ihrem Niederdruckende; die Kanten bzw. Lippen am Niederdruckende des Kolbens sind mit einem Schmiermittel, so mit Wasser, Öl dder dergleichen besprüht. Die Dichtungslippen an beiden Enden des Kolbens haben jedoch die Neigung, die Kolbenbüchse sauber zu wischen, so dass eine zu starke Abnutzung an der Hochdruckdichtung auftritt, wenn diese zwischen dem Hochdruckende und dem Niederdruckende der Kolbenbüchse hin- und herbewegt wird.

Demgegenüber wurde mit der vorliegenden Erfindung eine Dichtung für Pumpen geschaffen, deren Kolben zwischen einem Hochdruckende und.einem Niederdruckende innerhalb einer Kolbenbüchse hin- und herbewegbar ist und welche durch ein Schmiermittel geschmiert wird. Die Dichtung ist nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass eine Hochdruckdichtung und eine Niederdruckdichtung am Kolben nahe des Hochdruckendes bzw. nahe des Niederdruckendes zwischen Kolben und Kolbenbüchse angeordnet sind,

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dass die Hochdruckdichtung während des Drucktaktes des Kolbens vom Niederdruckende zum Hochdruckende wirksam ist, um das Schmiermittel zum Hochdruckende zu fördern, ohne dass eine Leckage entlang der Hochdruckdichtung auftritt, dass die Niederdruckdichtung während des Drucktaktes wirksam ist, um das Schmiermittel aufzunehmen und um die Kolbenbüchse zu schmieren, dass die Niederdruckdichtung weiterhin während des Saugtaktes des Kolbens vom Hochdruckende zum Niederdruckende wirksam ist, um eine Leckage atmosphärischen Druckes entlang der Niederdruckdichtung zu verhindern und um die Kolbenbüchse zu schmieren, wodurch eine Abnutzung und eine Überhitzung der Hochdruckdichtung während des Drucktaktes und während des Saugtaktes verhindert wird.

Die verbesserte Dichtung nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung eines einfach wirkenden Kolbens in der Pumpe und erübrigt die Verwendung einer Ladepumpe. Es wird verhindert, dass atmosphärischer Luftdruck über die Niederdruckdichtung und die Hochdruckdichtung in die Pumpkammer gelangt. Automatisch wird die Kolbenbüchse mit einem Schmiermittel geschmiert, um eine Abnutzung und Überhitzung der Hochdruckdichtung zu verhindern. Am Einlass des Hochdruck- und Niederdruckendes der Kolbenbüchse ist jeweils eine Abfasung vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die dargestellten Zeichnungen erläutert.

Fig. i ist eine senkrechte Schnittansieht einer Schlammpumpe zum Pumpen von Bohrschlamm unter Verwendung der verbesserten, erfindungsgemässen Dichtung;

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Fig. 2 ist eine vergrösserte Teilschnittansieht der verbesserten, erfind'ungsgemässen Dichtung unter Verwendung einest im wesentlichen L-förmigen Haltekörpers für die Niederdruckdichtung;

Fig.2'Ä ist eine vergrösserte Teilschnittansieht der Niederdruckdi'chtungj und

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 vergleichbare Ansicht unter Verwendung eines ringförmigen HaltekÖprers für die Druckdichtung.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine einfach wirkende Kolbenpumpe iO dargestellt, welche für Erdölbohrungen und dergleichen geeignet ist, um unter hohem Druck stehenden, reibenden Bohrschlamm zu pumpen.

Der Bohrschlamm tritt von seinem Ursprung (nicht dargestellt) in eine Saugmehrfachleitung 12 ein und bewegt sich über ein Miniassventil 14 in die Puffipkammer l6.

Die verbesserte Dichtung nach der vorliegenden Erfindung ist gemäss Fig. 1 der Zeichnungen mit der Pumpkammer in Verbindung. Wie sich aus den Figuren i, 2 und 3 der Zeichnungen ergibt, ist die Dichtung mit einer Kolbenbüchse 18 versehen. Diese weist ein Hochdruckende HP nahe der Pumpkammer i6 und ein Niederdruckende LP auf. Ein Kolben 20, dessen Kolbenkörper 20b mit Hilfe einer Scheibe 26 und einer Mutter 28 an einer Kolbenstange 20a angebracht ist, ist innerhalb der Kolbenbüchse 18 zwischen dem Hochdruckende HP und dem Niederdruckende LP hin- und herbewegbar.

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Ein Hochdruckdichtungskörper 22, welcher am Kolbenkörper 20b nahe des Hochdruckendes HP angebracht ist, erstreckt sich zwischen Kolbenkäper 20b und Kolbenbüchse 18. Der Hochdruckdichtungskörper 22 weist einen Haltekörper 22a auf, welcher zweckmässigerweise aus Metall oder dergleichen besteht, und einen verstärkten Körper 22b (zweckmässigerweise aus Gummi, so aus Buna N oder dergleichen, aus Gewebe, welches in Radiallage von Schnüren bzw. Stricken verstärkt ist, so aus Nylon oder ähnlichen Materialien). Der verstärkte Körper 22b befindet sich nahe des Haltekörpers 22a. Der Dichtungskörper weist ferner einen Verschleisskörper 22c (in geeigneter Weise aus ^uummi, so aus Buna N oder dergleichen bestehend) nahe des verstärkten Körpers 22b auf, als auch einen Kantendichtungskörper 22d (dem Yerschleisskörper 22c vergleichbar), welcher sich nahe des Haltekörpers 22a und des verstärkten Körpers 22b befindet. Eine Schmiermittelvorrichtung 21, so eine Einlassleitung 21a, erstreckt sich von einer Spülmittelmehrfachleitung (nicht dargestellt), in welcher sich ein Schmier-oder Spülmittel befindet, so Wasser, Dieselöl oder dergleichen. Die Leitung 21 ist in Verbindung mit dem Kolben 20, um das Schmiermittel der Kolbenstange 20a zuzuleiten. Dabei wird Bohrschlamm entfernt, welcher die Hochdruckdichtung 22 passiert hat. Aus Fig. 2 der Zeichnungen ist ersichtlich, dass die Hochdruckdichtung 22 einen nach aussen schräg zulaufenden Teil bzw. eine Lippe 22e nahe des Hochdruckendes HF aufweist. Die Lippe 22e weist einen Schrägungswinkel a von etwa 5-10 Grad auf.

Eine Niederdruckdichtung 24 1st am Kolbenkörper 20b nahe des Niederdruckendes LP und erstreckt sich zwischen dem Kolbenkörper 20b und der Kolbenbüchse 18. Die Niederdruckdichtung 24 ist durch einen porösen Dichtungskörper 24a

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gebildet, welcher durch das Schmiermittel gesättigt werden kann. Der Dichtungskörper 24a weist einen geringen Reibungskoeffizienten auf und ist gegen Abrieb widerstandsfähig. Der poröse Dichtungskörper 24a kann aus ungefülltem CORFAM der Firma Du Pont, Wilmington, Delaware, bestehen. Es handelt sich um ein lederartiges, nicht gewebtes Material mit einer Urethan—Polymer—Sasis, welche mit Polyester verstärkt ist und auf der Wischfläche mit einer Vielzahl von Poren ausgestattet ist. Es können auch Dochtmaterialien aus Leinwand oder aus Filz verwendet werden. Die schalenform!ge Niederdruckdichtung 24 ist mit einem Abstützkörper 24b ausgestattet, welcher in passender Weise aus einem ölresistenten Synthetikgummi aus Buna N oder dergleichen besteht. Der Abstützkörper 24b und der poröse Dichtungskörper 24a sind durch Vulkanisierung miteinander verklebt bzw. verbunden und bilden einen Befestigungsteil 24c und einen dichtenden und schmierenden Teil 24d. Eine Halterung, so der im wesentlichen L-förmige Haltekörper 24e gemäss Flg. 2 der Zeichnungen, wird verwendet, um den Befestigungsteil 24c gegenüber dem Kolbenkörper 20b zu fixieren. Es ist aus Fig. 2 der Zeichnungen ersichtlich, dass sich die Lippe bzw. der abdichtende und schmierende Teil 24d von der A Oberseite des Haltekörpers 24e nach aussen erstreckt. Er bildet dabei einen Winkel b (Fig. 2A), welcher etwa 5 bis 10 Grad entspricht.

Bei der in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellten Anordnung weist die Niederdruckdichtung 24 einen^wesentliehen ringförmigen Haltekörper 24e auf.

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Wie sich aus den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ergibt, halten die Scheibe 26 und die auf den Kolben 20a aufschraubbare Mutter 28 die Hochdruckdichtung 22 am Kolbenkörper 20b. Zusammen mit dem Haltekörper 24e halten sie den Befestigungsteil 24c der Niederdruckdichtung 24 zwischen dem Haltekörper 24e und dem Kolbenkörper 20b.

Wie sich aus Fig. 2A der Zeichnungen ergibt, sollte die Breite A des Befestigungsteils 24c der Niederdruckdichtung 24 grosser sein als die Tiefe d (Fig. 2, 3) λ der Schulter 29 am Kolbenkörper 20b, wodurch der Halte- ™ körper 24e den Befestigungsteil 24c der Niederdruckdichtung 24 zusammendrückt und eine zu starke Verbiegung der Niederdruckdichtung 24 verhindert. Der Abstützkörper 24b drückt die Lippe 24d während des Saugtaktes (Fig. l) vom Hochdruckende HP zum Niederdruckende LP gegen die Kolbenbüchse 18, um mit dieser die erforderliche Abdichtung zu schaffen.

Während des Saugtaktes des Kolbens 20 (Fig. l) vom Hochdruckende HP zum Niederdruckende LP tritt in der Saugmehrfachleitung 12 befindlicher Bohrschlamm in die Pumpkammer 16 ein (welcher sich nunmehr unter unteratmosphäri- M sehern Druck befindet). Dies geschieht über das Einlassventil 14.

Beim Drucktakt des Kolbens 20 vom Niederdruckende LP zum Hochdruckende HP ist der Bohrschlamm bzw. die Bohrtrübe in der Pumpkammer 16 unter überatmosphärischem Druck, was ein Verschliessen des Einlassventils 14 und die Öffnung des Auslassventils 30 hervorruft. Das Ausslassventil 30 ist in Verbindung mit der Pumpkammer 16 und einem Auslass 32.

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Die Hochdruckdichtung 22 ist während des Drucktaktes (Fig. l) des Kolbens 20 vom Niederdruckende LP zum Hochdruckende HP betätigbar, um das Bohrmittel bzvr. den Schlamm zum Hochdruckende HP zu bewegen, ohne dass eine Leckage des Bohr s chi aaunes an der Hochdruckdichtung 22 auftritt. Mittlerweile ist die Niederdruckdichtung 24 während dieses Drucktaktes wirksam, um das Schmiermittel am Kolben 20 aufzunehmen und um während dieses Drucktaktes die Kolbenbüchse 18 zu schmieren. Danach ist während des Saugtaktes des Kolbens 20 vom Hochdruckende

die Niederdruckdichtung

HP zum Niederdruckende LP/wirksam, um eine Leckage atmosphärischen Druckes an der Niederdruckdichtung 24 (und an der Hochdruckdichtung 22) in die Pumpenkammer 16 zu verhindern und in die Kolbenbüchse 18 während des Saugtaktes zu schmieren, wodurch eine Abnutzung und Überhitzung der Hochdruckdichtung 22 verhindert wird.

Zum Zwecke einer erleichterten Einführung des Kolbens und der verbesserten Dichtung in die Kolbenbüchse 18 sind Abfasungen 33 ea Hochdruckende HP und am Niederdruckende LP der Kolbenbüchse 18 vorgesehen.

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Claims

2Q4928Q Ho/Lü PATENTANSPRÜCHE:

1.) Pumpendichtung mit einem in einer Kolbenbüchse zwischen einem Hochdruckende und einem Niederdruckende hin- und herbewegbaren Kolben, welcher durch ein Schmiermittel geschmiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckdichtung (22) und eine Niederdruckdichtung (24) am Kolben (20) nahe des Hochdruckendes (HP) bzw. nahe des Niederdruckendes (LP) zwischen Kolben und Kolbenbüchse angeordnet sind, dass die Hochdruckdichtung während des Drucktaktes des Kolbens vom Niederdruckende zum Hochdruckende wirksam ist, um das Schmiermittel zum Hochdruckende zu fördern, ohne dass eine Leckage entlang der Hochdruckdichtung auftritt, dass die Niederdruckdichtung während des Drucktaktes wirksam ist, um das Schmiermittel aufzunehmen und um die Kolbenbüchse zu schmieren, dass die Niederdruckdichtung weiterhin während des Saugtaktes des Kolbens vom Hochdruckende zum Niederdruckende wirksam ist, um eine Leckage atmosphärischen Druckes entlang der Niederdruckdichtung zu verhindern und um die Kolbenbüchse zu schmieren, wodurch eine Abnutzung und eine Überhitzung der Hochdruckdichtung während des Drucktaktes und während des Saugtaktes verhindert wird.

2. Pumpendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdichtung (22) einen Haltekörper (22a) aufweist, ferner einen verstärkten Körper (22b) nahe des Haltekörpers, einen Abriebkörper (22c) nahe des verstärkten Körpers und einen Eckendichtungskörper (22d), welcher sich nahe des Haltekörpers und des verstärkten Körpers befindet.

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3. Pumpendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdichtung (22) einen schräg nach aussen verlaufenden Teil (22e) nahe des Hochdruckendes aufweist.

4. Pumpendichtung. nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckdichtung (24) einen durch das Schmiermittel sättigbaren, porösen Dichtungskörper (24a) aufweist.

5. Pumpendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Dichtungskörper (24a) einen niederen Reibungskoeffizienten besitzt.

6. Pumpendichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Dichtungskörper abriebresistent ist.

7. Pumpendichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckdichtung einen Stützkörper (24b) nahe des porösen Dichtungskörpers (24a) aufweist.

8. Pumpendichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckdichtung (24) schalenförmig gebildet ist und einen Befestigungsteil (24c) und einen Dichtungsteil (24d) aufweist.

9· Pumpendichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsteil mit Hilfe einer Halterungsvorrichtung (24e) am Kolben befestigt ist»

10. Pumpendichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsteil (24d) vom Kolben schräg nach aussen verlaufend angeordnet ist.

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