DE2907071A1 - Verfahren zum einbringen einer pumpe in ein bohrloch sowie bohrlochpumpe hierfuer - Google Patents

Description

MONO PUMPS LIMITED

Arnfield Works, Audenshaw, Manchester / England

Verfahren zum Einbringen einer Pumpe in ein Bohrloch sowie Bohrlochpumpe hierfür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Pumpe in ein Bohrloch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Bohrlochpumpe hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Das Einbringen einer Pumpe in ein Bohrloch erfolgt üblicherweise dadurch, daß zunächst ein Bohrloch gebohrt wird, sodann ein Futterrohr in das Bohrloch eingeführt wird, um die Erde an den Seitenwänden des Bohrloches abzustützen, wonach erst die Pumpe selbst durch das Futter hindurch abgesenkt wird. Die Pumpe kann verschiedene Bauart besitzen, beispielsweise als Exzenterschneckenpumpe oder gegebenenfalls mehrstufige Kreiselrad-Axialpumpe ausgebildet sein, und wird dadurch in das Bohrloch abgesenkt, daß nacheinander Druckrohrabschnitte und Antriebswellenabschnitte angesetzt und diese ebenfalls in das Futter abgesenkt werden. An der Erdoberfläche ist ein Antriebsmotor vorgesehen, der für den Antrieb der Pumpenelemente die Antriebswelle in Drehung versetzt.

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Wenn Wartungsarbeiten an der Pumpe erforderlich werden, so wird die Antriebswelle vom Antriebsmotor abgenommen und werden das Druckrohr und die Antriebswelle hochgezogen, wobei die einzelnen Abschnitte im Zuge der Aushebung aus dem Bohrloch wieder getrennt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen einer Pumpe in ein Bohrloch hingegen wird zunächst ein Bohrloch in den Erdboden gebohrt, wird ein Pumpengehäuseteil an den untersten Rohrabschnitt eines Bohrlochfutterrohres angesetzt, werden das Gehäuseteil und der Futterrohrabschnitt in das Bohrloch eingeführt, werden zusätzliche Futterrohrabschnitte an den untersten Futterrohrabschnitt angesetzt und wird das so verlängerte Futterrohr bis zur gewünschten Tiefe weiter in das Bohrloch eingeführt, wird in das Futterrohr eine Kreiselrad-Axialpumpe mit einer Mehrzahl von in axialem Abstand liegenden axial durchströmten Kreiselrädern und einer Mehrzahl von Zylinderelementen zwischen den Kreiselrädern mit jeweils festen Leitschaufeln in das Futterrohr eingeführt, wobei eine Antriebswelle am oberen axialen Ende der Pumpe und ein Rohrgehäuse am anderen axialen Ende der Pumpe derart vorgesehen sind, daß das Rohrgehäuse zuerst in das Futterrohr eingeführt wird, und werden im Zuge der weiteren Absenkung zusätzliche Antriebswellenabschnitte angeschlossen bis die Pumpe so weit im Futterrohr abgesenkt ist, daß das Rohrgehäuse das Pumpengehäuseteil erreicht und an diesem angreift.

Bevorzugt wird die Antriebswelle nach der Montage geringfügig angehoben und sodann beispielsweise mit einem Spannfutter im Antriebsmotor geklemmt, so daß die Axialbelastung des Pumpenelementes beseitigt wird.

Die erfindungsgemäße Bohrlochpumpe weist ein Pumpengehäuseteil, eine Mehrzahl von miteinander verbindbaren Bohrlochfutterrohren, von denen das unterste unmittelbar mit einem

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axialen Ende des Gehäuseteiles verbindbar ist, eine Kreiselradpumpe mit einer Mehrzahl von in axialem Abstand voneinander liegenden Kreiselrädern und einer Mehrzahl von dazwischen angeordneten Zylinderelementen mit jeweils festen Leitschaufeln daran, eine Antriebswelle am einen axialen Ende der Kreiselradpumpe und ein Rohrgehäuse am anderen axialen Ende auf, wobei das Rohrgehäuse in das Pumpengehäuseteil einsetzbar und durch Bewegung in Richtung auf das eine axiale Ende wieder aushebbar ist, und wobei die Futterrohre als Druckrohr der Pumpe dienen.

Eine solche Anordnung hat eine Mehrzahl von Vorteilen. Zunächst ist nicht mehr erforderlich, sowohl ein Bohrloch— futterrohr als auch ein Pumpendruckrohr vorzusehen, da das Bohrlochfutterrohr als Druckrohr für die Pumpe dient. Hierdurch ergibt sich eine ganz erhebliche Verminderung der Gesamtkosten der Bohrlochinstallationen. Weiterhin ist es zur Wartung der Pumpe lediglich noch erforderlich, das obere Ende der Antriebswelle vom Antriebsmotor abzukuppeln und hochzuziehen, wodurch das Rohrgehäuse aus dem Pumpengehäuseteil ausgehoben und die gesamte Pumpe hochgezogen wird. Damit ist es nicht mehr erforderlich, die Druckrohrabschnitte zu demontieren, wie dies bislang der Fall war.

Das Pumpengehäuseteil ist bevorzugt mit zwei in axialem Abstand liegenden inneren Sitzflächen versehen, während das Rohrgehäuse mit zwei in axialem Abstand liegenden äußeren Sitzflächen versehen ist, die mit den inneren Sitzflächen zur fluchtenden Ausrichtung des Rohrgehäuses im Pumpengehäuseteil zusammenarbeiten. Die Sitzflächen sind bevorzugt zylindrisch ausgebildet, und der Durchmesser des vom einen axialen Ende der Pumpe entferntliegenden Sitzflächenteiles, also des unteren Sitzflächenteiles, ist geringer als derjenige der oberen Sitzfläche, so daß die Pumpe problemlos in das Pumpengehäuseteil eingeführt

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und wieder aus ihm ausgehoben werden kann.

Bei einer solchen Anordnung ist das Pumpengehäuseteil bevorzugt mit einem sich radial einwärts erstreckenden Vorsprung versehen, während das Rohrgehäuse an seinem unteren Ende mit einer Kerbe od. dgl. versehen ist, die mit dem Zapfen oder Vorsprung zur Verdrehsicherung des Rohrgehäuses und der Zylinderelemente zusammenarbeitet, wobei die Kerbe erweiterte Einlaufsehrägen besitzen kann, um die Einführung des Vorsprungs in die Kerbe zu erleichtern. Die Anordnung ist aber bevorzugt so getroffen, daß bei Einführung des Vorsprungs in die Kerbe sichergestellt ist, daß die Sitzflächen aneinander anliegen.

Die Antriebswelle ist schwenkbeweglich an dem Antriebsmotor durch ein Verbindungsstück wie ein Spannfutter befestigt, wodurch die axiale Position der Pumpe ganz einfach dadurch eingestellt werden kann, daß die Antriebswelle geringfügig angehoben und dann das Spannfutter od. dgl. in seine Klemmstellung überführt wird.

Die Antriebswelle ist bevorzugt mit Stützelementen versehen, die in axialen Abständen entlang der Länge der Antriebswelle angeordnet sind und jeweils eine Nabe mit einer axialen Durchgangsbohrung für den Durchtritt der Antriebswelle, eine Mehrzahl von sich von der Nabe aus nach außen erstreckenden Armen und am äußeren Ende jedes Armes zwei Finger auf, wobei .die Finger zu beiden in ümfangsrichtung liegenden Seiten einer Axialmittelebene des zugeordneten Armes divergieren. Die Stützelemente sind dabei so dimensioniert, daß die Finger an der inneren Wandoberfläche des benachbarten Bohrlochfutterrohres angreifen.

Bei einer solchen Anordnung kann die Abstützung so dimensioniert werden, daß ein Gleitsitz im Bohrlochfutterrohr erzielt wird und eine problemlose Einführung in das Bohrlochfutterrokr möglich ist. Nach der Einführung und dem

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Anlauf der Drehbewegung der Antriebswelle durch Inbetriebsetzen des Antriebsmotors neigt einer der beiden Finger je nach der jeweiligen Drehrichtung der Antriebswelle dazu, sich unter Einspreizung fester an die Innenwand des Futterrohrs anzulegen, so daß dadurch eine automatische Zentrierung der Abstützung im Futterrohr erfolgt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Es zeigt
Fig. 1 schematisch vereinfacht einen Längsschnitt durch eine in ein Bohrloch eingesetzte erfindungsgemäße Bohrlochpumpe und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stutζanordnung zur Lagerung der Antriebswelle im Bohrlochfutter.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Bohrloch bezeichnet, welches in den Erdboden 11 eingebracht ist. Im Bohrloch 10 ist ein Futterrohr angeordnet, welches aus einer Mehrzahl von Abschnitten 12 besteht, die miteinander verschraubt sind. In der Zeichnung ist lediglich der untere Abschnitt 12 veranschaulicht, der über eine große Anzahl von weiteren Abschnitten mit dem oberen Abschnitt 13 verbunden ist, der für den Anschluß des Bohrlochfutters an den Hauptantrieb, beispielsweise einem Elektromotor oder eine Brennkraftmaschine, dient, der ebenfalls nicht näher dargestellt ist. Das untere Ende des Abschnittes 12 ist beispielsweise durch Verschraubung mit einem zylindrischen Pumpengehäuse verbunden. Am unteren Ende des Pumpengehäuses 14 ist der üblichen Weise ein Sieb oder Filter 15 vorgesehen und dort in bekannter Weise befestigt.

Eine Kreiselrad-Axialpumpe 16 wird in das Bohrlochfutterrohr eingeführt und darin gleitend abgesenkt. Die Kreiselrad-Axialpumpe besteht aus einem unteren Pumpengehäuse 17»

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einer Mehrzahl von nachfolgend als Zylinderelementen 18 bezeichneten schüsseiförmigen Elementen, die über dem Pumpengehäuse 17 gestapelt sind und je eine Anzahl von Leitschaufeln 19 aufweisen, die sich nach innen zu Nabenteilen 20 erstrecken. Eine Antriebswelle 21 trägt axial durchströmte Pumpenkreiselräder 22, die zwischen benachbarten Zylinderelementen 18 eingesetzt sind, wobei die Kreiselräder 22 mit den Nabenelementen 20 zusammenpassende Naben 23 und Laufschaufeln 24 aufweisen, welche das zu pumpende Fluid mit Unterstützung der Leitschaufeln nach oben fördern.

Das Rohrgehäuse 14 ist mit unteren und oberen inneren zylindrischen Stützflächen 25 und 26 versehen, wobei der Durchmesser der Stützfläche 25 geringer ist als derjenige der Stützfläche 26. Das Pumpengehäuse 17 hat äußere zylindrische Stützflächen mit solcher Anordnung und Dimensionierung, daß sie mit den Stützflächen 25 und 26 zur Abstützung zusammenarbeiten.

Ein Zapfen oder Vorsprung 27 erstreckt sich von einem Abschnitt der Wand des Rohrgehäuses 14 aus nach innen und greift in eine Kerbe 28 mit Einlaufschrägen 29 im Pumpen— gehäuse 17 ein.

Die Antriebswelle 21 ist mittig im Bohrloch angeordnet und dort über eine Anzahl von Stützelementen 30 zentriert, von denen in Fig. 1 nur eines dargestellt ist. Das Stützelement 30 ist mit weiteren Einzelheiten in Fig. 2 veranschaulicht. Es weist im wesentlichen einen Nabenabschnitt auf, der in federndes Kunststoffmaterial 41 eingesetzt ist, an dem drei am Umfang gleichmäßig verteilte Arme 42 mit jeweils einem Paar von Fingern 43 und 44 vorgesehen ist. Die Finger 43 und 44 divergieren zu beiden Seiten der radialen Symmetrieebene des entsprechenden Armes 42 nach außen. Dadurch wird ein sauberer Gleitsitz der Kunststoffinger 43 und

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im Futterrohr erzielt; bei Drehung der Antriebswelle 21 neigt der Nabenabschnitt 40 zu einer drehenden Mitnahme in der jeweiligen Drehrichtung, so daß je einer der Finger 43 oder 44 jedes Armes 42 stärker an die Wand des Futterrohres angedrückt wird.

Am oberen· Ende ist die Antriebswelle 21 mit einem Spannfutter 45 od. dgl. versehen, welches zwei Teile mit zusammenarbeitenden kegelartigen Oberflächen aufweist, die eine Klemmung der Antriebswelle 21 herbeiführen. Der obere Teil des Spannfutters 45 wird dabei über einen Antriebsmotor 46 angetrieben, der nur schematisch sehr vereinfacht veranschaulicht ist.

Im Betrieb wird zunächst das Bohrloch 10 in der üblichen Weise gebohrt. Danach wird der Sieb oder Filter 15 an das Pumpengehäuseteil 14 angesetzt und wird der erste Futterrohrabschnitt 12 mit dem oberen Ende des Pumpengehäuse— teiles 14 verbunden. Die so gebildete Anordnung wird von oben her in das Bohrloch eingeführt und abgesenkt, wobei weitere Rohrabschnitte angefügt werden, bis die volle Länge des Bohrfutters vorliegt und der Filter 15 im Grund des Bohrloches liegt.

Danach wird eine Auslaßleitung 50 an den obersten Abschnitt 13 des Futterrohres angeschlossen, so daß dieser mit einem Auslaß 51 versehen ist. Die Pumpe selbst, die vormontiert wird, wird mit dem oder den ersten Abschnitten der Antriebswelle 21 verbunden. Die drehenden Pumpenelemente, die Kreiselräder 22, sind dabei zeitweilig gegenüber den ZyIinderelementen 18 stillgesetzt, wozu beispielsweise ein zerbrechliches Element wie ein kleines Holzstück in den Oberteil der Pumpe 16 eingeführt wird.

Die Pumpe wird sodann mittels der Antriebswelle 21 in das Bohrlochfutter eingeführt und abgesenkt, wobei weitere

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Antriebswellenabschnitte angefügt werden, bis schließlich der untere Rand des Rohrgehäuses 17 an dem Vorsprung 27 anstößt. Die Antriebswelle 21 wird sodann so weit gedreht, daß das mitdrehende Rohrgehäuse 17 die Einlaufschräge 29 der Kerbe 28 in den Bereich des Vorsprunges 27 bringt. In dieser Stellung kann die Antriebswelle 21 mit der Pumpe ein kleines Stück weiterrutsehen, bis die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung erreicht ist, in der der Vorsprung voll in die Kerbe 28 eingreift.

Beim Absenken der Pumpe 16 und dem Anfügen zusätzlicher Antriebswellenabschnitte werden diese mit den Stützelementen 30 in geeigneten Axialabständen versehen» Die Stützelemente 30 haben eine Außenabmessung, welche ein freies Gleiten im Bohrloch gestattet, bei Drehung der Antriebswelle 21 jedoch wird in der weiter oben erläuterten Weise einer der Finger 43 oder 44 jedes Armes 42 fest an die Innenwand des Futterrohres angedrückt.

Wenn die Kerbe 21 voll über dem Vorsprung 27 eingefallen ist, so ist das Bohrgehäuse 17 selbst in seiner Endstellung. Der Monteur hebt sodann die Antriebswelle 21 ein kurzes Stückchen an, beispielsweise 5 mm» Dadurch werden die Kreiselräder 22 geringfügig von den Zylinderlementen abgehoben und praktisch die gesamte Axialbelastung im Bereich der Pumpe 16 aufgehoben. Wenn das Spannfutter 45 sodann angezogen wird, so bleibt diese Stellung erhalten. Sodann kann eine Abdeckplatte 52 angefügt werden und ist die Montage beendet.

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MONO PUMPS LIMITED

Arnfield Works, Audenshaw, Manchester / England

Patentansprüche:

Verfahren zum Einbringen einer Pumpe in ein Bohrloch, bei dem ein Bohrloch in den Erdboden gebohrt, in das Bohrloch ein Futterrohr eingeführt und eine Bohrlochpumpe in das Futterrohr eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bohren des Bohrloches ein Pumpengehäuseteil an den untersten Abschnitt des Bohrlochfutterrohres angesetzt wird, daß das Pumpengehäuseteil und der Abschnitt des Futterrohres in das Bohrloch eingeführt werden, daß weitere Futterrohrabschnitte an den untersten Futterrohrabschnitt angefügt und die so gebildete Anordnung weiter in das Bohrloch bis zur gewünschten Tiefe eingeführt wird, daß in das Futterrohr eine Kreiselrad-Axialpumpe eingeführt wird, die eine Mehrzahl von in axialem Abstand liegenden drehbaren Kreiselrädern und eine Mehrzahl von zwischen den Kreiselrädern angeordneten Zylinderlementen aufweist, die je mit festen Leitschaufeln versehen sind, wobei am oberen axialen Ende der Pumpe eine Antriebswelle und am anderen axialen Ende der Pumpe ein Rohrgehäuse vorgesehen sind, derart, daß das Bohrgehäuse als erstes in das Futterrohr eingeführt wird, und daß im Zuge der Absenkung der Pumpe in das Futterrohr weitere Antriebswellenabschnitte angefügt werden, bis das Rohrgehäuse am Pumpengehäuseteil in Eingriff gelangt.

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2. Bohrlochpumpe mit einer Mehrzahl von miteinander verbind— baren Abschnitten eines Bohrlochfutterrohres, mit einer Kreiselradpumpe mit einer Mehrzahl von in axialem Abstand liegenden Kreiselrädern und einer Mehrzahl von dazwischen angeordneten Zylinderelementen, die je mit festen Leitschaufeln versehen sind, und mit einer Antriebswelle an einem axialen Ende der Kreiselradpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselradpumpe (16) ein Pumpengehäuse— teil (14) aufweist, welches direkt an dem Ende des untersten Abschnittes (12) des Bohrlochfutterrohres angeschlossen ist, und ein unteres Rohrgehäuse (17) aufweist, an dem die Zylinderelemente (18) gelagert sind, und daß das Rohrgehäuse (17) in das Pumpengehäuseteil (14) einsetzbar und durch Bewegung in Richtung auf das eine axiale Ende aushebbar ist, so daß das Futterrohr als Druckrohr der Kreiselradpumpe (16) dient.

3. Bohrlochpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuseteil (14) mit zwei in axialem Abstand liegenden inneren Sitzflächen (25, 26) versehen ist, und daß das Rohrgehäuse (17) mit zwei in axialem Abstand liegenden äußeren Sitzflächen versehen ist, die mit den inneren Sitzflächen zur fluchtenden Ausrichtung des Rohrgehäuses (17) im Inneren des Pumpengehäusetexles (14) zus ammenarb ei t en.

4. Bohrlochpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der von dem einen axialen Ende der Kreiselradpumpe (16) entferntliegenden Sitzfläche (25) kleiner ist als derjenige der anderen Sitzfläche (26).

5. Kreiselradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzflächen (25, 26) beide zylindrisch ausgebildet sind.

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6. Bohrlochpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuseteil (14) mit einem sich radial einwärts erstreckenden Vorsprung (27) und das Rohrgehäuse (17) an seinem anderen axialen Ende mit einer Kerbe (28) od. dgl. versehen ist, welche mit dem Vorsprung (27) zur Verdrehsicherung des Rohrgehäuses (17) und der Zylinderelemente (18) zusammenarbeitet.

7. Bohrlochpumpe nach Anspruch 4 oder 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (27) und die Kerbe (28) derart angeordnet sind, daß die Sitzflächen (25, 26) bei Eingriff des Vorsprungs in die Kerbe tragen.

8. Bohrlochpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (21) aus einer Mehrzahl von ineinanderpassenden Abschnitten besteht, daß die Antriebswelle (21) an einen Antriebsmotor (46) anschließbar ist, und daß zur Verbindung zwischen der Antriebswelle (21) und dem Antriebsmotor (46) ein axial einstellbarer oder nachstellbarer Kopplungsteil wie ein Spannfutter (45) vorgesehen ist, welches eine axiale Positionierung der Kreiselräder (22) gestattet.

9. Bohrlochpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (21) in einer Mehrzahl von axial im Abstand liegenden Stutζelementen (30) drehbar ist, und daß die Stützelemente (30) einen Nabenteil (40) mit einer axialen Durchtrittsbolirung für den Durchtritt der Antriebswelle, einer Mehrzahl von sich von dem Nabenteil (40) nach außen erstreckenden Armen (42) und zwei Fingern (43, 44) am Ende jedes Armes im Abstand vom Nabenteil (40) versehen sind, wobei die Finger (43, 44) zu beiden Seiten einer sich axial erstreckenden Radialebene des zugeordneten Armes divergieren und wobei das Stützelement so bemessen ist, daß die Finger an der inneren Wandoberfläche des benachbarten Abschnittes des Bohrlochfutterrohres anliegen.

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