DE818607C

DE818607C - Mehrzylindrige Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE818607C
Application number: DEP53845A
Authority: DE
Inventors: Karl Schrader
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-09-04
Filing date: 1949-09-04
Publication date: 1951-10-25

Description

Mehrzylindrige Kolbenpumpe Bei den bekannten, mit einem Taumeltrieb versehenen mehrzylindrigen Kolbenpumpen dient zur Abdichtung des Saugraumes gegen den Druckraum des stillstehenden Pumpengehäuses ein auf der Antriebswelle sitzender Schieber, durch den die eine Hälfte eines ringförmigen, die Welle umgebenden Raumes mit der Saugseite und die andere Hälfte mit der Druckseite verbunden wird. Ein einwandfreies Arbeiten dieses Schiebers ist nur bei völlig reiner Förderflüssigkeit möglich, deshalb werden derartige Pumpen hauptsächlich in hydraulischen Steuereinrichtungen zur Förderung von Drucköl verwendet, wobei sie mit sehr hohen Drehzahlen in der Größenordnung von etwa 6ooo U/min angetrieben werden und Drücke von etwa ioo atü und darüber erzeugen. Da eine derartige mit Taumeltrieb versehene Kolbenpumpe einen geringen Außendurchmesser aufweist und hohe Förderdrücke erzeugen kann, erscheint sie zur Förderung von Flüssigkeiten aus engen Bohrlöchern von großer Tiefe, beispielsweise von Erdöl, besonders geeignet. Wegen des hohen Sandgehaltes des Erdöls würde jedoch die Pumpe, und zwar besonders die empfindliche Schieberabdichtung einem übermäßig starken Verschleiß unterworfen sein, der die bisher bekannten Pumpenbauarten für das fragliche Anwendungsgebiet unbrauchbar macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, .die Nachteile der bekannten Bauarten derartiger Pumpen zu vermeiden und die Pumpe so auszubilden, daß sie auch zur Förderung verunreinigter sandhaltiger Flüssigkeiten, insbesondere von Erdöl aus großen Tiefen, verwendbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine durch das stillstehende Pumpengehäuse geführte senkrechte Welle, die eine unterhalb der Pumpe angeordnete Taumelscheibe antreibt, an ihrem oberen, Ende einen glockenförmigen Drehschieber trägt, der auf der glatten Oberseite des Pumpengehäuses dichtend anliegt und bei seinem Umlauf die Hälfte der Pumpenzylinder mit der Saugseite und die andere Hälfte mit der Druckseite der Pumpe verbindet. Der Drehschieber ist zweckmäßig in axialer Richtung verschiebbar auf der Welle befestigt und in einem den Druckraum der Pumpe nach außen abschließenden Gehäuse angeordnet, an das die Steigleitung angeschlossen ist. Der Drehschieber steht dadurch unter dem Druck der in der Steigleitung befindlichen Flüssigkeitssäule und wird infolgedessen mit diesem Druck auf seine Lauffläche gepreßt, da die Hälfte des Drehschiebers mit dem Pumpensaugraum in Verbindung steht. Dadurch wird auch bei den höchsten Förderdrücken eine gute Abdichtung des Saugraumes gegen den Druckraum erzielt. Diese Abdichtung wird durch etwaigen Verschleiß - der Dichtungsflächen nicht beeinträchtigt. Da bekanntlich sandhaltiges Erdöl ähnlich wie Schmirgel wirkt, und auch bei Herstellung der Pumpenteile aus verschleißfestem Werkstoff, z. B. aus Hartmetall auf die Dauer ein Verschleiß nicht verhindert werden kann, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung der Schiebersteuerung einen vollkommenen Ausgleich des Verschleißes und dadurch eine verhältnismäßig lange Betriebsdauer der Pumpe. Dies ist besonders für die Erdölförderung von großer Bedeutung, da der bei Bohrlöchern von großer Tiefe umständliche und kostspielige Ein- und Ausbau der Pumpe bei Verwendung der vorgeschlagenen Pumpenbauart nur verhältnismäßig selten vorgenommen zu werden braucht. Die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung des Drehschiebers hat noch den weiteren Vorteil, daß bei seinem Umlauf eine Zentrifugalwirkung eintritt, die eine zusätzliche Druckerhöhung der Förderflüssigkeit ermöglicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine von einem Elektromotor mit senkrechter Welle angetriebene mehrzylindrige Kolbenpumpe im Längsschnitt, Fig. 2 im Querschnitt in der Ebene A-B und Fig. 3 im Querschnitt in der Ebene C-D bei abgenommenen Gehäuseoberteil.
Das stillstehende Pumpengehäuse i ist an einem den oberen Abschluß eines Elektromotors 3 mit senkrechter Welle 4 bildenden Lagerdeckel 2 befestigt und mit mehreren, z. B: sechs Zylinderbohi-ungen 5 versehen. Der Motor ist als Drehstrommotor mit flüssigkeitsfester Ständerwicklung und Kurzschlußläufer ausgebildet. In den Zylinderbohrungen 5 des Pumpengehäuses i sind die Pumpenkolben 6 geführt, die mit Rücksicht auf den hohen Förderdruck eine größere Länge haben und an ihrem oberen, den Hubraum begrenzenden Ende mit einer Dichtungsmanschette versehen sind. Das Pumpengehäuse i taucht ebenso wie der Motor 3 in die Förderflüssigkeit ein, die durch in zwei übereinandersliegenden Ebenen angebrachte radiale Kanäle7 in einen die Welle4 ringförmig umgebenden Saugraum 8 eintritt. Unterhalb der Pumpenzylinder 5 ist auf der Welle 4 eine Schiefscheibe 9 befestigt, die mit Rücksicht auf die hohe Drehzahl des Antriebsmotors 3 gut ausgewuchtet ist. Auf ihr ist eine nicht. umlaufende Taumelscheibe io gleitend gelagert. Diese ist mit einer ringförmigen Ausnehmung i i versehen, in die die abgerundeten Köpfe 12 der Kolbenstange 13 eingreifen. Auf dem oberen Ende der Welle ,4 sitzt axial verschiebbar ein glockenförmiger Drehschieber 14, der durch eine auf das Ende der Welle 4 geschraubte Mutter 15 gehalten ist und mit der Welle .4 umläuft. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Drehschieber 14 durch eine senkrechte Querwand 16 in eine mit dem ringförmigen Saugraum 8 in offener Verbindung stehende Saugkammer 17 und eine mit dem Druckraum 21 der Pumpe in Verbindung stehende Druckkammer 18 unterteilt. Der Druckraum 21 ist durch den Gehäuseoberteil 22 begrenzt, an den die Steigleitung angeschlossen ist. Die Querwand 16 ist so ausgebildet, daß die Hälfte aller Pumpenzylinder 5 mit der Saugkammer 17 und die andere Hälfte mit der Druckkammer 18 in Verbindung stehen. Die untere Fläche i9 des Drehschiebers 14 gleitet dichtend auf der glatten Oberseite 2o des Pumpengehäuses i und wird infolge der axialen Verschiebbarkeit des Drehschiebers 14 gegen die Welle 4 durch den Druck der in der Steigleitung befindlichen Förderflüssigkeit auf die Lauffläche 20 gepreßt, so daß die Abdichtung des Saugraumes gegen den Druckraum um so besser ist, je höher der Förderdruck ist. Außerdem wird hierdurch der bei dem sandhaltigen Fördermittel unvermeidliche Verschleiß der Dichtungsflächen i g, 2o vollkommen ausgeglichen. Auch wenn diese stark abgenutzt sein sollten, arbeitet die Pumpe einwandfrei, da der Drehschieber 14 durch den in der Steigleitung herrschenden Flüssigkeitsdruck mit starker Pressung auf seine Lauffläche 2q gedrückt wird, wodurch der Saugraum gut gegen den Druckraum der Pumpe abgedichtet wird.
Die umlaufenden Teile der Welle 4 und des Motors 3 werden in axialer Richtung durch ein Traglager abgestützt, das zweckmäßig innerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist, so daß der Drehschieber 14 nur unter .dem Druck der Förderflüssigkeit steht, aber von dem Gewicht der umlaufenden Teile entlastet ist. Um den Verschleiß seiner Dichtungsflächen gering zu halten, kann an der Oberseite 2o des Pumpengehäuses ein Laufring aus verschleißfestem Werkstoff vorgesehen sein. Auch kann die Dichtungsfläche i9 des Drehschiebers 14 mit einem entsprechenden verschleißfesten Dichtungsring versehen werden.
Die vorgeschlagene Ausbildung des Drehschiebers hat den weiteren Vorteil, daß die radiale Trennwand 16 zwischen seiner Saugkammer 17 und Druckkammer 18 eine Zentrifugalwirkung ergibt, durch die der Förderdruck der Pumpe erhöht werden kann. Man kann an dem Drehschieber noch zusätzliche Einrichtungen wie schaufelartige Ansätze o. dgl. vorsehen, um eine weitere Erhöhung des Förderdruckes zu erreichen.

Claims

PATEN TA NS PR LCHE: i. Mit einem Taumeltrieb versehene mehrzylindrige Kolbenpumpe stehender Bauart, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch das .stillstehende Pumpengehäuse geführte senkrechte Welle, die eine unterhalb des Pumpengehäuses angeordnete Taumelscheibe antreibt, an ihrem oberen Ende einen glockenförmigen Drehschieber trägt, der auf der glatten Oberseite des Pumpengehäuses dichtend geführt ist und bei seinem Umlauf die Hälfte der Pumpenzylinder mit der Saugseite und die andere Hälfte mit der Druckseite der Pumpe verbindet. a. Kolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber auf der Welle verschiebbar befestigt. ist und von einem mit der Druckleitung der Pumpe verbundenen Gehäuse umschlossen ist, derart, daß er durch den Druck der Förderflüssigkeit auf seine Gleitfläche gedrückt wird. 3. Kolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Pumpengehäuse ein ringförmiger, die Welle umschließender Saugraum angeordnet ist, der durch radiale Kanäle mit der von der Förderflüssigkeit überfluteten Außenseite des Pumpengehäuses in Verbindung steht und über den Drehschieber mit den im oberen Teil des Pumpengehäuses befindlichen Hubräumen der Pumpenzylinder verbunden wird. 4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Saugraum unmittelbar über dem Taumeltrieb liegt. 5. Kolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber mit Einrichtungen zur Erzeugung einer Zentrifugalwirkung zwecks zusätzlicher Erhöhung des Förderdruckes der Pumpe versehen ist.