DEP0041145DA

DEP0041145DA - Deep well pump

Info

Publication number: DEP0041145DA
Authority: DE
Inventors: Otto Fürth Kriegbaum (Bay.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-04-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeit aus Tiefbrunnen, Bohrlöchern, Schächten usw., vornehmlich solchen grösserer Tiefe.The invention relates to a device for conveying liquid from deep wells, boreholes, shafts, etc., primarily those of greater depth.

Es ist bekannt, aus Bohrlöchern Wasser, Oel o.dgl. mit Hilfe einer auf der Bohrlochsohle angeordneten Kreiselpumpe herauszupumpen, die mittels einer langen Welle mit einem über Tage stehenden Motor verbunden ist. Solche Einrichtungen sind unbefriedigend, weil sie, namentlich bei tiefen Bohrlöchern, einen grossen Aufwand an Baumitteln bedingen und infolge der Reibung in zahlreichen Lagern sehr viel Leistung verzerren.It is known to use water, oil or the like from boreholes. pumped out with the help of a centrifugal pump arranged on the bottom of the borehole, which is connected by means of a long shaft to an above-ground motor. Such devices are unsatisfactory because they require a great deal of construction materials, especially in the case of deep boreholes, and because of the friction in numerous bearings they distort a great deal of power.

Wegen dieser Mängel wurde dazu übergegangen, sogenannte Unterwasser- oder Tauchpumpen zu benutzen. Dabei handelt es sich um einen hierfür entwickelten Elektromotor, der mit derBecause of these shortcomings, a move was made to the use of so-called submersible or submersible pumps. This is an electric motor developed for this purpose, which works with the

Pumpe zusammengebaut und mit dieser als Baueinheit in das Bohrloch einhängbar ist. Bei diesen Aggregaten müssen die Elektromotoren mit einer Tauchglocke versehen sein, welche als Wasserschutz der Wicklung dienen soll. Andernfalls müssen die Motoren als Nassläufer ausgebildet sein, deren gummiisolierte Wicklung im Wasser liegen kann. Es zeigt sich aber, dass die Motoren von Tauchpumpen trotz aller Vorsichtsmassregeln sehr empfindlich und nicht betriebssicher genug sind. Beim Versagen der Tauchglockeneinrichtung bzw. bei der kleinsten Undichtheit der Nassläufer-Wicklung oder der Stromzuführungskabel fällt das ganze Aggregat aus. Werden diese Pumpenaggregate zum Förder von Oel verwendet, so liegt ein weiterer Nachteil in der Gefahr, dass bei Funkenbildung und bei Entstehung von Oelgasen Explosionen sich ereignen. Besonders nachteilig ist aber, dass die Motoren von Tauchpumpen bei der üblichen Zahl von 50 Perioden je Sekunde nur eine Drehzahl von höchsten 3000 Umdrehungen je Minute zulassen. Mit dieser Drehzahl bewältigt aber eine einstufige Kreiselpumpe mittlerer Leistung nur eine Förderhöhe von ungefähr 50 - 60 Meter. Für grössere Bohrtiefen sind daher mehrstufige Tauchpumpen nötig. Diese bedingen aber stärkere Antriebsmotoren, welche ihrerseits wegen ihrer grösseren Abmessungen grösseren Bohrlochdurchmesser voraussetzen. Je grösser der Bohrlochdurchmesser, umso mehr steigt jedoch der Zeit-, Arbeits-, Werkstoff- und Kostenaufwand für die Niederbringung des Bohrlochs. Es sind deshalb bekannte Unterwasser- oder Tauchpumpen mit leistungsmässig und preislich befriedigendem Wirkungsgrade nur für beschränkte Bohrlochtiefen verwendbar.Assembled pump and can be hung with this as a structural unit in the borehole. In these units, the electric motors must be equipped with a diving bell, which is intended to protect the winding from water. Otherwise, the motors must be designed as wet runners, the rubber-insulated winding of which can be in the water. It turns out, however, that the motors of submersible pumps are very sensitive and not reliable enough, despite all precautionary measures. If the diving bell device fails or if there is even the slightest leak in the wet rotor winding or the power supply cable, the entire unit fails. If these pump units are used to deliver oil, there is a further disadvantage in the risk of explosions occurring if sparks and oil gases are formed. However, it is particularly disadvantageous that the motors of submersible pumps only allow a maximum speed of 3000 revolutions per minute with the usual number of 50 periods per second. At this speed, however, a single-stage centrifugal pump of medium power can only manage a delivery head of around 50 - 60 meters. Multi-stage submersible pumps are therefore necessary for greater drilling depths. However, these require more powerful drive motors, which in turn require larger borehole diameters due to their larger dimensions. The larger the borehole diameter, however, the more the time, labor, material and costs involved in driving the borehole increase. They are therefore known underwater or submersible pumps Can only be used for limited borehole depths with a degree of efficiency that is satisfactory in terms of performance and price.

Es wäre möglich, über Tage eine grössere, gewöhnliche Kreiselpumpe aufzustellen, deren Druckwasser zum grössten Teil einer im Bohrloch befindlichen Wasserstrahlpumpe zuzuleiten und deren Nutzwasser zusammen mit ihrem Betriebswasser der über Tage stehenden Kreiselpumpe zuzuführen. Wasserstrahlpumpen haben aber bekanntlich einen sehr schlechten Wirkungsgrad, scheiden also, abgesehen von Abmessungsgründen, für das Fördern von Flüssigkeit aus Bohrlöchern ebenfalls aus.It would be possible to set up a larger, ordinary centrifugal pump above ground, to feed most of its pressurized water to a water jet pump located in the borehole and to feed its service water together with its operating water to the centrifugal pump standing above ground. However, as is well known, water jet pumps have a very poor degree of efficiency, so, apart from reasons of size, they are also ruled out for pumping liquid from boreholes.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss in ebenso einfacher wie fortschrittlicher Weise lösbar, indem an einen über Tage befindlichen Druckmittelerzeuger, z.B. eine Hauptpumpe, ein in das Bohrloch einsetzbarer Maschinensatz angeschlossen ist, der aus einer vom Druckmittel betriebenen Kreiselmaschine, z.B. einer Turbine, und einer von dieser angetriebenen Kreiselpumpe besteht. Vorzugsweise ist die Ausbildung derart getroffen, dass Turbine und Kreiselpumpe eine Maschineneinheit bilden, also als einheitliches Bauganzes gestaltet und ein- und ausbringbar sind. Zweckvoll sitzen Turbinenlaufrad und Pumpenlaufrad auf einer gemeinsamen Welle.According to the invention, the task set can be achieved in a simple and progressive manner by connecting a pressure medium generator located above ground, e.g. a main pump, to a machine set which can be inserted into the borehole and which consists of a centrifugal machine operated by the pressure medium, e.g. a turbine, and one of these driven centrifugal pump. The design is preferably such that the turbine and centrifugal pump form a machine unit, that is to say they are designed as a uniform whole and can be brought in and out. The turbine impeller and pump impeller are expediently seated on a common shaft.

Die Turbine wird von der Hauptpumpe beaufschlagt. Sie versetzt die Kreiselpumpe in Drehung, welche die zu fördernde Flüssigkeit, z.B. Wasser, aus dem Bohrloch ansaugt und es zusammen mit der Betriebsflüssigkeit (z.B. Wasser) der Turbine durch eine Förderleitung der über Tage stehenden Hauptpumpe zuführt. Diese zweigt das Nutzwasser an den Verbraucher ab und leitet das Betriebswasser der Turbine im Bohrloch wieder zu. Für die Wasserführung in der Maschineneinheit bestehen zwei Möglichkeiten. Die Schaltung wird so getroffen, dass die Turbine entweder das gesamte Gefälle bis zum Druck vor der Kreiselpumpe oder nur das Gefälle bis zum Druck hinter der Kreiselpumpe verarbeitet. Im ersteren Falle wird das die Turbine antreibende Wasser aus der Turbine in das Grundwasser der Sohle abgeleitet oder unmittelbar der Saugseite der Kreiselpumpe zugeführt und von dieser zusammen mit dem Nutzwasser der Hauptpumpe zugeleitet. Im zweiten Falle wird das von der Turbine verarbeitete Betriebswasser zusammen mit dem von der Kreiselpumpe geförderten Wasser unmittelbar der Hauptpumpe zugeführt. Die zweite Lösung dürfte, schon aus Gründen besseren Gesamtwirkungsgrades, vorzuziehen sein.The turbine is acted upon by the main pump. It turns the centrifugal pump, which sucks the liquid to be pumped, e.g. water, from the borehole and it together with the operating fluid (e.g. water) of the turbine through a delivery line to the main pump located above the surface. This branches off the process water to the consumer and returns the process water to the turbine in the borehole. There are two options for the water flow in the machine unit. The circuit is made in such a way that the turbine processes either the entire gradient up to the pressure in front of the centrifugal pump or only the gradient up to the pressure behind the centrifugal pump. In the former case, the water that drives the turbine is diverted from the turbine into the groundwater of the bed or directly fed to the suction side of the centrifugal pump and fed from this together with the service water to the main pump. In the second case, the process water processed by the turbine is fed directly to the main pump together with the water delivered by the centrifugal pump. The second solution should be preferable, if only for reasons of better overall efficiency.

Da für die Funktion der aus Turbine und Kreiselpumpe bestehenden Maschineneinheit die Achsschubentlastung von Turbine und Pumpe wichtig ist, so geht ein weiteres Merkmal der Erfindung dahin, das Pumpen- und das Turbinenlaufrad derart anzuordnen, dass ihre Achsschübe einander entgegengerichtet sind, mithin einander weitgehend aufheben. Dieses Gegeneinanderschalten des Turbinen- und des Pumpenlaufrades geschieht durch Anordnung der Turbine und der Pumpe derart, dass beiden das Wasser von oben oder beiden das Wasser von unten zufliesst.Since the axial thrust relief of the turbine and pump is important for the function of the machine unit consisting of turbine and centrifugal pump, a further feature of the invention is to arrange the pump and turbine impellers in such a way that their axial thrusts are directed opposite one another, thus largely canceling out one another. This counter-switching of the turbine and the pump impeller is done by arranging the turbine and the pump in such a way that the water flows in to both of them from above or the water to both of them from below.

Eine weitere Möglichkeit zur Achsschubentlastung besteht in der Verwendung einer an sich bekannten Entlastungsscheibe, die aber hier in weiterer Ausbildung der Erfindung zur Entlastung des ganzen, das Pumpen- und das Turbinenrad umfassenden Läufers dient und so angeordnet ist, dass sie auf der einen Seite unter dem höchsten vorkommenden Druck, nämlich dem Druck vor der Turbine und auf der anderen Seite unter dem niedrigsten Druck, nämlich dem Druck vor der Pumpe steht. Hierdurch ist es möglich, mit einer verhältnismässig kleinen Entlastungsscheibe eine weitgehende Achsschubentlastung zu erreichen.Another possibility for axial thrust relief is the use of a known relief disc, which, however, in a further embodiment of the invention, serves to relieve the entire rotor comprising the pump and turbine wheel and is arranged in such a way that it is located on one side under the The highest pressure occurring, namely the pressure in front of the turbine and on the other hand under the lowest pressure, namely the pressure in front of the pump. This makes it possible to achieve extensive axial thrust relief with a relatively small relief disc.

Der Entlastungsscheibe wird nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung das Druckwasser mit dem Druck vor der Turbine, vorzugsweise durch die als Hohlwelle ausgebildete gemeinsame Welle zugeführt. Es empfiehlt sich, das Druckwasser dabei durch das untere Führungslager der Welle zu dessen Schmierung zu leiten. Deshalb man die Entlastungsscheibe zwischen Kreiselpumpe und dem unteren Führungslager angeordnet sein.According to another characteristic of the invention, the pressure relief disk is supplied with the pressure water at the pressure in front of the turbine, preferably through the common shaft designed as a hollow shaft. It is advisable to guide the pressurized water through the lower guide bearing of the shaft to lubricate it. Therefore, the relief disk should be arranged between the centrifugal pump and the lower guide bearing.

In Weiterentwicklung der auf Entlastung gerichteten Erfindungsvorschläge ist vorgesehen, noch eine besondere Teilentlastung des Turbinenachsschubes dadurch herbeizuführen, dass die die Turbinenbeschaufelung tragende Scheibe des auf der Ein- und Austrittsseite mit einer Spaltdichtung versehenen Turbinenrades mit axialen Bohrungen ausgestattet wird, die zum Druckausgleich aus den beiden Seiten des Turbinenrades dienen. Die Ausbildung kann so getroffen sein, dass das von innen nach aussen durch die Spalte strömende Wasser durch das obere Führungslager der Welle zu dessen Schmierung fliesst. Dieses Spaltwasser wird zweckvoll an der gleichen Stelle wie das Druckwasser für die Entlastungsscheibe entnommen. Zur Vermeidung von Sandeintritt in die Lager und in die Spaltdichtungen kann der Entnahmestelle für das Entlastungs-, Spaltdichtungs- und Schmierwasser ein Filter vorgeschaltet sein.In a further development of the invention proposals aimed at relief, provision is made to bring about a special partial relief of the turbine axle thrust by equipping the turbine wheel bearing the turbine blading with a gap seal on the inlet and outlet side with axial bores, which for pressure equalization from the two sides serve the turbine wheel. The training can be designed in such a way that that Water flowing through the gap from the inside to the outside flows through the upper guide bearing of the shaft to lubricate it. This gap water is expediently taken from the same point as the pressurized water for the relief disc. To prevent sand from entering the bearings and the gap seals, a filter can be connected upstream of the extraction point for the relief, gap seal and lubricating water.

Es empfiehlt sich, die Turbine mit einem Leitapparat und einem Laufrad axialer Bauart zu versehen. Dabei sind die Kanäle allseits offen. Infolgedessen ergibt sich der Vorteil einfacher Fertigung. Besonders wichtig ist der Vorzug, dass diese Ausbildung einen kleinen Gehäusedurchmesser ermöglicht.It is advisable to equip the turbine with a nozzle and an impeller of axial design. The channels are open on all sides. As a result, there is the advantage of simple manufacture. The advantage that this design enables a small housing diameter is particularly important.

Die Pumpe kann ein Laufrad in radialer oder halbaxialer Ausführung erhalten. Gegebenenfalls kann sie auch ein Kanal-Laufrad besitzen. Sie hat vorzugsweise einen einstückigen Ein- und Austrittsleitapparat, dessen Eintrittsteil zugleich als Gehäuse für das Entlastungswasser dienen kann.The pump can have an impeller in a radial or semi-axial design. If necessary, it can also have a channel impeller. It preferably has a one-piece inlet and outlet guide apparatus, the inlet part of which can also serve as a housing for the discharge water.

Es ist gegebenenfalls möglich, dass zur Erzielung eines nach oben gerichteten, dem Eigengewicht des Rotors eingegenwirkenden Axialschubs der Wassereintritt in das Pumpenlaufrad von oben erfolgt. In diesem Falle mag als feststehende Gegenscheibe der Leitradboden dienen.It is possibly possible for the water to enter the pump impeller from above in order to achieve an upwardly directed axial thrust that counteracts the weight of the rotor. In this case, the bottom of the stator may serve as a stationary counter disc.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich auch, die Maschineneinheit mit zwei konzentrischen Rohren zu versehen, an deren Inneres die Leitung für das Betriebswasser der Turbine, an deren Aeusseres die Leitung für das Förderwasser anschliessbar ist. Es besitzt also der Maschinensatz gewissermassen ein Gehäuse aus zwei konzentrischen Zylindern, die mit Anschlusstutzen für die ineinandersteckenden Betriebswasser- und Förderwasserleitungen ausgerüstet sind. Diese Ausbildung begünstigt das Bestreben nach kleinem Baudurchmesser, sodass ein Pumpensatz verhältnismässig grosser Leistung in enge Bohrlöcher einbringbar ist.It also proves to be particularly advantageous to provide the machine unit with two concentric tubes, on the inside of which the line for the operating water of the turbine, on the outside of which the line for the conveyed water can be connected. The machine set therefore has a housing made up of two concentric cylinders, which are equipped with connecting pieces for the process water and conveying water lines that are plugged into one another. This design favors the endeavor for a small construction diameter, so that a pump set of relatively high power can be introduced into narrow boreholes.

Durch die Erfindung sind die eingangs beschriebenen Mängel bekannter Einrichtungen beseitigt. Es entfällt insbesondere die Störanfälligkeit bekannter Tiefbrunnenpumpen. Da die über Tage stehende Hauptpumpe nicht nur durch einen Elektromotor, sondern auch durch einen Treibstoffmotor angetrieben werden kann, so ist die erfindungsgemässe Fördervorrichtung vollkommen unabhängig von einer Stromquelle. Entsprechend der Charakteristik der Hauptpumpe besteht eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an den praktischen Betrieb. Da das Druckmittel über Tage unter jeden erforderlichen Druck gesetzt werden kann, so kann die Kreiselpumpe mit einer dem jeweiligen Bedarf entsprechenden Drehzahl angetrieben werden. Eine somit leicht erreichbare Steigerung der Drehzahl führt aber zu einer erheblichen Erhöhung der Förderhöhe. Damit ist ein weiterer wichtiger Fortschritt verbunden. Weil mit der Drehzahlsteigerung die Fördermenge proportional wächst, kann ohne Minderung der Fördermenge eine kleinere Pumpe, mithin ein engeres Bohrloch Verwendung finden. Dies ist aber schon wegen der Zeitdauer und der Kosten für das Niederbringen eines Bohrloches von grosser Bedeutung. Bei Förderung aus einer Gruppe von Tiefbrunnen ergibt sich der besondere Vorteil, dass das Druckmittel von einer einzigen Hauptpumpe erzeugt werden kann, die mehrere, in unterschiedliche Bohrlöcher eingesetzte Maschinensätze speist. Von dieser einzigen Hauptpumpe kann dann natürlich das aus allen Tiefbrunnen geförderte Nutzwasser den verschiedenen Verbraucherstellen zugeleitet werden. Da sich hierbei eine verhältnismässig grosse Hauptpumpe ergeben wird, so arbeitet diese mit sehr gutem Wirkungsgrad.The deficiencies of known devices described at the outset are eliminated by the invention. In particular, the susceptibility of known deep well pumps to failure is eliminated. Since the main pump standing above ground can be driven not only by an electric motor but also by a fuel motor, the delivery device according to the invention is completely independent of a power source. Depending on the characteristics of the main pump, there is a large degree of adaptability to practical operation. Since the pressure medium can be placed under any required pressure above ground, the centrifugal pump can be driven at a speed corresponding to the respective requirement. An increase in speed that can thus be easily achieved leads to a considerable increase in the delivery head. This is linked to another important step forward. Because the delivery rate increases proportionally with the increase in speed, a smaller pump, and therefore a narrower borehole, can be used without reducing the delivery rate. But this is because of the length of time and the costs of driving a borehole are of great importance. When pumping from a group of deep wells, there is the particular advantage that the pressure medium can be generated by a single main pump that feeds several sets of machines used in different boreholes. From this single main pump, the useful water pumped from all deep wells can of course be fed to the various consumer points. Since this results in a relatively large main pump, it works with very good efficiency.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung erläutert, welche einige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 und 2 in schematischer Darstellung die grundsätzliche Anordnung gemäss der Erfindung nach den beiden angegebenen Schaltungsmöglichkeiten. In Fig. 3 und 4 sind im Längsschnitt zwei Ausführungsbeispiele einer Turbinenpumpe gemäss Fig. 2 dargestellt. In Fig. 5 ist der Längsschnitt einer anderen Ausbildungsform gezeigt.Further features and advantages of the invention are explained in the following description of the drawing, which illustrates some exemplary embodiments of the invention. 1 and 2 show a schematic representation of the basic arrangement according to the invention according to the two circuit options indicated. In FIGS. 3 and 4, two exemplary embodiments of a turbine pump according to FIG. 2 are shown in longitudinal section. In Fig. 5 the longitudinal section of another embodiment is shown.

Der Motor 1 treibt die über Tage stehende Hauptpumpe 2 an, welche das geförderte Wasser teils als Nutzwasser dem Verbraucher z.B. einem Behälter 3, teils als Betriebswasser der im Bohrloch 4 befindlichen Turbine 5 zuführt. Diese bildet mit der von ihr angetriebenen Kreiselpumpe 6 eine bequem ein- und ausbaubare Maschineneinheit.The motor 1 drives the main pump 2 standing above ground, which supplies the pumped water partly as service water to the consumer, e.g. to a container 3, partly as service water to the turbine 5 located in the borehole 4. Together with the centrifugal pump 6 driven by it, this forms a machine unit that can be easily installed and removed.

Bei der Ausbildung nach Fig. 1 gelangt das aus der Turbine 5 austretende Wasser auf die Sohle des Bohrloches oder unmittelbar in die Saugleitung der Pumpe 6, welche ausserdem das Nutzwasser ansaugt und dieses zusammen mit dem Betriebswasser der Turbine zur Hauptpumpe 2 drückt.In the embodiment according to FIG. 1, the water emerging from the turbine 5 reaches the bottom of the borehole or directly into the suction line of the pump 6, which also sucks in the service water and presses it together with the service water of the turbine to the main pump 2.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 2 herrscht hinter der Turbine der gleiche Druck wie auf der Druckseite der Bohrlochpumpe, sodass das aus der Turbine austretende Wasser unmittelbar in die Druckleitung der Pumpe eingeführt werden kann.In the embodiment according to FIG. 2, the same pressure prevails behind the turbine as on the pressure side of the borehole pump, so that the water emerging from the turbine can be introduced directly into the pressure line of the pump.

Die Turbinenpumpe nach Fig. 3 weist zwei konzentrische Rohre 7 und 8 auf. Das Erstere ist an die Rohrleitung anschliessbar, durch welche der Turbine das Betriebswasser zufliesst. Die Letztere wird an die Förderleitung angeschlossen.The turbine pump according to FIG. 3 has two concentric tubes 7 and 8. The former can be connected to the pipeline through which the turbine flows the process water. The latter is connected to the delivery line.

Auf der Hohlwelle 9, welche mittels der beiden Gleitlager 10 und 11 gelagert ist, sitzt die Turbinenbeschaufelung 12 und das Pumpenrad 13. Aus der Turbine fliesst das Betriebswasser über den Krümmer 14 in die Förderleitung 8, während das von der Pumpe durch den Ringraum 15 aus der Bohrlochsohle angesaugte Nutzwasser durch den Ringraum 16 ebenfalls in die Förderleitung 8 gelangt. In dieser strömt das Nutzwasser zusammen mit dem Betriebswasser der Hauptpumpe 2 zu.The turbine blades 12 and the pump wheel 13 sit on the hollow shaft 9, which is supported by the two plain bearings 10 and 11 Useful water sucked in from the bottom of the borehole also passes through the annular space 16 into the delivery line 8. In this, the service water flows to the main pump 2 together with the service water.

Zwischen dem unteren Führungslager 11 und dem Pumpenlaufrad 13 sitzt auf der gemeinsamen Hohlwelle 9 eine Entlastungsscheibe 17, die auf der Oberseite unter dem Druck, steht, der auf der Saugseite der Pumpe herrscht. Das Druckwasser für die andere Seite der Entlastungsscheibe wird dem Rohr 7 am oberen Ende der Hohlwelle 9 an der Stelle 18 entnommen und durch die Hohlwelle 9 hindurch und um deren unteres Ende herum der Entlastungsscheibe 17 zugeführt. Dabei strömt das Druckwasser durch das Führungslager 11 hindurch und übernimmt dessen Schmierung. Sofern die durch das Gleitlager hindurchdringende Flüssigkeit nicht ausreichen sollte, kann das Lager mit besonderen Nuten versehen werden. Auch ist es möglich, ausserhalb des Lagers besondere Umgehungsleitungen in das Maschinengehäuse zu bohren.Between the lower guide bearing 11 and the pump impeller 13 sits on the common hollow shaft 9 a relief disk 17, which is on the upper side under the pressure that prevails on the suction side of the pump. The pressurized water for the other side of the relief disc is taken from the pipe 7 at the upper end of the hollow shaft 9 at the point 18 and through the hollow shaft 9 and around it The lower end is fed around the relief disk 17. The pressurized water flows through the guide bearing 11 and takes over its lubrication. If the liquid penetrating through the plain bearing is insufficient, the bearing can be provided with special grooves. It is also possible to drill special bypass lines into the machine housing outside the bearing.

Der Entnahmestelle 18 am oberen Ende der Hohlwelle 9 ist zweckvoll ein Filter 19 vorgeschaltet, sodass Sand und sonstige Fremdstoffe ferngehalten werden.A filter 19 is expediently connected upstream of the extraction point 18 at the upper end of the hollow shaft 9, so that sand and other foreign matter are kept away.

Die Turbinenpumpe gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 3 vornehmlich dadurch, dass eine zusätzliche Entlastungseinrichtung für das Turbinenrad 12 vorgesehen ist. Dieses ist auf der Einlauf- und auf der Auslaufseite mittels der Spaltdichtungen 20 und 21 gegenüber dem Maschinenkörper abgedichtet, ausserdem mit Bohrungen 22 versehen, welche die beiden Seiten zum Druckausgleich miteinander verbinden. Ein Teil des durch die Bohrung 23 und die Hohlwelle 9 der Entlastungsscheibe 17 zufliessenden Wassers gelangt durch das Lager 24 hindurch, das dabei geschmiert wird, als Sperrwasser zu der Spaltdichtung 20 auf die Einlaufseite der Turbine und infolge der Bohrungen 22 zu der Spaltdichtung 21 auf die Auslaufseite der Turbine.The turbine pump according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 primarily in that an additional relief device is provided for the turbine wheel 12. This is sealed off from the machine body on the inlet and outlet side by means of the gap seals 20 and 21, and is also provided with bores 22 which connect the two sides to each other for pressure equalization. Part of the water flowing through the bore 23 and the hollow shaft 9 of the relief disk 17 passes through the bearing 24, which is lubricated in the process, as sealing water to the gap seal 20 on the inlet side of the turbine and, as a result of the bores 22, to the gap seal 21 on the Turbine outlet side.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist für das Pumpenlaufrad ein es umgebender einsetzbarer Leitapparat 25 vorgesehen, der in einem Stück den Eintrittsteil und Austrittsteil vereinigt. Der Eintrittsteil dieses Leitappara- tes dient dabei gleichzeitig als Gehäuse für das Entlastungswasser der Scheibe 17.In the embodiment according to FIG. 5, a guide apparatus 25 which can be used around it and which unites the inlet part and the outlet part in one piece is provided for the pump impeller. The entry part of this control apparatus tes also serves as a housing for the relief water of the disk 17.

In Abweichung von den erläuterten Beispielen kann die Ausbildung so gewählt werden, dass der Wassereintritt in das Pumpenlaufrad von oben her erfolgt. Dann wirkt der Axialschub nach oben, also dem Eigengewicht des Rotors entgegen. In diesem Falle mag der Leitapparat der Pumpe so ausgebildet sein, dass er gleichzeitig als feststehende Gegenscheibe der Entlastungsvorrichtung dient, während der Laufradboden die eigentliche Entlastungsscheibe bildet. Das Pumpengehäuse ist bei dieser Ausbildung zweckvoll mit ineinander liegenden, taschenförmigen Saug- und Druckkanälen versehen. Auf diese Weise ist eine Vergrösserung des Gehäusedurchmessers vermeidbar.In deviation from the examples explained, the design can be selected so that the water enters the pump impeller from above. The upward axial thrust then counteracts the weight of the rotor. In this case, the diffuser of the pump may be designed in such a way that it simultaneously serves as a stationary counter disc of the relief device, while the impeller base forms the actual relief disc. In this design, the pump housing is expediently provided with pocket-shaped suction and pressure channels lying one inside the other. In this way, an increase in the housing diameter can be avoided.

Wie Fig. 5 zeigt, kann der Maschinensatz in ein stationäres Mantelrohr 26 eingehängt werden, das einen Tragring 27 aufweist, auf welchen sich das Gehäuse der Turbinenpumpe dichtend aufstützt. Wird ein solches Mantelrohr benutzt, so kann das äussere Förderrohr 8 entfallen. Das Mantelrohr ermöglicht einen besonders einfachen und leichten Ein- und Ausbau des Maschinensatzes, sowie des dazugehörigen Saugrohres und des dieses abschliessenden Fussventils. Namentlich bei grossen Einbautiefen bietet das Mantelrohr beachtliche Vorteile. Beim Einbau des Maschinensatzes wird zuerst das Mantelrohr eingebracht, worauf bequem und rasch den Einhängen des Maschinensatzes mit der Betriebswasserleitung erfolgen kann. Beim Ausbau des Maschinensatzes kann das Mantelrohr im Bohrloch verbleiben.As FIG. 5 shows, the machine set can be suspended in a stationary jacket tube 26 which has a support ring 27 on which the housing of the turbine pump rests in a sealing manner. If such a jacket pipe is used, the outer conveyor pipe 8 can be omitted. The jacket tube enables a particularly simple and easy installation and removal of the machine set, as well as the associated suction tube and the foot valve closing it. The jacket pipe offers considerable advantages, especially with great installation depths. When installing the machine set, the casing pipe is inserted first, after which the machine set can be attached to the service water line quickly and easily. When removing the machine set, the casing pipe can remain in the borehole.

Es ist selbstverständlich möglich, sowohl die Pumpe als auch die Turbine mehrstufig auszubilden. Dies kann namentlich bei grosser Pumpenförderhöhe tunlich sein oder, wenn es darauf ankommt, mit mässiger Drehzahl zu arbeiten. Um die dann entsprechend verlängerte, gemeinsame Welle nicht auf die ganze Länge durchbohren zu müssen, kann die Entlastungsvorrichtung zwischen Pumpe und Turbine angeordnet werden.It is of course possible to design both the pump and the turbine in multiple stages. This can be particularly useful when the pump head is high or, when it comes down to it, to work at a moderate speed. In order not to have to drill through the entire length of the then correspondingly lengthened common shaft, the relief device can be arranged between the pump and the turbine.

Das Druckmittel, bei Wasserförderung also das Betriebswasser, braucht der Turbine nicht unbedingt durch eine Hauptpumpe zugeführt zu werden. Es kann auch jeder sonstige geeignete Druckmittelerzeuger Verwendung finden. So kann z.B. die Betriebswasserleitung an eine Druckleitung angeschlossen sein.The pressure medium, i.e. the process water when pumping water, does not necessarily have to be fed to the turbine by a main pump. Any other suitable pressure medium generator can also be used. For example, the service water line can be connected to a pressure line.

Claims

1) Deep well pump, characterized in that a centrifugal pump is combined with a pressure medium turbine to form a machine set which can be inserted into the borehole and which is connected to a pressure medium generator located above ground, e.g. a main pump.

2) deep well pump according to claim 1, characterized in that the turbine and centrifugal pump are connected in such a way that the turbine only processes the gradient up to the pressure behind the centrifugal pump, so that the pressure behind the turbine is equal to the pressure behind the centrifugal pump.

3) deep well pump according to claim 1, characterized in that the turbine and centrifugal pump are connected in such a way that the turbine processes the entire gradient up to the pressure in front of the centrifugal pump, so that the pressure behind the turbine is equal to the pressure in front of the centrifugal pump.

4) deep well pump according to claims 1 - 3, characterized in that the pump and the turbine impeller, the pumped or process water is only supplied from below or from above in order to compensate for the axial thrusts.

5) deep well pump according to claims 1-4, characterized in that the turbine impeller and the pump impeller sit on a common shaft.

6) deep well pump according to claims 1-5, characterized in that a relief disk is connected to the common shaft, which is on the one hand under the pressure in front of the turbine and on the other hand under the pressure in front of the centrifugal pump.

7) Deep well pump according to claims 1-6, characterized in that the common shaft is designed as a hollow shaft through which the pressurized water is fed to the relief disk with the pressure upstream of the turbine.

8) Deep well pump according to claims 1-7, characterized in that the relief disk is arranged between the centrifugal pump and the shaft guide bearing below the centrifugal pump.

9) Deep well pump according to claims 1-8, characterized in that the pressurized water for the relief disc is guided through the shaft guide bearing below the centrifugal pump for its lubrication.

10) deep well pump according to claims 1-9, characterized in that the turbine wheel is provided with a gap seal on the inlet and outlet side and that the two sides of the impeller are connected to one another by holes in the turbine disk.

11) deep well pump according to claim 10, characterized in that sealing water is fed to the gap seals of the turbine through the shaft guide bearing above the turbine for its lubrication.

12) Deep well pump according to claims 1-11, characterized by the upstream connection of a filter in front of the common extraction point for relief, gap seal and lubricating water.

13) Deep well pump according to claims 1 - 12, characterized in that the turbine has an axial guide device and an axial impeller.

14) Deep well pump according to claims 1-13, characterized in that the pump impeller is surrounded by an insertable, one-piece inlet and outlet guide apparatus (Fig. 5).

15) deep well pump according to claim 14, characterized in that the inlet duct of the pump also serves as a housing for the discharge water.

16) Deep well pump according to claims 1 - 12, characterized in that in order to achieve an upwardly directed axial thrust counteracting the weight of the rotor, the water enters the pump impeller from above.

17) Deep well pump according to claims 1-16, characterized in that the pump housing consists of two concentric tubes, on the inside of which the line for the operating water of the turbine, on the outside of which the line for the conveyed water can be connected.

18) Deep well pump according to claim 17, characterized in that a stationary jacket pipe is used as the feed water line, in which the machine set can be suspended in a sealing manner.

19) Deep well pump according to claims 1-18, characterized in that both the pump and the turbine are multi-stage and the relief device is located between the pump and the turbine.

20) Deep well pump system according to claims 1-19, characterized in that a main pump is assigned several deep well pumps used in different boreholes.