EP2865894B1 - Tauchpumpenaggregat zur Verwendung in einem Bohrloch - Google Patents

Tauchpumpenaggregat zur Verwendung in einem Bohrloch Download PDF

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EP2865894B1
EP2865894B1 EP14003254.1A EP14003254A EP2865894B1 EP 2865894 B1 EP2865894 B1 EP 2865894B1 EP 14003254 A EP14003254 A EP 14003254A EP 2865894 B1 EP2865894 B1 EP 2865894B1
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EP
European Patent Office
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screw pump
bearing
submersible pump
eccentric screw
drive
Prior art date
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Not-in-force
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EP14003254.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2865894A1 (de
Inventor
Eudes Borchardt
Arthur Zinke
Klaus Heizinger
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Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Original Assignee
Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
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Publication date
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121—Lifting well fluids
    • E21B43/128—Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008—Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/103—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type

Definitions

  • the present invention relates to a submersible pump unit for use in a well according to the features of the preamble of claim 1.
  • ESPCP electric submersible screw pump
  • a submersible motor located at the lower end is provided, which drives an eccentric screw pump located above by means of a coupling rod.
  • eccentric screw pumps has the advantage over the conventionally used centrifugal pumps that products with higher viscosity, for example, with higher sand and Paraphinan turnover can be promoted.
  • a bearing arrangement for mounting the coupling rod is usually arranged directly above the submersible motor or above a transmission unit connected to the submersible motor.
  • DE 10258666 A1 describes a submersible pump device for use in a wellbore with a worm or eccentric screw, wherein between the slowly rotating drive and the worm or eccentric screw pump, an axially and radially force-absorbing coupling member is arranged.
  • DE 19848792 C1 describes a submersible pump device for use in a borehole, which comprises a gear and a compensator between the drive and the eccentric screw pump.
  • a gear stage is used to slow down the rotational movement of the input shaft in the transmission housing.
  • the compensator equalizes the lubrication fluid pressure in the transmission housing to the ambient pressure.
  • the compensator is disposed within the gear housing next to the gear stage and integrated into the lubricating fluid circuit.
  • a major disadvantage of these arrangements is that slender and fast-running coupling rods tend to buckle between the drive and screw or eccentric screw due to the prevailing axial force and then start on the housing tube. This leads to friction between coupling rod and housing tube and thus wear of these components, which must be replaced or replaced accordingly frequently.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art, in particular a buckling of the coupling rods is to be prevented due to acting on the coupling rods axial forces.
  • the invention relates to a submersible pump unit for use in a borehole.
  • drill hole is a hole in the ground in order to promote oil and natural gas to understand.
  • the submersible pump unit comprises a screw pump and / or an eccentric screw pump with a longitudinal axis for conveying medium within a riser arranged in the borehole in an upwardly directed conveying direction, that is to say in a conveying direction directed towards the earth's surface.
  • the screw pump and / or eccentric screw pump is preferably driven by a drive, in particular a motor.
  • the submersible pump assembly further includes a bearing assembly. The bearing assembly serves to receive and derive the occurring during operation of the screw pump and / or eccentric screw axial and / or radial forces.
  • the drive via a first coupling rod at one end of the screw pump and / or eccentric screw pump along the longitudinal axis arranged.
  • the bearing assembly is associated with the opposite end of the screw pump and / or eccentric screw along the longitudinal axis via a second coupling rod.
  • the bearing arrangement is thus assigned to the end of the rotor of the worm pump and / or eccentric worm pump facing away from the drive.
  • the drive is preferably arranged below the screw pump and / or eccentric screw pump.
  • a first coupling rod is arranged between the drive and the rotor of the screw pump and / or eccentric screw pump, which transmits the drive energy to the rotor.
  • the bearing arrangement of the submersible pump unit is arranged within the borehole above the screw pump and / or eccentric screw pump.
  • an employed support bearing in O-form This can absorb both axial and radial forces and divert into the surrounding structure, wherein the function of receiving axial and radial forces is divided into a thrust bearing and a radial bearing.
  • the two bearings are braced against each other and there is only a slight tilting play.
  • the bearing arrangement is part of a storage unit.
  • the screw pump and / or eccentric screw pump has a rotor and a stator, wherein a first coupling rod for transmitting the drive energy of the drive is arranged on the rotor between the drive arranged in the downhole and the rotor arranged above the screw pump and / or eccentric screw. Furthermore, a second coupling rod is arranged between the end of the rotor facing away from the drive and the bearing unit.
  • the bearing unit is connected via a fastening device with the second coupling rod and / or with a housing tube surrounding the second coupling rod.
  • the bearing unit may comprise a mechanical seal for sealing the interior of the bearing unit.
  • the sliding ring direction hermetically seals the bearing interior at the lower end of the bearing unit with respect to the conveyed medium.
  • the storage unit is flowed around in the well of funded medium, whereby heat of the bearing assembly is discharged.
  • the bearing unit may further comprise a pressure compensating piston for equalizing the differential pressure between a lubricant of the bearing assembly and the conveyed medium.
  • the pressure balance piston prevents the oil-lubricated bearing unit from being contaminated by contaminated fluid by compensating for the differential pressure between the bearing unit lubricating oil and the pumped fluid.
  • the axial and / or radial forces of the screw pump and / or eccentric screw pump are converted by the bearing unit into a tensile force.
  • the bearing unit instead of supporting the axial force as a compressive force on a bearing arrangement located under the eccentric screw pump, between eccentric screw pump and submersible motor - as conventionally known - this is intercepted in the submersible pump unit according to the invention as a pulling force on a bearing arrangement of the bearing unit located above the screw pump and / or eccentric screw pump and in the flow ,
  • the bearing unit thus serves in particular to protect the coupling rods, since they are relieved of the buckling force.
  • FIG. 1 shows a submersible pump unit 1 with bearing unit 10 for use in a borehole BL.
  • a lining 30 is often provided which stabilizes the borehole BL.
  • the submersible pump unit 1 comprises an eccentric screw pump 3 with a longitudinal axis L, a drive 2, for example a motor M for driving the eccentric screw pump 3, and a bearing assembly 12 for receiving and discharging the axial and / or radial forces occurring during operation of the eccentric screw pump 3.
  • the submersible pump unit 1 is arranged in particular in the borehole BL such that the drive 2 forms the lower end of the submersible pump assembly 1.
  • a riser SR is arranged, in which the liquid flow FS of the pumped medium rises in the conveying direction FR upwards.
  • the eccentric screw pump 3 comprises a pump housing 4 with suction openings 5 for the medium to be conveyed in the conveying direction FR. Furthermore, the eccentric screw pump 3 comprises a stator 7 and a rotor 6. The rotor 6 is connected via a directly driven, arranged in the pump housing 4 coupling rod 8 with the external drive 2. The opposite end of the rotor 6 is connected to the bearing unit 10 via a further coupling rod 9, which is surrounded by a housing tube 20. In particular, the bearing unit 10 thus forms within the borehole BL the upper end of the submersible pump unit 1 and directly adjoins the riser SR.
  • the upper coupling rod 9 is bathed within the housing tube 20 by the liquid flow FS of the pumped medium.
  • the bearing unit 10 is arranged, which in FIG. 2 is shown in detail.
  • a fastening device 40 is provided, which connects the housing tube 20 with the bearing unit 10.
  • FIG. 2 shows a storage unit 10 of a submersible pump unit 1 according to FIG. 1 ,
  • the bearing unit 10 serves in particular to guide the upper coupling rod 9 and to initiate the operation of the eccentric screw pump 3 (cf. FIG. 1 ) occurring axial forces in the surrounding structure.
  • the bearing unit 10 comprises a bearing housing 11 with a bearing arrangement 12 arranged therein.
  • the bearing arrangement 12 causes an axial and radial force-absorbing coupling, which is necessary for the safe operation of the eccentric screw pump 3.
  • This may be, for example, a so-called fixed bearing that can absorb both axial and radial forces and in the surrounding structure, in particular in the bearing housing 11, can derive.
  • a so-called separate bearing arrangement can be used, in which the function recording axial and radial forces is divided into a thrust bearing and a radial bearing.
  • a so-called employed support bearing 13 is used as a bearing assembly 12.
  • thrust bearings and radial bearings is meant a defined bracing of the two bearings against each other.
  • the bearing arrangement 12, 13 can accommodate a greater tilting moment than in an X-arrangement (not shown), since in the O-arrangement the distance of the pressure centers is greater.
  • the upper free end of the bearing unit 10 is arranged and fixed at the lower end of a riser SR. Between bearing assembly 12 and riser SR a pressure compensation piston 15 is provided. With the pressure equalizing piston 15, the differential pressure between the lubricating oil of the bearing assembly 12 and the conveyed medium is compensated. This effectively prevents the oil-lubricated bearing unit 10 is contaminated by contaminated fluid.
  • a slide ring 16 is arranged at the shaft input, that is adjacent to the upper end of the coupling rod 9 and at the lower end or in the lower region of the bearing unit 10.
  • the mechanical seal 16 hermetically seals the interior of the bearing unit 10 to the flow FS of the pumped medium.
  • the storage unit 10 is flowed around by conveying medium, whereby the heat of the bearing assembly 12 of the storage unit 10 is discharged.
  • the axial force is trapped as a tensile force on a located above the eccentric screw 3 and the liquid flow FS bearing unit 10 and thus the underlying coupling rods 8, 9 relieved of the buckling force.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat zur Verwendung in einem Bohrloch gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Tauchpumpen zur Verwendung in einem Bohrloch bekannt, beispielsweise als NSPCP (Netzsch submersible PCP = Tauch-Exzenterschneckenpumpe von Netzsch) oder ESPCP (= elektrische Tauch-Exzenterschneckenpumpe). Bei diesen Tauchpumpen ist ein am unteren Ende befindlicher Tauchmotor vorgesehen, der eine darüber befindliche Exzenterschneckenpumpe mittels einer Kuppelstange antreibt. Die Verwendung von Exzenterschneckenpumpen hat gegenüber den herkömmlicherweise verwendeten Kreiselpumpen den Vorteil, dass Produkte mit höherer Viskosität, beispielswiese mit höheren Sand- und Paraphinanteilen, gefördert werden können.
  • Um die aus dem Förderdruck resultierende Axialkraft aufnehmen zu können, ist üblicherweise eine Lageranordnung zur Lagerung der Kuppelstange unmittelbar oberhalb des Tauchmotors oder oberhalb einer an den Tauchmotor angeschlossenen Getriebeeinheit angeordnet.
  • DE 10258666 A1 beschreibt eine Tauchpumpeneinrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch mit einer Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe, wobei zwischen dem langsam umlaufenden Antrieb und der Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe ein axial- und radial kraftaufnehmendes Kopplungsteil angeordnet ist.
  • DE 19848792 C1 beschreibt eine Tauchpumpeneinrichtung zur Verwendung in einem Bohrloch, die ein Getriebe und einen Kompensator zwischen Antrieb und Exzenterschneckenpumpe umfasst. Eine Getriebestufe dient der Verlangsamung der Drehbewegung der Eingangswelle im Getriebegehäuse. Der Kompensator gleicht den Schmierfluiddruck im Getriebegehäuse an den Umgebungsdruck an. Um die entstehende Wärme der Getriebestufe gleichmäßig auf das Schmierfluid zu verteilen, ist der Kompensator innerhalb des Getriebegehäuses neben der Getriebestufe angeordnet und in den Schmierfluidkreislauf eingebunden.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnungen besteht darin, dass schlanke und schnell laufende Kuppelstangen zwischen Antrieb und Schnecken- oder Exzenterschneckenpumpe aufgrund der vorherrschenden Axialkraft leicht zum Ausknicken neigen und dann am Gehäuserohr anlaufen. Dies führt zu Reibung zwischen Kuppelstange und Gehäuserohr und somit zu Verschleiß dieser Komponenten, die dementsprechend häufig ausgetauscht beziehungsweise ersetzt werden müssen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen, insbesondere soll ein Ausknicken der Kuppelstangen aufgrund von auf die Kuppelstangen wirkenden Axialkräften verhindert werden.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein Tauchpumpenaggregat gelöst, das die Merkmale in dem Patentanspruch 1 umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
    • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat zur Verwendung in einem Bohrloch. Insbesondere ist unter Bohrloch eine Bohrung in den Erdboden hinein zur Förderung von Erdöl und Erdgas zu verstehen. Insbesondere umfasst das Tauchpumpenaggregat eine Schneckenpumpe und / oder eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Längsachse zur Förderung von Medium innerhalb eines im Bohrloch angeordneten Steigrohrs in einer nach oben gerichteter Förderrichtung, das heißt in einer zur Erdoberfläche hin gerichteten Förderrichtung. Die Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe wird vorzugsweise durch einen Antrieb, insbesondere einen Motor, angetrieben. Das Tauchpumpenaggregat umfasst weiterhin eine Lageranordnung. Die Lageranordnung dient der Aufnahme und dem Ableiten der beim Betrieb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe auftretenden Axial- und / oder Radialkräfte.
  • Erfindungsgemäß ist der Antrieb über eine erste Kuppelstange an einem Ende der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe entlang der Längsachse angeordnet. Die Lageranordnung ist über eine zweite Kuppelstange dem gegenüberliegenden Ende der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe entlang der Längsachse zugeordnet. Insbesondere ist die Lageranordnung somit dem den Antrieb abgewandten Ende des Rotors der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe zugeordnet.
  • Bei einer Anordnung des Tauchpumpenaggregats im Bohrloch ist der Antrieb vorzugsweise unterhalb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe angeordnet. Insbesondere ist zwischen dem Antrieb und dem Rotor der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe eine erste Kuppelstange angeordnet, die die Antriebsenergie auf den Rotor überträgt. Die Lageranordnung des Tauchpumpenaggregats ist innerhalb des Bohrlochs oberhalb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als Lageranordnung ein angestelltes Stützlager in O- Form verwendet. Dieses kann sowohl Axialkräfte als auch Radialkräfte aufnehmen und in die umgebende Konstruktion ableiten, wobei die Funktion der Aufnahme von Axial- und Radialkräften auf ein Axiallager und ein Radiallager aufgeteilt ist. Im angestellten Stützlager sind die beiden Lager gegeneinander verspannt und es besteht nur ein geringes Kippspiel.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Lageranordnung Bestandteil einer Lagereinheit. Die Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei zwischen dem im Bohrloch unten angeordneten Antrieb und dem darüber angeordneten Rotor der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe eine erste Kuppelstange zur Übertragung der Antriebsenergie des Antriebs auf den Rotor angeordnet ist. Weiterhin ist zwischen dem den Antrieb abgewandten Ende des Rotors und der Lagereinheit eine zweite Kuppelstange angeordnet.
  • Vorzugsweise ist die Lagereinheit über eine Befestigungseinrichtung mit der zweiten Kuppelstange und / oder mit einem die zweite Kuppelstange umgebenden Gehäuserohr verbunden. Weiterhin kann die Lagereinheit in einem Bereich zwischen der Befestigungseinrichtung und der Lageranordnung eine Gleitringdichtung zum Abdichten des Innenraums der Lagereinheit umfassen. Insbesondere dichtet die Gleitringrichtung den Lagerinnenraum am unteren Ende der Lagereinheit gegenüber dem geförderten Medium hin hermetisch ab.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Lagereinheit im Bohrloch von gefördertem Medium umströmt, wodurch Wärme der Lageranordnung abgeführt wird.
  • Die Lagereinheit kann weiterhin einen Druckausgleichskolben zum Ausgleich des Differenzdrucks zwischen einem Schmiermittel der Lageranordnung und dem geförderten Medium umfassen. Der Druckausgleichskolben verhindert, dass die ölgeschmierte Lagereinheit durch verunreinigtes Fördermedium verschmutzt werden kann, indem er den Differenzdruck zwischen dem Schmieröl der Lagereinheit und dem geförderten Medium ausgleicht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Tauchpumpenaggregat werden die Axial- und / oder Radialkräfte der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe durch die Lagereinheit in eine Zugkraft umgewandelt. Anstatt die Axialkraft als Druckkraft an einer unter der Exzenterschneckenpumpe, zwischen Exzenterschneckenpumpe und Tauchmotor, befindlichen Lageranordnung abzustützen - so wie herkömmlicherweise bekannt - wird diese bei dem erfindungsgemäßen Tauchpumpenaggregat als Zugkraft an einer über der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe und im Förderstrom befindlichen Lageranordnung der Lagereinheit abgefangen. Die Lagereinheit dient somit insbesondere dem Schutz der Kuppelstangen, da diese von der Knickkraft entlastet werden.
    • Figurenbeschreibung
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
    • Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tauchpumpenaggregat mit Lagereinheit zur Verwendung in einem Bohrloch.
    • Figur 2 zeigt eine Lagereinheit eines Tauchpumpenaggregats gemäß Figur 1.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • Figur 1 zeigt ein Tauchpumpenaggregat 1 mit Lagereinheit 10 zur Verwendung in einem Bohrloch BL. In dem Bohrloch BL ist häufig eine Auskleidung 30 vorgesehen, die das Bohrloch BL stabilisiert. Das Tauchpumpenaggregat 1 umfasst eine Exzenterschneckenpumpe 3 mit einer Längsachse L, einen Antrieb 2, beispielsweise einen Motor M zum Antrieb der Exzenterschneckenpumpe 3, und eine Lageranordnung 12 zum Aufnehmen und Ableiten der bei Betrieb der Exzenterschneckenpumpe 3 auftretenden Axial- und / oder Radialkräfte.
  • Das Tauchpumpenaggregat 1 ist insbesondere so im Bohrloch BL angeordnet, dass der Antrieb 2 das untere Ende des Tauchpumpenaggregats 1 bildet. Oberhalb des Tauchpumpenaggregats 1 ist ein Steigrohr SR angeordnet, in dem der Flüssigkeitsstrom FS des geförderten Mediums in Förderrichtung FR nach oben steigt.
  • Die Exzenterschneckenpumpe 3 umfasst ein Pumpengehäuse 4 mit Ansaugöffnungen 5 für das in Förderrichtung FR zu fördernde Medium. Weiterhin umfasst die Exzenterschneckenpumpe 3 einen Stator 7 und einen Rotor 6. Der Rotor 6 ist über eine direkt angetriebene, im Pumpengehäuse 4 angeordnete Kuppelstange 8 mit dem außenliegenden Antrieb 2 verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Rotors 6 ist über eine weitere Kuppelstange 9, die von einem Gehäuserohr 20 umgeben ist, mit der Lagereinheit 10 verbunden. Insbesondere bildet die Lagereinheit 10 innerhalb des Bohrlochs BL somit das obere Ende des Tauchpumpenaggregats 1 und grenzt direkt an das Steigrohr SR.
  • Die obere Kuppelstange 9 wird innerhalb des Gehäuserohrs 20 von dem Flüssigkeitsstrom FS des geförderten Mediums umspült. An dem oberen Ende der Kuppelstange 9, das dem Rotor 6 gegenüberliegt, ist die Lagereinheit 10 angeordnet, die in Figur 2 detailliert dargestellt ist. Insbesondere ist eine Befestigungseinrichtung 40 vorgesehen, die das Gehäuserohr 20 mit der Lagereinheit 10 verbindet.
  • Figur 2 zeigt eine Lagereinheit 10 eines Tauchpumpenaggregats 1 gemäß Figur 1. Die Lagereinheit 10 dient insbesondere der Führung der oberen Kuppelstange 9 und zum Einleiten der beim Betrieb der Exzenterschneckenpumpe 3 (vergleiche Figur 1) auftretenden Axialkräfte in die umgebende Konstruktion. Die Lagereinheit 10 umfasst ein Lagergehäuse 11 mit einer darin angeordneten Lageranordnung 12. Die Lageranordnung 12 bewirkt eine axial- und radial kräfteaufnehmende Kuppelung, die für den sicheren Betrieb der Exzenterschneckenpumpe 3 notwendig ist.
  • Dabei kann es sich beispielsweise um ein so genanntes Festlager handeln, dass sowohl Axial- als auch Radialkräfte aufnehmen und in die umgebende Konstruktion, insbesondere in das Lagergehäuse 11, ableiten kann. Alternativ kann eine so genannte getrennte Lageranordnung verwendet werden, bei der die Funktion Aufnahme von Axial- und Radialkräften auf ein Axiallager und ein Radiallager aufgeteilt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel findet als Lageranordnung 12 ein so genanntes angestelltes Stützlager 13 Verwendung. Unter dem Anstellen von Axiallager und Radiallager versteht man ein definiertes Verspannen der beiden Lager gegeneinander. In der dargestellten O-Anordnung kann die Lageranordnung 12, 13 ein größeres Kippmoment aufnehmen als in einer (nicht dargestellten) X-Anordnung, da in der O-Anordnung der Abstand der Druckmittelpunkte größer ist.
  • Das obere freie Ende der Lagereinheit 10 ist am unteren Ende eines Steigrohres SR angeordnet und befestigt. Zwischen Lageranordnung 12 und Steigrohr SR ist ein Druckausgleichskolben 15 vorgesehen. Mit dem Druckausgleichskolben 15 wird der Differenzdruck zwischen dem Schmieröl der Lageranordnung 12 und dem geförderten Medium ausgeglichen. Dadurch wird wirksam verhindert, dass die ölgeschmierte Lagereinheit 10 durch verunreinigtes Fördermedium verschmutzt wird.
  • Am Welleneingang, das heißt benachbart zum oberen Ende der Kuppelstange 9 und am unteren Ende beziehungsweise im unteren Bereich der Lagereinheit 10 ist eine Gleitringrichtung 16 angeordnet. Die Gleitringrichtung 16 dichtet den Innenraum der Lagereinheit 10 zum Förderstrom FS des geförderten Mediums hin hermetisch ab. Die Lagereinheit 10 wird durch Fördermedium umströmt, wodurch die Wärme der Lageranordnung 12 der Lagereinheit 10 abgeführt wird.
  • Anstatt die Axialkraft - wie herkömmlich - bekannt als Druckkraft an einer unter der Exzenterschneckenpumpe 3, zwischen Exzenterschneckenpumpe 3 und Tauchmotor M, befindlichen Lageranordnung abzustützen, wird die Axialkraft als Zugkraft an einer über der Exzenterschneckenpumpe 3 und im Flüssigkeitsstrom FS befindlichen Lagereinheit 10 abgefangen und somit die darunterliegenden Kuppelstangen 8, 9 von der Knickkraft entlastet.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Tauchpumpenaggregat
    2
    Antrieb
    3
    Exzenterschneckenpumpe
    4
    Pumpengehäuse
    5
    Ansaugöffnung
    6
    Rotor
    7
    Stator
    8
    Kuppelstange
    9
    Kuppelstange
    10
    Lagereinheit
    11
    Lagergehäuse
    12
    Lageranordnung
    13
    angestelltes Stützlager
    15
    Druckausgleichskolben
    16
    Gleitringdichtung
    20
    Gehäuserohr
    30
    Auskleidung
    40
    Befestigungseinrichtung
    BL
    Bohrloch
    FR
    Förderrichtung
    FS
    Förderstrom
    L
    Längsachse
    M
    Motor
    SR
    Steigrohr

Claims (9)

  1. Tauchpumpenaggregat (1) zur Verwendung in einem Bohrloch (BL), umfassend eine Schneckenpumpe und / oder eine Exzenterschneckenpumpe (3) mit einer Längsachse (L), einen Antrieb (2) und eine Lageranordnung (12) zum Aufnehmen. und Ableiten der bei Betrieb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) auftretenden Axial- und / oder Radialkräfte, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb über eine erste Kuppelstange (8) an einem Ende der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) entlang der Längsachse (L) angeordnet ist und dass die Lageranordnung (12) über eine zweite Kuppelstange (9) dem gegenüberliegenden Ende der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) entlang der Längsachse (L) zugeordnet ist.
  2. Tauchpumpenaggregat (1) nach Anspruch 1, wobei das Tauchpumpenaggregat (1) derart im Bohrloch (BL) angeordnet ist, dass der Antrieb (2) im Bohrloch (BL) unterhalb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) angeordnet ist und dass die Lageranordnung (12) des Tauchpumpenaggregats (1) innerhalb des Bohrlochs (BL) oberhalb der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) angeordnet ist.
  3. Tauchpumpenaggregat (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lageranordnung (12) ein angestelltes Stützlager (13) in O- Form ist.
  4. Tauchpumpenaggregat (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Lageranordnung (12) Bestandteil einer Lagereinheit (10) ist.
  5. Tauchpumpenaggregat (1) nach Anspruch 4, wobei die Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) einen Rotor (6) und einen Stator (7) aufweist, wobei zwischen dem Antrieb (2) und dem Rotor (6) der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) eine erste Kuppelstange (8) zur Übertragung der Antriebsenergie des Antriebs (2) auf den Rotor (6) angeordnet ist, wobei zwischen dem den Antrieb (2) abgewandten Ende des Rotors (6) der Schneckenpumpe und / oder Exzenterschneckenpumpe (3) und der Lagereinheit (10) eine zweite Kuppelstange (9) angeordnet ist.
  6. Tauchpumpenaggregat (1) nach Anspruch 5, wobei die Lagereinheit (10) über eine Befestigungseinrichtung (40) mit der zweiten Kuppelstange (9) und / oder mit einem die zweite Kuppelstange (9) umgebenden Gehäuserohr (20) verbunden ist.
  7. Tauchpumpenaggregat (1) nach Anspruch 6, wobei die Lagereinheit (3) in einem Bereich zwischen der Befestigungseinrichtung (40) und der Lageranordnung (12) eine Gleitringdichtung (16) zum Abdichten des Innenraums der Lagereinheit (10) umfasst.
  8. Tauchpumpenaggregat (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Lagereinheit (3) im Bohrloch (BL) von gefördertem Medium umströmt ist, wodurch Wärme der Lageranordnung (12) abführbar ist.
  9. Tauchpumpenaggregat (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Lagereinheit (3) einen Druckausgleichskolben (15) zum Ausgleich des Differenzdrucks zwischen einem Schmiermittel der Lageranordnung (12) und dem geförderten Medium umfasst.
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