[發明專利]泵設備

在審

• 申請號: 201510368464.2
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN105221128A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·赫爾曼;沃爾克·米德爾曼;萊茵哈德·克恩舍;漢斯·施勒
• 申請（專利權）人: 福伊特專利有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;張建濤

技術領域

本發明涉及一種用于將流體引入到土層，尤其是包含氣體的土層中的泵設備，用以在土層中產生透氣的結構，其中，泵設備布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛上。

背景技術

巖氣或頁巖氣通過“液力壓裂法(HydraulicFracturing)”或者簡稱壓裂法獲得。為了可以以此完全輸送氣體，所必需的是：使土層具有裂縫，通過裂縫使氣體可以漏出。

為了產生人為的裂縫而實施定向鉆孔，然后通過定向鉆孔，在非常高的壓力(直至1500bar)下將流體擠壓進周圍的土層中，從而在孔路周圍產生透氣的結構。流體“壓裂流體(Fracfluid)”通常由水、沙和化學物質構成。

在此所使用的泵設備通常布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛上，從而可以將這些泵設備輕易地從一個孔洞向另一孔洞運輸。

這種迄今幾乎唯一地使用的泵設備通常由內燃機(柴油機或燃氣機)、多擋位傳動裝置和泵構成。這可以是柱塞泵或活塞泵。

傳動裝置基本上指的是具有至多八個擋位的自動傳動裝置，其中，在壓裂法中由于特殊的運行類型，擋位的負載在所述擋位上是不同地分配的，并且尤其是在泵設備啟動時發生負載峰值。

另外的且相當大的問題是在這些泵設備的傳動系中的振動負載。該振動負載決定性地通過泵來確定，并且可以附加地通過內燃機增強。必須指出，由轉動振動引起的交變力矩在這種傳動系運行時是如下程度地大，即，發生高磨損以及經常性的傳動裝置損壞，這導致必須更換傳動裝置。為了避免這種情況，相對短的維護間隔是必要的。

發明內容

本發明的任務是提出一種泵設備，其不具有所提到的缺點。

根據本發明，該任務利用根據權利要求1的泵設備來解決。另外的有利的設計方案和優選的解決變型方案在從屬權利要求中描述。

所提出的泵設備的特征在于，在泵與泵馬達之間布置有液力機，尤其是液力轉換器。

通過使用液力轉換器得到有益于泵設備的運行可靠性和運行方式的重要優點。

使用液力轉換器使驅動馬達與泵之間的機械的多擋位傳動裝置變得多余。在輸出裝置上的轉速和轉矩依賴于驅動狀態地自動、無極且無牽引力中斷地調節。在馬達負載和馬達轉速方面是可變的驅動馬達的情況下，沒有導向葉片調節裝置的液力轉換器通常是足夠的。此外，實現了泵馬達與泵的振動解耦，這導致延長了所有部件的使用壽命，并且減小了維護范圍。

即使在低轉速的情況下，經由轉換器也可以傳遞高的轉矩，由此，尤其顯著改進了泵的啟動特性。此外，在轉換器排空的情況下，泵馬達可以完全無負載地達到運行轉速。

在緊急情況下，轉換器經由快速排空、緊急停止功能可以非常快地進行排空，由此，使泵和泵馬達彼此解耦。

在優選的實施方案中，液力轉換器直接用法蘭連接在驅動馬達上。替選地，可以在驅動馬達與轉換器之間設置有萬向軸連接部。泵優選經由萬向軸與轉換器連接。

轉換器可以實施為單級轉換器或多級轉換器。使用哪種轉換器主要依賴于所需的驅動類型或所需的功率。

替選地，也可以使用具有可調節的導向葉片的液力轉換器。在當需要拓展特性曲線(負載范圍和轉速范圍)時，或者當特性曲線由于以恒定轉速運行的驅動馬達而受到限制時，這尤其是有利的。

為了冷卻工作流體例如油，液力轉換器具有冷卻回路。該冷卻回路可以與驅動馬達的冷卻回路和/或運輸車輛的驅動機的冷卻回路連接。所需的冷卻功率因此可以更好地匹配需求。此外，可以較小地設計各個冷卻回路，從而使在運輸車輛上的所需的空間需求總體上變小。在有利的實施方案中，液力轉換器也可以具有單獨的冷卻回路并獨立地運行。

在另一有利的實施方案中，驅動馬達可以是電驅動機。通過與液力轉換器相組合地使用電驅動機，可以取消變頻器。以與導向葉片調節裝置相組合的方式可以拓展特性曲線范圍。

根據本發明的泵設備的另外的特征由下面的參考附圖對優選的實施例的描述得出。

附圖說明

下面，借助附圖詳細闡述本發明。其中：

圖1示出根據現有技術的泵設備；

圖2示出具有液力轉換器的泵設備；

圖3示出具有用法蘭連接的液力轉換器的泵設備；

圖4示出冷卻回路。

具體實施方式

圖1示出了根據現有技術的泵設備。泵設備1包括泵馬達2、自動傳動裝置3和泵4。泵4經由萬向軸7與自動傳動裝置3連接，其中，泵4可以具有另一集成的傳動裝置6。