[发明专利]泵设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将流体引入到土层，尤其是包含气体的土层中的泵设备，用以在土层中产生透气的结构，其中，泵设备布置在具有单独的驱动单元的运输车辆上。

背景技术

岩气或页岩气通过“液力压裂法(HydraulicFracturing)”或者简称压裂法获得。为了可以以此完全输送气体，所必需的是：使土层具有裂缝，通过裂缝使气体可以漏出。

为了产生人为的裂缝而实施定向钻孔，然后通过定向钻孔，在非常高的压力(直至1500bar)下将流体挤压进周围的土层中，从而在孔路周围产生透气的结构。流体“压裂流体(Fracfluid)”通常由水、沙和化学物质构成。

在此所使用的泵设备通常布置在具有单独的驱动单元的运输车辆上，从而可以将这些泵设备轻易地从一个孔洞向另一孔洞运输。

这种迄今几乎唯一地使用的泵设备通常由内燃机(柴油机或燃气机)、多挡位传动装置和泵构成。这可以是柱塞泵或活塞泵。

传动装置基本上指的是具有至多八个挡位的自动传动装置，其中，在压裂法中由于特殊的运行类型，挡位的负载在所述挡位上是不同地分配的，并且尤其是在泵设备启动时发生负载峰值。

另外的且相当大的问题是在这些泵设备的传动系中的振动负载。该振动负载决定性地通过泵来确定，并且可以附加地通过内燃机增强。必须指出，由转动振动引起的交变力矩在这种传动系运行时是如下程度地大，即，发生高磨损以及经常性的传动装置损坏，这导致必须更换传动装置。为了避免这种情况，相对短的维护间隔是必要的。

发明内容

本发明的任务是提出一种泵设备，其不具有所提到的缺点。

根据本发明，该任务利用根据权利要求1的泵设备来解决。另外的有利的设计方案和优选的解决变型方案在从属权利要求中描述。

所提出的泵设备的特征在于，在泵与泵马达之间布置有液力机，尤其是液力转换器。

通过使用液力转换器得到有益于泵设备的运行可靠性和运行方式的重要优点。

使用液力转换器使驱动马达与泵之间的机械的多挡位传动装置变得多余。在输出装置上的转速和转矩依赖于驱动状态地自动、无极且无牵引力中断地调节。在马达负载和马达转速方面是可变的驱动马达的情况下，没有导向叶片调节装置的液力转换器通常是足够的。此外，实现了泵马达与泵的振动解耦，这导致延长了所有部件的使用寿命，并且减小了维护范围。

即使在低转速的情况下，经由转换器也可以传递高的转矩，由此，尤其显著改进了泵的启动特性。此外，在转换器排空的情况下，泵马达可以完全无负载地达到运行转速。

在紧急情况下，转换器经由快速排空、紧急停止功能可以非常快地进行排空，由此，使泵和泵马达彼此解耦。

在优选的实施方案中，液力转换器直接用法兰连接在驱动马达上。替选地，可以在驱动马达与转换器之间设置有万向轴连接部。泵优选经由万向轴与转换器连接。

转换器可以实施为单级转换器或多级转换器。使用哪种转换器主要依赖于所需的驱动类型或所需的功率。

替选地，也可以使用具有可调节的导向叶片的液力转换器。在当需要拓展特性曲线(负载范围和转速范围)时，或者当特性曲线由于以恒定转速运行的驱动马达而受到限制时，这尤其是有利的。

为了冷却工作流体例如油，液力转换器具有冷却回路。该冷却回路可以与驱动马达的冷却回路和/或运输车辆的驱动机的冷却回路连接。所需的冷却功率因此可以更好地匹配需求。此外，可以较小地设计各个冷却回路，从而使在运输车辆上的所需的空间需求总体上变小。在有利的实施方案中，液力转换器也可以具有单独的冷却回路并独立地运行。

在另一有利的实施方案中，驱动马达可以是电驱动机。通过与液力转换器相组合地使用电驱动机，可以取消变频器。以与导向叶片调节装置相组合的方式可以拓展特性曲线范围。

根据本发明的泵设备的另外的特征由下面的参考附图对优选的实施例的描述得出。

附图说明

下面，借助附图详细阐述本发明。其中：

图1示出根据现有技术的泵设备；

图2示出具有液力转换器的泵设备；

图3示出具有用法兰连接的液力转换器的泵设备；

图4示出冷却回路。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的泵设备。泵设备1包括泵马达2、自动传动装置3和泵4。泵4经由万向轴7与自动传动装置3连接，其中，泵4可以具有另一集成的传动装置6。