泵设备的制造方法
【技术领域】
[0001]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栗设备，用以在土层中产生透气的结构，其中，栗设备布置在具有单独的驱动单元的运输车辆上。
【背景技术】
[0002]岩气或页岩气通过“液力压裂法(Hydraulic Fracturing) ”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。
[0003]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。
[0004]在此所使用的栗设备通常布置在具有单独的驱动单元的运输车辆上，从而可以将这些栗设备轻易地从一个孔洞向另一孔洞运输。
[0005]这种迄今几乎唯一地使用的栗设备通常由内燃机(柴油机或燃气机)、多挡位传动装置和栗构成。这可以是柱塞栗或活塞栗。
[0006]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，并且尤其是在栗设备启动时发生负载峰值。
[0007]另外的且相当大的问题是在这些栗设备的传动系中的振动负载。该振动负载决定性地通过栗来确定，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】
[0008]本发明的任务是提出一种栗设备，其不具有所提到的缺点。
[0009]根据本发明，该任务利用根据权利要求1的栗设备来解决。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。
[0010]所提出的栗设备的特征在于，在栗与栗马达之间布置有液力机，尤其是液力转换器。
[0011]通过使用液力转换器得到有益于栗设备的运行可靠性和运行方式的重要优点。
[0012]使用液力转换器使驱动马达与栗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，实现了栗马达与栗的振动解耦，这导致延长了所有部件的使用寿命，并且减小了维护范围。
[0013]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，尤其显著改进了栗的启动特性。此外，在转换器排空的情况下，栗马达可以完全无负载地达到运行转速。
[0014]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，使栗和栗马达彼此解耦。
[0015]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。栗优选经由万向轴与转换器连接。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]根据本发明的栗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】
[0021]下面，借助附图详细阐述本发明。其中:
[0022]图1示出根据现有技术的栗设备；
[0023]图2示出具有液力转换器的栗设备；
[0024]图3示出具有用法兰连接的液力转换器的栗设备；
[0025]图4示出冷却回路。
【具体实施方式】
[0026]图1示出了根据现有技术的栗设备。栗设备I包括栗马达2、自动传动装置3和栗4。栗4经由万向轴7与自动传动装置3连接，其中，栗4可以具有另一集成的传动装置6。
[0027]图2和图3示出了根据本发明的具有液力转换器9的栗设备I。栗设备I布置在具有单独的驱动单元16的运输车辆15上。
[0028]此外，图2和图3的实施方案的不同之处基本上在于，图2中的转换器没有直接用法兰连接在驱动马达2上，而是经由驱动轴与驱动机连接。
[0029]在根据费丁格尔原理的液力转换器或液力传动装置中，栗轮与涡轮之间的力传递通过运行液体的惯性力实现。固定不动的导向轮在此接收在驱动转矩与输出转矩之间的每个运行状态得到的差，并且进而能够实现转矩转换。
[0030]驱动马达首先以递增的驱动转速被加载。在输出轴静止(启动)时，输出转矩最大，并且随转速递增而降低。输出转速因此是无极的且自动地匹配于出现的阻力，也就是说，输出转速在所要克服的阻力较大时低，而在阻力小时大。即使在马达运转时，输出轴也可以无损坏地固定制动。转矩基本上通过惯性力产生，惯性力由转换器回路中的液体流的速度改变得到，并且由此提供极好的振动阻尼和冲击阻尼。
[0031]整个驱动功率由内燃机2、所谓的动力组(Power Pack)单元产生。在没有附加的传动装置级或切换级或传动比级的情况下，向栗4、柱塞栗或活塞栗传递功率经由转换器9来实现。
[0032]在栗吸时，转速必须是无极的，并且在理想情况下能够无牵引力中断地匹配于所需的栗吸功率。
[0033]在栗吸时，基于地质条件会发生强烈的压力波动，其在栗中导致冲击波动和力矩波动。连在中间的转换器可以对它们进行吸收，由此，显著提高了马达和另外的传动系部件的使用寿命。使用单级的转换器通常是足够的。但此外可想到的是，使用多级转换器。单级的和多级的转换器都可以与导向叶片调节装置组合在一起。液力转换器原则上由栗轮、涡轮和固定不动的或可调节的导向轮构成。这些装有叶片的轮与转换器壳体一起形成填充了油的液力回路。
[0034]栗轮12经由驱动轴7直接与马达2联接，涡轮11经由输出轴8直接与工作机器联接。在栗轮、涡轮和固定不动的导向轮之间不存在机械连接。转换器回路持续地用油填充，并且在运行期间通过在马达侧受驱动的齿轮栗保持压力。
[0035]为了导出产生的损耗热量而设置有冷却回路5。于是，冷却回路5可以是单独的冷却回路或者替选地与栗设备I的栗马达2的冷却回路14和/或运输车辆15的驱动机的冷却回路13联接。
[0036]在图4中示出了马达2、16的和转换器9的冷却回路5、13、14及其可能的联接方案。仅示出了各个冷却回路5、13、14的原理性的连接方案，而没有示出所属的栗、阀及其他必需的用于在技术上转换和调节各个冷却回路的构件。这是常见的现有技术，并且因此对于本领域的技术人员来说是没有问题的。
[0037]附图标记列表
[0038]I 栗设备
[0039]2 栗马达
[0040]3 自动传动装置
[0041]4 栗
[0042]5 冷却回路
[0043]6 集成的传动装置
[0044]7 驱动轴
[0045]8 输出轴
[0046]9 液力转换器
[0047]10 导向轮
[0048]11 涡轮
[0049]12 栗轮
[0050]13 冷却回路
[0051]14 冷却回路
[0052]15 运输车辆
[0053]16 马达
[0054]17 转换器的冷却器
[0055]18 栗马达的冷却器
[0056]19 车辆马达的冷却器
【主权项】
1.一种用于将流体引入到土层，特别是包含气体的土层中的栗设备(I)，用以在所述土层中产生透气的结构，其中，所述栗设备(I)布置在具有单独的驱动单元的运输车辆(15)上，所述栗设备包括栗马达(2)和栗(4)，其中，在所述栗(4)与所述栗马达(2)之间布置有转速/转矩转换设备， 其特征在于，所述转速/转矩转换设备是液力机，特别是液力转换器(9)。2.根据权利要求1所述的栗设备， 其特征在于，所述液力转换器(9)是直接用法兰连接在所述栗马达(2)上的。3.根据权利要求2或3所述的栗设备， 其特征在于，所述栗(4)是经由万向轴(7)与所述液力转换器连接的。4.根据权利要求1所述的栗设备， 其特征在于，所述液力转换器(9)是单级转换器或多级转换器。5.根据权利要求1或4所述的栗设备， 其特征在于，所述液力转换器(9)具有能调节的导向叶片。6.根据权利要求1至5中任一项所述的栗设备， 其特征在于，所述液力转换器(9)具有冷却回路(5)，所述冷却回路与所述栗马达(2)的冷却回路(14)和/或所述运输车辆(15)的驱动机(16)的冷却回路(13)连接。7.根据权利要求1所述的栗设备， 其特征在于，所述驱动马达(2)是电驱动机。
【专利摘要】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(1)，用以在土层中产生透气的结构，其中，泵设备(1)布置在具有单独的驱动单元的运输车辆上，泵设备包括泵马达(2)和泵(4)，其中，在泵(4)与泵马达(2)之间布置有转速/转矩转换设备。为了改进可用性而提出使用液力机，尤其是液力转换器(9)来代替用于转速/转矩转换的传动装置。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN105221128
【申请号】CN201510368464
【发明人】安德烈亚斯·赫尔曼, 沃尔克·米德尔曼, 莱茵哈德·克恩舍, 汉斯·施勒
【申请人】福伊特专利有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年6月23日
【公告号】DE102014211964A1, US20150369351