提水系统和利用这种系统的方法

提水系统和利用这种系统的方法
【专利摘要】本发明涉及提水系统，尤其灭火设施，其用于海上设施，例如输油平台和/或输气平台或船舶等等，带有：具有吸取口和流出口的泵(3)；具有泵单元(4)和涡轮单元(5)的泵－涡轮机组(6)，其中，泵单元(4)和涡轮单元(5)相应具有吸取口或输入口和流出口；以及导管(7)，其连接泵－涡轮机组的泵单元(4)的流出口与泵(3)的吸取口且引导容积流(QS)。根据本发明，容积流(QS)包括第一子容积流(QF)和第二子容积流(QT)，其中，引导第一子容积流(QF)的导管(10)与至少一个取水点相连接，而引导第二子容积流(QT)的导管(11)与泵－涡轮机组(6)的涡轮单元(5)的输入口相连接。此外，本发明涉及利用这种系统的方法。
【专利说明】提水系统和利用这种系统的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及提水系统（Wasserhebesystem)，尤其灭火设施，其用于海上设施 (Offshore-Anlage)，例如输油平台和/或输气平台或船舶等等，带有：具有吸取口和流出 口的泵；具有泵单元和涡轮单元的泵一涡轮机组，其中，泵单元和涡轮单元相应具有吸取口 或输入口和流出口；以及导管，其连接泵一涡轮机组的泵单元的流出口与泵的吸取口且引 导容积流。此外，本发明涉及利用这种系统的方法。

【背景技术】
[0002] 由文献DE 643 151 A已知一种用于为了灭火目的和类似目的而开动泵的装置，在 其中，需克服较大的抽吸高度。因为用于灭火目的的泵在大的抽吸高度的情况下不可单独 地吸取所需要的水，所以泵经由导管与布置在消防池或类似物中的辅助泵相连接，该辅助 泵通过液体涡轮或空气涡轮来驱动，其推进物由特殊的喷射泵（Treibmittelpumpe)来提 供。经由两个导管使涡轮与喷射泵相连接。在此，不利的是必须采取可反复补偿在推进物 循环中的可能的泄漏损失的预防措施。因为将推进物在封闭的循环中从喷射泵泵送至涡轮 且又被泵回，所以推进物被不断地进一步加热且必须对其进行冷却，因为否则可损伤设施 的零件。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于提供一种可靠的、节省结构空间的、可以更小的花费装配的且 同时经受更少的损失的提水系统，且提供一种用于运行此类提水系统的方法。
[0004] 该目的由此来实现，即，容积流包括第一子容积流和第二子容积流，其中，引导第 一子容积流的导管与至少一个取水点（Wasserentnahmestelle)相连接，而引导第二子容 积流的导管与泵一涡轮机组的涡轮单元的输入口相连接。
[0005] 因此，泵一涡轮机组需要与从平台或船舶引导到海中的仅仅两个导管相连接。此 夕卜，以流体尤其液压油来运行的用于驱动泵一涡轮机组的液压回路、以流体来填充的箱和 带有热交换器或用于冷却流体的类似物的冷却装置可被取消。
[0006] 根据一种设计方案，涡轮单元具有与蓄水池相连接的或通入到蓄水池中的流出 □。
[0007] 为了在启动提水系统时提高运行可靠性，在海上设施或船舶上设置有安置在容器 中的储水部（Wasservorrat)。
[0008] 根据本发明，容器的输出口与泵的吸取口相连接。
[0009] 根据另一设计方案，引导容积流的导管与容器的输入口相连接。
[0010] 此外，引导容积流的导管可与容器的输出口相连接。
[0011] 适宜地，泵的流出口经由引导第一子容积流的导管与至少一个取水点相连接。
[0012] 根据另一设计方案设置成经由引导第二子容积流的导管与泵一涡轮机组的涡轮 单元的输入口相连接。
[0013] 在一种备选的实施方式中，泵单元的流出口与另一泵装置（优选高压泵）的吸取 口相连接。
[0014] 如果另一泵的流出口经由引导第二子容积流的导管与泵一涡轮机组的涡轮单元 的输入口相连接，则得到另一有利的设计方案。
[0015] 为了保护持久地停留在含盐的海水中的泵一涡轮机组以防粘附（Festsetzen)和 堵塞，适宜地将电马达安装到泵一涡轮机组处。
[0016] 此外，本发明的目的由此来实现，即，从蓄水池提取的且经由导管输送的容积流的 第一子容积流借助于引导第一子容积流的导管输送到至少一个取水点，而第二子容积流借 助于引导第二子容积流的导管输送回到蓄水池。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 借助实施例对本发明作进一步阐述。其中： 图1显示了带有根据本发明的提水装置的海上平台的示意性的图示，该提水装置带有 泵和泵一润轮机组， 图2显示了带有根据图1的提水装置的海上平台，该提水装置带有用于储水的封闭的 压力容器， 图3显示了带有用于储水的敞开的容器的根据图1的提水装置和海上平台， 图4显示了带有根据图3的提水装置的另一实施方式的海上平台， 图5显示了带有根据图3的提水装置的另一实施方式的海上平台， 图6显示了带有提水装置的根据图1的海上平台，该提水装置带有泵、泵一涡轮机组和 附加的泵装置， 图7显示了带有泵装置和泵一涡轮机组的提水装置和海上平台，以及 图8显示了带有布置在泵一涡轮机组6处的马达的根据图1的提水装置和海上平台。

【具体实施方式】
[0018] 图1示意性地显示了呈输油平台和/或输气平台的实施方式的海上设施1，其带 有：布置在海上设施1上的且经由马达2驱动的泵3,优选离心泵；和具有泵单元4和涡轮 单元5的泵一涡轮机组6,其处在海中。泵单元4和涡轮单元5可构造为分开的单元或构造 为安置在壳体中的单元。泵单元4例如包括构造为潜水泵的离心泵，而涡轮单元5包括作 为涡轮运行的潜水泵，优选多级潜水泵或者多级离心泵。两个部件优选布置在一个轴上和 /或经由传动装置彼此相联结。
[0019] 泵单元4具有未进一步示出的吸取口，其处在海平面之下，优选处在带有较少起 伏波浪的区域中。泵单元4的流出口经由第一导管7(优选引导容积流％的管或软管）与 泵3的吸取口相连接。第二导管8从泵3的流出口引导至第一分配装置9的输入口。分配 装置9的第一输出口经由引导第一子容积流％的第三导管10与布置在海上设施1上的、在 该附图中未示出的至少一个取水点（尤其灭火装置，例如洒水设施、消防栓等等）相连接。 分配装置9的第二输出口经由引导第二子容积流Q T的第四导管11联接到泵一涡轮机组6 的涡轮单元5的输入口处。因此，容积流Qs包括第一子容积流Q F和第二子容积流QT，其中， 引导第一子容积流QF的导管10与至少一个取水点相连接，而引导第二子容积流％的导管 11与泵一涡轮机组6的涡轮单元5的输入口相连接。涡轮单元5又具有通入到蓄水池（尤 其海）中的或至少与蓄水池相连接的流出口，其处在水平面之下且经由其将输送至涡轮单 元5的水射出到蓄水池中。
[0020] 优选构造为内燃机或涡轮的马达2驱动处在平台上的泵3。经由通过导管11引 导的第二容积流Q T驱动处在水下的泵一涡轮机组6。泵一涡轮机组6用作泵3的前级泵 (Vorpumpe)且确保水位提升到泵3的水平上。
[0021] 如果用作消防泵（L5schpumpe)，泵3必须在火灾时提供经由导管10引导的且对于 救火需要的第一子容积流Q F、所需要的压力高度HD以及经由导管11引导的驱动涡轮的第 二子容积流QT。在此，第二子容积流％明显小于用于救火的第一子容积流Q F。泵单元4必 须产生抽吸高度Hs以及两个子容积流QF和QT。
[0022] 相应地，涡轮单元5必须处理第二子容积流QT以及压力高度HD加上抽吸高度 Hs。如上述提及的那样，尤其适合于此的是作为涡轮运行的多级潜水泵，其可将高压转换成 用于驱动泵单元4的旋转运动。作为泵单元4特别好地适合的是设计为单级的螺旋箱泵 (Spiralgehjiusepumpe)的离心泵，其例如为了救火克服抽吸高度Hs与高的容积流Qs更确 切地说形成容积流Q s的子容积流QF和QT。
[0023] 因此，那么使从蓄水池提取的且经由导管7输送的容积流Qs的第一子容积流Q F借 助于引导第一子容积流QF的导管10输送到至少一个取水点，而第二子容积流QT借助于引 导第二子容积流Q T的导管11输送回到蓄水池。
[0024] 在图2中示出的实施方式在很大程度上与在图1中所显示的实施例相符。为了 进一步提高系统的运行可靠性，在平台上附加地设置有储水部，其中，储水部安置在容器12 中。引导容积流Q s的导管7与容器12的输入口相连接。泵一涡轮机组6的泵单元4的流 出口直接经由引导容积流Qs的导管7联接到在容器12的上侧处的输入口处，其中，容器12 在图2中显示的实施例中构造为封闭的压力容器。在需要时可在容器12的上侧处或备选 地在壁中的一个处在处在水位之上的区域中布置有排气阀13。容器12的输出口与泵3的 吸取口相连接。此外，在容器12的底部处的输出口经由第五导管7a联接到可封闭导管7a 的第一配件14(例如阀或滑阀）的输入部处。配件14的输出部经由第六导管7b联接到借 助于马达2驱动的泵3的吸取口处。泵3的流出口经由引导第一子容积流Q F的导管10与 至少一个取水点相连接，且经由引导第二子容积流QT的导管11与泵一涡轮机组6的涡轮 单元5的输入口相连接。导管8从泵3的流出口引导至分配装置9的输入口。分配装置9 的第一输出口借助于引导第一子容积流Q F的第七导管l〇a联接到第二配件15的输入口处。 经由引导第一子容积流QF的导管10流体地连接配件15的输出部与至少一个未示出的取 水点。分配装置9的第二输出口经由引导第二子容积流Q T的导管11联接到泵一涡轮机组 6的涡轮单元5的输入口处。
[0025] 为了启动系统，在容器12处打开配件14且启动泵3。安装在容器12处的排气阀 13使空气流到容器12中。因此，水可从容器12中经由导管7a和7b流到泵3中。配件15 在泵3启动的情况下首先被关闭，因此水经由导管8和11以及涡轮单元5流到海中且在此 驱动泵一涡轮机组6。泵一涡轮机组6的泵单元4由此吸取海水且将其输送到容器12中。 如果容器12借助于通过涡轮单元5的供给已经达到用于重新启动该系统需要的填充水平， 则打开配件15且关闭排气阀13。此时在一个或多个取水点处提供有由泵单元4和泵3输 送的最大的水量。排气阀13必须如此实施，S卩，其在泵3启动的情况下防止在容器12中的 真空且在系统运行期间压力升高的情况下压力密封地封闭容器12。
[0026] 备选地，可略去排气阀13。为此应确保容器12中的水位并未处在泵3中的水平之 上。因此，水不可从容器12中通过泵3和涡轮单元5流到室外或者海中。由此确保存在足 够的水以用于重复启动在停止状态之后的系统。
[0027] 在图3中示出了用于启动系统的另一实施方式。除了分配装置9 (其使泵3经由 导管8和10与取水点相连接，且经由导管11与泵一涡轮机组6的涡轮单元5相连接）之 夕卜，设置有第二分配装置16,其输入口经由引导容积流Q s的导管7联接到泵一涡轮机组6 的泵单元4的流出口处。经由第八导管7c连接分配装置16的输出口中的一个与第三配件 17的输入部。配件17的输出部利用第九导管7d与容器12的输入口流体地相连接。由此， 引导容积流Q s的导管7与容器12的输出口相连接。输入口设置在容器12的壁中的一个 处，在该区域中其处在水位之下。此处所显示的容器12为在其上侧处完全或部分敞开的容 器，或者为带有连接容器12的内部与外部环境的开口的容器。在容器12的底部处的输出 口经由导管7a与配件14的输入部相连接。配件14的输出部经由导管7b联接到第三分配 装置18的第一输入口处。分配装置18的输出口与泵3的吸取口经由第十导管7e在流动 技术方面相连接。分配装置18的第二输入口借助于第十一导管7f联接到第四配件19的 输出口处，其输入口又经由第十二导管7g与分配装置16的输出口相连接。因此，分配装置 16与分配装置18经由包括导管7a、7b、7c和7d的导管束和包括导管7f和7g的导管束相 连接。在分配装置16的另一输出部处设置有排气导管7h，其联接到排气阀20处。泵3的 流出口的联接以与在图2中说明的相同的方式来进行。
[0028] 为了启动带有敞开的容器12的系统，必须首先关闭配件15、17、19且打开配件14 和排气阀20,或者配件14和排气阀20是打开的。由于容器12与泵单元4的水平差，关闭 的配件17防止水从容器12中漏出。经由导管7a、7b和7e，水流到泵3中且从此处经由导 管8和11以及涡轮单元5流到海中。泵一涡轮机组6的泵单元4将水输送到导管7中，直 至在其中存在的空气可从排气阀20中漏出。一旦水到达排气阀20处，就关闭排气阀20且 打开配件17。由泵单元4输送的水经由导管7、7c和7d输送到容器12中。如果容器12已 经达到用于重新启动系统的所限定的填充水平，关闭配件14和17且打开配件15和19。配 件14防止水从容器12中漏出，而配件19使得能够实现泵3通过泵一涡轮机组6的泵单元 4的供给。
[0029] 如在图4中显示的那样，如果配件17构造为止回阀，例如构造为片阀 (Riickschlagklappe)，可取消在图3中显示的、与分配装置16的输出口流体连接的排气导 管7h和排气阀20。由于容器12与泵一涡轮机组6的泵单元4的水平差，构造为止回阀的 配件17防止水的漏出，并且此外使在该系统中存在的空气经由敞开的容器12漏出。
[0030] 为了启动系统，即当泵3起动时，配件15和19关闭。配件14被打开且水经由导 管7a、7b和7e从容器12中流到联接到分配装置18处的泵3中且从此处经由导管8和11 以及涡轮单元5流到海中。泵一涡轮机组6的泵单元4将从海中提取的水经由导管7、7c 和7d输送到容器12中。如果容器12已经再次达到其用于重新启动系统的所限定的填充 水平，关闭配件14,以便将水保留在容器12中，而配件15和19被打开，以便为泵3经由泵 单元4和导管7、7g、7f和7e供给由泵单元4从海中提取的水且为一个或多个取水点供给 所输送的水量。
[0031] 如在图5中所显示的那样，如果在水位之上的区域中实现流入到在表面处完全或 部分敞开的容器12中，则确保在系统中存在的空气可漏出，且尽管给定有水平差，水不可 由于水平差而从容器12中通过泵一涡轮机组6的泵单元4漏出。该构造如下进行简化， 艮P，在此还可取消在图3中所显示的构件配件17、排气导管7h和排气阀20。导管7c以一 端联接到分配装置16的输出口处，而以另一端终止在容器12的水位之上的区域中。导管 7a、7b、7e、7f和7g以及配件19的联接类似于在图3中示出的实施例来实现。
[0032] 在泵3启动时，配件15和19关闭且配件14打开。水经由导管7a、7b和7e从容 器12中流到与分配装置18相连接的泵3中且从此处经由导管8和11以及涡轮单元5流 到海中。泵一涡轮机组6的泵单元4将水经由导管7和7c输送到容器12中，直至其已经 达到用于重新启动系统的所限定的水位。然后关闭配件14,以便水不再可从容器中输出。 配件15和19被打开，以便为泵3经由泵单元4、导管7、7g、7f和7e供给由泵单元4从海中 提取的水，以便在取水点处提供所需要的第一子容积流Q f。
[0033] 图3至5示出了在其上侧处敞开的容器12,其可备选地根据图1构造为封闭的容 器。
[0034] 图6显示了根据本发明的另一实施例。泵单元4的流出口与泵装置21 (优选高压 泵）的吸取口相连接。在此，泵一涡轮机组6的泵单元4的流出口经由引导容积流Qs的导 管7联接到分配装置18的输入口处。分配装置18的第一输出口经由导管7e引导至泵3的 吸取口。泵3的流出口经由引导第一子容积流Q F的导管10联接到至少一个取水点处。分 配装置18的第二输出口经由第十三导管11a联接到泵装置21的吸取口处。泵装置21的 流出口经由引导第二子容积流Q T的导管11与泵一涡轮机组6的涡轮单元5的输入口相连 接。然而在图1至5中泵3的流出口经由分配装置9(即间接地）与涡轮单元5的输入口 相连接，在该实施例中泵装置的流出口直接与涡轮单元相连接。因此，用于泵装置21的给 水作为泵一涡轮机组6的泵单元4的子容积流被提取。泵装置21通常具有小于泵3的输 送量且输送用于驱动涡轮单元5的第二子容积流Q T。泵装置21优选借助于现有的马达2 来驱动。备选地，还可设置用于泵装置21的另一驱动装置。
[0035] 对于本发明的在图7中示出的实施方式，在平台上仅设置有安装在导管11中的且 通过马达2驱动的泵装置21。泵单元4的流出口经由引导容积流Q s的导管7联接到分配 装置18的输入口处。分配装置18的第一输出口经由引导第一子容积流QF的导管10联接 到至少一个未示出的取水点处。分配装置18的第二输出口经由引导第二子容积流Q T的导 管11a联接到泵装置21的吸取口处。因此，在平台上的泵装置21获得其来自泵一涡轮机 组6的泵单元4的给水。经由引导第二子容积流Q T的导管11，泵装置21的流出口与布置 在海平面之下的泵一涡轮机组6的涡轮单元5的吸取口在流动技术方面相连接。在此，泵一 涡轮机组6的泵单元4承担在图1至6中示出的泵3的任务，且因此提供用于至少一个取 水点（例如用于救火）的所需要的第一子容积流Q F、所需要的压力高度HD加上抽吸高度Hs 以及用于供给泵一涡轮机组6的第二子容积流QT。
[0036] 带有储水部的根据图6和7的提水系统的设计方案大致上与图1至5说明的且在 相应的附图中示出的可行性方案相符。容器12安放在海上设施1上，其中，容器12的输出 口与泵3的吸取口和/或泵装置21的吸取口相连接，且容器12的输入口与泵一涡轮机组 6的泵单元4的流出口相连接。
[0037] 因为泵一涡轮机组6持久地停留在带有高的含盐量的海水中，所以必须对其进行 保护以防转子的粘附。此外，如在图8中示出的那样，电马达22例如可安装到泵一涡轮机 组6处，其使泵一涡轮机组6以定期的间隔旋转。在此，缓慢的旋转运动便足够，而泵单元 4不需要输送水。有利地，使用带有高的极数的电马达。由此避免使用传动装置。此外，电 马达必须针对在泵一涡轮机组6的运行中的转速来设计。
[0038] 备选于此，整个系统还可以定期的间隔来启动。因此，可对功能进行检查且防止机 组的粘附。
[0039] 图1至8示意性地显示了海上设施，借助其讨论了根据本发明的提水系统的工作 原理和构造。备选地，根据本发明的提水系统同样可用于船舶等。
[0040] 参考标号列表 1海上设施 2马达 3泵 4泵单元 5润轮单元 6泵一涡轮机组 7导管 7a导管 7b导管 7c导管 7d导管 7d导管 7f导管 7g导管 7h排气导管 8导管 9分配装置 10导管 10a导管 11导管 11a导管 12容器 13排气阀 14配件 15配件 16分配装置 17配件 18分配装置 19配件 20排气阀 21泵装置 22电马达 Qs容积流 QF第一子容积流 QT第二子容积流 Hs抽吸高度 Hge。大地高（geodjitische H5he)。
【权利要求】
1. 一种提水系统，尤其灭火设施，其用于海上设施，例如输油平台和/或输气平台或 船舶等等，其带有：具有吸取口和流出口的泵；具有泵单元和涡轮单元的泵一涡轮机组，其 中，泵单元和涡轮单元相应具有吸取口或输入口和流出口；以及导管，其连接泵一涡轮机组 的泵单元的流出口和泵的吸取口且引导容积流，其特征在于，容积流（Q s)包括第一子容积 流（QF)和第二子容积流（QT)，其中，引导第一子容积流（Q F)的导管（10)与至少一个取水点 相连接，而引导第二子容积流（QT)的导管（11)与泵一涡轮机组（6)的涡轮单元（5)的输 入口相连接。
2. 根据权利要求1所述的提水系统，其特征在于，涡轮单元（5)的流出口与蓄水池相 连接或通入到蓄水池中。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的提水系统，其特征在于，在海上设施（1)上设 置有安置在容器（12)中的储水部。
4. 根据权利要求3所述的提水系统，其特征在于，容器（12)的输出口与泵（3)的吸取 口相连接。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的提水系统，其特征在于，引导容积流（Qs)的导 管⑵与容器（12)的输入口相连接。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的提水系统，其特征在于，引导容积流（Qs)的导 管（7)与容器（12)的输出口相连接。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的提水系统，其特征在于，泵（3)的流出口经由 引导第一子容积流（QF)的导管（10)与至少一个取水点相连接。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的提水系统，其特征在于，经由引导第二子容积 流（QT)的导管（11)与泵一涡轮机组（6)的涡轮单元（5)的输入口相连接。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的提水系统，其特征在于，泵单元（4)的流出口 与另一泵装置（21)的吸取口相连接。
10. 根据权利要求1至6或8中任一项所述的提水系统，其特征在于，另一泵（21)的 流出口经由引导第二子容积流（QT)的导管（11)与泵一涡轮机组（6)的涡轮单元（5)的输 入口相连接。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的提水系统，其特征在于，电马达（22)安装到 泵一涡轮机组（6)处。
12. -种用于根据权利要求1至11中任一项所述的提水系统的方法，其特征在于，将 从蓄水池中提取的且经由导管（7)输送的容积流（Q s)的第一子容积流（QF)借助于引导第 一子容积流（QF)的导管（10)输送到至少一个取水点，而将第二子容积流（Q T)借助于引导 第二子容积流（QT)的导管（11)输送回到蓄水池。
【文档编号】F04D13/04GK104126073SQ201280061032
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年12月12日
【发明者】T.亨格, B.弗赖恩施泰因 申请人:Ksb 股份公司