泵設備的制造方法
【技術領域】
[0001]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栗設備，用以在土層中產生透氣的結構，其中，栗設備布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛上。
【背景技術】
[0002]巖氣或頁巖氣通過“液力壓裂法(Hydraulic Fracturing) ”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。
[0003]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。
[0004]在此所使用的栗設備通常布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛上，從而可以將這些栗設備輕易地從一個孔洞向另一孔洞運輸。
[0005]這種迄今幾乎唯一地使用的栗設備通常由內燃機(柴油機或燃氣機)、多擋位傳動裝置和栗構成。這可以是柱塞栗或活塞栗。
[0006]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，并且尤其是在栗設備啟動時發生負載峰值。
[0007]另外的且相當大的問題是在這些栗設備的傳動系中的振動負載。該振動負載決定性地通過栗來確定，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】
[0008]本發明的任務是提出一種栗設備，其不具有所提到的缺點。
[0009]根據本發明，該任務利用根據權利要求1的栗設備來解決。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。
[0010]所提出的栗設備的特征在于，在栗與栗馬達之間布置有液力機，尤其是液力轉換器。
[0011]通過使用液力轉換器得到有益于栗設備的運行可靠性和運行方式的重要優點。
[0012]使用液力轉換器使驅動馬達與栗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，實現了栗馬達與栗的振動解耦，這導致延長了所有部件的使用壽命，并且減小了維護范圍。
[0013]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，尤其顯著改進了栗的啟動特性。此外，在轉換器排空的情況下，栗馬達可以完全無負載地達到運行轉速。
[0014]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，使栗和栗馬達彼此解耦。
[0015]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。栗優選經由萬向軸與轉換器連接。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]根據本發明的栗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】
[0021]下面，借助附圖詳細闡述本發明。其中:
[0022]圖1示出根據現有技術的栗設備；
[0023]圖2示出具有液力轉換器的栗設備；
[0024]圖3示出具有用法蘭連接的液力轉換器的栗設備；
[0025]圖4示出冷卻回路。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出了根據現有技術的栗設備。栗設備I包括栗馬達2、自動傳動裝置3和栗4。栗4經由萬向軸7與自動傳動裝置3連接，其中，栗4可以具有另一集成的傳動裝置6。
[0027]圖2和圖3示出了根據本發明的具有液力轉換器9的栗設備I。栗設備I布置在具有單獨的驅動單元16的運輸車輛15上。
[0028]此外，圖2和圖3的實施方案的不同之處基本上在于，圖2中的轉換器沒有直接用法蘭連接在驅動馬達2上，而是經由驅動軸與驅動機連接。
[0029]在根據費丁格爾原理的液力轉換器或液力傳動裝置中，栗輪與渦輪之間的力傳遞通過運行液體的慣性力實現。固定不動的導向輪在此接收在驅動轉矩與輸出轉矩之間的每個運行狀態得到的差，并且進而能夠實現轉矩轉換。
[0030]驅動馬達首先以遞增的驅動轉速被加載。在輸出軸靜止(啟動)時，輸出轉矩最大，并且隨轉速遞增而降低。輸出轉速因此是無極的且自動地匹配于出現的阻力，也就是說，輸出轉速在所要克服的阻力較大時低，而在阻力小時大。即使在馬達運轉時，輸出軸也可以無損壞地固定制動。轉矩基本上通過慣性力產生，慣性力由轉換器回路中的液體流的速度改變得到，并且由此提供極好的振動阻尼和沖擊阻尼。
[0031]整個驅動功率由內燃機2、所謂的動力組(Power Pack)單元產生。在沒有附加的傳動裝置級或切換級或傳動比級的情況下，向栗4、柱塞栗或活塞栗傳遞功率經由轉換器9來實現。
[0032]在栗吸時，轉速必須是無極的，并且在理想情況下能夠無牽引力中斷地匹配于所需的栗吸功率。
[0033]在栗吸時，基于地質條件會發生強烈的壓力波動，其在栗中導致沖擊波動和力矩波動。連在中間的轉換器可以對它們進行吸收，由此，顯著提高了馬達和另外的傳動系部件的使用壽命。使用單級的轉換器通常是足夠的。但此外可想到的是，使用多級轉換器。單級的和多級的轉換器都可以與導向葉片調節裝置組合在一起。液力轉換器原則上由栗輪、渦輪和固定不動的或可調節的導向輪構成。這些裝有葉片的輪與轉換器殼體一起形成填充了油的液力回路。
[0034]栗輪12經由驅動軸7直接與馬達2聯接，渦輪11經由輸出軸8直接與工作機器聯接。在栗輪、渦輪和固定不動的導向輪之間不存在機械連接。轉換器回路持續地用油填充，并且在運行期間通過在馬達側受驅動的齒輪栗保持壓力。
[0035]為了導出產生的損耗熱量而設置有冷卻回路5。于是，冷卻回路5可以是單獨的冷卻回路或者替選地與栗設備I的栗馬達2的冷卻回路14和/或運輸車輛15的驅動機的冷卻回路13聯接。
[0036]在圖4中示出了馬達2、16的和轉換器9的冷卻回路5、13、14及其可能的聯接方案。僅示出了各個冷卻回路5、13、14的原理性的連接方案，而沒有示出所屬的栗、閥及其他必需的用于在技術上轉換和調節各個冷卻回路的構件。這是常見的現有技術，并且因此對于本領域的技術人員來說是沒有問題的。
[0037]附圖標記列表
[0038]I 栗設備
[0039]2 栗馬達
[0040]3 自動傳動裝置
[0041]4 栗
[0042]5 冷卻回路
[0043]6 集成的傳動裝置
[0044]7 驅動軸
[0045]8 輸出軸
[0046]9 液力轉換器
[0047]10 導向輪
[0048]11 渦輪
[0049]12 栗輪
[0050]13 冷卻回路
[0051]14 冷卻回路
[0052]15 運輸車輛
[0053]16 馬達
[0054]17 轉換器的冷卻器
[0055]18 栗馬達的冷卻器
[0056]19 車輛馬達的冷卻器
【主權項】
1.一種用于將流體引入到土層，特別是包含氣體的土層中的栗設備(I)，用以在所述土層中產生透氣的結構，其中，所述栗設備(I)布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛(15)上，所述栗設備包括栗馬達(2)和栗(4)，其中，在所述栗(4)與所述栗馬達(2)之間布置有轉速/轉矩轉換設備， 其特征在于，所述轉速/轉矩轉換設備是液力機，特別是液力轉換器(9)。2.根據權利要求1所述的栗設備， 其特征在于，所述液力轉換器(9)是直接用法蘭連接在所述栗馬達(2)上的。3.根據權利要求2或3所述的栗設備， 其特征在于，所述栗(4)是經由萬向軸(7)與所述液力轉換器連接的。4.根據權利要求1所述的栗設備， 其特征在于，所述液力轉換器(9)是單級轉換器或多級轉換器。5.根據權利要求1或4所述的栗設備， 其特征在于，所述液力轉換器(9)具有能調節的導向葉片。6.根據權利要求1至5中任一項所述的栗設備， 其特征在于，所述液力轉換器(9)具有冷卻回路(5)，所述冷卻回路與所述栗馬達(2)的冷卻回路(14)和/或所述運輸車輛(15)的驅動機(16)的冷卻回路(13)連接。7.根據權利要求1所述的栗設備， 其特征在于，所述驅動馬達(2)是電驅動機。
【專利摘要】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(1)，用以在土層中產生透氣的結構，其中，泵設備(1)布置在具有單獨的驅動單元的運輸車輛上，泵設備包括泵馬達(2)和泵(4)，其中，在泵(4)與泵馬達(2)之間布置有轉速/轉矩轉換設備。為了改進可用性而提出使用液力機，尤其是液力轉換器(9)來代替用于轉速/轉矩轉換的傳動裝置。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號】CN105221128
【申請號】CN201510368464
【發明人】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
【申請人】福伊特專利有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年6月23日
【公告號】DE102014211964A1, US20150369351