專利名稱：用在鉆孔中的潛水泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的潛水泵裝置。
由US-3677665公開了一所述類型的潛水泵裝置，該裝置包括一馬達、一均衡器、一傳動裝置和一泵，尤其是一偏心蝸輪泵。馬達驅(qū)動傳動裝置的輸入軸，傳動裝置的輸出軸驅(qū)動偏心蝸輪泵的轉(zhuǎn)子。潛水泵裝置下降到鉆孔中，使馬達從地表面看位于潛水泵裝置的下端。而位于潛水泵裝置上端的偏心蝸輪泵則送入一管道中，該管道通向地表面。傳動裝置至少具有一傳動鏈，以便將馬達的轉(zhuǎn)速降到減小了的泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。該傳動鏈通過冷卻液和潤滑液進行冷卻和潤滑。也可在偏心蝸輪泵或馬達內(nèi)部采用冷卻液和潤滑液，以耗散在馬達中產(chǎn)生的損耗熱和/或減少偏心蝸輪泵中運動零部件的磨損。均衡器用于平衡潤滑液壓力和環(huán)境壓力，被安置在傳動裝置和馬達之間，該均衡器具有一自身的殼體并這樣與傳動裝置和馬達相連，即可以實現(xiàn)潤滑液之間的壓力平衡。其中，潤滑液的交換是微不足道的。
所述潛水泵裝置的零部件如馬達、傳動裝置或泵各自具有自己的殼體，殼體的直徑明顯小于其長度。損耗熱出現(xiàn)在有限的區(qū)域，例如傳動鏈，因此，在已知類型的潛水泵裝置中只能在縱向延伸的殼體中作不充分的散熱。
由DE3509023C2和US3794447已知使用一蝸桿泵作為泵送潤滑液的泵裝置，該蝸桿泵至少具有一輸送螺紋，以便沿著泵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸方向產(chǎn)生液流。
由DE1913397C3公開了一用于使冷卻介質(zhì)、潤滑介質(zhì)或制動介質(zhì)循環(huán)的具有一蝸桿泵的轉(zhuǎn)動環(huán)密封，用來密封殼體中的軸通孔并使得轉(zhuǎn)動環(huán)的壓力與待密封的軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向有關(guān)。
本發(fā)明的目的旨在改進所述類型的潛水泵裝置，使在其中產(chǎn)生的損耗熱均勻分散，同時保證對易磨損的零件的足夠潤滑。
上述目的按照本發(fā)明是由權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)的。
通過本發(fā)明的在潛水泵裝置的軸中設計軸向縱向管路就可以借助于泵裝置產(chǎn)生軸向的潤滑液流，這樣使主要在有限區(qū)域產(chǎn)生的損耗熱分散到殼體的長度上。軸向流量沿軸向分成第一和第二分流量，這樣，相對于相同熱輸送量的未分開的流量減小了流動阻力。
按照權(quán)利要求2的兩個相反流量的結(jié)構(gòu)致使兩股流量的潤滑液混合，從而改善了熱交換。
按照權(quán)利要求3的本發(fā)明的用于潛水泵的傳動裝置尤其有利。
權(quán)利要求4中所述的改進結(jié)構(gòu)利用在均衡器殼體上的附加的熱過渡面和附加的潤滑液體積，以改進潤滑液和環(huán)境之間的熱交換。這一點采用權(quán)利要求5的結(jié)構(gòu)尤其有利。
按照權(quán)利要求6，本發(fā)明也可用于潛水泵裝置的馬達、泵或均衡器，以改進它們的潤滑液循環(huán)。兩根軸可以按已知的方式通過聯(lián)軸器或軸-套筒而傳扭地連接在一起。
權(quán)利要求7中所述的本發(fā)明的改進結(jié)構(gòu)利用了在軸旋轉(zhuǎn)時作用到一起旋轉(zhuǎn)的潤滑液上的離心力，這樣支持了潤滑液的流動。
按照權(quán)利要求8的結(jié)構(gòu)能夠使?jié)櫥阂蕴貏e小的與周面的摩擦阻力流回到軸的縱向管路。
按照權(quán)利要求9的軸承的本發(fā)明的布置和結(jié)構(gòu)改進了軸的軸承的潤滑。
按照權(quán)利要求10的改進結(jié)構(gòu)使?jié)撍镁哂刑亓砭o湊的結(jié)構(gòu)。
下面借助于附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。在

圖1-6中表示了本發(fā)明潛水泵裝置的傳動裝置的豎直軸剖圖。其中圖1-6表示了從下端至上端的傳動裝置，相應于在鉆孔中布置的順序。
傳動裝置10具有一殼體12，該殼體形成一縱向延伸的管狀圓筒。在殼體12中安裝一具有周面15的輸入軸14和一具有周面17的輸出軸16。輸入軸14通過一安裝在殼體10下端的未示出的馬達驅(qū)動。輸出軸16驅(qū)動設置在傳動裝置10上端的未示出的泵，尤其是一偏心蝸輪泵。輸入軸14的軸線18與輸出軸16的軸線對準。在這兩根軸14和16之間設置一兩級串聯(lián)的行星齒輪系22，以便將由馬達傳動的輸入軸14的轉(zhuǎn)速減小到泵所需的輸出軸16的轉(zhuǎn)速。
殼體12基本上充滿了潤滑液，潤滑液不僅用于潤滑易磨損的零件而且也用于摩擦熱的導熱和分散。由于鉆孔中的環(huán)境壓力明顯要高于地表面的，可以高至70巴，又由于潤滑液由于殼體內(nèi)部的加熱而膨脹，因此必定可以實現(xiàn)潤滑液和環(huán)境之間的壓力平衡。為此，傳動裝置10具有一均衡器24，該均衡器沿著朝傳動裝置10的下端的方向設置在兩級串聯(lián)的行星齒輪系22旁。均衡器24整合在傳動裝置10的殼體12中。
在圖1中表示了殼體12的第一殼體段26，其下端具有在圓周上徑向凸出的法蘭28。法蘭28用于固定馬達或馬達均衡器。在第一殼體段26上連接著第二殼體段30，第二殼體段擰入第一殼體段26中。殼體段26和30用密封環(huán)34相互密封，其它的殼體段用類似方式密封。在第一殼體段26中傾斜于其縱軸線設計一具有一擰入的加注閥38的加注螺紋孔36，用于將潤滑液注入殼體12中。加注是在裝入鉆孔中之前在地表面從下方進行，傳動裝置12中所含的空氣被向上擠壓并排出。
輸入軸14在下端部具有一多槽型面40，用于連接在馬達或馬達均衡器上。在多槽型面40上連接一簡單的轉(zhuǎn)動環(huán)密封42，將輸入軸14對著第一殼體段26密封。在轉(zhuǎn)動環(huán)密封42旁，在第一殼體段26上支撐一徑向滑動軸承44用于引導輸入軸14。在第一殼體段26內(nèi)至少一個軸向孔45平行于徑向滑動軸承44延伸。沿軸向，在徑向軸承44旁是一軸向固定在輸入軸14上的軸向壓盤46，后者向下通過一滑塊48，向上通過一滑塊50軸向支撐在第一殼體段26或支撐在擰入第一殼體段的緊固螺母51上。軸向壓盤46位于輸入軸14的凸肩52上，因此起著輸入軸14的軸向軸承的作用。
圖2的下方表示第一殼體段26的上部。其上連接一第二殼體段30和一第三殼體段54。第二殼體段30以擰入第一殼體段26中的相同的方式擰入第三殼體段中。這一擰緊可這樣防止松開，即在所述的殼體段26、30和54上焊上一薄壁的接片56。輸入軸14延伸通過第二殼體段30、第三殼體段54和在圖3和4中所示的第四殼體段84。
沿軸向在軸向壓盤46旁將一泵盤58推到輸入軸14上并軸向固定，該泵盤58在周面具有一在工作中旋轉(zhuǎn)的輸送螺紋60。在第一殼體段26的與旋轉(zhuǎn)的輸送螺紋60相對的一側(cè)形成一固定的輸送螺紋62，該螺紋與旋轉(zhuǎn)的輸送螺紋60方向相反。這兩個輸送螺紋60和62形成一螺桿泵，用于潤滑液的循環(huán)。
在泵盤58旁，在輸入軸14上的設置一支撐在第二殼體段30上的徑向軸承64。在第二殼體段30中平行于徑向軸承64至少形成一孔66，潤滑液可以通過該孔沿軸向流動。第二殼體段30除了徑向軸承64外包括一連接環(huán)68，一均衡器軟管70推到連接環(huán)的外圓周上并在其內(nèi)圓周上沿徑向和軸向支撐一支撐管72。
均衡器軟管70通過夾緊環(huán)73密封地固定在連接環(huán)68的圓周上并平行于第三殼體段54的殼壁延伸。該軟管界定一內(nèi)腔74和一外腔76，所述外腔位于均衡器軟管70和第三殼體段54之間。外腔76通過一孔77與環(huán)境相通。至少一個孔78穿過連接環(huán)68，形成孔66和內(nèi)腔74之間的導液連接。
在輸入軸14中形成一軸向孔80，該孔從輸入軸14的上端延伸到泵盤58的后面。在輸入軸14的下端部81的泵盤58和軸向壓盤46之間形成有一徑向孔82，該孔也穿過泵盤58，并在軸向孔80和輸送螺紋60和62之間形成導液連接。
圖3表示第三殼體段54、均衡器軟管70、內(nèi)腔74、支撐管72和具有軸向孔80的輸入軸14的延續(xù)。在第三殼體段54中擰入已提及的第四殼體段84。在第四殼體段84中固定一連接環(huán)86，均衡器軟管70的上端部推到該連接環(huán)的周面上并用一夾緊環(huán)88密封地固定。在連接環(huán)86上沿軸向和徑向支撐著支撐管72。在第四殼體段84的一軸向螺紋孔90中擰入一單向閥92。至少有一斜孔93穿過連接環(huán)86并在內(nèi)腔74和螺紋孔90之間形成導液連接。在開啟狀態(tài)，單向閥92將內(nèi)腔74與外腔76相連。另一孔94穿過第三殼體段54，在環(huán)境和外腔76之間形成另一導液連接。
內(nèi)腔74基本上充滿潤滑液。潤滑液在傳動裝置運行時加熱，從而使均衡器軟管70膨脹至一最大允許的體積。然后，均衡器軟管70用外部肋95貼緊在第三殼體段54的內(nèi)周面上。在達到最大允許體積時，內(nèi)腔74中的壓力劇急升高，單向閥92開啟，潤滑液從內(nèi)腔74流入外腔76中。單向閥92在一定的差壓時開啟，因此，在內(nèi)腔74中相對于外腔76和環(huán)境形成一超壓。
如果傳動裝置10停止，則潤滑液在內(nèi)腔74中冷卻，同時收縮。由于外腔76通過孔77和94與環(huán)境液體連通，因此，在外腔76中作用著環(huán)境壓力而擠壓均衡器軟管70，在環(huán)境和內(nèi)腔74之間調(diào)整壓力平衡。支撐管72將均衡器軟管70固定在離輸入軸14一定距離處，這樣，在再次啟動輸入軸14時，軟管不會損壞。均衡器軟管70的尺寸做成這樣，即它能夠補償加熱時潤滑液的體積膨脹。例如，均衡器軟管70的長度約為480毫米，在連接環(huán)68、86處的內(nèi)徑約為90毫米。
圖4下方表示第四殼體段84和輸入軸14的上端部。第四殼體段84擰入第五殼體段96中。第四殼體段84和第三殼體段54和第五殼體段96的擰緊通過焊接的薄壁接片98而防止意外松動。在輸入軸14的上端設置一支撐在第四殼體段84上的徑向滑動軸承104。至少有一個孔106在第四殼體段84中軸向延伸，該孔平行于徑向滑動軸承104而形成通流通道。在輸入軸14上沿軸向在徑向滑動軸承104旁形成有一多槽型面100，一中間軸702的相應套筒式多槽型面推到上述多槽型面上。中間軸102也可以與輸入軸設計成一體。
中間軸102軸向向下支撐在輸入軸14上并由一軸向孔107穿過。該中間軸在其上端具有一齒輪108，該輪齒形成第一級行星齒輪系的太陽輪。平行設置的行星齒輪對110與齒輪108嚙合并通過雙列的滾針軸承12安裝在行星軸114上。行星軸114固定在行星齒輪架116上。該行星齒輪架通過齒輪118軸向固定在本例中設計為中心軸的傳動軸120上并與該傳動軸傳扭相連。傳動軸120向下支撐在中間軸102上并由一軸向孔121穿過。平行設置的行星齒輪對122與傳動軸120的齒輪118嚙合，并通過雙列滾針軸承124安裝到行星軸126上。行星軸126固定在行星齒輪架128上。
圖5下方表示第五殼體段96和行星齒輪架128的上端。行星齒輪架128具有一齒輪130。輸出軸16的下端用其相應的外齒插入在上述齒輪130中。輸出軸16通過以后要解釋的軸向軸承這樣支撐，即其下端132以離傳動軸120的上端134的一定距離133固定。輸出軸16與其余的軸120、102、14的分開可以選擇成如圖所示，或者在中心軸120和中間軸102之間。行星齒輪架128在這一范圍具有一軸向孔136，因此，潤滑液可以從圖4中的行星齒輪對122通過孔136流到圖4中的孔121、107并繼續(xù)流到圖3中的孔80。
第五殼體段96擰入在第六殼體段138中；其擰緊也是通過焊上的薄壁接片140來防止松動的。按照圖5，在輸出軸16上從下到上設置著結(jié)構(gòu)型式N的一徑向滾柱軸承141和兩個軸向滾柱軸承142、144，后者向下支撐著輸出軸16。圖6表示第六殼體段138和輸出軸16的上端部。軸向滾柱軸承146連接在圖5的軸向滾柱軸承144上并且沿軸向向上支撐著輸出軸16。一雙列徑向滾柱軸承148連接在軸向滾柱軸承146上。該徑向軸承也具有德國工業(yè)標準5412號(DIN5412)的結(jié)構(gòu)型式N，其中，其內(nèi)軸瓦通過一中間環(huán)150支撐在輸出軸16的凸肩152上，從而也用作軸向滾柱軸承142、144和146的支撐，因此，輸出軸16如上所述被軸向向下支撐。
在輸出軸16上除了凸肩152外形成一軸環(huán)154，該軸環(huán)在圓周上具有一輸送螺紋156。在第六殼體段138的內(nèi)徑上在這一區(qū)域形成一輸送螺紋158，該螺紋與輸送螺紋156方向相反。在輸出軸16中，一軸向孔160從圖5的下端132延伸至軸環(huán)154之后。在輸出軸16的上端部163中的至少一個徑向孔162形成了在軸向孔160和輸送螺紋156之間的導液連接。
在輸出軸16的上端部163中形成一多槽型面164，用來連接一未示出的泵。在多槽型面164下方的輸出軸16上固定一簡單的轉(zhuǎn)動環(huán)密封166，后者使輸出軸16對著第六殼體段138密封。在簡單的轉(zhuǎn)動環(huán)密封166下面，一螺紋孔68穿過第六殼體段138的壁，一栓塞擰入該螺紋孔中?？梢赞D(zhuǎn)動栓塞170在加注時對傳動裝置10排氣或者在從螺紋孔168中排出潤滑液時進行通氣。第六殼體段138的上端部具有螺紋172，泵的殼體可以固定在該螺紋上。
在傳動裝置10運行時，輸送螺紋60、62、156和158由于輸送螺紋60和156的旋轉(zhuǎn)而將潤滑液從殼體12的外端部輸送至中部，由此產(chǎn)生兩股液流A和B，如圖中箭頭所示。
液流A從泵盤58沿著輸入軸14的周面通過孔66和78流入內(nèi)腔74中。在內(nèi)腔74中，潤滑液也經(jīng)由均衡器軟管70的整個表面附加放熱，這些熱由外腔76中的環(huán)境液體吸收。如果均衡器軟管70貼緊在第三殼體段54的內(nèi)側(cè)上，則由于潤滑液特別熱因而膨脹特別嚴重，因此，潤滑液的直接導熱可以通過均衡器軟管70和第三殼體段54的壁而傳給環(huán)境。由此實現(xiàn)了特別良好的散熱。
潤滑液從內(nèi)腔74通過孔93和106沿軸向繼續(xù)沿著行星齒輪對110和122流動。其中，潤滑液環(huán)繞沖洗兩級串聯(lián)的行星齒輪系22并吸收那兒產(chǎn)生的摩擦熱。液流A通過孔136向內(nèi)流入孔121、107和80中。潤滑液軸向回流至徑向孔82。尤其由于在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力，潤滑液通過上述徑向孔向外流至輸送螺紋60和62。因此，液流A是一封閉的回流，在這一回路中吸收在兩級串聯(lián)的行星齒輪系22中產(chǎn)生的熱并經(jīng)由殼體12的整個長度并附加在均衡器上再次散發(fā)。
液流B在運行時由輸送螺紋156和158產(chǎn)生。它沿著輸出軸16的周面17流過徑向滾柱軸承148、軸向滾柱軸承142、144和146以及徑向滾柱軸承140。液流B的潤滑液通過孔136和間距133向內(nèi)到達軸向孔160，同時與液流A的潤滑液混勻。流液B通過軸向孔160沿軸向向上到達徑向孔162，并尤其由于離心力而通過徑向孔162向外流入輸送螺紋156和158。液流B改善了輸出軸16的軸承的潤滑。此外，液流B吸收液流A的熱量并在傳動裝置10的上部散發(fā)，這樣保證了在殼體12整個外表面上的改善了的熱交換。
權(quán)利要求
1．用在鉆孔中的潛水泵裝置，具有-一基本充滿潤滑液的殼體(12)，-一第一軸(14，102，120)，該第一軸安裝在殼體(12)中并具有第一外周面(15)、第一端部(81)和一相反的第二端部(134)，-一第二軸(16)，該第二軸大體與第一軸(14，102，120)對準地安置在殼體(12)中并具有一第二外周面(17)、一與第二端部(134)相對的第三端部(132)和一相反的第四端部(163)，其特征為，-在第一軸(14，102，120)和第二軸(16)中分別延伸一第一縱向管路(80，107，121)和第二縱向管路(160)，-第一縱向管路(80，107，121)在第一和第二端部(81，134)通過第一流體管(82)或第二流體管(136)與第一周面(17)相連，-第二縱向管路(160)在第三端部(132)和第四端部(163)通過一第三流體管(136)或第四流體管(162)與第二周面(17)相連，-至少提供一泵裝置(60，62，156，158)，用于沿兩個相互連通的液流泵送潤滑液，第一液流(A)沿著第一周面(15)通過第一縱向管路(80，107，121)，第二液流(B)沿著第二周面(17)通過第二縱向管路(160)。
2．如權(quán)利要求1的潛水泵裝置，其特征為，兩個潛水泵裝置(60，62，156，158)這樣設置，即第一液流(A)和第二液流(B)方向相反。
3．如權(quán)利要求1或2的潛水泵裝置，其特征為，殼體是一傳動裝置(10)的殼體(12)，該傳動裝置至少具有一傳動鏈，其中，第一軸包括一輸入軸(14)、一中間軸(102)和一傳動軸(120)，第二軸是一輸出軸(16)。
4．如權(quán)利要求3的潛水泵裝置，其特征為，在傳動裝置(10)內(nèi)設置一均衡器(24)用于補償潤滑液的體積變化，該潤滑液同時完成潤滑液和環(huán)境之間的附加熱交換。
5．如權(quán)利要求4的潛水泵裝置，其特征為，均衡器(24)設置在傳動鏈(22)旁，因此，兩個液流(A，B)中的一個流過傳動鏈(22)和均衡器(24)。
6．如權(quán)利要求1或2的潛水泵裝置，其特征為，殼體是一馬達、均衡器或一泵的殼體。
7．如前述權(quán)利要求之一的潛水泵裝置，其特征為，第一縱向管路(80，107，121)和第二縱向管路(160)在第一端部(81)和第四端部(163)分別通過至少一在第一軸(14)或第二軸(16)中的徑向孔(82，162)與第一周面(15)或第二周面(17)相連，并從內(nèi)向外流動。
8．如前述權(quán)利要求之一的潛水泵裝置，其特征為，第一縱向管路(80，107，121)延伸至第二端部(134)的終端，第二縱向管路(160)延伸至第三端部(132)的終端，第二端部(134)和第三端部(132)的這兩終端按一間距(133)相互固定。
9．如前述權(quán)利要求之一的潛水泵裝置，其特征為，在第一周面(15)和/或第二周面(17)上至少設置一具有軸向的通流通道(45，66，106)的徑向滑動軸承或軸向滑動軸承(44，64，104)，和/或至少一個沿軸向流過有潤滑液的徑向滾動軸承或軸向滾動軸承(140，142，144，146，148)。
10．如前述權(quán)利要求之一的潛水泵裝置，其特征為，在第一周面(15)和第二周面(17)上各設有一具有一輸送螺紋(60，156)的泵盤(58，154)，其中，泵盤(58，154)具有一固定的螺紋(62，158)和一方向相反的旋轉(zhuǎn)的螺紋(60，156)(螺桿泵)，并在運行中產(chǎn)生液流(A，B)。
全文摘要
在一充滿潤滑液的殼體(12)中安裝一第一軸(14,102,120),該軸具有一第一周面(15)、一第一端部(81)和一相反的第二端部(134)。此外,在殼體(12)中安裝一與第一軸(14,102,120)對準的第二軸(16)。第二軸具有一第二周面(17)、與第二端部(134)相對的第三端部(132)和一相反的第四端部(163)。為了改善傳動裝置中易磨損的零件的潤滑并排出由磨損產(chǎn)生的熱量,兩根軸(14,16)分別具有一縱向管路(80,107,121,160),后者在相關(guān)的端部(81,132,134,163)通過流體管(82,136或136,162)與有關(guān)的周面(15,17)相連。為了沿著周面(15,17)泵送潤滑液并流過縱向管路(80,107,121,160)設置了一泵裝置(60,62,156,158)。
文檔編號E21B43/12GK1287594SQ99801890
公開日2001年3月14日 申請日期1999年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月22日
發(fā)明者G·漢特施克, H·哈特 申請人:奈赤-單體泵股份有限公司