提水系統和利用這種系統的方法
【專利摘要】本發明涉及提水系統，尤其滅火設施，其用于海上設施，例如輸油平臺和/或輸氣平臺或船舶等等，帶有：具有吸取口和流出口的泵(3)；具有泵單元(4)和渦輪單元(5)的泵－渦輪機組(6)，其中，泵單元(4)和渦輪單元(5)相應具有吸取口或輸入口和流出口；以及導管(7)，其連接泵－渦輪機組的泵單元(4)的流出口與泵(3)的吸取口且引導容積流(QS)。根據本發明，容積流(QS)包括第一子容積流(QF)和第二子容積流(QT)，其中，引導第一子容積流(QF)的導管(10)與至少一個取水點相連接，而引導第二子容積流(QT)的導管(11)與泵－渦輪機組(6)的渦輪單元(5)的輸入口相連接。此外，本發明涉及利用這種系統的方法。
【專利說明】提水系統和利用這種系統的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及提水系統（Wasserhebesystem)，尤其滅火設施，其用于海上設施 (Offshore-Anlage)，例如輸油平臺和/或輸氣平臺或船舶等等，帶有：具有吸取口和流出 口的泵；具有泵單元和渦輪單元的泵一渦輪機組，其中，泵單元和渦輪單元相應具有吸取口 或輸入口和流出口；以及導管，其連接泵一渦輪機組的泵單元的流出口與泵的吸取口且引 導容積流。此外，本發明涉及利用這種系統的方法。

【背景技術】
[0002] 由文獻DE 643 151 A已知一種用于為了滅火目的和類似目的而開動泵的裝置，在 其中，需克服較大的抽吸高度。因為用于滅火目的的泵在大的抽吸高度的情況下不可單獨 地吸取所需要的水，所以泵經由導管與布置在消防池或類似物中的輔助泵相連接，該輔助 泵通過液體渦輪或空氣渦輪來驅動，其推進物由特殊的噴射泵（Treibmittelpumpe)來提 供。經由兩個導管使渦輪與噴射泵相連接。在此，不利的是必須采取可反復補償在推進物 循環中的可能的泄漏損失的預防措施。因為將推進物在封閉的循環中從噴射泵泵送至渦輪 且又被泵回，所以推進物被不斷地進一步加熱且必須對其進行冷卻，因為否則可損傷設施 的零件。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種可靠的、節省結構空間的、可以更小的花費裝配的且 同時經受更少的損失的提水系統，且提供一種用于運行此類提水系統的方法。
[0004] 該目的由此來實現，即，容積流包括第一子容積流和第二子容積流，其中，引導第 一子容積流的導管與至少一個取水點（Wasserentnahmestelle)相連接，而引導第二子容 積流的導管與泵一渦輪機組的渦輪單元的輸入口相連接。
[0005] 因此，泵一渦輪機組需要與從平臺或船舶引導到海中的僅僅兩個導管相連接。此 夕卜，以流體尤其液壓油來運行的用于驅動泵一渦輪機組的液壓回路、以流體來填充的箱和 帶有熱交換器或用于冷卻流體的類似物的冷卻裝置可被取消。
[0006] 根據一種設計方案，渦輪單元具有與蓄水池相連接的或通入到蓄水池中的流出 □。
[0007] 為了在啟動提水系統時提高運行可靠性，在海上設施或船舶上設置有安置在容器 中的儲水部（Wasservorrat)。
[0008] 根據本發明，容器的輸出口與泵的吸取口相連接。
[0009] 根據另一設計方案，引導容積流的導管與容器的輸入口相連接。
[0010] 此外，引導容積流的導管可與容器的輸出口相連接。
[0011] 適宜地，泵的流出口經由引導第一子容積流的導管與至少一個取水點相連接。
[0012] 根據另一設計方案設置成經由引導第二子容積流的導管與泵一渦輪機組的渦輪 單元的輸入口相連接。
[0013] 在一種備選的實施方式中，泵單元的流出口與另一泵裝置（優選高壓泵）的吸取 口相連接。
[0014] 如果另一泵的流出口經由引導第二子容積流的導管與泵一渦輪機組的渦輪單元 的輸入口相連接，則得到另一有利的設計方案。
[0015] 為了保護持久地停留在含鹽的海水中的泵一渦輪機組以防粘附（Festsetzen)和 堵塞，適宜地將電馬達安裝到泵一渦輪機組處。
[0016] 此外，本發明的目的由此來實現，即，從蓄水池提取的且經由導管輸送的容積流的 第一子容積流借助于引導第一子容積流的導管輸送到至少一個取水點，而第二子容積流借 助于引導第二子容積流的導管輸送回到蓄水池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 借助實施例對本發明作進一步闡述。其中： 圖1顯示了帶有根據本發明的提水裝置的海上平臺的示意性的圖示，該提水裝置帶有 泵和泵一潤輪機組， 圖2顯示了帶有根據圖1的提水裝置的海上平臺，該提水裝置帶有用于儲水的封閉的 壓力容器， 圖3顯示了帶有用于儲水的敞開的容器的根據圖1的提水裝置和海上平臺， 圖4顯示了帶有根據圖3的提水裝置的另一實施方式的海上平臺， 圖5顯示了帶有根據圖3的提水裝置的另一實施方式的海上平臺， 圖6顯示了帶有提水裝置的根據圖1的海上平臺，該提水裝置帶有泵、泵一渦輪機組和 附加的泵裝置， 圖7顯示了帶有泵裝置和泵一渦輪機組的提水裝置和海上平臺，以及 圖8顯示了帶有布置在泵一渦輪機組6處的馬達的根據圖1的提水裝置和海上平臺。

【具體實施方式】
[0018] 圖1示意性地顯示了呈輸油平臺和/或輸氣平臺的實施方式的海上設施1，其帶 有：布置在海上設施1上的且經由馬達2驅動的泵3,優選離心泵；和具有泵單元4和渦輪 單元5的泵一渦輪機組6,其處在海中。泵單元4和渦輪單元5可構造為分開的單元或構造 為安置在殼體中的單元。泵單元4例如包括構造為潛水泵的離心泵，而渦輪單元5包括作 為渦輪運行的潛水泵，優選多級潛水泵或者多級離心泵。兩個部件優選布置在一個軸上和 /或經由傳動裝置彼此相聯結。
[0019] 泵單元4具有未進一步示出的吸取口，其處在海平面之下，優選處在帶有較少起 伏波浪的區域中。泵單元4的流出口經由第一導管7(優選引導容積流％的管或軟管）與 泵3的吸取口相連接。第二導管8從泵3的流出口引導至第一分配裝置9的輸入口。分配 裝置9的第一輸出口經由引導第一子容積流％的第三導管10與布置在海上設施1上的、在 該附圖中未示出的至少一個取水點（尤其滅火裝置，例如灑水設施、消防栓等等）相連接。 分配裝置9的第二輸出口經由引導第二子容積流Q T的第四導管11聯接到泵一渦輪機組6 的渦輪單元5的輸入口處。因此，容積流Qs包括第一子容積流Q F和第二子容積流QT，其中， 引導第一子容積流QF的導管10與至少一個取水點相連接，而引導第二子容積流％的導管 11與泵一渦輪機組6的渦輪單元5的輸入口相連接。渦輪單元5又具有通入到蓄水池（尤 其海）中的或至少與蓄水池相連接的流出口，其處在水平面之下且經由其將輸送至渦輪單 元5的水射出到蓄水池中。
[0020] 優選構造為內燃機或渦輪的馬達2驅動處在平臺上的泵3。經由通過導管11引 導的第二容積流Q T驅動處在水下的泵一渦輪機組6。泵一渦輪機組6用作泵3的前級泵 (Vorpumpe)且確保水位提升到泵3的水平上。
[0021] 如果用作消防泵（L5schpumpe)，泵3必須在火災時提供經由導管10引導的且對于 救火需要的第一子容積流Q F、所需要的壓力高度HD以及經由導管11引導的驅動渦輪的第 二子容積流QT。在此，第二子容積流％明顯小于用于救火的第一子容積流Q F。泵單元4必 須產生抽吸高度Hs以及兩個子容積流QF和QT。
[0022] 相應地，渦輪單元5必須處理第二子容積流QT以及壓力高度HD加上抽吸高度 Hs。如上述提及的那樣，尤其適合于此的是作為渦輪運行的多級潛水泵，其可將高壓轉換成 用于驅動泵單元4的旋轉運動。作為泵單元4特別好地適合的是設計為單級的螺旋箱泵 (Spiralgehjiusepumpe)的離心泵，其例如為了救火克服抽吸高度Hs與高的容積流Qs更確 切地說形成容積流Q s的子容積流QF和QT。
[0023] 因此，那么使從蓄水池提取的且經由導管7輸送的容積流Qs的第一子容積流Q F借 助于引導第一子容積流QF的導管10輸送到至少一個取水點，而第二子容積流QT借助于引 導第二子容積流Q T的導管11輸送回到蓄水池。
[0024] 在圖2中示出的實施方式在很大程度上與在圖1中所顯示的實施例相符。為了 進一步提高系統的運行可靠性，在平臺上附加地設置有儲水部，其中，儲水部安置在容器12 中。引導容積流Q s的導管7與容器12的輸入口相連接。泵一渦輪機組6的泵單元4的流 出口直接經由引導容積流Qs的導管7聯接到在容器12的上側處的輸入口處，其中，容器12 在圖2中顯示的實施例中構造為封閉的壓力容器。在需要時可在容器12的上側處或備選 地在壁中的一個處在處在水位之上的區域中布置有排氣閥13。容器12的輸出口與泵3的 吸取口相連接。此外，在容器12的底部處的輸出口經由第五導管7a聯接到可封閉導管7a 的第一配件14(例如閥或滑閥）的輸入部處。配件14的輸出部經由第六導管7b聯接到借 助于馬達2驅動的泵3的吸取口處。泵3的流出口經由引導第一子容積流Q F的導管10與 至少一個取水點相連接，且經由引導第二子容積流QT的導管11與泵一渦輪機組6的渦輪 單元5的輸入口相連接。導管8從泵3的流出口引導至分配裝置9的輸入口。分配裝置9 的第一輸出口借助于引導第一子容積流Q F的第七導管l〇a聯接到第二配件15的輸入口處。 經由引導第一子容積流QF的導管10流體地連接配件15的輸出部與至少一個未示出的取 水點。分配裝置9的第二輸出口經由引導第二子容積流Q T的導管11聯接到泵一渦輪機組 6的渦輪單元5的輸入口處。
[0025] 為了啟動系統，在容器12處打開配件14且啟動泵3。安裝在容器12處的排氣閥 13使空氣流到容器12中。因此，水可從容器12中經由導管7a和7b流到泵3中。配件15 在泵3啟動的情況下首先被關閉，因此水經由導管8和11以及渦輪單元5流到海中且在此 驅動泵一渦輪機組6。泵一渦輪機組6的泵單元4由此吸取海水且將其輸送到容器12中。 如果容器12借助于通過渦輪單元5的供給已經達到用于重新啟動該系統需要的填充水平， 則打開配件15且關閉排氣閥13。此時在一個或多個取水點處提供有由泵單元4和泵3輸 送的最大的水量。排氣閥13必須如此實施，S卩，其在泵3啟動的情況下防止在容器12中的 真空且在系統運行期間壓力升高的情況下壓力密封地封閉容器12。
[0026] 備選地，可略去排氣閥13。為此應確保容器12中的水位并未處在泵3中的水平之 上。因此，水不可從容器12中通過泵3和渦輪單元5流到室外或者海中。由此確保存在足 夠的水以用于重復啟動在停止狀態之后的系統。
[0027] 在圖3中示出了用于啟動系統的另一實施方式。除了分配裝置9 (其使泵3經由 導管8和10與取水點相連接，且經由導管11與泵一渦輪機組6的渦輪單元5相連接）之 夕卜，設置有第二分配裝置16,其輸入口經由引導容積流Q s的導管7聯接到泵一渦輪機組6 的泵單元4的流出口處。經由第八導管7c連接分配裝置16的輸出口中的一個與第三配件 17的輸入部。配件17的輸出部利用第九導管7d與容器12的輸入口流體地相連接。由此， 引導容積流Q s的導管7與容器12的輸出口相連接。輸入口設置在容器12的壁中的一個 處，在該區域中其處在水位之下。此處所顯示的容器12為在其上側處完全或部分敞開的容 器，或者為帶有連接容器12的內部與外部環境的開口的容器。在容器12的底部處的輸出 口經由導管7a與配件14的輸入部相連接。配件14的輸出部經由導管7b聯接到第三分配 裝置18的第一輸入口處。分配裝置18的輸出口與泵3的吸取口經由第十導管7e在流動 技術方面相連接。分配裝置18的第二輸入口借助于第十一導管7f聯接到第四配件19的 輸出口處，其輸入口又經由第十二導管7g與分配裝置16的輸出口相連接。因此，分配裝置 16與分配裝置18經由包括導管7a、7b、7c和7d的導管束和包括導管7f和7g的導管束相 連接。在分配裝置16的另一輸出部處設置有排氣導管7h，其聯接到排氣閥20處。泵3的 流出口的聯接以與在圖2中說明的相同的方式來進行。
[0028] 為了啟動帶有敞開的容器12的系統，必須首先關閉配件15、17、19且打開配件14 和排氣閥20,或者配件14和排氣閥20是打開的。由于容器12與泵單元4的水平差，關閉 的配件17防止水從容器12中漏出。經由導管7a、7b和7e，水流到泵3中且從此處經由導 管8和11以及渦輪單元5流到海中。泵一渦輪機組6的泵單元4將水輸送到導管7中，直 至在其中存在的空氣可從排氣閥20中漏出。一旦水到達排氣閥20處，就關閉排氣閥20且 打開配件17。由泵單元4輸送的水經由導管7、7c和7d輸送到容器12中。如果容器12已 經達到用于重新啟動系統的所限定的填充水平，關閉配件14和17且打開配件15和19。配 件14防止水從容器12中漏出，而配件19使得能夠實現泵3通過泵一渦輪機組6的泵單元 4的供給。
[0029] 如在圖4中顯示的那樣，如果配件17構造為止回閥，例如構造為片閥 (Riickschlagklappe)，可取消在圖3中顯示的、與分配裝置16的輸出口流體連接的排氣導 管7h和排氣閥20。由于容器12與泵一渦輪機組6的泵單元4的水平差，構造為止回閥的 配件17防止水的漏出，并且此外使在該系統中存在的空氣經由敞開的容器12漏出。
[0030] 為了啟動系統，即當泵3起動時，配件15和19關閉。配件14被打開且水經由導 管7a、7b和7e從容器12中流到聯接到分配裝置18處的泵3中且從此處經由導管8和11 以及渦輪單元5流到海中。泵一渦輪機組6的泵單元4將從海中提取的水經由導管7、7c 和7d輸送到容器12中。如果容器12已經再次達到其用于重新啟動系統的所限定的填充 水平，關閉配件14,以便將水保留在容器12中，而配件15和19被打開，以便為泵3經由泵 單元4和導管7、7g、7f和7e供給由泵單元4從海中提取的水且為一個或多個取水點供給 所輸送的水量。
[0031] 如在圖5中所顯示的那樣，如果在水位之上的區域中實現流入到在表面處完全或 部分敞開的容器12中，則確保在系統中存在的空氣可漏出，且盡管給定有水平差，水不可 由于水平差而從容器12中通過泵一渦輪機組6的泵單元4漏出。該構造如下進行簡化， 艮P，在此還可取消在圖3中所顯示的構件配件17、排氣導管7h和排氣閥20。導管7c以一 端聯接到分配裝置16的輸出口處，而以另一端終止在容器12的水位之上的區域中。導管 7a、7b、7e、7f和7g以及配件19的聯接類似于在圖3中示出的實施例來實現。
[0032] 在泵3啟動時，配件15和19關閉且配件14打開。水經由導管7a、7b和7e從容 器12中流到與分配裝置18相連接的泵3中且從此處經由導管8和11以及渦輪單元5流 到海中。泵一渦輪機組6的泵單元4將水經由導管7和7c輸送到容器12中，直至其已經 達到用于重新啟動系統的所限定的水位。然后關閉配件14,以便水不再可從容器中輸出。 配件15和19被打開，以便為泵3經由泵單元4、導管7、7g、7f和7e供給由泵單元4從海中 提取的水，以便在取水點處提供所需要的第一子容積流Q f。
[0033] 圖3至5示出了在其上側處敞開的容器12,其可備選地根據圖1構造為封閉的容 器。
[0034] 圖6顯示了根據本發明的另一實施例。泵單元4的流出口與泵裝置21 (優選高壓 泵）的吸取口相連接。在此，泵一渦輪機組6的泵單元4的流出口經由引導容積流Qs的導 管7聯接到分配裝置18的輸入口處。分配裝置18的第一輸出口經由導管7e引導至泵3的 吸取口。泵3的流出口經由引導第一子容積流Q F的導管10聯接到至少一個取水點處。分 配裝置18的第二輸出口經由第十三導管11a聯接到泵裝置21的吸取口處。泵裝置21的 流出口經由引導第二子容積流Q T的導管11與泵一渦輪機組6的渦輪單元5的輸入口相連 接。然而在圖1至5中泵3的流出口經由分配裝置9(即間接地）與渦輪單元5的輸入口 相連接，在該實施例中泵裝置的流出口直接與渦輪單元相連接。因此，用于泵裝置21的給 水作為泵一渦輪機組6的泵單元4的子容積流被提取。泵裝置21通常具有小于泵3的輸 送量且輸送用于驅動渦輪單元5的第二子容積流Q T。泵裝置21優選借助于現有的馬達2 來驅動。備選地，還可設置用于泵裝置21的另一驅動裝置。
[0035] 對于本發明的在圖7中示出的實施方式，在平臺上僅設置有安裝在導管11中的且 通過馬達2驅動的泵裝置21。泵單元4的流出口經由引導容積流Q s的導管7聯接到分配 裝置18的輸入口處。分配裝置18的第一輸出口經由引導第一子容積流QF的導管10聯接 到至少一個未示出的取水點處。分配裝置18的第二輸出口經由引導第二子容積流Q T的導 管11a聯接到泵裝置21的吸取口處。因此，在平臺上的泵裝置21獲得其來自泵一渦輪機 組6的泵單元4的給水。經由引導第二子容積流Q T的導管11，泵裝置21的流出口與布置 在海平面之下的泵一渦輪機組6的渦輪單元5的吸取口在流動技術方面相連接。在此，泵一 渦輪機組6的泵單元4承擔在圖1至6中示出的泵3的任務，且因此提供用于至少一個取 水點（例如用于救火）的所需要的第一子容積流Q F、所需要的壓力高度HD加上抽吸高度Hs 以及用于供給泵一渦輪機組6的第二子容積流QT。
[0036] 帶有儲水部的根據圖6和7的提水系統的設計方案大致上與圖1至5說明的且在 相應的附圖中示出的可行性方案相符。容器12安放在海上設施1上，其中，容器12的輸出 口與泵3的吸取口和/或泵裝置21的吸取口相連接，且容器12的輸入口與泵一渦輪機組 6的泵單元4的流出口相連接。
[0037] 因為泵一渦輪機組6持久地停留在帶有高的含鹽量的海水中，所以必須對其進行 保護以防轉子的粘附。此外，如在圖8中示出的那樣，電馬達22例如可安裝到泵一渦輪機 組6處，其使泵一渦輪機組6以定期的間隔旋轉。在此，緩慢的旋轉運動便足夠，而泵單元 4不需要輸送水。有利地，使用帶有高的極數的電馬達。由此避免使用傳動裝置。此外，電 馬達必須針對在泵一渦輪機組6的運行中的轉速來設計。
[0038] 備選于此，整個系統還可以定期的間隔來啟動。因此，可對功能進行檢查且防止機 組的粘附。
[0039] 圖1至8示意性地顯示了海上設施，借助其討論了根據本發明的提水系統的工作 原理和構造。備選地，根據本發明的提水系統同樣可用于船舶等。
[0040] 參考標號列表 1海上設施 2馬達 3泵 4泵單元 5潤輪單元 6泵一渦輪機組 7導管 7a導管 7b導管 7c導管 7d導管 7d導管 7f導管 7g導管 7h排氣導管 8導管 9分配裝置 10導管 10a導管 11導管 11a導管 12容器 13排氣閥 14配件 15配件 16分配裝置 17配件 18分配裝置 19配件 20排氣閥 21泵裝置 22電馬達 Qs容積流 QF第一子容積流 QT第二子容積流 Hs抽吸高度 Hge。大地高（geodjitische H5he)。
【權利要求】
1. 一種提水系統，尤其滅火設施，其用于海上設施，例如輸油平臺和/或輸氣平臺或 船舶等等，其帶有：具有吸取口和流出口的泵；具有泵單元和渦輪單元的泵一渦輪機組，其 中，泵單元和渦輪單元相應具有吸取口或輸入口和流出口；以及導管，其連接泵一渦輪機組 的泵單元的流出口和泵的吸取口且引導容積流，其特征在于，容積流（Q s)包括第一子容積 流（QF)和第二子容積流（QT)，其中，引導第一子容積流（Q F)的導管（10)與至少一個取水點 相連接，而引導第二子容積流（QT)的導管（11)與泵一渦輪機組（6)的渦輪單元（5)的輸 入口相連接。
2. 根據權利要求1所述的提水系統，其特征在于，渦輪單元（5)的流出口與蓄水池相 連接或通入到蓄水池中。
3. 根據權利要求1或2中任一項所述的提水系統，其特征在于，在海上設施（1)上設 置有安置在容器（12)中的儲水部。
4. 根據權利要求3所述的提水系統，其特征在于，容器（12)的輸出口與泵（3)的吸取 口相連接。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的提水系統，其特征在于，引導容積流（Qs)的導 管⑵與容器（12)的輸入口相連接。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的提水系統，其特征在于，引導容積流（Qs)的導 管（7)與容器（12)的輸出口相連接。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的提水系統，其特征在于，泵（3)的流出口經由 引導第一子容積流（QF)的導管（10)與至少一個取水點相連接。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的提水系統，其特征在于，經由引導第二子容積 流（QT)的導管（11)與泵一渦輪機組（6)的渦輪單元（5)的輸入口相連接。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的提水系統，其特征在于，泵單元（4)的流出口 與另一泵裝置（21)的吸取口相連接。
10. 根據權利要求1至6或8中任一項所述的提水系統，其特征在于，另一泵（21)的 流出口經由引導第二子容積流（QT)的導管（11)與泵一渦輪機組（6)的渦輪單元（5)的輸 入口相連接。
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的提水系統，其特征在于，電馬達（22)安裝到 泵一渦輪機組（6)處。
12. -種用于根據權利要求1至11中任一項所述的提水系統的方法，其特征在于，將 從蓄水池中提取的且經由導管（7)輸送的容積流（Q s)的第一子容積流（QF)借助于引導第 一子容積流（QF)的導管（10)輸送到至少一個取水點，而將第二子容積流（Q T)借助于引導 第二子容積流（QT)的導管（11)輸送回到蓄水池。
【文檔編號】F04D13/04GK104126073SQ201280061032
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2012年11月22日 優先權日:2011年12月12日
【發明者】T.亨格, B.弗賴恩施泰因 申請人:Ksb 股份公司