EP2626563B1 - Pumpe, sowie eine rezikulationseinrichtung für eine pumpe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a pump for delivering a pump fluid in the form of a multi-phase mixture and to a recirculation device for a pump according to the preamble of independent claims 1 and 15.
- pumps for the production of multi-phase mixtures such as for the production of crude oil.
- Such pumps often have to be operated in very inaccessible places, often many hundreds of meters, even up to a few thousand meters below the surface of the sea, where the pumps must be operated reliably under extreme conditions for considerable periods of time.
- a lubricant contaminated with sand can cause considerable damage to the parts to be lubricated because the hard grains of sand damage the surfaces of the components to be lubricated, which are often made of relatively soft metal can, which can ultimately lead to pump failure.
- the hardening of the corresponding parts is of course a measure that on the one hand is very complex and therefore expensive and ultimately does not actually solve the problem, because even that hardened parts cannot withstand the time of the frictional load, e.g. due to sand contained in the lubricant.
- Another point is that the The width of the lubricant gap between the rotating and / or static parts of the bearings can often not be reduced to the desired level, because otherwise the harmful influence of hard, non-compressible ingredients such as sand would be so great that premature wear of the corresponding bearings would be inevitable. Because the bearing gaps cannot be optimally adjusted due to such restrictions, the running smoothness of the stored parts can be negatively influenced, and due to the lubricant gaps not being optimally set, harmful vibrations can occur in the operating state, which can ultimately also lead to premature wear.
- Another from the EP12154903.4 Known device provides for separating the pump fluid by means of a separation device.
- the liquid and solid constituents of the pump fluid are separated from one another and the liquid components are used as a lubricant for lubricating rotating parts of the pump, in particular for lubricating the rotor shaft of the pump rotor.
- the disadvantage of the described device is that only solid or liquid ingredients can be separated, although gaseous ingredients also have a negative effect on the lubricating behavior of the lubricant because, for example, the viscosity, i.e. the viscosity of the pump fluid used as a lubricant, is poorly or not at all suitable for use as a lubricant is.
- the publication CH 672 007 A5 discloses a self-priming centrifugal pump with a cell flush and a separation chamber assigned between the last impeller and drive motor.
- a so-called cell flushing is effected on the outer area of the last pump wheel by means of a fixed guide surface F and a likewise fixed catch nozzle D, whereby gas is removed from the pumped medium.
- the gas separated from the medium can be lifted by internal Delivery channels or the shaft bore through the motor, escape to the pressure port of the pump-motor unit. With the separation of gas or air from the pumped medium, a pump will be created that works self-priming and avoids the disadvantages of large-volume pre-suction containers.
- the object of the invention is therefore to propose a pump for pumping a pump fluid in the form of a multi-phase mixture, in which the pump fluid can be used simultaneously for the lubrication of rotating parts of the pump, in particular for the lubrication of the rotor shaft of the pump rotor, those known from the prior art harmful effects of the ingredients on the lubrication process are largely avoided.
- the invention thus relates to a pump with the features of claim 1.
- a recirculation device is provided with which a predeterminable amount of a gas, in practice often natural gas, can be recirculated in the operating state.
- the gas which can be separated from the pump fluid, is essentially separated from the pump fluid with the aid of the separation device and in particular by means of the centrifugal force acting in the separation device.
- the pumping fluid to be pumped can be a multi-phase mixture, which comprises crude oil and natural gas loaded with sand, and which is pumped, for example, from a raw source through the pump into a collective store.
- the pump fluid in the rotating separation device is the one acting there due to the rotation Exposed to centrifugal forces.
- the sand Due to the higher density of the sand compared to the liquid and gaseous fraction of the pump fluid, whereby the gaseous fraction in turn has a lower density than the liquid fraction, the sand accumulates under the action of centrifugal force on the outer edge, the liquid fraction in the middle and the gaseous components inside, for example in an annular chamber of the separation device.
- Another cause for the separation of the gas from the pump fluid is, for example, the pressure difference between the recirculation device and the high pressure side of the pump.
- the pump fluid flows from the high pressure side of the pump to the recirculation device, that is to say in the direction of an alley where the gas is separated from the pump fluid and from there flows out again in a certain direction, preferably in the direction of the high pressure side of the pump.
- a phase of the pump fluid that is highly enriched with gas is formed in the interior of the annular chamber, which phase is preferably discharged back to the high pressure side of the pump by means of a recirculation device according to the invention, and pump gas that is not enriched with gas for the lubrication, e.g. the rotor shaft is used.
- the removal of the lubricating fluid that is to be used for the lubrication takes place at a more external diameter of the annular chamber of the separation device, where a phase of the pump fluid with a low gas and sand concentration has accumulated.
- a phase of the pump fluid highly enriched with sand forms on the outer edge of the annular chamber of the separation device and is preferably discharged from there via a corresponding separating line back to the low-pressure side of the pump and not for lubrication, e.g. the rotor shaft.
- any components of the pump fluid that have corresponding density differences can be separated with the separation device and the gaseous components with Recirculation device are preferably recirculated to the high pressure side, so that, for example, the proportion of the pump fluid that is to be used for lubrication has a predetermined suitable viscosity, which is not too high or too low, because gaseous components with the recirculation device and with the aid of the separation device are removable.
- the present invention it is possible with the present invention to separate not only solid or liquid ingredients, but also gaseous ingredients, which have a negative effect on the lubrication behavior, from the pumping fluid to be pumped and to recirculate by means of the recirculation device that has a phase cleaned of ingredients to a sufficient extent of the pump fluid is provided, which can be used to lubricate rotating parts of the pump, the harmful effects of the ingredients known from the prior art on the lubrication process being largely avoided.
- mixing or solution phenomena can also be relevant, for example, which have a further positive effect on the process of recirculation.
- gas fractions it is possible for gas fractions to be dissolved in higher viscose and / or in fluid constituents of higher density or to be enclosed in the form of bubbles, for example, and thus also separated and recirculated by the recirculation device according to the invention.
- other processes known per se can also contribute to the fact that not only components of lower density but also those with higher density can be separated off via the recirculation device, because they are carried along by the components of higher density.
- the shaft bushing forms a shaft bearing and comprises a stationary bushing and a rotating shaft sleeve, the annular gap between the stationary bushing and the rotating one Shaft sleeve can be formed.
- the shaft bushing advantageously forms a throttle point.
- the advantage of this measure is that the throttling points, i.e. ring-shaped seals, which serve to separate the pressure stages, constantly lubricate and stabilize the rotor and serve for pressure separation, so that the rotor is only lubricated with liquid during its rotating movement.
- the recirculation device comprises a feed line, a recirculation line and a means for increasing the pressure, in particular a screw conveyor and / or a corrugated line.
- the means for increasing the pressure are located in the recirculation line, that is to say the inside of the line is partially or completely corrugated and / or has a screw conveyor, so that, as the person skilled in the art immediately understands, the pressure in the recirculation line is similar the effect of a throttle, via which the pressure of the high pressure side of the pump or a lane is increased.
- the recirculation device for supplying the pump fluid into the recirculation device is connected to the high pressure side of the pump by means of a supply line, so that the pump fluid flows from the high pressure side of the pump to the recirculation device in the operating state.
- the recirculation device is connected to the flow via a recirculation line with the high-pressure side of the pump and / or a gas line.
- the recirculation line is designed in such a way that by means of the means for increasing the pressure, a pressure in the recirculation line higher than on the high-pressure side of the pump and / or the gas duct can be produced and the gas can be conveyed from the recirculation device to the high-pressure side and / or the gas duct, whereby
- the gas alley is to be understood, for example, as an area for collecting the gas, a gas collection container, or a line which leads the gas into an area outside the pump.
- the recirculation device is designed as an integral part of the pumps.
- the feed and recirculation line can, for example, be an integral part of the pump housing, in particular a bore or bore-like connection opening running in the pump housing or pump stator or shaft bushing, or else can be realized by separate lines which connect the high pressure side to the recirculation device and / or the separation chamber connect.
- the separation device which also rotates with the rotor shaft about the axis of rotation, comprises an annular chamber, on which annular chamber a separating opening, preferably oriented tangentially, is provided for separating the ingredient.
- the separation device comprises a first separation opening for separating the gas and / or a second separation opening for separating an ingredient and / or a third separation opening for separating the lubricating fluid.
- the first separating opening is connected to the flow for separating the gas with the recirculation device and / or the recirculating line, so that, whereas the second separating opening for discharging the ingredient is connected to the low pressure side of the pump by means of a separating line.
- a phase of the pump fluid highly enriched with gas forms at the first separation opening in the interior of the annular chamber of the separation device.
- the removal of the lubricating fluid that is to be used for the lubrication takes place at the third separating opening, a further outward diameter of the annular chamber of the separation device, where a phase of the pumping fluid with a low gas and solid concentration, for example sand, has accumulated.
- a phase of the pump fluid that is highly enriched with sand forms on the outer edge of the annular chamber of the separation device and is preferred from there via the second separation opening and a corresponding separation line is discharged back to the low pressure side of the pump and is not used for lubrication, e.g. the rotor shaft
- the recirculation and separation line can of course also be integral components of the pump housing, in particular bores running in the pump housing or pump stator or bore-like connection openings, or the recirculation and separation line can also be realized by separate lines which separate the separation openings of the separation device with the recirculation device / line and / or the low pressure side of the pump or other places with low pressure.
- the annular gap is provided with the third separation opening by means of a lubricant opening flow-connected to the separation device such that the lubricant fluid at least partially freed from the ingredient can be supplied to the annular gap for lubricating the shaft bushing via the lubricant opening.
- an additional lubricant line can be provided such that a predeterminable amount of lubricating fluid can be removed from the separation device, in particular can be used to feed a further lubrication point of the pump.
- the lubricant line in particular can also be an integral part of the pump housing, in particular a bore running in the pump housing or pump stator, or a bore-like connection opening, or the lubricant line can also be realized by a separate line which connects the separation device of the separation chamber with the further lubrication point connects in the pump.
- the separation device can either be detachably connected to the rotor shaft, the separation device can in particular be designed as a separation disk which can be screwed to the rotor shaft. It is of course also possible that the separation device is an integral part of the rotor shaft, wherein the separation device can in particular be a separation disk integrally connected to the rotor shaft.
- the invention further relates to a recirculation device for a pump according to the invention.
- Fig. 1 shows the prior art using a pump, the construction of the shaft bushing with separation device somewhat is shown in more detail.
- the pump which is designated in the following as a whole by the reference symbol 1 ', serves in general to convey a pumping fluid 2' in the form of a multiphase mixture, ie the multiphase mixture consists of various solid, liquid and gaseous ingredients.
- the ingredients are essentially sand and gas, which are present as impurities in the pumping fluid 2 'in intolerable amounts.
- the pump fluid 2 ' is petroleum, which is available at an inlet pressure on a low-pressure side LP' of the pump 1 'and in the operating state by means of a pump rotor (not shown) which is rotatable about an axis of rotation A' according to the arrow P 'in a pump stator (not shown) ) is conveyed to a high pressure side HP 'of the pump 1'.
- the pump rotor is designed and arranged in a shaft passage 6 'via a rotor shaft 5' such that a lubricating film made of a lubricating fluid 200 'formed from the pumping fluid 2' can be formed in an annular gap 21 'between the rotor shaft 5' and the shaft passage 6 ' .
- a separation device 7 ' is provided on the rotor shaft 5', with which, in the operating state for providing the lubricating fluid 200 ', a predeterminable amount of the ingredient can be separated from the pump fluid 2' by means of a centrifugal force.
- the separation device 7' which is designed as a separation disc screwed to the rotor shaft 5 'of the pump 1' with screws 70 ', via a supply line with the High pressure side HP 'of pump 1' connected.
- the separation disk is covered by a cover D 'through which the pump fluid 2' is fed to the separation disk.
- the separation disc of the Fig. 1 comprises in detail that the separating disk, which rotates with the rotor shaft 5 'about the axis of rotation A', comprises an annular chamber, at least one essentially tangentially oriented separating opening on the annular chamber for separating the contents is provided.
- the separating opening is connected to the low-pressure side LP 'of the pump 1' via a separating line 721 'for discharging separated constituents, that is to say in the present example for removing the sand enriched in petroleum.
- the sand has a higher density than the lubricating fluid 200 'which is finally used to lubricate the rotor shaft 5'.
- the annular gap 21' is connected to the separating device 7 'by means of a lubricant opening 22' in such a way that the lubricating fluid 200 'at least partially freed from the sand contacts the annular gap 21 'for lubricating the shaft bushing 6' via the lubricant opening 22 '.
- a lubricant line 10 ' is additionally provided such that a predeterminable amount of lubricating fluid 200' can be removed from the separation disk, in particular for supplying further lubrication points of the pump 1 ', which additional lubricant points are not explicitly shown for reasons of clarity.
- the lubricating fluid 200 'branched off via the lubricant line 10' is used for the lubrication of further system parts which are outside the pump 1 'or are not part of the pump 1'.
- the separation device 7 ' that is to say the separation disk here, is detachably connected to the rotor shaft 5', but it is also possible for the separation device 7 'to be an integral part of the rotor shaft 5', and the separation device 7 'in particular to be one is integrally connected to the rotor shaft 5 'separation disc.
- the pump according to the invention serves in a very general way and in particular in the special embodiment of FIG Fig. 2 and Fig. 3 the pumping of a pump fluid in the form of a multiphase mixture.
- the pump which is designated in the following as a whole by reference numeral 1, serves in a very general manner Delivery of a pump fluid 2 in the form of a multiphase mixture, ie the pump fluid consists of various solid, liquid and gaseous ingredients. The ingredients are essentially sand and gas, which are present as impurities in the pumping fluid 2 in intolerable amounts.
- the pump fluid 2 for example crude oil, which is available at an inlet pressure on a low-pressure side LP of the pump 1 and can be conveyed to a high-pressure side HP of the pump in the operating state by means of a pump rotor 4 which is mounted in a pump stator 3 about an axis of rotation A according to the arrow P, and a rotor shaft 5 is arranged in a shaft bushing 6 such that a lubricating film can be formed from a lubricating fluid 200 formed from the pumping fluid 2 between the rotor shaft 5 and the shaft bushing 6 in an annular gap 21.
- a pump rotor 4 which is mounted in a pump stator 3 about an axis of rotation A according to the arrow P
- a rotor shaft 5 is arranged in a shaft bushing 6 such that a lubricating film can be formed from a lubricating fluid 200 formed from the pumping fluid 2 between the rotor shaft 5 and the shaft bushing 6 in an annular gap 21.
- a separation device 7 is provided on the rotor shaft 5, with which a predefinable amount of an ingredient can be separated from the pump fluid 2 by means of a centrifugal force in the operating state for providing the lubricating fluid 200 at the annular gap 21.
- a recirculation device 8 is provided, so that a gas 201 can be recirculated using the separation device 7.
- the shaft bushing 6 comprises a stationary bushing 9 and a rotating shaft sleeve 10.
- the annular gap 21 can, as in the present exemplary embodiment, be formed both between the stationary bushing 9 and the rotating shaft bushing 10, and also directly between the rotor shaft 5 and the shaft bushing 6 trainable.
- recirculation device 8 a feed line 81, a recirculation line 82 and a means for increasing pressure 83, in particular a screw conveyor and / or a corrugated line.
- the recirculation device 8 is connected to the high pressure side HP of the pump by means of the feed line 81, so that the pump fluid 2 flows from the high pressure side HP of the pump to the recirculation device 8.
- the separation device 7 or the separation disk which also rotates with the rotor shaft 5 about the axis of rotation A, comprises in detail an annular chamber, on which annular chamber a separating opening, preferably oriented tangentially, is provided for separating the ingredient.
- the separation device 7 or separation disk comprises a first separation opening 71 for separating the gas 201 and / or a second separation opening 72 for separating an ingredient and / or a third separation opening 73 for separating the lubricating fluid.
- the first separating opening 71 for separating the gas 201 is connected to the flow with the recirculation device 8 and / or recirculation line 82.
- the recirculation device 8 is connected in terms of flow by means of the recirculation line 82 to the high-pressure side HP of the pump and / or a gas line.
- the means for increasing the pressure 83 are required in order to generate a pressure in the recirculation line 82 which is higher than on the high-pressure side HP of the pump and / or the alleyway, so that the gas 201 from the recirculation device 8 to the high-pressure side HP of the pump and / or the alley is transportable.
- the recirculation device 8 is designed as an integral component in the pump stator 3, but it is also possible for the recirculation device 8 to be an external recirculation device 8 which is detachably connected to the pump.
- the annular gap 21 is connected to the third separating opening 73 of the separating device 7 by means of a lubricant opening 22 such that the lubricating fluid 200 at least partially freed from the ingredient is connected to the annular gap 21 for lubricating the shaft passage 6 via the lubricant opening 22 can be fed.
- a lubricant line is additionally provided such that a predeterminable amount of lubricating fluid 200 can be removed from the separation disk, in particular for supplying additional lubrication points of the pump 1, which additional lubricant points are not explicitly shown for reasons of clarity.
- the lubricating fluid 200 branched off via the lubricant line is used to lubricate further system parts which are outside the pump 1 or are not part of the pump 1.
- the second separating opening 72 is connected to the low-pressure side LP of the pump 1 via a separating line 721 for discharging separated constituents, that is to say in the present example for removing the sand enriched in petroleum.
- the sand has a higher density than the lubricating fluid 200 that is used to lubricate the rotor shaft 5.
- the separating line 721 is designed as an integral component in the shaft bushing 6 or the pump stator 3, but can also be guided as a separate additional separating line 721, for example on the outside of the pump housing.
- a second throttle point 74 is provided, which serves to increase the resistance in order to avoid a direct drain of the pump fluid 2.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids in Form eines Mehrphasengemischs sowie eine Rezirkulationseinrichtung für eine Pumpe gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 15.
- Im Stand der Technik ist es eine wohlbekannte Massnahme, Inhaltsstoffe des Pumpfluids mittels der rotierenden Teile von Pumpen zu separieren und die Pumpe oder Drosselungen, also ringförmige Dichtungen, mit dem separierten Medium selbst zu schmieren, was den offensichtlichen Vorteil hat, dass dann für diese Schmieranwendungen kein spezielles Schmiermittel zur Verfügung gestellt werden muss. Das kann vor allem dann von besonderem Vorteil sein, wenn die Bereitstellung des Schmiermittels, z.B. zur Schmierung einer einen Pumpenrotor tragenden rotierenden Rotorwelle der Pumpe, nur unter besonderen Schwierigkeiten möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auf der Nichtantriebsseite durch den Einsatz eines selbstschmierenden bzw. produktgeschmierten Lagers auf eine Wellendichtung verzichtet werden kann, da die Welle nicht mehr zur Atmosphäre herausgeführt werden muss. Als prominente Beispiele sind neben einer Vielzahl weiterer Anwendungen Pumpen zur Förderung von Mehrphasengemischen, wie beispielsweise zur Förderung von Rohöl zu nennen. Solche Pumpen müssen häufig an sehr schlecht zugänglichen Orten betrieben werden, oft viele hundert Meter, sogar bis zu einigen tausend Metern unter der Meeresoberfläche, wo die Pumpen unter extremen Bedingungen über beträchtliche Zeiträume zuverlässig betrieben werden müssen.
- Ein bisher nur unzureichend gelöstes Problem tritt jedoch bei der Förderung solcher Pumpmedien, wie beispielweise bei einem Mehrphasengemisch auf, das neben Erdöl auch Erdgas und häufig auch Wasser und vor allem schädliche Feststoffanteile wie z.B. Sand enthält. Die zusätzlichen Inhaltsstoffe sind nämlich häufig für die Schmieranwendung eher schädlich. So versteht der Fachmann sofort, dass beispielsweise vor allem harte Inhaltsstoffe wie Sand die Schmierung massiv negativ beeinflussen können. Wird beispielweise ein mit Sand verunreinigtes Schmiermittel zur Schmierung einer Rotorwelle eines Pumpenrads verwendet, so kann der Sand im Schmiermittel beträchtliche Schäden an den zu schmierenden Teilen verursachen, weil die harten Sandkörner die Oberflächen der zu schmierenden Komponenten, die häufig aus verhältnismässig weichem Metall sind, beschädigen können, was letztlich zum Ausfall der Pumpe führen kann.
- Daher ist es im Stand der Technik bekannt, solche Teile die geschmiert werden, beispielsweise mit einem mit Sand verunreinigten Schmiermittel, besonders zu härten, damit der im Schmiermittel enthaltene Sand die Oberflächen nicht beschädigen kann, bzw. um den Verschleiss der entsprechenden Teile zumindest soweit zu reduzieren, dass vertretbar lange Standzeiten, also wirtschaftlich vertretbare Wartungsintervalle erreicht werden können.
- Dabei ist das Härten der entsprechenden Teile, z.B. der Rotorwelle eines Laufrades der Pumpe bzw. der das Rotorwellenlager bilden statischen oder rotierenden Gegenparte und Lagerkomponenten natürlich eine Massnahme, die einerseits sehr aufwändig und damit teuer ist und letztlich das Problem nicht tatsächlich löst, weil selbst die gehärteten Teile mit der Zeit der reibenden Belastung, z.B. durch im Schmiermittel enthaltenen Sand, nicht auf Dauer standhalten können. Ein weiterer Punkt ist, dass auch beispielweise die Breite der Schmiermittelspalte zwischen den rotierenden und / oder statischen Teilen der Lager oft nicht auf das wünschenswerte Mass verkleinert werden können, weil ansonsten der schädliche Einfluss von harten, nicht kompressiblen Inhaltsstoffen wie Sand so gross würde, dass ein vorzeitiger Verschleiss der entsprechenden Lager unausweichlich würde. Dadurch, dass die Lagerspalte durch derartige Restriktionen nicht optimal einstellbar sind, kann die Laufruhe der gelagerten Teile negativ beeinflusst werden, und durch nicht optimal eingestellte Schmiermittelspalte können schädliche Schwingungen im Betriebszustand auftreten, was letztlich ebenfalls zu einem vorzeitigen Verschleiss führen kann.
- Eine weitere aus der
EP12154903.4 - Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist, dass lediglich feste oder flüssige Inhaltsstoffe abgeschieden werden können, obwohl auch gasförmige Inhaltsstoffe das Schmierverhalten des Schmiermittels negativ beeinflussen, weil beispielweise die Viskosität, also die Zähigkeit des als Schmiermittel verwendeten Pumpfluids für die Anwendung als Schmiermittel schlecht oder gar nicht geeignet ist.
- Die Druckschrift
CH 672 007 A5 - Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids in Form eines Mehrphasengemischs vorzuschlagen, bei welcher das Pumpfluid gleichzeitig zur Schmierung rotierender Teile der Pumpe, insbesondere zur Schmierung der Rotorwelle des Pumpenrotors verwendet werden kann, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten schädlichen Einflüsse der Inhaltsstoffe auf den Schmiervorgang weitestgehend vermieden werden.
- Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14 gekennzeichnet.
- Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
- Die Erfindung betrifft somit eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Wesentlich für die Erfindung ist es somit, dass eine Rezirkulationseinrichtung vorgesehen ist, mit welcher im Betriebszustand eine vorgebbare Menge eines Gases, in der Praxis häufig Erdgas, rezirkulierbar ist. Das Gas, welches aus dem Pumpfluid separierbar ist, wird im Wesentlichen mit Hilfe der Separationseinrichtung und insbesondere mittels der in der Separationseinrichtung wirkenden Zentrifugalkraft aus dem Pumpfluid separiert. Dazu kann das durch die Pumpe zu fördernde Pumpfluid ein Mehrphasengemisch sein, das mit Sand beladenes Rohöl und Erdgas umfasst, und das beispielsweise aus einer Rohquelle durch die Pumpe in ein Sammellager gefördert wird. Das Pumpfluid ist dabei in der rotierenden Separationseinrichtung den dort aufgrund der Rotation wirkenden Zentrifugalkräften ausgesetzt. Aufgrund der höheren Dichte des Sandes im Vergleich zum flüssigen und gasförmigen Anteil des Pumpfluids, wobei die gasförmigen Anteile wiederum eine geringere Dichte als die flüssigen Anteile aufweisen, reichern sich dabei der Sand unter Wirkung der Zentrifugalkraft am äusseren Rand, die flüssigen Anteile in der Mitte und die gasförmigen Anteile im Inneren, zum Beispiel in einer Ringkammer der Separationseinrichtung, an. Eine weitere Ursache für die Separation des Gases aus dem Pumpfluid ist beispielsweise der Druckunterschied zwischen der Rezirkulationseinrichtung und der Hochdruckseite der Pumpe. Hierbei strömt das Pumpfluid von der Hochdruckseite der Pumpe zur Rezirkulationseinrichtung, also in Richtung einer Gassenke, wo das Gas aus dem Pumpfluid separiert wird und von dort in eine bestimmte Richtung, bevorzugt in Richtung der Hochdruckseite der Pumpe, wieder abströmt.
- Dadurch bildet sich im Inneren der Ringkammer eine mit Gas hoch angereicherte Phase des Pumpfluids aus, die mittels einer erfindungsgemässen Rezirkulationseinrichtung bevorzugt zurück auf die Hochdruckseite der Pumpe abgeführt wird und nicht mit Gas angereichertes Pumpfluid für die Schmierung, z.B. der Rotorwelle, verwendet wird. Die Entnahme des Schmierfluids, das für die Schmierung verwendet werden soll, erfolgt dabei an einem weiter aussen gelegenen Durchmesser der Ringkammer der Separationseinrichtung, wo sich eine Phase des Pumpfluids mit niedriger Gas- und Sandkonzentration angesammelt hat. Eine mit Sand hoch angereicherte Phase des Pumpfluids bildet sich am äusseren Rand der Ringkammer der Separationseinrichtung aus und wird von dort über eine entsprechende Abscheideleitung bevorzugt zurück auf die Niederdruckseite der Pumpe abgeführt wird und nicht für die Schmierung, z.B. der Rotorwelle, verwendet.
- Es versteht sich von selbst, dass auf diese Weise beliebige Inhaltsstoffe des Pumpfluids, die entsprechende Dichteunterschiede aufweisen, mit der Separationseinrichtung separieren lassen und die gasförmigen Anteile mit der Rezirkulationseinrichtung bevorzugt auf die Hochdruckseite rezirkuliert werden, so dass zum Beispiel der Anteil des Pumpfluids, der zum schmieren verwendet werden soll, eine vorbestimmte geeignete Viskosität hat, die nicht zu hoch oder zu niedrig ist, weil gasförmige Anteile mit der Rezirkulationseinrichtung und mit Hilfe der Separationseinrichtung entfernbar sind.
- Somit ist es durch die vorliegende Erfindung erstmals möglich, nicht nur feste oder flüssige Inhaltsstoffe sondern auch gasförmige Inhaltsstoffe, die das Schmierverhalten negativ beeinflussen, so von dem zu fördernden Pumpfluid abzuseparieren und mittels der Rezirkulationseinrichtung zu rezirkulieren, das eine von Inhaltsstoffen in ausreichendem Masse gereinigte Phase des Pumpfluids bereitgestellt wird, die zur Schmierung rotierender Teile der Pumpe verwendet werden kann, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten schädlichen Einflüsse der Inhaltsstoffe auf den Schmiervorgang weitestgehend vermieden werden. Dabei können, je nach genauer Zusammensetzung und Konsistent des Pumpfluids bzw. der Inhaltsstoffe, auch zum Beispiel Mischungs- oder Lösungsphänomene relevant sein, die den Prozess der Rezirkulation weiter positiv beeinflussen. So ist es zum Beispiel möglich, dass Gasanteile in höher Viskosen und / oder in fluiden Bestandteilen höherer Dichte gelöst oder zum Beispiel in Form von Blasen eingeschlossen sind und so durch die erfindungsgemässe Rezirkulationseinrichtung ebenfalls mit absepariert und rezirkuliert werden. Selbstverständlich können auch andere an sich bekannte Prozesse dazu beitragen, dass über die Rezirkulationseinrichtung nicht nur Bestandteile geringerer Dichte sondern auch solche mit höhere Dichte abscheidbar sind, weil sie durch die Bestandteile höherer Dichte mitgenommen werden.
- Als besondere Massnahme bildet die Wellendurchführung ein Wellenlager und umfasst eine stationäre Buchse und eine drehende Wellenhülse, wobei der Ringspalt zwischen der stationären Buchse und der drehenden Wellenhülse ausbildbar ist. Im Speziellen bildet die Wellendurchführung vorteilhaft eine Drosselstelle.
- Vorteil dieser Massnahme ist, dass die Drosselstellen, also ringförmige Dichtungen, welche zur Trennung von Druckstufen dienen, ständig den Rotor schmieren und stabilisieren und der Druckseparation dienen, sodass der Rotor während seiner umlaufenden Bewegung ständig nur mit Flüssigkeit geschmiert wird.
- Die Rezirkulationseinrichtung umfasst eine Zuführleitung, eine Rezirkulationsleitung und ein Mittel zur Druckerhöhung, insbesondere eine Förderschnecke und / oder eine geriffelte Leitung. In einem für die Praxis besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich beispielsweise die Mittel zur Druckerhöhung in der Rezirkulationsleitung, d.h. die Leitung ist innen teilweise oder vollständig geriffelt und / oder hat eine Förderschnecke, sodass, wie der Fachmann sofort versteht, der Druck in der Rezirkulationsleitung, ähnlich dem Effekt einer Drossel, über den Druck der Hochdruckseite der Pumpe bzw. einer Gassenke erhöht wird. Ausserdem ist die Rezirkulationseinrichtung zur Zuführung des Pumpfluids in die Rezirkulationseinrichtung mittels einer Zuführleitung mit der Hochdruckseite der Pumpe strömungsverbunden, sodass das Pumpfluid im Betriebszustand von der Hochdruckseite der Pumpe zur Rezirkulationseinrichtung strömt. Zur Rezirkulation des Gases ist die Rezirkulationseinrichtung über eine Rezirkulationsleitung mit der Hochdruckseite der Pumpe und / oder einer Gassenke strömungsverbunden. Die Rezirkulationsleitung ist dabei derart ausgestaltet, dass mittels der Mittel zur Druckerhöhung ein Druck in der Rezirkulationsleitung höher als auf der Hochdruckseite der Pumpe und / oder der Gassenke herstellbar ist und das Gas von der Rezirkulationseinrichtung auf die Hochdruckseite und / oder die Gassenke beförderbar ist, wobei unter der Gassenke beispielsweise ein Bereich zum sammeln des Gases, ein Gassammelbehälter, oder eine Leitung, die das Gas in einen Bereich ausserhalb der Pumpe leitet, zu verstehen ist.
- Die Rezirkulationseinrichtung ist dabei als integraler Bestandteil der Pumpen ausgebildet. Die Zuführ- und Rezirkulationsleitung können beispielweise ein integraler Bestandteil, des Pumpengehäuse, insbesondere eine im Pumpengehäuse bzw. Pumpenstator oder Wellendurchführung verlaufende Bohrung oder bohrungsähnliche Verbindungsöffnung sein, oder aber auch durch separate Leitungen realisiert sein, die die Hochdruckseite mit der Rezirkulationseinrichtung und / oder der Separationskammer verbinden.
- Im Speziellen umfasst die mit der Rotorwelle um die Drehachse mitrotierende Separationseinrichtung eine Ringkammer, an welcher Ringkammer zur Abscheidung des Inhaltsstoffs eine bevorzugt tangential ausgerichtete Abscheideöffnung vorgesehen ist. Als bevorzugte Massnahme umfasst die Separationseinrichtung zur Abscheidung des Gases eine erste Abscheideöffnung und / oder zur Abscheidung eines Inhaltsstoffes eine zweite Abscheideöffnung und / oder zur Abscheidung des Schmierfluids eine dritte Abscheideöffnung. Die erste Abscheideöffnung ist zur Abscheidung des Gases mit der Rezirkulationseinrichtung und / oder der Rezirkulationsleitung strömungsverbunden, sodass, wohingegen die zweite Abscheideöffnung zum Abführen des Inhaltsstoffes mittels einer Abscheideleitung mit der Niederdruckseite der Pumpe strömungsverbunden ist.
- Da die abzuscheidenden Inhaltsstoffe unterschiedliche Dichten haben, bildet sich im Inneren der Ringkammer der Separationseinrichtung, an der ersten Abscheideöffnung eine mit Gas hoch angereicherte Phase des Pumpfluids aus. Die Entnahme des Schmierfluids, das für die Schmierung verwendet werden soll, erfolgt dabei an der dritten Abscheideöffnung, einem weiter aussen gelegenen Durchmesser der Ringkammer der Separationseinrichtung, wo sich eine Phase des Pumpfluids mit niedriger Gas- und Feststoffkonzentration, beispielsweise Sand, angesammelt hat. Eine mit Sand hoch angereicherte Phase des Pumpfluids bildet sich am äusseren Rand der Ringkammer der Separationseinrichtung aus und wird von dort über die zweite Abscheideöffnung und eine entsprechende Abscheideleitung bevorzugt zurück auf die Niederdruckseite der Pumpe abgeführt wird und nicht für die Schmierung, z.B. der Rotorwelle, verwendet.
- Dabei können selbstverständlich auch die Rezirkulations- und Abscheideleitung integrale Bestandteile des Pumpengehäuses, insbesondere im Pumpengehäuse bzw. Pumpenstator verlaufende Bohrungen oder bohrungsähnliche Verbindungsöffnungen sein, oder aber die Rezirkulations- und Abscheideleitung können auch durch separate Leitungen realisiert sein, die die Abscheideöffnungen der Separationseinrichtung mit der Rezirkulationseinrichtung/-leitung und / oder der Niederdruckseite der Pumpe oder sonstigen Stellen mit niederem Druck verbinden.
- Damit beispielsweise das Wellendurchführung, in dem die Rotorwelle der Pumpe gelagert ist, oder der Ringspalt zwischen stationärer Buchse und drehender Wellenhülse, optimal mit der vom Inhaltsstoff gereinigten Phase des Pumpfluids zur Schmierung versorgt werden kann, ist der Ringspalt mittels einer Schmiermittelöffnung derart mit der dritten Abscheideöffnung der Separationseinrichtung strömungsverbunden, dass das von dem Inhaltsstoff zumindest teilweise befreite Schmierfluid dem Ringspalt zur Schmierung der Wellendurchführung über die Schmiermittelöffnung zuführbar ist.
- In einer speziellen Ausführungsvariante kann eine zusätzliche Schmiermittelleitung derart vorgesehen sein, dass eine vorgebbare Menge an Schmierfluid von der Separationseinrichtung abführbar ist, insbesondere zur Speisung einer weiteren Schmierstelle der Pumpe verwendet werden kann. Dabei kann selbstverständlich auch die Schmiermittelleitung im Speziellen ein integraler Bestandteil des Pumpengehäuse, insbesondere eine im Pumpengehäuse bzw. Pumpenstator verlaufende Bohrung oder bohrungsähnliche Verbindungsöffnung sein, oder aber die Schmiermittelleitung kann auch durch eine separate Leitung realisiert sein, die die Separationseinrichtung der Separationskammer mit der weiteren Schmierstelle in der Pumpe verbindet.
- Je nach Anwendung und Ausführungsbeispiel kann die Separationseinrichtung entweder lösbar mit der Rotorwelle verbunden sein, wobei die Separationseinrichtung insbesondere als eine mit der Rotorwelle verschraubbare Separationsscheibe ausgestaltet sein kann. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, dass die Separationseinrichtung ein integraler Bestandteil der Rotorwelle ist, wobei die Separationseinrichtung insbesondere eine mit der Rotorwelle integral verbundene Separationsscheibe sein kann.
- Die Erfindung betrifft weiter eine Rezirkulationseinrichtung für eine erfindungsgemässe Pumpe.
- Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- den Stand der Technik am Beispiel einer Pumpe mit Separationsscheibe;
- Fig. 2
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässe Pumpe mit Rezirkulationseinrichtung;
- Fig. 3
- eine detaillierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässe Pumpe mit Rezirkulationseinrichtung;
- Für die folgende Beschreibung der Figuren gilt, dass alle Bezugzeichen, die sich in den Beispielen auf Merkmale aus dem Stand der Technik beziehen mit Hochkomma versehen sind und alle Bezugzeichen, die sich auf Merkmale erfindungsgemässer Ausführungsbeispiele beziehen ohne Hochkomma gekennzeichnet sind.
-
Fig. 1 zeigt den Stand der Technik anhand einer Pumpe, wobei die Konstruktion der Wellendurchführung mit Separationseinrichtung etwas genauer im Detail gezeigt wird. Die Pumpe, die im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1' bezeichnet ist, dient ganz allgemein der Förderung eines Pumpfluids 2' in Form eines Mehrphasegemischs, d.h. das Mehrphasengemisch besteht aus verschiedenen festen, flüssigen und gasförmigen Inhaltsstoffen. Die Inhaltsstoffe sind im wesentlichen Sand und Gas, welche als Verunreinigung im Pumpfluid 2' in nicht tolerierbaren Mengen vorhanden sind. Das Pumpfluid 2' ist hier Erdöl, das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite LP' der Pumpe 1' bereitsteht und im Betriebszustand mittels einem in einem Pumpenstator (nicht dargestellt) um eine Drehachse A' gemäss dem Pfeil P' drehbar gelagerten Pumpenrotor (nicht dargestellt) auf eine Hochdruckseite HP' der Pumpe 1' befördert wird. Der Pumpenrotor ist dabei derart ausgestaltet und über eine Rotorwelle 5' in einer Wellendurchführung 6' angeordnet, dass zwischen der Rotorwelle 5' und der Wellendurchführung 6' in einem Ringspalt 21' ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid 2' gebildeten Schmierfluid 200' ausbildbar ist. Ausserdem ist zu sehen, dass an der Rotorwelle 5' eine Separationseinrichtung 7' vorgesehen ist, mit welcher im Betriebszustand zur Bereitstellung des Schmierfluids 200' eine vorgebbare Menge des Inhaltsstoffs mittels einer Zentrifugalkraft aus dem Pumpfluid 2' separierbar ist. - Wie in
Fig. 1 schematisch dargestellt, ist zur Zuführung des den Inhaltsstoff umfassenden Pumpfluids 2', also hier des Erdöls, die Separationseinrichtung 7', die als eine mit der Rotorwelle 5' der Pumpe 1' mit Schrauben 70' verschraubte Separationsscheibe ausgestaltet ist, über eine Zuführleitung mit der Hochdruckseite HP' der Pumpe 1' verbunden. Die Separationsscheibe ist dabei durch eine Abdeckung D', durch die hindurch das Pumpfluid 2' der Separationsscheibe zugeführt wird, abgedeckt. - Die Separationsscheibe der
Fig. 1 umfasst im Detail zeigt, die mit der Rotorwelle 5' um die Drehachse A' mitrotierende Separationsscheibe eine Ringkammer, wobei an der Ringkammer zur Abscheidung der Inhaltsstoffe mindestens eine im wesentlichen tangential ausgerichtete Abscheideöffnung vorgesehen ist. Die Abscheideöffnung ist zum Abführen separierten Inhaltsstoffes, also im vorliegenden Beispiel zum Abführen des im Erdöl angereicherten Sandes, über eine Abscheideleitung 721' mit der Niederdruckseite LP' der Pumpe 1' verbunden ist. Der Sand hat dabei eine höhere Dichte als das Schmierfluid 200' das schliesslich zur Schmierung der Rotorwelle 5' verwendet wird. - Damit das Schmierfluid 200' zur Schmierung der Rotorwelle 5' in der Wellendurchführung 6' bereitgestellt werden kann, ist der Ringspalt 21' mittels einer Schmiermittelöffnung 22' derart mit der Separationseinrichtung 7' strömungsverbunden, dass das vom Sand zumindest teilweise befreite Schmierfluid 200' dem Ringspalt 21' zur Schmierung der Wellendurchführung 6' über die Schmiermittelöffnung 22' zuführbar ist.
- Des weiteren ist zusätzlich eine Schmiermittelleitung 10' derart vorgesehen, dass eine vorgebbare Menge an Schmierfluid 200' von der Separationsscheibe abführbar ist, insbesondere zur Speisung von weiteren Schmierstelle der Pumpe 1', welche zusätzlichen Schmiermittelstellen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellten sind. Dabei wird das über die Schmiermittelleitung 10' abgezweigte Schmierfluid 200' zur Schmierung weiterer Anlagenteile verwendet wird, die ausserhalb der Pumpe 1' liegen bzw. nicht Teil der Pumpe 1' sind.
- Wie bereits erwähnt, ist die Separationseinrichtung 7', also hier die Separationsscheibe, lösbar mit der Rotorwelle 5' verbunden, allerdings ist es auch möglich, dass die Separationseinrichtung 7' ein integraler Bestandteil der Rotorwelle 5' ist, und die Separationseinrichtung 7' insbesondere eine mit der Rotorwelle 5' integral verbundene Separationsscheibe ist.
- Die erfindungsgemässe Pumpe dient ganz allgemein und insbesondere im speziellen Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 undFig. 3 der Förderung eines Pumpfluids in Form eines Mehrphasegemischs. Die Pumpe, die im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, dient ganz allgemein der Förderung eines Pumpfluids 2 in Form eines Mehrphasegemischs, d.h. das Pumpfluid besteht aus verschiedenen festen, flüssigen und gasförmigen Inhaltsstoffen. Die Inhaltsstoffe sind im wesentlichen Sand und Gas, welche als Verunreinigung im Pumpfluid 2 in nicht tolerierbaren Mengen vorhanden sind. Das Pumpfluid 2, beispielsweise Erdöl, das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite LP der Pumpe 1 bereitsteht und im Betriebszustand mittels einem in einem Pumpenstator 3 um eine Drehachse A gemäss dem Pfeil P drehbar gelagerten Pumpenrotor 4 auf eine Hochdruckseite HP der Pumpe beförderbar ist, und eine Rotorwelle 5 derart in einer Wellendurchführung 6 angeordnet ist, dass zwischen der Rotorwelle 5 und der Wellendurchführung 6 in einem Ringspalt 21 ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid 2 gebildeten Schmierfluid 200 ausbildbar ist. Ausserdem ist an der Rotorwelle 5 eine Separationseinrichtung 7 vorgesehen, mit welcher im Betriebszustand zur Bereitstellung des Schmierfluids 200 am Ringspalt 21 eine vorgebbare Menge eines Inhaltsstoffs mittels einer Zentrifugalkraft aus dem Pumpfluid 2 separierbar ist. Erfindungsgemäss ist eine Rezirkulationseinrichtung 8 vorgesehen, sodass ein Gas 201 mit Hilfe der Separationseinrichtung 7 rezirkulierbar ist. - Wie in
Fig. 2 schematisch dargestellt ist, umfasst die Wellendurchführung 6 eine stationäre Buchse 9 und eine drehende Wellenhülse 10. Der Ringspalt 21 ist dabei, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, sowohl zwischen der stationärer Buchse 9 und der drehende Wellenhülse 10 ausbildbar, als auch direkt zwischen Rotorwelle 5 und Wellendurchführung 6 ausbildbar. - Ausserdem umfasst die in
Fig. 2 dargestellte Rezirkulationseinrichtung 8 eine Zuführleitung 81, eine Rezirkulationsleitung 82 und ein Mittel zur Druckerhöhung 83, insbesondere eine Förderschnecke und / oder eine geriffelte Leitung. Zur Zuführung des Pumpfluids 2 ist die Rezirkulationseinrichtung 8 mittels der Zuführleitung 81 mit der Hochdruckseite HP der Pumpe strömungsverbunden, sodass das Pumpfluid 2 von der Hochdruckseite HP der Pumpe zur Rezirkulationseinrichtung 8 strömt. - Die mit der Rotorwelle 5 um die Drehachse A mitrotierende Separationseinrichtung 7 bzw. die Separationsscheibe umfasst im Detail eine Ringkammer, an welcher Ringkammer zur Abscheidung des Inhaltsstoffs eine bevorzugt tangential ausgerichtete Abscheideöffnung vorgesehen ist. Im vorliegenden besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Separationseinrichtung 7 bzw. Separationsscheibe zur Abscheidung des Gases 201 eine erste Abscheideöffnung 71 und / oder zur Abscheidung eines Inhaltsstoffs eine zweite Abscheideöffnung 72 und / oder zur Abscheidung des Schmierfluids eine dritte Abscheideöffnung 73.
- Damit das separierte Gas 201 in die Rezirkulationseinrichtung 8 und / oder Rezirkulationsleitung 82 abgeschieden wird, ist die erste Abscheideöffnung 71 zur Abscheidung des Gases 201 mit der Rezirkulationseinrichtung 8 und / oder Rezirkulationsleitung 82 strömungsverbunden. Zur Rezirkulation des Gases 201 ist Rezirkulationseinrichtung 8 mittels die Rezirkulationsleitung 82 mit der Hochdruckseite HP der Pumpe und / oder einer Gassenke strömungsverbunden. Die Mittel zur Druckerhöhung 83 werden dabei benötigt, um einen Druck in der Rezirkulationsleitung 82 zu erzeugen, der höher als auf der Hochdruckseite HP der Pumpe und / oder der Gassenke ist, sodass das Gas 201 von der Rezirkulationseinrichtung 8 auf die Hochdruckseite HP der Pumpe und / oder die Gassenke beförderbar ist. Wie bereits erwähnt, ist die Rezirkulationseinrichtung 8 als integraler Bestandteil im Pumpenstator 3 ausgebildet, allerdings ist es auch möglich, dass die Rezirkulationseinrichtung 8 eine externe, lösbar mit der Pumpe verbundene Rezirkulationseinrichtung 8 ist.
- Damit das Schmierfluid 200 zur Schmierung bereitgestellt werden kann, ist der Ringspalt 21 mittels einer Schmiermittelöffnung 22 derart mit der dritten Abscheideöffnung 73 der Separationseinrichtung 7 strömungsverbunden, dass das von dem Inhaltsstoff zumindest teilweise befreite Schmierfluid 200 dem Ringspalt 21 zur Schmierung der Wellendurchführung 6 über die Schmiermittelöffnung 22 zuführbar ist.
- Des weiteren ist zusätzlich eine Schmiermittelleitung derart vorgesehen, dass eine vorgebbare Menge an Schmierfluid 200 von der Separationsscheibe abführbar ist, insbesondere zur Speisung von weiteren Schmierstelle der Pumpe 1, welche zusätzlichen Schmiermittelstellen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellten sind. Dabei wird das über die Schmiermittelleitung abgezweigte Schmierfluid 200 zur Schmierung weiterer Anlagenteile verwendet wird, die ausserhalb der Pumpe 1 liegen bzw. nicht Teil der Pumpe 1 sind.
- Die zweite Abscheideöffnung 72 ist zum Abführen separierten Inhaltsstoffes, also im vorliegenden Beispiel zum Abführen des im Erdöl angereicherten Sandes, über eine Abscheideleitung 721 mit der Niederdruckseite LP der Pumpe 1 verbunden ist. Der Sand hat dabei eine höhere Dichte als das Schmierfluid 200 das zur Schmierung der Rotorwelle 5 verwendet wird.
- Die Abscheideleitung 721 ist als integraler Bestandteil in der Wellendurchführung 6 oder dem Pumpenstator 3 ausgebildet, kann jedoch auch als separate zusätzliche Abscheideleitung 721 zum Beispiel aussen am Gehäuse der Pumpe geführt sein.
- Als vorteilhafte Massnahme ist eine zweite Drosselstelle 74 vorgesehen, die der Erhöhung des Widerstandes dient, um ein direktes Abfliessen des Pumpfluids 2 zu vermeiden.
- Es versteht sich, dass in allen in den Figuren lediglich exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung nur beispielhaft bzw. exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung insbesondere, aber nicht nur, alle geeigneten Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst.
Claims (15)
- Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids (2) in Form eines Mehrphasengemischs, wobei im Betriebszustand das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite (LP) der Pumpe bereitgestellte Pumpfluid (2) mittels einem in einem Pumpenstator (3) um eine Drehachse (A) drehbar gelagerten Pumpenrotor (4) auf eine Hochdruckseite (HP) der Pumpe beförderbar ist, und eine Rotorwelle (5) derart in einer Wellendurchführung (6) angeordnet ist, dass zwischen der Rotorwelle (5) und der Wellendurchführung (6) in einem Ringspalt (21) ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid (2) gebildeten Schmierfluid (200) ausbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rotorwelle (5) eine mit der Rotorwelle (5) rotierende Separationseinrichtung (7) vorgesehen ist, mit welcher im Betriebszustand zur Bereitstellung des Schmierfluids (200) am Ringspalt (21) eine vorgebbare Menge eines Inhaltsstoffs mittels einer Zentrifugalkraft aus dem Pumpfluid (2) separierbar ist, und eine Rezirkulationseinrichtung (8) vorgesehen ist, sodass ein Gas (201) mit Hilfe der Separationseinrichtung (7) rezirkulierbar ist.
- Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Wellendurchführung (6) ein Wellenlager bildet und eine stationäre Buchse (9) und eine drehende Wellenhülse (10) umfasst.
- Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wellendurchführung (6) eine Drosselstelle bildet.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ringspalt (21) zwischen der stationärer Buchse (9) und der drehende Wellenhülse (10) ausbildbar ist.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rezirkulationseinrichtung (8) eine Zuführleitung (81), eine Rezirkulationsleitung (82) und ein Mittel zur Druckerhöhung (83), insbesondere eine Förderschnecke und/oder eine geriffelte Leitung, umfasst.
- Pumpe nach Anspruch 5 , wobei die Rezirkulationseinrichtung (8) zur Zuführung des Pumpfluids (2) mittels der Zuführleitung (81) mit der Hochdruckseite (HP) der Pumpe strömungsverbunden ist, sodass das Pumpfluid (2) im Betriebszustand von der Hochdruckseite (HP) der Pumpe zur Rezirkulationseinrichtung (8) strömt.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mit der Rotorwelle (5) um die Drehachse (A) mitrotierende Separationseinrichtung (7) eine Ringkammer umfasst, an welcher Ringkammer zur Abscheidung des Inhaltsstoffs eine bevorzugt tangential ausgerichtete Abscheideöffnung vorgesehen ist.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Separationseinrichtung (7) zur Abscheidung des Gases (201) eine erste Abscheideöffnung (71) und / oder zur Abscheidung eines Inhaltsstoffes eine zweite Abscheideöffnung (72) und / oder zur Abscheidung des Schmierfluids eine dritte Abscheideöffnung (73) umfasst.
- Pumpe nach Anspruch 8 , wobei die erste Abscheideöffnung (71) zur Abscheidung des Gases (201) mit der Rezirkulationseinrichtung (8), im Speziellen mit der Rezirkulationsleitung (82), strömungsverbunden ist.
- Pumpe nach einem der Ansprüche 5 - 9, wobei zur Rezirkulation des Gases (201) die Rezirkulationseinrichtung (8) mittels die Rezirkulationsleitung (82) mit der Hochdruckseite (HP) der Pumpe und / oder einer Gassenke strömungsverbunden ist.
- Pumpe nach einem der Ansprüche 5 - 10, wobei die Rezirkulationsleitung (82) derart ausgestaltet ist, dass mittels der Mittel zur Druckerhöhung (83) ein Druck in der Rezirkulationsleitung (82) höher als auf der Hochdruckseite (HP) der Pumpe und / oder der Gassenke herstellbar ist und das Gas (201) von der Rezirkulationseinrichtung (8) auf die Hochdruckseite (HP) der Pumpe und / oder die Gassenke beförderbar ist.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rezirkulationseinrichtung (8) als integraler Bestandteil im Pumpenstator (3) ausgebildet ist.
- Pumpe nach einem der Ansprüche 8 - 12, wobei die zweite Abscheideöffnung (72) zum Abführen des Inhaltsstoffs mittels einer Abscheideleitung (721) mit der Niederdruckseite der Pumpe (LP) strömungsverbunden ist und / oder der Ringspalt (21) mittels einer Schmiermittelöffnung (22) derart mit der dritten Abscheideöffnung (73) der Separationseinrichtung (7) strömungsverbunden ist, dass das von dem Inhaltsstoff zumindest teilweise befreite Schmierfluid (200) dem Ringspalt (21) zur Schmierung der Wellendurchführung (6) über die Schmiermittelöffnung (22) zuführbar ist.
- Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Schmiermittelleitung derart vorgesehen ist, dass eine vorgebbare Menge an Schmierfluid (200) von der Separationseinrichtung (7) abführbar ist, insbesondere zur Speisung einer weiteren Schmierstelle der Pumpe (1) abführbar ist.
- Rezirkulationseinrichtung (8) für eine Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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