Pumpe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Pumpen, insbesondere mehrstufige Hochdruckpumpen, sind aus dem Stand der Technik wohlbekannte Strömungsmaschinen und werden in den verschiedensten Anwendungen zur Förderung von Pumpfluiden, beispielsweise Flüssigkeiten oder Gemische, eingesetzt. Die mehrstufige Hochdruckpumpe besteht aus einem Aussengehäuse, in dem mehrere Pumpenmodule angeordnet sind, wobei die Pumpenmodule einen Stator und einen Impeller umfassen. Die einzelnen Pumpenmodule, die den einzelnen Stufen der Pumpe entsprechen, sind auf einer Rotorwelle axial angeordnet, wobei mehrere hintereinandergeschaltete Pumpenmodule eine Teilpumpe mit einem Eingang und Ausgang für das Pumpfluid bilden können. In einer sogenannten "back to back" Konfiguration sind eine erste und zweite Teilpumpen in axial Richtung entlang der Rotorwelle mit einer entgegengesetzten Strömungsrichtung angeordnet und ein erster Pumpenausgang der ersten Teilpumpe ist mit einem zweiten Pumpeneingang der zweiten Teilpumpe strömungsverbunden. Der Druck auf das Pumpfluid wird dabei von einem ersten Pumpeneingang der ersten Teilpumpe sukzessiv in jedem Pumpenmodul erhöht. Der Druck auf das Pumpfluid am ersten Pumpenausgang entspricht somit dem Druck am zweiten Pumpeneingang der zweiten Teilpumpe, wobei der in diesem Bereich herrschende Druck als ein mittlerer Druck bezeichnet werden kann. In der zweiten Teilpumpe wird der Druck auf das Pumpfluid, analog der ersten Teilpumpe, wiederum sukzessiv in jedem Pumpenmodul erhöht und das Pumpfluid anschliessend unter Hochdruck an eine Auslasskammer weitergeleitet. In mehrstufigen Hochdruckpumpen ist dabei die Auslasskammer mit einer Druckkammer verbunden, die durch das Aussengehäuse und die darin angeordneten ersten und zweiten Teilpumpen sowie einem Trennelement begrenzt wird, sodass innerhalb des Aussengehäuses ein Bereich entsteht, in welchem sich das unter Hochdruck stehende Pumpfluid befindet.
In der EP 0 766 007 81 wird eine mehrstufige Hochdruckpumpe offenbart, die ein zylinderförmiges Aussengehäuse mit Auslasskammer, eine Abdeckung für eine Seite des Aussengehäuses und eine erste und zweite Teilpumpen in einer "back to back" Anordnung umfasst. Wie bereits erwähnt umfasst die Pumpe ausserdem eine Druckkammer, die mit der unter Hochdruck stehenden Auslasskammer verbunden ist. Die in der EP 0 766 007 81 beschriebene Lösung sieht vor, dass ein axialer Teil der unter Hochdruck stehenden Druckkammer mittels einer Dichtung von einem radialen Teil der Druckkammer getrennt wird. Der in radiale Richtung ausgebildete Teil der Druckkammer ist mit dem ersten Pumpenausgang der ersten Teilpumpe verbunden, so dass das Druckniveau dem halben Hochdruck entspricht. Der in axiale Richtung ausgebildete Teil der Druckkammer, der mit der Auslasskammer verbunden ist, bildet einen sich entlang des Aussengehäuses ersteckende axialen Teil der Druckkammer und steht somit unter Hochdruck.

[0003] In der JP 56 041482 A wird eine Pumpe beschrieben, die hohe Drücke durch Verringerung der Druckdifferenz an den Dichtungsteilen erträgt. Hierzu kommunizieren die Pumpenmodule nacheinander und von außen nach innen abwechselnd in Richtung des Auslass.

[0004] In der EP 0 248 104 A1 sind aus festigkeits- und rotordynamischen Gründen die Laufräder auf die Welle aufgeschrumpft. Die Konstruktion erlaubt einen Aufbau des Innenblockes vom antriebsseitigen Ende her in einer Richtung.

[0005] Die CH 637 185 A5 wird eine Kreiselpumpe vorgeschlagen, die zwei gegenläufigen Teilpumpen aufweist. Im Gehäuse der Kreiselpumpe verläuft eine Strömungsverbindung zwischen einem Ringraum der Austrittsstufe einer ersten Teilpumpe und einer ringförmigen Kammer einer zweiten Teilpumpe. Durch diese Ausgestaltung weist der innere Block einen kleinen Durchmesser auf und ist einfach aufgebaut.

[0006] Die unter Hochdruck stehenden Druckkammern einer mehrstufigen Hochdruckpumpe, die sich innerhalb des Aussengehäuses befinden, gehen einher mit hohen technischen Anforderungen. Beispielsweise müssen die Aussengehäuse mit steigendem Druck grösser ausgelegt werden und es sind immer grössere Wandstärken und Durchmesser der Aussengehäusen nötig, wodurch die Kosten für die Pumpe steigen. Ein weiterer wichtiger Grund den Druck innerhalb des Aussengehäuses zu reduzieren, ist das Auftreten von Verformungen an oder Verschiebung von Bauteilen, die übermässigen Verkleinerung der Spalte zwischen den Bauteile führt und somit einen Verschleiss der Bauteile verursacht.

[0007] Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige und materialeffiziente Pumpe vorzuschlagen.

[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Die Pumpe umfasst ein Aussengehäuse mit einer Auslasskammer mit einem Auslassanschluss, eine erste Teilpumpe und eine zweite, nachgeschaltete Teilpumpe, wobei die erste und zweite Teilpumpe im Aussengehäuse angeordnet sind, ein Trennelement, das zwischen erster und zweiter Teilpumpe anordenbar ist und eine Rotorwelle, die drehbar in der ersten und zweiten Teilpumpe angeordnet ist.

[0010] Das Aussengehäuse kann beispielsweise als ein hauptsächlich hohlzylinderförmiges oder rohrförmiges Gehäuse ausgeführt sein, bei welchem die Auslasskammer beispielsweise als zylinderförmige Öffnung im Aussengehäuse angeordnet ist. Die Pumpe kann beispielsweise aus einer ersten und zweiten Teilpumpe gebildet werden, wobei jede Teilpumpe aus einem oder mehreren Pumpenmodulen gebildet wird und die erste Teilpumpe einen ersten Pumpeneingang umfasst. Jedes Pumpenmodul umfasst hierbei einen Stator und ein Impeller. Die einzelnen Pumpenmodule, die einzelnen Pumpenstufen entsprechen, sind auf der Rotorwelle axial hintereinander angeordnet. Die erste und zweite Teilpumpe werden insbesondere aus der gleichen Anzahl an Pumpenmodulen gebildet, wobei innerhalb einer Teilpumpe ein Ausgang des Pumpenmoduls n-1 mit einem Eingang des Pumpenmoduls n strömungsverbunden ist. Die einzelnen Pumpenmodule können beispielsweise miteinander verschraubt oder aber einfach aneinander angefügt werden. Das Trennelement ist zwischen der ersten und zweiten Teilpumpe angeordnet und kann beispielsweise mit den beiden Teilpumpen verschraubt werden.

[0011] Erfindungsgemäss ist die Pumpe so ausgeführt, dass das Aussengehäuse, die erste Teilpumpe und das Trennelement eine erste Druckkammer und das Aussengehäuse, die zweite Teilpumpe und das Trennelement eine zweite Druckkammer begrenzen und die erste und zweite Druckkammer derart ausgeführt und angeordnet sind, dass die Auslasskammer als ein einziger Hochdruckbereich der Pumpe ausgebildet ist.

[0012] Unter einem Hochdruck soll in diesem Zusammenhang ein Druck verstanden werden, der im Betriebszustand der Pumpe nur in der Auslasskammer vorliegt und der dem höchsten Druck in der Pumpe entspricht. Die erste und zweite Druckkammer sind in axiale Richtung entlang des Aussengehäuses ausgedehnte Druckkammern. Der in der ersten und zweiten Druckkammer ausgebildete Druck entspricht beispielsweise einem Druck der Teilpumpen oder eines der Pumpenmodule, aber nicht dem Hochdruck in der Auslasskammer. Somit ist innerhalb des Aussengehäuses der erfindungsgemässen Pumpe kein Bereich vorhanden der unter Hochdruck steht. Der Hochdruckbereich kann beispielsweise mittels der Auslasskammer oder der Auslasskammer und einer Nut im Trennelement ausgebildet sein.

[0013] Vorteil des Begrenzens des Hochdruckbereiches ist, dass, aufgrund des geringeren Drucks innerhalb des Aussengehäuses, beispielsweise die Wandstärken und die Grösse des Aussengehäuses reduziert werden können.

[0014] In Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Druckkammer und die Auslasskammer und die zweite Druckkammer und die Auslasskammer durch das Trennelement voneinander getrennt. Das Trennelement ist zweiteilig ausgeführt und ein Teil eines Stators eines Pumpenmoduls ist als Teil des Trennelements ausgebildet.

[0015] Das Trennelement ist zwischen der ersten und zweiten Teilpumpe angeordnet und trennt die erste und zweite Druckkammer vom Hochdruckbereich. In Abhängigkeit von der Anordnung der Teilpumpen kann das Trennelement beispielsweise aus dem Stator des letzten Pumpenmoduls eines der Pumpenmodule gebildet werden. Dabei begrenzt der Stator beispielsweise die erste Druckkammer und der andere Teil des Trennelements die zweite Druckkammer, oder umgekehrt.

[0016] In Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der ersten Druckkammer und der Auslasskammer ein erstes Dichtelement und der zweiten Druckkammer und der Auslasskammer ein zweites Dichtelement angeordnet. Das erste und zweite Dichtelement sind zwischen dem Trennelement und dem Aussengehäuse angeordnet. In einer Ausführungsvariante ist das erste Dichtelement zwischen einem Stator eines Pumpenmoduls und dem Aussengehäuse und das zweite Dichtelement zwischen dem Trennelement und dem Aussengehäuse angeordnet.

[0017] Das Trennelement ist zwischen einem ersten Pumpenausgang der ersten Teilpumpe und einem zweiten Pumpenausgang der zweiten Teilpumpe angeordnet und begrenzt die Auslasskammer. Das erste und zweite Dichtelement sind als Dichtungen, insbesondere als ein O-Ring aus einem Elastomer-Werkstoff oder aus Metall ausgeführt sind. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr Dichtelemente, insbesondere O-Ringe nebeneinander angeordnet sind. Das erste und zweite Dichtelement sind zwischen oder am Trennelement und / oder dem Aussengehäuse angeordnet, da diese die erste und zweite Druckkammer räumlich begrenzen. In einer weiteren Ausführung ist beispielsweise das erste Dichtelement zwischen oder an einem Stator eines Pumpenmoduls, insbesondere dem letzten Pumpenmodul der ersten Teilpumpe, und dem Aussengehäuse und das zweite Dichtelement zwischen oder am anderen Teil des Trennelements und der Auslasskammer angeordnet, oder umgekehrt. Das erste und zweite Dichtelement können dabei beispielsweise in einer Nut des Trennelements oder des Aussengehäuses angeordnet sein.

[0018] Es ist ebenfalls möglich, dass sowohl das Trennelement und / oder der Stator eines Pumpenmoduls, als auch die Auslasskammer ein Dichtelement aufweisen. Das Dichtelement kann auch als eine andersartige Dichtung, beispielsweise in Form einer Metalldichtung, Flachdichtung oder eine Beschichtung beispielsweise mit einem elastischen Material ausgeführt sein. Bei dieser Ausgestaltung wird das Dichtelement entweder als zum Trennelement oder zur Auslasskammer zugehörig angesehen. Bei Verwendung eines Dichtelements kann eine besonders gute Abdichtung des Hochdruckraums erreicht werden.

[0019] Es ist aber auch möglich, dass das Trennelement, die Auslasskammer und die erste oder zweite Druckkammer so ausgeführt und angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum bilden, in welchem ein O-Ring angeordnet ist. Das Trennelement, die Auslasskammer und die erste oder zweite Druckkammer weisen dazu entsprechende Kanten oder Absätze auf, die insbesondere einen im Querschnitt rechteckigen Aufnahmeraum für den O-Ring bilden. Damit ist es nicht notwendig, eine Nut am Trennelement oder Abschlusselement vorzusehen, was die Herstellung des Trennelements oder des Abschlusselements besonders einfach macht.

[0020] In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste Druckkammer eine Ausgleichsöffnung und die zweite Druckkammer eine Einlassöffnung und / oder ein Ausgang eines Pumpenmoduls ist mit der Ausgleichsöffnung der ersten Druckkammer mittels einer Ausgleichsleitung strömungsverbunden. Die Ausgleichsleitung kann dabei im Stator des Pumpenmoduls oder im Trennelement angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein erster Pumpenausgang der ersten Teilpumpe mit der Ausgleichsöffnung der ersten Druckkammer mittels der Ausgleichsleitung und mit der Einlassöffnung der zweiten Druckkammer mittels einer Druckleitung strömungsverbunden.

[0021] Da in der ersten und zweiten Druckkammer eine Ausgleichsöffnung und eine Einlassöffnung vorgesehen sind, sodass die Zuleitung eines Pumpfluid auf einem niedrigeren Druckniveau als der Hochdruck möglich ist, weisen die erste und zweite Druckkammer einen niedrigeren Druck als den Hochdruck in der Auslasskammer auf. Die Ausgleichsöffnung und Einlassöffnung können beispielsweise als Bohrungen oder Anschlüsse ausgeführt sein. Die erste und zweite Druckkammer können mit einem Ausgang eines Pumpenmoduls verbunden sein und der Druck in der ersten und zweiten Druckkammer somit einem Druckniveau eines Ausgangs eines Pumpenmoduls entsprechen. In einer bevorzugten Ausführung sind die erste und zweite Druckkammer mit dem ersten Pumpenausgang der ersten Teilpumpe strömungsverbunden, also die zweite Druckkammer mittels der Ausgleichsöffnung und einer Ausgleichsleitung und die erste Druckkammer mittels der Einlassöffnung und einer Druckleitung. Unter dem ersten Pumpenausgang der ersten Teilpumpe ist dabei das letzte Pumpenmodul der ersten Teilpumpe zu verstehen, welches ungefähr den halben Hochdruck aufweist, sodass vorteilhaft die erste und zweite Druckkammer ungefähr das Druckniveau des halben Hochdrucks aufweisen. Die erste und / oder zweite Druckkammer können aber auch ein anderes Druckniveau aufweisen, indem die Ausgleichsleitung nicht mit dem ersten Pumpenausgang der ersten Teilpumpe, sondern mit einem Ausgang eines beliebigen Pumpenmoduls verbunden wird.

[0022] Die Vorteile der erfindungsgemässen Pumpe, die zur Förderung eines gasförmigen oder flüssigen Pumpfluids, wie beispielsweise Wasser, Erdöl oder ähnlichem vorgesehen ist, kommen in Pumpen mit sehr hohe Drücke, beispielsweise bei Drücken von bis zu 1300 bar, zum tragen, da deren Aussengehäuse mit geringeren Wandstärken und kleineren Durchmessern ausgelegt werden können.

[0023] Dadurch, dass die Auslasskammer als ein einziger Hochdruckbereich der Pumpe ausgebildet ist, ist es möglich den Druck innerhalb des restlichen Aussengehäuses auf einem einheitlichen niedrigeren Druckniveau zu halten. Die Anordnung der ersten und zweiten Druckkammer sowie der Dichtelemente und des Trennelements dient der Begrenzung und Abdichtung des Hochdruckbereichs, der somit einen begrenzten und einzigen Bereich ausbildet, der unter Hochdruck steht. Dadurch werden die bei hohen Drücken auftretenden Deformationen und Verschiebung verschiedener Bauteile reduziert, Verluste durch getrennte Druckkammern mit unterschiedlichen Drücken reduziert und aufgrund der kleineren Abmessung die Kosten bei der Herstellung der Pumpe minimiert.

[0024] In Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Druckkammer als ein zweiter Pumpeneingang für die zweite Teilpumpe ausgebildet und / oder die zweite Teilpumpe umfasst einen zweiten Pumpenausgang und der zweite Pumpenausgang ist mit der Auslasskammer mittels einer Auslassleitung strömungsverbunden.

[0025] Die Pumpe weist wenigstens eine erste und eine zweite, nachgeschaltete Teilpumpe auf, wobei der zweite Pumpenausgang mit der Auslasskammer mittels der Auslassleitung verbunden ist und Hochdruck aufweist. Unter "nachgeschaltet" ist dabei zu verstehen, dass der erste Pumpenausgang der ersten Teilpumpe mit dem zweiten Pumpeneingang der zweiten Teilpumpe verbunden ist. Der erste Pumpenausgang ist dabei mittels der Druckleitung und der Einlassöffnung mit der zweiten Druckkammer verbunden, wobei die zweite Druckkammer gleichzeitig als zweiter Pumpeneingang für die zweite Teilpumpe ausgeführt ist. Damit ist der Druck am ersten Pumpenausgang kleiner als am zweiten Pumpenausgang.

[0026] In Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausgleichsleitung, Druckleitung und Auslassleitung im Trennelement oder die Ausgleichsleitung im Stator des Pumpenmoduls und die Druckleitung und die Auslassleitung im Trennelement angeordnet.

[0027] Das Trennelement ist zwischen der ersten und zweiten Teilpumpe angeordnet und als Begrenzung zwischen der ersten und zweiten Teilpumpe ausgeführt. Die Ausgleichsleitung und Druckleitung, welche die erste und zweite Teilpumpe mit der ersten und zweiten Druckkammer verbinden, und die Auslassleitung, welche die zweite Teilpumpe und die Auslasskammer verbindet, können beispielsweise im Trennelement angeordnet sein. Die Ausgleichsleitung kann aber beispielsweise auch im Stator eines beliebigen anderen Pumpenmoduls angeordnet sein. Die Ausgleichsleitung, Druckleitung und Auslassleitung können beispielsweise als Bohrungen, Leitungen oder Rohre, ausgeführt sein. Vorteil ist, dass die Pumpe dadurch in einer kompakteren Bauweise ausgeführt werden kann und die Bohrungen, Leitungen oder Rohre nicht als separate Bauteile angeordnet sind und die Pumpe somit kostengünstiger und materialeffizienter hergestellt werden kann.

[0028] In Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und die zweite Teilpumpe so angeordnet, dass eine erste Strömungsrichtung in der ersten Teilpumpe und eine zweite Strömungsrichtung in der zweiten Teilpumpe entgegengesetzt orientiert sind.

[0029] Die Pumpe ist insbesondere als eine mehrstufige Radial-Kreiselpumpe ausgeführt. Bei einer derartigen Pumpe sind wenigsten zwei Pumpenmodule mit jeweils einem Impeller hintereinander angeordnet. Die erste und die zweite Teilpumpe sind innerhalb der Pumpe so angeordnet, dass eine erste Strömungsrichtung in der ersten Teilpumpe und eine zweite Strömungsrichtung in der zweiten Teilpumpe entgegengesetzt orientiert sind. Die genannte Strömungsrichtung bezieht sich dabei auf die Strömungsrichtung in einen Impeller einer Teilpumpe. Die Pumpe weist dann eine so genannte back-to-back Anordnung auf. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass an den Impellern entstehende Axialkräfte sich zumindest teilweise aufheben und damit eine Lagerung der Pumpe einfacher und weniger Bauraum beansprucht wird.

[0030] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung, in welcher gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.

[0031] Dabei zeigt:

Fig. 1

eine Pumpe mit zwei Teil-Pumpen in back-to-back Anordnung;

[0032] Gemäss Fig. 1 weist eine Pumpe 530 ein als ein Gehäuse ausgeführtes Aussengehäuse 513 mit einem ersten Pumpeneingang 531 der Pumpe 530 und einer Auslasskammer 532 auf. Über den ersten Pumpeneingang 531 saugt die Pumpe 530 Pumpfluid, beispielsweise in Form von Wasser oder Erdöl, an und gibt das Pumpfluid über die Auslasskammer 532 unter Hochdruck wieder aus. Der Fluss des Pumpfluids in der Pumpe 530 wird durch Pfeile 533 dargestellt, wobei nicht jedem Pfeil ein Bezugszeichen zugeordnet ist. Die Pumpe 530 ist als eine Pumpe mit einer ersten Teilpumpe 534 und einer dieser nachgeschalteten zweiten Teilpumpe 535 ausgeführt. Die erste Teilpumpe 534 besteht aus zwei hintereinander geschalteten Pumpenmodulen 536a und 536b und die zweite Teilpumpe 535 aus zwei hintereinander geschalteten Pumpenmodulen 537a und 537b, wobei die Pumpenmodule den einzelnen Pumpenstufen entsprechen. Die Pumpenmodule 536a, 536b, 537a, 537b sind alle vom Grundsatz her identisch aufgebaut. Sie enthalten alle einen Impeller 538, der drehfest mit einer Rotorwelle 539 verbunden ist. Die Rotorwelle 539 wird von einer nicht dargestellten Antriebsmaschine angetrieben, so dass der Impeller 538 gemeinsam mit der Rotorwelle 539 rotiert. Dem Impeller 538 wird radial innen Pumpfluid zugeführt, das auf bekannte Weise radial aussen den Impeller 538 unter höherem Druck wieder verlässt. Die Pumpe 530 ist also als eine mehrstufige Radial-Kreiselpumpe ausgeführt. Nach Verlassen des ersten Pumpenmoduls 536a der ersten Teilpumpe 534 wird das Pumpfluid dem axial benachbarten zweiten Pumpenmodul 536b der ersten Teilpumpe 534 zugeführt. Eine Strömungsrichtung des Pumpfluids verläuft damit in der ersten Teilpumpe 534 in der Fig. 1 von rechts nach links.

[0033] Die erste Teilpumpe 534 wird von der zweiten Teilpumpe 535 durch ein Trennelement 512 abgetrennt, das axial neben dem zweiten Pumpenmodul 536b der ersten Teilpumpe 534 angeordnet ist. Das Trennelement 512 dreht sich nicht mit der Rotorwelle 539 mit. An das Trennelement 512 schliesst sich in axialer Richtung das zweite Pumpenmodul 537b und dann das erste Pumpenmodul 537a der zweiten Teilpumpe 535 an, wobei die Pumpenmodule 537a, 537b der zweiten Teilpumpe 535 im Vergleich zu den Pumpenmodulen 536a, 536b der ersten Teilpumpe 534 gespiegelt angeordnet sind. Aus diesem Grund wird diese Anordnung der beiden Teilpumpen 534 und 535 als eine back-to-back Anordnung bezeichnet.

[0034] Das Aussengehäuse 513, die erste Teilpumpe 534 und das Trennelement 512 begrenzen in axiale Richtung eine erste Druckkammer 511 und das Aussengehäuse 513, die zweite Teilpumpe 535 und das Trennelement 512 eine zweite Druckkammer 540. Ausserdem umfasst die erste Druckkammer eine Ausgleichsöffnung und die zweite Druckkammer eine Einlassöffnung, aufgrund des Detaillierungsgrades nicht gekennzeichnet sind.

[0035] Die Abdichtung zwischen der unter Hochdruck stehenden Auslasskammer und der ersten und zweiten Druckkammer 511, 540, wird im Folgenden beschrieben, ist jedoch in Fig. 1 nicht dargestellt. Das Trennelement 512 weist eine becherförmige Grundform auf und wird durch das Aussengehäuse 513 abgeschlossen. Das Trennelement 512 ist mit den Pumpenmodulen 536b, 537b verbunden, beispielsweise mittels in Fig. 1 nicht dargestellten Verschraubungen, und wird derart im Aussengehäuse 513 angeordnet, so dass ein Kontakt zwischen einer äusseren Dichtfläche des Trennelements 512 und einer inneren Dichtfläche des Aussengehäuses 513 besteht. Die äussere Dichtfläche des Trennelements 512 weist eine umlaufende Nut auf, in der ein O-Ring (nicht dargestellt) aus einem Elastomer-Material angeordnet ist. Die Nut und der O-Ring können auch im Aussengehäuse 513 angeordnet sein. Parallel zu einem dieser O-Ring kann auch ein zweiter O-Ring angeordnet sein.

[0036] Das Trennelement 512 weist eine zur Auslasskammer 532 offene Ausnehmung auf, die so angeordnet ist, dass die Nut und der O-Ring und somit ein Teil der äusseren Kontaktfläche zwischen der Ausnehmung und der inneren Kontaktfläche des Aussengehäuses 513 angeordnet sind. Damit ergibt sich am Trennelement 512 ein umlaufender Randbereich, an dem die Nut und der O-Ring angeordnet sind. Dieser Randbereich ist zumindest in axialer Richtung in begrenztem Masse elastisch. Die Auslasskammer 532 ist somit bezogen auf den Druck ein von der ersten und zweiten Druckkammer 511, 540 abgetrennter Bereich.

[0037] Dem ersten Pumpenmodul 537a der zweiten Teilpumpe 535 wird das Pumpfluid über die zweite Druckkammer 540 zugeführt, die zunächst zwischen Aussengehäuse 513 der zweiten Teilpumpe 535 axial vorbeiführt und dann radial nach innen zu einem zweiten Pumpeneingang 546 des ersten Pumpenmoduls 537a der zweiten Teilpumpe 535 führt. Vom ersten Pumpenmodul 537a wird das Pumpfluid dann zu einem Eingang der zwischen dem ersten Pumpenmodul 537a und dem Trennelement 512 angeordneten zweiten Pumpenmodul 537b der zweiten Teilpumpe 535 geleitet. Die Strömungsrichtung des Pumpfluids in der zweiten Teilpumpe 535 läuft damit in der Fig. 1 von links nach rechts, also entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in der ersten Teilpumpe 534.

[0038] Um das Pumpfluid von der ersten Teilpumpe 534 zur zweiten Teilpumpe 535 zu leiten, weist das Trennelement 512 eine Druckleitung 541 auf, der mit der Einlassöffnung der zweiten Druckkammer 540 strömungsverbunden ist und von einem ersten Pumpenausgang 542 des zweiten Pumpenmoduls 536b der ersten Teilpumpe 534 zur zweiten Druckkammer 540 führt. Zusätzlich ist eine Ausgleichsleitung 545 m Trennelement 512 angeordnet, die mit einer Ausgleichsöffnung der ersten Druckkammer 511 strömungsverbunden ist, wodurch das Pumpfluid vom ersten Pumpenausgang 542 des zweiten Pumpenmoduls 536b der ersten Teilpumpe 534 zur ersten Druckkammer 511 geleitet wird. Die erste und zweite Druckkammer (511, 540) liegen somit auf dem gleichen Druckniveau.

[0039] Ausserdem weist das Trennelement 512 einen Auslassleitung 543 auf, die von einem zweiten Pumpenausgang 544 des zweiten Pumpenmoduls 537b der zweiten Teilpumpe 535 zur Auslasskammer 532 führt. In der ersten Druckkammer 511 und der zweiten Druckkammer 540 herrscht ein im Vergleich zur Auslasskammer 532 geringerer Druck, so dass die erste und zweite Druckkammer (511,540) auch als ein Mitteldruckraum bezeichnet werden können.

[0040] Das Aussengehäuse 513 weist im Bereich des Trennelements 512 eine überwiegend zylindrische Innenkontur auf. In axiale Richtung erfolgt die Begrenzung zwischen der unter Hochdruck stehenden Auslasskammer 532 und der ersten und zweiten Druckkammer (511, 540) durch das Trennelement 512.

Ansprüche

1. Pumpe umfassend ein Aussengehäuse (513) mit einer Auslasskammer (532) mit einem Auslassanschluss; eine erste Teilpumpe (534) und eine zweite, nachgeschaltete Teilpumpe (535), wobei die erste und zweite Teilpumpe (534, 535) im Aussengehäuse (513) angeordnet sind, wobei die erste Teilpumpe mindestens ein erstes Pumpenmodul (536a,b) umfasst, und die zweite Teilpumpe mindestens ein zweites Pumpenmodul (537a,b) umfasst, und wobei jedes Pumpenmodul einen Stator und ein Impeller umfasst; ein Trennelement (512), das zwischen erster und zweiter Teilpumpe (534, 535) angeordnet ist; und eine Rotorwelle (539), die drehbar in der ersten und zweiten Teilpumpe (534, 535) angeordnet ist; wobei das Aussengehäuse (513), die erste Teilpumpe (534) und das Trennelement (512) eine erste Druckkammer (511) begrenzen; das Aussengehäuse (513), die zweite Teilpumpe (535) und das Trennelement (512) eine zweite Druckkammer (540) begrenzen; wobei die erste und zweite Druckkammer (511, 540) derart ausgeführt und angeordnet sind, dass die Auslasskammer (532) als ein einziger Hochdruckbereich der Pumpe (530) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (511) eine Ausgleichsöffnung umfasst, die mittels einer Ausgleichsleitung (545) mit einem Ausgang eines der mindestens einem ersten Pumpenmodule (537a,b) strömungsverbunden ist; und wobei die zweite Druckkammer (540) eine Einlassöffnung umfasst, die mittels einer Druckleitung (541) mit der Ausgang (542) des ersten Pumpenmoduls (537b) strömungsverbunden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, wobei die erste Druckkammer (511) und die Auslasskammer (532) durch das Trennelement (512) voneinander getrennt sind; und die zweite Druckkammer (540) und die Auslasskammer (532) durch das Trennelement (512) voneinander getrennt sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trennelement (512) zweiteilig ausgeführt ist; und ein Teil eines Stators eines Pumpenmoduls als Teil des Trennelements (512) ausgebildet ist.

4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Druckkammer (511) und der Auslasskammer (532) ein erstes Dichtelement angeordnet ist; und zwischen der zweiten Druckkammer (540) und der Auslasskammer (532) ein zweites Dichtelement angeordnet ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, wobei das erste und zweite Dichtelement zwischen dem Trennelement (512) und dem Aussengehäuse (513) angeordnet sind.

6. Pumpe nach Anspruch 4, wobei das erste Dichtelement zwischen einem Stator eines Pumpenmoduls und dem Aussengehäuse (513) und das zweite Dichtelement zwischen dem Trennelement (512) und dem Aussengehäuse (513) angeordnet sind.

7. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausgleichsleitung (545) im Stator des Pumpenmoduls oder im Trennelement (512) angeordnet ist.

8. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Pumpenausgang (542) der ersten Teilpumpe (534) mit der Ausgleichsöffnung der ersten Druckkammer (511) mittels der Ausgleichsleitung (545) und mit der Einlassöffnung der zweiten Druckkammer (540) mittels einer Druckleitung (541) strömungsverbunden ist.

9. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Druckkammer (540) als ein zweiter Pumpeneingang (546) für die zweite Teilpumpe (535) ausgebildet ist.

10. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Teilpumpe (535) einen zweiten Pumpenausgang (544) umfasst und der zweite Pumpenausgang (544) mit der Auslasskammer (532) mittels einer Auslassleitung (543) strömungsverbunden ist.

11. Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Ausgleichsleitung (545), Druckleitung (541) und Auslassleitung (543) im Trennelement (512) angeordnet sind; oder die Ausgleichsleitung (545) im Stator des Pumpenmoduls und die Druckleitung (541) und die Auslassleitung (543) im Trennelement (512) angeordnet sind.

12. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Teilpumpe (534, 535) so angeordnet sind, dass eine erste Strömungsrichtung in der ersten Teilpumpe (534) und eine zweite Strömungsrichtung in der zweiten Teilpumpe (535) entgegengesetzt orientiert sind.

Claims

1. A pump comprising
an outer housing (513) having an outlet chamber (532) with an outlet connector;
a first part pump (534) and a second, downstream part pump (535), wherein the first and second part pumps (534, 535) are arranged in the outer housing (513); wherein the first part pump comprises at least a first pump module (536a,b), the second part pump comprises at least a second pump module (537a,b), and wherein each pump module comprises a stator and an impeller;
a separating element (512) arranged between the first and second part pumps (534, 535); and
a rotor shaft (539) which is rotatably arranged in the first and second part pumps (534, 535);
wherein the outer housing (513), the first part pump (534) and the separating element (512) bound a first pressure chamber (511);
wherein the outer housing (513), the second part pump (535) and the separating element (512) bound a second pressure chamber (540); and
wherein the first and second pressure chambers (511, 540) are designed and arranged such that the outlet chamber (532) is formed as a single high-pressure region of the pump (530);
characterized in that
the first pressure chamber (511) comprises an equalization port fluidly connected by means of a compensation line (545) to an outlet of one of said at least one first pump module (536a,b); and in that the second pressure chamber (540) comprises an inlet port fluidly connected by means of a pressure line (541) to the outlet (542) of said first pump module (536b).

2. A pump in accordance with claim 1, wherein the first pressure chamber (511) and the outlet chamber (532) are separated from one another by the separating element (512); and wherein and the second pressure chamber (540) and the outlet chamber (532) are separated from one another by the separating element (512).

3. A pump in accordance with claim 1 or claim 2, wherein the separating element (512) is made in two parts and a part of the stator of a pump module is formed as a part of the separating element (512).

4. A pump in accordance with any one of the preceding claims, wherein a first sealing element is arranged between the first pressure chamber (511) and the outlet chamber (532); and wherein a second sealing element is arranged between the second pressure chamber (540) and the outlet chamber (532).

5. A pump in accordance with claim 4, wherein the first and second sealing elements are arranged between the separating element (512) and the outer housing (513).

6. A pump in accordance with claim 4, wherein the first sealing element is arranged between a stator of a pump module and the outer housing (513); and wherein the second sealing element is arranged between the separating element (512) and the outer housing (513).

7. A pump in accordance with any one of the preceding claims, wherein the compensation line (545) is arranged in the stator of the pump module or in the separating element (512).

8. A pump in accordance with any one of the preceding claims, wherein a first pump output (542) of the first part pump (534) is in flow communication with the compensation opening of the first pressure chamber (511) by means of the compensation line (545), and with the inlet opening of the second pressure chamber (540) by means of a pressure line (541).

9. A pump in accordance with any one of the preceding claims, wherein the second pressure chamber (540) is formed as a second pump input (545) for the second part pump (535).

10. A pump in accordance with any one of the preceding claims, wherein the second part pump (535) includes a second pump output (544) and the second pump output (544) is in flow communication with the outlet chamber (532) by means of an outlet line (543).

11. A pump in accordance with claim 10, wherein the compensation line (545), the pressure line (541) and the outlet line (543) are arranged in the separating element (512); or the compensation line (545) is arranged in the stator of the pump module and the pressure line (541) and the outlet line (543) are arranged in the separating element (512).

12. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
wherein the first and second part pumps (534, 535) are arranged so that a first flow direction is oriented in the first part pump (534) and a second flow direction is oppositely oriented in the second part pump (535).

Revendications

1. Une pompe comprenant un boîtier extérieur (513) ayant une chambre de sortie (532) avec un raccord de sortie; une première pompe partielle (534) et une deuxième pompe partielle en aval (535), la première et la deuxième pompes partielle (534, 535) étant disposées dans le boîtier extérieur (513), la première pompe partielle comprenant au moins un premier module de pompe (536a,b) et la deuxième pompe partielle comprenant au moins un deuxième module de pompe (537a,b), et chaque module de pompe comprenant un stator et une roue à aubes; un élément de séparation (512) disposé entre la première et la deuxième pompe partielle (534, 535); et un arbre de rotor (539) disposé de manière rotative dans la première et la deuxième pompe partielle (534, 535); dans laquelle le boîtier extérieur (513), la première pompe partielle (534) et l'élément de séparation (512) délimitent une première chambre de pression (511); dans laquelle le boîtier extérieur (513), la deuxième pompe partielle (535) et l'élément de séparation (512) délimitent une deuxième chambre de pression (540); dans laquelle la première et la deuxième chambre de pression (511, 540) sont conçues et disposées de telle sorte que la chambre de sortie (532) est formée comme une seule région à haute pression de la pompe (530); caractérisé en ce que la première chambre de pression (511) comprend une ouverture d'équilibrage qui est en communication de fluide avec une sortie de l'un des au moins un premier module de pompe (537a,b) au moyen d'une conduite d'équilibrage (545); et dans laquelle la deuxième chambre de pression (540) comprend une ouverture d'entrée qui est en communication de fluide avec la sortie (542) du premier module de pompe (537b) au moyen d'une conduite de pression (541).

2. Une pompe selon la revendication 1, dans laquelle la première chambre de pression (511) et la chambre de sortie (532) sont séparées l'une de l'autre par l'élément de séparation (512); et la deuxième chambre de pression (540) et la chambre de sortie (532) sont séparées l'une de l'autre par l'élément de séparation (512).

3. Une pompe selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'élément de séparation (512) est conçu en deux parties ; et une partie d'un stator d'un module de pompe est conçue en tant que partie de l'élément de séparation (512).

4. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle un premier élément d'étanchéité est disposé entre la première chambre de pression (511) et la chambre de sortie (532) ; et un deuxième élément d'étanchéité est disposé entre la deuxième chambre de pression (540) et la chambre de sortie (532).

5. Une pompe selon la revendication 4, dans laquelle le premier et le deuxième élément d'étanchéité sont disposés entre l'élément de séparation (512) et le boîtier extérieur (513).

6. Une pompe selon la revendication 4, dans laquelle le premier élément d'étanchéité est disposé entre un stator d'un module de pompe et le boîtier extérieur (513) et le deuxième élément d'étanchéité est disposé entre l'élément de séparation (512) et le boîtier extérieur (513).

7. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la conduite d'équilibrage (545) est disposée dans le stator du module de pompe ou dans l'élément de séparation (512).

8. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle une première sortie de pompe (542) de la première pompe partielle (534) est en communication de fluide avec l'ouverture d'équilibrage de la première chambre de pression (511) au moyen de la conduite d'équilibrage (545) et avec l'ouverture d'entrée de la deuxième chambre de pression (540) au moyen d'une conduite de pression (541).

9. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième chambre de pression (540) est conçue comme une deuxième entrée de pompe (546) pour la deuxième pompe partielle (535).

10. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième pompe partielle (535) comprend une deuxième sortie de pompe (544) et la deuxième sortie de pompe (544) est en communication de fluide avec la chambre de sortie (532) au moyen d'une conduite de sortie (543).

11. Une pompe selon la revendication 10, dans laquelle la conduite d'équilibrage (545), la conduite de pression (541) et la conduite de sortie (543) sont disposées dans l'élément de séparation (512) ; ou dans laquelle la conduite d'équilibrage (545) est disposée dans le stator du module de pompe et la conduite de pression (541) et la conduite de sortie (543) sont disposées dans l'élément de séparation (512).

12. Une pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la première et la deuxième pompe partielle (534, 535) sont disposées de telle sorte qu'un premier sens d'écoulement dans la première pompe partielle (534) et un deuxième sens d'écoulement dans la deuxième pompe partielle (535) sont orientées dans la direction opposée.

Zeichnung