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Tauchbarer Zentrifugalgasabscheider
Die Erfindung betrifft einen tauchbaren Zentrifugalgasabscheider, bestehend aus einem einen Einlass und einenauslass aufweisenden Gehäuse und einem zwischen Ein-und Auslass angeordneten Flügelrad. Ein derartiger Gasabscheider ist besonders für den Zusammenbau mit einer Tauchpumpe für Öl-und Wasser- bohrungen geeignet.
! Die üblichePraxis bei Tauchpumpen besteht darin, dass ein Elektromotor für den Antrieb einer Pumpe mit einer dazwischengeschalteten Dichtung sowie einem Gasabscheider versehen wird, wobei alle eine gemeinsame, vom Motor angetriebene Welle besitzen und wobei die Pumpe am oberen Ende angeordnet ist und sich die verbindende Antriebswelle durch den Dichtungsteil und den Gasabscheider erstreckt.
Manchmal bestehen Dichtung und Motor aus einer Einheit, manchmal können aber auch Pumpe und
Gasabscheider aus einer Einheit bestehen. In andern Fällen stellt jeder der Teile eine von der Pumpe und der sich dazwischen erstreckenden und die Verbindung herstellenden Antriebswelle getragene gesonderte
Einheit dar.
Bei Öl-und Wasserbohrungen, in die die Tauchpumpe eintaucht, entsteht mit dem gepumpten Me- dium freies und/oder mitgerissenes Gas, welches das Pumpvermögen beeinträchtigt und die Leistung hin- ter der erwarteten zurückbleiben lässt. In den meisten Fällen ist es diese durch das Gas bedingte Störung, welche den mechanischen und volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe vermindert.
Demgemäss ist das allgemeine Ziel der Erfindung, einen neuen und verbesserten Gasabscheider für eine Tauchpumpe zu schaffen, welcher das Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit im zu pumpenden Medium vermindert, so dass der Wirkungsgrad der Tauchpumpe gesteigert wird. Ferner soll der Gasabscheider ver- glichen mit den bestehenden Gasabscheidern verhältnismässig kurz gebaut und billig sein.
Die Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Ausgang des Flügelrades und dem Auslass ein Spritz- ring angeordnet ist und zwischen dem Flügelrad und dem Spritzring eine Entlüftung vorgesehen ist.
Weitere Ziele md Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher er- läutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt, wobei der Gasabscheider und die Pumpe eine Einheit bilden, die mit der Motoreinheit verbunden ist und in ein Brunnengehäuse eintaucht. In Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2 - 2 der Fig. l in Blickrichtung der Pfeile dargestellt.
Der gemäss der Lehre der Erfindung aufgebaute Gasabscheider ist in seiner Gesamtheit mit 10 be- zeichnet und in einem Gehäuse 11 gezeigt, wobei er einen Teil einer mehrstufigen Tauchpumpe bil- det, welche nur teilweise gezeigt ist und in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnet ist. Eine tauchbare
Dichtung 13 und ein tauchbarer Motor 14 sind schematisch dargestellt. Die Pumpenflügelräder 15 werden vom Motor 14 über die koaxiale Welle 16 angetrieben, welche sich durch den Gasabschei- der und die Dichtung 13 erstreckt. In der Welle sind Nuten 17 vorgesehen, um eine Kupplung der zugehörigen Wellenabschnitte von der Pumpe zum Motor zu schaffen. Alle obgenannten Einheiten sindin ihrer Anordnung in einem Brunnengehäuse 18 einer Gas- oder Ölbohrung gezeigt.
Der Gasabscheider 10 ist so eingerichtet, dass er sich vom Brunnengehäuse 18 im Abstand be- findet. Das Gehäuse 11 ist an seinem Bodenende durch einen Basisteil 20 abgeschlossen, welcher
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seinerseits an seinem unteren Ende mit einem Flansch zur Verbindung des Gehäuses 11 mit einem
Flansch an der Dichtung 13 in herkömmlicher Weise versehen ist. Das obere Ende des Basisteiles 20 ist mit einem passenden Gewinde 22 zur Verbindung mit dem Gehäuse 11 versehen. In dieserAnord- nung hängenDichtung und Motor in herkömmlicherweise an derPumpen-Gasabscheider-Kombination.
Der Basisteil 20 ist mit einem Einlass 23 für das gepumpte Medium versehen, welcher mit einer inneren Bohrung 25 in Verbindung steht, welche ihrerseits die Öffnung 23 mit einem Loch oderEin- lass 25 eines Flügelrades 26 verbindet, welches von der Welle 16 angetrieben wird. Das Flügel- rad 26 ist über zwei Drucklager 3Q und 31 zwischen einer stationären Boden-Leiteinrichtung 27 und einer stationären Gasabscheider-Leiteinrichtung 28 angeordnet, wodurch eine Rotation des Flügel- rades 26 zwischen den beiden Leiteinrichtungen möglich ist.
Die Gasabscheider-Leiteinrichtung 28 ist mit einem Ausgang 32 versehen, welcher die Flüssigkeit, die beim Einlass 25 eintritt und durch das Flügelrad der Zentrifugalkraft unterworfen wird, in eine Abscheidekammer 33 führt, die in der gezeigten Ausführungsform zum Teil durch ein Kompressionsrohr 34 und die Leiteinrichtung 28 gebildet wird. Das obere Ende der Abscheidekammer 33 ist mit einem Spritzring 35 versehen, welcher sich von der Welle 16 radial nach aussen in Richtung des Gehäuses 11 erstreckt, jedoch einen Zwischenraum frei lässt, der den Auslass 36 des Gasabscheiders bildet und so der gasfreien Flüssigkeit den Eintritt in eine obere oder Pumpeneinlasskammer 37 ermöglicht.
Unmittelbar darunter, jedoch in geringemAbstand vom Spritzring 35 angeordnet, befinden sich Entlüftungen 38 (zwei sind dargestellt), die sich aus der unmittelbaren Umgebung der Welle 16 nach aussen zum Gehäuse 11 erstrecken und mit den Öffnungen 40 im Gehäuse in Verbindung stehen. Die Entlüftungen 38 haben geringfügig von der Welle 16 entfernte Eintrittsöffnungen, so dass angrenzend an die Welle Spalte 42 vorgesehen sind.
Wie beschrieben, tritt so das durch das Flügelrad 26 bewegte Flüssigkeits-Gasgemisch in die Abscheidekammer 33 ein. Die gasfreie oder verhältnismässig gasfreie Flüssigkeit neigt, da sie schwerer ist und durch das Flügelrad der Zentrifugalkraft unterworfen ist, dazu, sich an die Aussenwand bzw. das Kompressionsrohr 34 anzudrücken, aufwärts zu wandern und über die Entlüftungen 38 hinaus durch den Auslass 36 in die obere Pumpeneinlasskammer 37 zu gelangen.
Das Gas wird infolge seiner Leichtigkeit unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft abgetrennt und strömt und sammelt sich nahe oder an den Spalten 42 und wird, nachdem es einen höheren Druck besitzt als ausserhalb des Gehäuses 11 herrscht, über die Entlüftungen 38 und Öffnungen 40 zur Rückkehr in die Brunnenflüssigkeit abgeblasen. Jedwede Flüssigkeit, welche mit dem Gas aus den Entlüftungen austritt, gerät wieder in den Kreislauf des Flügelrades 36 oder fliesst infolge ihres hohen Gas-Flüssigkeits-Verhältnisses zwischen Mantel und Gehäuse aufwärts. Die Flüssigkeit in der Pumpeneinlasskammer 37, welche verhältnismässig gasfrei ist, tritt dann in den Pumpeneinlass 43 ein und wird von der Tauchpumpe in herkömmlicher Weise ge- pumpt.
Obwohl hier ein Flügelrad 26 vom Zentrifugaltyp gezeigt und beschrieben wurde, kann Jedes be- liebige Flügelrad, wie ein Mischstromgebläserad, welches die darin befindliche Flüssigkeit der Zentrifugalkraft unterwirft, verwendet werden, und obwohl hier nur zwei Entlüftungen 38 gezeigt sind, können auch mehr als zwei verwendet werden.
Obwohl die Erfindung an Hand einer Gasabscheider- und Pumpenkombination beschrieben ist, kann der Gasabscheider auch mit einer gesonderten Pumpe bzw. auch mit einer getrennten Dichtung und gesonderem Motor oder mit einem Motor, dessen Dichtung ein en Bestandteil davon bildet, verwendet werden.