CN106368977A - 用于输送具有不同黏度的流体的泵 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于输送具有不同黏度的流体的泵，所述泵具有壳体，所述壳体具有用于待输送的流体的入口，且具有用于待输送的流体的出口，及具有用于将流体从入口输送至出口的至少一个叶轮，所述叶轮被布置在可旋转的轴上，并且壳体还具有用于减轻轴向推力的平衡鼓，其中，平衡鼓包括旋转固定地连接到轴的转子、相对于壳体静止的定子以及卸流通路，转子具有高压侧和低压侧，卸流通路从转子的高压侧一直到低压侧在转子和定子之间延伸；并且其中，还设置了返回通路，所述返回通路将转子的低压侧连接到入口，其中，设置了至少一个中间通路，所述中间通路通向转子的高压侧和低压侧之间的卸流通路；并且其中，阻挡构件被设置用于影响通过中间通路的流。

Description

用于输送具有不同黏度的流体的泵

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的用于输送具有不同黏度的流体的泵。

背景技术

在单级或多级的离心泵中经常产生沿轴向方向作用的非常大的液压力，这意味着沿所述泵的轴的纵向轴线的方向。这些力必须通过轴的止推轴承来吸收。然而，由于因实际和技术的原因必须使这些止推轴承尽可能小，一种公知的措施是设置用于补偿作用在泵的轴上的轴向推力的平衡鼓。这包括：转子，通常为基本上圆筒形的转子，其与轴旋转固定地连接；以及相对于泵壳体静止的定子，其与所述转子同轴地布置。在这方面，例如，所述定子能够被配置为单独的套筒，或也能够通过壳体自身形成。所述转子以如下方式来设定尺寸，即：在所述转子和所述定子之间形成窄的、环形的释放间隙。这在高压侧上以如下方式连接到叶轮之后的空间和/或考虑到多级泵连接到最后一个叶轮之后的空间，即：所输送流体的泄漏流能够流过所述释放间隙至所述转子的低压侧。从那里，所述流体被再供应到泵的入口。由于转子上的压力减小，所以沿轴向方向以这种方式产生力，所述力定向与叶轮所产生的液压轴向力相反，并且因此，显著地降低待通过止推轴承吸收的力。

考虑平衡鼓的设计，几何尺寸具有非常重要的作用，特别是转子的直径和轴向长度以及转子和定子之间的空隙，所述空隙确定了卸流通路沿径向方向的宽度。

通过卸流通路的泄漏流引起所输送流体的体积损失，所述体积损失自然应当维持尽可能小，其中，另一方面，泄漏流还必须大到使得实现期望的技术效果。作为另一影响，并且考虑到高黏度的流体特别是如此，卸流通路中的流体流引起摩擦，所述摩擦能够在卸流通路中导致相当大的和非期望的温度增加。

除减轻轴向推力的功能外，流过卸流通路的流体还能有助于泵的转子动力学的稳定化和/或稳定性。通过称为洛马金效应（Lomakin effect）的影响，在卸流通路中流动的流体产生使轴居中的力，这对于轴轴承的阻尼以及还对于轴轴承的刚度二者都具有正面影响。

关于平衡鼓的设计需要考虑的另外的重要参数是泵操作的旋转速度、产生的压力差、流体的密度以及内摩擦，这意指所输送流体的黏度。

考虑泵液压系统的设计，人们致力于在所有这些影响之间实现尽可能理想的折衷方案，其中，流体属性一般不能受影响且也非充分已知，并且为此仅能够估计。

存在许多这样的应用，其中，待输送的流体的属性不恒定，而是能够或多或少地快速地变化。

例如，借助于多相泵，输送包括多个相的混合物的流体，例如，一个或多个液相和一个或多个气相。这样的泵在很长一段时间内已经是公知的，并且在许多设计中产生。这些泵的应用领域非常广泛，例如，它们被用在石油和天然气行业中，用于输送或运输原油或原油天然气混合物。在这方面，流体属性能够随时间的推移而变化，例如，待输送的多相流体的相组成和/或相分布能够变化。例如考虑油的输送，液相和气相的相对体积部分经受非常大的波动，除了别的之外，这是因天然来源引起。

特别地考虑原油和/或天然气的输送，甚至还能够出现流体的黏度的非常明显的变化，这将在下文中参考示例来解释。考虑油田的开发和/或采掘，油田中自然存在的压力随时间的推移而减小，这意指随着开采的增加而减小。一种已知的技术是借助于所谓的注射泵将水压到油田中，用于减小油田中的自然压力，以便因此增加钻孔处的压力。然而，这具有如下结果，即：从钻孔输送油所借助的泵在开采的持续时间内面对不同黏度和/或内摩擦的流体。在开采开始时，在大多数情况下，输送的是天然油或油气混合物。随着将水引入到油田中的增加，流体在某个时间点处变化成水油乳液，所述水油乳液具有显著较高的内摩擦，所述内摩擦能够大于最初输送的原油的内摩擦多个数量级。随着进一步的开采，所输送流体中的水部分随后变得大到使得再次带来黏度的明显减小。

考虑到在黏度的及时进展中开采油田，该显著地宣告的最大值有时使得有必要更换将油从钻孔中向外输送或通过管道运输所利用的泵，或者至少更换其液压系统，所述最大值经常仅存在于数年之后。出于经济原因，这自然也不是油输送机的操作者期望的，他更确切地说具有如下期望，即：如果可能，在用于油田开采的整个时间段内，用于输送原油/天然气的泵应当可高效地操作，而无需更换泵或更换高泵液压系统。

对于其中泵仅以困难的方式或在需要相当大的精力和成本的情况下可接近的这类应用而言，尤其是如此。在这方面，海底应用应当作为示例被提及。今天，油田还被开采至与日俱增的程度，这些油田存在于海床之下，并且完全无法或无法以经济上可行的方式利用传统式的钻井平台到达。为此，已经开始将例如泵之类的输送设备的多个部分放置在钻孔的出口附近的海床上。从那里，所输送的油随后被运输至处理单元或储存单元，所述处理单元或储存单元被设置在陆地上、钻井平台上或船上，作为FPSO（浮式生产储卸油单元）。准确地说，在泵被配置为用于在海床上操作的海底泵的这种情况下，自然期望具有一种泵，使得所述泵也能够高效和经济地传送具有强烈变化的黏度的流体，而不会变得需要更换例如泵的液压系统。

通过在返回管路中设置可设置的阀给出了一种可能的解决方案，借助于所述返回管路，从平衡鼓的转子的低压侧流过卸流通路的流体被再供应到泵的入口，以便由此或多或少强烈地限制再供应。以这种方式，至少原则上也能够影响通过转子和定子之间的释放间隙的流。然而，在返回管路中的限制能够导致大幅降低通过平衡鼓产生的轴向推力的补偿，这是因为跨平衡鼓的压力减小显著地变得较小。然而，这意味着待通过轴的止推轴承来吸收的液压推力变得较大，这些需要为此进行设计，这是因为否则存在如下危险，即：止推轴承变得过载或经受显著增加的磨损。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提供一种泵，其适于高效和经济地输送具有明显不同的黏度的流体，而无需更换泵液压系统，这意指需要执行的一个或多个叶轮和/或平衡鼓。

满足该目的的本发明的主题通过独立权利要求的特征来表征。

根据本发明，提出了一种用于输送具有不同黏度的流体的泵，所述泵具有壳体，所述壳体具有用于待输送的流体的入口，并且具有用于待输送的流体的出口，以及具有用于将所述流体从所述入口输送至所述出口的至少一个叶轮，所述至少一个叶轮被布置在可旋转的轴上，并且所述壳体还具有用于减轻轴向推力的平衡鼓；其中，所述平衡鼓包括旋转固定地连接到所述轴的转子、相对于所述壳体静止的定子以及卸流通路，所述转子具有高压侧和低压侧，所述卸流通路从所述转子的高压侧到低压侧在所述转子和所述定子之间延伸；并且其中，还设置了返回通路，所述返回通路将所述转子的低压侧连接到所述入口，其中，设置了至少一个中间通路，所述至少一个中间通路通向所述转子的高压侧和低压侧之间的卸流通路，并且其中，阻挡构件被设置用于影响通过所述中间通路的流。

卸流通路的长度能够通过中间通路和阻挡构件来改变，并且以这种方式，还能够改变平衡鼓的转子的有效长度。如已提及的，由于平衡鼓的转子的长度的直径对于通过平衡鼓的流率并且还对于卸流通路中的摩擦所引起的温度增加二者具有决定性的影响，因此以这种方式，能够通过设置中间通路以非常简单的方式相对于流体的黏度的强烈变化进行适应。在功能上，人们现在（one namely now quasi）具有操作具有不同长度的至少两个不同的平衡鼓的泵的选择。对于相对低的流体黏度，这意味着例如在基本上仅输送油和/或油气混合物的油田开采开始时，中间通路能够借助于阻挡构件来阻挡，使得泄漏流在平衡鼓的整个长度上被引导，直到转子的低压侧，并且从那里能够再次通过返回通路来导引离开。如果带来黏度的强烈增加，这意味着例如到达基于油水乳液的形成的流体的内摩擦的所述峰值，则阻挡构件，并且以这种方式，中间通路被完全打开，使得现在泄漏流能够基本上完全地从卸流通路导引离开到中间通路中。由于以这种方式有效长度，这意味着流过的卸流通路的部分变短，所以借助于释放间隙中的摩擦产生的温度增加也显著地减小。这与摩擦与泄漏率的比率成比例。以这种方式，还能够相对于流体的黏度的强烈变化以简单的方式来调适泵，以及特别是平衡鼓。在这方面，特别有利的是，如果发生，则通过平衡鼓产生的轴向推力的减轻基本上不会经历降低，使得没有更大的负荷需要通过轴的止推轴承来吸收。

优选地，卸流通路包括环状空间，所述环状空间围绕轴，并且中间通路通向所述环状空间。由此，对于打开的中间通路，确保了流体能够特别好和均匀地从卸流通路流走到中间通路中。

根据一个优选实施例，卸流通路在所述环状空间外沿径向方向具有恒定的宽度。卸流通路被中间通路分成第一部分通路和第二部分通路，二者沿轴向方向一个布置在另一个之后。优选地，卸流通路在第一部分通路中或在第二部分通路中在环状空间外沿径向方向具有恒定的宽度，特别优选地是在两个部分通路中都具有恒定的宽度。在这方面，第一部分通路的宽度能够正好和第二通路的宽度一样大，或第一部分通路和第二部分通路能够具有不同的宽度。由于两个部分通路的不同的宽度，通过卸流通路的泄漏率能够以简单的方式来增加或减小。

优选地，中间通路被连接到所述入口，使得经由中间通路流出的流体能够被再供应到泵的入口。

在一个优选实施例中，中间通路通向返回通路，这是因为由此构造性设计变得更加简单。

一种有利的措施在其中包括所述阻挡构件被配置为可设置的通流阀。以这种方式，中间通路中的流量还能够被设置成介于零和最大流量之间的值。

此外，根据应用，能够是有利的是，当第二阻挡构件被设置用于影响通过返回通路的流量。以这种方式，也能够在返回通路中主动地影响流率。

根据一个优选实施例，阻挡构件被配置为三通阀，其以流连通的方式被连接到入口，连接到返回通路以及连接到中间通路。借助于该措施，从设备的观点来看，返回通路或中间通路能够以特别简单的方法以流连通的方式选择性地连接到泵的入口。

考虑一种同样优选的设计，设置了切换构件，借助于所述切换构件，返回通路能够被选择性地连接到泵的入口或连接到第二流体的源，使得第二流体能够通过返回通路被供应到转子的低压侧。以这种方式，例如，可以通过返回通路来供应第二流体，所述第二流体例如能够用作阻挡液体。

自然还可以以如下方式来布置和配置阻挡构件，即：中间通路能够被连接到第二流体的源，使得第二流体能够通过中间通路被引入到卸流通路中。例如，第二流体能够是破乳剂，利用其能够在释放间隙中降低流体的黏度。此外，还存在如下可能性，即：将第二流体引入到卸流通路中，以便在这方面降低流体的黏度。

根据应用，还能够是有利的是，当设置多个中间通路，其中每一个都通向高压侧和低压侧之间的卸流通路。借助于该措施，能够实现卸流通路的甚至更多不同的长度。

特别是考虑例如在海床处之类的难以接近的位置处的应用，一个有利的措施是，当阻挡构件或第二阻挡构件或切换构件能够借助于遥控来操作。为此，这些构件能够例如被配置为电或液压可促动的构件或电液压可促动的构件，其随后例如能够经由信号线来遥控，或根据应用，还能够以无线的方式来遥控。

根据本发明的泵特别是能够被配置为多级泵，所述多级泵具有用于输送流体的布置在轴上的至少一个第二叶轮。

还可以将根据本发明的泵配置为多相泵。

特别优选地，根据本发明的泵还能够被配置为用于输送油和气的离心泵，特别是配置为用于油和气的海底输送的海底泵。

本发明的另外的有利的措施和设计从从属权利要求得到。

附图说明

在下文中，将借助于实施例并且参考附图详细地描述本发明。在附图中，部分以剖面图示出了：

图1示出了具有露出部分的根据本发明的泵的第一实施例的示意图；

图2示出了处于第一操作状态的第一实施例的平衡鼓的放大剖视图；

图3示出了处于第二操作状态的第一实施例的平衡鼓的放大剖视图；

图4与图1相似，但是针对第一变体；

图5与图1相似，但是针对第二变体；

图6与图1相似，但是针对第三变体；

图7示出了图6的第三变体的处于操作状态的平衡鼓的放大剖视图；

图8与图1相似，但是针对第四变体；

图9示出了图8的第四变体的处于操作状态的平衡鼓的放大剖视图；以及

图10与图2相似，但是针对根据本发明的泵的第二实施例。

具体实施方式

在第一实施例的示意图中，图1示出了根据本发明的泵，其整体上利用附图标记1来表示，并且被配置为旋转泵和/或配置为离心泵。在图1中，泵1的几个部分被示出作为露出部分。图2以放大剖视图示出了泵1的几个部分。

泵1具有壳体2，所述壳体2具有入口3，通过所述入口3，待输送的流体能够被引入到泵1中，如通过图1中的箭头E表示的。此外，壳体2具有出口4，通过其，待输送的流体离开泵1，如通过图1中的箭头O表示的。而且，所述泵具有可旋转的轴5，其纵向轴线A限定了轴向方向。因此，在下文中，当对轴向方向进行引用时，总是意指轴5的纵向轴线A的方向。径向方向则意在作为垂直于轴向方向直立的方向。

用于输送流体的至少一个叶轮7被设置在轴5处，其中仅上半部被图示在图2中。根据本发明的泵1能够被配置为仅具有一个叶轮7的单级泵以及还被配置为具有至少两个叶轮7的多级泵二者，所述至少两个叶轮7以本身已知的方式在轴5处轴向隔开地一个布置在另一个之后。当引用叶轮7时，在下文中意指单级泵的单叶轮或多级泵的最后一个叶轮7，所述最后一个叶轮7是产生最高压力的叶轮7。优选地，根据本发明的泵1被配置为多级离心泵。

此外，根据本发明的泵1能够被配置为单相泵或配置为多相泵。多相泵被配置成用于输送多相流体，这意味着它们能够传送包括多个相的混合物的流体，例如，例如形式为乳液的一个或多个液相和一个或多个气相。优选地，根据本发明的泵1被配置为多相泵。

根据本发明的泵优选为用于输送例如油或原油之类的高黏度的流体的泵1。在本申请的框架中，高黏度的流体为如下流体，即：其动态黏度相当于至少65 cP（厘泊，centipoise），这在国际标准单位（SI units）中对应于0.065 Pa s（帕斯卡秒，pascalseconds）。

在下文中，将利用示例性字符来引用对实践而言重要的应用实例，其中，根据本发明的泵被用于油和气的输送中，例如作为输送泵，利用所述输送泵，从油田的钻孔中向外输送油或油气混合物，或作为运输泵，利用所述运输泵，通过管道来输送油和/或油气混合物。特别地，根据本发明的泵能够被配置为海底泵，其例如在海床处的油和气的海底输送中操作。然而，应当理解的是，本发明不限于这样的设计和应用。

根据本发明的泵1的第一实施例（参见图1和图2）具有用于减轻轴向推力的平衡鼓6。借助于平衡鼓6沿轴向方向产生力，所述力定向与叶轮7在输送流体时产生的轴向液压力相反。

平衡鼓6具有：基本上圆筒形的转子61，其被旋转固定地连接到轴5；以及定子62，其相对于壳体2静止。例如，定子62能够被配置为圆筒形的套筒，其被固定地连接到壳体2，或定子62能够形成壳体自身的多个部分。转子61具有直径D。它具有高压侧65和低压侧64。高压力冲击处于转子61的高压侧65处的端部表面。这通常由于如下原因发生，即：在叶轮7之后或相应地在最后一个叶轮7之后的转子61的高压侧65处施加加压流体。然后，高压侧65基本上受到该压力冲击，在泵1的出口4处流体具有所述压力。低压侧64受到显著降低的压力冲击，通常为液体在所述泵的入口3处所具有的压力。例如，这能够以如下方式来实现，即：转子61的低压侧64以流连通的方式经由返回通路8连接到泵的入口3。

转子61的直径D和圆筒形的定子62的内直径以如下方式来设定尺寸，即：环形的卸流通路63被配置在转子61的外罩表面和定子62的内部外罩表面之间，其中，环形的卸流通路从高压侧65沿轴向方向一直到低压侧64在转子61和定子62之间延伸。在这方面，卸流通路63沿径向方向的宽度B1和/或B2对应于定子62的内直径和转子的直径D之间的差。

除了别的之外，通过卸流通路63的泄漏流Q引起以下三种效果：

第一，泄漏流Q表示待通过泵输送的流体的体积损失。为此，期望泄漏损失不会变得过大。

第二，并且考虑高黏度的流体特别是如此，流体借助于粘附和/或摩擦在通过卸流通路63通流时在相当大的程度上产生热，特别是在定子62处和在转子61处，所述热能够在释放间隙63中和/或在其周围部件中导致显著的温度增加。考虑例如100°C和更高的高黏度的流体，这些温度增加能够如此强烈，以至于设备（plant）不再能够安全地操作和/或能够导致泵1的部件处的损坏。

第三，除减轻轴向推力外，它由于洛马金效应借助于流过卸流通路63的泄漏流Q来产生力，所述力使轴5居中，使轴稳定并且抑制轴的振荡。因此，在轴轴承的阻尼和刚度方面，该效果是正面的。

泄漏流Q及其效果取决于非常多的参数，一方面，取决于平衡鼓6的几何尺寸，对于预定的定子63的内直径，所述几何尺寸主要是确定卸流通路63的宽度B1、B2的转子61的直径D，以及确定卸流通路63的轴向长度的转子63沿轴向方向的长度L。考虑泵1的供其以后使用的设计时，这些参数必须预先定义，所述泵1经常承受几年的操作持续时间，并且之后仅能够通过更换泵1的液压部件来改变。

泄漏流Q还取决于：跨转子61减小的压力差；转数，这意味着取决于泵1的旋转速度；以及自然地取决于待输送的流体的属性，例如其密度或其黏度。

为此，致力于考虑对泵1的设计的所有这些影响，并且以如下方式配置泵，即：对于可能的相应的应用实例，它能够操作多年，而无需更换液压部件。

为使泵1是合适的，特别是适于连续输送具有强烈不同的黏度的流体，根据本发明提出了设置至少一个中间通路9，所述至少一个中间通路9通向转子61的高压侧65和低压侧64之间的卸流通路，并且设置阻挡构件10（参见图1），用于影响通过中间通路9的流量。

借助于该措施，释放间隙63的长度能够被改变，由此，产生了相对于流体黏度的变化的特别好的适应性。

考虑此示例中所述的泵1的第一实施例，卸流通路63包括环状空间66，所述环状空间66围绕轴5，并且中间通路9通向所述环状空间66。环状空间66沿径向方向具有大于卸流通路63的宽度B1、B2的宽度。在环状空间66外，卸流通路63当在其轴向长度上查看时沿径向方向相应地具有恒定的宽度B1或B2。自然，其中这些宽度B1或B2变化的设计也是可能的。

如图1中所示，中间通路被连接到泵的入口3。阻挡构件10至少被配置为开闭阀（open-closed-valve），其在第一位置完全地阻挡通过中间通路5至入口3的流连接，并且其在第二位置，完全地打开通过中间通路9的流连接。

图2示出了处于第一操作状态的泵1的第一实施例，其中，阻挡构件10存在于第一位置，这意味着通过中间通路9的流连接被关闭，而图3示出了处于第二操作状态的泵1的第一实施例，其中，阻挡构件10处于第二位置，这意味着通过这些中间通路9的流连接完全地打开。

优选地，阻挡构件10被配置为可设置的通流阀10，利用其，通过中间通路9的泄漏流Q能够被设置成也在零和最大通流之间的值。

特别是考虑到它们的直径，返回通路8以及中间通路9二者相应地以如下方式配置，即：它们对泄漏流Q至少不具有大幅节流效应，这意味着返回通路8和中间通路9的相应的流阻以如下方式来设定尺寸，即：它大幅小于卸流通路63的流阻。由此，能够确保完全的压力差在转子61上大幅减小，并且因此，以这种方式，产生了尽可能大的轴向推力的减轻。

在下文中，泵1的功能，并且特别是对流体的不同黏度的适应将关于利用泵1的油田开采的示例来描述。

在油田的开采开始时，它仍以其原有的自然压力加压，并且油或油气混合物相应地能够借助于泵1频繁地输送，而无需附加的措施。在此阶段中（in this phase）油的黏度的典型值总计为例如100 - 200 cP。

在此阶段中，泵1以图2中所示的第一操作状态来操作。通过阻挡构件10来阻挡用于泄漏流Q的通过中间通路9的流连接。现在当从流技术的观点来看时，沿轴向方向具有总长度L的卸流通路63是轴向长度L1的第一部分通路631以及轴向长度L2的第二部分通路632的串联连接，所述第一部分通路631从高压侧一直延伸到环状空间66的开始处，并且具有径向宽度B1，当沿流动方向查看时，所述第二部分通路632从环状空间66的轴向端部一直延伸到低压侧64，并且具有径向宽度B2。因此，卸流通路63的有效长度为L1 + L2的和，其中，L1+ L2自然小于总长度L。因此，泄漏流Q完全地从高压侧65通过卸流通路63流动到低压侧64，并且从那里通过返回通路8回到泵的入口3。

优选地，相应地在第一部分通路的轴向长度L1或第二部分通路的L2上，第一部分通路631沿径向方向的宽度B1和第二部分通路632沿径向方向的宽度B2相应地是恒定的。在这方面，宽度B1和B2能够是相等的或彼此不同。如果一个设计宽度B1和B2彼此不同，则附加地还产生了改变卸流通路的宽度的可能性，由此，现在具有用于影响泄漏流Q的另一参数供使用。

例如，能够实现不同的宽度B1和B2，由此，转子61在它形成第一部分通路631的区域中与在它形成第二部分通路632的区域中具有不同的直径D。自然，还可以将转子61的直径D设计为在其全部轴向长度L上是恒定的，并且可以设计定子62在第一部分通路631的区域中与在第二部分通路632的区域中具有不同的内直径。此外，组合两种措施是可能的，这意味着将定子62的内直径以及转子的直径D二者设计为在相应的轴向长度L上不同。

如在前文中所述，在油田中的自然压力在油田的逐步开采时减小，并且例如，开始将水压到油田中，以便由此相应地再次增加油田中的压力或补偿压力减小。由于水的这种注射，水和油的乳液的形成随着时间的增加变得更加强烈，并且这种乳液现在需要通过泵1来输送。乳液形成能够与内摩擦和/或黏度的剧烈增加相关联，所述剧烈增加能够处于多个数量级的范围中（in the range of orders of magnitudes）。黏度在油田开采上的适时进展中的这种峰值是已知的，并且例如，它能够仅出现在几年的开采之后。

当现在流体的黏度明显地增加时，则这一方面导致泄漏流Q的减小，但另一方面，导致在释放间隙63中产生的热的剧烈增加，并且以这种方式，导致显著的温度增加。为了避免这种温度增加，泵现在被切换成图3中所示的第二操作状态。

现在，使阻挡构件10处于它完全地打开用于泄漏流Q的通过中间通路9的流连接的位置。由于中间通路9现在表示比卸流通路63的第二部分通路632显著要低的对泄漏流Q的流阻，所以泄漏流Q的主要部分从高压侧65通过长度L1的第一部分通路631流动到环状空间66中，并且从那里通过中间通路9流动到泵1的入口3。以这种方式，卸流通路63的有效长度现在仅具有第一部分通路631的长度L1，并且以这种方式，显著地比第一操作状态要短。由此，能够实现，泄漏率增加，且在卸流通路63中产生的热变得要小得多，并且以这种方式，还使温度增加变得较小。如果，附加地，第一部分通路631被配置成具有比第二部分通路632大的径向宽度B1，则卸流通路63的有效宽度也增加，由此，能够附加地增加泄漏流Q。

在油田的进一步开采期间，所输送的流体中的水部分变得越来越大，由此，黏度在通过乳液的形成所带来的最大值之后再次剧烈减小。现在，通过关闭阻挡构件10，泵1能够被带回到图2中所示的第一操作状态。

合适地选择长度L1与L2和/或L1与L或L2与L的比率，以及合适地选择沿径向方向的宽度B1和/或B2取决于相应的应用实例。通常，关于开采的长时间运行的行为的计算在新油田的开采之前产生。例如，L、L1、L2以及卸流通路63的宽度B1、B2和/或转子61的直径D的合适的值能够通过这样的计算借助于模型计算或仿真来确定。

应当理解的是，脱离图1中的图示，其中中间通路9通向阻挡构件10的下游的返回通路8的设计也是可能的。

图4示出了针对泵1的实施例的第一变体。考虑该变体，第二阻挡构件12被设置成用于影响通过返回通路8的流量。阻挡构件12也能被配置为开闭阀12或配置为可设置的通流阀，借助于所述可设置的通流阀，能够设置通过返回通路3的泄漏流Q。

图5示出了针对泵1的实施例的第二变体。考虑该第二变体，中间通路9通向返回通路8。阻挡构件10被设置在该开口处，其中，该阻挡构件被配置为三通阀10，所述三通阀10以流连通的方式被连接到入口3，连接到返回通路8以及连接到中间通路9。为了实现第一操作状态（图2），三通阀10以如下方式来切换，即：它将返回通路8连接到入口3，使得泄漏流Q能够通过返回通路8流动到入口3。在该位置，中间通路9被阻挡，使得没有泄漏流Q能够通过它流走。为了实现第二操作状态（图3），三通阀10以如下方式来切换，即：它将中间通路9连接到入口3，使得泄漏流Q能够从环状空间66通过中间通路9流动到入口3。在该位置，返回通路8被阻挡，使得没有泄漏流Q能够通过它流走。

图6例示了泵1的实施例的第三变体。考虑该第三变体，切换构件13被设置在返回通路8中，借助于所述切换构件13，返回通路8能够被选择性地连接到泵1的入口3或连接到第二流体的源15，使得第二流体能够通过返回通路8被供应到转子的低压侧64。

以类似于图2和/或图3的图示，图7示出了图6的第三变体的操作状态。在该操作状态中，切换构件13以如下方式来设置，即：它将返回通路8连接到第二流体的源15，并且到泵1的入口3的流连接被阻挡。例如，第二流体是阻挡液体，例如水或不同的合适介质或冷却流体，借助于所述阻挡液体，在卸流通路63的第二部分通路632中能够产生反压力。在图7中，第二流体的流动利用配有箭头的虚线来图示。第二流体通过返回通路8流动到转子的低压侧64，并且从那里通过卸流通路63的第二部分通路632朝向泄漏流Q流动。在环状空间66的区域中，两种流体再次结合，并且通过中间通路共同分配。例如，第二流体能够是用于在卸流通路63中产生反压力的目的，以便降低泄漏流Q的流率或导引热从释放间隙63离开。

图8示出了泵1的实施例的第四变体。考虑该第四变体，阻挡构件10以如下方式来布置和配置，即：中间通路9能够被连接到第二流体的源16，使得第二流体能够通过中间通路被引入到卸流通路63中。优选地，阻挡构件10被配置为三通阀10，在此示例中，所述三通阀10选择性地将中间通路9连接到泵1的入口3或连接到第二流体的源。

以类似于图2和/或图3的图示，图9示出了图8的第四变体的操作状态。在该操作状态中，三通阀10以如下方式来设置，即：它将中间通路9连接到第二流体的源16，并且到泵1的入口3的流连接被阻挡。例如，第二流体是：破乳剂，利用其能够降低泄漏流Q的黏度；或水，其用于使泄漏流Q变细；或冷却流体，利用其能够导引热从释放间隙63离开。在图9中，第二流体的流动利用配有箭头的虚线来图示。第二流体通过中间通路9流动到环状空间66中，并且与通过卸流通路63的第二部分通路632的流体一起流动到低压侧64。从那里，泄漏流Q与通过返回通路8的第二流体一起被共同地导引离开。

应当理解的是，在这方面所描述的四个变体，和/或所提及的措施能够以任意的方式彼此组合。

图10为类似于图2的图示，其示出了根据本发明的泵1的第二实施例。在下文中，将仅参考与第一实施例的差异。附图标记与已结合第一实施例解释的附图标记具有相同的意义。对于第二实施例，关于第一实施例及其所有变体所作的解释以相同或相似的方式也成立。

考虑根据本发明的泵1的第二实施例，仍设置第二中间通路9'，其同样通向高压侧65和低压侧64之间的卸流通路63。另一阻挡构件10'被设置用于该第二中间通路9'，借助于所述另一阻挡构件10'，能够影响第二中间通路9'中的泄漏流Q。特别地，第二中间通路9'能够借助于所述另一阻挡构件10'来阻挡，使得没有泄漏流Q能够流过它，并且第二中间通路9'能够借助于所述另一阻挡构件10'以流连通的方式连接到泵1的入口3，使得泄漏流Q能够通过第二中间通路9'流走到泵1的入口。

此外，卸流通路63具有第二环状空间66'，所述第二环状空间66'围绕轴，并且第二中间通路9'通向所述第二环状空间66'。

考虑这种具有两个中间通路9、9'的设计，从流技术的观点来看，卸流通路63对应于三个部分通路的串联连接，即：轴向长度L1的第一部分通路631，其从高压侧65一直延伸到环状空间66的开始处；轴向长度L2的第二部分通路632，其从环状空间66的端部延伸到第二环状空间66'的开始处；以及轴向长度L3的第三部分通路633，其从第二环状空间66'的端部一直延伸到转子61的低压侧64。

部分通路631、632、633的相应的宽度B为清楚起见综上仅利用图10中的B表示。应当理解的是，以与第一实施例类似的方式，每个部分通路631、632、633沿径向方向能够具有不同的宽度，或沿径向方向为部分通路中的两个选择相同的宽度，并且为其余的部分通路631或632或633选择与之不同的宽度。自然，能够沿径向方向为所有三个部分通路631、632、633选择相同的宽度B。在一个部分通路内，宽度B优选为是恒定的，但是也能够变化。

在这种设计内，能够以操作状态实现不同长度的总共三个卸流通路。如果现在让泄漏流Q通过返回通路8流走，则卸流通路63沿轴向方向的有效长度为L1 + L2 + L3，其中，该有效长度自然小于总长度L。

如果让泄漏流Q通过第二中间通路9'流走，如图10中所示，则卸流通路63的有效长度沿轴向方向为L1 + L2。

如果让泄漏流Q通过第一中间通路9流走，则卸流通路63的有效长度现在仅为L1。

因此，以这种方式，能够实现多个卸流通路63，其沿轴向方向全部都具有不同长度，并且此外，沿径向方向还能具有不同的宽度B。

自然，在该示例中，中间通路9、9'或返回通路8也能够被用于供应第二流体。

应当理解的是，还能够设置多于两个中间通路9、9'，其以类似的方式相应地通向卸流通路63。

考虑根据本发明的泵1，还可以由多个部分组成转子61和/或定子62。因此，转子61或定子62不一定具有单件式的设计。此外，可以以如下方式配置转子61或定子62，即：释放间隙63在环状空间66、66'外也不具有恒定的宽度B1、B2、B，而是当例如沿轴向方向查看时逐渐变细或变宽。此外，可以涂覆或结构化转子61的外罩表面或定子62的内部外罩表面。此外，还可以在入口到卸流通路63中的区域中的和/或在卸流通路63中的高压侧65处设置一个或多个涡流制动器（swirl brake），例如，在到相应的部分通路631、632、633中的入口处，借助于所述一个或多个涡流制动器，流体的流动能够绕轴5沿周向方向偏转到轴向方向。

阻挡构件10、10'和第二阻挡构件12能够被配置为开闭阀，利用其，通过相应的通路的流被完全地释放或完全地阻挡。然而，阻挡构件10、10'或第二阻挡构件12还可以被配置为可设置的通流阀，借助于所述可设置的通流阀，到相应的通路中的流量能够被设置成介于零和最大值之间的任意值。

阻挡构件10、10'或第二阻挡构件12或切换构件13能够以如下方式配置，即：它们能够借助于遥控来操作，例如考虑到海底应用，通过信号线来操作，优选地，经由所述信号线来导引电或液压的信号，所述信号切换和/或调节相应的阻挡构件或切换构件处于相应的期望状态。遥控的能力也能被配置成没有信号线。

自然，阻挡构件10、10'、12或切换构件13的如下设计是可能的，即：其中，手动促动相应的构件10、10'、12和/或13，这意味着通过手来促动。考虑到海底应用，这种手动设置也能够借助于潜水机器人来执行。

Claims (15)

1.一种用于输送具有不同黏度的流体的泵，所述泵具有壳体（2），所述壳体（2）具有用于待输送的流体的入口（3），并且具有用于待输送的流体的出口（4），以及具有用于将所述流体从所述入口（3）输送至所述出口（4）的至少一个叶轮（7），所述叶轮被布置在可旋转的轴（5）上，并且所述壳体（2）还具有用于减轻轴向推力的平衡鼓（6）；其中，所述平衡鼓（6）包括旋转固定地连接到所述轴（5）的转子（61）、相对于所述壳体（2）静止的定子（62）以及卸流通路（63），所述转子具有高压侧（65）和低压侧（64），所述卸流通路（63）从所述转子（61）的高压侧（65）一直到低压侧（64）在所述转子（61）和所述定子（62）之间延伸；并且其中，还设置了返回通路（8），所述返回通路（8）将所述转子（61）的低压侧（63）连接到所述入口（3），其特征在于，设置了至少一个中间通路（9、9'），所述至少一个中间通路（9、9'）通向所述转子（61）的高压侧（65）和低压侧（64）之间的卸流通路（63），并且阻挡构件（10、10'）被设置用于影响通过所述中间通路（9、9'）的流。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述卸流通路（63）包括环状空间（66、66'），所述环状空间（66、66'）围绕所述轴（5），并且所述中间通路（9、9'）通向所述环状空间（66、66'）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述卸流通路（63）在所述卸流通路（63）的第一部分通路（61）中或在所述卸流通路（63）的第二部分通路（62）中在所述环状空间（9、9'）外沿径向方向具有恒定的宽度（B1、B2、B）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述中间通路（9）被连接到所述入口（3）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述中间通路（9）通向所述返回通路（8）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述阻挡构件（10）被配置为可设置的通流阀。

7.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，第二阻挡构件（12）被设置用于影响通过所述返回通路（8）的流。

8.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述阻挡构件（10）被配置为三通阀，所述三通阀以流连通的方式连接到所述入口（3），连接到所述返回通路（8）以及连接到所述中间通路（9）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，设置了切换构件（13），借助于所述切换构件（13），所述返回通路（8）能够被选择性地连接到所述泵（1）的入口（3）或以如下方式连接到第二流体的源（15），即：所述第二流体能够通过所述返回通路（8）被供应到所述转子（61）的低压侧（64）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述阻挡构件（10）以如下方式来布置和配置，即：所述中间通路（9）能够以如下方式连接到第二流体的源（16），即：所述第二流体能够通过所述中间通路（9）被引入到所述卸流通路（63）中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，设置了多个中间通路（9、9'），所述多个中间通路（9、9'）中的每一个通向所述高压侧（65）和所述低压侧（64）之间的卸流通路（63）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的泵，其特征在于，所述阻挡构件（10、10'）或所述第二阻挡构件（12）或所述切换构件（13）能够以遥控的方式来操作。

13.根据前述权利要求中任一项所述的泵，配置为多级泵，所述多级泵具有用于输送所述流体的布置在所述轴处的至少一个第二叶轮（7）。

14.根据前述权利要求中任一项所述的泵，配置为多相泵。

15.根据前述权利要求中任一项所述的泵，配置为用于输送油和气的离心泵，特别是配置为用于油和气的海底输送的海底泵。