CN106837809B - 用于输送工艺流体的泵驱动单元 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于输送工艺流体的泵驱动单元，其具有包围泵和用于所述泵的驱动器的共同壳体，所述泵具有用于绕轴向方向旋转的叶轮，所述泵驱动单元具有将驱动器连接到泵的用于驱动所述叶轮的轴，并且所述泵驱动单元具有绕轴延伸并且被布置在叶轮和驱动器之间的限制器，其中，所述壳体具有用于所述工艺流体的泵入口和泵出口，其中，入口被设置用于隔离液，隔离液能够通过所述入口而被引入到驱动器中，并且其中，出口被设置用于隔离液，隔离液能够通过所述出口从壳体排出，并且其中，用于隔离液的多个储存室在限制器和驱动器之间的区域中被设置在轴处，所述储存室相对于轴向方向一个布置在另一个之后，其中，相应的两个相邻的储存室彼此流体连通。

Description

用于输送工艺流体的泵驱动单元

技术领域

本发明涉及一种用于输送工艺流体的泵驱动单元。

背景技术

其中具有叶轮的泵和用于泵的驱动器被共同的壳体包围的泵驱动单元经常用于泵被完全或完整地浸入例如水的液体中的应用，或者当泵在难以接近的位置处操作或在困难条件或环境条件下操作时使用。

针对此的一个应用示例由用于烃加工行业中的流化床工艺或沸腾床工艺的泵来代表。这些工艺例如用于纯化例如重质燃料油的重质烃，或者用于纯化炼油厂残渣或将它们分解成更容易使用、更高挥发性的烃。这经常通过将氢应用于重质烃来进行，其中，混合的组分在反应器中旋动，并且重质烃在那里在催化剂的帮助下分解。为了使通常非常大量地包含重质烃的工艺流体在沸腾床反应器或流化床反应器中循环，使用了特殊的泵驱动单元，对于所述特殊的泵驱动单元，沸腾泵的名称已变得普遍。这些沸腾泵通常被直接设置在反应器处作为用于工艺流体的循环泵，并且由于工艺原因被构造成使得相对于竖直方向所述泵被布置在驱动器之上。沸腾泵必须在极端挑战性的条件下在持久操作中尽可能可靠地并且在长时间段内工作。

由于所述过程，工艺流体通常处于例如200巴或更高的非常高的压力下，并且具有例如460℃的超过400℃的非常高的温度。因此，这种泵驱动单元的壳体被设计为能够承受这些高操作压力的压力壳体。驱动器通常被设计为同样暴露于壳体内的高操作压力的电动机。电机必须被充分地保护以防止工艺流体的渗透，使得电机通常填充有隔离液（barrierfluid）或被这样的隔离液流过，所述隔离液附加地用于润滑以及用于电机的散热。在这方面，实施例有可能作为完全油田（oil-filed）电机或者作为封闭式电机或者作为所谓的电缆缠绕电机。

在完全充油的电机的情况下，转子和定子二者都完全被隔离液体包围或浸入隔离液体中。因此，用于该实施例的隔离液必须是介电流体，例如介电油，以避免电机中的短路。

在封闭式电机的情况下，罐被设置在定子和转子之间，并且相对于转子密封地封闭定子，其中转子通常还通过护套来保护。在作为封闭式电机的实施例中，隔离液通常被传导通过转子和罐之间的间隙。

在电缆缠绕电机的情况下，缠绕定子绕组的电力线被电绝缘护套包围。

由于在封闭式电机和电缆缠绕电机中由隔离液引起的短路是不可能的，因此在这些实施例中也能够使用与介电流体不同的隔离液。对许多应用而言这也尤其是有利的，因为能够选择具有尽可能理想的冷却和润滑可能性的隔离液，而不考虑其导电性。

还已知如下实施例，即：其中，工艺流体本身被用作用于冷却和润滑电机的隔离液；然而，对许多应用而言必要的是，充分地保护电机以防止工艺流体的渗透。作为工艺流体的重质烃作为残留物留在石油的蒸馏物中，因此非常频繁地包含化学侵蚀性物质和/或研磨物质，使得工艺流体特别是能够在驱动器中或也在轴承中产生实质损害。

因此，除了润滑和冷却之外，隔离液的重要功能还在于充分地保护泵的驱动器以防止工艺流体的渗透。在这方面，隔离液非常频繁地在冷却回路中传导。隔离液通过入口被引入到驱动器中，例如通过转子和罐之间的间隙，流过驱动器，以及轴在泵侧处的径向轴承，并且随后，通过驱动器和泵之间的区域中的出口排出。隔离液从该出口经由热交换器流回到入口。为了确保隔离液在冷却回路中循环，已知在驱动器远离泵的一侧处设置辅助叶轮，其中，所述辅助叶轮被设置成通过电机所驱动的轴旋转，并且由此，实现隔离液在冷却回路中的循环。

经常附加地提供用于重新填充隔离液的注入设备，通过所述注入设备，附加的隔离液能够被引入到壳体外的冷却回路中，或者通过单独的入口开口直接引入到驱动器中。隔离液的这种附加引入主要用于补偿由于提供隔离液进入到工艺流体中的通常可忽略的流速而产生的损失。当从驱动器中流出的隔离液沿轴流动时，隔离液未通过出口完全排出，而是其中一部分沿轴流动或蠕动到泵中并且与那里的工艺流体混合。该过程是有意的和期望的，这是因为由于隔离液到泵中的这种流动，能够可靠地避免工艺流体相反地从泵沿驱动器的方向沿轴流动或渗透到驱动器中。因此，隔离液通过流动到泵中阻塞了工艺流体从泵到驱动器中的反向路径。

为了限制隔离液流动到泵中或为了将它限于合适的值，在其进入到泵中附近的轴处设置了用于产生受控泄漏流的装置。该装置例如能够构造为滑环密封件的形式，在所述滑环密封件的情况下，如已知的那样，在旋转固定地连接到轴的部分和相对于壳体固定的部分之间存在直接的物理接触，或者它能够构造为限制器的形式，在所述限制器的情况下，在旋转部分和固定部分之间没有直接的物理接触。例如，该无接触的限制器装置是限制套筒。

因为如已提及的那样，这样的泵驱动单元在许多应用中通常必须在持久操作中在较长的时间段内极其可靠地操作并且免维护，所以极其重要的是泵的操作安全性。特别是在侵蚀性流体或对驱动器有害的工艺流体的情况下必须确保充分地保护驱动器免受工艺流体影响。当系统中出现干扰时也应如此。例如，可能和危险的发生方式是用于隔离液的注入设备中的干扰或所述注入设备的故障，这是因为在这方面存在过大量的工艺流体渗透到驱动器中并将它损坏的风险。如果用于隔离液的冷却回路仍然正常工作，则泵驱动单元在没有注入设备的情况下原则上固然也仍能工作，但这仅在泵驱动单元或冷却系统的操作状态不发生变化时。因此，隔离液注入的故障或其中的干扰不一定必须需要关闭泵驱动单元。绝对有可能在至少一定的时间段内继续操作所述单元，并且在该时间段期间纠正注入设备处的干扰。

然而，如果在注入系统故障时存在驱动器中或冷却回路中的隔离液的体积的减小，则工艺流体可以说被吸入到驱动器中并在那里导致相当大的损害。在驱动器通常布置在泵之下的沸腾泵中，这种效应能够受到重力辅助。除了例如管路中的不期望的泄漏之外，隔离液的体积减小还能具有多种原因。例如，通常用于冷却热交换器中的隔离液的冷却水的温度可能下降，由此隔离液由于热原因而冷却和收缩。或者如果泵的转速降低，则这也导致隔离液的体积减小。甚至如果泵驱动单元必须被关闭，则这最终也导致隔离液的体积减小。因此，于是存在驱动器被工艺流体损坏或甚至不可修复地损坏的相当大的风险。

发明内容

本发明针对该问题。因此，本发明的一个目的在于提供一种用于输送工艺流体的泵驱动单元，利用所述泵驱动单元，还确保了在具有隔离液的供应中出现干扰时，不会由工艺流体对驱动器造成损害。该泵驱动单元特别是还应当能够被用作沸腾泵。

满足该目的的本发明的主题的特征在于相关的特征。

因此，根据本发明，提出了一种用于输送工艺流体的泵驱动单元，所述泵驱动单元具有包围泵和用于所述泵的驱动器的共同的壳体，所述泵具有用于绕轴向方向旋转的叶轮，所述泵驱动单元具有将所述驱动器连接到所述泵的用于驱动所述叶轮的轴，并且所述泵驱动单元具有绕所述轴延伸并且被布置在所述叶轮和所述驱动器之间的限制器，其中，所述壳体具有用于所述工艺流体的泵入口和泵出口，其中，一入口被设置用于隔离液，所述隔离液能够通过所述入口而被引入到所述驱动器中，并且其中，一出口被设置用于所述隔离液，所述隔离液能够通过所述出口从所述壳体排出，并且其中，用于所述隔离液的多个储存室在所述限制器和所述驱动器之间的区域中被设置在所述轴处，所述储存室相对于所述轴向方向一个布置在另一个之后，其中，相应的两个相邻的储存室彼此流体连通。

如果例如由于用于隔离液的供应中的干扰，现在出现操作状态，在所述干扰期间在驱动器或壳体中不再提供足够体积的隔离液，以允许隔离液通过限制器流动到泵中，则工艺流体开始沿轴离开泵并且移动通过限制器并移动到储存室中的第一个中。由于后者仍填充有纯隔离液，因此在此出现工艺流体与隔离液的混合，由此工艺流体被高度稀释。然后，工艺流体和隔离液的这种混合物作为受污染的隔离液移动到仍然填充有纯隔离液的下一个储存室中。工艺流体随后被该储存室中的纯隔离液甚至进一步稀释。在最靠近驱动器的最后的储存室中，工艺流体随后被最多地稀释。即使被工艺流体污染的隔离液随后将渗透到驱动器中，但工艺流体被如此多地稀释，以至于不会对驱动器造成损害。

在发生期间不再提供足够体积的隔离液的这样的干扰时，则存在两种可能性。第一种可能性是干扰非常严重，以至于不能在短时间内被纠正。于是泵驱动单元必须被关闭，而通过根据本发明的设计确保了仅有少量（如果有的话）高度稀释的工艺流体能够在泵关闭时以被污染的隔离液的形式渗透到驱动器中，然而，这不会导致对泵的任何损害。因此，在这方面，确保了泵驱动单元的安全关闭，而驱动器不会被渗透的工艺流体损害。

第二种可能性是干扰能够在相对短的时间内被纠正。在这种情况下，泵驱动单元不必关闭。如上所述，在发生干扰时，工艺流体在沿轴向方向一个布置在另一个之后的储存室中被接连地稀释。如果现在纠正干扰，则再次提供足够量的纯隔离液。然后，它将被污染的隔离液沿泵的方向从储存室中压出，使得被污染的隔离液从储存室中向外被冲洗到泵中。这也以类似相同的方式适用于被工艺流体污染的特定量的隔离液已渗透到驱动器中的情况。然后，还通过供应纯隔离液将污染的隔离液从驱动器中排出，使得有效地防止工艺流体对驱动器的损害。

因此，在每种情况下确保了在发生这样的干扰时，通过重新开始供应纯隔离液或通过受控且安全地关闭泵驱动单元，来防止工艺流体对驱动器的损害。

根据本发明的具有储存室的设计的一个特别的优点能够在如下事实中看到，即：在驱动器或设置在泵侧处的驱动器处的径向轴承和泵之间不需要轴处的密封布置结构，在所述泵中，在旋转部分和例如为滑环密封件的相对于壳体固定的部分之间没有直接的物理接触，所述旋转部分即为旋转固定地连接到轴的部分。限制器和储存室在不接触旋转的轴的意义上无接触地工作。这对于其中工艺流体处于例如至少200巴的非常高的压力下和/或具有例如至少400℃的非常高的温度的这种设计而言是特别有利的。滑环密封件在这样的应用中是特别有问题的且操作安全性较低，例如，这是因为在施加在滑环密封件上的驱动器中的隔离液的体积减小时产生反压力。相反，根据本发明的无接触设计的特征在于更高的操作安全性和更小的干扰敏感性。

由于技术生产的原因优选的是，每个储存室被设计为绕轴向方向的环形空间。

根据一个优选实施例，两个相应的相邻储存室通过限制间隙流体连通，其中，轴相应地形成限制间隙的边界表面。

储存室的合适数量自然取决于相应的应用或泵驱动单元的具体构造，例如取决于驱动器中可用于隔离液的容积，泵的尺寸和功率或者待输送的工艺流体。在实践中已被证明成功的是，设置至少三个且至多十个储存室。

在一个优选实施例中，储存室中的至少一个被设置在壳体中，例如作为绕轴延伸的环形槽。

如下实施例也是可能的，即：其中，储存室中的至少一个被设置在轴中，例如作为在轴的周缘上延伸的环形槽。

由于技术生产的原因，特别优选的是，将所有的储存室设置在壳体中。

在一个优选实施例中，用于隔离液的出口和入口通过管路连接到彼此，使得形成用于隔离液的冷却回路，其中，所述冷却回路包括热交换器。

为了允许尽可能紧凑和简单的构造，有利的是，将用于冷却回路的热交换器安装在壳体处。所述热交换器例如能够借助于法兰连接或借助于螺纹连接而被紧固到壳体。

根据一个优选实施例，提供了用于重新填充隔离液的注入设备。

储存室的合适尺寸自然取决于泵驱动单元的相应设计，且特别是取决于可用于隔离液的容积，并且因此，需要针对具体的应用情况来确定。储存室优选地具有如下总容积，即：所述总容积与在所述隔离液的温度降低可预定的值时所述冷却回路中的所述隔离液的热致体积变化至少一样大，并且优选为所述热致体积变化的两倍大。因此，在相应的应用情况下，首先能够确定例如在全体冷却回路中为隔离液提供的容积，包括在驱动器中可获得的容积。此外，还估计温度变化，其通常能够在位于冷却回路中的隔离液的操作状态下发生。由这样的温度变化引起的隔离液的体积变化现在能够借助于热膨胀系数针对在应用情况下所用的隔离液来计算。然后，选择一值作为所有储存室的总容积，该值与隔离液的确定的体积变化至少一样大，并且优选为是所述体积变化的两倍大。

对于许多应用，有利的是，所有储存室的总容积为冷却回路中为隔离液所提供的容积的至少0.5％和至多4％，优选为至多3％。

在一个优选实施例中，壳体被设计为耐压壳体，优选为用于至少200巴的操作压力。

对于若干实际应用，有利的是，泵驱动单元被设计成用于具有超过400℃的温度的工艺流体。

根据本发明的设计特别适于如下泵驱动单元，即：其中，驱动器相对于竖直方向布置在泵之下，或者相对于水平方向布置在泵旁边。相对于泵驱动单元的正常使用位置，这意味着泵在共同的壳体中布置在驱动器之上或旁边。

一个对于实践特别重要的实施例是当泵驱动单元被设计为用于工艺流体的循环的沸腾泵。

本发明另外的有利的措施和实施例由相关特征得出。

附图说明

在下文中将参照实施例和附图来更详细地解释本发明。在示意图中部分地以剖面示出了：

图1：根据本发明的泵驱动单元的实施例的局部示意性剖视图；

图2：处于驱动器和泵之间的轴处的图1的实施例的限制器和储存室的放大剖视图；

图3：如图2，但是针对限制器装置的第一变体；

图4：如图2，但是针对限制器装置的第二变体；以及

图5：图示在干扰发生时储存室中的工艺流体的浓度的示图。

具体实施方式

图1以局部示意性剖视图示出了根据本发明的用于输送工艺流体的泵驱动单元的一个实施例，所述泵驱动单元作为一个整体通过附图标记1来标示。泵驱动单元1包括：泵2，其被设计为离心泵；以及驱动器，其被设计为电动机。泵2和驱动器3被布置在包围驱动器3和泵2的共同的壳体4中。壳体4包括上壳体部分41以及下壳体部分42，二者通过未示出的螺纹连接或通过法兰连接而被密封地连接到彼此。

在该实施例中泵驱动单元1被特别地设计为沸腾泵。如最初所提及的，沸腾泵是用于烃加工业中的流化床工艺或沸腾床工艺的泵驱动单元。这些工艺被用于纯化、例如用于脱硫保留在例如炼油厂中的分离塔（dividing column）的底部中的重质烃，和/或将它们分解成较轻的烃，这些较轻的烃随后能够被更经济地用作馏出物。在石油的精炼中保留的重型油在这里能够被称为重质烃的示例。在已知的过程中，起始物质、即例如重燃油之类的重质烃被加热，与氢混合，并且随后作为工艺流体被供应到流化床反应器或沸腾床反应器中。然后，借助于催化剂在反应器中进行工艺流体的纯化或分解，所述催化剂被悬浮地保持在反应器中，以确保与工艺流体尽可能紧密地接触。通常直接安装在反应器处的沸腾泵被用于给反应器供应工艺流体或用于工艺流体的循环。

因为工艺流体由于所述过程而处于例如至少200巴的非常高的压力和例如超过400℃的非常高的温度下，所以沸腾泵也必须被设计用于这样的压力和温度。在这方面，设计为泵驱动单元的沸腾泵1的包围泵2和驱动器3的壳体4被设计为耐压壳体，所述耐压壳体能够安全地承受这些例如200巴或更高的高操作压力。此外，沸腾泵还被设计成使得它能够在没有风险的情况下输送具有超过400℃的温度的热工艺流体。

因此，在下文中利用示例性字符来引用对于泵驱动单元1被设计为这样的沸腾泵的实践而言重要的应用案例。然而，应当理解的是，本发明不限于这样的实施例或应用。根据本发明的泵驱动单元1还能够被设计用于其他应用，例如作为在操作期间完全或部分地浸没在例如水的液体中的潜水泵。本发明特别是适于如下泵驱动单元，即：其中，驱动器3相对于竖直方向被布置在泵2之下（立式泵），或者其中，驱动器3相对于水平方向被布置在泵2旁边（卧式泵）。在这方面，作为卧式泵的实施例的表示例如对应于图1旋转90°所产生的表示。

在如图1中所示的沸腾泵的根据本发明的泵驱动单元1的实施例中，泵2相对于图1中所示的正常使用位置被布置在驱动器3之上。泵2被设计为具有叶轮21的离心泵，所述叶轮21具有多个叶片并且在操作状态下绕轴向方向A旋转。壳体4具有：泵入口22，其在此布置在叶轮21之上；以及泵出口23，其在此侧向布置在壳体4处。叶轮21将工艺流体从泵入口22输送到直接连接到反应器的泵出口23，所述工艺流体这里为具有例如重燃油之类的重质烃的流体。

驱动器3被设置用于驱动叶轮21，并且在此以本身已知的方式被设计为封闭式电动机。驱动器3包括在内部设置的转子31以及围绕转子31的在外部设置的定子32。罐33被设置在转子31和定子32之间，并且相对于转子31以已知的方式气密地密封定子。转子31被旋转固定地连接到轴5，所述轴5沿轴向方向A延伸，并且另一方面，所述轴5被旋转固定地连接到泵2的叶轮21，使得泵2能够通过驱动器3来驱动。

相应的径向轴承6被设置用于相对于轴向方向A在驱动器3正上方并且在驱动器3正下方径向支撑轴5。用于轴5的轴向轴承7根据图示在底部处设置在径向轴承6之下。此外，根据图示，在轴5的下端处设置有用于隔离液的循环叶轮8；它同样被旋转固定地连接到轴5并且被设计为径向叶轮。它的功能将在下面进一步解释。循环叶轮8也能在轴5上被设置在泵2和驱动器3之间。

在泵的操作期间，泵2将工艺流体从泵入口22输送到泵出口23。在例如重燃油之类的重质烃作为工艺流体的情况下，但也在例如化学侵蚀性物质或受污染流体的其他工艺流体的情况下，有必要针对工艺流体的渗透或至少针对它以有害的量渗透到驱动器3中采取措施。例如，如果工艺流体沿轴5离开泵2并且因此沿轴5渗透到驱动器3中，则这样的渗透将是可能的。为此，提供了隔离液，例如油，特别是润滑油或冷却油，所述隔离液的一个功能在于防止工艺流体渗透到驱动器3中。此外，所述隔离液还满足如下功能，即：作为散热的和作为润滑剂来润滑驱动器3以及径向轴承6和轴向轴承7的冷却流体。待从隔离液消散的热包括驱动器3在其操作期间所产生的热和从热工艺流体传递到轴5或壳体4的热二者。尽管驱动器3和泵2中的过程压力基本上相同，但泵2中的操作温度比驱动器3中的操作温度高得多。然而，例如，叶轮21基本上采用与工艺流体相同的温度，即此处例如高于400℃，驱动器3中的温度低得多，例如在60℃的区域中。因此，隔离液还具有使从热的叶轮21传递到轴5的热消散的功能。

在壳体4处设置有用于隔离液的入口43和用于隔离液的出口44二者，用于供应隔离液，隔离液能够通过所述入口43被引入到驱动器3中，隔离液能够通过所述出口44从壳体4排出。如图1中所示，出口44优选地与入口43流体连通，使得隔离液在冷却回路中传导。此外，该冷却回路还包括热交换器9，所述热交换器9被设置在壳体4外，并且隔离液在所述热交换器9中将其热量输出到热传递介质，例如输出到水。

用于隔离液的入口43根据图示被设置在壳体4的下端处，使得隔离液不仅流过驱动器3，而且还通过两个径向轴承6以及通过轴向轴承7，由此它们被润滑和冷却。根据图示，在上部径向轴承6之上，隔离液随后被传导到出口44并且经由管路91移动到热交换器9，在那里隔离液输出热量。然后，隔离液从热交换器9通过管路91传导回到入口43，由此完成冷却回路。

已提及的通过轴5来驱动的循环叶轮8用于使隔离液通过冷却回路循环。入口43被布置成与循环叶轮8相对，使得循环流体8沿轴向方向A通过入口43吸入隔离液。通过循环叶轮8输送的隔离液流过轴向轴承7并且流过下部径向轴承6，然后被引入到驱动器3中，在那里流过转子31和罐33之间的间隙，离开驱动器3，流过上部径向轴承6，并且随后被传导到出口44，隔离液从那里循环通过管路91和热交换器9回到入口44。

通过在冷却回路中循环的隔离液防止了工艺流体渗透到轴承6和7中、并且特别是到驱动器3中，这是因为流动的隔离液阻塞了工艺流体沿轴5到驱动器3中的通路。

此外，为了进一步提高泵驱动单元1的操作安全性，并且例如为了补偿冷却回路中隔离液的体积波动，还设置了用于将隔离液重新填充或供给到冷却回路中的注入设备92。未详细示出的注入设备92包括用于隔离液的源或储存容器，并且经由止回阀93连接到冷却回路。在这方面，如图1中所示，可能的是，注入设备92被连接到冷却回路布置在壳体4外的部分，即例如连接到管路91，或者单独的入口开口被设置在壳体4处，穿过所述入口开口，隔离液能够通过注入设备92而被引入到冷却回路中。

在泵驱动单元1的正常、即无问题操作期间，注入设备92被用于补偿隔离液沿轴5进入到泵2中的想要和受控的泄漏流。离开驱动器34并流过上部径向轴承6的隔离液没有通过出口44完全排出。隔离液中的一部分产生沿轴5进入到泵2中的泄漏流，并且在那里与工艺流体混合，然而，这不具有任何负面影响。通过进入到泵2中的该泄漏流高效地防止了工艺流体能够沿轴5沿反向方向从泵2中流出。该泄漏流所需的隔离液的量通过注入设备92连续地供应到冷却回路，即在正常操作中，注入设备92代替通过泄漏流引入到工艺流体中的隔离液的量。此外，注入设备92还补偿位于冷却回路中的隔离液的体积变化。例如，这种体积变化能够在泵2的速度变化时或温度变化时或者在泵驱动单元1的启动或关闭期间发生。

泄漏流通常不是特别强，并且例如在正常操作中为一小时大约20升至30升。

如果现在在注入设备92中或在用于隔离液的注入系统中发生干扰，例如如果存在注入设备92的故障，使得注入设备92不能将任何隔离液或仅将不足的隔离液重新供应到冷却回路中，则这不会不可避免地产生驱动器3被渗透的工艺流体损坏的危险，这是因为足够的隔离液仍在冷却回路中循环，以保持工艺流体远离驱动器3。

如果在注入设备92的这种干扰期间现在附加地存在位于冷却回路中的隔离液的体积减小，则可能发生如下状态，即：在驱动器3中或在壳体4中不再存在可获得的隔离液的足够体积，以防止工艺流体沿驱动器3的方向沿轴5从泵2中流出。这样的体积减小能够具有多种原因。例如，在热交换器9中隔离液对其输出热的热传递介质的温度可能下降，所述热传递介质例如冷却水，或者泵2的速度、即转速下降，或者泵驱动单元1被关闭。

为了在存在位于冷却回路中的隔离液的体积减小的那些状态下也充分地保护驱动器3免于工艺流体的渗透，根据本发明，在泵2和驱动器3之间的区域中在轴5处设置了组合件，并且所述组合件作为一个整体通过附图标记10来标示，且所述组合件包括限制器13和多个储存室11。图2示出了图1的实施例中的该组合件10的放大剖视图。组合件10包括用于隔离液的多个储存室11，这里为五个，所述多个储存室11相对于轴向方向A一个布置在另一个之后，其中，两个相应的相邻储存室11流体连通。如图2中所示，这种流体连通被优选地构造为限制间隙12，其中，轴5相应地形成限制间隙12的边界表面。所述限制间隙仅通过附图标记12来表征，所述附图标记12用于根据图2中的图示处于顶部处的两个储存室11。其他储存室11自然也通过这样的限制间隙12流体连通。

限制器13被设置在最接近泵2或叶轮21的储存室11、即根据图示最顶部的储存室11到泵2的叶轮21之间，所述限制器13这里被构造为限制套筒13，所述限制套筒13以本身已知的方式绕轴5延伸而在这样做时不接触轴5。限制套筒13相对于壳体4固定地布置或安装。限制套筒13被构造成使得它在泵驱动单元1的正常、即无问题的操作中将进入到泵2中的隔离液的体积流限于受控的泄漏流。应当理解的是，限制器作为限制套筒13的构造仅应作为示例来理解。能够以非接触的方式产生隔离液的受控泄漏流的本身已知的每个设备都适合作为限制器13。例如，限制器13的面向轴5的表面能够是平滑的或非结构化的。还有可能的是，限制器13被构造为迷宫式限制器13，所述迷宫式限制器（labyrinth restrictor）13以已知的方式在其面向轴5的表面上具有若干槽和条，由此所述槽和条形成梳状轮廓，这种轮廓通常称为迷宫。

五个储存室11（参见图2）这里被各自构造为绕轴5延伸的环形空间。在这方面，所有的储存室11被设置在壳体4中或设置在相对于壳体固定并且围绕轴5的部件中。例如，储存室11能够通过壳体4中的切削加工过程产生。

在图2中所示的实施例中，所有的五个储存室11都具有相同的容积；因此，所有储存室11的总容积是一个储存室11的容积的五倍。应当理解的是，不需要所有储存室11都具有相同的容积；无论如何可以构造具有不同容积的储存室11。

在如已描述的泵驱动单元1的正常的无问题操作中，隔离液借助于循环叶轮8在冷却回路中循环，伴随着例如如图1中示意性地示出的，发生隔离液从最靠近驱动器3的储存室11中向外返回到出口44。但是，也可以在不同的点处提供返回，例如在驱动器3和最靠近它设置的储存室11之间。

然而，隔离液未完全通过出口44返回，而是存在隔离液从驱动器3通过五个储存室11和限制套筒13到泵2中的受控泄漏流。该泄漏流可靠地防止工艺流体能够沿驱动器的方向沿轴5从泵2沿反向方向流动。通过受控泄漏流引入到泵2中并因此引入到工艺流体中的隔离液体的体积对冷却回路而言被损失，但是借助于注入设备92用引入到冷却回路中的新的隔离液来代替。

如果如已描述的，现在在隔离液的补给中存在干扰，例如注入设备92的故障，使得没有隔离液能够补给或仅能补给不足的隔离液，并且随后，存在不在冷却回路中产生隔离液的任何体积减小的状态，则根据本发明的具有用于隔离液的储存室11的构造以充分的方式保护驱动器3免受隔离液的渗透，如将在下文中参照图2来解释的。

隔离液的补给的故障与冷却回路中隔离液的体积减小结合具有如下结果，即：工艺流体现在能够沿轴5离开泵2或者视情况沿驱动器3的方向被吸出。这在图2中通过标有附图标记P的箭头来指示。然后，工艺流体首先移动到最靠近泵2的第一储存室11中。也与所有其他储存室11一样，该储存室11仍填充有储存在那里的纯隔离液。结果，在该第一储存室11中存在工艺流体与隔离液的混合，由此工艺流体被高度稀释。在图2中，工艺流体通过储存室11中的小破折号（没有附图标记）象征性地示出。现在已相当稀释的工艺流体经由限制间隙12移动到下一个储存室11中，所述下一个储存室11最初仍完全充满纯隔离液。在该储存室11中，已稀释的工艺流体被隔离液甚至进一步稀释，之后该进一步稀释的混合物能够经由下一个限制间隙12前进到相邻的储存室11中。此过程继续进行一直到最靠近驱动器3的储存室11中。在驱动器3之前，工艺流体在该最后的储存室11中被最多地稀释。高度稀释的工艺流体仅能通过径向轴承6从该最后的室11移动到驱动器3中，如图2中具有附图标记P1的箭头所指示。

能够可选地前进到驱动器3中的在驱动器3之前的最后的储存室11中的工艺流体已通过与纯隔离液的这种混合被如此多地稀释，以至于它最初就无法对驱动器3造成任何损害。

为了实现工艺流体与隔离液在储存室11中的尽可能好的混合，能够有利地利用另外的措施来构造供工艺流体通过组合件10的流动路径，使得发生涡流，以促进工艺流体与储存室11中存在的隔离液的混合。在根据图2的实施例中，在轴5中设置多个环形槽111，为此其中每一个都被布置成与储存室11中的一个相对。

如果现在纠正了隔离液重新填充到冷却回路中的干扰，即例如如果注入设备92再次正常工作，则被工艺流体污染的隔离液被新供应的隔离液从驱动器3中推出（如果它已前进到驱动器3）并且接连从储存室11中被推出并被输送到泵2中。在驱动器3和储存室11的这种冲洗之后，驱动器3和储存室11随后再次利用纯隔离液来填充，使得能够继续正常的操作。

对驱动器的有效保护自然取决于在隔离液重新输送到冷却回路中时干扰的持续时间。如果到该干扰得到纠正需要太长时间，或者如果例如由于管路损坏或连接点泄漏而导致冷却回路中发生不期望的泄漏，则根据本发明的构造仍然可能使得泵驱动单元能够被关闭，而不存在工艺流体能够在关闭过程期间以对驱动器3而言有害的量渗透到驱动器中的任何风险。

图5图示了在发生干扰时具有储存室11的组合件10的根据本发明的实施例的操作。在图5中所示的特定情况下，干扰包括注入设备故障，使得新的隔离液不再能够被引入到冷却回路中。此外，例如通过降低驱动器3的速度和/或通过热交换器9的热传递介质（例如，冷却水）中的温度变化在冷却回路中发生10K的隔离液的冷却。五个储存室11（参见图2）具有大约为冷却回路的容积的1.3％的总容积，其中，冷却回路的容积由如下各项组成，即：驱动器3中隔离液可用的容积和热交换器9、管路91以及在入口43和出口44之间的所有连接件中的容积。油被用作隔离液，其相对于体积具有0.7∙10^-3/K的热膨胀系数。

图5中的示图示出了针对五个储存室11（参见图2）的工艺流体的相对体积VP的时间发展。在横轴上输入时间T，并且储存室11中的一个中的工艺流体的相对体积VP在纵轴上。曲线K1示出了针对第一储存室11的相对体积VP，所述第一储存室11是最靠近泵2或叶轮21的储存室11。根据图2中的图示，这是最顶部的储存室11。曲线K2、K3、K4、K5以类似的方式示出了处于相邻的储存室11中的工艺流体的相对体积，其中，储存室11的编号对应于图2中所示的顺序。即，曲线K2指示与第一储存室11直接相邻布置的第二储存室11中的工艺流体的相对体积VP等。相应地，曲线K5指示最靠近驱动器3的储存室11中的工艺流体的相对体积VP。

在时间轴上，t1指示在发生上述干扰时工艺流体开始进入到第一储存室中的时刻，即，在时刻t1之前不久，所有的五个储存室11仍刚填充有纯隔离液。从时刻t1起向前，工艺流体以恒定的流速前进到第一储存室11中。该流速大约使得对应于第一储存室11的容积的大约四分之一的量的工艺流体每个时间间隔t2-t1进入到第一储存室11中。

图5中的示图清楚地图示了由工艺流体与隔离液的混合所导致的从储存室到储存室的增加的稀释效果。在时刻t10，根据曲线K1，第一储存室11中的工艺流体的相对体积部分已增加至超过90％，而根据曲线K5，最后的储存室11中的工艺流体的相对体积部分仅为大约四分之一，即大约25％。

因此，确保了在较长的时间段内，如果存在的话，则仅有高度稀释的工艺流体能够前进到驱动器3中，这通常不会导致对驱动器3的损害。

在这方面，根据本发明的实施例的一个特别的优点在于，在驱动器3或上部径向轴承6与泵2之间不需要基于旋转部分和固定部分之间的直接物理接触的密封布置结构。因此，此处特别是也可以省去滑环密封件，所述滑环密封件已特别地被证明是有问题的并且在高温和/或高过程压力下容易发生干扰。

下面仍将参照图3和图4来描述针对储存室11的实施例的两种变体。在这方面，将仅仅考察与图2中所示的实施例的差异。所有先前的解释也以类似相同的方式适用于这两种变体。

在图3中所示的第一变体中，总共四个储存室11相对于轴向方向一个布置在另一个之后，其中每一个被构造为绕轴向方向A的环形空间。在此实施例中，所有的储存室11都被设置在轴5中。

在图4中所示的第二变体中，总共六个储存室11相对于轴向方向一个布置在另一个之后，其中每一个被构造为绕轴向方向A的环形空间。此实施例中的储存室11被交替地设置在壳体4中或相对于壳体固定的部分中以及轴5中。在这方面，设置在壳体4中的储存室11具有不同的容积，此处比设置在轴5中的储存室具有更大的容积。

具有图2-4中所示的限制器13和储存室11的组合件10的实施例自然仅应被理解为是示例性的。在此可进行许多修改，下面将仅提及其中的一些修改。

构造为轴5中或壳体4中的环形空间的储存室11在图2-4中各自被示出为沿轴向方向A在剖面上具有矩形剖面。该剖面自然也能够具有不同的形状，例如剖面能够是U形或V形的。

储存室11还能被构造为壳体4中和/或轴中的扇形开孔，即，储存室11不必在绕轴5的整个周缘上延伸。

各个储存室11的容积也能够不同（例如，参见图3）；布置在壳体4中的那些储存室11或布置在轴中的那些储存室11的容积也能够不同。

对储存室11的数量的合适选择取决于相应的应用。对于大量的实施例，有利的是，设置至少三个储存室11和至多十个储存室11。

所有储存室11的总容积也能够适于相应的应用。如已提及的，能够参考在操作中或在干扰情况下预期的冷却回路中的隔离液的体积减小来确定储存室11的有利的总容积。对于大量的应用，已证明有利的是，所有储存室11的总容积为冷却回路中可用于隔离液的容积的至少0.5％且至多4％，优选为至多3％，并且特别是至多2％。

Claims (16)

1.一种用于输送工艺流体的泵驱动单元，所述泵驱动单元具有包围泵（2）和用于所述泵（2）的驱动器（3）的共同的壳体（4），所述泵（2）具有用于绕轴向方向（A）旋转的叶轮（21），所述泵驱动单元具有将所述驱动器（3）连接到所述泵（2）的用于驱动所述叶轮（21）的轴（5），并且所述泵驱动单元具有绕所述轴（5）延伸并且被布置在所述叶轮（21）和所述驱动器（3）之间的限制器（13），其中，所述壳体（4）具有用于所述工艺流体的泵入口（22）和泵出口（23），其中，入口（43）被设置用于隔离液，所述隔离液能够通过所述入口（43）而被引入到所述驱动器（3）中，并且其中，出口（44）被设置用于所述隔离液，所述隔离液能够通过所述出口（44）从所述壳体（4）排出，其中，用于所述隔离液的所述出口（44）和所述入口（43）通过管路（91）彼此流体连通，使得冷却回路形成用于所述隔离液，其中，所述冷却回路包括热交换器（9），并且其中，用于所述隔离液的多个储存室（11）在所述限制器（13）和所述驱动器（3）之间的区域中被设置在所述轴（5）处，所述储存室（11）相对于所述轴向方向（A）一个布置在另一个之后，其中，相应的两个相邻的储存室（11）彼此流体连通，其特征在于，所述储存室（11）具有如下总容积，即：所述总容积与在所述隔离液的温度降低可预定的值时所述冷却回路中的所述隔离液的热致体积变化至少一样大。

2.根据权利要求1所述的泵驱动单元，其特征在于，每个储存室（11）被构造为绕所述轴向方向（A）的环形空间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的泵驱动单元，其特征在于，相应的两个相邻的储存室（11）通过限制间隙（12）流体连通，其中，所述轴（5）相应地形成所述限制间隙（12）的边界表面。

4.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其具有至少三个且至多十个储存室（11）。

5.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，所述储存室（11）中的至少一个被设置在所述壳体（4）中。

6.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，所述储存室（11）中的至少一个被设置在所述轴（5）中。

7.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，所有的所述储存室（11）被设置在所述壳体（4）中。

8.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，注入设备（92）被设置用于重新填充隔离液。

9.根据权利要求1所述的泵驱动单元，其特征在于，所有的所述储存室（11）的总容积为所述冷却回路中可用于所述隔离液的容积的至少0.5％，并且至多4％。

10.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，所述壳体（4）被构造为耐压壳体。

11.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其构造成用于具有超过400℃的温度的工艺流体。

12.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，其特征在于，所述驱动器（3）相对于竖直方向被布置在所述泵（2）之下，或者相对于水平方向被布置在所述泵（2）旁边。

13.根据权利要求1或2所述的泵驱动单元，构造为用于工艺流体的循环的沸腾泵。

14.根据权利要求1所述的泵驱动单元，其特征在于，所述储存室（11）具有如下总容积，即：所述总容积是在所述隔离液的温度降低可预定的值时所述冷却回路中的所述隔离液的热致体积变化的两倍大。

15.根据权利要求9所述的泵驱动单元，其特征在于，所有的所述储存室（11）的总容积为所述冷却回路中可用于所述隔离液的容积的至少0.5％，并且至多3％。

16.根据权利要求10所述的泵驱动单元，其特征在于，所述壳体（4）被构造为耐压壳体，用于至少200巴的操作压力。

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