DE102006044579A1

DE102006044579A1 - Centrifugal pump for e.g. pumping gas liquid mixture, has gas discharge unit provided with one opening that is arranged in suction area of pump rotors, and another opening that is arranged outside of pump housing

Info

Publication number: DE102006044579A1
Application number: DE200610044579
Authority: DE
Inventors: Leonid B. Dr. Datsevich; Frank Grosch; Ralph Wolfrum
Original assignee: MPCP GmbH
Current assignee: MPCP GmbH
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-27

Abstract

The pump (11) has a pump housing provided with a pump inlet (13) and a pump outlet (16), and a pump rotor (15) that is arranged in the housing. A gas discharge unit (19) has an opening (22) that is arranged in a suction area (31) of the pump rotor, and another opening (23) that is arranged outside of the pump housing. The opening (22) is centrically arranged over the pump rotor, where the pump outlet is connected with the pump inlet. Independent claims are also included for the following: (1) a component for retrofitting a centrifugal pump (2) a method for pumping a gas liquid mixture.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe mit einem Pumpengehäuse umfassend einen Pumpeneinlauf und einen Pumpenauslauf und mit einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Pumpenrotor. Darüber hinaus trifft die Erfindung ein Bauteil zum Nachrüsten einer Zentrifugalpumpe sowie ein Pump-, ein Trenn- und ein Sättigungsverfahren sowie die Verwendung der eingangs genannten Zentrifugalpumpe.The The invention relates to a centrifugal pump comprising a pump housing a pump inlet and a pump outlet and with a in the pump housing arranged pump rotor. About that In addition, the invention meets a component for retrofitting a Centrifugal pump and a pumping, a separation and a saturation process and the use of the centrifugal pump mentioned above.

Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf den Transport eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches. Grundsätzlich kann das Gas (und/oder der Dampf) in dem zu bewegenden Gas-Flüssigkeits-Gemisch in zwei verschiedenen Zuständen vorliegen. Zum einen kann das Gas (und/oder der Dampf) neben der Flüssigkeit in einer separaten Gasphase vorliegen, so daß sich eine zweiphasige Gas-Flüssigkeits-Strömung ergibt. Zum anderen kann das Gas (und/oder der Dampf) auch in gelöster Form vorliegen, so daß sich eine einzige flüssige Phase ergibt. In dem ersten Fall einer separaten Gasphase, die neben einer flüssigen Phase koexistiert, kann der Gasgehalt bis nahezu 100 % betragen. In der vorliegenden Beschreibung wird zwischen den Begriffen „Gas" bzw. „gasförmig" und „Dampf" bzw. „dampfförmig" nicht unterschieden. Der Begriff „Gas" wird für beide Fälle verwendet.The Invention generally relates on the transport of a gas-liquid mixture. Basically the gas (and / or the vapor) in the gas-liquid mixture to be moved in two different states available. For one thing, the gas (and / or the steam) next to the liquid exist in a separate gas phase, so that there is a two-phase gas-liquid flow. On the other hand, the gas (and / or the vapor) can also be in dissolved form present, so that a single liquid Phase results. In the first case of a separate gas phase, in addition to a liquid Phase coexists, the gas content can be up to nearly 100%. In the present description, no distinction is made between the terms "gas" or "gaseous" and "steam" or "vapor". The term "gas" will work for both Cases used.

In vielen industriellen Anwendungen ist der gleichzeitige Transport eines Gases und einer Flüssigkeit erforderlich. Dies ist insbesondere in der chemischen Industrie der Fall, wenn Mehrphasenprozesse mit einem Gas und einer Flüssigkeit, oder einem Gas, einer Flüssigkeit und einem heterogenen Katalysator ausgeführt werden. In vielen dieser Prozesse muß sowohl die flüssige, als auch die gasförmige Phase kontinuierlich einem Reaktor zugeführt werden, während die flüssigen Endprodukte und nicht mehr benötigten Gase kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt werden müssen.In many industrial applications is simultaneous transport a gas and a liquid required. This is especially true in the chemical industry the case when multiphase processes involving a gas and a liquid, or a gas, a liquid and a heterogeneous catalyst. In many of these Processes must be both the liquid, as well as the gaseous phase be continuously fed to a reactor while the liquid End products and no longer needed Gases must be continuously removed from the reactor.

Die 1, 2 und 3 stellen beispielhaft Systeme für typische chemische Prozesse dar, bei denen der Transport einer oben beschriebenen Gas-Flüssigkeits-Mischung erfolgt. Mit durchbrochenen Linien werden dabei die Bereiche dargestellt, in denen eine gasförmige und eine flüssige Phase gleichzeitig transportiert werden.The 1 . 2 and 3 exemplify systems for typical chemical processes in which the transport of a gas-liquid mixture described above takes place. With broken lines, the areas are shown in which a gaseous and a liquid phase are transported simultaneously.

In 1 ist ein Blasensäulen- bzw. Festbett-Blasensäuren-Reaktor 1 sowie ein außerhalb des Reaktors 1 angeordneter Phasenseparator 2 dargestellt. 2 zeigt einen Festbett-Katalyse-Reaktor 3 mit einem eingebauten Phasenseparator 2. 3 stellt einen Reaktor 4 mit einer Zufuhr einer vorgesättigten Flüssigkeit dar. Die Sättigung der Flüssigkeit erfolgt dabei mit Hilfe eines statischen Sättigers 5. Der Antrieb des Gas-Flüssigkeits-Gemisches erfolgt in allen drei Fällen durch Zentrifugalpumpen 6 in Bereichen, in denen ausschließlich Flüssigkeit bewegt wird. In den 1 bis 3 ist jeweils eine Flüssigkeitszufuhr 7 und eine Gaszufuhr 8 zu dem System sowie eine Ableitung 9 für flüssige Produkte des Prozesses und eine Ableitung 10 für Gas(e) vorgesehen.In 1 is a bubble column or bubble bed reactor 1 and one outside the reactor 1 arranged phase separator 2 shown. 2 shows a fixed bed catalytic reactor 3 with a built-in phase separator 2 , 3 represents a reactor 4 with a supply of a presaturated liquid. The saturation of the liquid takes place with the aid of a static saturator 5 , The drive of the gas-liquid mixture takes place in all three cases by centrifugal pumps 6 in areas where only liquid is moved. In the 1 to 3 each is a hydration 7 and a gas supply 8th to the system as well as a derivative 9 for liquid products of the process and a derivative 10 intended for gas (s).

Aus dem Stand der Technik ist keine effektiv arbeitende Vorrichtung bekannt, die ein kombiniertes Pumpen von gasförmigen und flüssigen Gasen erlaubt. Um ein Pumpen einer Flüssigkeit in einem Kreislauf zu ermöglichen, der in den 1 bis 3 dargestellt ist, muß der Reaktor stets mit einem Phasenseparator ausgestattet sein. Dieser kann entweder außerhalb des Reaktors (1) oder aber im Reaktor selbst (2) angeordnet sein. Die Phasenseparatoren sind für den eigentlichen chemischen Prozeß nicht erforderlich. Sie dienen lediglich dazu, eine sichere und zuverlässige Funktion der Pumpen zu garantieren. Die einzige Aufgabe des Phasenseparators ist es, ein Auftreten von Gas am Pumpeneinlauf zu vermeiden. Die Verwendung solcher Phasenseparatoren führt zu einer Erhöhung der Herstellungs- und Betriebskosten von Reaktorsystemen, da zumeist zusätzliche Steuerungseinrichtungen vorgesehen werden müssen.From the prior art, no effective working device is known, which allows a combined pumping of gaseous and liquid gases. To allow a pumping of a liquid in a circuit that in the 1 to 3 is shown, the reactor must always be equipped with a phase separator. This can either be outside the reactor ( 1 ) or in the reactor itself ( 2 ) can be arranged. The phase separators are not required for the actual chemical process. They only serve to guarantee a safe and reliable function of the pumps. The only task of the phase separator is to avoid the occurrence of gas at the pump inlet. The use of such phase separators leads to an increase in the manufacturing and operating costs of reactor systems, since usually additional control devices must be provided.

In der Industrie werden für den Transport von Flüssigkeiten oft Zentrifugalpumpen angewendet. Diese zeichnen sich durch eine einfach Arbeitsweise, eine vergleichbare hohe Effizienz bei signifikanten Durchflußmengen und geringen Kosten aus. Auf der anderen Seite sind sie jedoch sehr empfindlich im Hinblick auf das Vorhandensein von Gas am Pumpeneinlauf. Herkömmliche Pumpen arbeiten nur dann zuverlässig, wenn die angesaugte Flüssigkeit kein Gas enthält. Sobald eine ein Gas enthaltende Flüssigkeit beginnt, in den Einlauf einer Zentrifugalpumpe einzutreten, wird das Gas sehr schnell den gesamten Innenraum der Pumpe ausfüllen, so daß ein Pumpenbetrieb nicht mehr möglich ist. Bereits bei kleinsten Gasmengen kann es zu Fehlfunktionen oder zu einem völligen Aussetzen der Pumpfunktion kommen.In the industry will be for the transport of liquids often used centrifugal pumps. These are characterized by a easy operation, a comparable high efficiency at significant flow rates and low cost. On the other hand, they are very sensitive to the presence of gas at the pump inlet. conventional Pumps only work reliably, if the sucked liquid no Contains gas. As soon as a gas-containing liquid begins to enter the inlet To enter a centrifugal pump, the gas is very fast the entire Fill in the interior of the pump, so that one Pump operation is no longer possible is. Already with smallest gas quantities it can malfunction or to a complete one Suspend the pumping function come.

Bei einem Einsatz einer solchen Pumpe in einem Reaktorsystem kann dies zu unvorhergesehenen Prozesse bis hin zur Explosion des Reaktors führen. Bei Fehlfunktionen der Pumpe würden darüber hinaus auch die Schmiermittel- und Kühlmittel-Kreisläufe der Pumpe versagen, so daß die Lager der Pumpe nicht mehr geschmiert und/oder der elektrische Antriebsmotor nicht mehr gekühlt wird.at This can be achieved by using such a pump in a reactor system to unforeseen processes up to the explosion of the reactor to lead. In case of malfunction of the pump would Furthermore also the lubricant and coolant circuits of Pump fail, so that the Bearing of the pump no longer lubricated and / or the electric drive motor no longer cooled becomes.

Hat sich im Pumpeninneren einmal ungewollt Gas durch Bildung einer Gasphase gesammelt, wird der Transport von Flüssigkeit eingestellt. Ein Neustart der Pumpe ist erst dann möglich, wenn die Gasphase aus dem Pumpeninneren entfernt wird. Hierzu sind spezielle Verfahren bekannt, die jedoch sehr aufwendig sind und daher in Industrieanlagen nicht ohne weiteres angewendet werden können.Once gas has been accidentally collected in the inside of the pump by the formation of a gas phase, the transport of liquid is stopped. A restart of the pump is only possible if the Gas phase is removed from the pump interior. For this purpose, special methods are known, but which are very expensive and therefore can not be readily applied in industrial plants.

Damit sich im Inneren der Pumpe keine Gasphase bildet, werden an die Eigenschaften der Flüssigkeit am Pumpeneinlauf besonders strenge Anforderungen gestellt. Diese betreffen sowohl den Gasgehalt, als auch die Ansaughöhe und die Flüssigkeitstemperatur, letzteres um die Bildung einer Gasphase durch Verdampfung zu verhindern. Darüber hinaus ist jede Pumpe mit einem Blockiersystem ausgestattet, welches die Pumpe automatisch abschaltet, sobald eine Gasphase in dem Pumpeneinlauf auftritt. Gleichzeitig werden dabei auch die pumpeninternen Kühl- und Schmiermittelkreise unterbrochen.In order to If no gas phase forms inside the pump, the properties will change the liquid particularly stringent requirements are placed on the pump inlet. These relate to both the gas content, the suction height and the Liquid temperature, the latter to prevent the formation of a gas phase by evaporation. About that In addition, each pump is equipped with a blocking system, which the pump automatically shuts off as soon as a gas phase in the pump inlet occurs. At the same time, the pump-internal cooling and Lubricant circuits interrupted.

Eng verwandt zum Pumpen eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches ist das Abtrennen der flüssigen Phase, die in den Kreislauf zurückgeführt werden soll, wie beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt.Closely related to the pumping of a gas-liquid mixture is the separation of the liquid phase, which is to be recycled, such as in the 1 and 2 shown.

Bei anderen chemischen Verfahren (vgl. 3) ist es erforderlich, daß die Flüssigkeit, die dem Reaktor zugeführt werden soll, mit Gas angereichert wird. Bisher wird die Anreicherung der Flüssigkeit mit einem Gas stets in Sättigern vorgenommen, wobei diese Behältern kontinuierlich von Gas- und Flüssigkeitsmengen durchströmt werden. In der Regel sind solche Sättiger erheblich größer als die Industriereaktoren, in denen die gesättigte Flüssigkeit verwendet werden soll und benötigen daher viel Platz.For other chemical processes (cf. 3 ), it is necessary that the liquid to be supplied to the reactor is enriched with gas. So far, the enrichment of the liquid with a gas is always carried out in saturators, these containers are continuously flowed through by gas and liquid quantities. As a rule, such saturators are considerably larger than the industrial reactors in which the saturated liquid is to be used and therefore require a lot of space.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf einfache Art und Weise einen Transport eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches zu ermöglichen.A Object of the present invention is to a simple way and Way to allow a transport of a gas-liquid mixture.

Diese Aufgabe wird durch eine Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Danach ist ein Gasableitungselement vorgesehen, dessen eine Öffnung im Ansaugbereich des Pumpenrotors und dessen andere Öffnung außerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist.These Task is solved by a centrifugal pump according to claim 1. After that a gas discharge element is provided, whose one opening in the Intake area of the pump rotor and the other opening outside of the pump housing is arranged.

Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein Bauteil nach Anspruch 5 zum Nachrüsten einer Zentrifugalpumpe gelöst, wobei sich dieses Bauteil dadurch auszeichnet, daß es ein Gasableitungselement umfaßt, dessen eine Öffnung im Montageendzustand im Ansaugbereich des Pumpenrotors der Zentrifugalpumpe und dessen andere Öffnung im Montageendzustand außerhalb des Pumpengehäuses der Zentrifugalpumpe angeordnet ist.Furthermore This object is achieved by a component according to claim 5 for retrofitting a Centrifugal pump solved, wherein this component is characterized in that it is a Includes gas discharge element, its an opening in the final assembly in the intake of the pump rotor of the centrifugal pump and its other opening in the final assembled state outside of the pump housing the centrifugal pump is arranged.

Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch die Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8 gelöst. Danach ist ein Pump- sowie Trennverfahren vorgesehen. Bei beiden Verfahren wird ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den Pumpeneinlauf einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe eingeleitet. Anschließend wird eine Flüssigkeitsmenge über den Pumpenauslauf und eine Gasmenge über das Gasableitungselement abgeleitet. Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Sättigen einer Flüssigkeit mit einem Gas vorgesehen, bei dem eine Flüssigkeit oder ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den Pumpeneinlauf einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe eingeleitet wird. Zugleich erfolgt ein Einleiten einer Flüssigkeitsmenge aus dem Pumpenauslauf der Zentrifugalpumpe in deren Pumpeneinlauf und ein Ableiten einer Gasmenge über das Gasableitungselement. Schließlich wird diese Aufgabe auch durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe für die oben beschriebenen Anwendungsfälle gelöst.Furthermore This object is achieved by the method according to claims 6 to 8 solved. Thereafter, a pumping and separation process is provided. By both Process becomes a gas-liquid mixture introduced into the pump inlet of a centrifugal pump according to the invention. Subsequently a quantity of fluid is delivered via the pump outlet and an amount of gas over derived the gas discharge element. In addition, a procedure to satiate a liquid provided with a gas in which a liquid or a gas-liquid mixture introduced into the pump inlet of a centrifugal pump according to the invention becomes. At the same time, an introduction of a quantity of liquid takes place from the pump outlet the centrifugal pump in the pump inlet and a discharge of a Amount of gas over the gas discharge element. Eventually this task will work too by the use of a centrifugal pump according to the invention for the above described use cases solved.

Mit der Erfindung wird eine Möglichkeit bereitgestellt, mit Hilfe von herkömmlichen Zentrifugalpumpen ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch zu transportieren, bei dem der Gasgehalt in der Flüssigkeit im Pumpeneinlauf bis zu 100 % beträgt. Die Verwendung von kostspieligen Phasenseparatoren ist nicht erforderlich.With The invention becomes a possibility provided by means of conventional centrifugal pumps a gas-liquid mixture transport, in which the gas content in the liquid in the pump inlet is up to 100%. The use of expensive Phase separators is not required.

Die Ertüchtigung herkömmlicher Zentrifugalpumpen kann dabei entweder bereits bei der Herstellung oder aber durch Nachrüstung mit Hilfe des oben angegebenen Nachrüstbauteiles erfolgen.The toughening up conventional Centrifugal pumps can either already during production or by retrofitting done with the help of the retrofit component mentioned above.

Erfindungswesentlich ist es, daß ein Gasableitelement, beispielsweise in Form eines Rohres oder Schlauches, im Ansaugbereich des Pumpenrotors positioniert ist derart, daß die sich dort im Pumpenbetrieb bei rotierendem Pumpenrotor sammelnde Gasmenge nach außen, d.h. aus der Pumpe heraus, abgeführt werden kann.essential to the invention is it that one Gasableitelement, for example in the form of a tube or hose, positioned in the intake of the pump rotor is such that the there in the pump operation with rotating pump rotor collecting gas outward, i.e. out of the pump, discharged can be.

Neben dem eigentlichen Transport (Pumpen) des Gas-Flüssigkeits-Gemisches kann die Erfindung auch zum Abtrennen der Gasphase bzw. zum Abtrennen der flüssigen Phase aus dem Gas-Flüssigkeits-Gemisch verwendet werden. Eine weitere Anwendung besteht in der Sättigung einer Flüssigkeit mit einem Gas, wobei hier gegenüber den aus den Stand der Technik bekannten Lösungen besonders die geringe Größe der als Sättigungsvorrichtung dienenden Zentrifugalpumpe gegenüber bekannten Sättigern hervorzuheben ist.Next the actual transport (pumping) of the gas-liquid mixture The invention can also be used to separate the gas phase or to separate it the liquid Phase from the gas-liquid mixture be used. Another application is in saturation a liquid with a gas, being opposite here the known from the prior art solutions especially the low Size of the saturation device opposite centrifugal pump known saturators should be emphasized.

Die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe zeichnet sich durch ihren besonders einfachen Aufbau aus. Das Gasableitelement ist außerhalb des Rotors positioniert. Aufwendige konstruktive Eingriffe in das Pumpendesign bzw. konstruktive Änderungen sind – mit Ausnahme des Gasableitungselements selbst – in den meisten Fällen nicht erforderlich. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe besonders für den Einsatz in industriellen Chemieanlagen, wo auf eine besonders sichere und zuverlässige Betriebsfunktion mit langen Wartungsintervallen besonderer Wert gelegt wird.The centrifugal pump according to the invention is characterized by its particularly simple construction. The gas discharge element is positioned outside the rotor. Elaborate design changes in the pump design or structural changes are - with the exception of the gas discharge element itself - in most cases not required. Therefore, the centrifugal invention is suitable especially for use in industrial chemical plants, where special emphasis is placed on a particularly safe and reliable operation with long maintenance intervals.

Als ganz besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der die erste Öffnung des Gasableitungselements mittig über dem Pumpenrotor, also über der Rotormitte, angeordnet ist. In diesem Fall ist eine wirkungsvolle Gasableitung besonders einfach möglich.When An embodiment of the invention has proven particularly advantageous. at the first opening the gas discharge element centrally above the pump rotor, so over the Rotor center, is arranged. In this case, one is effective Gas drainage particularly easy.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mittig über dem Pumpenrotor und/oder im Inneren des Gasableitungselements ein Gas- und/oder Flüssigkeitssensor angeordnet. Darüber hinaus ist eine Regelvorrichtung zur Regelung des Gasauslasses in Abhängigkeit von den Meßwerten des Gas- und/oder Flüssigkeitssensors vorgesehen. Damit ist nicht nur (in Kombination mit einer Rückführung des Pumpenauslaufes in den Pumpeneinlauf) eine dynamische Sättigung des Gemisches möglich. Auch das Pump- bzw. Trennverfahren läßt sich mit einem sich hieraus ergebenden System auf einfache Weise entsprechend den Vorgaben der industriellen Prozeßumgebung beeinflussen.In a further advantageous embodiment of the invention in the middle over the pump rotor and / or inside the gas discharge element a gas and / or liquid sensor arranged. About that In addition, a control device for controlling the gas outlet in dependence from the measured values of the gas and / or liquid sensor intended. This is not only (in combination with a return of the Pump discharge into the pump inlet) a dynamic saturation of the mixture possible. Also, the pumping or separation process can be with a from this resulting system in a simple manner according to the specifications of industrial process environment influence.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. in this connection demonstrate:

1 einen Blasensäulen- bzw. Festbett-Blasensäuren-Reaktor sowie ein außerhalb des Reaktors angeordneter Phasenseparator (Stand der Technik), 1 a bubble column or bubble bed reactor and a phase separator arranged outside the reactor (prior art),

2 einen Festbett-Katalyse-Reaktor mit einem eingebauten Phasenseparator (Stand der Technik), 2 a fixed-bed catalytic reactor with a built-in phase separator (prior art),

3 Reaktor mit einer Zufuhr einer vorgesättigten Flüssigkeit (Stand der Technik), 3 Reactor with a supply of a presaturated liquid (prior art),

4 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, 4 a first embodiment of a centrifugal pump according to the invention,

5 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, 5 A second embodiment of a centrifugal pump according to the invention,

6 das Schema einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe ohne Steuerung, 6 the scheme of a centrifugal pump according to the invention without control,

7 das Schema einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe mit Steuerung, 7 the diagram of a centrifugal pump according to the invention with control,

8 einen Blasensäulen- oder Festbett-Katalysereaktor mit einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, 8th a bubble column or fixed bed catalytic reactor with a centrifugal pump according to the invention,

9 das Abpumpen eines zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Gemisches aus einem Tank mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, 9 the pumping of a two-phase gas-liquid mixture from a tank by means of a centrifugal pump according to the invention,

10 wie 9, jedoch mit einem entsprechenden Regelventil, 10 as 9 but with a corresponding control valve,

11 einen dynamischen Gassättiger mit einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, 11 a dynamic gas saturator with a centrifugal pump according to the invention,

12 ein erstes Nachrüstbauteil zum Nachrüsten einer Zentrifugalpumpe, und 12 a first retrofit component for retrofitting a centrifugal pump, and

13 ein zweites Nachrüstbauteil zum Nachrüsten einer Zentrifugalpumpe. 13 a second retrofit component for retrofitting a centrifugal pump.

Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung zum großen Teil nur schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen.All Figures show the invention for the most part only schematically and with their essential components.

In den 4 und 5 sind zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe 11 abgebildet.In the 4 and 5 are two embodiments of a centrifugal pump according to the invention 11 displayed.

Bei einer Zentrifugalpumpe 11 mit einem Rotor 15 wird das Gas-Flüssigkeits-Gemisch 12 zunächst in axialer Richtung in einem Einlaufbereich 13 angesaugt, vgl. 4. Der Einlaufbereich 13 kann jedoch auch schräg zur Drehachse 24 des Rotors verlaufen, siehe 5. Anschließend wird das Gas-Flüssigkeits-Gemisch 12 durch die Schaufeln 14 des Rotors 15 kontinuierlich in radiale Richtung beschleunigt und verläßt die Pumpe 11 wieder durch den Pumpenauslauf 16. Bei dem Ansaugen des Gemisches 12 beginnt sich die leichtere Gasphase aufgrund von Zentrifugalkräften im Zentrum der Rotorkammer 17 zu sammeln, während die schwerere flüssige Phase von dem Zentrum weg bewegt wird. Aufgrund der Druckverhältnisse verläßt das Gas 18 die Pumpe 11 durch das unten näher beschriebene Gasableitungselement 19, während die Flüssigkeit 20 durch den Pumpenauslauf 16 abgegeben wird.With a centrifugal pump 11 with a rotor 15 becomes the gas-liquid mixture 12 initially in the axial direction in an inlet region 13 sucked, cf. 4 , The inlet area 13 but can also be oblique to the axis of rotation 24 of the rotor, see 5 , Subsequently, the gas-liquid mixture 12 through the blades 14 of the rotor 15 accelerates continuously in the radial direction and leaves the pump 11 again through the pump outlet 16 , When sucking in the mixture 12 The lighter gas phase starts due to centrifugal forces in the center of the rotor chamber 17 as the heavier liquid phase is moved away from the center. Due to the pressure conditions, the gas leaves 18 the pump 11 by the gas discharge element described in more detail below 19 while the liquid 20 through the pump outlet 16 is delivered.

Die beiden in den 4 und 5 abgebildeten Zentrifugalpumpen 11 unterscheiden sich lediglich in der Form des Pumpeneinlaufes 13 und des Gasableitungselement 19. Im einer möglichen Ausführungsform wird der Pumpeneinlauf 13 mit einer Öffnung 21 versehen, durch die ein Gasableitungselement 19 in Form eines Rohr- oder Schlauchelements in das Pumpeninnere eingeführt und mit seiner einen Öffnung 22 im Ansaugbereich 31 des Pumpenrotors 15, und zwar mittig unmittelbar vor dem Pumpenrotor 15 plaziert wird, während sich die gegenüberliegende Öffnung 23 außerhalb des Pumpengehäuses befindet. Der Rotor 15 dreht sich um eine Drehachse 24 und ist auf einer Welle 25 befestigt, die mit Hilfe von Lagern 26 gehalten wird.The two in the 4 and 5 pictured centrifugal pumps 11 differ only in the shape of the pump inlet 13 and the gas discharge element 19 , In one possible embodiment, the pump inlet 13 with an opening 21 provided by a gas discharge element 19 inserted in the form of a pipe or hose element in the pump interior and with its one opening 22 in the intake area 31 of the pump rotor 15 , in the middle directly in front of the pump rotor 15 is placed while the opposite opening 23 located outside the pump housing. The rotor 15 turns around a rotation axis 24 and is on a wave 25 fastened with the help of bearings 26 is held.

Die oben beschrieben Ausführungsform ist schematisch in 6 abgebildet. 7 zeigt eine Ausführung, bei der ein Gas- und/oder Flüssigkeitssensor 27 im Inneren des Gasableitungselements 19 vorgesehen ist. Das von diesem Sensor 27 erfaßte Meßsignal kann dann zur Prozeßsteuerung mit Hilfe eines Regelventils 28 oder dergleichen verwendet werden. Genauere Angaben über die Prozeßsteuerung sind an dieser Stelle nicht erforderlich, da diese dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.The embodiment described above is schematically illustrated in FIG 6 displayed. 7 shows one Execution in which a gas and / or liquid sensor 27 inside the gas discharge element 19 is provided. That from this sensor 27 detected measurement signal can then process control using a control valve 28 or the like can be used. More detailed information about the process control are not required at this point, as these are well known to those skilled in the art.

Anwendungsfälle der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe 11 sind in den 8 bis 11 illustriert. 8 stellt einen Blasensäulen- oder Festbett-Katalysereaktor 1 dar, bei dem Flüssigkeit und Gas gleichzeitig transportiert werden. Ein Vergleich mit den entsprechenden 1 und 2 macht deutlich, daß für einen solchen Transport kein kostspieliger Phasenseparator erforderlich ist. Die Zentrifugalpumpe 11 wird sowohl für die Gas-Flüssigkeits-Trennung und den Flüssigkeitstransport im Prozeßkreislauf verwendet.Applications of the centrifugal pump according to the invention 11 are in the 8th to 11 illustrated. 8th represents a bubble column or fixed bed catalytic reactor 1 in which liquid and gas are transported simultaneously. A comparison with the corresponding 1 and 2 makes it clear that no expensive phase separator is required for such transport. The centrifugal pump 11 is used for both gas-liquid separation and liquid transport in the process cycle.

9 zeigt das Abpumpen eines zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Gemisches aus einem Tank 29. Das gleiche Beispiel ist in 10 illustriert, wobei die Zentrifugalpumpe 11 mit einem Gas- und/oder Flüssigkeitssensors 27 und einem entsprechendem Regelventil 28 ausgestattet ist. Das Regelventil 28 ist in dem Gasableitungselement 18 montiert und wird mit Hilfe der Meßdaten des Gas- und/oder Flüssigkeitssensors 27 angesteuert, so daß die Gasabgabe durch das Gasableitungselement 18 durch Betätigung des Regelventils 28 kontrolliert werden kann. 9 shows the pumping of a two-phase gas-liquid mixture from a tank 29 , The same example is in 10 illustrated, wherein the centrifugal pump 11 with a gas and / or liquid sensor 27 and a corresponding control valve 28 Is provided. The control valve 28 is in the gas discharge element 18 mounted and is using the measured data of the gas and / or liquid sensor 27 controlled, so that the gas discharge through the gas discharge element 18 by actuating the control valve 28 can be controlled.

Ein dynamischer Gassättiger ist in 11 abgebildet. Dabei ist der Pumpenauslauf 16 mit dem Pumpeneinlauf 13 über ein Verbindungselement 30 verbunden. Wird am Pumpenauslauf 16, beispielsweise für die Zufuhr zu einem Reaktorsystem, eine gesättigte Flüssigkeit 9' mit einem bestimmten Gasgehalt benötigt, so kann die Sättigung der Flüssigkeit 9' durch die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe 11 exakt eingestellt werden. Die Pumpe 11 dient also dazu, mit Hilfe eines Durchmischens von Gas und Flüssigkeit eine im Vergleich zu bekannten Verfahren schnellere Sättigung bis hin zum Gleichgewicht (maximale Konzentration des gelösten Gases in der Flüssigkeit) zu erreichen, wobei das Gleichgewicht von den thermodynamischen Eigenschaften der Flüssigkeit und des Gases wie auch von Druck und Temperatur abhängig ist. Darüber hinaus wird auch überschüssiges Gas durch das Gasableitungselement 18 abgeführt. Es ist mit anderen Worten eine dynamische Sättigung möglich.A dynamic gas saturator is in 11 displayed. Here is the pump outlet 16 with the pump inlet 13 via a connecting element 30 connected. Is at the pump outlet 16 For example, for delivery to a reactor system, a saturated liquid 9 ' With a certain gas content needed, so can the saturation of the liquid 9 ' by the centrifugal pump according to the invention 11 be set exactly. The pump 11 Thus, with the aid of a mixing of gas and liquid, it achieves a faster saturation as compared to known processes, up to equilibrium (maximum concentration of dissolved gas in the liquid), the equilibrium of the thermodynamic properties of the liquid and of the gas is also dependent on pressure and temperature. In addition, excess gas also passes through the gas discharge element 18 dissipated. In other words, dynamic saturation is possible.

Die Nachrüstung einer bereits vorhandenen Zentrifugalpumpe mit einem erfindungsgemäßen Nachrüstbauteil illustriert 12. Im einfachsten Fall besteht das Nachrüstbauteil 32 aus dem Gasableitungselement 19, das lediglich in Montagerichtung 33 in eine Öffnung 21 des Pumpengehäuses eingeführt wird. Das Gasableitungselement 19 kann aber auch mit einem Zuleitungselement 34 des Gas-Flüssigkeits-Gemisches 12 kombiniert werden und mit diesem eine bauliche Einheit 35 bilden, vgl. 13.The retrofitting of an existing centrifugal pump illustrated with a retrofit component according to the invention 12 , In the simplest case, there is the retrofit component 32 from the gas discharge element 19 that only in the mounting direction 33 in an opening 21 of the pump housing is introduced. The gas discharge element 19 but also with a feed element 34 of the gas-liquid mixture 12 be combined and with this a structural unit 35 form, cf. 13 ,

Die Erfindung ist nicht auf die in der Beschreibung und den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not to those in the description and the figures illustrated embodiments limited.

Insbesondere ist der Erfindungsgedanke unabhängig von der Anordnung der Zentrifugalpumpe 11 und ihrer Bestandteile im Raum. So kann die Zentrifugalpumpe 11 beispielsweise auch derart positioniert sein, daß die Rotorachse 24 vertikal verläuft. Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.In particular, the inventive idea is independent of the arrangement of the centrifugal pump 11 and their components in the room. So can the centrifugal pump 11 for example, be positioned so that the rotor axis 24 runs vertically. All in the description, the following claims and the drawings illustrated features may be essential to the invention both individually and in any combination.

11: Blasensäulen-ReaktorBubble column reactor
1212: Phasenseparatorphase separator
1313: Festbett-Katalyse-ReaktorFixed bed catalytic reactor
1414: Reaktorreactor
1515: Sättigersaturator
1616: Zentrifugalpumpe nach dem Stand der Technikcentrifugal pump According to the state of the art
1717: Flüssigkeitszufuhrhydration
1818: Gaszufuhrgas supply
1919: Flüssigkeitsableitungliquid drain
9'9 ': gesättigte Flüssigkeitsaturated liquid
1010: Gasableitunggas discharge
1111: Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindungcentrifugal pump according to the invention
1212: Flüssigkeitsgemischliquid mixture
1313: Pumpeneinlaufpump inlet
1414: Rotorschaufelrotor blade
1515: Rotorrotor
1616: Pumpenauslaufpump stop
1717: Rotorkammerrotor chamber
1818: Gasgas
1919: GasableitungselementGas discharge element
2020: abgegebene Flüssigkeitoutput liquid
2121: Bohrungdrilling
2222: erste Öffnungfirst opening
2323: zweite Öffnungsecond opening
2424: Drehachseaxis of rotation
2525: Wellewave
2626: Lagercamp
2727: Sensorsensor
2828: Regelventilcontrol valve
2929: Tanktank
3030: Verbindungselementconnecting element
3131: Ansaugbereichsuction
3232: Nachrüstbauteilretrofit component
3333: Montagerichtungmounting direction
3434: Zuleitungselementsupplying member
3535: Nachrüstbauteilretrofit component

Claims

Centrifugal pump ( 11 ) with a pump housing comprising a pump inlet ( 13 ) and a pump outlet ( 16 ) and with a pump rotor arranged in the pump housing ( 15 ), characterized by a gas discharge element ( 19 ), whose one opening ( 22 ) in the intake area ( 31 ) of the pump rotor ( 15 ) and its other opening ( 23 ) is arranged outside of the pump housing.

Centrifugal pump ( 11 ) according to claim 1, characterized in that the opening ( 22 ) of the gas discharge element ( 19 ) in the middle above the pump rotor ( 15 ) is arranged.

Centrifugal pump ( 11 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the pump outlet ( 16 ) with the pump inlet ( 13 ) is connectable.

Centrifugal pump ( 11 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by a preferably centrally above the pump rotor ( 15 ) and / or inside the gas discharge element ( 19 ) arranged gas and / or liquid sensor ( 27 ) and a control device ( 28 ) for controlling the gas outlet ( 18 ) as a function of the measured values of the gas and / or liquid sensor ( 27 ).

Component ( 32 . 35 ) for retrofitting a centrifugal pump, characterized in that it comprises a gas discharge element ( 19 ), whose one opening ( 22 ) in the final assembly state in the intake area ( 31 ) of the pump rotor ( 15 ) of the centrifugal pump and its other opening ( 23 ) is arranged in the final assembly state outside of the pump housing of the centrifugal pump.

Method for pumping a gas-liquid mixture ( 12 ), in which gas is contained either in the form of a separate gas phase or in a dissolved state, comprising the steps of: - introducing the gas-liquid mixture ( 12 ) into the pump inlet ( 13 ) of a centrifugal pump ( 11 ) according to any one of claims 1 to 4, - deriving a quantity of liquid ( 20 ) via the pump outlet ( 16 ), and - deriving a gas quantity ( 18 ) via the gas discharge element ( 19 ).

Method for separating liquid and gas from a gas-liquid mixture ( 12 ), in which gas is contained either in the form of a separate gas phase or in a dissolved state, comprising the steps of: - introducing the gas-liquid mixture ( 12 ) into the pump inlet ( 13 ) of a centrifugal pump ( 11 ) according to any one of claims 1 to 4, - deriving a quantity of liquid ( 20 ) via the pump outlet ( 16 ), and - deriving a gas quantity ( 18 ) via the gas discharge element ( 19 ).

Method for saturating a liquid ( 12 . 20 ) with a gas, comprising the steps of: - introducing a liquid or a gas-liquid mixture ( 12 ) into the pump inlet ( 13 ) of a centrifugal pump ( 11 ) according to one of claims 1 to 4, - introducing a quantity of liquid ( 20 ) from the pump outlet ( 16 ) of the centrifugal pump ( 11 ) in the pump inlet ( 13 ), and - deriving a gas quantity ( 18 ) via the gas discharge element ( 19 ).

Use of a centrifugal pump ( 11 ) according to one of claims 1 to 4 for pumping a gas-liquid mixture ( 12 ), in which gas is contained either in the form of a separate gas phase or in a dissolved state.

Use of a centrifugal pump ( 11 ) according to one of claims 1 to 4 for separating liquid and gas from a gas-liquid mixture ( 12 ), in which gas is contained either in the form of a separate gas phase or in a dissolved state.

Use of a centrifugal pump ( 11 ) according to any one of claims 1 to 4 for saturating a liquid ( 12 . 20 ) with a gas.