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Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zur Förderung eines Fluids umfassend mehrere Pumpelemente, die jeweils um eine Rotationsachse drehbar gelagert sind und die durch eine Rotation um die Rotationsachse eine Druckdifferenz erzeugen.
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Solche Pumpvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise zur Förderung eines Fluids aus einem Bohrloch benutzt. Aufgrund der Tiefe vieler Bohrlöcher und da die Pumpvorrichtung nur durch das Steigrohr gehalten wird, wird das Steigrohr durch die auftretenden Anlaufmomente beim Anfahren oder Abschalten der Pumpvorrichtung stark belastet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpvorrichtung mit einer Anlaufmomentreduktion bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eines der Pumpelemente eine Rotationsrichtung aufweist, die zu der Rotationsrichtung mindestens eines anderen Pumpelements der Pumpvorrichtung entgegengesetzt ist.
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Dadurch sind die Rotationsrichtungen zweier Pumpelemente entgegengesetzt, so dass bei synchronem Anfahren oder Abschalten der Rotation der Pumpelemente die auftretenden Anlaufmomente der beiden Pumpelemente sich gegenseitig kompensieren.
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Die Reduzierung der Anlaufmomente ist auch wirksam bei ungewöhnlichen oder unerwarteten Ereignissen, beispielsweise bei einer Notfall-Schnellabschaltung oder bei einem Stromausfall.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass die Rotationsachsen der Pumpelemente der Pumpvorrichtung im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, da bei parallel verlaufenden Rotationsachsen die Reduktion der Anlaufmomente besser ist als bei nicht parallel verlaufenden Achsen.
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Besonders günstig ist es, wenn die Rotationsachsen der Pumpelemente der Pumpvorrichtung koaxial zueinander angeordnet sind. Nur bei einer koaxialen Anordnung zweier gegenläufiger Pumpelemente können die Anlaufmomente vollständig reduziert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Rotationsachsen der Pumpelemente der Pumpvorrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Pumprichtung der Pumpvorrichtung verlaufen. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Ausdehnung der Pumpvorrichtung an einen begrenzten Raum, beispielsweise innerhalb eines Bohrlochs, angepasst werden kann und somit der zur Verfügung stehende Raum optimal genutzt werden kann.
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Besonders günstig ist es, wenn die Pumpvorrichtung eine gerade Anzahl an Pumpelementen aufweist. So bleibt kein Pumpelement übrig, dessen Anlaufmoment nicht durch ein anderes Pumpelement kompensiert werden kann.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Pumpelemente paarweise entgegengesetzte Rotationsrichtungen aufweisen. So ist eine paarweise Kompensation der Anlaufmomente der Pumpelemente möglich.
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Besonders günstig ist es, wenn sich Pumpelemente einer Hälfte der Pumpelemente, in einer Pumprichtung gesehen, im Uhrzeigersinn drehen und sich die Pumpelemente der anderen Hälfte der Pumpelemente, in einer Pumprichtung gesehen, gegen den Uhrzeigersinn drehen. So heben sich gerade die beim Anlaufen der Pumpelemente auftretenden Anlaufmomente aller Pumpelemente auf.
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Ferner sieht eine günstige Lösung vor, dass die Pumpelemente Strömungspumpelemente sind. D. h., die Pumpelemente nutzen die bei der durch Rotation der Pumpelemente erzeugten Strömung des Fluids auftretenden Kräfte aus, um eine Druckdifferenz zu erzeugen.
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Beispielsweise können die Pumpelemente als Laufrad, Flügelrad oder Propeller ausgebildet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Pumpvorrichtung mindestens ein Pumpenmodul umfasst, welches ein Gehäuse, einen Fluidauslass und einen Fluideinlass umfasst, wobei das mindestens eine Pumpenmodul eine erste Verbindungseinrichtung zur mechanischen und hydraulischen Verbindung umfasst, die an einer ersten Anschlussseite angeordnet ist, und eine zweite Verbindungseinrichtung zur mechanischen und hydraulischen Verbindung umfasst, die an einer zweiten Anschlussseite angeordnet ist.
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Die somit erzielbare Verbindbarkeit mit weiteren Pumpenmodulen ermöglicht eine Erhöhung der Pumpleistung. Insbesondere kann der erzielbare Druck durch Stapeln mehrerer Pumpenmodule vervielfältigt werden.
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Somit kann mit einer geringen Menge unterschiedlicher Pumpenmodule, die sich beispielsweise in der Fördermenge unterscheiden, ein breites Einsatzspektrum erreicht werden. Dadurch kann der Lageraufwand innerhalb der Handelskette erheblich reduziert werden.
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Insbesondere kann durch die Stapelbarkeit der Pumpenmodule eine langgestreckte Pumpvorrichtung erzeugt werden, die beispielsweise ideal für den Einsatz in einem Bohrloch geeignet ist.
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Durch die Wahl des Typs der Pumpenmodule kann beispielsweise eine bestimmte Fördermenge erzielt werden, und durch die Anzahl der Pumpenmodule kann der Druck erzielt werden, der benötigt wird, um das Fluid beispielsweise aus einem Bohrloch zu fördern.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Pumpenmodul mindestens ein Pumpelement zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen Fluideinlass und Fluidauslass umfasst. Dadurch kann der für den jeweiligen Einsatzzweck benötigte Druck erzeugt werden, beispielsweise um eine Flüssigkeit aus einem Bohrloch zu fördern.
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Besonders günstig ist es, wenn das mindestens eine Pumpenmodul mindestens zwei Pumpelemente zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen Fluideinlass und Fluidauslass umfasst. Dadurch kann ein anlaufmomentreduziertes Pumpenmodul erzielt werden.
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Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Pumpenmodul mindestens einen Antrieb umfasst. Dadurch, dass das mindestens eine Pumpenmodul einen eigenen Antrieb aufweist, kann der Antrieb ideal auf das Pumpenmodul abgestimmt sein, wodurch eine effizientere Bauweise erzielbar ist. Weiter kann dadurch das Pumpenmodul auch einzeln eingesetzt werden.
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Günstig ist es, wenn der mindestens eine Antrieb zum Antreiben des mindestens einen Pumpelements mit dem mindestens einen Pumpelement gekoppelt ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Antrieb einen Außenläufermotor umfasst, dessen Außenläufer durch das Flügelrad gebildet ist. So kann eine platzsparende direkte Kopplung zwischen Antrieb und Pumpelement erzielt werden.
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In besonders günstiger Weise fluchten der Fluideinlass und der Fluidauslass des mindestens einen Pumpenmoduls in einer axialen Richtung. Dadurch sind die Pumpenmodule übereinander stapelbar, so dass ein gerader Stapel entsteht, welcher sich an einem beengten Einsatzort wie beispielsweise einem Bohrloch einsetzen lässt.
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Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Fluideinlass des mindestens einen Pumpenmoduls einen ersten Fluidanschluss aufweist, der an der ersten Anschlussseite angeordnet ist, und dass der Fluidauslass des mindestens einen Pumpenmoduls einen zweiten Fluidanschluss aufweist, der an der zweiten Anschlussseite angeordnet ist.
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Günstig ist es, wenn die Anschlussseiten im Wesentlichen parallel verlaufen, so dass ein gerader Stapel möglich ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass der erste Fluidanschluss und der zweite Fluidanschluss des mindestens einen Pumpenmoduls komplementär zueinander ausgebildet sind. Dadurch, dass der erste Fluidanschluss und der zweite Fluidanschluss komplementär zueinander ausgebildet sind, ist der zweite Fluidanschluss an einen ersten Fluidanschluss eines weiteren baugleichen Pumpenmoduls anschließbar.
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Da die Fluidanschlüsse zweier Pumpenmodule aneinander anschließbar sind, wird eine stapelförmige Anordnung der Pumpenmodule ermöglicht.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das mindestens eine Pumpenmodul eine erste und eine zweite Verbindungseinrichtung zur mechanischen, hydraulischen und elektrischen Verbindung umfasst. Dadurch können die Pumpenmodule sowohl mechanisch, hydraulisch als auch elektrisch miteinander verbunden werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass das mindestens eine Pumpenmodul eine elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung umfasst, die sich zwischen der ersten und der zweiten Anschlussseite erstreckt. Mit Hilfe der elektrischen Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung werden die Pumpenmodule mit (elektrischer) Energie, die zum Fördern des Fluids benötigt wird, versorgt.
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Weiter kann die elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung zur Übertragung von Signalen wie beispielsweise Steuerbefehle an den Antrieb oder Statusinformationen über Temperatur, Druck oder Drehzahl des Antriebs genutzt werden.
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Durch gemeinsame Nutzung der Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung für mehrere Pumpenmodule kann eine Einsparung von Bauraum erzielt werden, was besonders in beengten Arbeitsumgebungen wie beispielsweise Bohrlöchern vorteilhaft ist.
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Eine besonders günstige Verbindbarkeit der Pumpenmodule wird erreicht, wenn die elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung ein erstes elektrisches Verbindungselement, das an der ersten Anschlussseite des mindestens einen Pumpenmoduls angeordnet ist, und ein zweites elektrisches Verbindungselement, das an der zweiten elektrischen Anschlussseite des mindestens einen Pumpenmoduls angeordnet ist, aufweist. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen gestapelten Pumpenmodulen ermöglicht.
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Besonders günstig für die Verbindung zweier Pumpenmodule ist es, dass das erste elektrische Verbindungselement und das zweite elektrische Verbindungselement komplementär zueinander ausgebildet sind. Dadurch ist der zweite elektrische Anschluss eines Pumpenmoduls an den ersten elektrischen Anschluss eines weiteren baugleichen Pumpenmoduls anschließbar.
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Besonders günstig ist es, wenn das mindestens eine Pumpenmodul mindestens ein erstes mechanisches Verbindungselement, das an der ersten Anschlussseite angeordnet ist, und mindestens ein zweites mechanisches Verbindungselement, das an der zweiten Anschlussseite angeordnet ist, umfasst. Die mechanischen Verbindungselemente ermöglichen die mechanische Verbindung zwischen den Pumpenmodulen und können die auftretenden Kräfte aufnehmen, so dass ein eventueller Fluidanschluss oder ein eventueller elektrischer Anschluss entlastet werden.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine erste mechanische Verbindungselement komplementär zu dem mindestens einen zweiten mechanischen Verbindungselement ausgebildet ist. Dadurch ist das mindestens eine zweite mechanische Verbindungselement mit mindestens einem ersten mechanischen Verbindungselement eines weiteren baugleichen Pumpenmoduls verbindbar.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Pumpvorrichtung mindestens zwei Pumpenmodule umfasst, die fluidwirksam in Reihe geschaltet sind.
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Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens zwei Pumpenmodule mechanisch und hydraulisch verbunden sind. Dadurch wird eine einzelne Baugruppe erzeugt, die die kombinierten Pumpleistungen der Pumpenmodule aufweist und zusätzlich als Einheit gehandhabt werden kann.
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Günstig ist es, dass gefördertes Fluid durch jedes Pumpenmodul der Pumpvorrichtung fließt.
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Vorteilhafterweise sind die mindestens zwei Pumpenmodule elektrisch verbunden. So können beispielsweise elektrische Energie oder Steuersignale von Pumpenmodul zu Pumpenmodul weitergegeben werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fluidauslass eines ersten Pumpenmoduls mit dem Fluideinlass eines zweiten Pumpenmoduls fluidwirksam verbunden ist.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Druckdifferenz zwischen dem Fluideinlass eines ersten Pumpenmoduls und dem Fluidauslass eines letzten Pumpenmoduls etwa der Summe der Druckdifferenzen zwischen dem jeweiligen Fluideinlass und dem jeweiligen Fluidauslass der einzelnen gestapelten Pumpenmodule entspricht. So kann der Pumpdruck durch die Anzahl der verwendeten Pumpenmodule an die Anforderungen des Einsatzzwecks angepasst werden.
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Ferner ist es günstig, wenn jedes Pumpenmodul einen Antrieb zum Antreiben des Pumpelements des Pumpenmoduls umfasst.
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Vorteilhafterweise können die Pumpenmodule durch Stapeln kombiniert werden, um den hydraulischen Anforderungen gerecht zu werden.
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Günstigerweise wird eine Verbindungseinrichtung bereitgestellt, um die Module hydraulisch und elektrisch zu verbinden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung;
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2 einen vertikalen Schnitt durch die Pumpvorrichtung aus 1 durch die Schnittlinie 2-2;
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3 eine perspektivische Explosionszeichnung des Ausführungsbeispiels der Pumpvorrichtung;
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4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Pumpvorrichtung;
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5 eine Seitenansicht der Pumpvorrichtung aus 4, wobei die Gehäuse der Pumpenmodule ausgeblendet sind;
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6 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Pumpvorrichtung mit vier Pumpenmodulen;
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7 eine Seitenansicht der Pumpvorrichtung aus 6, wobei die Gehäuse der Pumpenmodule ausgeblendet sind; und
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8 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Pumpvorrichtung.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in der 1 als Ganzes dargestellte Pumpvorrichtung 10 zur Förderung eines Fluids 11 umfasst einen Ansaugdeckel 12, mehrere, beispielsweise zwei, Pumpenmodule 14 und einen Rohranschluss 16.
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Der Ansaugdeckel 12 weist eine zylinderförmige Wand 18 auf, die an einer Ansaugseite 20 des Ansaugdeckels 12 mit einer gelochten Wand 22 abgedeckt ist. Die gelochte Wand 22 weist mehrere Öffnungen 24 auf, durch die Fluid treten kann. Die gelochte Wand 22 erzeugt somit eine Siebwirkung.
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Gegenüber der Ansaugseite 20 liegt eine Anschlussseite 26 des Ansaugdeckels 12. Im Bereich der Anschlussseite 26 sind mehrere, beispielsweise drei, mechanische Verbindungselemente 28 an der Außenseite der zylindrischen Wand 18 des Ansaugdeckels 12 angeordnet.
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Mit Hilfe der mechanischen Verbindungselemente 28 wird der Ansaugdeckel an einer ersten Anschlussseite 30 eines Pumpenmoduls 14 gehalten.
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Das Pumpenmodul 14 umfasst ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse mit einer zylinderförmigen Außenwand 31, das die an einer Stirnseite angeordnete erste Anschlussseite 30 und eine dazu gegenüberliegende, in einer axialen Richtung 33 beabstandete zweite Anschlussseite 36 aufweist.
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Die erste Anschlussseite 30 weist einen Fluideinlass 38 auf, der beispielsweise koaxial zu dem im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 34 angeordnet ist.
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Zur Verbindung mit anderen Pumpenmodulen 14 oder mit dem Ansaugdeckel 12 weist die erste Anschlussseite 30 eine erste Verbindungseinrichtung 40 auf, die einen ersten Fluidanschluss 42, mehrere, beispielsweise drei, erste mechanische Verbindungselemente 44 und ein erstes elektrisches Verbindungselement 46 umfasst.
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Der erste Fluidanschluss 42 ist an dem Fluideinlass 38 angeordnet, so dass der Fluideinlass 38 fluiddicht an einen passenden zweiten Fluidanschluss 58 anschließbar ist. Ein entsprechender passender zweiter Fluidanschluss 58 kann beispielsweise an einem Rohranschluss 16, einem Schlauch, an einem weiteren Pumpenmodul 14 angeordnet sein.
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Die ersten mechanischen Verbindungselemente 44 sind an der ersten Anschlussseite 36 außerhalb des Fluideinlasses 38 angeordnet. Die ersten mechanischen Verbindungselemente 44 sind für eine mechanische Verbindung ausgebildet, beispielsweise für eine lösbare mechanische Verbindung. Dazu können die ersten mechanischen Verbindungselemente 44 plättchenförmig ausgebildet sein und mit einer Bohrung versehen sein.
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Somit kann eine Schraubverbindung hergestellt werden. Weitere Verbindungsmöglichkeiten sind aber ebenfalls möglich, wie beispielsweise Klemmen, Kleben, Schweißen, Nieten, Einrasten oder ähnliches.
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Die ersten mechanischen Verbindungselemente 44 sind zur Verbindung sowohl mit anderen Pumpenmodulen 14 als auch mit dem Ansaugdeckel 12 geeignet.
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Das erste elektrische Verbindungselement 46 ist außerhalb der kreisförmigen Basisfläche des zylinderförmigen Gehäuses 34 angeordnet. Das erste elektrische Verbindungselement 46 weist einen sichelförmigen Querschnitt 48 auf, dessen innere Begrenzungslinie 50 einen Krümmungsradius aufweist, der dem Radius der zylinderförmigen Außenwand 31 des Gehäuses 34 entspricht, so dass das erste elektrische Verbindungselement 46 an die zylinderförmige Außenwand 31 des Gehäuses 34 anlegbar ist.
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Das erste elektrische Verbindungselement 46 weist beispielsweise einen weiblichen Steckeranschluss für die Verbindung mehrerer elektrischer Leiter einer elektrischen Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung 52 auf.
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Die elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung 52 erstreckt sich von der ersten Anschlussseite 30 des Pumpenmoduls 14 bis zur zweiten Anschlussseite 36 des Pumpenmoduls 14. An der zweiten Anschlussseite 36 geht die elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung 52 in ein zweites elektrisches Verbindungselement 54 über.
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Das zweite elektrische Verbindungselement 54 ist beispielsweise als männlicher Stecker zur Verbindung mehrerer Adern der elektrischen Zuleitungs-und Weiterleitungseinrichtung 52 ausgebildet. Weiter ist das zweite elektrische Verbindungselement 54 komplementär zu dem ersten elektrischen Verbindungselement 52 ausgebildet, so dass das erste elektrische Verbindungselement 52 mit einem zweiten elektrischen Verbindungselement 54 eines weiteren Pumpenmoduls 14 verbindbar ist.
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An der zweiten Anschlussseite 36 ist eine zweite Verbindungseinrichtung 56 angeordnet, die das zweite elektrische Verbindungselement 54, einen zweiten Fluidanschluss und mehrere, beispielsweise drei, zweite mechanische Verbindungselemente 60 aufweist.
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Der zweite Fluidanschluss 58 ist an einem Fluidauslass 62 koaxial zu dem Fluideinlass 38 angeordnet und ist zur Verbindung mit einem ersten Fluidanschluss 42 eines weiteren baugleichen Pumpenmoduls 14 ausgebildet.
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So kann der Fluidauslass 62 fluiddicht an den Fluideinlass 38 eines weiteren Pumpenmoduls 14 angeschlossen werden.
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Um eine gerade, möglichst platzsparende Anordnung der Pumpenmodule 14 zu erzielen, ist der Fluidauslass 62 koaxial zu dem Fluideinlass 38 angeordnet.
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Der Abstand zwischen Fluideinlass 38 und Fluidauslass 62 definiert eine Pumprichtung 63.
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Die zweiten mechanischen Verbindungselemente 60 sind komplementär zu den ersten mechanischen Verbindungselementen 44 ausgebildet. So können die zweiten mechanischen Verbindungselemente an erste mechanische Verbindungselemente 44 eines weiteren Pumpenmoduls 14 mechanisch verbunden werden.
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Zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen Fluideinlass 38 und Fluidauslass 62 umfasst das Pumpenmodul 14 ein Pumpelement 70, das von einem Antrieb 72 angetrieben ist.
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Der Antrieb 72 ist beispielsweise ein Außenläufer-Elektromotor 74, an dessen Außenläufer das Pumpelement 70 angeordnet ist. So wird das Pumpelement 70 direkt durch den Motor 74 angetrieben, ohne dass Übertragungsverluste beispielsweise über ein Getriebe auftreten können.
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Die Rotationsachse 78 des Motors 74 und damit auch des Pumpelements 70 ist im Wesentlichen koaxial zur Zylinderachse des Gehäuses 34. Der Durchmesser 80 des Außenläufers 76 ist kleiner als ein Innendurchmesser 82 des Gehäuses 34 und die Tiefe des Außenläufers 76 ist kleiner als die Höhe des Gehäuses 34, so dass ein Freiraum 84 innerhalb des Gehäuses 34 um den Außenläufer 76 herum gebildet ist. Der Freiraum 84 wird als Fluidpassage 86 zwischen dem Fluideinlass 38 und dem Fluidauslass 62 genutzt.
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Das Pumpelement 70 weist Flügelelemente 88 auf, die sich von dem Außenläufer 76 aus in den Freiraum 84 hinein erstrecken, ohne das Gehäuse 34 zu berühren.
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Durch die Flügelelemente 88 wird das Fluid 11, das sich in dem Freiraum 84 befindet, zusammen mit dem Pumpelement 70 in Rotation versetzt.
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Die Fluidpassage 86 umfasst drei Bereiche, einen radial verlaufenden Druckerzeugungsbereich 90, einen axial verlaufenden Übergangsbereich 92 und einen radial verlaufenden Rückführungsbereich 94.
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Der Druckerzeugungsbereich 90 erstreckt sich von dem Fluideinlass ausgehend zwischen der ersten Anschlussseite 30 und dem Außenläufer 80 radial nach außen. In diesem Bereich wird das Fluid 11 durch die Flügelelemente 88 des Pumpelements 70 in Rotation versetzt.
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Die durch die Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte erzeugen ein radiales Druckgefälle in dem Fluid 11, dabei ist der Druck nahe der Rotationsachse 78 geringer als an der zylinderförmigen Außenwand 31 des Gehäuses 34.
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Der Übergangsbereich 92 erstreckt sich von der ersten Anschlussseite 30 in axialer Richtung 33 bis zur zweiten Anschlussseite 36 zwischen der zylinderförmigen Außenwand 31 des Gehäuses 34 und dem Außenläufer 80.
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In dem Übergangsbereich 92 sind gebogene Flügelelemente 96 an dem Außenläufer 76 angeordnet, die dafür sorgen, dass durch die Rotation des Pumpelements 70 das Fluid 11 in axialer Richtung 33 zu der zweiten Anschlussseite 36 gedrückt wird.
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Alternativ können in dem Übergangsbereich 92 gerade Flügelelemente 88 an dem Außenläufer 76 angeordnet sein, so dass das Pumpelement 70 unabhängig von einer Rotationsrichtung 64 ist.
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Der Rückführungsbereich 94 erstreckt sich zwischen der zweiten Anschlussseite 36 des Gehäuses 34 und dem Außenläufer 76 radial von der zylinderförmigen Außenwand 31 des Gehäuses 34 zu dem Fluidauslass 62.
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In dem Rückführungsbereich 94 sind statische Flügelelemente 89 an dem Gehäuse 34 angeordnet, die in den Rückführungsbereich 94 ragen, so dass die Rotation des Fluids 11 gebremst wird. So dass die Rotation des Fluids im Rückführungsbereich 94 zumindest geringer ist als im Druckerzeugungsbereich 90.
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Dadurch, dass die Rotation des Fluids im Rückführungsbereich 94 verringert ist, ist das Druckgefälle im Fluid entlang des Rückführungsbereichs 94 geringer als das Druckgefälle im Druckerzeugungsbereich 90. Dadurch wird ein Druckunterschied zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass erzeugt.
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Das erste Ausführungsbeispiel der Pumpvorrichtung 10 umfasst zwei Pumpenmodule 14, die miteinander mechanisch, hydraulisch und elektrisch verbunden sind, wobei die zweite Verbindungseinrichtung 56 des ersten Pumpenmoduls 14 mit der ersten Verbindungseinrichtung 40 des zweiten Pumpenmoduls 14 verbunden ist.
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Die beiden Pumpenmodule 14 der Pumpvorrichtung 10 unterscheiden sich dadurch, dass die beiden Pumpenmodule 14 Rotationsrichtungen 64 aufweisen, die entgegengesetzt zueinander sind.
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So ist beispielsweise eines der Pumpenmodule 14 ein linksläufiges Pumpenmodul 66, bei welchem sich das Pumpelement 70 in Pumprichtung 63 gesehen gegen den Uhrzeigersinn dreht. Wobei das andere Pumpenmodul 14 ein rechtsläufiges Pumpenmodul 68 ist, bei welchem sich das Pumpelement 70 im Uhrzeigersinn dreht.
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Bei einer solchen Anordnung heben sich die Drehmomente, die beim Beschleunigen und Abbremsen der Pumpelemente 70 der Pumpenmodule 14 auftreten, auf, wenn die Pumpelemente 70 synchron beschleunigt oder abgebremst werden.
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Der Effekt kann optimal genutzt werden, wenn die Pumpvorrichtung 10 eine gerade Anzahl an Pumpenmodulen 14 umfasst, wenn die Anzahl der linksläufigen Pumpenmodulen 66 gleich ist wie die Anzahl der rechtsläufigen Pumpenmodulen 68.
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An der ersten Verbindungseinrichtung 40 des ersten Pumpenmoduls 14 ist der Ansaugdeckel 12 angeordnet und an den ersten mechanischen Verbindungselementen gehalten, und ein fluiddichtes elektrisches Abschlusselement 98 ist an dem ersten elektrischen Verbindungselement 46 des ersten Pumpenmoduls 14 angeschlossen.
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An der zweiten Verbindungseinrichtung 56 des zweiten Pumpenmoduls 14 ist ein Rohranschluss 16 angeschlossen und an den zweiten mechanischen Verbindungselementen 60 gehalten, und an dem zweiten elektrischen Verbindungselement 56 des zweiten Pumpenmoduls 14 ist eine elektrische Zuleitungseinrichtung 102 angeschlossen.
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Durch diese Anordnung wird Fluid 11, das durch den Ansaugdeckel 12 in die Pumpvorrichtung 10 eintritt, durch das erste Pumpenmodul 14 entlang der Fluidpassage 86 geführt, wodurch sich der Druck innerhalb des Fluids 11 erhöht. Das Fluid 11 wird dann durch den Fluidauslass 62 des ersten Pumpenmoduls 14 in den Fluideinlass 38 des zweiten Pumpenmoduls 14 geführt, von dort aus passiert das Fluid 11 die Fluidpassage 86 des zweiten Pumpenmoduls 14, wodurch sich der Druck innerhalb des Fluids 11 weiter erhöht.
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Durch die Anzahl der hydraulisch in Reihe geschalteten Pumpenmodule 14 innerhalb der Pumpvorrichtung 10 kann die erzielte Druckerhöhung an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise ist eine Pumpvorrichtung 10 mit vier Pumpenmodulen 14 möglich, wie sie in den 6 und 7 dargestellt ist.
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Ein in der 8 dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel einer Pumpvorrichtung 10 unterscheidet sich von dem in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, dadurch, dass die Gegenläufigkeit zweier Pumpelemente 70 erreicht wird, indem ein erstes Pumpelement 104 von einer inneren Welle 106 angetrieben wird und ein zweites Pumpelement 108 von einer äußeren Hohlwelle 110 angetrieben wird.
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Die innere Welle 106 ist koaxial zu der äußeren Hohlwelle 110 angeordnet und verläuft innerhalb der äußeren Hohlwelle 110. Dabei erstreckt sich die innere Welle 106 von einem ersten Motor 112 bis zu dem ersten Pumpelement 104.
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Der erste Motor treibt die innere Welle 106 an und mittels dieser das erste Pumpelement 104.
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Die äußere Hohlwelle 110 erstreckt sich von dem zweiten Pumpelement 108 bis zu einem zweiten Motor 114, wobei das zweite Pumpelement 108 und der zweite Motor 114 zwischen dem ersten Pumpelement 104 und dem ersten Motor 112 angeordnet sind.
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Der zweite Motor treibt die äußere Hohlwelle 110 an und mittels dieser das zweite Pumpelement 108.
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Somit können das erste Pumpelement 104 und das zweite Pumpelement 108 unabhängig voneinander angetrieben werden, womit eine Gegenläufigkeit der Pumpelement 70 erzielbar ist, die zu einer Anlaufmomentreduktion führen.
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Im Übrigen stimmt das in der 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Pumpvorrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 1 bis 7 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel überein, auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pumpvorrichtung
- 11
- Fluid
- 12
- Ansaugdeckel
- 14
- Pumpenmodul
- 16
- Rohranschluss
- 18
- zylinderförmige Wand
- 20
- Ansaugseite
- 22
- gelochte Wand
- 24
- Öffnungen
- 26
- Anschlussseite des Ansaugdeckels
- 28
- mechanisches Verbindungselement
- 30
- erste Anschlussseite
- 31
- zylinderförmige Außenwand
- 33
- axiale Richtung
- 34
- Gehäuse
- 36
- zweite Anschlussseite
- 38
- Fluideinlass
- 40
- erste Verbindungseinrichtung
- 42
- erster Fluidanschluss
- 44
- erstes mechanisches Verbindungselement
- 46
- erstes elektrisches Verbindungselement
- 48
- sichelförmiger Querschnitt
- 50
- innere Begrenzungslinie
- 52
- elektrische Zuleitungs- und Weiterleitungseinrichtung
- 54
- zweites elektrisches Verbindungselement
- 56
- zweite Verbindungseinrichtung
- 58
- zweiter Fluidanschluss
- 60
- zweites mechanisches Verbindungselement
- 62
- Fluidauslass
- 63
- Pumprichtung
- 64
- Rotationsrichtung
- 66
- linksläufiges Pumpenmodul
- 68
- rechtsläufiges Pumpenmodul
- 70
- Pumpelement
- 72
- Antrieb
- 74
- Motor
- 76
- Außenläufer
- 78
- Rotationsachse
- 80
- Durchmesser des Außenläufers
- 82
- Innendurchmesser des Gehäuses
- 84
- Freiraum
- 86
- Fluidpassage
- 88
- Flügelelement
- 89
- statisches Flügelelement
- 90
- Druckerzeugungsbereich
- 92
- Übergangsbereich
- 94
- Rückführungsbereich
- 96
- gebogenes Flügelelement
- 98
- fluiddichtes elektrisches Abschlusselement
- 102
- elektrische Zuleitungseinrichtung
- 104
- erstes Pumpelement
- 106
- innere Welle
- 108
- zweites Pumpelement
- 110
- äußere Hohlwelle
- 112
- erster Motor
- 114
- zweiter Motor
