DE1528657B2

DE1528657B2 - GAS SEPARATOR FOR MOTOR SUBMERSIBLE PUMPS

Info

Publication number: DE1528657B2
Application number: DE19651528657
Authority: DE
Inventors: Joseph T. Tulsa OkIa. Carle (V.StA.)
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1964-11-12
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE1528657A1; DE1528657C3; US3291057A; AT268057B; GB1124637A; NL6514698A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Gasabscheider für Motor-Tauchpumpen, mit einem unterhalb der Pumpe koaxial zur Motor-Pumpen-Welle angeordneten, zum Pumpeneinlaß führenden Ansaugrohr, einem das Ansaugrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr, in welchem Einlasse für die zu pumpende Flüssigkeit vorgesehen sind, und den Einlassen vorgeschalteten Beruhigungskammern mit oberhalb der Einlasse angeordneten Eintrittsöffnungen, deren Eintrittsquerschnitte größer sind als die Eintrittsquerschnitte der zugehörigen Einlasse.The invention relates to a gas separator for motor submersible pumps, with one below the Pump arranged coaxially to the motor-pump shaft and leading to the pump inlet suction pipe, an outer pipe surrounding the suction pipe at a distance, in which inlets for the to be pumped Liquid are provided, and the inlets upstream calming chambers with above the inlets arranged inlet openings, the inlet cross-sections of which are larger than the inlet cross-sections the associated inlets.

Ein derartiger Gasabscheider ist aus der USA.-Patentschrift 2104 339, insbesondere dort Fig.3, bekannt. Bei dieser bekannten Pumpe besteht das Außenrohr aus einer Reihe übereinander mit axialabstand angeordneter Ringe, deren obere Enden sich jeweils in ringförmige Böden von becherartigen Beruhigungskammern fortsetzen, deren Eintrittsöffnungen durch den freien Querschnitt zwischen ihren freien oberen Enden und der Außenwand des nachsten, axial benachbarten Abschnitts des Außenrohres gebildet sind.Such a gas separator is known from US Pat. No. 2104,339, in particular FIG. 3 there. In this known pump, the outer tube consists of a row one above the other with an axial spacing arranged rings, the upper ends of which are each in annular bottoms of cup-like Continue calming chambers, the inlet openings through the free cross-section between their free upper ends and the outer wall of the next, axially adjacent section of the outer tube are formed.

Bei dieser bekannten Pumpe strömt die zu pumpende Flüssigkeit zunächst mit geringer Strömungsgeschwindigkeit durch die verhältnismäßig großen Eintrittsquerschnitte der Beruhigungskammern und muß durch die Beruhigungskammern nach unten durch die kleineren Einlasse des Außenrohres strömen, wobei seine Strömungsgeschwindigkeit entsprechend zunimmt. Dies ist für die beabsichtigte Entgasung günstig, und die entstehenden Gasblasen können nach oben durch die Beruhigungskammern entweichen. Eine weitere Gasabscheidung kann im Außenrohr stattfinden; die dabei entstehenden Gasblasen können zumindest teilweise nach oben steigen und durch die Beruhigungskammern in die Umgebung des Außenrohres entweichen. Die günstige Wirkung des beschriebenen bekannten Gasabscheiders beruht vor allem auf der Anwesenheit der Beruhigungskammern, in denen bereits eine kräftige Entgasung stattfindet, bevor die zu pumpende Flüssigkeit überhaupt in das ebenfalls zur Entgasung dienende Außenrohr eintritt, so daß die Flüssigkeit in gut entgastem Zustand in das untere Ende des Ansaugrohres gelangt.In this known pump, the liquid to be pumped initially flows at a low flow rate due to the relatively large inlet cross-sections of the calming chambers and must flow through the calming chambers down through the smaller inlets of the outer pipe, its flow rate increasing accordingly. This is for the intended degassing favorable, and the resulting gas bubbles can escape upwards through the calming chambers. Another gas separation can take place in the outer tube; the resulting gas bubbles can at least partially rise and through the calming chambers into the environment escape the outer tube. The beneficial effect of the known gas separator described is based mainly on the presence of the calming chambers, in which there is already a vigorous degassing takes place before the liquid to be pumped even enters the liquid that is also used for degassing Outer tube enters, so that the liquid in a well degassed state in the lower end of the suction tube got.

Dennoch sind natürlich auch bei dem beschriebenen bekannten Gasabscheider noch Restgasmengen in der durch das Ansaugrohr zur Pumpe strömenden Flüssigkeit enthalten. Es hat sich gezeigt, daß auch diese Restgasmengen noch störend sein können, wobei es eine Rolle spielen mag, daß das Ansaugrohr eine beträchtliche Länge aufweist, so daß der durch das Ansaugrohr strömenden Flüssigkeit eine entsprechende Zeit zum Entgasen zur Verfügung steht und sich besonders in der Nähe des oberen Endes des Ansaugrohres noch merkliche Gasmengen ansammeln können, also im Eintrittsbereich der Pumpe, wo Gasblasen besonders unerwünscht sind.Nevertheless, there are of course still residual amounts of gas in the known gas separator described contained in the liquid flowing through the suction tube to the pump. It has been shown that too these residual gas quantities can still be disturbing, whereby it may play a role that the intake pipe has a considerable length, so that the liquid flowing through the suction pipe has a corresponding Time to degas is available and especially near the top of the Suction pipe can still collect noticeable amounts of gas, so in the inlet area of the pump, where Gas bubbles are particularly undesirable.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Gasabscheider für Motor-Tauchpumpen zu schaffen, der eine noch weitergehende Entgasung bewirkt, und zwar insbesondere im Ansaugrohr und im Eintrittsbereich der Pumpe. The invention is based on the task of creating a gas separator for motor submersible pumps, which causes an even more extensive degassing, in particular in the suction pipe and in the inlet area of the pump.

Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst mit einem Gasabscheider der eingangs angegebenen Art, der gekennzeichnet ist durch die Kombination folgender Merkmale:According to the invention, the problem posed is achieved with a gas separator of the type specified at the outset Type, which is characterized by the combination of the following features:

a) Die unteren Enden des Ansaugrohres und des Außenrohres sind durch eine Hilfspumpe miteinander verbunden, die über eine durch das Ansaugrohr verlaufende Verlängerung der Motor-Pumpen-Welle angetrieben wird;a) The lower ends of the suction pipe and the outer pipe are connected to one another by an auxiliary pump connected, which is driven via an extension of the motor-pump shaft extending through the suction pipe;

b) im oberen Bereich des Gasabscheiders führt eine Ableitverbindung von der Umgebung des Außenrohres bis in die Nähe der Welle.b) in the upper area of the gas separator leads a discharge connection from the environment of the Outer tube up to the vicinity of the shaft.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasabscheider wird durch die Hilfspumpe, die in noch zu beschreibender Weise vorzugsweise so ausgebildet ist, daß sie die Gasabscheidung weiter unterstützt, die Voraussetzung dafür geschaffen, daß mit der Ableitverbindung eine wirksame zusätzliche Entgasung im Eintrittsbereich der Pumpe erzielt werden kann, und zwar wird durch die Hilfspumpe einmal der im oberen Bereich des Gasabscheiders normalerweise vorliegende Druckunterschied zwischen Ansaug- und Außenrohr umgekehrt, nämlich im Ansaugrohr ein geringer Überdruck in bezug auf das Außenrohr hergestellt, so daß sich durch die Ableitverbindung eine Strömung von innen nach.außen ergibt, der das Abführen von Gas erleichtert, und zum anderen Mal wird durch die zum Antrieb der Hilfspumpe dienende Verlängerung der Motor-Pumpen-Welle eine Zentrifugalwirkung erzielt, die dazu führt, daß sich das im oberen Bereich des Ansaugrohres befindliche Gas in der Nähe der Pumpenwelle ansammelt, von wo esIn the gas separator according to the invention, the auxiliary pump, which is to be described in FIG Way is preferably designed so that it further supports the gas separation, the prerequisite created so that an effective additional degassing in the inlet area with the discharge connection the pump can be achieved, namely by the auxiliary pump once in the upper area of the gas separator, there is normally a pressure difference between the suction pipe and the outer pipe vice versa, namely a slight overpressure is created in the suction pipe in relation to the outer pipe, so that the discharge connection results in a flow from the inside to the outside, which leads to the discharge relieved by gas, and on the other hand by the one used to drive the auxiliary pump Extension of the motor-pump shaft achieved a centrifugal effect, which leads to the fact that the in The gas in the upper part of the suction pipe accumulates near the pump shaft, from where it is

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mit Unterstützung des-beschriebenen Druckgefälles F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil der inwith the support of the pressure gradient described F i g. 4 shows a longitudinal section through part of the in

besonders wirksam durch die Ableitverbindung abge- F i g. 1 gezeigten Vorrichtung zur Darstellung ande-particularly effective through the discharge connection. 1 shown device to represent other-

führt wird. rer Merkmale der Erfindung.will lead. rer features of the invention.

Es ist zwar bereits bekannt (britische Patentschrift Der in der Zeichnung dargestellte Gasabschei-201 842), daß man bei Zentrifugalpumpen die sich in 5 der G ist in einer von einem Gehäuse C gebildeten der Nähe der Welle ansammelnde Luft durch ein Quellbohrung angeordnet. Der Abscheider G liegt Ableitrohr entfernen kann, das sich bis in die Nähe axial ausgerichtet zwischen einem zylindrischen der Welle erstreckt, doch mußte die Anwendung die- Tauchmotor M und einer zylindrischen Tauchpumser Maßnahme bei einem Gasabscheider der eingangs pe P, die beide in F i g. 1 nur schematisch angedeutet angegebenen Art unzweckmäßig erscheinen, weil in io sind. Der Motor M liegt unterhalb der Pumpe im Gesolchen Gasabscheidern im Ansaugrohr ein Unter- häuseC und ist durch eine vertikale Antriebswelle, druck herrscht, so daß die Ableitverbindung lediglich die einen sich durch den Gasabscheider erstreckeneinen unerwünschten Nebenstrom der zu pumpenden den Abschnitt S aufweist, mit der Pumpe verbunden. Flüssigkeit direkt zum Ansaugbereich der Pumpe be- Der Motor M kann mit einer angeformten tauchfähiwirkt hätte, und weil auch keine Zentrifugalwirkung 15 gen Dichtungseinheit versehen sein, die die Motorvorhanden ist, da bei dem beschriebenen bekannten Pumpen-Welle S umgibt und den Eintritt von Flüs-Gasabscheider eine Verlängerung der Pumpenwelle sigkeit in den Motor verhindert. Wahlweise kann nach unten nicht erforderlich und auch nicht vorge- eine getrennte zylindrische Dichtungseinheit 17 besehen war. nutzt werden, wie sie in F i g. 1 schematisch gezeigtIt is already known (British patent specification Der Gasabschei-201 842 shown in the drawing) that, in centrifugal pumps, which is located in FIG. 5 of the G, air collecting in a housing C near the shaft is arranged through a displacement bore. The separator G is located can remove discharge pipe, which extends up to the vicinity axially aligned between a cylindrical shaft, but the application had to measure the submersible motor M and a cylindrical submersible pump measure for a gas separator of the input pe P, both of which are shown in FIG . 1, indicated only schematically, appear inexpedient because they are in io. The motor M is located below the pump in such a gas separator in the intake pipe a lower housing C and is pressurized by a vertical drive shaft, so that the discharge connection only the one that extends through the gas separator has an undesirable secondary flow of the section S to be pumped with Pump connected. The motor M can have an integrally formed submersible, and because there is no centrifugal effect 15 in the sealing unit, which is present in the motor, since in the known pump shaft S described and the entry of fluid surrounds the pump. Gas separator prevents the pump shaft from extending into the motor. Optionally, a separate cylindrical sealing unit 17 may not be required and also not be seen in the downward direction. are used, as shown in FIG. 1 shown schematically

Es ist ferner ein Gasabscheider bekannt (französi- 20 ist.A gas separator is also known (French 20 is.

sehe Patentschrift 1331016), bei dem ebenfalls die Ganz allgemein enthält der dargestellte Gasabunteren Enden des Ansaugrohres und des Außenroh- scheider G ein längliches zylindrisches Abscheidergeres durch eine Hilfspumpe miteinander verbunden häuse 11, das die Motor-Pumpen-Welle S koaxial smd, die über eine durch das Ansaugrohr verlau- umgibt. Diese ist an jedem Ende mit Keilnutverzahfende Verlängerung der Motor-Pumpen-Welle ange- 25 nungen 13 versehen, die mit nicht dargestellten Segtrieben wird, doch steht bei diesem bekannten Gas- menten der Motor-Pumpen-Welle S zusammenwirabscheider irgendeine Einflußnahme der Hilfs- ken. Das Abscheidergehäuse 11 enthält einen untepumpe auf die Gasabscheidung im oberen Bereich ren, ein Reservoir bildenden Teil 33, der einen gerindes Ansaugrohres nicht zur Rede, und es sind auch geren Durchmesser als das Gehäuse C hat, so daß die nicht die bei der erfindungsgemäßen Pumpe vorhan- 30 Quellflüssigkeit dazwischen durchströmen kann. Der denen Beruhigungskammern vor dem Eintritt ins Teil 33 ist am Boden durch einen Nippel 35 ge-Außenrohr vorgesehen, so daß die damit erzielte sehr schlossen, der z.B. mittels Gewinde 37 befestigt ist. wirksame Vorentgasung fehlt und die Hilfspumpe Der Nippel erstreckt sich radial nach innen und bilden Hauptteil der Entgasungsfunktion zu überneh- det eine Umlaufdichtung mit der Welle S. Auf dem men hat, wodurch die Möglichkeit, damit eine wirk- 35 Nippel 35 ist zur Verbindung des Abscheiders mit same Druckerhöhung im Ansaugrohr zu erzielen, in der Dichtungseinheit U ein Flansch 39 vorgesehen.
Frage gestellt ist. Dieser bekannte Gasabscheider Das Abscheidergehäuse 11 enthält ferner einen kann aber auch deshalb nicht die Anwendung der er- oberen Abschnitt in Form eines vertikalen zylinfindungsgemäß verwendeten Ableitverbindung nahe- drischen Außenrohres 41, das einen geringeren legen, weil bei ihm eine entgegengesetzte Maßnahme 40 Durchmesser hat als der untere Abschnitt 33. Das vorgesehen ist, nämlich eine ebenfalls im oberen Be- Außenrohr 41 und der untere, das Reservoir bilreich des Gasabscheiders liegende Ableitverbindung, dende Abschnitt 33 sind durch einen Abstandsring die von der Umgebung des Außenrohres nicht in die 43 miteinander verbunden. In diesem sind mehrere Nähe der Welle, sondern im Gegenteil in den äuße- radiale Gewindeöffnungen 45 vorgesehen, in denen ren Umfangsbereich der Pumpenkammer führt, also 45 Stellschrauben 47 ein Ansaugrohr 19 mit Abstand zu in einen Bereich, wo sich im Betrieb der Pumpe dem Abscheidergehäuse 11 halten. Dieses Ansaug-Flüssigkeit .ansammelt. rohr 19 erstreckt sich längs zwischen der Mo-see patent specification 1331016), in which the illustrated gas lower ends of the suction pipe and the outer pipe separator G also contain an elongated cylindrical separator housing 11 connected to one another by an auxiliary pump, which smd the motor-pump shaft S coaxially, via a surrounded by the suction pipe. This is the motor-pump shaft reasonable at each end with extension 25 Keilnutverzahfende voltages provided 13, which is not illustrated Segtrieben, but is in this known gas elements of the motor-pump shaft S ken zusammenwirabscheider any influence of the auxiliary . The separator housing 11 contains a lower pump on the gas separation in the upper region, a reservoir-forming part 33, which does not have a rindes suction pipe, and there are also geren diameters than the housing C, so that the not available in the pump according to the invention - 30 swelling liquid can flow through between them. The calming chambers before entering the part 33 is provided at the bottom through a nipple 35 ge-outer tube, so that the obtained with it very closed, which is fastened by means of thread 37, for example. lacks effective preliminary degassing and the auxiliary pump The nipple extends radially inwardly and form the main part of the degassing to take over det a circulating seal with the shaft S. On the men has, whereby the possibility to make an effective 35 nipple 35 for connection of the separator To achieve the same pressure increase in the suction pipe, a flange 39 is provided in the sealing unit U.
Question is asked. This known gas separator, the separator housing 11 also contains a but also therefore cannot use the upper section in the form of a vertical discharge connection close to the cylindrical outer tube 41, which is smaller because it has an opposite measure 40 diameter than that lower section 33. That is provided, namely a discharge connection also in the upper loading outer tube 41 and the lower discharge connection, the reservoir bilreich of the gas separator. In this there are several near the shaft, but on the contrary in the outer radial threaded openings 45, in which the circumferential area of the pump chamber leads, so 45 adjusting screws 47 a suction pipe 19 at a distance into an area where the separator housing is during operation of the pump 11 hold. This suction liquid .accumulates. tube 19 extends longitudinally between the

Eine weitere Verbesserung der Wirkungsweise des tor-Pumpen-Welle 5 und dem Abscheidergehäue 11A further improvement in the mode of operation of the gate-pump shaft 5 and the separator housing 11

erfindungsgemäßen Gasabscheiders ist dadurch mög- und unterteilt das Abscheidergehäuse 11 in eine äu-gas separator according to the invention is thus possible and divides the separator housing 11 into an outer

lich, daß die Hilfspumpe einen in Strömungsrichtung 50 ßere Sammelkammer 15, die zu Beginn Strömungs-Lich that the auxiliary pump has a 50 ßere collection chamber 15 in the flow direction, the flow at the beginning

nach unten verlaufenden Zulaufkanal aufweist. mittel von der Quellbohrung durch eine Reihe von inhaving downwardly extending inlet channel. medium from the source well through a series of in

Durch diese an sich bekannte Maßnahme kann das dem Außenrohr 41 befindlichen Einlassen 49 auf-By means of this known measure, the inlet 49 located on the outer tube 41 can open.

bei der Beschleunigung und Druckerniedrigung im nehmen kann, und eine innere Durchflußkammer 17,during acceleration and pressure reduction im can take, and an inner flow chamber 17,

Zulaufkanal sich ausscheidende Gas leicht nach oben die mit der Pumpe P in Verbindung steht und dieseInlet channel separating gas slightly upwards which is connected to the pump P and this

entweichen. Dieser Effekt kann in weiterer Ausge- 55 mit im wesentlichen gasfreier Quellflüssigkeit zumescape. This effect can furthermore be used with an essentially gas-free source liquid

staltung der Erfindung in bekannter Weise noch da- anschließenden Herauspumpen aus der Quellboh-design of the invention in a known manner still there- subsequent pumping out of the swelling well

durch verstärkt werden, daß die Hilfspumpe mit im rung versorgen kann.be reinforced by the fact that the auxiliary pump can supply with im tion.

wesentlichen axialem Zufluß und im wesentlichen Das Außenrohr 41 enthält mehrere Reihen vonsubstantial axial inflow and essentially the outer tube 41 contains several rows of

zentrifugalem Abfluß arbeitet. waagerechten länglichen Schlitzen, die in vorbe-centrifugal drain works. horizontal elongated slots, which are

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines 60 stimmten Vertikalabständen um die zylindrische Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich- Oberfläche des Außenrohres herum angeordnet sindThe invention is explained below on the basis of a 60 correct vertical distances around the cylindrical Embodiment are arranged around in connection with the drawing surface of the outer tube

nung näher beschrieben. Es zeigt und die Einlasse 49 zu der ringförmigen Sammel-described in more detail. It shows and the inlets 49 to the annular collecting

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Gasabscheiders kammer 15 bilden. Es ist eine ausreichende AnzahlF i g. 1 form a front view of a gas separator chamber 15. It is a sufficient number

im Schnitt, von Schlitzreihen vorgesehen, um während desin section, provided by rows of slots to during the

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der 65 Pumpvorgangs einen angemessenen Strom vonF i g. Figure 2 is a section on line 2-2 of 65 pumping an adequate flow of

Fig. 1, Quellflüssigkeit in die Sammelkammer hinein sicher-Fig. 1, swelling liquid in the collecting chamber into

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 1 zustellen,F i g. 3 shows a section along line 3-3 of FIG. 1 deliver,

und In der Nähe des Bodens des Abscheidergehäusesand Near the bottom of the separator housing

11 ist eine Hilfspumpe 21 angeordnet, die ein mit der Welle S antreibbares Pumpenrad 23 und ein Überbrückungsgehäuse 25 aufweist. Der Betrieb des Pumpenrades 23 bewirkt eine Förderung der Quellflüssigkeit aus der äußeren Sammelkammer 15 in die innere ringförmige Durchflußkammer 17 über das Überbrückungsgehäuse 25.11, an auxiliary pump 21 is arranged, which has an impeller 23 that can be driven with the shaft S and a bridging housing 25. The operation of the pump impeller 23 causes the source liquid to be conveyed from the outer collecting chamber 15 into the inner annular flow chamber 17 via the bridging housing 25.

Um den Umfang des Abscheidergehäuses 11 sind jeweils in Nachbarschaft der Quellflüssigkeitseinlässe 49 eine Reihe auf Abstand gehaltener becherartiger Verweilbleche 27 vorgesehen, die mit dem Außenrohr 41 ringförmige, oft'enendige, becherartige Beruhigungskammern 29 bilden, in die die Quellflüssigkeit zunächst eintritt.Around the circumference of the separator housing 11 are in each case in the vicinity of the source liquid inlets 49 a row of spaced cup-like dwell plates 27 is provided, which with the outer tube 41 ring-shaped, often-ended, cup-like calming chambers 29 form into which the swelling liquid initially enters.

Die so gebildeten Beruhigungskammern enthalten zylindrische Einlaßöffnungen 103, die größer sind als die in die Sammelkammer 15 führenden Einlasse 49, die den Zufluß in die Sammelkammer 15 steuern. Außerdem sind die Beruhigungskammern 29 ausreichend groß, um eine gewisse Verweilzeit der Quellflüssigkeit getrennt von dem in der Quellbohrung vorhandenen turbulenten Gasflüssigkeitsgemisch zu bewirken, so daß mitgeführtes Gas in Form von Gasblasen ausscheiden kann, bevor die Quellflüssigkeit in die Sammelkammer 15 eintritt.The calming chambers so formed contain cylindrical inlet openings 103 which are larger than the inlets 49 leading into the collecting chamber 15 and controlling the flow into the collecting chamber 15. In addition, the calming chambers 29 are sufficiently large to allow the swelling liquid to remain for a certain time separately from the turbulent gas-liquid mixture present in the source bore cause so that entrained gas can be eliminated in the form of gas bubbles before the swelling liquid enters the collection chamber 15.

Ferner sind die Eintrittsöffnungen 103 zu den Beruhigungskammern oberhalb der Einlasse 49 in die Sammelkammer 15 angeordnet, und so wird verhindert, daß das innerhalb des Quellgehäuses C in Form von Blasen aufsteigende Gas unbeabsichtigt in das Abscheidergehäuse eintritt und den Pumpenbetrieb beeinträchtigt.Furthermore, the inlet openings 103 to the calming chambers are above the inlets 49 in the Collection chamber 15 arranged, and so it is prevented that within the source housing C in the form rising gas from bubbles unintentionally enters the separator housing and causes the pump to operate impaired.

Außerdem ist eine Ableitverbindung 31 zwischen der inneren ringförmigen Durchflußkammer 17 und der durch das Quellgehäuse C begrenzten Bohrung vorgesehen. Diese Ableitverbindung gestattet das Entweichen von Gas, das etwa durch eine Beruhigungskammer 29, die Sammelkammer 15 und die Hilfspumpe 21 in die Durchflußkammer 17 gelangt sein kann, und verhindert, daß derartige Gasmengen in die Pumpe P eintreten.In addition, a discharge connection 31 between the inner annular flow chamber 17 and the bore delimited by the source housing C is provided. This discharge connection allows the escape of gas, which may have passed through a calming chamber 29, the collecting chamber 15 and the auxiliary pump 21 into the flow chamber 17, and prevents such amounts of gas from entering the pump P.

Das obere Ende 51 des Außenrohres 41 ist durch einen Nippel 53 verschlossen. Von diesem geht eine Hülse 55 ab, die sich in das Ende 51 des Außenrohres 41 hineinerstreckt. Der Nippel 53 enthält ferner eine zylindrische Bohrung, die die Welle S umgibt und mit dieser einen ringförmigen Einlaßkanal 57 bildet, durch den die Quellflüssigkeit zu der Pumpe P strömt. Der Nippel 53 ist mit einer Gegenbohrung 59 versehen, die mit einem auf der Pumpe P ausgebildeten (nicht dargestellten) Gegenstück eine Verbindung zwischen dem Pumpeneinlaß und dem Einlaßkanal 57 bildet.The upper end 51 of the outer tube 41 is closed by a nipple 53. A sleeve 55 extends from this and extends into the end 51 of the outer tube 41. The nipple 53 also contains a cylindrical bore which surrounds the shaft S and with this forms an annular inlet channel 57 through which the source liquid flows to the pump P. The nipple 53 is provided with a counterbore 59 which, with a counterpart (not shown) formed on the pump P , forms a connection between the pump inlet and the inlet channel 57.

Wie am besten aus der F i g. 1 ersichtlich ist, ist das Ansaugrohr 19, welches das Abscheidergehäuse 11 in die äußere Sammelkammer 15 und die innere ringförmige Durchflußkammer 17 unterteilt, beispielsweise durch ein Gewinde 61 an dem Nippel 53 befestigt, und geht davon koaxial zur Welle S und zum Abscheidergehäuse 11 ab. Die Welle S ist durch Drehkreuzlager 63 in dem Ansaugrohr 19 gelagert. Zu diesen Lagern 63 gehören radiale Rippen 65 (am besten aus F i g. 3 ersichtlich), zwischen denen die Flüssigkeit hindurchströmt.As best shown in FIG. 1, the suction pipe 19, which divides the separator housing 11 into the outer collecting chamber 15 and the inner annular flow chamber 17, is fastened to the nipple 53, for example by a thread 61, and extends therefrom coaxially to the shaft S and to the separator housing 11. The shaft S is supported in the intake pipe 19 by turnstile bearings 63. These bearings 63 include radial ribs 65 (best shown in FIG. 3), between which the liquid flows.

Das Ansaugrohr 19 ist durch eine konische Überbrückungsstütze 67, die eine schräge öffnung 69 für den Durchtritt der Quellflüssigkeit aufweist, mit dem unteren, das Reservoir bildenden Abschnitt 33 des Abscheidergehäuses 11 verbunden. Die Überbrükkungsstütze 67 ist beispielsweise durch ein Gewinde 71 am Ansaugrohr 19 mit Abstand von dessen unterem Ende 73 befestigt, und ferner durch ein Gewinde 75 an dem unteren Abschnitt 33 des Abscheidergehäuses 11. Durch diese Anordnung bildet das Ansaugrohr 19 eine Verbindung zwischen dem oberen Nippel 53 und dem unteren Nippel 35 und gestattet dadurch eine Lagerung des Motors M und der Dichtungseinheit U, die an dem Flansch 39 des Nippels 35 befestigt sind, auf dem Gasabscheider. Es ist jedoch zu beachten, daß auch andere Teile als Lagerkörper benutzt werden können, z. B. könnte das Abscheidergehäuse 11 so ausgebildet sein, daß die erforderliche bauliche Starrheit gegeben wäre.The suction pipe 19 is connected to the lower section 33 of the separator housing 11, which section forms the reservoir, by a conical bridging support 67, which has an inclined opening 69 for the passage of the source liquid. The bridging support 67 is attached, for example, by a thread 71 to the suction pipe 19 at a distance from its lower end 73, and also by a thread 75 to the lower section 33 of the separator housing 11 and the lower nipple 35, thereby allowing the motor M and the sealing unit U, which are attached to the flange 39 of the nipple 35, to be supported on the gas separator. It should be noted, however, that other parts can also be used as the bearing body, e.g. B. the separator housing 11 could be designed so that the required structural rigidity would be given.

Das untere Ende 73 des Ansaugrohres 19 ist, wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich ist, mit dem Überbrückungsgehäuse 25 der Hilfspumpe 21 verbunden,: das an dem Boden des Abscheidergehäuses 11 angeordnet ist, wobei dieses Überbrückungsgehäuse einen nach oben gerichteten Flansch 77 einschließt, der teleskopartig das Ende 73 des Ansaugrohres 19 aufnimmt. Zwischen diesen beiden ist eine O-Ringdichtung 79 eingelegt, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu erwirken.The lower end 73 of the suction pipe 19 is, as best shown in FIG. 1 can be seen with the bridging housing 25 connected to the auxiliary pump 21: that is arranged on the bottom of the separator housing 11 this bypass housing including an upwardly directed flange 77, which telescopically receives the end 73 of the suction pipe 19. Between these two is an O-ring seal 79 inserted in order to achieve a liquid-tight seal.

Das Überbrückungsgehäuse 25 enthält mehrere über seinen Umfang verteilte, in abwechselnde Richtungen weisende Kanäle 81 und 83, von denen die Kanäle 81 Zulaufkanäle zwischen der äußeren Sammelkammer 15 und einem im Gehäuse in Nachbarschaft der Antriebswelle 5 ausgebildeten Hilfspumpeneinlaß 85 bilden, und die Kanäle 83 zwischen der inneren ringförmigen Durchlaßkammer 17 sowie einem Hilfspumpenförderbereich 87, der in dem Gehäuse in der Nähe des Abscheidergehäuses 11 ausgebildet ist, eine Verbindung herstellen. Das Überbrükkungsgehäuse 25 ist beispielsweise durch eine Stellschraube 89 an dem unteren, das Reservoir bildenden Abschnitt 33 des Abscheidergehäuses 11 befestigt, um während des Betriebes der Hilfspumpe 21 eine Drehbewegung zu verhindern.The bridging housing 25 contains several distributed over its circumference, in alternating directions pointing channels 81 and 83, of which the channels 81 supply channels between the outer collecting chamber 15 and an auxiliary pump inlet formed in the housing in the vicinity of the drive shaft 5 85 form, and the channels 83 between the inner annular passage chamber 17 as well an auxiliary pump delivery portion 87 formed in the housing in the vicinity of the separator housing 11 is to establish a connection. The bridging housing 25 is for example by an adjusting screw 89 attached to the lower, the reservoir-forming section 33 of the separator housing 11, in order to prevent a rotary movement during the operation of the auxiliary pump 21.

In dem Überbrückungsgehäuse 25 ist das Hilfspumpenrad 23 auf der Welle S befestigt und läuft mit dieser um. Das Hilfspumpenrad arbeitet mit axialem Einlaß und radialem Auslaß und enthält demgemäß eine nach oben gerichtete Einlaßöffnung 91, die Quellflüssigkeit aus dem Einlaß 85 aufnehmen kann.The auxiliary pump wheel is in the bridging housing 25 23 attached to the shaft S and rotates with this. The auxiliary pump wheel works with an axial Inlet and radial outlet and accordingly contains an upwardly directed inlet port 91, the Can absorb swelling liquid from the inlet 85.

Bei Betrieb der Pumpe wird die Quellflüssigkeit von der Sammelkammer 15 zum Einlaß 85 nach unten durch den Zulaufkanal 81 gefördert. Die Flüssigkeit strömt dann durch das Hilfspumpenrad 23 zum Förderbereich 87 und wird durch die Kanäle 83 zur inneren Durchflußkammer 17 gelenkt. Es findet somit in der Hilfspumpe eine Strömungsumkehr statt, und da der Pumpenradeinlaß 91 nach oben gerichtet ist, hat die Quellflüssigkeit in der Sammelkammer 15 die Neigung, unter dem Einfluß ihrer Schwere den in Strömungsrichtung nach unten verlaufenden Zulaufkanal 81 zu füllen und somit dem Hilfspumpenrad Flüssigkeit zum Pumpen zuzuführen. Um eine derartige Schwerkraftströmung zu erleichtern, wenn nach einem Gasstoß oder einem leergepumpten Zustand (»pumped off« condition), wobei das Abscheidergehäuse mit Gas gefüllt ist, Flüssigkeit verfügbar wird, ist im Nippel 35 ein Entlüftungskanal 93 zwischen dem Hilfspumpenrad 23 und der Quellbohrung vorgesehen, um das Verdrängen des Gases durch die eintretende Flüssigkeit zu gestatten.When the pump is in operation, the swelling liquid is downwardly from the collection chamber 15 to the inlet 85 promoted through the inlet channel 81. The liquid then flows through the auxiliary pump impeller 23 to the Conveying area 87 and is directed through the channels 83 to the inner flow chamber 17. It thus finds a flow reversal takes place in the auxiliary pump, and since the impeller inlet 91 is directed upwards is, the swelling liquid in the collection chamber 15 has the tendency, under the influence of its gravity, in To fill the flow direction downwardly running inlet channel 81 and thus the auxiliary pump wheel To supply liquid for pumping. To facilitate such gravity flow when after a gas surge or a pumped off condition, whereby the separator housing is filled with gas, liquid is available, a venting channel 93 is in the nipple 35 between the auxiliary pump impeller 23 and the source bore provided to displace the gas through the to allow incoming liquid.

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Es wird nunmehr insbesondere auf die F i g. 1 Abgabe der Quellflüssigkeit aus den Beruhigungsund 3 Bezug genommen. Die Verweilbleche 27, die kammern 29 in die Sammelkammer 15, wodurch eine die Beruhigungskammern 29 bilden, durch die die weitere vorübergehende Verzögerung des Flüssig-Quellflüssigkeit in die Sammelkammer 15 eintritt, keitsstromes bewirkt wird, so daß das mitgeführte sind so angeordnet, daß sie das Außenrohr 41 umge- 5 Gas vor dem Eintritt der Flüssigkeit in die Sammelben und dabei die Einlasse 49 überdecken. kammer 15 in Form von Blasen entweichen kann.It is now in particular to the F i g. 1 Release of the swelling liquid from the calming and 3 referred to. The residence plates 27, the chambers 29 in the collection chamber 15, whereby a the calming chambers 29 form, through which the further temporary delay of the liquid source liquid enters the collection chamber 15, keitsstromes is effected so that the entrained are arranged in such a way that they surround the outer tube 41 before the liquid enters the collecting flasks and thereby cover the inlets 49. chamber 15 can escape in the form of bubbles.

Jedes Verweilblech 27 gehört zu einer der Reihen Statt der beschriebenen Verweilbleche, die ge-Each dwell plate 27 belongs to one of the rows. Instead of the dwell plates described, the

von Einlassen 49 in dem Außenrohr 41 und weist trennte, übereinandergestapelte und durch abge-of inlets 49 in the outer tube 41 and has separated, stacked and separated

eine äußere zylindrische Wand 95 auf, deren Durch- hende Rippen 65 voneinander auf Abstand gehaltenean outer cylindrical wall 95, the continuous ribs 65 of which are held at a distance from one another

messer annähernd dem Durchmesser des das Reser- io Elemente darstellen, können auch andere FormenDiameter approximating the diameter of the reserve element can also be other shapes

voir bildenden Abschnitts 33 des Abscheidergehäu- benutzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zuvoir-forming section 33 of the separator housing can be used without falling within the scope of the invention

ses 11 gleicht. Von dem unteren Ende der zylin- verlassen. Beispielsweise können Verweilbecher un-This 11 is the same. From the lower end of the cylin- leave. For example, indwelling cups can

drischen Wand 95 erstreckt sich ein konvergierender mittelbar an das Außenrohr an der bezüglich derdrischen wall 95 extends a converging indirectly to the outer tube at the with respect to the

Abschnitt 97 radial nach innen und endet in einer zy- Reihe der Einlasse 49 richtigen Stelle angeschweißtSection 97 is welded radially inward and ends in a zy row of inlets 49 right point

lindrischen Bohrung 99, die unmittelbar neben und 15 werden, oder wahlweise kann auch ein Schlitzrohrcylindrical bore 99, which are immediately next to and 15, or alternatively can also be a slotted tube

unterhalb der mit ihr verbundenen Reihe von Einläs- ähnlich dem Rohr 41 mit angeformten, sich nachbelow the row of inlets connected to it, similar to the tube 41, which is molded on

sen 49 angeordnet ist und so mit dem Außenrohr 41 außen von ihm forterstreckenden Verweilbechernsen 49 is arranged and so with the outer tube 41 on the outside of it forterstrextending dwell cups

eine Beruhigungskammer 29 bildet. versehen werden. Ferner kann im Rahmen der Erfin-a calming chamber 29 forms. be provided. Furthermore, within the framework of the invention

Das unterste Verweilblech 27 wird von dem Ab- dung auch die genaue Form der Verweilbecher anstandsring 43 gestützt, der das Ansaugrohr 19 mit 20 ders sein. So können etwa nach oben gerichtete, alldem Abschnitt 33 verbindet. Die unterste Reihe der gemein konisch geformte Becher benutzt werden schlitzartigen Einlasse 39 muß daher in einem vorher oder auch solche Becher, die zylindrische Außenfestgelegten Abstand vom Ring 43 angeordnet sein, wände und waagerecht angeordnete Flansche aufum die richtige relative Einstellung der Verweil- weisen, welche sich nach innen erstrecken, um mit bleche 27 in bezug auf die Einlasse 49 sicherzustel- 25 dem Außenrohr 41 in Berührung zu kommen, solen. Um die Verweilbleche auf dem Außenrohr 41 in lange sie die notwendige Kapazität gewährleisten, um Stellung zu bringen, wird der obere Nippel 53 von das Strömen der Flüssigkeit vorübergehend zu verzödem Ansaugrohr 19 an den Verschraubungen 61 ent- gern,
fernt. Es sei nochmals, insbesondere auf die F i g. 1 Be-The lowermost dwell plate 27 is also supported by the exact shape of the dwell cup spacing ring 43, which is the suction pipe 19 with 20. So can about upward, all of which connects section 33. The bottom row of the commonly conically shaped cups are used. Slot-like inlets 39 must therefore be arranged in a previously or also such cup, the cylindrical outside fixed distance from the ring 43, walls and horizontally arranged flanges in order to ensure the correct relative setting of the dwellings which are located extend inwardly in order to ensure that the outer tube 41 comes into contact with metal sheets 27 with respect to the inlets 49. In order to ensure the necessary capacity to position the dwell plates on the outer tube 41 for a long time, the upper nipple 53 is relieved by the suction pipe 19 at the screw connections 61, which temporarily slows down the flow of the liquid,
far away. Let it be repeated, in particular to FIG. 1 loading

Die Höhe der Verweilbleche 27 ist geringer als der 30 zug genommen, in welcher die Ableitverbindung 31 Höhenabstand zwischen den Reihen der schlitzarti- im oberen Endbereich der Motor-Pumpen-Welle 5 gen Einlasse 49, und die Bleche werden durch Ab- angeordnet ist und ein offenes Ende 105 in enger Standsrippen 101 auf Abstand gehalten, die von der Nachbarschaft zur Welle aufweist. Die Ableitverbin-Unterseite des konvergierenden Abschnitts 97 abge- dung erstreckt sich radial nach außen durch entsprehen und mit der zylindrischen Wand 95 des nächst- 35 chend ausgebildete Öffnungen im Außenrohr 41 und vorhergehenden Blechs zusammentreffen. Die sich so im Nippel 53 zur Quellbohrung. Es ist festgestellt ergebenden Abstände bilden die zylindrischen Ein- worden, daß mitgeführte Gase, welche durch den trittsöffnungen 103 zwischen den jeweils benachbar- Gasabscheider strömen und in die Durchflußkammer ten Verweilblechen, und dadurch wird der Eintritt 17 eintreten, veranlaßt werden, sich im Bereich der von Quellflüssigkeit in die von den zylindrischen 40 Welle 5 anzusammeln, und zwar auf Grund der durch Wänden 95, den konvergierenden Abschnitten 97 so- die Hilfspumpe 21 erteilten Zentrifugalkraft. Wenn wie dem Außenrohr 41 gebildeten Beruhigungskam- sich dieses angesammelte Gas entlang der Welle S mern 29 gestattet. Diese Eintrittsöffnungen 103 ha- zum Einlaß 57 der Tauchpumpe bewegt, wird es an ben, wie gesagt, größere Querschnitte als die zu- dem offenen Ende 105 der Ableitverbindung 31 abgeordnete Reihe von schlitzförmigen Einlassen 49 in 45 gefangen und auf Grund des Druckunterschiedes, der dem Außenrohr 41. Außerdem sind aber, da die von zwischen der Flüssigkeit in der Durchflußkammer 17 den Blechen 27 umgebenden Innenräume 99 das und der Flüssigkeit in dem Quellgehäuse C vorhan-Außenrohr 41 unmittelbar unterhalb der jeweils zu- den ist, in das Gehäuse C zurück abgegeben, und so gehörigen Reihen von Einlassen 49 umgeben, die wird ein Eintritt des Gases in den Pumpeneinlaß 57 Eintrittsöffnungen 103 jeweils höher als die Einlasse 5° verhindert.The height of the dwell plates 27 is lower than the 30 train, in which the diverting connection 31 height spacing between the rows of slot-like inlets 49 in the upper end region of the motor-pump shaft 5, and the plates are arranged by Ab- and a open end 105 held in close upright ribs 101 at a distance, which has from the vicinity to the shaft. The discharge connection underside of the converging section 97 extension extends radially outward through counter-rotation and meets with the cylindrical wall 95 of the openings formed next in the outer tube 41 and the preceding sheet metal. Which is so in the nipple 53 to the swelling hole. It has been established that the resulting distances form the cylindrical entrances, that entrained gases, which flow through the outlet openings 103 between the respective adjacent gas separator and into the flow chamber th residence plates, and thus the inlet 17 will enter, are caused to be in the area of the of swelling liquid in the shaft 5 of the cylindrical 40, namely due to the centrifugal force imparted by the walls 95, the converging sections 97 and the auxiliary pump 21. When the settling formed in the outer tube 41, this accumulated gas along the shaft S mern 29 is allowed. This inlet opening 103 has moved to the inlet 57 of the submersible pump, it is at ben, as said, larger cross-sections than the row of slot-shaped inlets 49 located at the open end 105 of the discharge connection 31 caught in 45 and due to the pressure difference that the Outer tube 41. In addition, however, since the inner spaces 99 surrounding the metal sheets 27 between the liquid in the flow chamber 17 and the liquid in the source housing C-outer tube 41 is immediately below the respective ends, released back into the housing C , and so belonging rows surrounded by inlets 49, the entry of the gas into the pump inlet 57 inlet openings 103 is prevented higher than the inlets 5 °.

49 jeder Reihe angeordnet, so daß sich eine allge- Der beschriebene verbesserte Gasabscheider bemein nach unten gerichtete Strömung der Flüssigkeit wirkt ersichtlich ein Verweilen der gepumpten Flüsin den Beruhigungskammern 29 ergibt. sigkeit in einem ruhigen, von Turbulenz abgetrennten49 of each row arranged so that a general The described improved gas separator should be noted Downward flow of the liquid can be seen to cause the pumped liquid to linger the calming chambers 29 results. sigkeit in a quiet, separated from turbulence

Die Beruhigungskammern 29 bilden daher ruhige Bereich, um es mitgeführtem Gas zu ermöglichen, Bereiche zum vorübergehenden Zurückhalten der 55 vor dem Eintritt der Flüssigkeit in den Abscheider-Quellflüssigkeit von dem innerhalb des Quellrohres C behälter in Blasen zu entweichen und in das Quellgevorhandenen turbulenten Gas-Flüssigkeits-Gemisch häuse zurückzukehren. Außerdem wird die in den und ermöglichen dem mitgeführten Gas, vor dem Gasabscheider eintretende Flüssigkeit veranlaßt, Eintritt der Quellflüssigkeit in die Sammelkammer zuerst nach unten in die Beruhigungskammern zu 15 in Blasen zu entweichen. Außerdem wird, da die 60 strömen, so daß ein unbeabsichtiger Eintritt von sich Eintrittsöffnungen höher liegen als die entsprechen- blasenförmig im Quellgehäuse nach oben bewegenden schlitzartigen Einlasse 49 in dem Außenrohr 41, dem Gas verhindert wird.The calming chambers 29 therefore form calm areas in order to allow entrained gas to Areas for temporary retention of the 55 prior to entry of the liquid into the separator source liquid to escape from the container inside the source pipe C in bubbles and into the source present turbulent gas-liquid mixture to return housing. In addition, the and allow the entrained gas to cause liquid to enter before the gas separator, Entry of the source liquid into the collection chamber first down into the calming chambers 15 to escape in bubbles. In addition, as the 60 flow, there is no accidental entry by itself Inlet openings are higher than those moving upwards in the form of bubbles in the source housing slot-like inlets 49 in the outer tube 41 from which gas is prevented.

ein unbeabsichtigter Eintritt von blasenförmig auf- Ferner wird Gas, das sich in der unmittelbar mitan unintentional entry of bubble-shaped on- Furthermore, gas that is in the immediately with

steigendem Gas in die Sammelkammer verhindert. dem Pumpeneinlaß verbundenen Durchflußkammerprevents rising gas into the plenum. the flow chamber connected to the pump inlet

Die Tatsache, daß die Querschnitte der Eintritts- 65 des Abscheiders ansammelt, durch die vorgeseheneThe fact that the cross-sections of the inlet 65 of the separator accumulates through the provided

öffnungen 103 größer als die der jeweiligen Reihe Ableitverbindung, die sich von der Durchflußkam-Openings 103 larger than those of the respective row of discharge connections, which came from the flow-through

von Einlassen 49 einer bestimmten Beruhigungskam- mer zum Quellgehäuse erstreckt, wirksam entfernt,extends from inlets 49 of a certain calming chamber to the source housing, effectively removed,

mer sind, bewirkt eine Drosselung und Steuerung der Soweit Bezeichnungen wie »aufwärts« und »ab-more, results in a throttling and control of the insofar as designations such as »up« and »down

wärts« sowie »einwärts« und »auswärts« bei der Erläuterung der speziellen Ausführungsform der Erfindung benutzt wurden, soll aus ihnen keine Einschränkung des erläuterten Erfindungsgedankens hergeleitet werden können.inward "as well as" inward "and" outward "in explaining the specific embodiment of the invention were used, they are not intended to restrict the inventive concept explained can be derived.

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Es sind verschiedene Merkmale der Erfindung besonders dargestellt und beschrieben worden; es ist jedoch klar, daß zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Various features of the invention have been particularly illustrated and described; However, it is it will be understood that numerous modifications can be made without departing from the scope of the invention to leave.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Gas separator for motor submersible pumps, with one below the pump coaxial to the Motor-pump shaft arranged suction pipe leading to the pump inlet, one the suction pipe surrounding outer tube, in which inlets are provided for the liquid to be pumped are, and the inlets (49) upstream calming chambers with above the inlets arranged inlet openings, the inlet cross-sections of which are larger than the inlet cross-sections of the associated inlets, characterized by the combination föl- gender characteristics:

a) The lower ends of the suction pipe (19) and the outer pipe (41) are through a Auxiliary pump (21) connected to one another, via a through the suction pipe Extension of the motor-pump shaft (5) is driven;

b) in the upper area of the gas separator, a discharge connection (31) leads from the surroundings of the outer tube (41) to the vicinity of the shaft (S).

2. Gas separator according to claim 1, characterized in that the auxiliary pump (21) has an inlet channel (81) extending downward in the flow direction.

3. Gas separator according to claim 2, characterized in that the auxiliary pump (21) with im essentially axial inflow and essentially centrifugal outflow operates.