Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Förderung von mit Gasen oder Schäumen versetzten Medien mit einem Pumpeninnenraum, einer von einem Antrieb um eine Mittellängsachse drehbar antreibbaren Welle, einem in dem Pumpeninnenraum auf der Welle angeordneten Laufrad, wenigstens einer Durchgangsbohrung in dem Laufrad zum Verbinden eines vor dem Laufrad liegenden Zulaufraumes mit einem hin ter dem Laufrad liegenden hinteren Radseitenraum.

Eine derartige Pumpenanordnung ist aus der EP 2831 424 A1 bekannt. Beim Fördern eines mit Gasen versetzten Mediums strömt dieses durch den Saugstutzen in das Lauf rad der Pumpe und radial nach außen vom Laufrad weg und verlässt die Pumpe durch einen Druckstutzen. In einem Bereich des Pumpeninnenraumes vor dem Laufrad wird üblicherweise nahe der Drehachse der Welle im Wesentlichen durch Zentrifugaleffekte über einen Zeitraum Gas aus dem Medium abgeschieden und bildet eine Gasansamm lung. Diese Ansammlung wird nach außen durch einen drehenden Flüssigkeitsring be grenzt, wodurch in Abhängigkeit der Ansammlung zunächst der Durchsatz gedrosselt und später ganz blockiert wird, was die Förderhöhe, den Durchsatz und damit auch den Wirkungsgrad der Kreiselpumpe beeinträchtigt und schließlich bewirkt, dass die Pumpe das Medium nicht mehr fördert. Das in der EP 2831 424 A1 beschriebene Laufrad weist eine oder mehrere Durchlässe in der druckseitigen Deckscheibe auf, durch wel che das abgeschiedene Gas aus dem Strömungsraum des Laufrades zu dessen druck seitigem Radseitenraum strömen kann. Im druckseitigen Radseitenraum ist im Naben bereich des Laufrades eine Kammer zum Sammeln des Gases vorgesehen. In dieser Sammelkammer ist ein mit der Welle drehendes Förderelement in Form eines Axiallauf rades oder ähnlich angeordnet. Dieses soll die Förderung des abgeschiedenen Gases oder des Gemisches aus Flüssigkeit und Gas in Richtung Auslassstutzen begünstigen. Nachteilig dabei ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Gemisches aus Flüssigkeit und Gas in dem hinteren Radseitenraum sich von der Umfangsgeschwindigkeit des Förderelementes nicht unterscheidet, so dass eine Beeinflussung der Umfangsge schwindigkeit durch das Förderelement nicht erfolgen kann und damit eine zusätzliche Förderwirkung des Förderelementes nicht zu erwarten ist. Vielmehr ist eine Verschlech terung des Austrages durch Sperrwirkung des Förderelementes abzusehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpenanordnung bereitzustellen, bei der sowohl der Austrag des Gemisches aus Flüssigkeit und Gas aus einer Sammelkam mer als auch der Gasaustrag aus dem Eintrittsbereich des Laufrades begünstigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Entgasungseinrichtung einen Gassammelraum und ein in einem Aufnahmeraum angeordnetes Leitrad umfasst, wo bei der Gassammelraum über den Aufnahmeraum mit dem Radseitenraum verbunden sind.

Vorteilhafterweise ist das Leitrad dreh- und verschiebefest im Aufnahmeraum angeord net.

Um optimale Strömungsverhältnisse zu erreichen, weist das Leitrad einen ringförmigen Grundkörper auf.

Idealerweise ist das Leitrad zwischen dem Radseitenraum und dem Gassammelraum angeordnet, damit zwischen den beiden Räumen ein wirksames Druckgefälle erzeugbar ist.

Der für das Leitrad zur Verfügung stehende axiale Bauraum ist allgemein konstruktions bedingt im Verhältnis zum Durchmesser kurz. Dieser Nachteil kann dadurch ausgegli chen werden, dass zur Verbesserung der Umlenkung des Fluides das Leitrad eine Mehrzahl von Schaufeln aufweist, die sich im Wesentlichen ausgehend von der Innen mantelfläche des Grundkörpers in Richtung Nabe des Laufrads bzw. in Richtung der Welle erstrecken.

Damit das angefallene Gas auf einfache Weise aus dem Gassammelraum entfernt wer den kann, weist die Pumpenanordnung einen ersten Anschlussstutzen zur Abführung von abgeschiedenem Gas auf, der über eine erste Radialöffnung mit dem Gassammel raum kommuniziert.

Um die gleichzeitig mit dem Gas unvermeidlich mit abgeschiedene Flüssigkeit abführen zu können weist die Pumpenanordnung einen zweiten Anschlussstutzen auf, der über eine zweite Radialöffnung mit dem Gassammelraum kommuniziert.

Um Strömungsverluste zu minimieren sind vorteilhafterweise die Schaufeln des Leitra des derart angestellt, dass das Medium ohne oder nur mit geringem Stoßwinkel die Ein trittskanten der Schaufeln trifft.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 die Teilansicht einer Pumpenanordnung im Schnitt,

Fig. 2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Pumpenanordnung gemäß Fig. 1 mit durch einen Entgasungsstutzen gelegter Schnittebene Fig. 3 ein in der Pumpenanordnung angeordneten Leitrad in verschiedenen Ansichten und

Fig. 4 ein Leitrad im Schnitt entlang einer in der Fig. 3 gezeigten Linie B-B mit charak teristischen Fluidgeschwindigkeiten bezüglich der Leitradschaufeln

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Pumpenanordnung 1 mit einer eingebauten Entga sungsvorrichtung 2. Bei der gezeigten, als eine beispielhafte Ausführungsform zu ver stehende Pumpenanordnung 1 handelt es sich um eine einstufige Kreiselpumpe. Die Pumpenanordnung 1 umfasst ferner einen von einem ersten Pumpengehäuseteil 3 gebildeten Pumpeninnenraum 4, eine von einem nicht dargestellten Antrieb um eine Mittellängsachse A drehbar antreibbare Welle 5 und ein in dem Pumpeninnenraum 4 auf der Welle 5 angeordnetes Laufrad 6. Die dargestellte Pumpenanordnung 1 weist ein zweites Pumpengehäuseteil 7 auf, welches die Entgasungsvorrichtung 2 beherbergt.

Das erste Pumpengehäuseteil 3 weist saugseitig eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Öffnung 8 auf, die durch einen Gehäusedeckel 9 verschlossen ist. Der Gehäusedeckel 9 weist einen Saugstutzen 10 mit einer Einströmöffnung 11 auf, die im Wesentlichen koaxial zur Mittellängsachse A angeordnet ist. Über die Ein strömöffnung 11 wird das zu fördernde Medium in das Pumpengehäuseteil 3 bzw. in den Pumpeninnenraum 4 gefördert und verlässt das erste Pumpengehäuseteil 3 über eine Ausströmöffnung 12.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Laufrad 6 von radialer und geschlosse ner Bauart und verfügt über eine erste oder hintere Laufraddeckscheibe 13, eine zweite oder vordere Laufraddeckscheibe 14 und mehrere Förderschaufeln 15. Erste Laufrad deckscheibe 13 und zweite Laufraddeckscheibe 14 sind über die Förderschaufeln 15 miteinander verbunden.

Die erste Laufraddeckscheibe 13 ist im Übergangsbereich zu einer Nabe 16 mit wenigs tens einer Durchgangsbohrung 17 versehen. Vorzugsweise sind mehrere, auf einem Durchmesser gleichmäßig verteilt angeordnete Durchgangsbohrungen 17 vorgesehen. Die wenigstens eine Durchgangsbohrung 17 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Mittellängsachse A vollständig durch die erste Laufraddeckscheibe 13. Die wenigstens eine Durchgangsbohrung 17 verbindet einen axial vor dem Laufrad 6 liegenden Zulauf raum 18 mit einem axial hinter dem Laufrad 6 liegenden Radseitenraum 19.

Das zweite Pumpengehäuseteil 7 ist an der dem Saugstutzen 10 bzw. der Einströmöff nung 11 gegenüberliegenden Seite an dem ersten Pumpengehäuseteil 11 angeordnet. Das erste Pumpengehäuseteil 7 weist eine sich im Wesentlichen in axialer Richtung er streckende ringförmige Öffnung 20 auf. In die Öffnung 20 erstreckt sich ein Bund 21 des topfförmigen, zweiten Pumpengehäuseteils 7, das einen Teil der Welle 3 umgibt und die Entgasungseinrichtung 2 beherbergt. Die Entgasungseinrichtung 2 umfasst einen Gas sammelraum 22 sowie ein Aufnahmeraum 23 für ein Leitrad 24. Der Gassammelraum 22 ist über den Aufnahmeraum 23 mit dem Radseitenraum 19 verbunden. Bei der ge zeigten Ausführungsform weisen Aufnahmeraum 23 und Gassammelraum 22 den glei chen Innendurchmesser auf. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Innen durchmesser des Gassammelraums 22 größer sein als der Innendurchmesser des Auf nahmeraums 23.

Das Pumpengehäuseteil 7 ist mit einem mehrere Bohrungen 25 aufweisenden äußeren Befestigungsflansch 26 versehen. Durch jede der Bohrungen 25 werden Schrauben 27 hindurchgeführt und in im ersten Pumpengehäuseteil 3 fixierte Gewindehülsen 28 ein geschraubt. Alternativ können Innengewindebohrungen im ersten Pumpengehäuseteil 3 vorgesehen sein, in welche die Schrauben 27 hineingedreht werden können. Alternativ können erstes Pumpengehäuseteil 3 und zweites Pumpengehäuseteil 7 einteilig ausge führt sein.

An der dem Bund 21 gegenüberliegenden Seite weist das zweite Pumpengehäuseteil 7 eine sich radial zur Mittellängsachse A erstreckende Wandung 29 auf. Die Wandung 29 weist eine Öffnung 30 auf, durch welche sich die Welle 5 erstreckt. Die Öffnung 30 weist einen ersten, sich in Axialrichtung erstreckenden Bereich 31 mit vermindertem In nendurchmesser und einen zweiten, sich in Axialrichtung erstreckenden Bereich 32 mit vergrößertem Innendurchmesser auf. In dem zweiten Bereich 32 ist eine nicht darge stellte Dichtungsvorrichtung, beispielsweise eine Stopfbuchse oder Gleitringdichtung, vorgesehen. Eine auf der Welle 5 angeordnete Wellenschutzhülse 33 wirkt mit der Dich tungsvorrichtung zusammen und verhindert das Austreten von Medium in die Umge bung oder in ein Lagerträgergehäuse, von dem nur ein Teil eines Befestigungsflan sches 34 in der Fig. 1 sichtbar ist.

Die Pumpenanordnung 1 weist im zweiten Pumpengehäuseteil 7 einen ersten An schlussstutzen 35 auf, der über eine erste Radialöffnung 36 im zweiten Pumpengehäu seteil 7 mit dem Gassammelraum 22 kommuniziert und im eingebauten Zustand nahe dem höchsten Punkt des Pumpengehäuseteils 7 angeordnet ist. Der Anschlussstutzen 35 dient zur Abführung des abgeschiedenen Gases. Die Pumpenanordnung 1 weist fer ner einen in der Fig. 2 sichtbaren zweiten Anschlussstutzen 37 auf, der über wenigstens eine zweite in der Fig. 2 dargestellte Radialöffnung 38 mit dem Gassammelraum 22 kommuniziert und dem ersten Anschlussstutzen 35 gegenüberliegt, also nahe dem tiefsten Punkt des zweiten Pumpengehäuseteils 7, angeordnet ist. Der zweite An schlussstutzen 37 dient zur Abführung von zusammen mit dem Gas abgeschiedener Flüssigkeit.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Leitrad 24 zwischen dem Radseitenraum 19 und dem Gassammelraum 22 angeordnet.

Das im Aufnahmeraum 23 angeordnete Leitrad 24 weist einen ringförmigen äußeren Grundkörper 39 auf, der an der dem Laufrad 6 zugewandten Stirnseite einen sich in ra dialer Richtung nach Außen erstreckten Kragen 40 aufweist. Der Kragen 40 kommt an einer am Bund 21 des zweiten Pumpengehäuseteils 7 ausgebildeten Schulter 41 zur Anlage, die durch eine Vergrößerung des Innendurchmessers am freien Ende des Bun des 21 ausgebildet ist. Das Leitrad 24 sitzt dreh- und verschiebefest im Pumpengehäu seteil 7, insbesondere im Aufnahmeraum 23. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 39 des Leitrades 24 mittels Presssitz in dem Pumpengehäuseteil 7 fi xiert. Andere Befestigungsarten wie Einschrumpfen, Verschrauben, Verschweißen oder einteilige Ausführung mit dem zweiten Pumpengehäuseteil 7 sind denkbar.

Der für das Leitrad 24 zur Verfügung stehende axiale Bauraum ist allgemein konstrukti onsbedingt im Verhältnis zum Durchmesser kurz. Dieser Nachteil kann dadurch ausge glichen werden, dass zur Verbesserung der Umlenkung das Leitrad 24 eine Mehrzahl von Schaufeln 42 aufweist, die sich im Wesentlichen ausgehend von der Innenmantel fläche des Grundkörpers 39 in Richtung Nabe 16 des Laufrads 6 bzw. Welle 5 erstre cken. Der Grundkörper 39 des Leitrades 24 weist, wie am besten in der Fig. 3 zu sehen ist, an der dem Kragen 40 axial gegenüberliegenden Stirnseite eine erste Aussparung 43 und eine diametral zu der ersten Aussparung 43 ausgebildete zweite Aussparung 44 auf.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, befindet sich die erste Aussparung 43 in Überdeckung mit der ersten Radialöffnung 36 und die zweite Aussparung 44 in Überdeckung mit der zweiten Radialöffnung 38 im zweiten Pumpengehäuseteil 7. Die Kontur der Aussparun gen 43 bzw. 44 entsprechen dabei im Wesentlichen der Kontur der Radialöffnungen 36 bzw. 38. Die Aussparungen 43 und 44 entfallen, wenn die Radialöffnungen 36 und 38 einen genügend großen axialen Abstand vom Fluidaustritt, also von der dem Kragen 40 gegenüberliegenden Stirnseite des Leitrades 24 haben.

Im Betrieb der Kreiselpumpe strömt das mit Gasen versetzte Medium axial durch die Einströmöffnung 11 über den Zulaufraum 18 auf das Laufrad 6 zu und radial nach au ßen vom Laufrad 6 weg, sodass das Medium das erste Pumpengehäuseteil 3 durch die Ausströmöffnung 12 verlässt. Im Zulaufraum 18 sammelt sich üblicherweise nahe der Mittellängsachse A das Gas aus dem zu fördernden Medium an.

Zur Gewährleistung der Gasabführung muss der Druck im Zulaufraum 18 größer sein als im axial hinter dem Laufrad 6 liegenden Radseitenraum 19. Dadurch strömt das Gas kontinuierlich durch die wenigstens eine Durchgangsbohrung 17 in den Radseitenraum 19 und durch das Leitrad 24 in Richtung Gassammelraum 22, in dem zumindest nahezu Umgebungsdruck herrscht. Gegebenenfalls kann der Gassammelraum 22 über den ers ten Anschlussstutzen 35 mit einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung, beispielsweise einer Vakuumpumpe, verbunden sein, wodurch ein noch größerer Druckunterschied er reichbar ist.

Im Radseitenraum 19 hat das durch die wenigstens eine Durchgangsbohrung 17 durch getretene Gas nahezu die örtliche Umfangsgeschwindigkeit c _u des Laufrades 6. Wie in der Fig. 4 dargestellt, ergibt sich aus der Umfangsgeschwindigkeitkomponente c _u zu sammen mit der sich aus dem Volumenstrom des Fluids ergebenden axialen Geschwin digkeitskomponente c _ax die auf das Leitrad 24 zuströmende Gesamtgeschwindigkeit Ci. Das strömende Medium mit seiner Gesamtgeschwindigkeit ci, wird durch die Schaufeln 42 des Leitrades 24 im Wesentlichen ohne Drall oder mit vermindertem Drall in eine axi ale Richtung, also koaxial oder parallel zur Mittellängsachse A, umgelenkt und damit verzögert, wobei der Anteil der Umfangsgeschwindigkeit c _u in statischen Druck umge wandelt wird. Dadurch ist der statische Druck im Radseitenraum hinter dem Laufrad 6 kleiner als nach dem Leitrad 24. Durch den Einsatz des Leitrades 24 ist es möglich, den Druck im Zulauf zur Einströmöffnung 11 kleiner zu wählen. Somit wird der Einsatzbe reich der Pumpe verbessert. Zudem wird die Zuverlässigkeit der Entgasung erhöht.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, weisen die Schaufeln 42 des Leitrades 24 jeweils eine Eintrittskante 45 auf, wobei die Schaufeln 42 derart angestellt sind, dass das Medium mit der Geschwindigkeit ci ohne oder nur mit geringem Stoßwinkel auf die Eintrittskan ten 45 trifft und in das Leitrad 22 einströmt. Die Schaufeln 42 weisen eine Krümmung auf und lenken die Strömung derart um, dass die Umfangsgeschwindigkeit in eine mög lichst achsparallele Austrittsgeschwindigkeit C2 umgelenkt wird. Ohne eine derartige Umlenkung muss die nach dem Laufrad 6 vorhandene Umfangsgeschwindigkeit als Verlust betrachtet werden, wobei sich aus dem Geschwindigkeit-Druck-Äquivalent ein Druckverlust bestimmen lässt.

Im weiteren Strömungsverlauf gelangt das Gas in den ersten Anschlussstutzen 35 und wird entweder in die Umgebung oder in eine nicht gezeigte Gasaufnahmevorrichtung abgeführt. Gegebenenfalls mit in den Gassammelraum 22 geströmtes flüssiges Medium kann über den zweiten Anschlussstutzen 37 nahe dem tiefsten Punkt des zweiten Pum pengehäuseteils 7 abgeleitet und an geeigneter Stelle wieder dem zu fördernden Me dium zugeführt werden.