DE102006061971A1

DE102006061971A1 - Double flow screw-spindle pump for feeding e.g. multi-phase mixtures of crude oil and petroleum, has drive spindle and running spindle with profiled stacks, which are designed such that feeding chambers are opened in time-shifted manner

Info

Publication number: DE102006061971A1
Application number: DE200610061971
Authority: DE
Inventors: Roland Maurischat; Ernst Dr. Rothstein
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-26

Abstract

The pump (1) has a housing (2) in which a drive spindle (3) and a running spindle (4) are accommodated. The spindles form sealed feeding chambers, which are engaged with each other and are opposite to each other in the housing. Profiled stacks (10, 11) of the spindles are designed such that the feeding chambers are opened in a time-shifted manner. Sections of the stacks are asymmetrically formed. The stacks are rotated around 45 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft eine doppelflutige Schraubenspindelpumpe, insbesondere zur Förderung von Mehrphasengemischen, mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Antriebsspindel und wenigstens eine Laufspindel aufgenommen ist, die ineinander greifen und mit dem Gehäuse einander gegenüberliegende Förderkammern bilden.The The invention relates to a double-flow screw pump, in particular to promote of multi-phase mixtures, with a housing in which at least one Drive spindle and at least one spindle is added, the mesh with each other and with the housing opposite each other delivery chambers form.

Schraubenspindelpumpen werden bei vielfältigen Anwendungen eingesetzt, um Fluide zu fördern. Dabei kann es sich sowohl um einphasige Medien wie zum Beispiel Rohöl oder Erdöl handeln, in vielen Fällen liegen jedoch auch Mehrphasengemische vor, bei denen zum Beispiel Rohöl und Erdgas gemeinsam gefördert werden.Screw pumps become diverse Applications used to promote fluids. It can be both to deal with single-phase media such as crude oil or petroleum, in many cases lie However, also multi-phase mixtures in which, for example, crude oil and natural gas in common promoted become.

Herkömmliche Schraubenspindelpumpen können zweispindelig ausgeführt und dadurch hydraulisch schubausgeglichen sein. Sie zeichnen sich durch einen berührungslosen Lauf des Spindelpaketes aus, bei dem jeglicher Kontakt des Spindelpaketes mit dem Gehäuse vermieden ist. Durch die Profilgeometrie der beiden sich drehenden Spindeln werden abgedichtete Kammern gebildet. Die Spindeln können beispielsweise zweigängig ausgebildet sein, die zweigängige Antriebsspindel rotiert dabei dichtkämmend mit der zweigängigen Laufspindel im Pumpengehäuse, die das Spindelpaket mit engem Spiel umschließt. Die Schraubenspindelpumpe fördert das Medium dabei kontinuierlich von den beiden Seiten zum Druckraum.conventional Screw pumps can two-spindle design and thereby hydraulically shear balanced. They stand out a non-contact Run the spindle package, in which any contact of the spindle package with the housing is avoided. Due to the profile geometry of the two rotating Spindles are formed sealed chambers. The spindles can, for example double thread be trained, the two-string The drive spindle rotates tightly with the double-flighted spindle in the pump housing, which encloses the spindle package with tight play. The screw pump promotes the medium thereby continuously from the two sides to the pressure space.

Wenn Flüssigkeiten gefördert werden, ergibt sich bei Schraubenspindelpumpen normalerweise ein linearer Druckaufbau entlang der Spindelrichtung. Beim Fördern von gasbeladenen Medien kann der Druckaufbau teilweise oder ganz zur Druckseite hin verschoben sein. Dabei kann es vorkommen, dass die Verdichtung der Gasphase teilweise oder vollständig erst beim Öffnen der Förderkammern zur Auslassseite hin erfolgt. Dieser Effekt hat zwei Auswirkungen auf das Verhalten der Schraubenspindelpumpe. Einerseits erhöht das aus der Druckseite in die Förderkammer rückexpandierende Fördermedium die Pulsationsamplitude der Schraubenspindelpumpe. Andererseits alternieren die aus dem Druckaufbau entlang des Spindelprofils resultierenden Reaktionskräfte auf die Spindeln in axialer Richtung und induzieren dadurch eine erzwungene Schwingung der Spindeln in Abhängigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindeln. Beide Effekte können zu inakzeptabel hohen Schwingungen der Schraubenspindelpumpe oder daran angebauter Komponenten führen, die nachteilig sind und eventuell zu einer Verkürzung der Lebensdauer beitragen.If liquids promoted usually results in screw pumps linear pressure build-up along the spindle direction. When promoting gas-laden media, the pressure build-up partially or completely to Be shifted towards the print side. It may happen that the Compression of the gas phase partially or completely only when opening the delivery chambers to the outlet side takes place. This effect has two effects on the behavior of the screw pump. On the one hand, this increases the pressure side in the delivery chamber rear expanding conveying medium the pulsation amplitude of the screw pump. on the other hand alternate the resulting from the pressure build-up along the spindle profile reaction forces on the spindles in the axial direction and thereby induce a forced oscillation of the spindles as a function of the rotational speed the spindles. Both effects can to unacceptably high vibrations of the screw pump or lead components attached thereto, which are disadvantageous and possibly contribute to a shortening of the life.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe anzugeben, bei der die Pulsations- und Schwingwerte bei der Förderung von Mehrphasengemischen verringert sind.Of the Invention is therefore the object of a screw pump specify at which the pulsation and vibration values in the promotion are reduced by multi-phase mixtures.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer doppelflutigen Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Profilpakete der Spindeln derart ausgebildet sind, dass die gegenüberliegenden Förderkammern zeitversetzt öffnen.to solution This task is with a double-flow screw pump of the aforementioned type according to the invention provided that the profile packages the spindles are formed such that the opposite delivery chambers open with a time delay.

Bei herkömmlichen Schraubenspindelpumpen sind die beiden gegenüberliegenden Profilpakete symmetrisch ausgebildet, sodass die Förderkammern jeweils gleichzeitig öffnen und schließen, wodurch sich die beschriebenen Schwingungen und Resonanzeffekte ergeben. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die unerwünschten Pulsationen, Schwingungen und Resonanzerscheinungen erheblich verringert oder sogar vollständig vermieden werden können, wenn die Profilpakete so gestaltet sind, dass die gegenüberliegenden Förderkammern zeitversetzt öffnen. Durch diese Modifikation kann eine Halbierung der Pulsations- und Vibrationsamplituden erzielt werden. Die Tatsache, dass sich die Frequenz dieser Schwingungen dadurch verdoppelt, ist nicht nachteilig. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch das zeitversetzte Öffnen der Förderkammern auch in angebauten oder nachgeschalteten Komponenten, z. B. in einem Rohrleitungssystem, Resonanzerscheinungen verringert oder ganz ausgeschlossen werden.at usual Screw pumps are the two opposite profile packages symmetrical trained so that the delivery chambers open simultaneously and close, resulting in the described vibration and resonance effects result. The invention is based on the recognition that the undesirable Pulsations, vibrations and resonance phenomena significantly reduced or even completely can be avoided if the profile packages are designed so that the opposite delivery chambers open with a time delay. This modification can halve the pulsation and Vibration amplitudes are achieved. The fact that the Frequency of these oscillations doubled, is not detrimental. Another advantage is the fact that the time-shifted opening of the delivery chambers also in attached or downstream components, eg. In one Piping system, reduced or completely eliminated resonance phenomena become.

Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann das zeitversetzte Öffnen der Förderkammern bewirkt werden, indem die beiden gegenüberliegenden Abschnitte der Profilpakete unsymmetrisch ausgebildet sind. Dadurch öffnen die gegenüberliegenden Förderkammern zwingend zeitversetzt, sodass sich der gewünschte Effekt einstellt.at the screw pump according to the invention can the time-delayed opening the funding chambers be effected by the two opposite sections of the Profile packages are formed asymmetrically. This will open the opposite delivery chambers compellingly time-delayed, so that the desired effect occurs.

Gemäß einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann wenigstens ein Profilpaket axial abgedreht sein. Dazu wird ein herkömmliches, symmetrisches Profilpaket spanend bearbeitet, sodass das Öffnen und Schließen der entsprechenden Förderkammer nicht mehr symmetrisch zu der gegenüberliegenden Förderkammer erfolgt.According to one first variant of the screw pump according to the invention can at least one profile package be turned off axially. This is a conventional, symmetrical profile package machined so that the opening and Shut down the corresponding delivery chamber no longer symmetrical to the opposite delivery chamber he follows.

Alternativ kann es bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe vorgesehen sein, dass die einander gegenüberliegenden Abschnitte der Profilpakete gegeneinander verdreht sind. Bei dieser Variante ist eines der Profilpakete gegenüber dem anderen Profilpaket um einen Winkel von 30 bis 60° verdreht, vorzugsweise beträgt die Verdrehung der Profilpakete 45°.alternative it can in the screw pump according to the invention be provided that the opposite sections of the profile packages are twisted against each other. In this variant is one of the profile packages across from the other profile package is rotated by an angle of 30 to 60 °, preferably the rotation of the profile packages 45 °.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the figures. The figu ren are schematic representations and show:

1 eine erfindungsgemäße doppelflutige Schraubenspindelpumpe in einer teilweise geschnittenen Ansicht; und 1 a double-screw screw pump according to the invention in a partially sectioned view; and

2 die Laufspindel der Schraubenspindelpumpe von 1. 2 the spindle of the screw pump of 1 ,

Die in 1 gezeigte Schraubenspindelpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem eine Antriebsspindel 3 und eine Laufspindel 4 berührungslos ineinander kämmen. Durch die Profilgeometrie der beiden sich drehenden Spindeln 3, 4 werden bei der Drehung zusammen mit dem Gehäuse 2 abgedichtete Förderkammern gebildet. Die zweigängige Antriebsspindel 3 rotiert dichtkämmend mit der zweigängigen Laufspindel 4 im Gehäuse 2, die das Spindelpaket mit engem Spiel umschließt. Die Antriebsspindel 3 wird von einem externen, nicht dargestellten Antrieb gedreht, über ein Zahnradgetriebe 5 sind die Bewegungen der Spindeln 3, 4 mitein ander gekoppelt. Das zu fördernde Medium gelangt von den beiden Saugseiten 6, 7 kontinuierlich in axialer Richtung zum Druckraum 8, ohne dass dabei Turbulenzen entstehen. Das geförderte Medium tritt durch einen Auslass 9 aus dem Gehäuse 2 aus. Die weiteren in 1 gezeigten Bestandteile der Schraubenspindelpumpe 1, insbesondere die Lagerung der Spindeln 3, 4 sowie die Komponenten für die Schmierung rotierenden Bauteile sind an sich bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben.In the 1 shown screw pump 1 includes a housing 2 in which a drive spindle 3 and a running spindle 4 Comb without contact into each other. Due to the profile geometry of the two rotating spindles 3 . 4 be in rotation together with the case 2 formed sealed delivery chambers. The double-threaded drive spindle 3 rotates tightly with the double-flighted spindle 4 in the case 2 , which encloses the spindle package with close clearance. The drive spindle 3 is rotated by an external drive, not shown, via a gear transmission 5 are the movements of the spindles 3 . 4 coupled with each other. The medium to be delivered passes from the two suction sides 6 . 7 continuously in the axial direction to the pressure chamber 8th without causing turbulence. The pumped medium passes through an outlet 9 out of the case 2 out. The others in 1 shown components of the screw pump 1 , in particular the storage of the spindles 3 . 4 as well as the components for the lubrication rotating components are known per se and are not described in detail here.

2 zeigt die Laufspindel 4, die gegenüberliegende Profilpakete 10, 11 aufweist. Bei herkömmlichen Schraubenspindelpumpen sind die gegenüberliegenden Profilpakete symmetrisch aufgebaut, sodass das Öffnen und Schließend der gegenüberliegenden Förderkammern jeweils synchron erfolgt. Wie in 2 zu sehen ist, sind die Endabschnitte der Profilpakete 10, 11 im Bereich des Druckraums 8 unsymmetrisch ausgebildet. Zur Herstellung der in 2 gezeigten Laufspindel wurde eine herkömmliche Laufspindel in dem Bereich 12 axial abgefräst, sodass sich der Profilstart 13 im rechten Abschnitt an einer anderen Stelle als der Profilstart 14 im linken Abschnitt befindet. Dieser Unterschied, der auch als Verdrehung oder Winkelversatz angesehen werden kann, beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 45°, in der Praxis liegt die Verdrehung vorzugsweise zwischen 30 und 60°. 2 shows the spindle 4 , the opposite profile packages 10 . 11 having. In conventional screw pumps, the opposing profile packs are constructed symmetrically, so that the opening and closing of the opposite delivery chambers takes place synchronously. As in 2 can be seen, are the end sections of the profile packages 10 . 11 in the area of the pressure chamber 8th asymmetrically formed. For the production of in 2 The running spindle shown was a conventional running spindle in the range 12 axially milled off, so that the profile start 13 in the right section at a different place than the profile start 14 located in the left section. This difference, which can also be regarded as a rotation or angular offset, is approximately 45 ° in the exemplary embodiment shown; in practice, the rotation is preferably between 30 and 60 °.

Durch die Modifikation der Profilpakete 10, 11 wird ein zeitversetztes Öffnen der gegenüberliegenden Förderkammern erreicht. Versuche haben gezeigt, dass die Pulsations- und Vibrationsamplituden dadurch etwa halbiert werden können, als weiterer positiver Effekt werden Resonanzerscheinungen in angebauten Bauteilen, etwa Rohrleitungen, verringert oder vollständig vermieden.By modifying the profile packages 10 . 11 a time-delayed opening of the opposite delivery chambers is achieved. Experiments have shown that the pulsation and vibration amplitudes can be approximately halved as a result, as a further positive effect, resonance phenomena in mounted components, such as pipelines, reduced or completely avoided.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann auch bei anders aufgebauten Schraubenspindelpumpen eingesetzt werden, beispielsweise bei Pumpen, die drei oder mehr Spindeln aufweisen. Daneben sind Ausführungen denkbar, bei denen die Spindeln im Vergleich zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel entgegengesetzt laufen, sodass das geförderte Medium jeweils von der Mitte nach außen transportiert wird, in diesem Fall ist wenigstens ein Profilpaket an seinem äußeren Ende modifiziert, zum Beispiel durch Abfräsen.The The principle underlying the invention can also be constructed differently Screw pumps are used, for example in pumps, which have three or more spindles. There are also versions conceivable in which the spindles compared to the illustrated embodiment Run countercurrently, so that the funded medium each of the Transported to the middle is, in this case, at least one profile package at its outer end modified, for example by milling.

Claims

Double-flow screw pump, in particular for conveying multiphase mixtures, with a housing, in which at least one drive spindle and at least one drive spindle are received, which engage with one another and form delivery chambers which are opposite one another, characterized in that the profile packs ( 10 . 11 ) of the spindles ( 3 . 4 ) are designed such that the opposite delivery chambers open with a time delay.

Screw pump according to claim 1, characterized in that the two opposite sections of the profile packages ( 10 . 11 ) are formed asymmetrically.

Screw pump according to claim 2, characterized in that at least one profile package ( 11 ) is turned off axially.

Screw pump according to claim 2, characterized in that the opposing sections of the profile packages ( 10 . 11 ) are twisted against each other.

Screw pump according to claim 4, characterized in that the rotation of the profile packages ( 10 . 11 ) Is 30 to 60 °, preferably 45 °.