DE102005037118B3

DE102005037118B3 - Double-flow screw pump with manifold bearings for supplying single/multi-phase mixtures has a drive spindle and a main arbor each with a central arrangement of bearings and screw-shaped workings

Info

Publication number: DE102005037118B3
Application number: DE200510037118
Authority: DE
Inventors: Reinhold Bimüller; Heiko Hartmann
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz Pumpen GmbH
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-08-04
Also published as: WO2007014540A1

Abstract

Each spindle (5,7) has floating ring seals (27,30) for sealing a central arrangement of bearings (22,23), which has inflow (12,13) and outflow (14,15) channels available for supplying oil. Oil pressure that prevails in the central arrangement of bearings during operation is higher than the outflow pressure in the double-flow screw pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrfach gelagerte zweiflutige Schraubenspindelpumpe zur Förderung von Ein- und Mehrphasengemischen, mit wenigstens einer Antriebsspindel und wenigstens einer Laufspindel, die jeweils eine Mittenlagerung und beidseitig angeordnete, ineinander greifende schraubenförmige Wirkpakete aufweisen.The The invention relates to a multi-bearing twin-screw pump to promote of single and multi-phase mixtures, with at least one drive spindle and at least one spindle, each having a center bearing and two-sided, interlocking helical active packets exhibit.

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.

Eine zweiflutige Schraubenspindelpumpe ist bereits aus der DE 68 10 168 bekannt. Um zu verhindern, dass die bei hohen Differenzdrücken auftretenden Kräfte und Momente zu einer Durchbiegung der Spindeln führen, wird dort vorgeschlagen, die Spindeln im mittleren Bereich radial zu lagern. Diese Lagerung unterbindet eine radiale Verschiebung des mittleren Bereichs der Spindeln und verhindert damit eine Vergrößerung der Spaltmaße zwischen den schraubenförmigen Förderelementen der Wirkpakete und dem Pumpengehäuse bzw. Gehäuseeinsatz. Ebenso werden Berührungen der Förderelemente mit dem Gehäuse oder dem Gehäuseeinsatz vermieden.A twin-screw pump is already out of the DE 68 10 168 known. In order to prevent the forces and moments occurring at high differential pressures lead to a deflection of the spindles, there is proposed to store the spindles in the central region radially. This storage prevents a radial displacement of the central region of the spindles and thus prevents an increase in the gap dimensions between the helical conveying elements of the active packages and the pump housing or housing insert. Likewise, contacts of the conveyor elements with the housing or the housing insert are avoided.

Aus der US 6 413 065 B1 ist eine mehrfach gelagerte zweiflutige Schraubenspindelpumpe mit einer Arbeitsspindel und einer Laufspindel bekannt. Im Bereich der Mittenlagerung sind beidseitig angeordnete schraubenförmige Wirkpakete vorgesehen, wobei die Mittenlagerung durch Labyrinthdichtungen abgedichtet ist.From the US Pat. No. 6,413,065 B1 is a multi-bearing twin-screw pump with a work spindle and a spindle known. In the area of the center bearing arranged on both sides helical active packets are provided, the center bearing is sealed by labyrinth seals.

In der DE 835 834 C wird eine Schraubenpumpe vorgeschlagen, bei der die Arbeitsspindel und die Leitspindel eine Kugellager aufweisende Mittenlagerung aufweisen.In the DE 835 834 C a screw pump is proposed in which the work spindle and the lead screw have a ball bearing having central bearing.

Zur Drehmomentübertragung ist zumeist ein Getriebe vorgesehen, welches einstellbar ist und für einen berührungsfreien Lauf der Spindelflanken im Wirksystem sorgt.to torque transmission is usually a gear provided, which is adjustable and for one contactless Running the spindle edges in the active system provides.

Schraubenspindelpumpen werden so konzipiert, dass sie während einer langen Betriebsdauer, die typischerweise mindestens 25.000 Stunden beträgt, ohne Wartung der Bauteile betrieben werden können. Gleichzeitig muss die Schraubenspindelpumpe für extreme Umgebungsbedingungen geeignet sein.Screw pumps are designed to be used during a long service life, which is typically at least 25,000 Hours, can be operated without maintenance of the components. At the same time, the Screw pump for be suitable for extreme environmental conditions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe zu schaffen, die bei einfacher Fertigung und Montage eine hohe Zuverlässigkeit und auch bei extremen Umwelt- und Einsatzbedingungen eine hohe störungsfreie Nutzungsdauer gewährleistet.Of the Invention is therefore the object of a screw pump to create, with ease of manufacture and assembly, a high level of reliability and even in extreme environmental and operating conditions a high trouble-free Service life guaranteed.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass jede Spindel die Mittenlagerung abdichtende Gleitringdichtungen aufweist und die Mittenlagerung über einen Zufluss- und einen Abflusskanal zur Ölversorgung verfügt, wobei die Schraubenspindelpumpe so ausgebildet ist, dass während des Betriebs der in der Mittenlagerung herrschende Öldruck höher als der Auslassdruck der Schraubenspindelpumpe ist.to solution This problem is with a screw pump of the beginning mentioned type provided according to the invention, that each spindle has the center bearing sealing mechanical seals and the center storage over an inflow and outflow channel for oil supply has, wherein the screw pump is designed so that during the Operating the oil pressure prevailing in the center bearing higher than the outlet pressure of the Screw pump is.

Die Gleitringdichtungen schützen die Mittenlagerung der Spindeln vor dem geförderten Fluid, das aufgrund der Gleitringdichtungen nicht bis zu den Lagerstellen gelangen kann.The Protect mechanical seals the center bearing of the spindles before the pumped fluid due to the mechanical seals can not reach the bearings.

Um eine lange Lebensdauer der Lager sicherzustellen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens einem Lager, vorzugsweise allen Lagern, ein Zufluss- und ein Abflusskanal zur Ölversorgung zugeordnet ist. Über die Ölkanäle können die Lager kontinuierlich mit Öldruck versorgt und durchströmt werden, sodass deren Schmierung und Wärmeabfuhr auch dann gewährleistet ist, wenn die erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe ein Öl-Gas-Gemisch oder etwa Erdgas fördert.Around To ensure a long life of the bearings, it is provided according to the invention that at least one camp, preferably all camps, an inflow and a drainage channel for oil supply assigned. about the oil channels can the Bearings continuously with oil pressure supplied and flows through so that their lubrication and heat dissipation guaranteed even then is when the screw pump according to the invention an oil-gas mixture or promoting natural gas.

Der in dem Lager herrschende Öldruck ist dabei höher als der Auslassdruck der Schraubenspindelpumpe. Dadurch wird sichergestellt, dass das geförderte Medium unter keinen Umständen durch die Dichtungen zum Lager vordringen kann. Stattdessen bewirkt der im Lagerbereich vorliegende Überdruck des Öls eine besonders wirksame Lagerabdichtung.Of the in the camp prevailing oil pressure is higher as the outlet pressure of the screw pump. This will ensure that the sponsored Medium under any circumstances can penetrate through the seals to the camp. Instead, it works the overpressure in the storage area of the oil a particularly effective bearing seal.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Gleitringdichtungen mit geteilten Ringelementen und Dichtungsteilen ausgebildet sind. In diesem Fall können die Spindeln jeweils einstückig hergestellt werden, die geteilten Gleitringdichtungen werden bei der Montage angebracht. Es sind allerdings auch Ausführungen denkbar, bei denen die Gleitringdichtungen mit einteiligen Ringelementen und Dichtungsteilen und die Spindeln zwei- oder mehrteilig ausgebildet sind.According to one Further development of the invention it can be provided that the mechanical seals are formed with split ring elements and sealing parts. In this case, you can the spindles in one piece be prepared, the split mechanical seals are at the assembly attached. However, there are also versions conceivable in which the mechanical seals with one-piece ring elements and sealing parts and the spindles two or more parts are.

Eine besonders hohe Betriebssicherheit wird erzielt, wenn die Spindeln der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe an der Antriebsseite vor und hinter einem Getriebe, im mittleren Bereich und im Endbereich gelagert sind. Damit ergeben sich mindestens vier Lagerstellen je Spindel, durch die unzulässige Radialbewegungen durch Radialkräfte vermieden werden.A particularly high level of operational reliability is achieved when the spindles of the screw pump according to the invention on the drive side in front of and behind a transmission, in the central region and are stored in the end. This results in at least four bearings per spindle, are avoided by the inadmissible radial movements by radial forces.

Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann wenigstens ein Lager als Axiallager, vorzugsweise als Axialgleitlager ausgebildet sein. Beispielsweise kann das an der Außenseite des Getriebes angeordnete Lager als einzelnes Axialgleitlager ausgebildet sein, die übrigen Lager können dann als Radialgleitlager ausgebildet sein. Alternativ kann ein kombiniertes Axial- und Radiallager (Kombinationslager) vorgesehen sein.at the screw pump according to the invention can at least one bearing as thrust bearing, preferably as Axialgleitlager be educated. For example, that may be on the outside the transmission arranged bearings designed as a single Axialgleitlager be the rest Stock can then be designed as a radial sliding bearing. Alternatively, a Combined axial and radial bearings (combination bearing) provided be.

Es wird bevorzugt, dass die Lager der Spindeln als Gleitlager ausgebildet sind, alternativ können jedoch auch fallweise Wälzlager eingesetzt werden.It It is preferred that the bearings of the spindles formed as a plain bearing are, alternatively, can but also occasionally rolling bearings be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Ölversorgung für ein Lager einstellbar oder regelbar ist. Vorzugsweise kann dies über eine Drosseleinheit oder eine Regelventileinheit erzielt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Regelventil differenzdruckgeregelt ist.In Another embodiment of the invention may be provided that the oil supply for a Stock is adjustable or adjustable. Preferably this can be done via a Throttle unit or a control valve unit can be achieved. It can also be provided that the control valve differential pressure controlled is.

An der Antriebs- bzw. Endseite der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann ein ölgefülltes und unter einem erhöhten Druck stehendes Getriebe angebracht sein. Da das Getriebe vollkommen ölgefüllt ist, ist ein Ausgleichsvolumen vorgesehen. Durch die permanente Umwälzung des Getriebeöls kann Reibungswärme von den Getrieberädern abgeführt werden. Der erhöhte Öldruck im Inneren des Getriebes verhindert, dass das geförderte Medium oder andere Stoffe in das Getriebe eindringen können. Die Geometrie des Getriebegehäuses ist den physikalischen Bedingungen des erhöhten Öldrucks angepasst.At the drive or end side of the screw pump according to the invention can an oil filled and under an elevated Be mounted pressure-transmitting gear. Since the gearbox is completely filled with oil, a compensation volume is provided. Through the permanent upheaval of the transmission oil can frictional heat from the gears dissipated become. The increased oil pressure in the Inside the gearbox prevents the conveyed medium or other substances can penetrate into the transmission. The geometry of the gearbox is adapted to the physical conditions of increased oil pressure.

Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Schraubenspindelpumpe mehrere Laufspindeln aufweist. Beispielsweise können zwei Laufspindeln vorgesehen sein, die an gegenüber liegenden Seiten der Antriebsspindel angeordnet sind. Daneben sind Varianten mit drei oder mehr Laufspindeln denkbar.According to one further, particularly preferred embodiment of the invention can it can be provided that the screw pump several spindles having. For example, you can two spindles may be provided on opposite sides of the drive spindle are arranged. There are also variants with three or more spindles conceivable.

Um die Montierbarkeit zu erhöhen, kann ein geteiltes Pumpengehäuse oder ein vorzugsweise axial geteilter Gehäuseeinsatz vorgesehen sein.Around to increase the mountability, can be a split pump housing or a preferably axially divided housing insert may be provided.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur erläutert.Further Advantages and details of the invention will become apparent from an embodiment explained with reference to the figure.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße zweiflutige Schraubenspindelpumpe in einer geschnittenen Ansicht.The FIG. 1 shows a double-flowed bottle according to the invention Screw pump in a sectioned view.

Die in der Figur gezeigte Schraubenspindelpumpe 1 ist als zweiflutige Schraubenspindelpumpe ausgebildet, bei der das geförderte Medium über Kanäle 2, 3 im Außengehäuse 4 angesaugt oder zugeströmt wird. Bei anderen Ausführungen kann lediglich ein einziger Zulaufkanal vorgesehen sein.The screw pump shown in the figure 1 is designed as a twin-screw pump, in which the pumped medium via channels 2 . 3 in the outer housing 4 sucked in or is streamed. In other embodiments, only a single inlet channel can be provided.

Eine Antriebsspindel 5 ist mit Zahnrädern 6 eines Getriebes verbunden, durch das eine Laufspindel 7 angetrieben wird. Der Antrieb der Schraubenspindelpumpe 1 erfolgt über einen in der Figur nicht dargestellten Antrieb, der mit dem freien Ende 8 der Antriebsspindel 5 gekoppelt ist. Die Montage der Schraubenspindelpumpe 1 wird durch das geteilte Pumpengehäuse erleichtert.A drive spindle 5 is with gears 6 connected by a transmission, through which a running spindle 7 is driven. The drive of the screw pump 1 takes place via a drive, not shown in the figure, with the free end 8th the drive spindle 5 is coupled. The assembly of the screw pump 1 is facilitated by the split pump housing.

Der die Zahnräder 6 umgebende Innenraum 9 ist mit Öl gefüllt, das unter einem bestimmten Druck steht, um z. B. das Eindringen von Flüssigkeiten zu verhindern. Da das Getriebe vollständig mit Öl gefüllt sein kann, ist ein Ausgleichsvolumen erforderlich. Die Ölfüllung bewirkt die Abführung der Reibungswärme nach außen.The gears 6 surrounding interior 9 is filled with oil that is under a certain pressure to z. B. to prevent the ingress of liquids. Since the gearbox can be completely filled with oil, a compensation volume is required. The oil filling causes the removal of frictional heat to the outside.

Die Antriebsspindel 5 ist an ihrem äußeren Ende in einem Radialgleitlager 10 gelagert, die Laufspindel 7 ist an ihrem äußeren Ende in einem Axialgleitlager 11 gelagert. Beide Gleitlager 10, 11 sind mit Zufluss- und Abflusskanälen 12, 13 bzw. 14, 15 verbunden, über die kontinuierlich Öl zur Schmierung der Gleitlager 10, 11 zu- bzw. abgeführt wird. Die Ölzufuhr erfolgt über ein separates, in der Figur nicht dargestelltes Versorgungssystem. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine Zirkulation im Schmierölkreislauf, durch den die permanente Schmierung der Lagerstellen sichergestellt wird.The drive spindle 5 is at its outer end in a radial sliding bearing 10 stored, the spindle 7 is at its outer end in an axial sliding bearing 11 stored. Both plain bearings 10 . 11 are with inflow and outflow channels 12 . 13 respectively. 14 . 15 connected, over which continuously oil for lubrication of the plain bearings 10 . 11 is added or removed. The oil is supplied via a separate, not shown in the figure supply system. These measures result in a circulation in the lubricating oil circuit, through which the permanent lubrication of the bearings is ensured.

An der gegenüberliegenden Seite der Zahnräder 6 befindet sich eine zweite Lagerstelle für die Spindeln 5, 7, mit Radialgleitlagern 16, 17. Auch diese Radialgleitlager 16, 17 sind mit Zufluss- und Abflusskanälen versehen, um eine kontinuierliche Schmierung zu gewährleisten. Die Zufluss- und Abflusskanäle können beliebig angeordnet sein.On the opposite side of the gears 6 There is a second bearing for the spindles 5 . 7 , with radial plain bearings 16 . 17 , Also these radial plain bearings 16 . 17 are provided with inflow and outflow channels to ensure continuous lubrication. The inflow and outflow channels can be arranged as desired.

Um zu verhindern, dass das geförderte Medium zu den Radialgleitlagern 16, 17 vordringt, ist an der Antriebsspindel 5 und der Laufspindel 7 jeweils eine Gleitringdichtung 18 vorgesehen. Diese Gleitringdichtungen sind besonders zuverlässig und dichten die Radialgleitlager 16, 17 auch z. B. bei Umkehrdruck gegenüber dem geförderten Medium ab.To prevent the conveyed medium to the radial plain bearings 16 . 17 penetrates, is at the drive spindle 5 and the spindle 7 one mechanical seal each 18 intended. These mechanical seals are particularly reliable and seal the radial plain bearings 16 . 17 also z. B. at reverse pressure against the pumped medium.

An die Gleitringdichtungen 18 schließen sich in Axialrichtung die Wirkpakete 19, 20 an. Die Wirkpakete 19, 20 umfassen ineinander greifende, schraubenförmige Förderelemente und bilden gemeinsam mit den entsprechenden Gehäuseabschnitten den Druckraum der Schraubenspindelpumpe 1. Das geförderte Medium wird dabei kontinuierlich axial zur Mitte der Pumpe hin gefördert und verlässt die Schraubenspindelpumpe 1 über einen Auslass 21. Die Antriebsspindel 5 und die Laufspindel 7 weisen eine Mittenlagerung auf, die durch Radialgleitlager 22, 23 gebildet wird. Die Radialgleitlager 22, 23 und die zugehörigen Gleitringdichtungen 27, 30 sind geteilt ausgebildet, sodass sie auch bei Spindeln 5, 7 mit integralen Wirkpaketen 19, 20, 24, 25 eingesetzt werden können.To the mechanical seals 18 close in the axial direction, the active packets 19 . 20 at. The effective packages 19 . 20 comprise intermeshing, helical conveying elements and together with the corresponding housing sections form the pressure space of the screw pump 1 , The pumped medium is continuously fed axially towards the center of the pump and leaves the screw pump 1 via an outlet 21 , The drive spindle 5 and the spindle 7 have a center bearing, which by radial sliding bearings 22 . 23 is formed. The radial plain bearings 22 . 23 and the associated mechanical seals 27 . 30 They are split, so they work with spindles 5 . 7 with integral action packages 19 . 20 . 24 . 25 can be used.

Die Spindeln 5, 7 sind in Radialrichtung näherungsweise ortsfest, sodass trotz der hohen wirkenden Kräfte und Momente ein kontinuierlicher Dichtspalt zwischen den schraubenförmigen Förderelementen und dem Inneren des Pumpengehäuses gewährleistet ist. Die Einhaltung des vorgesehenen Dichtspalts führt zu einem hohen Wirkungsgrad.The spindles 5 . 7 are approximately stationary in the radial direction, so that despite the high-acting forces and moments, a continuous sealing gap between the helical conveying elements and the interior of the pump housing is ensured. Compliance with the intended sealing gap leads to a high efficiency.

Wie in der Figur erkennbar ist, sind die Spindeln 5, 7 und die zugehörigen Lagerdichtungen praktisch symmetrisch zu einer gedachten Mittellinie ausgebildet. Dementsprechend weist auch das in der Figur links eingezeichnete Wirkpaket 24, 25 an beiden Seiten Gleitringdichtungen 26, 27 auf. Am linken Ende der Antriebsspindel 5 und der Laufspindel 7 befinden sich Radialgleitlager 28, 29.As can be seen in the figure, the spindles are 5 . 7 and the associated bearing seals formed virtually symmetrical to an imaginary center line. Accordingly, the action package drawn on the left in the figure also has 24 . 25 on both sides mechanical seals 26 . 27 on. At the left end of the drive spindle 5 and the spindle 7 are radial plain bearings 28 . 29 ,

Claims

Multi-bearing twin-screw pump for pumping single- and multi-phase mixtures, with at least one drive spindle ( 5 ) and at least one running spindle ( 7 ), each having a center bearing ( 22 . 23 ) and arranged on both sides, interlocking helical active packets ( 19 . 20 . 24 . 25 ), characterized in that each spindle ( 5 . 7 ) the center bearing ( 22 . 23 ) sealing mechanical seals ( 27 . 30 ) and the center bearing ( 22 . 23 ) via an inflow and outflow channel ( 12 . 13 . 14 . 15 ) to the oil supply, the screw pump ( 1 ) is designed so that during operation of the in the middle storage ( 22 . 23 ) prevailing oil pressure higher than the outlet pressure of the screw pump ( 1 ).

Screw pump according to claim 1, characterized in that the mechanical seals ( 27 . 30 ) are formed in a one-piece spindle with divided ring elements and sealing elements and in a multi-part spindle with undivided ring and sealing elements.

Screw pump according to one of the preceding Claims, characterized in that the drive side, an oil-filled and under an increased pressure standing gear is attached.

Screw pump according to claim 3, characterized in that the spindles ( 5 . 7 ) are mounted on the drive side in front of and behind a transmission, in the middle region and in the end region.

Screw pump according to claim 4, characterized in that that at least one of the bearings as a thrust bearing or as a combination bearing is designed for receiving axial or radial forces.

Screw pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bearings of the spindles ( 5 . 7 ) are designed as plain bearings or roller bearings.

Screw pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the oil supply for a warehouse is adjustable or adjustable.

Screw pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a plurality of running spindles.

Screw pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that it is a split pump housing or a split housing insert having.