EP0699276B1 - Pumpverfahren zum betreiben einer multiphasen-schraubenspindelpumpe und pumpe - Google Patents

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EP0699276B1
EP0699276B1 EP94913479A EP94913479A EP0699276B1 EP 0699276 B1 EP0699276 B1 EP 0699276B1 EP 94913479 A EP94913479 A EP 94913479A EP 94913479 A EP94913479 A EP 94913479A EP 0699276 B1 EP0699276 B1 EP 0699276B1
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EP
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liquid
phase
flow
delivery
screw pump
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EP94913479A
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EP0699276A1 (de
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Gerhard Rohlfing
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ITT Bornemann GmbH
Original Assignee
Joh Heinr Bornemann GmbH
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    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/13—Kind or type mixed, e.g. two-phase fluid

Definitions

  • the invention relates to a pumping method for operating a multi-phase screw pump with at least one feed screw, which is enclosed by a housing which has at least one suction port and at least one pressure port, the medium drawn in a low-pulsation continuous flow moving parallel to the screw shaft and in the pressure port is continuously ejected, the respective liquid phase being separated from the gas phase on the pressure side by reducing the flow rate of the medium flow emerging from the delivery screw and / or specifically deflecting it in its flow direction.
  • the invention further relates to a multi-phase screw pump with at least one feed screw, which is enclosed by a housing which has at least one suction port and at least one pressure port, the suction port being connected to a suction space upstream of the feed screw and the pressure port being connected to a pressure space downstream of the feed screw stand, especially for exercise of a method according to one of the preceding claims, wherein the pressure chamber has devices for separating the respective liquid phase from the gas phase of the medium stream emerging from the screw and a lower section for receiving at least a partial amount of the separated liquid phase.
  • Multiphase is to be understood as a gas-liquid mixture.
  • the liquid In the case of multi-phase transport, in particular with high gas rates or dry running, the liquid is usually discharged completely.
  • the conveying elements then run around without gap-sealing liquid; the pump can no longer build up to full pressure, which causes the delivery to collapse.
  • the compression heat generated by the compression of the gas phase can no longer be sufficiently dissipated. This leads to overheating of the conveying elements and to their thermal expansion, which can result in the pump being destroyed by the start of the housing.
  • the invention has for its object to improve the pumping method described above and the multi-phase screw pump described above so that neither extremely high gas content nor longer dry-running phases lead to an interruption in delivery or damage.
  • a liquid short-circuit line is connected to this lower pressure chamber section, in which the flow velocity approaches zero, which is connected to the suction chamber and together with the conveying elements, a closed circuit for a permanent Sealing forms the required amount of liquid.
  • the delivery flow emerging from the delivery screw on the delivery side is thus separated into its liquid phase and into its gas phase, the phase division present in the delivery flow remaining unchanged, i.e. the separation of the percentage of the phase in the total volume should not be changed.
  • it is further provided to branch off a certain partial quantity from the liquid phase separated on the pressure side and to keep it in a permanent circulation through the pump chamber by returning it to the suction area, in order to ensure sufficient gap sealing there even if the suctioned pumped medium is only a very slight or even at all has no liquid phase.
  • the degree of separation required to achieve the stated task and the amount of liquid to be kept in circulation can be determined on the basis of the housing and flow configuration.
  • the liquid circulation can be metered as a function of the pump differential pressure. However, it is also possible to switch a metering pump or a temperature-controlled valve into the liquid short-circuit line. It is advantageous if about 3% of the normal flow rate is kept in liquid circulation.
  • the flow velocity of the medium emerging from the delivery screw on the pressure side is reduced.
  • this can be done in that the pressure chamber has a cross section that increases in the flow direction of the medium.
  • flow guide devices can be provided in the pressure chamber, which support the separation and / or feed the liquid phase of the medium emerging from the delivery screw against the associated shaft seal and subsequently to the connection area of the liquid short-circuit line.
  • the screw spindle pump shown in FIG. 1 has, as conveying elements, two contactless, opposing pairs of conveying screws which mesh with one another without contact, each of which comprises a right-handed screw 1 and a left-handed screw 2.
  • the axial thrust is balanced by this two-flow arrangement.
  • the torque is transmitted from the drive shaft to the driven shaft by means of a gear transmission 4 arranged outside the pump housing 3, the setting of which ensures the contact-free running of the conveying elements.
  • the pump housing 3 has a suction nozzle 5 and a pressure nozzle 6.
  • the latter can preferably be provided on the top of the pump housing 3.
  • the drawing shows a vertical central section through the screw pump.
  • the representation can also be a horizontal section in which the suction and discharge ports 5, 6 have been Lich opposite, while the two shafts 7,8 are arranged side by side in a common horizontal plane.
  • the medium 9 flowing to the pump through the suction nozzle 5 is supplied in the pump housing 3 in two partial flows to the respective central suction chamber 10, which is connected upstream of the assigned feed screw 1 or 2. Downstream of these feed screws 1, 2 is a pressure chamber 11, which is closed axially outwards by a shaft seal 12, which is used to seal the outer bearing 13.
  • the pressure chamber 11 has a cross section that increases in the flow direction of the medium 9.
  • a liquid short-circuit line 14 is connected to the lowest point of the pressure chamber 11 and is connected to the suction chamber 10.
  • the partial liquid volume flow separated from the conveyed liquid-gas mixture on the pressure side and metered back into the suction area is identified by the arrow 15 and is conveyed again from the suction chamber 10 into the pressure chamber 11 as a liquid circulation.
  • connection of the liquid short-circuit line 14 to the pressure chamber 11 should be arranged so deep that permanent liquid circulation (while avoiding gas entry) is ensured. This degree of separation can be determined from the housing and flow configuration. It has proven to be useful to keep about 3% of the normal flow in the liquid circulation.
  • the liquid level thereby ensured in the pump housing 3 or in the pressure chamber 11 can generally be 1 below the shafts 7, 8.
  • a circulation of the conveying elements with sufficient gap-sealing liquid is also ensured due to the liquid short-circuit line 14 according to the invention if the two shafts 7, 8 lie one above the other in a vertical plane. Because the liquid adhering to the tooth head of the lower feed screw is thrown into the tooth base of the upper feed screw and then migrates along its flanks to the tooth head due to the centrifugal force. As a result, the mesh and tooth head remain permanently wetted. This minimal wetting of the harmful gaps is sufficient to maintain the funding.
  • a correspondingly dimensioned orifice 18 can be connected to the liquid short-circuit line 14 for metering the liquid circulation.
  • liquid circulation provided according to the invention is only advantageous if the liquid phase of the medium to be conveyed is not sufficient, this liquid circulation can be switched on if necessary, for example by a temperature control.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a cross section through a conventional pump housing, which is also intended for the installation of two opposing pairs of feed screws according to Figure 1.
  • the fluid is conveyed axially from the outside to the center of the pump into a pressure chamber 11, which is directly downstream of the delivery screws and merges into a pressure slot 16 arranged approximately centrally in the pump housing.
  • the flow velocity in the pressure chamber 11 and pressure slot 16 in the middle of the pump in such embodiments is approximately 3 to 8 m / s.
  • FIG. 2 shows that the pressure chamber 11 in the pump housing 3 also extends below the pairs of delivery screws or the delivery chambers formed by them together with the housing surrounding them.
  • the pressure chamber 11 is thus designed in such a way that in its lower part the flow velocity of the delivery flow emerging from the delivery screw on the pressure side goes to zero. This results in a separation of the liquid from the gas phase due to the density difference.
  • FIG. 2 The configuration shown in FIG. 2 is possible both with a central and lateral pressure space.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Pumpverfahren zum Betreiben einer Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit zumindest einer Förderschraube, die von einem Gehäuse umschlossen ist, das zumindest einen Saugstutzen und zumindest einen Druckstutzen aufweist, wobei das angesaugte Medium in einem pulsationsarmen kontinuierlichen Förderstrom parallel zu der Schraubenwelle fortbewegt und im Druckstutzen kontinuierlich ausgestoßen wird, wobei druckseitig die jeweilige Flüssigkeitsphase von der Gasphase separiert wird, indem der aus der Förderschraube austretende Mediumstrom in seiner Strömungsgeschwindigkeit reduziert und/oder in seiner Strömungsrichtung gezielt umgelenkt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit zumindest einer Förderschraube, die von einem Gehäuse umschlossen ist, das zumindest einen Saugstutzen und zumindest einen Druckstutzen aufweist, wobei der Saugstutzen mit einem der Förderschraube vorgeschalteten Saugraum und der Druckstutzen mit einem der Förderschraube nachgeordneten Druckraum in Verbindung stehen, insbesondere zur Ausübung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckraum Einrichtungen zur Separierung der jeweiligen Flüssigkeitsphase von der Gasphase des aus der Förderschraube austretenden Mediumstromes sowie einen unteren Abschnitt zur Aufnahme von zumindest einer Teilmenge der separierten Flüssigkeitsphase aufweist.
  • Unter "Multiphase" ist ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch zu verstehen. Beim Multiphasentransport, insbesondere mit hohen Gasraten oder Trockenlauf wird üblicherweise die Flüssigkeit vollständig ausgetragen. Die Förderelemente laufen dann ohne spaltabdichtende Flüssigkeit um; die Pumpe kann nicht mehr den vollen Druck aufbauen, was zum Zusammenbruch der Förderung führt. Die durch die Verdichtung der Gasphase entstehende Kompressionswärme kann nicht mehr ausreichend abgeführt werden. Dies führt zu einer Überhitzung der Förderelemente und zu ihrer Wärmeausdehnung, was eine Zerstörung der Pumpe durch Gehäuseanlauf zur Folge haben kann.
  • Ferner tritt bei hohen Gasraten oder Trockenlauf an den Wellendichtungen eine Mangelschmierung auf, die zu einer Überhitzung an den Wellenabdichtungen und damit zu deren Zerstörung führen kann. Denn wenn sich der einlaßseitige Restflüssigkeitsstand auf die Unterkante der Förderschrauben einstellt, liegen die Wellendichtungen trocken; das durch das Fördermedium gebildete Schmiermittel verdampft; die Reibwärme wird nicht mehr abgeführt und führt zur Zerstörung der Wellenabdichtung. Diesem Problem wird derzeit durch Permanentschmierung und -kühlung mit Hilfe eines externen Sperrölaggregates begegnet. Diese Aggregate sind jedoch kostenintensiv und störungsanfällig und beeinträchtigen daher die Wirtschaftlichkeit der in Rede stehenden Pumpen.
  • Das eingangs beschriebene Pumpverfahren sowie die eingangs beschriebene Multiphasen-Schraubenspindelpumpe lassen sich der GB 2 227 057 A entnehmen. Dieses Dokument befaßt sich ebenfalls mit den vorstehend angesprochenen Problemen, die sich bei der Förderung von mehrphasigen Mehrstoffgemischen in Schraubenspindelpumpen ergeben können. Offenbart ist auch bereits der Gedanke, daß permanent Flüssigkeit zur Spaltabdichtung erforderlich ist. Zur Lösung der genannten Probleme wird in der Vorveröffentlichung eine Phasenumwandlung durch Kondensation niedrig siedender Kohlenwasserstoffe vorgeschlagen. Soweit in der Vorveröffentlichung ein "Reservoir" Erwähnung findet, dient dies lediglich dazu, innerhalb der Pumpenkammer einen erforderlichen Flüssigkeitspegel aufrecht zu erhalten. Dieses Reservoir steht nicht in Verbindung mit dem Ansaugbereich der Pumpe sondern nur mit einem an bestimmter Stelle vorgesehenen Druckauslaß des eigentlichen Pumpengehäuses und mit dem Druckstutzen der Pumpe.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Pumpverfahren sowie die eingangs beschriebene Multiphasen-Schraubenspindelpumpe so zu verbessern, daß weder extrem hoher Gasgehalt noch längere Trockenlaufphasen zu einer Unterbrechung der Förderung oder zu Schäden führen.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Pumpverfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der so separierten Flüssigkeitsphase ein Teil-Flüssigkeitsvolumenstrom (Flüssigkeitsumlauf) entnommen, dosiert in den Ansaugbereich zurückgeführt und so in Umlauf gehalten wird, und daß der überschüssige Flüssigkeitsvolumenstrom im Bereich des Druckstutzens wieder mit der zuvor separierten Gasphase zusammengeführt wird.
  • Hinsichtlich der Pumpe wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an diesem unteren Druckraumabschnitt, in dem die Strömungsgeschwindigkeit gegen Null geht, eine Flüssigkeits-Kurzschlußleitung angeschlossen ist, die mit dem Saugraum in Verbindung steht und zusammen mit den Förderelementen einen geschlossenen Umlauf für eine zur permanenten Abdichtung erforderlichen Flüssigkeitsmenge bildet.
  • Gemäß dem wesentlichen Erfindungsgedanken soll also sichergestellt werden, daß in der Pumpe auch bei hohen Gasraten oder zeitlich begrenztem Trockenlauf auseichend Flüssigkeit zur sicheren Funktionserfüllung in der Pumpe verbleibt und nicht ausgetragen wird. Dabei soll diese im Pumpengehäuse verbleibende Flüssigkeit die Wellenabdichtungen - ggf. in Nebelform - permanent ausreichend benetzen.
  • Erfindungsgemäß wird somit der druckseitig aus der Förderschraube austretende Förderstrom in seine Flüssigkeitsphase und in seine Gasphase separiert, wobei die im Förderstrom jeweils vorhandene Phasenaufteilung unverändert bleibt, das heißt durch die Separierung soll der prozentuale Anteil der Phase am Gesamtvolumen nicht verändert werden. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, aus der druckseitig separierten Flüssigkeitsphase eine bestimmte Teilmenge abzuzweigen und durch Rückführung in den Ansaugbereich in einem permanenten Umlauf durch den Pumpenraum hindurchzuhalten, um dort auch dann eine ausreichende Spaltabdichtung zu gewährleisten, wenn das angesaugte Fördermedium nur eine sehr geringe oder auch überhaupt keine Flüssigkeitsphase aufweist.
  • Die erfindungsgemäßen Merkmale werden durch die GB 2 227 057 A auch nicht nahegelegt, da sich durch Versuche nachweisen läßt, daß sich das gemäß der Lehre dieser Vorveröffentlichung gewonne Kondensat gar nicht als Flüssigkeit zurückführen bzw. im Umlauf halten ließe, da das Kondensat bereits vor Eintritt in den Einlaßraum aufgrund des dadurch bedingten Druckabfalls wieder in die Gasphase zurücktritt. Das gewonnene Kondensat eignet sich somit nicht zu der erfindungsgemäßen Spaltabdichtung und Wärmeabfuhr.
  • Der zur Lösung der genannten Aufgabe erforderliche Separationsgrad bzw. die im Umlauf zu haltende Flüssigkeitsmenge lassen sich anhand der Gehäuse- und Strömungskonfiguration bestimmen. Dabei kann die Dosierung des Flüssigkeitsumlaufs in Abhängigkeit von dem Pumpendifferenzdruck erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, in die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung eine Dosierpumpe oder aber ein temperaturgesteuertes Ventil zu schalten. Dabei ist es vorteilhaft, wenn etwa 3 % des normalen Förderstromes im Flüssigkeitsumlauf gehalten wird.
  • Um im Druckraum eine Separierung der Flüssigkeitsphase von der Gasphase des geförderten Mediums zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des druckseitig aus der Förderschraube austretenden Mediums reduziert wird. Dies kann vorrichtungsmäßig dadurch geschehen, daß der Druckraum einen sich in Durchströmrichtung des Mediums gesehen vergrößernden Querschnitt aufweist. Ferner können im Druckraum Strömungsleiteinrichtungen vorgesehen sein, die die Separation unterstützen und/oder die aus der Förderschraube austretende Flüssigkeitsphase des Mediums gegen die zugeordnete Wellendichtung und nachfolgend dem Anschlußbereich der Flüssigkeits-Kurzschlußleitung zuführen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1 -
    eine Schraubenspindelpumpe im Längsschnitt;
    Figur 2 -
    in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein Pumpengehäuse abgewandelter Bauart und
    Figur 3 -
    in einer Darstellung gemäß Figur 2 einen Querschnitt durch ein vorbekanntes Pumpengehäuse (Stand der Technik).
  • Die in Figur 1 abgebildete Schraubenspindelpumpe besitzt als Förderelemente zwei berührungslos ineinanderkämmende, gegenläufige Förderschraubenpaare, die jeweils eine rechtsgängige Förderschraube 1 sowie eine linksgängige Förderschraube 2 umfassen. Durch diese zweiströmige Anordnung ist der Axialschub ausgeglichen. Die ineinandergreifenden Förderschrauben bilden zusammen mit dem sie umschließenden Gehäuse 3 einzeln abgeschlossene Förderkammern. Bei Drehung über eine Antriebswelle 7 bewegen sich diese Kammern kontinuierlich und parallel zu den Wellen 7,8 von der Saug- zur Druckseite. Dabei bestimmt die Drehrichtung der Antriebswelle 7 die Fortbewegungseinrichtung der Förderkammern.
  • Die Drehmomentübertragung von der Antriebs- auf die getriebene Welle erfolgt durch ein außerhalb des Pumpengehäuses 3 angeordnetes Zahnradgetriebe 4, dessen Einstellung den berührungsfreien Lauf der Förderelemente gewährleistet.
  • Das Pumpengehäuse 3 weist einen Saugstutzen 5 sowie einen Druckstutzen 6 auf. Letzterer kann vorzugsweise auf der Oberseite des Pumpengehäuses 3 vorgesehen sein. In diesem Fall zeigt die Zeichnung einen lotrechten Mittelschnitt durch die Schraubenspindelpumpe. Die Darstellung kann jedoch auch ein Horizontalschnitt sein, bei dem sich Saug- und Druckstutzen 5,6 seit lich gegenüberliegen, während die beiden Wellen 7,8 in einer gemeinsamen Horizontalebene nebeneinander angeordnet sind.
  • Das der Pumpe durch den Saugstutzen 5 zufließende Medium 9 wird im Pumpengehäuse 3 in zwei Teilströmen dem jeweils mittigen Saugraum 10 zugeführt, der der zugeordneten Förderschraube 1 bzw. 2 vorgeschaltet ist. Diesen Förderschrauben 1,2 nachgeschaltet ist jeweils ein Druckraum 11, der axial nach außen durch jeweils eine Wellendichtung 12 abgeschlossen ist, die zur Abdichtung der Außenlagerung 13 dient. Der Druckraum 11 weist einen sich in Durchströmrichtung des Mediums 9 gesehen vergrößernden Querschnitt auf.
  • Geht man davon aus, daß die Zeichnung einen lotrechten Längsmittelschnitt zeigt, dann ist am tiefsten Punkt des Druckraumes 11 eine Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 angeschlossen, die mit dem Saugraum 10 in Verbindung steht. Der druckseitig aus dem geförderten Flüssigkeits-Gas-Geschmisch separierte und dosiert in den Ansaugbereich zurückgeführte Teil-Flüssigkeitsvolumenstrom ist mit dem Pfeil 15 gekennzeichnet und wird als Flüssigkeitsumlauf wieder vom Saugraum 10 in den Druckraum 11 gefördert.
  • Aus der Zeichnung wird deutlich, daß die aus der Förderschraube 1,2 austretende Flüssigkeitsphase des Mediums 9 gegen die zugeordnete Wellendichtung 12 geführt wird und dann aufgrund der Schwerkraft in den Anschlußbereich der Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 gelangt. Durch die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts des Druckraumes 11 wird die Strömungsgeschwindigkeit des austretenden Mediums verringert, wodurch die Separierung der Flüssigkeitsphase aus dem geförderten Gemisch begünstigt wird. Die Zuführung der Flüssigkeitsphase in den Anschlußbereich der Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 kann durch in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Strömungsleiteinrichtungen 17 begünstigt werden, die auch zur Unterstützung der Separation sowie zur Regelung des Flüssigkeitsstandes im Druckraum 11 dienen können.
  • Der Anschluß der Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 am Druckraum 11 sollte so tief angeordnet sein, daß permanenter Flüssigkeitsumlauf (unter Vermeidung von Gaseintritt) gewährleistet ist. Dieser Separationsgrad läßt sich anhand der Gehäuse und Strömungskonfiguration bestimmen. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, etwa 3 % des normalen Förderstromes im Flüssigkeitsumlauf zu halten. Der dadurch im Pumpengehäuse 3 bzw. im Druckraum 11 sichergestellte Flüssigkeitspegel kann in der Regel 1 unterhalb der Wellen 7,8 liegen. Die Benetzung der Wellendichtungen 12 in Folge der direkten Anströmung reicht in der Regel für eine ausreichende Schmierung der Wellendichtungen 12 aus. Nur bei besonders empfindlichen Dichtungsmaterialien ist eine permanente Umspülung der Wellendichtungen 12 erforderlich. In diesem Fall empfiehlt sich eine horizontale Anordnung der beiden Wellen 7,8 nebeneinander und ein entsprechend höherer Flüssigkeitspegel im Druckraum 11.
  • Ein Umlauf der Förderelemente mit ausreichend spaltabdichtender Flüssigkeit ist aufgrund der erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 auch dann gewährleistet, wenn die beiden Wellen 7,8 in einer lotrechten Ebene übereinanderliegen. Denn die am Zahnkopf der unteren Förderschraube anhaftende Flüssigkeit wird in den Zahngrund der oberen Förderschraube geschleudert und wandert dann aufgrund der Fliehkraft an deren Flanken entlang zum Zahnkopf. Eingriff und Zahnkopf bleiben dadurch permanent benetzt. Diese Minimalbenetzung der schädlichen Spalte reicht bereits zur Aufrechterhaltung der Förderung aus.
  • Zur Dosierung des Flüssigkeitsumlaufes kann in die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung 14 eine entsprechend dimensionierte Blende 18 geschaltet sein.
  • Da der erfindungsgemäß vorgesehene Flüssigkeitsumlauf nur dann vorteilhaft ist, wenn die Flüssigkeitsphase des zu fördernden Mediums nicht ausreicht, kann dieser Flüssigkeitsumlauf ggf. bei Bedarf zuschaltbar sein, beispielsweise durch eine Temperatursteuerung.
  • Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch ein konventionelles Pumpengehäuse, das ebenfalls zum Einbau von zwei gegenläufigen Förderschraubenpaaren gemäß Figur 1 bestimmt ist. Hier erfolgt die Flüssigkeitsförderung axial gesehen jeweils von außen zur Pumpenmitte in einen den Förderschrauben jeweils unmittelbar nachgeschalteten Druckraum 11, der in einen etwa mittig im Pumpengehäuse angeordneten Druckschlitz 16 übergeht. Die Strömungsgeschwindigkeit im Druckraum 11 und Druckschlitz 16 in der Pumpenmitte liegt bei derartigen Ausführungsformen bei etwa 3 bis 8 m/s. Bei Gasförderung wird die Restflüssigkeit im Druckraum 11 durch Mitreißen im Gas und Verdampfung durch Kompressions- und Reibungswärme in kurzer Zeit ausgetragen.
  • Demgegenüber zeigt die in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Konstruktion, daß sich der Druckraum 11 im Pumpengehäuse 3 auch unterhalb der Förderschraubenpaare bzw. der von ihnen zusammen mit dem sie umschließenden Gehäuse gebildeten Förderkammern erstreckt. Der Druckraum 11 ist somit so gestaltet, daß in seinem unteren Teil die Strömungsgeschwindigkeit des druckseitig aus der Förderschraube austretenden Förderstroms gegen Null geht. Hierdurch erfolgt aufgrund der Dichtedifferenz eine Trennung der Flüssigkeits- von der Gasphase.
  • Die in Figur 2 dargestellte Konfiguration ist sowohl bei mittigem als auch seitlichem Druckraum möglich.

Claims (17)

  1. Pumpverfahren zum Betreiben einer Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit zumindest einer Förderschraube, die von einem Gehäuse umschlossen ist, das zumindest einen Saugstutzen und zumindest einen Druckstutzen aufweist, wobei das angesaugte Medium in einem pulsationsarmen kontinuierlichen Förderstrom parallel zu der Schraubenwelle fortbewegt und im Druckstutzen kontinuierlich ausgestoßen wird, wobei druckseitig die jeweilige Flüssigkeitsphase von der Gasphase separiert wird, indem der aus der Förderschraube austretende Mediumstrom in seiner Strömungsgeschwindigkeit reduziert und/oder in seiner Strömungsrichtung gezielt umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der so separierten Flüssigkeitsphase ein Teil-Flüssigkeitsvolumenstrom (Flüssigkeitsumlauf) entnommen, dosiert in den Ansaugbereich zurückgeführt und so in Umlauf gehalten wird,und daß der überschüssige Flüssigkeitsvolumenstrom im Bereich des Druckstutzens wieder mit der zuvor separierten Gasphase zusammengeführt wird.
  2. Pumpverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung des Flüssigkeitsumlaufs in Abhängigkeit von dem Pumpendifferenzdruck erfolgt.
  3. Pumpverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 3 % des normalen Förderstromes im Flüssigkeitsumlauf gehalten wird.
  4. Pumpverfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des druckseitig aus der Förderschraube austretenden Mediums reduziert wird.
  5. Pumpverfahren zum Betreiben einer Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit doppelflutig angeordneten Förderelementen mit Außenlagerung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilströme von der jeweiligen Saugseite in entgegengesetzten, voneinander weggerichteten Förderrichtungen zur Druckseite und von dort in Richtung der zugeordneten Wellendichtung gefördert werden.
  6. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit zumindest einer Förderschraube (1,2), die von einem Gehäuse (3) umschlossen ist, das zumindest einen Saugstutzen (5) und zumindest einen Druckstutzen (6) aufweist, wobei der Saugstutzen (5) mit einem der Förderschraube (1,2) vorgeschalteten Saugraum (10) und der Druckstutzen (6) mit einem der Förderschraube (1,2) nachgeordneten Druckraum (11) in Verbindung stehen, insbesondere zur Ausübung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckraum (11) Einrichtungen zur Separierung der jeweiligen Flüssigkeitsphase von der Gasphase des aus der Förderschraube (1,2) austretenden Mediumstromes sowie einen unteren Abschnitt zur Aufnahme von zumindest einer Teilmenge der separierten Flüssigkeitsphase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an diesem unteren Druckraumabschnitt, in dem die Strömungsgeschwindigkeit gegen Null geht, eine Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) angeschlossen ist, die mit dem Saugraum (10) in Verbindung steht und zusammen mit den Förderelementen einen geschlossenen Umlauf für eine zur permanenten Abdichtung erforderlichen Flüssigkeitsmenge bildet.
  7. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) einen in Abhängigkeit vom Pumpendifferenzdruck dimensionierten Strömungsquerschnitt aufweist.
  8. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) eine Dosierpumpe geschaltet ist.
  9. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) ein temperaturgesteuertes Ventil geschaltet ist.
  10. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstutzen (6) auf der Oberseite des Gehäuses (3) angeordnet ist.
  11. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) am tiefsten Punkt des Druckraumes (11) angeschlossen ist.
  12. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe mit zwei parallel zueinander angeordneten Wellen (7,8), die mit je zwei einander gegenläufigen Förderschrauben (1,2) bestückt sind und jeweils eine Außenlagerung (13) aufweisen, wobei das der Pumpe durch den Saugstutzen (5) zufließende Medium (9) im Pumpengehäuse (3) in zwei Teilströmen den beiden Saugräumen (10) zugeführt wird, nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugräume (10) mittig liegen und die Druckräume (11) axial nach außen durch jeweils eine Wellendichtung (12) abgeschlossen sind.
  13. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (11) einen sich in Durchströmrichtung des Mediums (9) gesehen vergrößernden Querschnitt aufweist.
  14. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckraum (11) Strömungsleiteinrichtungen (17) vorgesehen sind, die die aus der Förderschraube (1,2) austretende Flüssigkeitsphase des Mediums (9) gegen die zugeordnete Wellendichtung (12) und nachfolgend dem Anschlußbereich der Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) zuführen.
  15. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Separation im Druckraum (11) Strömungsleiteinrichtungen (17) vorgesehen sind.
  16. Multiphasen-Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Flüssigkeitsstandes im Druckraum (11) Strömungsleiteinrichtungen (17) vorgesehen sind.
  17. Multiphasenschraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dosierung des Flüssigkeitsumlaufes in die Flüssigkeits-Kurzschlußleitung (14) eine entsprechend dimensionierte Blende (18) geschaltet ist.
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