EP2489833A2

EP2489833A2 - Double-flow screw spindle machine

Info

Publication number: EP2489833A2
Application number: EP20120000729
Authority: EP
Inventors: Axel JÄSCHKE; Stefan Ladig
Original assignee: Joh Heinr Bornemann GmbH
Current assignee: ITT Bornemann GmbH
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: US20120207866A1; BR102012003414A2; DE102011011404A1; DE102011011404B4; EP2489833A3; EP2489833B1; DK2489833T3; US9068457B2

Abstract

The double flow screw spindle machine (1) has inlet chambers (11,12) that are connected with the separator by separate lines for the gas phase and the liquid phase. A switching unit is provided for interrupting the supply of liquid to an inlet chamber. The outlets are arranged in the separator for connection lines of the liquid phase at different levels.

Description

Die Erfindung betrifft eine zweiflutige Schraubenspindelmaschine zum Antrieb durch Multiphasengemische oder zum Fördern von Multiphasengemischen mit zumindest zwei getrennten Einlassräumen und einem Auslassraum sowie einem den Einlassräumen vorgeschalteten Separator zur Trennung von Flüssigkeitsphase und Gasphase.The invention relates to a twin-screw screw machine for driving through multi-phase mixtures or for conveying multi-phase mixtures with at least two separate inlet spaces and an outlet space and a separator upstream of the inlet spaces for the separation of liquid phase and gas phase.

Die WO 94/27049 A1 beschreibt eine zweiflutige Multiphasen-Schraubenspindelpumpe zur Förderung eines Multiphasengemisches. Als Förderelemente sind zwei berührungslos miteinander kämmende, gegenläufige Förderschraubenpaare vorgesehen, die jeweils eine rechtsgängige Förderschraube sowie eine linksgängige Förderschraube umfassen. Die ineinandergreifenden Förderschrauben bilden zusammen mit dem sie umschließenden Gehäuse einzeln abgeschlossene Förderkammern. Bei der Drehung über eine Antriebswelle bewegen sich diese Kammern kontinuierlich und parallel zu den Wellen von der Saugseite zur Druckseite. Die Saugseite ist dabei zentrisch angeordnet, der Druckraum umgibt die Förderspindeln. In dem Druckraum sind Einrichtungen zur Separierung der jeweiligen Flüssigkeitsphase von der Gasphase des aus der Förderschraube austretenden Mediumstroms vorgesehen. Eine Teilmenge der separierten Flüssigkeitsphase wird über eine Kurzschlussleitung zum Saugraum zurückgeleitet.The WO 94/27049 A1 describes a two-flow multiphase screw pump for conveying a multi-phase mixture. As conveying elements two non-contact meshing, counter-rotating conveyor screw pairs are provided, each comprising a right-handed conveyor screw and a left-handed conveyor screw. The intermeshing conveyor screws together with the enclosing housing individually closed delivery chambers. When rotating via a drive shaft, these chambers move continuously and parallel to the waves from the suction side to the pressure side. The suction side is arranged centrally, the pressure chamber surrounds the conveyor spindles. Facilities for separating the respective liquid phase from the gas phase of the medium flow emerging from the feed screw are provided in the pressure space. A subset of the separated liquid phase is returned via a short-circuit line to the suction chamber.

Die EP 183 380 A1 beschreibt eine zweiflutige Schraubenspindelpumpe mit einer Einlasskammer, die stirnseitig an den Förderschraubenpaaren angeordnet ist. Das zu verpumpende Medium wird durch die beiden Förderschraubenpaare aufeinander zu bewegt und aus einem zentral angeordneten Auslass abgefördert. Eine ähnlich aufgebaute Schraubenspindelpumpe ist aus der GB 2,227,057 A1 bekannt. Kondensationseinrichtungen für vaporisiertes Fluid sind innerhalb des Gehäuses vorgesehen, um einen ausreichenden Flüssigkeitsvorrat bereitzustellen.The EP 183 380 A1 describes a twin-screw pump with an inlet chamber arranged frontally on the conveyor screw pairs is. The medium to be pumped is moved towards one another by the two conveyor screw pairs and conveyed away from a centrally arranged outlet. A similarly constructed screw pump is from the GB 2,227,057 A1 known. Condensation means for vaporized fluid are provided within the housing to provide a sufficient supply of liquid.

Die US 4,995,797 beschreibt eine einflutige Schraubenspindelpumpe mit einer druckgesteuerten Rückführung eines separierten Flüssigkeitsanteils. Der Separator ist auf der Druckseite der Pumpe angeordnet.The US 4,995,797 describes a single-flow screw pump with a pressure-controlled return of a separated liquid portion. The separator is arranged on the pressure side of the pump.

Bei einem zweiflutigen Multiphasenschraubenspindelmotor wird das Multiphasenfluid durch die Schraubenspindeln geleitet. Die Fluidströme in den Einlassräumen müssen zum Abdichten der Spalte zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse einen Mindestflüssigkeitsanteil aufweisen. Der Einlassdruck in den Einlassräumen ist höher als der Auslassdruck. Die hydraulische Energie wird in mechanische Energie umgesetzt, beispielsweise um einen Generator anzutreiben.In a twin-lobe, multiphase screw motor, the multiphase fluid is passed through the screw spindles. The fluid streams in the inlet spaces must have a minimum amount of liquid to seal the gaps between the screw spindles and the housing. The inlet pressure in the inlet spaces is higher than the outlet pressure. The hydraulic energy is converted into mechanical energy, for example, to drive a generator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zweiflutige Schraubenspindelmaschine bereitzustellen, die leicht an veränderte Prozessbedingungen anpassbar ist.The object of the present invention is to provide a twin-screw screw machine that is easily adaptable to changing process conditions.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine zweiflutige Schraubenspindelmaschine mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.According to the invention this object is achieved by a twin-screw screw machine with the features of the main claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention are described in the subclaims.

Die erfindungsgemäße zweiflutige Schraubenspindelmaschine zum Antrieb durch Multiphasengemische oder zum Fördern von Multiphasengemischen mit zwei getrennten Einlassräumen und einem Auslassraum und einem den Einlassräumen vorgeschalteten Separator zur Trennung von Flüssigkeitsphase und Gasphase sieht vor, dass beide Einlassräume mit dem Separator über getrennte Leitungen für die Gasphase und die Flüssigkeitsphase verbunden sind. Durch die getrennte Zuleitung der separierten Gasphase und separierten Flüssigkeitsphase zu den beiden Einlassräumen ist es möglich, eine präzise Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zu den Schraubenspindeln zu ermöglichen. Die Flüssigkeitsphase dient zum Abdichten der Spalte zwischen den Schraubenspindeln sowie zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse. Die Zufuhr der Flüssigkeit zu den Schraubenspindeln kann somit direkt erfolgen und bedarf keiner Zumischung zu der Gasphase.The inventive twin-screw machine for propulsion through multi-phase mixtures or for conveying multi-phase mixtures with two separate inlet spaces and one outlet space and one of the inlet spaces upstream separator for separation of liquid phase and gas phase provides that both inlet spaces are connected to the separator via separate lines for the gas phase and the liquid phase. By the separate supply of the separated gas phase and separated liquid phase to the two inlet spaces, it is possible to allow precise control of the liquid supply to the screw spindles. The liquid phase serves to seal the gaps between the screw spindles and between the screw spindles and the housing. The supply of liquid to the screw spindles can thus be done directly and requires no admixture with the gas phase.

Eine Schalteinrichtung zur Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr zu einem Einlassraum kann vorgesehen sein, so dass bei hohen Gasphasen und einem niedrigen Füllstand im Separator nur ein Förderschraubenpaar mit Flüssigkeit versorgt wird, so dass bei einem Betrieb als Hydraulikmotor dieser mit einer verringerten Leistung weiter läuft und bei einem Betrieb als Förderpumpe eine verringerte Pumpleistung bereitgestellt wird.A switching device for interrupting the supply of liquid to an inlet space can be provided, so that at high gas phases and a low level in the separator only one pair of conveying screws is supplied with liquid, so that when operating as a hydraulic motor this continues to run at a reduced power and during operation as a pump, a reduced pump power is provided.

In dem Separator können Auslässe für Verbindungsleitungen von dem Separator zu den Einlassräumen für die Flüssigkeitsphase auf unterschiedlichen Niveaus angeordnet sein, so dass automatisch bei Absinken eines Flüssigkeitsanteils im Förderstrom bzw. im Separator unter ein bestimmtes Niveau, nämlich unterhalb des Niveaus der oberen Auslässe, nur noch die Flüssigkeitsphase durch den Auslass auf dem niedrigeren Niveaus zugeführt wird, so dass automatisch nur noch über diese Verbindungsleitung die Flüssigkeitsphase in einen der Einlassräume geleitet wird.In the separator, outlets for connecting lines from the separator to the liquid phase inlet spaces may be arranged at different levels, so that automatically when a proportion of liquid in the flow or in the separator falls below a certain level, namely below the level of the upper outlets the liquid phase is supplied through the outlet at the lower level, so that automatically only via this connecting line, the liquid phase is passed into one of the inlet spaces.

Ein Schaltventil kann in oder an einer Verbindungsleitung oder in oder an dem Separator angeordnet sein, so dass über das Schaltventil die Zufuhr von Flüssigkeitsphase zu den Schraubenspindeln gesteuert werden kann.A switching valve may be arranged in or on a connecting line or in or on the separator, so that via the switching valve, the supply of liquid phase to the screw spindles can be controlled.

In dem Separator können ein Speicherraum und ein Schwallraum ausgebildet sein, die in strömungstechnischer Verbindung miteinander stehen. In den Schwallraum gelangt das Multiphasengemisch unmittelbar aus einer Rohrleitung, beispielsweise aus einem Förderrohr einer Kohlenwasserstoffquelle. In dem Schwallraum erfolgt eine erste Trennung von Flüssigkeitsphase und Gasphase. Von dem Schwallraum gelangen die Flüssigkeitsphase und die Gasphase in einen Speicherraum, der dazu dient, dass auf der Einlassseite der Schraubenspindelmaschine ein ausreichender Vorrat an Flüssigkeit vorhanden ist. In dem Speicherraum lagert sich die Flüssigkeitsphase aufgrund der unterschiedlichen Dichten am Boden ab, während sich die Gasphase des Multiphasengemisches oberhalb der Flüssigkeitsphase in dem Separator, insbesondere im Speicherraum, befindet. Von dem Speicherraum führen dann getrennte Leitungen für die Gasphase und die Flüssigkeitsphase zu den Einlassräumen der Schraubenspindelmaschine.In the separator, a storage space and a surge chamber can be formed be, which are in fluid communication with each other. The multiphase mixture passes directly into the surge chamber from a pipeline, for example from a delivery pipe of a hydrocarbon source. In the surge chamber, a first separation of liquid phase and gas phase takes place. From the surge chamber enter the liquid phase and the gas phase in a storage space, which serves to ensure that on the inlet side of the screw machine a sufficient supply of liquid is present. In the storage space, the liquid phase deposits on the ground due to the different densities, while the gas phase of the multiphase mixture is above the liquid phase in the separator, in particular in the storage space. From the storage space then lead separate lines for the gas phase and the liquid phase to the inlet spaces of the screw machine.

In dem Separator kann eine Schwallwand mit einer bodennahen Durchlassöffnung angeordnet sein, so dass die sich bereits im Schwallraum abgesetzte Flüssigkeitsphase in Bodennähe durch die Durchlassöffnung in den Speicherraum strömen kann. Neben der bodennahen Durchlassöffnung können auch weitere Öffnungen in der Schwallwand vorhanden sein, um beispielsweise die Gasphase von dem Schwallraum zu dem Speicherraum zu leiten.In the separator, a baffle can be arranged with a passage opening near the bottom, so that the liquid phase already deposited in the surge chamber can flow near the bottom through the passage opening into the storage space. In addition to the bottom-near passage opening and other openings in the baffle may be present, for example, to direct the gas phase of the surge chamber to the storage space.

Eine Sperreinrichtung kann in oder an einer Verbindungsleitung für die Gasphase von dem Separator zu einem Einlassraum angeordnet sein, so dass separat oder in Ergänzung zu einer Sperrung der Flüssigkeitsphase auch die Sperrung der Gasphase zumindest zu einem Einlassraum vorgenommen werden kann. Dadurch kann eine komplette Seite der Schraubenspindelmaschine vom Förderstrom abgekoppelt werden, so dass die Maschine nur mit halber Leistung betrieben werden kann.A blocking device can be arranged in or on a connecting line for the gas phase from the separator to an inlet space, so that separately or in addition to a blocking of the liquid phase and the blocking of the gas phase can be made at least to an inlet space. As a result, a complete side of the screw machine can be disconnected from the flow, so that the machine can only be operated at half power.

Die Maschine ist entweder als Motor oder als Pumpe ausgebildet.The machine is designed either as a motor or as a pump.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauelemente. Es zeigen:

Figur 1 -: eine schematische Darstellung einer Schraubenspindelmaschine als Motor;
Figur 2 -: eine schematische Darstellung der Schraubenspindelmaschine bei einem ersten Flüssigkeitsniveau;
Figur 3 -: eine Darstellung gemäß Figur 2 mit einem abgesenkten Flüssig-keitsniveau;
Figur 4 -: eine Variante der Ausgestaltung gemäß Figur 3 mit einer Schalteinrichtung; sowie
Figur 5 -: eine Variante der Figur 3 mit einer Schalteinrichtung sowie einer Sperreinrichtung in einer Gasleitung.

Hereinafter, embodiments of the invention with reference to the accompanying Figures explained in more detail. Like reference numerals designate like components. Show it:

FIG. 1 -: a schematic representation of a screw machine as a motor;
FIG. 2 -: a schematic representation of the screw machine at a first liquid level;
FIG. 3 -: a representation according to FIG. 2 with a lowered liquid level;
FIG. 4 -: a variant of the embodiment according to FIG. 3 with a switching device; such as
FIG. 5 -: a variant of FIG. 3 with a switching device and a locking device in a gas line.

In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Schraubenspindelmaschine 1 in Gestalt eines zweiflutigen Multiphasenschraubenspindelmotors gezeigt. Die Schraubenspindelmaschinen weist zwei getrennte Einlassräume 11, 12 auf, über die Schraubenspindelpaare, von denen in der Figur 1 nur zwei Schraubenspindeln 2, 4 gezeigt sind, mit einem Multiphasengemisch versorgt werden. In der Ausführungsform als Motor ist der Einlassdruck p1 größer als der Auslassdruck p2, der an einer Auslasskammer 20 anliegt, so dass durch den Differenzdruck keine Flüssigkeit auf die Einlassseite zurückgeführt werden kann. Die Spindeln 2, 4 treiben einen Generator 6 an; sollte die Maschine im Pumpenbetrieb betrieben werden, sind die Spindeln 2, 4 mit einem Motor gekoppelt.In the FIG. 1 is a schematic representation of a screw machine 1 in the form of a twin-screw multiphase screw motor shown. The screw machine has two separate inlet spaces 11, 12, on the screw pairs, of which in the FIG. 1 only two screw spindles 2, 4 are shown to be supplied with a multiphase mixture. In the embodiment as a motor, the intake pressure p1 is greater than the exhaust pressure p2 applied to an exhaust chamber 20, so that no fluid can be returned to the intake side by the differential pressure. The spindles 2, 4 drive a generator 6; If the machine is to be operated in pump mode, the spindles 2, 4 are coupled to a motor.

Zur Abdichtung der Spalten zwischen den Förderschrauben 2, 4 sowie zwischen den Förderschrauben 2,4 und einer Gehäusewandung 10, die die Förderschraubenpaare umschließen, ist ein minimaler Flüssigkeitsanteil des Fördermediums erforderlich. Im Motorenbetrieb kann der Anteil beispielsweise größer als 30% der Gesamtfördermenge sein. Wegen der auftretenden Variationen in der Phasenzusammensetzung bei Multiphasengemischen, also bei einem schwankenden Anteil der Flüssigkeitsphase und der Gasphase zwischen 100% Flüssigkeitsanteil und 100% Gasanteil, muss in der Rohrleitung vor der Schraubenspindelmaschine ein Flüssigkeitsvorrat auf der Einlassseite vorgesehen sein. Die Bereitstellung eines Flüssigkeitsvorrates geschieht in Gestalt eines vorgeschalteten Separators mit einem Speicherraum. Die Rohrleitung führt direkt in den Separator, ohne dass das Fluid vorher die Schraubenspindelmaschine passiert hat.For sealing the gaps between the conveyor screws 2, 4 and between the conveying screws 2,4 and a housing 10, which enclose the conveyor screw pairs, a minimum liquid content of the pumped liquid is required. In engine operation, the proportion may be, for example, greater than 30% of the total delivery. Because of the variations occurring in the phase composition in multi-phase mixtures, ie in a fluctuating proportion of the liquid phase and the gas phase between 100% liquid content and 100% gas content, a liquid supply must be provided on the inlet side in the pipeline before the screw machine. The provision of a liquid supply takes place in the form of an upstream separator with a storage space. The pipeline leads directly into the separator without the fluid having previously passed the screw spindle machine.

Eine schematische Darstellung eines solchen Aufbaus ist in der Figur 2 dargestellt. Die Schraubenspindelpaare 2, 3 und 4, 5 sind schematisch dargestellt, ebenso wie die beiden separaten Einlassräume 11, 12, die einlassseitig mit den Schraubenspindelpaaren 2, 3, 4, 5 zusammenwirken. Den Einlassräumen 11, 12 und den Schraubenspindelpaaren 2, 3, 4, 5 ist ein Separator 30 vorgelagert, der über Verbindungsleitungen 31, 32, 33 mit den Einlassräumen 11, 12 gekoppelt ist. Der Separator 30 weist einen Schwallraum 36 und einen Speicherraum 35 auf. In den Schwallraum 36 gelangt das Multiphasengemisch von einer Rohrleitung, beispielsweise eine Förderleitung, wie durch den rechten Pfeil angedeutet ist. Der Schwallraum 36 ist durch eine Schwallwand 37 von dem Speicherraum 35 getrennt. In der Schwallwand 37 ist eine bodennahe Durchlassöffnung 38 in Gestalt einer Bohrung oder einer Ausnehmung angeordnet. Durch die bodennahe Durchlassöffnung 38 gelangt die Flüssigkeitsphase, die sich am Boden des Separators 30 absetzt, in den Speicherraum 35. Eine obere Durchgangsöffnung 39 ist ebenfalls in der Schwallwand 37 vorgesehen. Die obere Durchgangsöffnung 39 weist einen größeren Durchlassquerschnitt als die bodennahe Durchlassöffnung 38 auf und dient vorwiegend zum Durchlass der Gasphase. Bei einem hohen Flüssigkeitsanteil in dem zugeführten Multiphasenstrom gelangt auch Flüssigkeitsphase durch die obere Durchgangsöffnung 39.A schematic representation of such a structure is in the FIG. 2 shown. The screw pairs 2, 3 and 4, 5 are shown schematically, as well as the two separate inlet spaces 11, 12, the inlet side with the screw pairs 2, 3, 4, 5 cooperate. The inlet spaces 11, 12 and the screw spindle pairs 2, 3, 4, 5 are preceded by a separator 30, which is coupled to the inlet spaces 11, 12 via connecting lines 31, 32, 33. The separator 30 has a surge chamber 36 and a storage space 35. In the surge chamber 36, the multiphase mixture passes from a pipe, for example, a delivery line, as indicated by the right arrow. The surge chamber 36 is separated from the storage space 35 by a baffle 37. In the baffle 37 a bottom-near passage opening 38 is arranged in the form of a bore or a recess. Through the ground-near passage opening 38, the liquid phase, which settles at the bottom of the separator 30, enters the storage space 35. An upper through-opening 39 is also provided in the baffle 37. The upper through-opening 39 has a larger passage cross-section than the ground-near passage opening 38 and serves primarily for the passage of the gas phase. At a high liquid content in the supplied Multiphase flow also passes liquid phase through the upper passage opening 39.

Eine obere Verbindungsleitung 33 dient zur Zufuhr der Gasphase aus dem Separator 30 zu den jeweiligen Einlassräumen 11, 12. Die Verbindungsleitung 33 weist eine Verzweigung auf, so dass beide Einlassräume 11, 12 mit dem gleichen Gasdruck beaufschlagt werden. Somit sind die beiden Einlassräume 11, 12 der Schraubenspindelmaschine über den Separator 30 auf der Gasseite verbunden, so dass der Einlassdruck auf beiden Seiten gleich ist und ein hydraulischer Druckausgleich der Schraubenspindelpaare 2, 3, 4, 5, also der Rotoren, gewährleistet bleibt.An upper connecting line 33 serves to supply the gas phase from the separator 30 to the respective inlet spaces 11, 12. The connecting line 33 has a branch, so that both inlet spaces 11, 12 are subjected to the same gas pressure. Thus, the two inlet spaces 11, 12 of the screw machine are connected via the separator 30 on the gas side, so that the inlet pressure is equal on both sides and a hydraulic pressure equalization of the screw pairs 2, 3, 4, 5, ie the rotors, guaranteed.

Bodenseitig sind die Verbindungsleitungen 31, 32 für die Flüssigkeitsphase an dem Separator 30 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei getrennte Verbindungsleitungen 31, 32 vorgesehen, die eine getrennte Zuleitung der Flüssigkeitsphase zu den Einlassräumen 11, 12 bewirken. Die Verbindungsleitungen 31, 32 ragen in den Separator 30 und dort in die Speicherkammer 35 hinein, wobei die Auslässe 311, 321, also die Öffnungen der Verbindungsleitungen 31, 32 in den Speicherraum 35, sich auf unterschiedlichen Niveaus, also in unterschiedlichen Höhenlagen, befinden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsleitung 31 mit dem Auslass 311 auf einem höheren Niveau als die Verbindungsleitung 32 mit dem Auslass 321 angeordnet. Diese Anordnung auf unterschiedlichen Niveaus dient als eine Schalteinrichtung, die die Flüssigkeitszufuhr zu dem einen Einlassraum 11 unterbricht, sobald der Flüssigkeitspegel in dem Speicherraum 35 unterhalb des Niveaus des Auslasses 311 der einen Verbindungsleitung 31 fällt.On the bottom side, the connecting lines 31, 32 for the liquid phase are arranged on the separator 30. In the illustrated embodiment, two separate connecting lines 31, 32 are provided which cause a separate supply of the liquid phase to the inlet spaces 11, 12. The connecting lines 31, 32 protrude into the separator 30 and there into the storage chamber 35, the outlets 311, 321, ie the openings of the connecting lines 31, 32 into the storage space 35, being at different levels, ie at different altitudes. In the illustrated embodiment, the connecting line 31 is arranged with the outlet 311 at a higher level than the connecting line 32 with the outlet 321. This arrangement at different levels serves as a switching device which interrupts the liquid supply to the one inlet space 11 as soon as the liquid level in the storage space 35 falls below the level of the outlet 311 of the one connecting line 31.

Der Füllstand der Flüssigkeitsphase im Speicherraum 35 des Separators 30 kommuniziert mit dem Füllstand der Einlassräume 11, 12 an den Schraubenspindeleinlässen der Schraubenspindelmaschine, insbesondere wenn sich der Separator 30 auf den gleichen Niveau wie die Einlassräume 11, 12 befindet. Die Förderschraubenpaare 2, 3, 4, 5 erhalten die notwendige Flüssigkeitsmenge direkt aus einem Flüssigkeitssumpf in der Speicherkammer 35. Gegebenenfalls kann eine Dosiereinrichtung innerhalb des Flüssigkeitssumpfes oder in einer der Verbindungsleitungen 31, 32 vorgesehen sein. Sofern keine Dosiereinrichtung vorhanden ist, werden je nach Füllstand des Speicherraumes 35 die Förderschraubenkammern mit mehr oder weniger Flüssigkeit gefüllt.The level of the liquid phase in the storage space 35 of the separator 30 communicates with the level of the inlet spaces 11, 12 at the screw spindle inlets of the screw machine, especially when the separator 30 is at the same level as the inlet spaces 11, 12. The conveying screw pairs 2, 3, 4, 5 receive the necessary amount of liquid directly from a liquid sump in the storage chamber 35. Optionally, a metering device may be provided within the liquid sump or in one of the connecting lines 31, 32. If no metering device is present, depending on the level of the storage space 35, the conveying screw chambers are filled with more or less liquid.

Bodenseitig, auf verschiedenen Niveaus, wird somit die Flüssigkeit dem Separator 30 entnommen, so dass keine Mischeinrichtung der Gasphase und der Flüssigkeitsphase vorhanden ist. Im oberen Bereich des Separators 30 wird die Gasphase über die Verbindungsleitung 33 zu den Einlassräumen 11, 12 der Schraubenspindelmaschinen vorzugsweise von oben getrennt von der Flüssigkeitsphase zugeführt. Durch eine Beeinflussung der Strömungswiderstände in den Verbindungsleitungen 31, 32, 33, beispielsweise durch Regelarmaturen, kann das Speicherverhalten des Separators 30 beeinflusst werden. Bei sehr hohen Flüssigkeitsanteilen im Förderstrom kann auch Flüssigkeitsphase über die obere Verbindungsleitung 33 zugeführt werden, so dass nicht mehr durch die unteren Verbindungsleitungen 31, 32 zuführbare Flüssigkeitsmengen über die obere Verbindungsleitung 33 der Schraubenspindelmaschine, beispielsweise dem Hydraulikmotor oder der Pumpe, zugeführt werden kann.On the bottom side, at different levels, thus the liquid is removed from the separator 30, so that no mixing device of the gas phase and the liquid phase is present. In the upper region of the separator 30, the gas phase is supplied via the connecting line 33 to the inlet spaces 11, 12 of the screw spindle machines, preferably separated from above, from the liquid phase. By influencing the flow resistance in the connecting lines 31, 32, 33, for example by control valves, the storage behavior of the separator 30 can be influenced. For very high liquid contents in the flow and liquid phase can be supplied via the upper connecting line 33, so that no longer through the lower connecting lines 31, 32 feedable amounts of liquid via the upper connecting line 33 of the screw machine, for example, the hydraulic motor or the pump can be supplied.

Sinkt der Flüssigkeitsanteil im Förderstrom unter die für beide Förderschraubenpaare 2, 3, 4, 5 notwendige Flüssigkeitsmenge, also unterhalb der Auslassöffnung 311 der einen Verbindungsleitung 31, wird die noch verfügbare Flüssigkeit nur einem Förderschraubenpaar 2, 3 zugeführt. Dadurch kann auch nur ein Förderschraubenpaar hydraulische Arbeit leisten, das andere Förderschraubenpaar 4, 5 wirkt als Gasdrossel und führt damit automatisch den überschüssigen Gasanteil ab. Bei der Betriebsweise als ein Motor sinkt die abgenommene Leistung, jedoch wird ein kontrollierter Betrieb mit annähernd gleicher Drehzahl aufrechterhalten.If the liquid content in the delivery flow drops below the liquid quantity necessary for both conveyor screw pairs 2, 3, 4, 5, that is to say below the outlet opening 311 of one connecting line 31, the still available liquid is supplied to only one conveying screw pair 2, 3. As a result, only one pair of conveying screws can perform hydraulic work, the other pair of conveying screws 4, 5 acts as a gas restrictor and thus automatically removes the excess gas content. When operating as a motor, the power consumed decreases, but controlled operation is maintained at approximately the same speed.

Sinkt der Flüssigkeitsanteil im Gesamtförderstrom und im Speicherraum 35 des Separators 30 unterhalb des Niveaus des niedrigsten Auslasses 321, der vorzugsweise am niedrigsten Punkt des Speicherraumes 35 angeordnet ist, steht keine Flüssigkeitsphase mehr zur Verfügung, um die Spalten zwischen den Förderschraubenpaaren 2, 3, 4, 5 sowie den Förderschrauben 2, 3, 4, 5 und dem Gehäuse 10 abzudichten, so dass im Betrieb als Motor die Schraubenspindelmaschine stehen bleibt.If the liquid fraction in the total delivery flow and in the storage space 35 of the separator 30 drops below the level of the lowest outlet 321, which is preferably located at the lowest point of the storage space 35, no liquid phase is available to clear the gaps between the conveyor screw pairs 2, 3, 4, 5 and the conveyor screws 2, 3, 4, 5 and the housing 10 to seal, so that stops the screw machine during operation as an engine.

In der Figur 3 ist die Situation gezeigt, in der die Flüssigkeitsphase auf einem Niveau befindlich ist, das unterhalb des oberen Auslasses 311 liegt. Flüssigkeitsphase wird nun nur durch den unteren Auslass 321 durch die Verbindungsleitung 32 zu einem Einlassraum 12 geleitet und dichtet dort die Spalte zwischen den Förderschraubenpaaren 2, 3 sowie zwischen diesen und dem Gehäuse 10 ab. Der zweite Einlassraum 11 wird nicht mit Flüssigkeitsphase versorgt, sondern nur mit Gasphase aus der oberen Verbindungsleitung 33 und der eigentlich für die Flüssigkeitsphase vorgesehenen separaten Verbindungsleitung 31, so dass eine Spaltabdichtung zwischen den Förderschraubenpaaren 4, 5 nicht stattfindet, die Einlassseite dient nur als Gasdrossel.In the FIG. 3 the situation is shown in which the liquid phase is at a level which is below the upper outlet 311. Liquid phase is now only passed through the lower outlet 321 through the connecting line 32 to an inlet space 12 and seals there the gaps between the conveyor screw pairs 2, 3 and between them and the housing 10 from. The second inlet space 11 is not supplied with liquid phase, but only with gas phase from the upper connection line 33 and the actually provided for the liquid phase separate connection line 31, so that a gap seal between the conveyor screw pairs 4, 5 does not take place, the inlet side serves only as a gas throttle.

Eine Variante der Erfindung ist in der Figur 4 gezeigt. Die Auslässe 311, 321 befinden sich auf einem angenähert gleichen Niveau, beispielsweise im Boden des Separators 30. In einer Verbindungsleitung 31 ist ein Schaltventil 40 angeordnet, das bei Erreichen eines vorbestimmten Füllstandes, der beispielsweise durch einen Sensor ermittelt wird, schließt, so dass nur eine Einlassseite mit Flüssigkeitsphase versorgt wird. Es können auch in beiden Verbindungsleitungen 31, 32 für die Flüssigkeitsphase Schaltventile 40 vorgesehen sein, die wechselweise umgeschaltet werden können, so dass bei einem niedrigen Flüssigkeitsanteil und einem entsprechend niedrigen Niveau innerhalb des Speicherraumes 35 abwechselnd ein Förderschraubenpaar ohne Abdichtung und Flüssigkeitszufuhr betrieben wird, während das andere Förderschraubenpaar als Gasdrossel wirkt.A variant of the invention is in the FIG. 4 shown. The outlets 311, 321 are located at an approximately equal level, for example in the bottom of the separator 30. In a connecting line 31, a switching valve 40 is arranged, which closes upon reaching a predetermined level, which is determined for example by a sensor, so that only an inlet side is supplied with liquid phase. It can be provided in both connecting lines 31, 32 for the liquid phase switching valves 40, which can be switched alternately, so that at a low liquid content and a correspondingly low level within the storage space 35 alternately a pair of conveying screws without sealing and liquid supply is operated while the other conveyor screw pair acts as a gas throttle.

Eine weitere Variante ist in der Figur 5 dargestellt, in der innerhalb der Verbindungsleitung 33 für die Gasphase eine Sperreinrichtung 331 in Gestalt eines Schaltventils oder Absperrventils angeordnet ist. Insbesondere in Verbindung mit einem Schaltventil 40 innerhalb einer Verbindungsleitung für eine Flüssigkeitsphase kann eine solche Anordnung zum Umschalten von einem zweiflutigen Betrieb auf einen einflutigen Betrieb dienen, so dass zumindest ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist, um ein Schraubenspindelpaar durch die Flüssigkeitsphase abzudichten. Grundsätzlich ist es auch möglich, beide Einlassräume 11, 12 mit entsprechenden Sperreinrichtungen 331 zu belegen, so dass separat eine komplette Abschaltung jeweils eines Einlassraumes 11 über die Sperreinrichtung 331 und das Schaltventil 40 erfolgen kann. Dies setzt vier Absperreinrichtungen in Gestalt von zwei Schaltventilen 40 und zwei Sperreinrichtungen 331 voraus. Bei einer Anordnung mit unterschiedlich hohen Auslässen 311, 321 können ebenfalls Sperreinrichtungen 331 bzw. Schaltventile 40 vorgesehen sein.Another variant is in the FIG. 5 in which a blocking device 331 in the form of a switching valve or shut-off valve is arranged inside the connecting line 33 for the gas phase. In particular, in connection with a switching valve 40 within a liquid phase connecting line, such an arrangement may serve to switch from a dual-flow operation to a single-flow operation so that there is at least enough fluid to seal a screw-spindle pair through the liquid phase. In principle, it is also possible to occupy both inlet spaces 11, 12 with corresponding blocking devices 331, so that a complete disconnection of one inlet space 11 via the blocking device 331 and the switching valve 40 can take place separately. This requires four shut-off devices in the form of two switching valves 40 and two blocking devices 331. In an arrangement with different high outlets 311, 321 also blocking devices 331 and switching valves 40 may be provided.

Neben einer Anwendung als Motor kann die Schraubenspindelmaschine 1 auch als Pumpe betrieben werden.In addition to an application as a motor, the screw machine 1 can also be operated as a pump.

Der Vorteil einer oben beschriebenen Ausgestaltung besteht in der Trennung der Funktionen einer Separation von Gasphase und Flüssigkeitsphase sowie in der Erbringung der hydraulischen Leistung. Durch einen nahezu beliebig wählbaren Separationsraum 36 und einem Speicherraum 35 ist eine Anpassung an den jeweiligen Förder- bzw. Arbeitsprozess möglich, ebenfalls besteht die Möglichkeit, durch eine verstellbare bzw. verschiebliche Anordnung der Schwallwand 37 innerhalb des Separators 30 eine Variation der jeweiligen Raumgröße für den Speicherraum 35 und den Schwallraum 36 vorzunehmen.The advantage of an embodiment described above consists in the separation of the functions of a separation of gas phase and liquid phase and in the provision of hydraulic power. By an almost arbitrarily selectable separation space 36 and a storage space 35, an adaptation to the respective conveying or working process is possible, it is also possible by an adjustable or displaceable arrangement of the baffle 37 within the separator 30 is a variation of the respective room size for the Memory space 35 and the surge chamber 36 make.

Der Separator 30 kann beispielsweise rohrförmig ausgebildet sein, so dass er mit einem relativ geringen Durchmesser und einer dünnen Wandung sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Es sind keine gesonderten Einrichtungen zur Einspritzung von Flüssigkeitsphase in den jeweiligen Einlassraum 11, 12 notwendig, ebenfalls entfällt der aparative Aufwand für eine korrekte anteilsmäßige Mischung von Flüssigkeitsphase und Gasphase. Der Separator kann sich direkt an das Gehäuse für die Förderschraubenpaare anschließen und ist bevorzugt zylindrisch aufgebaut, beispielsweise mit einem Durchmesser, der dem Kopfkreisdurchmesser der Förderschraubenpaare entspricht. Das Volumen des Separators wird dann über eine Veränderung der Baulänge festgelegt.The separator 30 may for example be tubular, so that it is very inexpensive with a relatively small diameter and a thin wall can be produced. There are no separate means for injection of liquid phase in the respective inlet space 11, 12 necessary, also eliminates the aparative effort for a correct proportionate mixture of liquid phase and gas phase. The separator can connect directly to the housing for the conveyor screw pairs and is preferably cylindrical, for example, with a diameter corresponding to the tip circle diameter of the conveyor screw pairs. The volume of the separator is then determined by changing the overall length.

Claims

A twin-screw screw machine for driving through multi-phase mixtures or for conveying multiphase mixtures with at least two separate inlet spaces (11, 12) and an outlet space (20) and a separator (30) upstream of the inlet spaces (11, 12) for separating liquid phase and gas phase, characterized in that both inlet spaces (11, 12) are connected to the separator (30) via separate lines (31, 32, 33) for the gas phase and the liquid phase.

Screw spindle machine according to claim 1, characterized in that a switching device (34; 40) is provided for interrupting the supply of liquid to an inlet space (11, 12).

Screw spindle machine according to claim 1 or 2, characterized in that in the separator (30) outlets (311, 321) for connecting lines (31, 32) of the liquid phase are arranged at different levels.

Screw spindle machine according to one of the preceding claims, characterized in that a switching valve (40) in or on a connecting line (31, 32) for the liquid phase or the separator (30) is arranged.

Screw spindle machine according to one of the preceding claims, characterized in that a storage space (35) and a surge chamber (36) in the separator (30) are formed, which are in fluid communication with each other.

Screw spindle machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the separator (30) has a baffle (37) with a bottom-near passage opening (38) is arranged.

The screw machine according to one of the preceding claims, characterized in that a blocking device (331) is arranged in or on a connecting line (33) for the gas phase from the separator (30) to an inlet space (31, 32).

Screw machine according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a motor or pump.