WO2014131391A1 - Schraubenspindelpumpe - Google Patents

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WO2014131391A1
WO2014131391A1 PCT/DE2014/000086 DE2014000086W WO2014131391A1 WO 2014131391 A1 WO2014131391 A1 WO 2014131391A1 DE 2014000086 W DE2014000086 W DE 2014000086W WO 2014131391 A1 WO2014131391 A1 WO 2014131391A1
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WO
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spindles
drive
pump
shaft
screw spindle
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PCT/DE2014/000086
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eduardo Nuss
Arthur Zinke
Aluisio Loth
Klaus Heizinger
Lorenz Lessmann
Sérgio Krahn
Rui Keunecke
Silvio Beneduzzi
Egon Weege
André THEILACKER
Sidney Guedes
Petra Lutke
Robert Kurz
Josef Strassl
Johann Kreidl
Hisham Kamal
Horst ENGL
George Balcerczyk
Mathias Gradl
Gunther Herr
André Nijmeh
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Netzsch Pumpen & Systeme Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2015559421A priority patent/JP2016508573A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/008—Prime movers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C2/16—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 with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
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    • F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/60—Shafts
    • F04C2240/603—Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Definitions

  • the present invention relates to a screw pump according to the features of the preamble of claim 1.
  • the screw pump is a so-called positive displacement pump in which the shape of the rotating displacer is similar to a spindle screw.
  • the screw pump consists of two or more counter-rotating rotors and a pump housing that encloses the rotors.
  • the rotors are formed with a regular, thread-shaped profiling and engage gear-like in one another.
  • the rotors are also referred to as screw spindles and have a first shaft section, a profile section with a helical or helical profile and a second shaft section.
  • a two-spindle twin-screw pump comprises a drive spindle (main rotor) which is arranged together with at least one driven spindle (secondary rotor) in a pump housing.
  • the torque generated by the drive is transmitted from the drive spindle via gears to the driven spindle.
  • the flow rate is from both ends, i. from the so-called suction sides of the
  • the object of the invention is to simplify the pump design itself and, consequently, the installation of the screw pump.
  • the invention relates to a screw pump for conveying a fluid medium, in particular for conveying viscous and / or abrasive media containing.
  • the screw pump includes a pump housing having an inlet and an outlet for the medium to be delivered.
  • At least two spindles are arranged in the pump housing.
  • the spindles each consist of a shaft with at least two shaft sections and a profile section arranged therebetween.
  • the profile sections of the at least two spindles are at least partially engaged with each other.
  • the at least two spindles are rotatably mounted and at least partially arranged in the pump housing.
  • the directly adjacent two spindles, whose profile sections at least partially engage each other, each rotate in an opposite direction of rotation. In particular, the first spindle rotates clockwise and the second spindle rotates counterclockwise or vice versa.
  • the inlet for the medium to be pumped is on the suction side with the outside
  • a first of the at least two spindles is assigned a direct first drive.
  • This first spindle is also called a drive spindle.
  • at least a second of the at least two spindles is assigned a second direct drive.
  • the first drive and the second drive are preferably arranged substantially opposite one another, on each of the shaft ends of the spindles lying outside the pump housing.
  • the screw pump comprises two spindles in a double-flow arrangement.
  • Flow of the medium is from both ends, i. from the so-called suction sides of the screw pump, transported to the center or pressure side of the screw pump.
  • Both spindles are each assigned a drive, i. it is in particular a screw pump with two directly driven spindles in a double-flow arrangement.
  • the drive is arranged on the respective spindles at a first end region, wherein the spindles preferably so are arranged parallel to each other lying side by side, that the respective drive-near areas of the spindles are located on the respective opposite side of the pump housing.
  • the pump housing has a shaft bushing for each spindle for an external bearing for supporting a shaft section of the spindles between the first drive-near end portion and the profile area.
  • the shaft passage of the first and the second spindle are located on opposite sides of the pump housing.
  • the so-called drive end respectively opposite free shaft end of the spindles is preferably disposed respectively within the pump housing.
  • the free shaft end of the spindles is rotatably mounted within the pump housing, wherein the respective bearings are arranged substantially opposite each other.
  • the at least two spindles each having its own drive of a screw pump according to the invention are each assigned an outer bearing for a drive-near shaft region of the respective spindle, an inner bearing for the opposite free shaft end of the respective spindle and a sealing element for sealing the outer bearing.
  • the pump housing thus has only 50% of potential leak points compared to conventionally known pumps.
  • the identical electric motors used may each be synchronous motors or asynchronous motors.
  • the drives of the spindles can each be assigned a control via which the drives can each be controlled individually.
  • the rotational speeds of the drives can be controlled individually via the controls in order to operate the spindles synchronously in each case. If, for example, asynchronous motors are used, it may happen that minimum
  • the opposite free shaft end of the spindles is rotatably mounted in each case in a so-called bushing.
  • the liner is assigned a connection element.
  • a lubricant can be supplied. This is particularly necessary if the medium to be delivered does not have good lubricating properties or contains abrasives.
  • the lubricant used is in particular clean and pressurized lubricating fluid. The pressure of the supplied lubricating fluid must be higher than the applied suction pressure of the screw pump. The lubricant mixes on exiting the bearings with the pumped medium and is discharged with this.
  • the conveyed medium has good lubricating properties and does not contain abrasives, lubrication of the free end mounted in the respective bush takes place through the conveyed medium itself.
  • spindles comprise bores along their longitudinal axis extend from the free end to the middle of the profile section. Via a transverse bore in the central region of the profile section, a fluid connection between the high-pressure interior of the screw pump and the bearing bushes can thus be produced. Due to the present in the screw pump pressure gradient medium to be conveyed from the high pressure side passes through the holes in the liners and lubricates this sufficient.
  • the medium which has passed through the bores to the bearing points again mixes with the conveyed medium and is discharged therewith.
  • This is an internal circuit where the pumped medium is also used as a lubricant for the bearings of the shaft ends of the spindles.
  • Figure 1 shows a schematic view of a conventional two-spindle screw pump according to the prior art.
  • Figure 2 shows a first embodiment of a screw pump according to the invention.
  • FIG 3 shows a second embodiment of a screw pump according to the invention.
  • Figures 4 and 5 show different perspective views of a screw pump according to the invention.
  • Figures 6 and 7 each show a sectional view through a screw pump according to the invention.
  • FIG. 1 shows a conventional two-spindle screw pump 1 according to the prior art comprising a drive spindle 3 in a double-flow design, a driven double-flow spindle 4, which are mounted in a pump housing 2 with or without wear body 6.
  • the wear body 6 is a plug-in housing within the pump housing 2, in which the spindles 3, 4 run. If the wear body 6 run in, especially if the wear body 6 is worn, it can be easily replaced,
  • the spindles 3, 4 each comprise a first shaft section A1-3 or A1-4, a profile section P3, P4 and a second shaft section A2-3, A2-4.
  • the pump housing 2 has four outer bearing points 7-3a, 7-3b, 7-4a and 7-4b and four shaft passages 5 for the spindles 3, 4.
  • the spindles 3, 4 are rotatably mounted and at the outer bearing points 7-3a, 7-3b, 7-4a and 7-4b enter the spindles 3, 4 from the pump housing 2.
  • mechanical seals 8 are provided as sealing elements for sealing the pump housing 2 to the outside.
  • the drive spindle 3 is driven directly via a drive M.
  • the torque generated by the drive M is from the
  • the conventional two-spindle screw pump 1 is preferably used for pumping lubricating fluids or non-lubricating and multiphase fluids. Due to their design with many individual parts, in particular four shaft bushings 5 with mechanical seals 8, four outer bearing points 7-3a, 7-3b, 7-4a and 7-4b or shaft bearings and at least one pair of gears 9-3a, 9-3b, 9- 4a and 9-4b, the assembly of the illustrated screw pump 1 is complicated.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a screw pump 10a according to the invention with a pump housing 12, which comprises two drive spindles 14-1 and 14-2.
  • the two drive spindles 14-1 and 14-2 each comprise a drive-side first shaft section A1-1 or A2-1, a profile section P1, P2 and a bearing section L1, L2 for supporting the free end 16-1, 16-2 of the respective ones Drive spindle 14-1, 14-2 within the pump housing 12.
  • the profile areas P1, P2 of the drive spindles 14-1, 14-2 in turn each have two opposing spindle windings with toothed profile.
  • the profile is preferably designed especially for the rolling operation.
  • Each of the two drive spindles 14-1, 14-2 is directly driven by its own drive M1, M2, in particular by its own drive motor.
  • the screw pump 10a according to the invention comprises only two outer bearing points 7-1, 7-2, two shaft bushings 5 with mechanical seals 8 as sealing elements.
  • the screw pump 10a according to the invention thus has only half of the shaft passages 5 to be sealed.
  • no gearwheels 9-3a, 9- 3b, 9-4a, 9-4b are required for transmitting the torque.
  • the screw pump 10a according to the invention is cost-effective in the first place
  • the mutually parallel drive spindles 14-1, 14-2 are mounted in the region of their bearing sections L1, L2 in so-called bushings 20-1, 20-2 within the pump housing 12.
  • the drive spindles 14-1, 14-2 are arranged in opposite directions, so that the drives M1, M2 are arranged on opposite sides of the pump housing 12.
  • the drive motors M1, M2 may be configured both as a synchronous motor and an asynchronous motor. This depends in particular on the medium to be delivered.
  • lubrication of the liners 20-1, 20-2 via connection elements 22-1, 22-2 can be supplied with clean and pressurized lubricating fluid.
  • the pressure of the supplied lubricating fluid must be higher than the applied suction pressure of the screw pump 10a.
  • the lubricating fluid exiting at the liners 20-1, 20-2 mixes with the conveyed medium during the pumping process and is discharged therewith.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a screw pump 10b according to the invention.
  • the lubrication of the liners 20-1, 20-2 by the medium to be delivered itself wherein the lubricating fluid due to the pressure gradient from the high pressure side in the spindle center via the holes 24-1 and 24-2 within the spindles 14-1, 14-2 in the liners 20-1, 20-2 passes.
  • the medium to be pumped must be free of impurities and abrasives and have good lubricating properties.
  • Figures 4 and 5 show different perspective views of a screw pump according to the invention
  • Figures 6 and 7 each show a sectional view through a screw pump 10 according to the invention.
  • the drives M1, M2 of the spindles 14-1, 14-2 are each assigned a control S1, S2, via which the drives M1, M2 can be controlled individually.
  • the speeds of the drives M1, M2 can be controlled individually via the controls S1, S2 in order to be able to operate the spindles 14-1, 14-2 synchronously in each case. If the spindles 14-1, 14-2 are operated, for example, with conventionally used asynchronous motors, it may happen that minimal speed differences occur.

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Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Schraubenspindelpumpe zur Förderung eines fluiden Mediums mit einem einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Pumpengehäuse für das zu fördernde Medium. Die Schraubenspindelpumpe umfasst wenigstens zwei Spindeln. Diese besteht aus jeweils einer Welle mit mindestens zwei Wellenabschnitten und einem dazwischen angeordneten Profilabschnitt, wobei die Profilabschnitte der wenigstens zwei Spindeln zumindest teilweise miteinander im Eingriff sind. Die mindestens zwei Spindeln sind drehbar gelagert zumindest teilweise im Pumpengehäuse angeordnet. Eine erste Spindel ist als Antriebspindel ausgebildet. Dieser ist ein direkter erster Antrieb zugeordnet. Erfindungsgemäß ist mindestens einer zweiten Spindel ein zweiter Antrieb zugeordnet.

Description

Schraubenspindelpumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Stand der Technik
Die Schraubenspindelpumpe ist eine so genannte Verdrängerpumpe, bei der die Form der rotierenden Verdränger der einer Spindelschraube ähnelt. Die Schraubenspindelpumpe besteht aus zwei oder mehr gegenläufigen Rotoren und einem Pumpengehäuse, das die Rotoren umschließt. Die Rotoren sind mit einer regelmäßigen, gewindeförmigen Profilierung ausgebildet und greifen zahnradartig ineinander. Die Rotoren werden auch als Schraubenspindeln bezeichnet und weisen einen ersten Wellenabschnitt, einen Profilabschnitt mit einem Schrauben- oder Wendelprofil und einen zweiten Wellenabschnitt auf. Die Hohlräume, die durch die drei Konstruktionselemente Pumpengehäuse, erste Schraubenspindel und zweite Schraubenspindel gebildet werden, bilden die Förderräume für das geförderte Medium. Bei der Drehung der Schraubenspindeln wandern die Förderräume in eine Maschinenrichtung und fördern das Medium von der Saugseite (= Einlass) zur Druckseite (= Auslass).
Diese Pumpenart eignet sich insbesondere für inkompressible, auch zähe Medien und zur Erzeugung von hohen Drücken. Schraubenspindelpumpen werden sowohl zum Transport einphasiger als auch mehrphasiger fluider Medien eingesetzt. Eine zweispindelige doppelflutige Schraubenspindelpumpe umfasst eine Antriebsspindel (Hauptläufer), die zusammen mit mindestens einer angetriebenen Spindel (Nebenläufer) in einem Pumpengehäuse angeordnet ist. Das über den Antrieb erzeugte Drehmoment wird von der Antriebsspindel über Zahnräder auf die angetriebene Spindel übertragen. Der Förderstrom wird von beiden Enden her, d.h. von den sogenannten Saugseiten der
Pumpe, zur Mitte bzw. Druckseite der Pumpe hin transportiert.
Aufgabe der Erfindung ist, die Pumpenkonstruktion an sich und damit einhergehend die Montage der Schraubenspindelpumpe zu vereinfachen.
Die obige Aufgabe wird durch eine Schraubenspindelpumpe gelöst, die die Merkmale in dem Patentanspruch 1 umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben. Beschreibunq
Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe zur Förderung eines fluiden Mediums, insbesondere zur Förderung von zähflüssigen und / oder Abrasivstoffen enthaltenden Medien. Die Schraubenspindelpumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Einlass und einem Auslass für das zu fördernde Medium. In dem Pumpengehäuse sind wenigstens zwei Spindeln angeordnet. Die Spindeln bestehen jeweils aus einer Welle mit mindestens zwei Wellenabschnitten und einem dazwischen angeordneten Profilabschnitt. Die Profilabschnitte der wenigstens zwei Spindeln sind zumindest teilweise miteinander im Eingriff. Die mindestens zwei Spindeln sind drehbar gelagert und zumindest teilweise im Pumpengehäuse angeordnet. Die jeweils direkt benachbarten zwei Spindeln, deren Profilabschnitte zumindest teilweise ineinander greifen, drehen jeweils in eine entgegengesetzte Drehrichtung. Insbesondere dreht die erste Spindel im Uhrzeigersinn und die zweite Spindel dreht entgegen des Uhrzeigersinns oder vice versa. Der Einlass für das zu fördernde Medium steht saugseitig mit dem außenliegenden
Profilabschnitt der Spindeln in Verbindung. Der Auslass für das zu fördernde Medium steht druckseitig mit dem innenliegenden Profilabschnitt in Verbindung. Einer ersten der wenigstens zwei Spindeln ist ein direkter erster Antrieb zugeordnet. Man bezeichnet diese erste Spindel auch als Antriebsspindel. Erfindungsgemäß ist mindestens einer zweiten der wenigstens zwei Spindeln ein zweiter direkter Antrieb zugeordnet.
Der erste Antrieb und der zweite Antrieb sind vorzugsweise einander weitgehend gegenüberliegend, an jeweils außerhalb des Pumpengehäuses liegenden Wellenenden der Spindeln angeordnet.
Gemäß einer bevorzugsten Ausführungsform umfasst die Schraubenspindelpumpe zwei Spindeln in einer doppelflutigen Anordnung. Der
Förderstrom des Mediums wird von beiden Enden her, d.h. von den sogenannten Saugseiten der Schraubenspindelpumpe, zur Mitte bzw. Druckseite der Schraubenspindelpumpe hin transportiert. Beiden Spindeln ist jeweils ein Antrieb zugeordnet, d.h. es handelt sich insbesondere um eine Schraubenspindelpumpe mit zwei direkt angetriebenen Spindeln in einer doppelflutigen Anordnung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Antrieb an den jeweiligen Spindeln an einem ersten Endbereich angeordnet, wobei die Spindeln vorzugsweise so parallel nebeneinander liegend angeordnet sind, dass sich die jeweiligen antriebsnahen Bereiche der Spindeln an der jeweils gegenüberliegenden Seite des Pumpengehäuses befinden. Das Pumpengehäuse besitzt für jede Spindel eine Wellendurchführung für eine Außenlagerung zur Lagerung eines Wellenabschnitts der Spindeln zwischen dem ersten antriebsnahen Endbereich und dem Profilbereich. Die Wellendurchführung der ersten und der zweiten Spindel befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Pumpengehäuses. Das dem so genannten Antriebsende jeweils gegenüberliegende freie Wellenende der Spindeln ist vorzugsweise jeweils innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das freie Wellenende der Spindeln jeweils innerhalb des Pumpengehäuses drehend gelagert, wobei die entsprechenden Lagerungen weitgehend einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Den mindestens zwei Spindeln mit jeweils eigenem Antrieb einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe ist jeweils eine Außenlagerung für einen antriebsnahen Wellenbereich der jeweiligen Spindel, eine Innenlagerung für das gegenüberliegende freie Wellenende der jeweiligen Spindel und ein Dichtelement zur Abdichtung der Außenlagerung zugeordnet. Gegenüber den Schraubenspindelpumpen gemäß dem bekannten Stand der Technik müssen somit nur zwei anstelle von vier Wellendurchführungen abgedichtet werden. Das Pumpengehäuse weist gegenüber herkömmlich bekannten Pumpen somit nur 50% potentieller Leck- Stellen auf. Vorzugsweise werden für den ersten Antrieb und einen mindestens zweiten
Antrieb identische Elektromotoren verwendet. Insbesondere muss die Drehzahl, mit der die Spindeln bewegt werden, auf die Profilierung des Profilabschnitts abgestimmt werden, damit die Wendeln des Profilabschnitts die Förderkammern ausbilden und nicht miteinander verkeilen. Die verwendeten identischen Elektromotoren können jeweils Synchronmotoren oder Asynchronmotoren sein. Den Antrieben der Spindeln kann jeweils eine Steuerung zugeordnet sein, über die die Antriebe jeweils einzeln gesteuert werden können. Insbesondere können über die Steuerungen die Drehzahlen der Antriebe einzeln gesteuert werden, um die Spindeln jeweils synchron zu betreiben. Werden beispielsweise Asynchronmotoren verwendet, kann es vorkommen, dass minimale
Geschwindigkeitsunterschiede bei der Rotation der Spindeln auftreten. Hier ist es besonders wichtig, dass die Profilabschnitte der Spindeln dem Verzahnungsgesetz folgen, so dass die schnellere Spindel die langsamere entsprechend mitnimmt, ohne dass die Spindeln verkeilen und dadurch gegebenenfalls beschädigt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das gegenüberliegende freie Wellenende der Spindeln jeweils in einer so genannten Laufbuchse drehend gelagert. Der Laufbuchse ist ein Anschlusselement zugeordnet. Über das Anschlusselement kann der Laufbuchse ein Schmiermittel zugeführt werden. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn das zu fördernde Medium keine guten Schmiereigenschaften aufweist oder Abrasivstoffe enthält. Als Schmiermittel wird insbesondere saubere und unter Druck stehende Schmierflüssigkeit verwendet. Der Druck der zugeführten Schmierflüssigkeit muss dabei höher sein als der anliegende Saugdruck der Schraubenspindelpumpe. Das Schmiermittel vermischt sich beim Austritt aus den Lagerstellen mit dem geförderten Medium und wird mit diesem abgeführt.
Weist das geförderte Medium dagegen gute Schmiereigenschaften auf und enthält keine Abrasivstoffe, dann erfolgt die Schmierung des in der jeweiligen Laufbuchse gelagerten freien Endes durch das geförderte Medium selbst. In diesem Fall ist vorgesehen, dass Spindeln Bohrungen entlang ihrer Längsachse umfassen, Wobei sich die Bohrungen beispielsweise vom freien Ende her bis zur Mitte des Profilabschnitts erstrecken. Über eine Querbohrung im mittleren Bereich des Profilabschnittes ist somit eine fluide Verbindung zwischen dem Hochdruckinnenraum der Schraubenspindelpumpe und den Lagerbuchsen herstellbar. Aufgrund des in der Schraubenspindelpumpe vorliegenden Druckgefälles gelangt zu förderndes Medium von der Hochdruckseite über die Bohrungen in die Laufbuchsen und schmiert diese ausreichend. Anschließend vermischt sich das über die Bohrungen zu den Lagerstellen gelangte Medium wieder mit dem geförderten Medium und wird mit diesem abgeführt. Es handelt sich hierbei um einen internen Kreislauf, bei dem das geförderte Medium gleichzeitig als Schmiermittel für die Lagerungen der Wellenenden der Spindeln verwendet wird.
Figuren beschreibunq
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer konventionellen zweispindeligen Schraubenspindelpumpe gemäß dem Stand der Technik. Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraubenspindel pumpe.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraubenspindel pumpe. Figuren 4 und 5 zeigen unterschiedliche perspektivische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe.
Figuren 6 und 7 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Figur 1 zeigt eine konventionelle zweispindelige Schraubenspindelpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik bestehend aus einer Antriebsspindel 3 in doppelflutiger Ausführung, einer angetriebenen doppelflutigen Spindel 4, die in ein Pumpengehäuse 2 mit oder ohne Verschleißkörper 6 montiert sind. Bei dem Verschleißkörper 6 handelt es sich um ein Einschubgehäuse innerhalb des Pumpengehäuses 2, in dem die Spindeln 3, 4 laufen. Wenn der Verschleißkörper 6 eingelaufen, insbesondere wenn der Verschleißkörper 6 verschlissen ist, kann er einfach ausgetauscht werden,
Die Spindeln 3, 4 umfassen jeweils einen ersten Wellenabschnitt A1-3 bzw. A1-4, einen Profilabschnitt P3, P4 und einen zweiten Wellenabschnitt A2-3, A2-4. Das Pumpengehäuse 2 weist vier Außenlagerstellen 7-3a, 7-3b, 7-4a und 7-4b und vier Wellendurchführungen 5 für die Spindeln 3, 4 auf. In den Wellendurchführungen 5 sind die Spindeln 3, 4 drehbar gelagert sind und an den Außenlagerstellen 7-3a, 7-3b, 7-4a und 7-4b treten die Spindeln 3, 4 aus dem Pumpengehäuse 2 aus. An den Wellendurchführungen 5 sind Gleitringdichtungen 8 als Dichtelemente zur Abdichtung des Pumpengehäuses 2 nach außen hin vorgesehen. Die Antriebsspindel 3 wird direkt über einen Antrieb M angetrieben. Das über den Antrieb M erzeugte Drehmoment wird von der
Antriebsspindel 3 über Zahnräder 9-3a, 9-3b, 9-4a und 9-4b auf die angetriebene Spindel 4 übertragen. Die konventionelle zweispindelige Schraubenspindelpumpe 1 gemäß dem Stand der Technik wird vorzugsweise zum Pumpen von Schmierflüssigkeiten oder nicht schmierenden und mehrphasigen Fluiden eingesetzt. Aufgrund ihrer Konstruktion mit sehr vielen Einzelteilen, insbesondere vier Wellendurchführungen 5 mit Gleitringdichtungen 8, vier Außenlagerstellen 7-3a, 7-3b, 7-4a und 7-4b bzw. Wellenlagerungen und mindestens einem Zahnradpaar 9-3a, 9-3b, 9-4a und 9-4b, ist die Montage der dargestellten Schraubenspindelpumpe 1 aufwendig.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe 10a mit einem Pumpengehäuse 12, die zwei Antriebsspindeln 14-1 und 14-2 umfasst. Die beiden Antriebsspindeln 14-1 und 14-2 umfassen jeweils einen antriebseitigen ersten Wellenabschnitt A1-1 bzw. A2-1 , einen Profilabschnitt P1 , P2 und einen Lagerabschnitt L1 , L2 zur Lagerung des freien Endes 16-1 , 16-2 der jeweiligen Antriebsspindel 14-1 , 14-2 innerhalb des Pumpengehäuses 12. Die Profilbereiche P1 , P2 der Antriebsspindeln 14-1 , 14-2 weisen ihrerseits je zwei gegenläufige Spindelwindungen mit verzahntem Profil auf. Das Profil ist vorzugsweise speziell für den abwälzenden Betrieb entworfen.
Jede der beiden Antriebsspindeln 14-1 , 14-2 wird von einem eigenen Antrieb M1 , M2, insbesondere von einem eigenen Antriebsmotor direkt angetrieben.
Im Gegensatz zu dem in Figur 1 dargestellten Stand der Technik umfasst die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe 10a nur zwei Außenlagerstellen 7-1 , 7-2, zwei Wellendurchführungen 5 mit Gleitringdichtungen 8 als Dichtelemente. Die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe 10a weist somit nur die Hälfte an abzudichtenden Wellendurchführungen 5 auf. Weiterhin werden keine Zahnräder 9-3a, 9- 3b, 9-4a, 9-4b (vgl. Figur 1) zur Übertragung des Drehmoments benötigt. Dadurch ist die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe 10a zum einen kostengünstiger in der
Herstellung und zum anderen günstiger in der Wartung, da sie weniger wartungsanfällige Bauteile enthält.
Die parallel zueinander angeordneten Antriebsspindeln 14-1 , 14-2 sind im Bereich ihrer Lagerabschnitte L1 , L2 in so genannten Laufbuchsen 20-1 , 20-2 innerhalb des Pumpengehäuses 12 gelagert. Die Antriebsspindeln 14-1 , 14-2 sind gegenläufig angeordnet, sodass die Antriebe M1 , M2 auf gegenüberliegenden Seiten des Pumpengehäuses 12 angeordnet sind. Vorzugsweise können bei der so konstruierten Schraubenspindelpumpe 10a die Antriebsmotoren M1 , M2 sowohl als Synchronmotor als auch Assynchronmotor ausgeführt sein. Dies ist insbesondere abhängig vom zu fördernden Medium.
Falls das zu fördernde Medium keine guten Schmiereigenschaften aufweist oder Abrasivstoffe enthält, kann für die Schmierung der Laufbuchsen 20-1 , 20-2 über Anschlusselemente 22-1 , 22-2 saubere und unter Druck stehende Schmierflüssigkeit zugeführt werden. Der Druck der zugeführten Schmierflüssigkeit muss dabei höher sein als der anliegende Saugdruck der Schraubenspindelpumpe 10a. Die an den Laufbuchsen 20-1 , 20-2 austretende Schmierflüssigkeit vermischt sich während des Pumpvorganges mit dem geförderten Medium und wird mit diesem abgeführt.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe 10b. Bei dieser geschieht die Schmierung der Laufbuchsen 20- 1 , 20-2 durch das zu fördernde Medium selbst, wobei die Schmierflüssigkeit aufgrund des Druckgefälles von der Hochdruckseite in der Spindelmitte über die Bohrungen 24-1 und 24-2 innerhalb der Spindeln 14-1 ,14-2 in die Laufbuchsen 20-1 , 20-2 gelangt. In diesem Falle, muss das zu fördernde Medium frei von Verunreinigungen und Abrasivstoffen sein und gute Schmiereigenschaften aufweisen.
Figuren 4 und 5 zeigen unterschiedliche perspektivische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe 0 und Figuren 6 und 7 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe 10. Für die Beschreibung der Bezugszeichen wird insbesondere auf die Figuren 2 und 3 verwiesen. Den Antrieben M1 , M2 der Spindeln 14-1 , 14-2 ist jeweils eine Steuerung S1 , S2 zugeordnet, über die die Antriebe M1 , M2 einzeln gesteuert werden können. Insbesondere können über die Steuerungen S1 , S2 die Drehzahlen der Antriebe M1 , M2 einzeln gesteuert werden, um die Spindeln 14-1 , 14-2 jeweils synchron betreiben zu können. Werden die Spindeln 14-1 , 14-2 beispielsweise mit herkömmlicherweise verwendeten Asynchronmotoren betrieben, kann es vorkommen, dass minimale Geschwindigkeitsunterschiede auftreten. Hier ist es besonders wichtig, dass die Profilabschnitte P1 , P2 der Spindeln 14-1 , 14-2 dem Verzahnungsgesetz folgen, so dass die schnellere Spindel 14-1 oder 14-2 die langsamere mittels Verzahnungsgesetz mitnimmt. Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Kopplung der Steuerungen S1 , S2 bzw. eine gemeinsame Steuerung für die Antriebe M1 , M2 der Spindeln 14-1 , 14-2 vorgesehen
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Schraubenspindelpumpe
2 Pumpengehäuse
3 Antriebsspindel
4 angetriebene Spindel
5 Wellendurchführung
6 Verschleißkörper
7 Außenlagerstelle
8 Gleitringdichtungen
9 Zahnrad
10 Schraubenspindelpumpe 12 Pumpengehäuse
14 Antriebsspindel
16 freies Ende
20 Laufbuchse
22 Anschlusselement
24 Bohrung
A Wellenabschnitt
L Lagerabschnitt
M Antrieb
P Profilabschnitt
S Steuerung

Claims
Ans prüche
Schraubenspindelpumpe (10) zur Förderung eines fluiden Mediums mit einem einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Pumpengehäuse (2, 12) für das zu fördernde Medium, mit wenigstens zwei Spindeln (3, 4, 14-1 , 14-2) bestehend aus jeweils einer Welle mit mindestens zwei Wellenabschnitten (A1 , A2) und einem dazwischen angeordneten Profilabschnitt (P), wobei die Profilabschnitte (P) der wenigstens zwei Spindeln (3,4,14-1 , 14-2) zumindest teilweise miteinander im Eingriff sind und wobei die mindestens zwei Spindeln (3,
4, 14-1 , 14-2) drehbar gelagert zumindest teilweise im Pumpengehäuse (2, 12) angeordnet sind, wobei eine erste der wenigstens zwei Spindeln (3, 14-1) als Antriebspindel ausgebildet ist, der ein direkter erster Antrieb (M, M1) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer zweiten der wenigstens zwei Spindeln (14-2) ein zweiter direkter Antrieb (M2) zugeordnet ist.
Schraubenspindelpumpe (10) nach Anspruch 1 , wobei der erste Antrieb (M1) und der zweite Antrieb (M2) einander weitgehend gegenüberliegend, jeweils außerhalb des Pumpengehäuses (12) angeordnet sind.
Schraubenspindelpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schraubenspindelpumpe (10) zwei Spindeln (14-1 , 14-2) in einer doppelflutigen Anordnung umfasst, wobei jeder der zwei Spindeln (14-1 , 14-2) ein eigener Antrieb (M1 , M2) zugeordnet ist.
Schraubenspindelpumpe (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Spindeln (14-1 , 14-2) mit jeweils eigenem Antrieb (M1 , M2) jeweils mit einem ersten Endbereich an ihrem jeweiligen Antrieb (M1 , M2) angeordnet sind, wobei das Pumpengehäuse (12) für jede Spindel (14-1 , 14-2) eine Wellendurchführung (5) für eine Außenlagerung (7) aufweist, zur Lagerung eines Wellenabschnitts der Spindeln (14-1 , 14-2) zwischen dem ersten antriebsnahen Endbereich und dem Profilbereich (P1 , P2) und wobei das gegenüberliegende freie Wellenende (16-1 , 16-2) der Spindeln (14-1 , 14-2) innerhalb des Pumpengehäuses (12) angeordnet und / oder gelagert ist.
5. Schraubenspindelpumpe (10) nach Anspruch 4, wobei das gegenüberliegende freie Wellenende (16-1 , 16-2) der Spindeln (14-1 , 14-2) innerhalb des Pumpengehäuses (12) drehend gelagert ist.
6. Schraubenspindelpumpe (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei den mindestens zwei Spindeln (14-1 , 14-2) mit jeweils eigenem Antrieb (M1 , M2) jeweils eine Außenlagerung
(7) für einen antriebsnahen Wellenbereich (A1) der jeweiligen Spindel (14-1 , 14-2), eine Innenlagerung für das gegenüberliegende freie Wellenende (16-1 , 16-2) der jeweiligen Spindel (14-1 , 14-2) und ein Dichtelement (8) zur Abdichtung der Wellendurchführung (5) am Pumpengehäuse (2) zugeordnet ist 7. Schraubenspindelpumpe (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei für den ersten Antrieb (M1) und den mindestens einen zweiten Antrieb (M2) identische Elektromotoren verwendet werden .
8. Schraubenspindelpumpe (10) nach Anspruch 7, wobei die Elektromotoren Synchronmotoren oder Asynchronmotoren sind.
9. Schraubenspindelpumpe (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das gegenüberliegende freie Wellenende (16-1 , 16-2) der Spindeln (14-1 , 14-2) in einer Laufbuchse (20-1 , 20-2) drehend gelagert ist, wobei der Laufbuchse (20-1 , 20-2) ein Anschlusselement (22-1 , 22-2) zugeordnet ist, wobei über das Anschlusselement (22- 1 , 22-2) ein Schmiermittel zuführbar ist.
10. Schraubenspindelpumpe (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das gegenüberliegende freie Wellenende (16-1 , 16-2) der Spindeln (14-1 , 14-2) in einer Laufbuchse (20-1 , 20-2) drehend gelagert ist, wobei die Spindeln (14-1 , 14-2) jeweils mindestens eine Bohrung (24-1 , 24-2) zum Durchtritt des geförderten Mediums zu den Laufbuchsen (20-1 , 20-2) umfasst.
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