專利名稱：螺桿泵的制作方法
螺桿泵
本發(fā)明涉及一種螺桿泵，該螺桿泵為單流雙軸結(jié)構(gòu)形式，該螺桿 泵具有兩個螺桿的外部支承裝置并且具有一個泵殼體，該泵殼體在形 成一些輸送腔的情況下包圍這些螺桿并且以其內(nèi)部的殼面在外部限 定這些輸送腔的邊界，該螺桿泵具有一個用于待抽吸的介質(zhì)的抽吸室 和一個壓力室，該壓力室接收通過這些螺桿輸送的介質(zhì)。
已經(jīng)公知了多種螺桿泵方案，例如根據(jù)EP 0 699 276 Bl的雙軸雙 流構(gòu)型，該雙軸雙流構(gòu)型尤其是用于輸送未處理的石油-水-氣體混合 物，所述石油-水-氣體混合物從一個非常大的井或從多個、部分地多 于500個的小的井排出。雙流的螺桿泵具有一個殼體，該殼體分成一 個抽吸室和一個壓力室。輸送螺桿在此或者直接在殼體中或者在一個 可更換的殼體嵌件中回轉(zhuǎn)，該殼體嵌件插入到殼體中到抽吸室與壓力 室之間。殼體在此具有任務(wù) 一方面提供用于接收過程壓力的足夠的 抗壓強度，另一方面提供用于遵循輸送螺桿相互間和輸送螺桿與殼體 或殼體嵌件之間的、壓力提高過程所需的密封縫隙容差的形狀和位置 剛度，其中，無接觸地回轉(zhuǎn)的輸送螺桿對盡可能小的密封縫隙提出了 特別高的要求，以便獲得高的效率。
雙軸雙流實施形式的螺桿泵在技術(shù)上非常費事，在制造和維護方 面成本高，因此優(yōu)選用于較大的輸送功率，這種輸送功率典型地對于 單井輸送(單井增壓)確實過大。
由DE 715860 Bl公開了一種用于輸送液體的螺旋泵，該螺旋泵 具有用于輸送螺桿的單側(cè)的外部支承裝置。輸送螺桿由一個殼體包 圍，該殼體構(gòu)造成單件式的并且被法蘭連接在殼體件上，輸送桿支承 在該殼體件中。為了維護工作，該殼體可除去。如果必須對泵進行維
護，則需要在流出和流入接管處將該泵從輸送管路分開并且安裝一個 完全新的泵。
作為整體更換的替換方案，可現(xiàn)場拆卸和修理螺桿泵，這非常費 時。此外，在客戶那里在現(xiàn)場由多個單個件裝配泵具有缺點不可通 過精確地測定功率數(shù)據(jù)來對泵進行測試，由此，為了滿足所要求的功 率參數(shù)通常需要整體地更換泵。
恰恰在單井輸送時在輸送介質(zhì)的成分方面出現(xiàn)強的波動。100% 液體輸送狀態(tài)與100%氣體輸送階段不可預(yù)見地以高程度交替，其中，
對于螺桿泵來說100%氣體輸送階段特別苛刻，因為在傳統(tǒng)螺桿泵中
在氣體輸送一定時間之后帶走了進行密封、冷卻和潤滑的液體。這種 狀態(tài)使得輸送螺桿變熱并且隨之而來地使得輸送螺桿相互間以及與 輸送殼體接觸，這使得磨損提高，必要時使得泵停機。在現(xiàn)場維護方 面由此產(chǎn)生的問題已經(jīng)描述。
除了螺桿泵之外，偏心蝸桿泵也用于單井輸送，但這種偏心蝸桿
泵僅有條件地適于輸送多相混合物，因為其100%氣體輸送能力由于
出現(xiàn)的摩擦熱量而在時間上非常受限制。
作為雙軸雙流實施形式的多相泵的尺寸過大的后果以及由于缺 少具有較小功率的合適的多相泵，世界范圍內(nèi)數(shù)以千計的油井不被或 不再被開采，由此，寶貴的原料未被利用。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種泵，該泵可成本低廉地制造 和維護并且原則上適用于在單井輸送范圍內(nèi)輸送多相混合物。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過所述類型的具有權(quán)利要求1的特征的螺 桿泵來解決。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利的構(gòu)型和進一步 構(gòu)型。
根據(jù)本發(fā)明的單流雙軸結(jié)構(gòu)形式的螺桿泵具有兩個螺桿的外部 支承裝置并且具有一個泵殼體，該泵殼體在形成一些輸送腔的情況下 包圍螺桿并且以其內(nèi)部的殼面在外部限定輸送腔的邊界，該螺桿泵具
有一個用于待抽吸的介質(zhì)的抽吸室和一個壓力室，該壓力室接收通過 螺桿輸送的介質(zhì)，該螺桿泵提出泵殼體插入在一個壓力殼體中并且 固定在該壓力殼體上，由此，壓力室至少部分地環(huán)繞泵殼體。通過泵 殼體可插入到壓力殼體中以及泵殼體固定在壓力殼體上，僅泵殼體連 同設(shè)置在其中的螺桿和外部支承裝置可更換，由此以模塊式的結(jié)構(gòu)形 式提供了一種螺桿泵，該螺桿泵可快速修理，其方式是磨損件可整體 地從壓力殼體除去。此外，通過簡單地更換泵殼體與設(shè)置在其中的螺 桿使得壓力殼體與泵殼體之間機械地脫開耦合，由此，壓力殼體內(nèi)部 由壓力引起的變形不或僅不顯著地傳遞給泵殼體。由此保證螺桿相對 彼此的位置精度，因為壓力殼體的變形不對輸送元件的容差、密封裝 置和軸承產(chǎn)生影響。這降低了磨損并且可實現(xiàn)很小縫隙尺寸的調(diào)節(jié)， 這使得泵的效率提高。
本發(fā)明的一個進一步構(gòu)型提出，泵殼體貫穿壓力殼體，由此，泵 殼體在壓力殼體中具有兩個接觸部位或支承部位。在此提出，泵殼體 僅在單側(cè)固定、尤其是旋擰在壓力殼體上，而泵殼體的不固定在壓力 殼體上的端部支承在壓力殼體中的一個導向裝置中。由此可使泵殼體 在單側(cè)固定地并且在另一側(cè)可稍微運動地支承在壓力殼體中，其中， 壓力殼體與泵殼體之間的小的間隙通過至少一個密封裝置來密封，由 此，沒有輸送介質(zhì)可從壓力室通過導向裝置中的縫隙排出。壓力殼體 中的導向裝置內(nèi)部的小的間隙可實現(xiàn)通過壓力室中存在的壓力在泵 殼體內(nèi)部不產(chǎn)生可使螺桿相互之間以及螺桿與泵殼體之間的間隙發(fā) 生變化的變形，而是泵殼體總地在壓力殼體內(nèi)部稍微移位。
根據(jù)本發(fā)明的該構(gòu)型的另一個優(yōu)點是，由于對構(gòu)件的位置精度提 出的較低要求而較簡單地制造壓力殼體，由此，可成本低廉地制造壓 力殼體。此外，由于泵殼體連同螺桿和軸承單元可被完全取出而使維 護得到顯著簡化。
為了盡管構(gòu)造簡單但仍獲得盡可能穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出，泵
殼體通過一個承載板固定在壓力殼體上。由此，在承載板上不僅固定 壓力殼體而且固定泵殼體并且必要時也固定軸承單元，螺桿與輸送流 分開地支承在該軸承單元中。螺桿支承在軸承單元中，該軸承單元又 與泵殼體相連接，由此可使軸承單元整體地與泵殼體和螺桿從壓力殼 體取出。螺桿、泵殼體和螺桿的軸承單元因此可組合成一個輸送模塊， 該輸送模塊可容易更換并且在制造完成之后可經(jīng)受完全的功率測試， 由此在該輸送模塊被新的或修正過的輸送模塊所更換時可預(yù)報泵具 有哪些功率參數(shù)。
為了在單井增壓中使用時進行壓縮，本發(fā)明提出，在壓力室中設(shè) 置有用于使所輸送的多相混合物分開成氣相和液相的分離裝置，由 此，或者分開的相可單獨地導出或者分離的液體相的一部分可通過短 接管路從壓力室導回到抽吸室，以便在泵殼體內(nèi)部提供最低量的液 體，由此可冷卻螺桿并且可密封螺桿之間以及螺桿與泵殼體之間的縫 隙。因為泵殼體位于壓力室內(nèi)部，所以短接管路可構(gòu)造在泵殼體內(nèi)部， 即建立泵室與抽吸室之間的直接連接。
通過短接管路使被計量地分離的液體相導回到抽吸室中，這雖然 導致泵的效率方面的損失，但為此在使用螺桿泵來泵多相混合物時可 實現(xiàn)顯著延長的耐用度。
泵殼體可偏心地設(shè)置在壓力殼體中，以便一方面使分離和被分離 的液體相通過短接管路返回到螺桿的抽吸側(cè)得到簡化，另一方面使壓 力殼體的與壓力相關(guān)的變形不影響或這樣影響軸承單元或螺桿，使得 所述變形產(chǎn)生軸承單元的相對于螺桿的與壓力相關(guān)的撓曲相反的角 度變化。
可補充地在壓力殼體中設(shè)置一些用于使壓力殼體相對于螺桿支 承裝置預(yù)壓緊的拉緊錨桿，由此，作為泵殼體在壓力殼體中適當定位 以及壁厚選擇和/或材料使用的替換方案或補充可調(diào)節(jié)軸承單元的與 壓力相關(guān)的角度變化。為了在輸送模塊中進一步集成功能，本發(fā)明提出，抽吸室構(gòu)造在 泵殼體中，由此，該抽吸室在尺寸確定和流動技術(shù)上的構(gòu)型方面可最 佳地與輸送螺桿相適配。
為了簡化壓力殼體的構(gòu)型，本發(fā)明提出，泵殼體構(gòu)成壓力室的壁 的一部分，由此，泵殼體的嵌入部分構(gòu)成壓力室的內(nèi)壁的一部分。為 此需要使泵殼體密封地固定在壓力殼體上，其中，設(shè)置有用于所輸送 的介質(zhì)的穿通管路或流動通道，所輸送的介質(zhì)通過所述穿通管路或流 動通道被引導到壓力室中。
在壓力殼體上也構(gòu)造有用于輸入和導出的連接裝置，由此，在維 護泵時壓力殼體不必從管路網(wǎng)除去，由此可避免顯著的裝配費用并且 避免通過安裝和從管路網(wǎng)拆卸整體的泵造成的密封問題。
下面借助于唯一的圖對本發(fā)明的一個實施例進行描述，在該圖中 示出了一個螺桿泵的橫剖面視圖。
該圖中示出了一個具有兩個螺桿1、 2的單流的螺桿泵，這些螺 桿由彼此通過齒輪相耦合的軸10、 20和通過螺釘固定在這些軸上的 轉(zhuǎn)子11、 12組成。軸10、 20支承在一個軸承殼體19中并且構(gòu)成一個 軸承單元9，該軸承單元相對于待輸送的介質(zhì)被密封。轉(zhuǎn)子ll、 12支 承在一個泵殼體3中，其中，泵殼體3的殼內(nèi)面3a包圍轉(zhuǎn)子11、 12， 由此通過彼此相嚙合的轉(zhuǎn)子11、 12與殼面3a相聯(lián)合構(gòu)成輸送腔4， 在這些輸送腔中，待輸送的介質(zhì)從一個抽吸室5通過一些連接通道16 被輸送到一個壓力室6中。不僅在轉(zhuǎn)子11、 12之間而且在轉(zhuǎn)子11、 12與殼面3a之間存在最小的間隙，以便保持該泵的泄漏率盡可能小。
在當前情況下構(gòu)造成環(huán)形室的壓力室6由一個壓力殼體7形成， 該壓力殼體總是在端側(cè)在外圓周上封閉壓力室6。壓力室6的內(nèi)部封 閉通過泵殼體3的外壁來實現(xiàn)，因為泵殼體3貫穿壓力殼體7并且由 此貫穿壓力室6。泵殼體3通過銷釘40固定在一個承載板8上，軸承 單元9通過銷釘41也固定在該承載板上。承載板8又通過拉緊錨桿
42與壓力殼體7相耦合，由此，泵殼體3通過銷釘40、承載板8和 拉緊錨桿42在單側(cè)固定在泵殼體7上。泵殼體3在銷釘40的區(qū)域中 設(shè)置有一個環(huán)形法蘭37，該環(huán)形法蘭可插入到泵殼體7的對應(yīng)構(gòu)造的 槽口 27中。泵殼體3的背離承載板8的端部30支承在泵殼體7的一 個槽口17中，但不是被旋擰在那里，而是僅通過密封裝置27密封。 在端側(cè)，另一個密封部分通過一個端板15密封，該端板具有一個用 于將輸送介質(zhì)引入到抽吸室5中的穿通孔25。在端板15中還設(shè)置有 用于接收連接機構(gòu)或輸入管路的螺紋26。
泵殼體3在壓力殼體7上的單側(cè)支承具有優(yōu)點由泵殼體3、軸 承單元9和設(shè)置在其中的輸送桿1、 2模塊式地構(gòu)造的組合與壓力殼 體7的壓力變形脫開耦合。壓力殼體7可設(shè)計到對應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計壓力 上并且原則上可構(gòu)造得任意大，其中，僅槽口 17、 27和連接裝置必 須這樣來構(gòu)造，使得可裝配由泵殼體3和軸承單元9組成的相應(yīng)的輸 送單元或輸送模塊。通過將輸送單元插入到壓力殼體7中就制造完成 了該泵，其中，集成在輸送單元中的泵殼體3同時構(gòu)成抽吸室5并且 負責使抽吸室5與壓力室6分開。
另外，在壓力殼體7上設(shè)置有用于導出的法蘭14，這些法蘭可保 持固定安裝。
在壓力室6中可設(shè)置一些用于在輸送多相混合物時使氣相和液相 分開的分離裝置。這可以是用于產(chǎn)生接近零的流動速度的偏轉(zhuǎn)板或緩 沖區(qū)，其中，在這樣的部位上優(yōu)選設(shè)置一個短接管路13,該短接管路 使抽吸室5與壓力室6相連接。在所示實施形式中，短接管路13構(gòu) 造在泵殼體3中并且設(shè)置在下側(cè)，由此，處于環(huán)狀的壓力室6的下部 分中的、被填充直到泵殼體3的液體被抽吸到抽吸室5中并且在那里 可運動經(jīng)過轉(zhuǎn)子ll、 12。由此引起轉(zhuǎn)子ll、 12的熱量傳遞、密封和 潤滑。所示實施形式尤其是適用于保證即使在井口壓力大大不同的情 況下泵也具有可靠功能，所述井口壓力可從準大氣壓力上升直到超過
100bar。
在進入孔25中或在該進入孔之前可集成或設(shè)置泵保護過濾器 以便攔截不期望的微粒并且避免轉(zhuǎn)子U、 12損壞。
權(quán)利要求
1.螺桿泵，該螺桿泵為單流雙軸結(jié)構(gòu)形式，該螺桿泵具有兩個螺桿(1，2)的外部支承裝置并且具有一個泵殼體(3)，該泵殼體在形成一些輸送腔(4)的情況下包圍這些螺桿(1，2)并且以其內(nèi)部的殼面(3a)在外部限定這些輸送腔(4)的邊界，該螺桿泵具有一個用于待抽吸的介質(zhì)的抽吸室(5)和一個壓力室(6)，該壓力室接收通過這些螺桿(1，2)輸送的介質(zhì)，其特征在于該泵殼體(3)插入在一個壓力殼體(7)中并且固定在該壓力殼體(7)上，由此，該壓力室(6)至少部分地環(huán)繞該泵殼體(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的螺桿泵，其特征在于該泵殼體(3)貫穿該 壓力殼體(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的螺桿泵，其特征在于該泵殼體(3)在 單側(cè)固定、尤其是旋擰在該壓力殼體(7)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的螺桿泵，其特征在于該泵殼體(3)通過一 個承載板(8)固定在該壓力殼體(7)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4的螺桿泵，其特征在于該泵殼體(3)的 不固定在該壓力殼體(7)上的端部(30)有間隙地支承在該壓力殼 體(7)中的一個導向裝置(17)中并且該泵殼體(3)通過一個密封 裝置(27)相對于該壓力殼體(7)密封。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于這些螺桿(l， 2)支承在一個軸承單元(9)中，該軸承單元與該泵殼體(3)相連 接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的螺桿泵，其特征在于該軸承單元(9)固定、 尤其是旋擰在一個承載板(8)上。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于這些螺桿(l， 2)、該泵殼體(3)和這些螺桿(1， 2)的一個軸承單元(9)組合成一個輸送模塊。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于在該壓力室 (6)中設(shè)置有用于使所輸送的多相混合物分開成氣相和液相的分離裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的螺桿泵，其特征在于設(shè)置有一個從該壓力室(6)到該抽吸室(5)的短接管路(13)，通過該短接管路將分離 的液體導回到該抽吸室(5)中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的螺桿泵，其特征在于該短接管路(13)構(gòu)造在該泵殼體(3)中。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于該泵殼體G)偏心地設(shè)置在該壓力殼體(7)中。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于在該壓力殼體(7)中設(shè)置有一些用于使該壓力殼體(7)相對于該螺桿支承裝置 (9)預(yù)壓緊的拉緊錨桿(42)。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于該抽吸室(5) 構(gòu)造在該泵殼體(3)中。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于該泵殼體(3) 構(gòu)成該壓力室(6)的壁的一部分。
16. 根據(jù)上述權(quán)利要求中一項的螺桿泵，其特征在于在該壓力殼體(7)上構(gòu)造有用于輸入和導出的連接裝置(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺桿泵，該螺桿泵為單流雙軸結(jié)構(gòu)形式，該螺桿泵具有兩個螺桿(1，2)的外部支承裝置并且具有一個泵殼體(3)，該泵殼體在形成一些輸送腔(4)的情況下包圍這些螺桿(1，2)并且以其內(nèi)部的殼面(3a)在外部限定這些輸送腔(4)的邊界，該螺桿泵具有一個用于待抽吸的介質(zhì)的抽吸室(5)和一個壓力室(6)，該壓力室接收通過這些螺桿(1，2)輸送的介質(zhì)。該泵殼體(3)插入在一個壓力殼體(7)中并且固定在該壓力殼體(7)上，由此，該壓力室(6)至少部分地環(huán)繞該泵殼體(3)。
文檔編號F04C2/16GK101208518SQ200680019189
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者A·耶施克, G·羅爾夫林, J-U·布蘭特 申請人:約翰·海因里?！げ▋?nèi)曼有限公司