專利名稱：用于潤(rùn)滑螺桿泵系統(tǒng)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的實(shí)施例大體上涉及螺桿泵，且更具體而言，涉及多相螺桿泵的潤(rùn)滑和過(guò)程流體管理。
背景技術(shù)：
螺桿泵是使用兩個(gè)或更多個(gè)螺桿沿軸線輸送高粘度或低粘度流體或流體混合物的旋轉(zhuǎn)式正位移泵。雙螺桿泵典型地具有兩個(gè)相互嚙合的反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子螺桿。相互嚙合的螺桿與襯套或殼之間的體積或腔體圍繞螺桿的螺紋在軸向上輸送特定體積的流體。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體體積從泵的入口輸送到出口。在一些應(yīng)用中，雙螺桿泵用來(lái)幫助從陸上井和海底井抽出油和氣。雙螺桿泵降低儲(chǔ)物上的背壓，且從而使得能從儲(chǔ)物獲得更高的總采收率。在許多情況下，雙螺桿泵可用來(lái)從海底井泵送可被處理以生產(chǎn)石油產(chǎn)品的多相流體。因此，雙螺桿泵可構(gòu)造成防止過(guò)程流體流入軸承、正時(shí)齒輪、馬達(dá)、環(huán)境等。具體地講， 雙螺桿泵可在各個(gè)轉(zhuǎn)子的各端上使用軸密封，從而總共需要四個(gè)密封。軸密封典型地還需要使用潤(rùn)滑劑沖出(flush)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使密封系統(tǒng)的摩擦表面保持清潔并從密封表面移除熱量。此外，在該示例中，用來(lái)潤(rùn)滑包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子螺桿的軸承的雙螺桿泵系統(tǒng)的各個(gè)部分的系統(tǒng)可能需要額外的部件和維護(hù)。這種單獨(dú)的潤(rùn)滑系統(tǒng)增加了螺桿泵系統(tǒng)的成本和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于操作泵系統(tǒng)的方法，該方法包括將過(guò)程流體以第一壓力導(dǎo)入泵殼的入口室內(nèi)；旋轉(zhuǎn)設(shè)置在泵殼內(nèi)部的多個(gè)轉(zhuǎn)子，以便將過(guò)程流體以第二壓力從泵殼的入口室泵送到出口室；以及將過(guò)程流體從出口室引導(dǎo)至分離器。將過(guò)程流體的第一部分從分離器導(dǎo)向下游，并且將過(guò)程流體的第二部分以第三壓力從分離器引導(dǎo)至泵的齒輪室。引導(dǎo)過(guò)程流體的第二部分來(lái)潤(rùn)滑第一組泵軸承，且然后引導(dǎo)過(guò)程流體的第二部分來(lái)潤(rùn)滑第二組泵軸承。來(lái)自第二組泵軸承的流接著匯合到過(guò)程流體的第二部分的流，然后將合并流導(dǎo)入齒輪室內(nèi)。類似的方法可包括將流體從泵入口泵送至泵出口 ；將流體流的潤(rùn)滑部分從泵出口分離；以及將流體流的潤(rùn)滑部分泵過(guò)循環(huán)路徑，該循環(huán)路徑包括聯(lián)接到泵的轉(zhuǎn)子的齒輪泵、第一泵軸承和第二泵軸承。本發(fā)明還提供了一種泵系統(tǒng)，該泵系統(tǒng)包括入口室、出口室和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子設(shè)置在入口室和出口室內(nèi)部，以將過(guò)程流體從入口室泵送到出口室并將過(guò)程流體引導(dǎo)至分離器。齒輪室構(gòu)造成從分離器接納過(guò)程流體的一部分。第一組泵軸承和第二組泵軸承聯(lián)接到轉(zhuǎn)子并由從齒輪室流出的那部分過(guò)程流體潤(rùn)滑。管道構(gòu)造成引導(dǎo)來(lái)自泵軸承的那部分過(guò)程流體返回齒輪室。允許潤(rùn)滑泵軸承的那部分過(guò)程流體中的一些泄漏到入口室。額外的過(guò)程流體持續(xù)地添加到該部分過(guò)程流體中，以補(bǔ)償泄漏到入口室的流體。


當(dāng)參考附圖閱讀下面的具體實(shí)施方式
時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中，在所有圖中類似的標(biāo)記表示類似的部件，在附圖中圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的螺桿泵系統(tǒng)和生產(chǎn)平臺(tái)的圖示；圖2是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖1中所示的包括分離器的螺桿泵系統(tǒng)的透視圖；圖3是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖2中所示的螺桿泵系統(tǒng)的示意圖，其包括用于貫穿螺桿泵組件來(lái)分離和引導(dǎo)過(guò)程流體的系統(tǒng)；圖4是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖1中所示的螺桿泵系統(tǒng)的詳細(xì)透視圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖4中所示的螺桿泵系統(tǒng)的詳細(xì)分解圖；圖6是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的螺桿泵系統(tǒng)內(nèi)的部件的詳細(xì)側(cè)視圖，其包括轉(zhuǎn)子螺桿、齒輪和轉(zhuǎn)子護(hù)罩；圖7是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖6中所示的螺桿泵系統(tǒng)內(nèi)的某些部件的詳細(xì)透視圖；圖8是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的螺桿泵系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)子護(hù)罩的詳細(xì)端視圖；圖9是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的如圖8中所示的螺桿泵系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)子護(hù)罩的詳細(xì)側(cè)視圖；以及圖10和11是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的螺桿泵系統(tǒng)的示意圖，其包括用來(lái)在多相過(guò)程流體進(jìn)入螺桿泵的入口室時(shí)旋動(dòng)該多相過(guò)程流體以防止顆粒沉淀的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式圖1是螺桿泵系統(tǒng)10的示意圖，該系統(tǒng)可設(shè)有泵送流體以用于處理、儲(chǔ)存和/或輸送的生產(chǎn)平臺(tái)12。如圖所示，螺桿泵系統(tǒng)10可經(jīng)由管道或立管14連接到生產(chǎn)平臺(tái)12， 管道或立管14可用來(lái)將過(guò)程流體傳送至平臺(tái)。過(guò)程流體可以是多相流體，例如來(lái)自海底鉆機(jī)的原油基流體。此外，螺桿泵系統(tǒng)10可位于海底或洋底16上，其中螺桿泵系統(tǒng)10將過(guò)程流體泵送到漂浮在海洋表面18上或錨固到海底的生產(chǎn)平臺(tái)。如圖所示，螺桿泵系統(tǒng)10 可位于到生產(chǎn)平臺(tái)12距離20處，其中泵用來(lái)產(chǎn)生將過(guò)程流體泵送到表面18所需的壓力和力。在另一個(gè)實(shí)施例中，螺桿泵系統(tǒng)10可位于工廠或化工廠內(nèi)，并且可構(gòu)造成將多相過(guò)程流體引導(dǎo)至接受罐或用于處理或儲(chǔ)存的其它結(jié)構(gòu)。在圖示示例中，螺桿泵系統(tǒng)10可能在從海底井抽取油和/或氣期間有用，以便降低背壓以及有助于抽取油和/或氣。在所描繪的實(shí)施例中，螺桿泵系統(tǒng)10使用兩個(gè)相互嚙合的螺桿來(lái)泵送過(guò)程流體。在該示例中，螺桿泵可被稱為雙螺桿泵。螺桿泵系統(tǒng)10包括若干部件，這些部件可能需要潤(rùn)滑并且可能由于暴露于過(guò)程流體內(nèi)的顆粒物而易受磨損和破裂。特別地，螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)的螺桿可聯(lián)接到軸承，該軸承需要潤(rùn)滑以便正常運(yùn)行和避免故障。此外，在一些實(shí)施例中，潤(rùn)滑系統(tǒng)可能需要單獨(dú)的一套部件和潤(rùn)滑劑，以便恰當(dāng)?shù)貪?rùn)滑泵。如圖所示，可通過(guò)將多相過(guò)程流體引導(dǎo)穿過(guò)管道回路和用于從過(guò)程流體分離顆粒的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)泵軸承的潤(rùn)滑。在已將過(guò)程流體處理、傳送和引
5導(dǎo)至螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)的位置以使其適用于潤(rùn)滑泵部件之后，過(guò)程流體可潤(rùn)滑螺桿泵系統(tǒng) 10內(nèi)的部件。此外，如果允許顆粒在某些位置沉積，則位于由螺桿泵系統(tǒng)10泵送的多相過(guò)程流體內(nèi)的顆?？蓪?duì)螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)的部件造成損壞。因此，如下文討論的，實(shí)施例包括可用來(lái)研磨顆粒物以將其壓碎的齒輪，從而減小過(guò)程流體內(nèi)的顆粒物的大小，從而使其適于潤(rùn)滑螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)的部件和轉(zhuǎn)子。圖2是螺桿泵系統(tǒng)10的實(shí)施例的詳細(xì)透視圖。如圖所示，螺桿泵系統(tǒng)10包括雙螺桿泵22，雙螺桿泵22包括用來(lái)將過(guò)程流體以高壓引導(dǎo)至下游位置的兩個(gè)螺桿或轉(zhuǎn)子。在其它實(shí)施例中，螺桿泵22可包括相互嚙合以泵送過(guò)程流體的兩個(gè)以上的螺桿。其中一個(gè)螺桿可聯(lián)接到驅(qū)動(dòng)軸對(duì)，驅(qū)動(dòng)軸M可聯(lián)接到馬達(dá)26。馬達(dá)沈和驅(qū)動(dòng)軸M產(chǎn)生用來(lái)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)輸出，主動(dòng)轉(zhuǎn)子經(jīng)由齒輪聯(lián)接以驅(qū)動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子，從而產(chǎn)生將過(guò)程流體導(dǎo)向下游所必需的壓力和力。諸如石油基多相流體的過(guò)程流體可經(jīng)由流體進(jìn)口觀進(jìn)入雙螺桿泵 22。通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子螺桿的嚙合的螺紋，經(jīng)由流體出口 30從雙螺桿泵22驅(qū)動(dòng)過(guò)程流體。流體輸出可被引導(dǎo)至管道，且從而引導(dǎo)至分離器32。分離器32可構(gòu)造成從多相過(guò)程流體中移除一部分顆粒。此外，分離器32也可構(gòu)造成降低多相過(guò)程流體的氣體含量，從而增加過(guò)程流體的液體部分。備選地，分離器32可構(gòu)造成移除過(guò)程流體的液體部分以將過(guò)程流體的氣體部分經(jīng)由管道34導(dǎo)向下游。如圖所示，管道34可沿一定路線通向下游裝置或單元，例如，生產(chǎn)平臺(tái)12或另一個(gè)處理單元。分離器32可構(gòu)造成將經(jīng)分離的過(guò)程流體的一部分經(jīng)由管道34導(dǎo)向下游，同時(shí)將經(jīng)分離的過(guò)程流體的另一部分引導(dǎo)至管道36，管道36可用來(lái)再循環(huán)經(jīng)分離的多相過(guò)程流體。在所描繪的實(shí)施例中，被引導(dǎo)穿過(guò)管道36的經(jīng)分離的多相過(guò)程流體可與經(jīng)由管道38引導(dǎo)的來(lái)自螺桿泵系統(tǒng)10的端部室的過(guò)程流體匯合。如圖所示，來(lái)自管道36和38 的流經(jīng)由接頭39(得到)的匯合物可傳送至室40以進(jìn)行處理。例如，室40可用來(lái)冷卻將經(jīng)由管道42傳送至雙螺桿泵22的端部室的循環(huán)潤(rùn)滑流。如圖所示，經(jīng)由管道36引導(dǎo)的經(jīng)分離的過(guò)程流體的一部分的再循環(huán)流與經(jīng)由管道38引導(dǎo)的流一起用來(lái)使過(guò)程流體在整個(gè)螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)再循環(huán)，以便潤(rùn)滑系統(tǒng)內(nèi)的部件并減少過(guò)程流體內(nèi)的顆粒。如下文詳細(xì)描述的，管道和流體回路可用來(lái)減少過(guò)程流體內(nèi)的顆粒的沉淀，從而減少螺桿泵系統(tǒng)10部件的停機(jī)時(shí)間和磨損。此外，管道44可用來(lái)在雙螺桿泵22的端部室之間循環(huán)過(guò)程流體，其中管道44引導(dǎo)經(jīng)分離的多相過(guò)程流體來(lái)潤(rùn)滑泵軸承，從而確保雙螺桿泵22的平穩(wěn)運(yùn)行。圖3是螺桿泵系統(tǒng)10的示意圖，該系統(tǒng)包括用于螺桿泵系統(tǒng)10的部分之間的流體連通的管道。特別地，螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)的管道和室的構(gòu)造、流、壓力、處理和定向使系統(tǒng)能夠被過(guò)程流體潤(rùn)滑，同時(shí)減少過(guò)程流體內(nèi)的顆?；蛭廴疚镆愿纳票盟筒僮?。如圖所示，雙螺桿泵22包括將過(guò)程流體流45引導(dǎo)至入口室46和48的流體進(jìn)口觀。入口室46和48構(gòu)造成接納過(guò)程流體并被諸如隔板分離器50和52的剛性結(jié)構(gòu)或壁包圍。此外，出口室M位于入口室46和48之間。出口室M通過(guò)隔板50和52與入口室46和48分開，這使得能夠管理相應(yīng)的室內(nèi)部和之間的壓力。出口室M可構(gòu)造成當(dāng)過(guò)程流體流出物55被引導(dǎo)至分離器32時(shí)將多相過(guò)程流體通過(guò)流體出口 30導(dǎo)出。此外，入口室46和48也可被諸如上徑向軸承法蘭56和下徑向軸承法蘭58的擋板包圍。包括軸承法蘭56和58的擋板以及隔板50和52使入口室46和48能夠與相鄰的出口室和端部室分離，從而允許流體流動(dòng)和壓力管理。如圖所示，上端部室60可聯(lián)接到上徑向軸承法蘭56。相似地，下端部室62聯(lián)接到下徑向軸承法蘭58。端部室60和62可各自包含泵軸承，以允許雙螺桿泵22內(nèi)的螺桿的平滑旋轉(zhuǎn)。泵軸承由再循環(huán)的過(guò)程流體和泵系統(tǒng)10的管道潤(rùn)滑。例如，上端部室60可包括第一組泵軸承，其中各個(gè)軸承聯(lián)接到轉(zhuǎn)子螺桿中的各個(gè)的上端。此外，下端部室62可包含聯(lián)接到轉(zhuǎn)子螺桿的下端的第二組泵軸承。軸承可以是有利于軸旋轉(zhuǎn)的任何合適的軸承，例如軸頸軸承。例如，軸頸軸承可支撐轉(zhuǎn)子軸， 在這里，軸(也稱為軸頸)可在帶有一層油或潤(rùn)滑劑的軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該油或潤(rùn)滑劑通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)將兩個(gè)部件分離。在一個(gè)示例中，用于軸頸軸承的潤(rùn)滑劑可以是具有減少的顆粒物的過(guò)程流體。下端部室62還可包括一對(duì)齒輪，其中各個(gè)齒輪聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的端部。齒輪將力和動(dòng)力從主動(dòng)轉(zhuǎn)子傳遞至從動(dòng)轉(zhuǎn)子并可稱為正時(shí)齒輪。如下文將詳細(xì)描述的，當(dāng)過(guò)程流體流過(guò)齒輪時(shí)，齒輪可用來(lái)壓碎過(guò)程流體內(nèi)的顆粒，從而使過(guò)程流體能夠適于潤(rùn)滑泵軸承。在壓碎過(guò)程流體內(nèi)的顆粒之后，過(guò)程流體可被傳送以潤(rùn)滑端部室60和62內(nèi)的泵軸承。因此，齒輪不僅用來(lái)在轉(zhuǎn)子之間傳遞機(jī)械能，而且用來(lái)泵送潤(rùn)滑流體和將流體內(nèi)的任何顆粒研磨至可接受的大小，以用于潤(rùn)滑和避免磨損。例如，經(jīng)分離的多相過(guò)程流體可流入接頭39內(nèi)，在這里，管道38內(nèi)的流與經(jīng)分離的多相過(guò)程流體匯合以形成進(jìn)入下端部室62的合并流42。在流入下端部室62內(nèi)時(shí)，過(guò)程流體的全部部分可流過(guò)齒輪，齒輪構(gòu)造成壓碎顆粒，從而減小過(guò)程流體內(nèi)的顆粒大小。在壓碎顆粒之后，多相過(guò)程流體可被傳送以潤(rùn)滑下端部室62內(nèi)的泵軸承。此外，包括壓碎的顆粒的過(guò)程流體也可經(jīng)由管道44傳送至上端部室60，在這里，過(guò)程流體被引導(dǎo)至位于上端部室60內(nèi)的泵軸承。當(dāng)流體貫穿上端部室60而循環(huán)時(shí)，過(guò)程流體的一部分可經(jīng)由管道38來(lái)引導(dǎo)，以與來(lái)自管道36的經(jīng)分離的多相過(guò)程流體匯合。因此， 來(lái)自管道36和38的流的匯合物可被視為流體連通回路內(nèi)的補(bǔ)給或再循環(huán)流。此外，入口室46和48之間的擋板可構(gòu)造成允許泄漏64和66，其中過(guò)程流體可構(gòu)造成從端部室60和62泄漏到入口室46和48內(nèi)。特別地，泄漏64和66是用來(lái)潤(rùn)滑泵軸承的那部分經(jīng)分離的多相過(guò)程流體中的一些，且因此可包括與進(jìn)入入口室的過(guò)程流體流45 相比大小減小的顆粒。因此，擋板內(nèi)的泄漏64和66可使具有減小的顆粒濃度和大小的過(guò)程流體能夠改善在入口室46和48內(nèi)、沿著轉(zhuǎn)子螺桿以及通向出口室M的流。例如，通過(guò)與進(jìn)入入口的顆粒增加的流體45混合以及將其稀釋，包括減小的顆粒的過(guò)程流體可攪拌或減少過(guò)程流體的進(jìn)入流45內(nèi)的顆粒的沉淀。備選地，在沒(méi)有泄漏64和66的構(gòu)造中，過(guò)程流體的進(jìn)入流45可包括大量的顆粒，這些顆?？赡茉谌肟谑?6和48內(nèi)沉淀，從而削弱在入口室46和48與出口室M之間的流體流。此外，顆粒在入口室內(nèi)的沉淀和/或積聚可在螺桿泵系統(tǒng)10內(nèi)導(dǎo)致故障或需要維護(hù)。如可被理解的，其中可使用螺桿泵的工業(yè)環(huán)境強(qiáng)調(diào)對(duì)最小的停機(jī)時(shí)間和維護(hù)的需要。因此，減少了顆粒和顆粒大小的過(guò)程流體經(jīng)由泄漏64 和66進(jìn)行的泄漏改善了貫穿雙螺桿泵22的過(guò)程流體流動(dòng)，同時(shí)減少了維護(hù)。此外，經(jīng)由合并流42進(jìn)入下端部室62的過(guò)程流體的補(bǔ)給或補(bǔ)償可使得流體的穩(wěn)定的流動(dòng)或補(bǔ)償能夠解決流體回路內(nèi)的泄漏64和66。螺桿泵系統(tǒng)10還可包括減壓器68，減壓器68構(gòu)造成從分離器32至端部室62的流體流路徑的一部分。如圖所示，減壓器68可聯(lián)接分離器32，其中減壓器68允許在流體沿管道36和42流入端部室62時(shí)降低壓力。此外，雙螺桿泵22內(nèi)的壓力被管理以控制回路內(nèi)的流體流。例如，出口室M內(nèi)的壓力P1可顯著大于入口室46和48內(nèi)的壓力P2。這種從己到？1的壓力增加由雙螺桿的泵送動(dòng)作引起。此外，端部室60和62內(nèi)的壓力P3可略大于入口室46和48內(nèi)的壓力P2。P3和P2之間的這種壓差可有助于泄漏64和66。壓力P1 可顯著大于壓力P3,這使得需要將減壓器68定位在流體流回路內(nèi)的分離器32與端部室60 和62之間。減壓器68可為任何合適的類型，例如再循環(huán)閥、固定幾何形狀的孔板等。圖4是雙螺桿泵22的實(shí)施例的詳細(xì)透視圖。在該實(shí)施例中，雙螺桿泵22包括上端部室60和下端部室62。主動(dòng)轉(zhuǎn)子軸M構(gòu)造成進(jìn)入上端部室60以驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子。此外， 上端部室60聯(lián)接到上徑向軸承法蘭56。相似地，下端部室62聯(lián)接到下徑向軸承法蘭58。 軸承法蘭56和58各自聯(lián)接到中央泵殼罩70，中央泵殼罩70可包含入口室46和48以及出口室M。入口室46和48可聯(lián)接到流體入口 28，流體入口 28傳送來(lái)自海底井或其它流體供應(yīng)單元的多相過(guò)程流體。如下文將詳細(xì)討論的，流體入口觀相對(duì)于圓柱形的中央泵殼 70切向地定位。因此，流體入口觀旋動(dòng)過(guò)程流體的進(jìn)口流，從而攪拌和混合過(guò)程流體內(nèi)的顆粒，以防止顆粒在入口室46和48中沉淀和積聚。流體出口 30聯(lián)接到出口室M并構(gòu)造成將過(guò)程流體引導(dǎo)至分離器32。此外，管道，包括管道36、38、42和44，可構(gòu)造成貫穿雙螺桿泵22來(lái)引導(dǎo)過(guò)程(流體)，以潤(rùn)滑螺桿泵部件和將多相過(guò)程流體引導(dǎo)至下游單元。圖5是雙螺桿泵22的詳細(xì)分解圖。如圖所示，雙螺桿泵22包括端部室58和60 以及中央泵殼罩70。此外，齒輪72可位于齒輪殼體74內(nèi)部，齒輪殼體74位于下端部室62 內(nèi)。如此前討論的，齒輪72可構(gòu)造成當(dāng)過(guò)程流體流過(guò)齒輪時(shí)研磨顆粒物以減小顆粒的大小。齒輪板76位于下端部室62內(nèi)并可聯(lián)接到齒輪殼體74和下徑向軸承法蘭58。轉(zhuǎn)子護(hù)罩78可聯(lián)接到下徑向軸承法蘭58。轉(zhuǎn)子護(hù)罩78可構(gòu)造成允許轉(zhuǎn)子軸在護(hù)罩內(nèi)旋轉(zhuǎn)并使得過(guò)程流體能夠從下端部室62泄漏到入口室。轉(zhuǎn)子護(hù)罩78可為帶有允許可控地泄漏到入口室46的間隙的某些幾何形狀。如下文將詳細(xì)討論的，上室60也可包括轉(zhuǎn)子護(hù)罩，以允許可控地泄漏到入口室48。驅(qū)動(dòng)軸M可聯(lián)接到構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子82的主動(dòng)轉(zhuǎn)子80，其中轉(zhuǎn)子80和82設(shè)置在轉(zhuǎn)子護(hù)罩78內(nèi)并且各自聯(lián)接到齒輪72。因此，從動(dòng)轉(zhuǎn)子82通過(guò)齒輪72的旋轉(zhuǎn)機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，齒輪72的旋轉(zhuǎn)由來(lái)自聯(lián)接到馬達(dá)沈的主動(dòng)轉(zhuǎn)子80和軸M的旋轉(zhuǎn)輸出所啟動(dòng)。主動(dòng)轉(zhuǎn)子80和從動(dòng)轉(zhuǎn)子82可被稱為轉(zhuǎn)子、螺桿、螺紋或它們的組合，它們嚙合在一起并旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)流體通過(guò)泵22。此外，雙螺桿泵22包括在中央泵殼罩70內(nèi)的泵襯套84。泵襯套84 可設(shè)置在轉(zhuǎn)子80和82周圍并可撓曲以防止泵襯套84在泵送過(guò)程期間粘合到螺桿。此外， 泵襯套84鄰近且聯(lián)接到將出口室M與入口室46和48分開的隔板50。泵襯套84可包括可位于入口室46和/或48內(nèi)的狹槽86，以使過(guò)程流體能夠流入轉(zhuǎn)子螺紋內(nèi)，從而能夠泵送。此外，轉(zhuǎn)子襯套84還可包括狹槽88，該狹槽使泵能夠讓過(guò)程流體流出泵襯套84、流到出口室M并流過(guò)流體出口 30。轉(zhuǎn)子80和82包括穿過(guò)上徑向軸承法蘭56、推力軸承板90 和套環(huán)92的軸。上推力軸承板94可聯(lián)接到推力軸承板90，從而包圍套環(huán)92及轉(zhuǎn)子80和 82的端部。因此，推力軸承板90、套環(huán)92和推力軸承板94可形成端部室60內(nèi)的上軸承組， 該上軸承組可由再循環(huán)的過(guò)程流體潤(rùn)滑。圖6是雙螺桿泵22內(nèi)包括的部件的實(shí)施例的詳細(xì)側(cè)視圖。如圖所示，轉(zhuǎn)子80和 82可聯(lián)接到齒輪72，齒輪72可位于各個(gè)轉(zhuǎn)子軸的端部處。齒輪72可構(gòu)造成相互嚙合，從而由主動(dòng)轉(zhuǎn)子80的旋轉(zhuǎn)和機(jī)械輸出驅(qū)動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)子82。此外，齒輪72構(gòu)造成以便減小顆粒物和過(guò)程流體并貫穿雙螺桿泵22來(lái)泵送過(guò)程流體。當(dāng)貫穿雙螺桿泵22來(lái)泵送過(guò)程流體時(shí)，過(guò)程流體可能通過(guò)上轉(zhuǎn)子護(hù)罩96以及下轉(zhuǎn)子護(hù)罩78泄漏。因此，通過(guò)轉(zhuǎn)子護(hù)罩78和 96泄漏的過(guò)程流體可包括減小的顆粒含量和大小，從而使得泄漏的過(guò)程流體能夠攪拌并減少入口室46和48內(nèi)的顆粒的沉淀。如此前討論的，螺桿泵系統(tǒng)10可構(gòu)造成引導(dǎo)過(guò)程流體以允許潤(rùn)滑包括泵軸承的部件，并且使過(guò)程流體能夠通過(guò)減少再循環(huán)的過(guò)程流體中的顆粒大小而增強(qiáng)過(guò)程流體流。此外，包括由管道42引導(dǎo)的流體的再循環(huán)的過(guò)程流體可用來(lái)補(bǔ)給或補(bǔ)償過(guò)程流體到入口室46和48內(nèi)的泄漏。備選地，可使用其它機(jī)構(gòu)將過(guò)程流體從端部室60和62泄漏到中央泵殼罩70內(nèi)。例如，通過(guò)壓差打開的單向閥和/或管道可用來(lái)將過(guò)程流體引導(dǎo)或泄漏到中央泵殼罩70內(nèi)的室。因此，進(jìn)入泵殼罩70的流體構(gòu)造成攪拌或攪動(dòng)進(jìn)入泵的流體，從而減少顆粒的沉淀。圖7是雙螺桿泵22內(nèi)包括的部件的實(shí)施例的詳細(xì)透視圖。如圖所示，主動(dòng)轉(zhuǎn)子80 和從動(dòng)轉(zhuǎn)子82相互嚙合，其中設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸上的螺紋連鎖以將過(guò)程流體從轉(zhuǎn)子的周邊部分附近的入口室46和48驅(qū)動(dòng)至位于轉(zhuǎn)子中心附近的出口室M。此外，齒輪72各自聯(lián)接到轉(zhuǎn)子80和82的端部以壓碎顆粒并對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)定時(shí)。齒輪72構(gòu)造成以便壓碎或研磨過(guò)程流體內(nèi)的顆粒，從而使過(guò)程流體能夠潤(rùn)滑聯(lián)接到轉(zhuǎn)子80和82的各個(gè)端部的軸承。如圖所示，泵軸承構(gòu)造成支撐轉(zhuǎn)子80和82并使它們能夠旋轉(zhuǎn)，從而使過(guò)程流體能夠平滑地流過(guò)螺桿泵系統(tǒng)10。在一個(gè)實(shí)施例中，齒輪72可由合適的耐用材料構(gòu)成。例如，齒輪72可由諸如滲碳的碳化鎢的滲碳的碳化物構(gòu)成，其中齒輪72被形成和構(gòu)造成以便研磨過(guò)程流體內(nèi)的顆粒物，而不在研磨過(guò)程期間磨蝕或破壞齒輪72。在來(lái)自各個(gè)齒輪的兩個(gè)齒接觸的地方，各個(gè)齒輪72的齒可彼此接觸，從而產(chǎn)生高應(yīng)力接觸，以壓碎過(guò)程流體中的顆粒。另外， 齒輪72可以是直齒輪或另一種合適的幾何形狀。雙螺桿泵22還包括轉(zhuǎn)子護(hù)罩96，轉(zhuǎn)子護(hù)罩96可聯(lián)接到轉(zhuǎn)子80和82的端部并可構(gòu)造成使顆粒減小的過(guò)程流體能夠泄漏到入口室46和48內(nèi)。在齒輪72已壓碎過(guò)程流體內(nèi)的顆粒之后，齒輪可構(gòu)造成泵送過(guò)程流體以潤(rùn)滑泵軸承，其中過(guò)程流體接著經(jīng)由轉(zhuǎn)子護(hù)罩78和96泄漏到入口室46和48內(nèi)，從而減少顆粒的沉淀以改善過(guò)程流體的流動(dòng)。圖8是轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96的示例的詳細(xì)端視圖。轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上相同，并且可各自被放置在轉(zhuǎn)子80和82的端部上。此外，轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96可由在接頭 98處連結(jié)的兩個(gè)單獨(dú)的部件構(gòu)成，或者可由單個(gè)部件構(gòu)成，其中兩個(gè)圓形結(jié)構(gòu)是可被鑄造或以任何合適方式形成的單個(gè)整體構(gòu)件的一部分。此外，轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96可由諸如不銹鋼的任何耐用材料構(gòu)成。轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96包括一對(duì)圓柱形開口 100，這對(duì)開口構(gòu)造成使得各個(gè)轉(zhuǎn)子軸能夠穿過(guò)護(hù)罩。因此，開口 100構(gòu)造成使得端部室60和62與中央泵殼罩70內(nèi)的室之間能夠流體連通。過(guò)程流體從端部室60和62的泄漏可通過(guò)部件之間的公差和間距以及管理系統(tǒng)內(nèi)的壓力來(lái)控制。轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96也可包括用來(lái)將轉(zhuǎn)子護(hù)罩附連到軸承法蘭56和58的法蘭102。轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96可經(jīng)由螺釘、焊縫或其它合適的聯(lián)接機(jī)構(gòu)聯(lián)接到徑向軸承法蘭56和58。圖9是轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96的側(cè)視圖。轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96包括突入到雙螺桿泵22 的入口室46和48內(nèi)的突出部分104。此外，轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96還包括突出部分106，突出部分106突入到徑向軸承法蘭56和58內(nèi)，從而使法蘭102能夠聯(lián)接到徑向軸承法蘭的內(nèi)表面。突出部分104可具有大約14. 5英寸(36. 8cm)的直徑108。此外，突出部分106可具有大約14. 25英寸(36. 2cm)的直徑距離110。護(hù)罩開口可具有大約11英寸07.9cm)的內(nèi)徑距離112。然而應(yīng)當(dāng)理解，可使用其它尺寸和尺寸關(guān)系。如圖所示，轉(zhuǎn)子護(hù)罩72和96可構(gòu)造成允許具有減小的顆粒大小和含量的過(guò)程流體泄漏到泵殼70內(nèi)的室中，以稀釋來(lái)自進(jìn)入的過(guò)程流體的顆粒并減少入口室46和48內(nèi)的顆粒的沉淀。圖10是包括位于入口室46和48上的入口的雙螺桿泵22的示例的示意圖。入口 28 (也在圖4中示出)構(gòu)造成引導(dǎo)相對(duì)于入口室46和48相切的過(guò)程流體入口流45。因此， 圓柱形入口室46和48內(nèi)的切向位置114使過(guò)程流體能夠圍繞室旋動(dòng)，如流圖案116所示。 如圖所示，流圖案116圍繞中心軸線118以及入口室46和48旋動(dòng)，從而攪拌過(guò)程流體內(nèi)的顆粒以改善流體流并減少泵室內(nèi)的顆粒的沉淀。通過(guò)改善過(guò)程流體流和減少顆粒沉淀，切向入口位置114減少磨損和破裂，并提高雙螺桿泵22的泵送性能的效率。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，過(guò)程流體流過(guò)轉(zhuǎn)子80和82，從而將過(guò)程流體從入口室46和48泵送到出口室M并泵送出該室，如出口流30所示。圖11是圖10中所示的示意圖的俯視圖。如圖所示，過(guò)程流體入口流45的切向位置114使得能夠有圍繞軸線118的漩渦流116。由入口流45的切向進(jìn)入提供的改善的流特性和減少的沉淀使得貫穿螺桿泵系統(tǒng)10能夠有改善的過(guò)程流體流。本發(fā)明的技術(shù)效果包括減少螺桿泵部件的磨損和維護(hù)。此外，實(shí)施例還通過(guò)消除專用潤(rùn)滑系統(tǒng)和部件而導(dǎo)致螺桿泵系統(tǒng)的簡(jiǎn)化的組裝和維護(hù)。而且，所公開的實(shí)施例可通過(guò)管理系統(tǒng)中的壓力以控制流體流來(lái)改善系統(tǒng)性能。該書面描述用示例來(lái)公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的可獲得專利保護(hù)的范圍由權(quán)利要求所限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。 如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
10
權(quán)利要求
1.一種用于操作泵系統(tǒng)的方法，包括將過(guò)程流體以第一壓力導(dǎo)入泵殼的入口室內(nèi)；旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述泵殼內(nèi)部的多個(gè)轉(zhuǎn)子以將所述過(guò)程流體以第二壓力從所述泵殼的所述入口室泵送到出口室；將所述過(guò)程流體從所述出口室引導(dǎo)至分離器； 將所述過(guò)程流體的第一部分從所述分離器導(dǎo)向下游；將所述過(guò)程流體的第二部分以第三壓力從所述分離器引導(dǎo)至所述泵的齒輪室； 引導(dǎo)所述過(guò)程流體的所述第二部分來(lái)潤(rùn)滑第一組泵軸承； 引導(dǎo)所述過(guò)程流體的所述第二部分來(lái)潤(rùn)滑第二組泵軸承；以及將來(lái)自所述第二組泵軸承的流匯合到所述過(guò)程流體的所述第二部分的流，然后將合并流導(dǎo)入所述齒輪室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述齒輪室中的多個(gè)齒輪各自聯(lián)接到所述多個(gè)轉(zhuǎn)子中的各個(gè)的端部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二壓力大于所述第一壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三壓力大于所述第一壓力，并且所述第二壓力大于所述第三壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括將所述過(guò)程流體的一部分從所述第一泵軸承泄漏到第一入口室，并且將所述過(guò)程流體的一部分從所述第二泵軸承泄漏到第二入口室。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述過(guò)程流體的第二部分以第三壓力從所述分離器引導(dǎo)至所述泵的齒輪室包括將過(guò)程流體的總流的約15%在與來(lái)自所述第二組泵軸承的流匯合之前從所述分離器引導(dǎo)至減壓器，以補(bǔ)償過(guò)程流體從所述第一泵軸承和第二泵軸承的泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述過(guò)程流體的第一部分從所述分離器導(dǎo)向下游包括將過(guò)程流體的總流的約80%至90%從所述分離器引導(dǎo)至下游單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分離器將顆粒物從所述過(guò)程流體分離，并且其中具有減少的顆粒物含量的過(guò)程流體包括引導(dǎo)至所述齒輪室的過(guò)程流體的所述第二部分。
9.一種用于操作泵系統(tǒng)的方法，包括 將流體從泵入口泵送至泵出口 ；從所述泵出口將流體流的潤(rùn)滑部分分離；以及將流體流的所述潤(rùn)滑部分泵送通過(guò)循環(huán)路徑，該循環(huán)路徑包括聯(lián)接到所述泵的轉(zhuǎn)子的齒輪泵、第一泵軸承和第二泵軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，包括允許一定量的所述潤(rùn)滑部分從所述第一泵軸承和第二泵軸承流入所述泵的入口側(cè)；以及向循環(huán)經(jīng)過(guò)所述循環(huán)路徑的所述潤(rùn)滑部分添加流體以補(bǔ)償從所述泵軸承流入所述泵的入口側(cè)的所述一定量的所述潤(rùn)滑部分。
11.一種泵系統(tǒng)，包括 入口室；出口室；轉(zhuǎn)子，其設(shè)置在所述入口室和所述出口室內(nèi)部，以將過(guò)程流體從所述入口室泵送至所述出口室并將所述過(guò)程流體引導(dǎo)至分離器；齒輪室，其構(gòu)造成從所述分離器接納所述過(guò)程流體的一部分；第一組泵軸承和第二組泵軸承，其聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子并由從所述齒輪室流出的所述過(guò)程流體的所述部分潤(rùn)滑；以及管道，其構(gòu)造成引導(dǎo)來(lái)自所述泵軸承的所述過(guò)程流體的所述部分返回所述齒輪室；其中，允許潤(rùn)滑所述泵軸承的所述過(guò)程流體的所述部分中的一些泄漏到所述入口室， 并且其中，額外的過(guò)程流體被持續(xù)地添加到所述過(guò)程流體的所述部分以補(bǔ)償泄漏到所述入口室的流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，出口室壓力大于入口室壓力，并且其中所述泵軸承內(nèi)的壓力大于所述入口室壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括在所述齒輪室內(nèi)的齒輪，其中各個(gè)齒輪聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的相應(yīng)端部，并且所述齒輪構(gòu)造成使所述過(guò)程流體作為潤(rùn)滑劑循環(huán)經(jīng)過(guò)所述泵軸承。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，泵軸承聯(lián)接到各個(gè)所述轉(zhuǎn)子的各個(gè)端部。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，引導(dǎo)至所述齒輪室的來(lái)自所述分離器的過(guò)程流體的所述部分包括來(lái)自所述分離器的過(guò)程流體的總流的約10%至20%。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括減壓器，其從所述分離器接納所述過(guò)程流體并將所述過(guò)程流體引導(dǎo)至所述齒輪室，以補(bǔ)償泄漏到所述入口室的所述過(guò)程流體。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器將顆粒物從所述過(guò)程流體分離，并且其中具有減少的顆粒物含量的過(guò)程流體被弓I導(dǎo)至所述齒輪室。
18.一種泵系統(tǒng)，包括入口室；出口室；轉(zhuǎn)子，其設(shè)置在所述入口室和所述出口室內(nèi)部，并且構(gòu)造成彼此嚙合，以將多相過(guò)程流體從所述入口室引導(dǎo)至所述出口室；以及入口，其設(shè)置為鄰近所述入口室，并且構(gòu)造成將所述多相過(guò)程流體大致切向地導(dǎo)入所述入口室以及旋動(dòng)所述多相過(guò)程流體，以減少來(lái)自所述多相過(guò)程流體的顆粒物在所述入口室中的沉淀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括齒輪室，其構(gòu)造成在由分離器分離所述多相過(guò)程流體之后從所述出口室接納所述多相過(guò)程流體的一部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)分離的多相過(guò)程流體被所述齒輪室接納并由所述齒輪室中的齒輪泵送以潤(rùn)滑泵軸承。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括泵軸承，其構(gòu)造成從所述齒輪室接納經(jīng)分離的多相過(guò)程流體的一部分，其中來(lái)自所述泵軸承的所述經(jīng)分離的多相過(guò)程流體的所述部分中的一些構(gòu)造成泄漏到所述入口室。
全文摘要
一種泵系統(tǒng)包括入口室、出口室和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子設(shè)置在入口室和出口室內(nèi)部，以將過(guò)程流體從入口室泵送到出口室并將過(guò)程流體引導(dǎo)至分離器。齒輪室構(gòu)造成從分離器接納過(guò)程流體的一部分。第一組泵軸承和第二組泵軸承聯(lián)接到轉(zhuǎn)子并由從齒輪室流出的那部分過(guò)程流體潤(rùn)滑。管道構(gòu)造成引導(dǎo)來(lái)自泵軸承的那部分過(guò)程流體返回齒輪室。潤(rùn)滑泵軸承的那部分過(guò)程流體中的一些被允許泄漏到入口室。額外的過(guò)程流體被持續(xù)地添加到該部分過(guò)程流體中，以補(bǔ)償泄漏到入口室的流體。
文檔編號(hào)F04C13/00GK102459902SQ201080030249
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者D·D·安德森, F·哈斯里普爾, H·V·德奧, M·V·德雷克塞爾, T·斯蒂恩, V·科特努爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司