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Tobias Wiedemann

• Die in seebedeckten und schwer zugänglichen Gebieten eingesetzten Mehrphasen-Schraubenspindelpumpen müssen hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit erfüllen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Beschreibung der festigkeits- und gebrauchstauglichkeitsrelevanten Phänomene der Rotoren dieser Pumpenbauart. Über die Ableitung projizierter Flächen entsteht ein Berechnungsmodell zur Bestimmung der auf die Förderschrauben wirkenden Lasten. Darauf aufbauend wird ein mechanisches Modell des Rotors auf Basis schubweicher Balkenelemente zur Bestimmung der Rotordurchbiegung entwickelt. Durch eine Analyse des Beanspruchungszustandes erfolgt anschließend die Bestimmung von Grenzwerten für die Montagevorspannkraft. Ein auf Finiten Volumen basierendes thermisch-mechanisches Modell ermöglicht die Berechnung einer zeitabhängigen Temperaturverteilung im Falle einer sprunghaften Temperaturänderung des Fördermediums und damit die Bestimmung der dadurch hervorgerufenen Vorspannkraftänderung.
• Multiphase pumps employed in sea covered and barely accessible areas have to fulfil high requirements concerning reliability. The present work is therefore dealing with the description of relevant phenomena influencing the strength and service ability of rotors of this type of pump. By means of projected areas the pressure distribution along the conveyor screw is at first transformed into radial forces. Based on that, a mechanical model of the rotor based on Timoshenko beam elements is derived, in order to determine the deflection. A following analysis of the stress state allows the determination of limit values for the pretension which has to be applied for the rotor assembly. A finite volume model is then established to simulate the time dependent temperature distribution within the rotor caused by a sudden change of temperature of the conveyed fluid. Finally the calculated temperatures are linked to a mechanical model to derive the change in pretension.