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Pumpe oder Kraftmaschine mit sich drehenden und ineinander greifenden Schrauben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine, die als Pumpe oder Kraftmaschine verwendet werden soll und aus zwei zusammenwirkenden, in gewisser Weise geformten Schrauben besteht, die mit Gewinden von entgegengesetzten Richtungen versehen sind, nach entgegengesetzten Richtungen umlaufen und von einem Gehäuse dicht umschlossen sind, wobei aber die Stirnenden der Schrauben vorteilhafterweise frei angeordnet sein können, im Gegensatze zu den bekannten Zahnradpumpen-oder Kraftmaschinen mit schraubenförmigen Zähnen, bei denen das Mittel quer zu den Achsen strömt und die Stirnenden der beiden Zahnkolben dicht an den seitlichen Gehäusewänden anliegen müssen.
Die beiden Schrauben wirken zusammen als ein Kolben, der bei der Drehung das innerhalb des Gehäuses befindliche Mittel, Gas oder Flüssigkeit, in axialer Richtung längs den Schrauben treibt. Beide Schrauben wirken somit zusammen und leisten eine gewisse Arbeit. Zweckmässig wird nur die eine Schraube getrieben, und es ist dann notwendig, einen gewissen Teil der Leistung durch Zahnräder von der Welle der einen Schraube auf die der andern zu übertragen. Diese Zahnräder erhalten ab : r sehr grosse Abmessungen, falls die zu übertragende Leistung einigermassen gross ist, und auch bei keinen Maschinen bedeuten sie eine lästige Verwicklung, deren Vermeidung von grosser Bedeutung ist.
Die Erfindung besteht in einer solchen Anordnung der Schrauben, dass die eine Schraube gänzlL'h oder fast gänzlich von aller Arbeit entlastet wird, welche Arbeit somit gänzlich oder hauptsächlich von der andern Schraube geleistet wird. Es wird also mechanische Arbeit nur auf die eine Welle der zusammenwirkenden Schrauben übertragen bzw. von dieser Welle abgegeben, wobei die Querschnittsflächen der Schrauben im Verhältnis zueinander derart gewählt sind, dass die auf der genannten Welle angebrachte Schraube oder Schrauben den grösseren Teil der Arbeit ausführen bzw. empfangen.
Die genannten Querschnittsflächen können im Verhältnis zueinander zweckmässig derart gewählt sein, dass die auf der genannten Welle befestigte Schraube oder Schrauben die ganze oder hauptsächlich die ganze Arbeit ausführen, so dass die mechanische Arbeit, die zur Drehung der mitlaufenden Schrauben zugeführt werden muss, auf ein Mindestmass herabgesetzt wird. Die Schrauben können dabei mit so grosser Steigung ausgeführt sein, dass die eine Schraube die. andere ohne Vermittlung von Zahnrädern oder andern mechanischen Kraftübertragungsvorrichtungen treibt.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Anordnung gemäss dieser Erfindung veranschaulicht, wobei Fig. 1 eine Seitenansicht mit Gehäuse und Fig. 2 einen Querschnitt der beiden Schrauben ohne Gehäuse in grösserem Massstabe zeigt. Das Gehäuse hat 8-förmigen Querschnitt und passt zur Aussenseite der beiden Schrauben.
Um die Erfindung zu verdeutlichen, ist es notwendig, zuerst jene Umstände klarzumachen, die auf das Arbeitsvermögen und die Abmessungen der Schrauben Einfluss haben.
Es ist klar, dass, wenn die Schrauben A und B in einer gewissen Lage stehen, ihre Gewinde zusammen ein zusammenhängendes System bilden, das wie ein Kolben die 8-förmige Bohrung im Gehäuse abschliesst. Bei der Drehung der Schrauben wird das abschliessende Gewindesystem in axialer Richtung um ein Stückehen entsprechend der Gewindesteigung für jede Umdrehung verschoben. Das Volumen, das dabei verdrängt wird, entspricht einem Zylinder, dessen Bodenfläche gleich der Projektionsfläche der 8-förmigen Bohrung, und dessen Höhe gleich der Steigung ist, von welchem Volumen aber das Volumen der Schraubengewinde pro Umdrehung abzuziehen ist.
Das Sehraubenvolumen dagegen ist
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G2 den Querschnitt der zweigängigen Schraube B, wobei alle diese Schnitte senkrecht zur Achse genommen sind\ und
S die Steigung der um eine Umdrehung gedrehten Schraube bezeichnet.
Die Pumpenarbeit ist, falls der Unterschied zwischen dem Flüssigkeitsdruek pro Flächeneinheit zwischen der Druck- und der Saugseite der Schrauben p ist,
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Die J ! 1üsslgkelt übt gegen die Schraubenflächen einen Druck aus, der iür beide bchrauben zusammen 1) x Ag beträgt. Die Fläche Ag kann aber auf beide Schrauben aufgeteilt werden, und wenn diese betreffenden Teile der Querschnittsfläche AB mit Al und A2 bezeichnet werden, d. h. AB = Al + A2, so wird offenbar die Arbeit E auf die beiden Schrauben aufgeteilt.
Die Arbeit der eingängigen Schraube pro Umdrehung ist E1 = p S (A1-G1), während die Arbeit der zweigängigen Schraube pro Umdrehung
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