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Die Erfindung betrifft eine zweispindelige Schraubenpumpe, mit miteinander in Eingriff befindlichen, in gleichem Drehsinn rotierenden einander gleichen Schraubenspindeln, deren Achsen windschief zueinander lie- gen, wobei die Hüllfläche der Gewindeköpfe jeweils ein einteiliges Rotationshyperboloid ist, und wobei die Ge- windekopfflächen mehrerer Gewindegänge der Schraubenspindeln aneinander anliegen.
Die Anwendung von Schraubenpumpen für die chemische oder Lebensmittelindustrie, z. B. der zweispinde- ligen Schraubenpumpen mit gleichem Drehsinne der Schraubenspindeln ist zur Förderung verschiedener Wasser- gemenge am günstigsten. Wassergemenge, die mechanische Feststoffe unregelmässiger Formen und Masse bein- halten, können ohne jegliche Beschädigung der genannten Teile in den Gewindekammern der Pumpe gefördert werden. Diese Tatsache ist aus dem Grunde bedeutsam, dass auch eine mechanische Beschädigung der Pumpe selbst durch die Einreibung der geförderten Teilchen zwischen den Spindeln verhindert wird.
An Pumpen der oben angeführten Type werden hohe Anforderungen gestellt, da eine hohe Leistung bei be- sten erreichbaren volumetrischen und mechanischen Wirkungsgraden mit der Fähigkeit einer Förderung bei hohen
Drücken und Temperaturen gefordert wird, wobei die Pumpen der angeführten Type auch nach ihrem Abstellen die Funktion des Rückabsperrorgans der Rohrleitung, durch die die Suspension gefördert wird, erfüllen sollen. Bei dem Anspruch an eine lange Lebensdauer der Pumpe ist es üblich, diese auf der Grundlage von langsamlaufen- den Maschinen zu konstruieren, bei denen die Forderungen an die Dichtheit des Absperrventils noch erhöht sind.
Es sind Pumpen bekannt, deren Schraubenspindeln als Hüllfläche der Gewindeköpfe entweder einen Zylin- der oder ein Hyperboloid aufweisen. Bekannte Pumpen der genannten Type besitzen Schraubenspindeln und die gegenseitige Anordnung im Raume dieser Spindeln ist so durchgeführt, dass deren Durchdringen kurvenförmigerfolgt, was ein Gewinde von unregelmässiger Steigung erforderlich macht, andernfalls ensteht durch deren Anordnung ein ungünstiger Verlauf der Gewindetiefe an der gesamten Länge der Schraubenspindeln, was eine Mög- lichkeit der Konstruktion von einer begrenzten Anzahl von geschlossenen Gewindekammern zur Folge hat.
Bei zylindrischen Spindeln ist es ausserdem ungünstig, dass bei kleiner, begrenzter Anzahl von Gewinden, die sich in Eingriff befinden, der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe und die Fähigkeit, das Druckgefälleim Ruhezustand abzudichten, verringert wird.
Bei solcherart ausgebildeten Schraubenpumpen stellt die Anfertigung der Schraubenspindeln ein technologisches und herstellungsmässig ein ausserordentlich kompliziertes Problem dar. Um diesen Herstellungsschwierigkeiten zu begegnen, werden die Gewindeflanken aproximativ so gebildet, dass man zu der gewählten Form einer Schraubenspindel eine geeignete Gewindeform der zweiten Schraubenspindel wählt, welche einen gegenseitigen Eingriff beider Spindel ermöglicht. Solche Gewinde weisen bedeutende Spiele auf, die Gewindespindeln haben nicht die gleiche Form, was bei einem Austausch einer der Spindeln nachteilig ist.
Aufgabe der Erfindung ist, die angeführten Nachteile im wesentlichen zu beseitigen und eine Pumpe herzustellen, die auch bei hohem Druckgefälle grosse Dichtheit und hohen volumetrischen Wirkungsgrad gewährleistet und so die kontinuierliche Förderung der Medien mit Feststoffteilchen möglich macht, ohne dass es zu deren Beschädigung käme.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sich die Schraubenspindeln entlang von Erzeugungsgeraden der Rotationshyperboloide durchdringen, wobei der an einer Erzeugungsgeraden gemessene Abstand zweier benachbarter Gewindegänge konstant ist.
Die erfindungsgemässe Schraubenpumpe hat folgende Vorteile : a) Die Gewindespindel-Herstellung ist unkompliziert und kann mit Hilfe gewöhnlicher spanabheben- der Werkzeugmaschinen vorgenommen werden. Diese Tatsache hat nicht nur bei der Herstellung von
Gewindespindeln, sondern auch bei Reparaturen, die durch den Benutzer selbst vorgenommen werden, ihre Bedeutung. b) Die Gewindespindeln sind formgleich und deshalb untereinander austauschbar. c) Die Durchdringung des Systems von Gewindespindeln in einer Geraden ermöglicht eine unproblema- tische Montage, die sogar in einem ungeteilten Pumpenstator erfolgen kann, was im Falle der
Durchdringung in einer Kurve nicht möglich ist. d) Die minimalen Eingriffsspiele (nur Betriebsspiele) ermöglichen es, die Pumpe sowohl für hohe
Drücke als auch für die Förderung feiner Suspensionen einzusetzen.
e) Die maximale Dichtheit macht die bisher erforderlichen Absperrorgane überflüssig, da die Pumpe z. B. im Falle eines Stromausfalles selbst als Absperrorgan tätig ist, was insbesondere in chemischen
Betrieben, wo es im Schadenfalle in dem technologischen Prozess zu einem gefährlichen Ausstossen des Inhaltes des technologischen Produktes aus dem Druckraum in den drucklosen Raum kommen kann, eine grosse Bedeutung hat. Diese maximale Dichtheit hat bei der Förderung von groben und zähen Suspensionen, bei der sämtliche Absperrorgane in der Druckleitung vollkommen versagen, ihre besondere Bedeutung. f) Die maximale Dichtheit beider Schnecken hat eine hohe Ansaugwirkung an der Eintrittseite der Pumpe zur Folge, die besser ist als die der konventionellen Pumpen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Aufriss von
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zwei in Eingriff befindlichen Schraubenspindeln, Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 und Fig. 3 einen schematischen elementaren Schnitt durch die Schraubenspindeln, der in den auf die Rotationsachsen der Schraubenspindeln senkrechten Ebenen gebildet ist.
Nach Fig. 1 hat die erfindungsgemässe Schraubenpumpe, die Pumpe selbst ist nicht dargestellt, da deren sonstiger Mechanismus für das weicere unwesentlich ist, zwei windschief angeordnete Schraubenspindeln --H1, H2-- mit Rotationsachsen --O1,O2--. Die angeführten Achsen bzw. Schraubenspindeln --Hl und H-sind windschief angeordnetund befinden sich in zwei parallelen Ebenen, die um einen Wert --u-- voneinander entfernt sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Das Bezugszeichen --u-- bedeutet die kürzeste Entfernung beider windschiefen Rotationsachsen--01, 02--, die im Aufriss nach Fig. 1 miteinander einen Winkel-c-einschliessen.
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herangezogen,den Winkel-c < -derNeigung der Erzeugungsgeraden --p-- des Rotationshyperboloids im Hinblick auf die entsprechende Rotationsachse --O1-- bei der Schraubenspindel-Hl oder 02--bei der Schraubenspindel --H2-bestimmt.
Die Form der Gewindeflanken --21, 22 und 31, 32-- wird durch konzentrische Schraubenlinien, deren Steigung durch die Schraubenlinie laut weiter angeführten Beziehungen definiert ist, gebildet. Bezugszeichen --41,42-- bezeichnen die Fussgewinde u. zw. in den Punkten --12 und 13-- laut Fig. 3, wobei die Punkte --10, 11--die Durchdringungslinien bezeichnen, die selbst Erzeugungsgeraden der Schraubenspindeln --H1, H2-sind.
Wie bereits angeführt, bildet das Wesen der Erfindung eine gewisse gegenseitige räumliche Lagerung der genannten Schraubenspindeln, die so gewählt sind, dass sie sich in Geraden durchdringen, auf denen sich die Kopfkanten der Gewinde ohne Spielraum berühren, wobei die Gewinde, die mit konstanter Ganghöhe in den Erzeugungsgeraden der Hyperboloide ausgeführt sind, auf den genannten gemeinsamen, die Durchdringungslinien bildenden Erzeugungsgeraden gebilde t sind.
Zur Erfüllung dieser Bedingung ist es erforderlich, dass die gemeinsame Anordnung folgenden Punkten entspricht :
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wo α den Neigungswinkelder Erzeugungsgeraden der Hüllflächen der Spindeln --H1'H2-- bedeutet, po die Hälfte des Durchdringungswinkel der durch die Durchdringungslinien und die Achse der genannten Schraubenspindeln bestimmt ist, u die geringste Entfernung der Rotationsachsen--01, 027-der genannten Schraubenspindeln am Schnittpunkt der Halsebenen --#1,#2-- gemessen, a den Halbmesser der Halskreislinie der Spindeln in den Hals- ebenen --P1'Pz-- gemessen und cx. o den Winkel, den die Rotationsachsen --O1,O2-- der Spindeln --H1,H2-- einschliessen, bezeichnen.
Die Ganghöhe des Gewindes an den Erzeugungsgeraden beider Spindeln entspricht sodann der Gleichung
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wo a den Halbmesser der Halskreislinie in Halsebene #1,#2-- der Schraubenspindeln --H1,H2-- gemessen, po die Hälfte des Durchdringungswinkels der durch die Durchdringungslinien und die Achse der Schraubenspin-
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Bei der Erfüllung der angeführten Beziehungen ist es sodann möglich, eine theoretisch beliebige Anzahl von abgeschlossenen Kammern bei maximaler Eingriffsdichtheit zu erreichen, so dass auch bei gewissen Undichtheiten im Eingriff, durch die grosse Anzahl von Kammern ein hydraulischer Katarakt von so grossem Widerstand gebildet wird, dass die Pumpe auch für grosse Druckgefälle anwendbar ist. Für die praktische Konstruktion und den Entwurf der Spindeln ist es sodann erforderlich, in Abhängigkeit von der Auslegung die Werte-a-und-a-zu wählen. wobei die andern Werte nach den angeführten Beziehungen berechnet sind und diesen entsprechen müssen.