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Spiralpumpe.
Bei Spiralpumpen, die aus einem gewundenen Kanal bestehen, der mit seinem äusseren offenen Ende bei fortgesetzter Drehung in die zu fördernde Flüssigkeit eintaucht und dabei abwechselnd Luft und Flüssigkeit einschöpft, die durch die Weiterdrehung nach einer axial angeschlossenen Förderleitung gelangen, ergibt sich infolge der spiralförmigen Anordnung entweder von selbst eine gewisse Abnahme des Rauminhaltes der einzelnen Windungen von der Schöpfseite zur Förderseite, indem unter Zugrundelegung der Form einer Planspirale bei gleichbleibendem Rohrquersehnitt der Durchmesser ständig abnimmt oder es wird bei schraubenförmigen Windungen, also gleichbleibendem Durchmesser, der Querschnitt des Kanals allmählich verringert oder es nimmt, wie bei der Schneckenform,
bei gleichbleibendem Querschnitt der Durchmesser der auf einem Kegelmantel aufgewickelten Windungen gesetzmässig ab.
Hiebei wurde aber die Aufgabe, mit einer bestimmten Anzahl von Windungen das Höchstmass des erreichbaren Förderdruckes zu erzielen, nicht gelöst, weil man sich entweder mit jener Raumverminderung begnügt hat, die sich durch die fortschreitende Verkleinerung des Durchmessers der einzelnen Spiralgänge bei gleichbleibendem Querschnitt der letzteren von selbst ergab oder durch fortschreitende Verkleinerung des Querschnittes bei gleichbleibendem Durchmesser oder umgekehrt absichtlich erzielt wurde.
Es wurde hiebei stets die Berechnung in der Weise durchgeführt, dass eine Wanderung von Flüssigkeit aus einer Säule in eine andere ausgeschlossen war ; bei gleichbleibendem Querschnitt nahmen die Rauminhalte der mittleren Windungen nach einer arithmetischen Reihe von der ersten zur letzten Windung ab.
Diese Abnahme gestattet jedoch nicht die Erreichung der grösstmöglichen Förderhöhe, weil sich hiebei die die einzelnen Luftschichten in den Windungen voneinander trennenden Flüssigkeitssäulen nicht auf die grösste Höhe, d. i. der Durchmesser einer Windung, einstellen, sondern eine geringere Höhe einnehmen, wodurch die eingeschlossene Luftmenge naturgemäss auch nur unter einen geringeren Druck gesetzt wird.
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Konstanten dividiert durch den zu erzielenden Druck p, während das v der Flüssigkeit das Ursprüngliche geblieben ist. Ist also z. B. eine Druckhöhe von 10 m zu erreichen, so beträgt Vn der Luft nunmehr die Hälfte des ursprünglichen Volumens, wogegen das Volumen der Flüssigkeit das gleiche geblieben ist.
Somit ist das Gesamtvolumen zu zwei Drittel von Flüssigkeit und ein Drittel von Luft erfüllt, die Länge des Luftbogens also 120 und somit im günstigsten Falle die Druckhöhe der Flüssigkeitssäule nur drei Viertel des Durchmessers der letzten Windung. Für die dazwischenliegenden Windungen gilt Entsprechendes. Der Gesamtdruck, der sich aus der Summe aller drückenden Flüssigkeitssäulen berechnet, entspricht daher einer bestimmten Anzahl von Windungen, die bei den bisher bekannten Bauarten bei steigendem Druck viel schneller als dieser wächst und daher für einigermassen grössere Förderhöhen einen ziemlichen Aufwand an Baustoffen zur Folge hat.
Die Erfindung bezweckt nun eine Steigerung der Förderhöhe im Verhältnis zur Windungszahl durch eine derartige Bemessung der einzelnen Windungen, dass sich in diesen die Flüssigkeitssäulen auf die grösstmögliche Höhe einstellen, nämlich auf eine Höhe, die gegeben ist durch die höchste und die tiefste Stelle der einzelnen Windungen. Erreicht wird dies durch eine derartige Bemessung der Windungen, dass der in den einzelnen Windungen vorhandene Druck, von der Schöpfseite zur Förderseite fortschreitend, um den Druck der zwischen der höchsten und der tiefsten Stelle der einzelnen Windungen gemessenen Flüssigkeitssäulen zunimmt.
Es ist dann das Volumen der gedrückten Luftsäule annähernd gleich
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wodurch die Luftsäule und die Flüssigkeitsgäule jeweils die eine und andere Hälfte der durch den lotrechten Durchmesser geteilt gedachten Windungen einnehmen. Eine Arbeitsvennehrung ist dadurch nur teilweise bedingt, weil die rück-fliessenden Flüssigkeitsmengen die erste Flüssigkeitssäule heben und dadurch wieder zur Drucksteigerung herangezogen werden.
Hier ist daher stets die Zunahme des Druekes gegeben durch den Druck der Flüssigkeitssäule von einer Druckhöhe gleich dem Windungsdurchmesser. weil aber die Durchmesser bei gleichbleibendem Windungsquersehnitt den Volumen proportional sind. so ergibt sieh die Forderung, dass man den Rauminhalt der einzelnen zwischen der höchsten und der tiefsten Stelle der Flüssigkeitssäule gemessenen Windungen, von der Schöpfseite zur Förderseite fortschreitend, umgekehrt proportional zu dem in den einzelnen Windungen vorhandenen absoluten Druck abnehmen lassen muss. Ähnlich ergibt sich die Entwicklung des Gesetzes für die Querschnittsabnahme einer Pumpe mit schraubenförmigen Windungen, also Windungen mit gleichbleibendem Durchmesser.
Es ist sofort ersichtlich, dass man dadurch den zu erzielenden Enddruck viel schneller erreicht, weil die Druckzunahme jeweils dem Durchmesser und nicht einem Bruchteil desselben entspricht. Die Baukosten der Pumpe werden dadurch ganz wesentlich erniedrigt. denn man erreicht beispielsweise mit etwa acht Gängen die gleiche Förderhöhe wie bei den bisherigen Konstruktionen mit etwa 20 Gängen bei gleichem Durchmesser der Pumpe. Dadurch wird eine beträchtliche Ersparnis an Baustoff für die Bildung der Gänge erzielt.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist die auch sonst für Spiralpumpen am meisten gebräuchliche Bauart gewählt, bei der ein aus einem Blechstreifen zwischen zwei Stirnwänden gewickelter Kanal immer kleinere Spiralwindungen annimmt. Dieser Kanal ist an dem Schöpfende a offen. Er besteht aus zwei Stirnwänden 2, die auf einer hohlen Achse 1 befestigt sind und zwischen denen ein BIeehstreifen-
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abwechselnd eine gewisse Luftmenge und eine gewisse Wassermenge auf.
Bei fortschreitender Füllung der Pumpe stellen sich durch den von der im Förderrohr aufsteigenden Flüssigkeitssäule ausgeübten Druck in den einzelnen Spiralgärgen in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise Flüssigkeitssäulen ein. welche die dazwischen eingeschlossene Luft unter Druck halten. Gemäss der Erfindung sind nun die Höhen der Spiralgärge nicht konstant, sondern so bemessen, dass der Rauminhalt zwischen der höchsten und der
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Lagen einnehmen, wie dies bei den bisher bekannten Spiralpumpen der Fall ist.
Wie Fig. 2 ebenfalls erkennen lässt, ist der erste am Schöpfende offene Spiralgang auf etwa ein Viertel des Umfanges noch besonders erweitert, damit die Luftmenge, die in den folgenden Spiralgängen enthalten sein muss, bei dem im ersten Garg herrschenden Druck in diesem Viertel des ersten Ganges Platz hat.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind die einzelnen Gänge der Pumpe nach Art einet Schraubenlinie in axialer Richtung aneinander gereiht. Die Volumen abnahme ist dabei dadurch erzielt, dass die aufeinanderfolgenden Gänge bei in radialer Richtung gleichbleibenden Abmessungen in der Richtung der Achse schmäler werden. Die Anpassung an die einzelnen Flüssigkeitssäulen kann aber auch dadurch erreicht werden, dass die Gänge in axialer Richtung gleiche Abmessungen beibehalten und in radialer Richtung schmäler werden.
Schliesslich kann die querschnittsabnahme auch durch Vermin-
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DieAusführungsform nach den Fig. 5 und G besteht aus einem schneekenartig gewickelten Schlangen- rohr, bei dem der Durchmesser der aufeinanderfolgenden Windungen von der Schöpf- zur Förderseite abnimmt.
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Spiral pump.
In the case of spiral pumps, which consist of a winding channel, the outer open end of which dips into the liquid to be pumped with continued rotation and alternately scoops in air and liquid that reach an axially connected delivery line as a result of the further rotation, is the result of the spiral arrangement either by itself a certain decrease in the volume of the individual turns from the scoop side to the delivery side, in that the diameter is constantly decreasing based on the shape of a plane spiral with a constant pipe cross-section, or with helical turns, i.e. constant diameter, the cross-section of the channel is gradually reduced or it is takes, as with the snail shape,
with a constant cross-section, the diameter of the windings wound on a cone shell will decrease according to the law.
In doing so, however, the task of achieving the maximum achievable delivery pressure with a certain number of turns was not achieved, because one was satisfied either with the reduction in space that results from the progressive reduction in the diameter of the individual spiral flights while the cross-section of the latter remains constant from itself or was intentionally achieved by progressively reducing the cross section while maintaining the same diameter or vice versa.
The calculation was always carried out in such a way that migration of liquid from one column to another was excluded; with the same cross-section, the volume of the middle turns decreased according to an arithmetic series from the first to the last turn.
However, this decrease does not allow the maximum possible delivery head to be achieved because the liquid columns separating the individual layers of air in the windings do not reach the greatest height, i.e. i. the diameter of a turn, but assume a lower height, whereby the enclosed amount of air is naturally only put under a lower pressure.
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Constants divided by the pressure p to be achieved, while the v of the liquid remains the original. So is z. B. to reach a pressure height of 10 m, then Vn of the air is now half of the original volume, whereas the volume of the liquid has remained the same.
Thus two thirds of the total volume is filled by liquid and one third by air, the length of the air arc is 120 and thus in the best case the pressure head of the liquid column is only three quarters of the diameter of the last turn. The same applies to the turns in between. The total pressure, which is calculated from the sum of all pressing columns of liquid, therefore corresponds to a certain number of turns, which in the previously known types grows much faster than this when the pressure rises and therefore results in a considerable amount of building materials for relatively higher delivery heads.
The invention aims to increase the delivery head in relation to the number of turns by dimensioning the individual turns in such a way that the columns of liquid in them adjust to the greatest possible height, namely to a height that is given by the highest and lowest point of the individual turns . This is achieved by dimensioning the turns in such a way that the pressure present in the individual turns, progressing from the scoop side to the delivery side, increases by the pressure of the liquid columns measured between the highest and lowest point of the individual turns.
The volume of the compressed air column is then approximately the same
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whereby the air column and the liquid column each occupy one and the other half of the turns divided by the perpendicular diameter. A work increase is only partially due to the fact that the back-flowing amounts of liquid lift the first column of liquid and are thus used again to increase the pressure.
Here, therefore, the increase in pressure is always given by the pressure of the liquid column from a pressure level equal to the coil diameter. but because the diameters are proportional to the volume while the winding cross-section remains the same. This results in the requirement that the volume of the individual turns measured between the highest and lowest point of the liquid column, progressing from the scoop side to the delivery side, must decrease in inverse proportion to the absolute pressure present in the individual turns. The development of the law for the cross-sectional reduction of a pump with helical turns, i.e. turns with a constant diameter, results in a similar way.
It is immediately apparent that the final pressure to be achieved is achieved much more quickly because the pressure increase corresponds to the diameter and not a fraction of it. The construction costs of the pump are thereby reduced considerably. because, for example, with about eight gears, the same delivery head can be achieved as in previous designs with about 20 gears with the same diameter of the pump. This results in a considerable saving in building material for the formation of the corridors.
Several embodiments of the invention are shown in the drawing.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the type most commonly used for spiral pumps is selected, in which a channel wound from a sheet metal strip between two end walls assumes ever smaller spiral turns. This channel is open to the creator a. It consists of two end walls 2, which are attached to a hollow axis 1 and between which a light strip
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alternately a certain amount of air and a certain amount of water.
As the pump continues to be filled, the pressure exerted by the column of liquid rising in the delivery pipe creates columns of liquid in the individual spiral fermentations in the manner shown in FIG. which keep the air trapped in between under pressure. According to the invention, the heights of the spiral vaults are not constant, but are dimensioned so that the volume between the highest and the
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Take up positions, as is the case with the previously known spiral pumps.
As can also be seen in FIG. 2, the first spiral duct, open at the scoop, is particularly expanded to about a quarter of the circumference so that the amount of air that must be contained in the following spiral ducts is in this quarter of the first at the pressure prevailing in the first garg Ganges has space.
In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, the individual gears of the pump are strung together in the axial direction like a helical line. The volume decrease is achieved in that the successive gears become narrower in the direction of the axis while the dimensions remain the same in the radial direction. The adaptation to the individual columns of liquid can, however, also be achieved in that the corridors maintain the same dimensions in the axial direction and become narrower in the radial direction.
Finally, the reduction in the cross-section can also be
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The embodiment according to FIGS. 5 and G consists of a snake-like coiled snake tube in which the diameter of the successive turns decreases from the scoop to the delivery side.