Schraubenpumpe. Die Erfindung bezieht sich auf solche Schraubenpumpen, die eine Antriebsschraube mit konvexen Gangflanken und mindestens eine mit dieser Schraube zusammenwirkende Seitenschraube mit konkaven Gangflanken aufweisen, und bei denen die Gänge solche Form haben, dass jeder Gang einer Sehraube gegen den umfang der mit ihr zusammen wirkenden Sehraube abdichtet, wobei sämt- licle Schrauben von einem Gehäuse dicht um sehlossen sind. Um eine praktisch leekverlust- freie Pumpe dieser Art zu erhalten, müssen zum.
Beispiel die Ganganzahl der Antriebs sehraube und die Anzahl sowie die Gang anzahl der Seitensehrauben einander so ange passt sein, dass in keiner Arbeitslage der Pumpe ein sich vom Auslass zum Einlass er streckender, offener Kanal entsteht. Dies lässt sieb verwirklichen, wenn die Ganganzahl G der Mittelschraube gleich dem Produkt aus der Seitenschraubenanzahl n und deren Gang anzahl g, vermindert um die Seitenschrauben- aqzahl n, das heisst G-ng + n = 0 ist.
Die am Einlass der Pumpe zugeführte Flüssigkeit wird hierbei in geschlossenen, von den zwischen den Gängen befindlichen Nuten gebildeten Kammern vom Einlass zum Auslass mit einem während des gesamten Transportes unveränderten Volumen und mit dem am Eimass herrschenden Druck gefördert, um erst am Auslass den in diesem herrschenden, erhöhten Druck anzunehmen. Derartige Pumpen haben eine sehr grosse Anwendung gefunden, und zwar besonders zum Pumpen von Öl, Wasser und dergleichen.
Wenn indessen die Flüssigkeit Luft, Gas oder leicht vergasende Bestandteile enthält, ent stehen gewisse Schwierigkeiten, da die Pumpe dann nicht länger leise arbeitet, sondern kräf tigen Vibrationen ausgesetzt wird, die so stark werden können, dass Gefahr für die Beschädi gung der Pumpe vorliegt..
Dies beruht darauf, dass die Pumpe an der Einlassseite mit einem Unterdrück ar beitet, der das Abscheiden von Luft oder Gas aus der eingesaugten Flüssigkeit zulässt, so dass während des Transportes der Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass die geschlossene, in ihrem Volumen unveränderte Kammer eine unter Unterdruck stehende Mischung aus Flüssigkeit und Luft enthält, die erst am Auslass einer plötzlichen Kompression und Drucksteigerung ausgesetzt wird, die dem am Auslass herrschenden Druck entspricht.
Diese plötzliche Steigerung des Druckes gibt zu einer Schlagwirkung Anlass, die sich jedesmal dann wiederholt, wenn eine Kammer durch Verbindung mit dem Auslass geöffnet wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, die Schraubenpumpe mit einer besonderen Speisepumpe zu kombinie ren, die die Flüssigkeit der Einlassseite dej- Schraubenpumpe mit einem erhöhten Druck zuführt, der ausreichend gross ist, um eine Luftabscheidung aus der Flüssigkeit bei deren Förderung durch die Schraubenpumpe zu verhindern. Eine derartige Anordnung bringt indessen eine wesentliche Verteuerung und Komplizierung der Pumpenanlage mit sich.
Erfindungsgemäss wird der oben ange gebene Nachteil in anderer Weise dadurch beseitigt, dass man von einem Transport der Flüssigkeit durch die Schraubenpumpe mit tels geschlossener, in ihrem Volumen unver änderter Kammern absieht und statt dessen die Ganganzahl der Antriebsschraube im Verhältnis zur Anzahl und Ganganzahl der Seitenschrauben so wählt, dass eine einzige, bei allen Arbeitslagen der Pumpe von der Einlassseite zur Auslassseite der Pumpe durch gehende zickzackartige Passage durch die Nuten sämtlicher Schrauben gebildet wird. Eine derartige Pumpe arbeitet. nicht so zwang weise, wie wenn die Flüssigkeit durch ge schlossene, in ihrem Volumen unveränderte Kammern gefördert wird, und man sollte glauben, dass eine derartige Schraubenpumpe überhaupt nicht fördert.
Da indessen die Ganganzahl der Antriebsschraube und die Anzahl und Ganganzahl der Seitenschrauben so gewählt sind, dass nur eine einzige, durch die Nuten sämtlicher Schrauben gehende Passage gebildet wird, erhält man einen rela tiv langen zickzackartigen Kanal, so dass die Flüssigkeit durch die dynamische Wirkung der Gänge gefördert wird, wobei eine er staunlich grosse Fördermenge erzielt werden kann und wodurch die vorhergenannte Schlag wirkung an der Auslassseite der Pumpe ver hindert wird.
Infolge des relativ langen ziek- zackartigen Kanals, der in allen Arbeits lagen der Pumpe sowohl mit dem Einlass wie mit dem Auslass kommuniziert, erfolgt die Kompression der Flüssigkeit und der even tuell vorhandenen Luft kontinuierlich vom Einlass zum Auslass, so dass, wenn die Flüs sigkeit und die Luft an den Auslass gelangen, sowohl die Flüssigkeit wie die Luft bereits den am Auslass herrschenden Druck besitzen. Eine plötzliche Erhöhung des Druckes er folgt somit nicht an der Auslassseite der Pumpe. Die Wahl der Ganganzahl G der Antriebsschraube und der Anzahl n und Ganganzahl g der Seitenschrauben erfolgt. zweckmässig so, dass die Formel: G - ng + n = 1 erfüllt wird.
Die Erfindung lässt sich in besonders vorteilhafter Weise durch Anwendung einer zweigängigen Mittelantriebs schraube und dreier zweigängiger Seiten schrauben verwirklichen.
Sollte man beispielsweise vier zweigängige Seitensehr auben und eine zweigängige Mittel schraube wählen, so würde G - ng + n = -2, was bedeutet, dass man nicht nur zwei ge trennte, parallele Kanäle erhält, sondern dass atch jeder dieser Kanäle in entsprechendem Grad kürzer wird, wobei der dynamische Wir kungsgrad der Pumpe dadurch so niedrig wird, dass der mit der allmählichen Kom pression der Flüssigkeit erstrebte Vorteil sieh nicht ausnützen lässt.
Auf der Zeichnung ist. eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung veranschau licht, bei der eine zweigängige Mittelschraube und drei zweigängige Seitenschrauben vor handen sind.
Fig. 1 verdeutlicht. die Pumpe in axialem Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, wäh rend diese einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.1 und Fig.3 ein Diagramm zeigt, das klarlegt, wie der freie Durchlass- kanal verläuft.
In Fig. 1 und 2 bezeichnen ? und -1 zwei miteinander verbundene Teile des Pumpen gehäuses, das mittels des Flansches 6 das die Schrauben 10, 30, 3? und 3-1 dicht um schliessende Futter 8 festhält. Die Schraube 10 stellt die Antriebssehraube dar und ist. für diesen Zweck mit einer Antriebswelle 1.1 ver bunden, die in einem Lager 16 gelagert ist.
Mit 20 ist, die Auslass- oder Druekkammer der Pumpe bezeichnet, die mit dem Auslal) 22 kommuniziert, während mit 26 der Ein lass bezeichnet ist, der mit der Einlasskani- mer 24 kommuniziert. -Mit ?8 ist die für die Antriebssehraube 10 bestimmte Bohrung im Futter 8 bezeichnet, während die Seiten schrauben 30, 3? und 3-1 in um die Bohrung 28 angebrachten Bohrungen liegen. Die Sei- tenschrauben ruhen mit ihrem untern Ende (Fig. 1) auf Tragflächen 36 am Boden des Pumpengehäuses auf, in dem auch das un tere Ende der Antriebsschraube 10 mittels eines Zapfens 12 gelagert ist.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist, die Antriebs schraube 10 zweigängig und mit konvexen Gangflanken ausgebildet, während die eben falls zweigängigen Seitenschrauben 30, 32 und 34 konkave Gangflanken besitzen. Um das Zusammenwirken der Seitenschrauben mit der Mittelschraube zu ermöglichen, sind die erstgenannten Schrauben mit Gängen ver sehen, die hinsichtlich ihres Steigungssinnes den Gängen der Antriebsschraube in bei Schraubenpumpen an sich üblicher Weise ent- gegengeriehtet sind. Jeder Gang einer Schraube dichtet gegen den Umfang der mit. ihr zusammenwirkenden Schraube ab.
Das in Fig. 3 gezeigte Diagramm ist dazu bestimmt, zu veranschaulichen, wie der Durch- strömkanal gebildet wird, und stellt einen ausgebreiteten Schnitt durch Fig. 2 längs einer Fläche dar, die unmittelbar innerhalb des Umfanges der Schrauben vom Punkt X1 um den äussern Teil der Seitenschraube 32 zum Punkt X2 und von diesem zum Punkt X3 um die Antriebsschraube 10 und dann um die Seitenschraube 30 zum Punkt X4 sowie von dort um die Antriebsschraube 10 zum Punkt X5 und dann um die Seiten schraube 34 zum Punkt X6 und schliesslich umn die Antriebsschraube 10 zurück zum Punkt X 1 verläuft. Die Teilschnitte durch die Antriebsschraube sind dabei mit M und die schnitte durch die Seitenschrauben mit S32 , S30 und S34 bezeichnet.
Nimmt man an, dass die Antriebsschraube 70 in der Richtung des Pfeils der Fig.3 gedreht wird, so befindet sieh der Einlass der Pumpe am untern Teil der Fig. 3, während der Auslass am obern Teil liegt. Aus Fig. 3 ergibt sieh dann, dass man einen bei allen Be triebslagen der Pumpe vom Auslass zum Ein lass durchgehenden zickzaekartigen Kanal erhält, da der mit gestrichelten Linien ange deutete Strömungsweg nach jeder Windung um 360 in die vorhergehende bzw. naclfol- gende Windung übergeht, wie die Punkte A und B zeigen.
Aus dem Diagramm ergibt sich somit, dass man, wenn die Ganganzahl und die Anzahl der Schrauben in Übereinstim- inung mit der Erfindung gewählt sind, unter Vermeidung von geschlossenen, vom Einlass zum Auslass wandernden Förderkammern un abhängig von der Schraubenlänge eine ein zige, vom Auslass zum Einlass gehende Pas sage erhält, die indessen so zickzackartig ver läuft, dass die Pumpe hierdurch eine sehr effektive dynamische Wirkung erhält, die,, wenn man den Schrauben eine ausreichende Länge gibt, imstande ist, einen bedeutenden, kontinuierlich zunehmenden Druck zu er zeugen.
Was die Schraubenlänge betrifft, so ist, hiermit die -wirksame Länge gemeint, längs der die Schrauben sich im Eingriff mitein ander befinden und vom Futter umschlossen sind. Zwecks Erhaltung einer ausreichenden Länge ist es erforderlich, und zwar unter der Voraussetzung, dass die drei Seiten schrauben symmetrisch um die Antriebs schraube angeordnet sind, dass die Flüssigkeit mindestens einmal um die Antriebsschraube strömen kann.
In diesem Falle ist. die Min destlänge L durch die Formel:
EMI0003.0017
angegeben, wobei P der 'axiale Abstand zweier benachbarter @chra-ubengangwindun- gen der Antriebsschraube, W die axiale Breite der Kopffläche der Antriebsschrau- bengänge (siehe Fig. 1 und 3), f die Ge samtzahl der Gänge und 7i -die Anzahl Seiten schrauben ist.
Wenn die Länge L geringer als dieser Wert ist., kann es geschehen, dass in gewissen Arbeitslagen der Schrauben eine Verbindung zwischen dem Auslass und dem Eimass entsteht, die sieh nicht ganz um die Antriebsschraube herum erstreckt.
Dies ist unzweckmässig, da hierdurch nicht wün- schenswerte Druckpulsationen entstehen kön- nen, Für die auf der Zeichnung veranschau lichte Pumpe mit einer zweigängigen An triebsschraube, für welche P gleich der hal ben Schraubengangsteigung ist, und mit drei zweigängigen Seitenschrauben, wird die ge ringste wirksame Länge in Übereinstimmung mit dem, was oben angegeben ist, gleich
EMI0004.0001
Die Anwendung dreier gleichmässig über den Umfang verteilter, zweigängiger Seiten schrauben und einer zweigängigen Antriebs schraube bedeutet einen ganz speziellen Vor teil,
da man, wie die Erfahrung gezeigt hat, hierdurch eine besonders gleichmässige Pum penwirkung erhält.