DE102013101164B4 - Screw Pump - Google Patents
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Abstract
Schraubenspindelpumpe (1) zum Fördern einer Flüssigkeit, mit einem eine axiale Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung aufweisenden Pumpengehäuse (7, 27), in dem ein Spindelpaket (2) mit einer Antriebsspindel (3) und wenigstens einer gegenläufigen Laufspindel (4, 5) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelpaket (2) an seinem druckseitigen Ende (14) in einen Hohlraum (17, 29) des Pumpengehäuses (7) mündet, der sich in Längsrichtung des Pumpengehäuses (7, 27) bis zu der an demselben Ende des Pumpengehäuses (7, 27) wie die Ansaugöffnung (8) angeordneten radialen Auslassöffnung (10) erstreckt.A screw pump (1) for conveying a liquid, having a pump housing (7, 27) having an axial suction opening and an outlet opening, in which a spindle pack (2) having a drive spindle (3) and at least one counter-rotating running spindle (4, 5) is accommodated , characterized in that the spindle package (2) at its pressure-side end (14) in a cavity (17, 29) of the pump housing (7) opens, extending in the longitudinal direction of the pump housing (7, 27) to that at the same end of the Pump housing (7, 27) as the suction opening (8) arranged radial outlet opening (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe zum Fördern einer Flüssigkeit, mit einem eine axiale Ansaugöffnung und eine Auslassöffnung aufweisenden Pumpengehäuse, in dem ein Spindelpaket mit einer Antriebsspindel und wenigstens einer gegenläufigen Laufspindel aufgenommen ist.The invention relates to a screw pump for conveying a liquid, with a pump housing having an axial suction opening and an outlet opening, in which a spindle pack is received with a drive spindle and at least one counter-rotating running spindle.
Die Druckschrift
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Schraubenspindelpumpen zählen zu den Verdrängerpumpen, bei denen die rotierenden Verdränger als Spindeln ausgebildet sind. Eine Schraubenspindelpumpe umfasst zwei oder mehr gegenläufige Spindeln, die in einem Pumpengehäuse angeordnet sind. Die Antriebsspindel und wenigstens eine gegenläufige Laufspindel greifen zahnradartig ineinander. Zwischen den Spindeln und dem Gehäuse werden Förderräume für ein gefördertes Medium gebildet, bei einer Drehung der Antriebsspindel wandern die Förderräume in Längsrichtung, wodurch ein Medium von der Ansaugöffnung an der Saugseite zu der Auslassöffnung an der Druckseite gefördert wird.Screw pumps are among the displacement pumps in which the rotating displacers are designed as spindles. A screw pump includes two or more counter-rotating spindles disposed in a pump housing. The drive spindle and at least one counter-rotating running spindle engage each other like a gear. Conveying chambers for a conveyed medium are formed between the spindles and the housing, with a rotation of the drive spindle the conveying spaces travel in the longitudinal direction, whereby a medium is conveyed from the suction opening on the suction side to the outlet opening on the pressure side.
Um eine Flüssigkeit mit einer Pumpe energetisch optimal zu fördern, d. h. mit möglichst geringem Antriebsbedarf, sollte die Pumpe in der Nähe ihres besten Wirkungsgrads (BEP, best efficiency point) betrieben werden. In diesem Betriebsbereich wird die von der Pumpe aufgenommene Energie maximal ausgenutzt. Pumpen verschiedener Förderprinzipien erreichen bei unterschiedlichen Verhältnissen von Fördermenge bezogen auf die zu erbringende Druckdifferenz unterschiedliche maximale Wirkungsgrade. Das Verhältnis Fördermenge zu Druckdifferenz wird üblicherweise als spezifische Radformkennzahl ns [1/min] bezeichnet.To promote a liquid with a pump energetically optimal, d. H. with the lowest possible drive requirement, the pump should be operated near its best efficiency point (BEP). In this operating range, the energy absorbed by the pump is maximally utilized. Pumps of different delivery principles achieve different maximum efficiencies with different ratios of flow rate based on the pressure difference to be provided. The ratio of flow rate to pressure difference is commonly referred to as a specific wheel shape coefficient ns [1 / min].
Rotierende Verdrängerpumpen, z. B. Schraubenspindelpumpen, erreichen in einem Bereich der spezifischen Radformkennzahl von ns = 1 bis 20 deutlich bessere Wirkungsgrade als andere Pumpenarten, z. B. Kreiselpumpen. Dies gilt auch für die Förderung wasserähnlicher Medien. Ist die Viskosität des geförderten Mediums größer als Wasser, so steigt bei Schraubenspindelpumpen im Gegensatz zu Kreiselpumpen der Wirkungsgrad der Pumpe an. Für das erwähnte Anwendungsfeld in einem Bereich von ns = 1 bis 20 können Schraubenspindelpumpen daher deutlich energiesparender als Kreiselpumpen eingesetzt werden.Rotary displacement pumps, z. B. screw pumps reach in a range of specific Radformkennzahl of ns = 1 to 20 significantly better efficiencies than other types of pumps, eg. B. centrifugal pumps. This also applies to the promotion of water-like media. If the viscosity of the pumped medium is greater than water, the pump efficiency increases with screw pumps, in contrast to centrifugal pumps. For the mentioned field of application in a range of ns = 1 to 20 screw pumps can therefore be used much more energy efficient than centrifugal pumps.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe anzugeben, die für ein breites Anwendungsgebiet geeignet ist, für das bisher Kreiselpumpen verwendet wurden.The invention is therefore based on the object to provide a screw pump, which is suitable for a wide range of applications for which centrifugal pumps have been used.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Spindelpaket an seinem druckseitigen Ende in einen Hohlraum des Pumpengehäuses mündet, der sich in Längsrichtung des Pumpengehäuses bis zu der an demselben Ende des Pumpengehäuses wie die Ansaugöffnung angeordneten radialen Auslassöffnung erstreckt.To solve this problem is provided according to the invention in a screw pump of the type mentioned that the spindle package opens at its pressure end in a cavity of the pump housing, which extends in the longitudinal direction of the pump housing to the arranged at the same end of the pump housing as the suction radial outlet opening ,
Die Erfindung beruht auf der Idee, neue Anwendungsfelder für Schraubenspindelpumpen zu erschließen, insbesondere solche, in denen bisher ausschließlich Kreispumpen eingesetzt wurden. Ein derartiger Austausch war bisher nicht möglich, da Schraubenspindelpumpen und Kreiselpumpen geometrisch nicht austauschbar waren. Durch das Vorsehen eines Hohlraums, der das druckseitige Ende des Spindelpakets mit der Auslassöffnung verbindet, kann eine Kreiselpumpe ohne Weiteres durch eine Schraubenspindelpumpe ausgetauscht werden.The invention is based on the idea to develop new fields of application for screw pumps, in particular those in which previously only circular pumps were used. Such an exchange was previously not possible because screw pumps and centrifugal pumps were not geometrically interchangeable. By providing a cavity which connects the pressure-side end of the spindle package with the outlet opening, a centrifugal pump can be easily replaced by a screw pump.
Derartige Kreiselpumpen, insbesondere sogenannte „Chemie-Normpumpen” nach DIN EN ISO 2858 decken einen großen ns-Bereich ab. Im Bereich ns = 5–15 ist der Wirkungsgrad dieser Chemie-Normpumpen im BEP bei Förderung von wasserähnlichen Medien relativ gering. Werden mit diesen Kreiselpumpen dann noch andere höherviskose Medien als Wasser gefördert, reduziert sich der Wirkungsgrad dieser Kreiselpumpen dramatisch. Ab einer Viskosität von ca. 300–400 cSt ist der Einsatz von Kreiselpumpen aus energetischer Sicht unwirtschaftlich.Such centrifugal pumps, in particular so-called "chemical standard pumps" according to DIN EN ISO 2858 cover a large ns range. In the range ns = 5-15, the efficiency of these chemical standard pumps in BEP is relatively low when pumping water-like media. If these centrifugal pumps then promoted other media of higher viscosity than water, the efficiency of these centrifugal pumps is reduced dramatically. From a viscosity of about 300-400 cSt, the use of centrifugal pumps from an energy point of view is uneconomical.
Kreiselpumpen werden bedingt durch ihre weiche Kennlinie in einem weiten Bereich der Pumpenkennlinie betrieben. Besonders oft kommt der Betrieb bei Teillast, „links vom BEP”, vor. Da der Wirkungsgrad bei Teillast oder Überlast im Vergleich zum BEP drastisch abfällt, werden Kreiselpumpen häufig bei nicht optimalen Betriebsverhältnissen betrieben.Centrifugal pumps are operated due to their soft characteristic in a wide range of pump characteristics. The operation is especially frequent at partial load, "to the left of the BEP". Since the efficiency at partial load or overload drops drastically compared to the BEP, centrifugal pumps often operated at non-optimal operating conditions.
Demgegenüber weisen Schraubenspindelpumpen einen nahezu gleichmäßig hohen Wirkungsgrad über der Förderhöhe auf. Ein Betrieb einer Schraubenspindelpumpe links oder rechts vom BEP hat nur eine geringe Reduktion des Wirkungsgrads zur Folge. Die Verwendung einer Schraubenspindelpumpe als Ersatz für eine Chemie-Norm-Pumpe war jedoch bisher nicht möglich, da Schraubenspindelpumpen aufgrund ihrer Größe, Form und Anschlüsse geometrisch nicht kompatibel waren.In contrast, screw pumps have a nearly uniformly high efficiency over the delivery height. Operating a screw pump on the left or right of the BEP will only result in a small reduction in efficiency. The use of a screw pump as a substitute for a chemical standard pump, however, was previously not possible because screw pumps due to their size, shape and connections were geometrically incompatible.
Die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe ermöglicht hingegen einen einfachen Austausch einer Kreiselpumpe durch eine Schraubenspindelpumpe, da Größe, Form und die Position der Anschlüsse an die Geometrie von Kreiselpumpen angepasst wurde. Da die geometrischen Maße identisch sind, ist ein einfacher Austausch einer Kreiselpumpe durch eine Schraubenspindelpumpe möglich. Für den Betreiber ergibt sich der Vorteil, dass vorhandene Kreiselpumpen einfach durch Schraubenspindelpumpen ersetzt werden können, ohne dass weitergehende Änderungen, z. B. an der Prozessverrohrung der Anlage erforderlich sind. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann der günstige Wirkungsgrad einer Schraubenspindelpumpe für ein neues Anwendungsgebiet genutzt werden, in dem bisher lediglich Kreiselpumpen als Chemie-Normpumpen genutzt werden, die teilweise bei nicht optimalen Betriebsverhältnissen eingesetzt wurden.The screw pump according to the invention, however, allows easy replacement of a centrifugal pump by a screw pump, since size, shape and the position of the connections has been adapted to the geometry of centrifugal pumps. Since the geometric dimensions are identical, a simple replacement of a centrifugal pump by a screw pump is possible. For the operator, there is the advantage that existing centrifugal pumps can be easily replaced by screw pumps without further changes, eg. B. on the process piping of the system are required. Through the use of the screw pump according to the invention, the favorable efficiency of a screw pump for a new field of application can be used in the previously only centrifugal pumps are used as chemical standard pumps, which were sometimes used in non-optimal operating conditions.
Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe wird es bevorzugt, dass an der Ansaugöffnung und/oder an der Auslassöffnung ein Flansch mit einem festgelegten Durchmesser angeordnet ist. Form und Größe des Flansches sind an Form und Größe der Flansche für Kreiselpumpen angepasst, so dass der Austausch einer Kreiselpumpe durch eine Schraubenspindelpumpe ohne Weiteres möglich ist. Wesentlich ist dabei, dass das Pumpengehäuse der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe eine axiale Ansaugöffnung und eine an demselben Ende des Pumpengehäuses angeordnete radiale Auslassöffnung aufweist. Ansaugöffnung und Anlassöffnung sind somit an demselben Ende der Schraubenspindelpumpe angeordnet, anders als bei herkömmlichen Schraubenspindelpumpen, bei denen beide Öffnungen z. B. nebeneinander oder an entgegengesetzten Enden des Pumpengehäuses angeordnet sind.In the case of the screw pump according to the invention, it is preferred that a flange with a defined diameter is arranged on the suction opening and / or on the outlet opening. The shape and size of the flange are adapted to the shape and size of the flanges for centrifugal pumps, so that the replacement of a centrifugal pump by a screw pump is readily possible. It is essential that the pump housing of the screw pump according to the invention has an axial suction opening and a arranged at the same end of the pump housing radial outlet opening. Suction opening and starting opening are thus arranged at the same end of the screw pump, unlike conventional screw pumps, in which both openings z. B. are arranged side by side or at opposite ends of the pump housing.
Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die Schraubenspindelpumpe eine oder mehrere Fußplatten mit Durchgangslöchern und/oder Langlöchern zur Befestigung der Schraubenspindelpumpe auf einem Untergrund aufweist. Die Fußplatten, Durchgangslöcher oder Langlöcher sind dabei so ausgebildet, dass sie den entsprechenden Komponenten von Kreiselpumpen entsprechen, so dass ein Austausch ohne Weiteres möglich ist.In the context of the invention it can also be provided that the screw pump has one or more base plates with through-holes and / or oblong holes for fastening the screw pump on a substrate. The foot plates, through holes or slots are designed so that they correspond to the corresponding components of centrifugal pumps, so that an exchange is readily possible.
Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe wird es besonders bevorzugt, dass wenigstens einige, vorzugsweise alle geometrischen Maße, insbesondere Durchmesser der Ansaugöffnung, Durchmesser der Auslassöffnung, Abstand der Ansaugöffnung zur Mitte der Auslassöffnung, Abstand von Mitte der Auslassöffnung bis Wellenende, Höhe der Mitte der Ansaugöffnung, Abstand von Mitte der Ansaugöffnung zur Oberkante der Auslassöffnung, Fußmaße und das Wellenende der Norm DIN EN ISO 2858 entsprechen. Die Einhaltung dieser Maße ist Voraussetzung für die Austauschbarkeit einer herkömmlichen Chemie-Normpumpe mit der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe.In the screw pump according to the invention, it is particularly preferred that at least some, preferably all geometrical dimensions, in particular diameter of the suction opening, diameter of the outlet opening, distance of the suction opening to the center of the outlet opening, distance from the center of the outlet opening to the shaft end, height of the center of the suction opening, distance from the middle of the suction opening to the upper edge of the outlet opening, foot dimensions and the shaft end comply with the standard DIN EN ISO 2858. Compliance with these dimensions is a prerequisite for the interchangeability of a conventional chemical standard pump with the screw pump according to the invention.
Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann es vorgesehen sein, dass das Pumpengehäuse geteilt ausgebildet ist, wobei sich eine Trennebene vorzugsweise quer zur Längsrichtung der Schraubenspindelpumpe erstreckt. Das geteilte Pumpengehäuse erleichtert die Montage und Demontage der Schraubenspindelpumpe.In the case of the screw pump according to the invention, provision can be made for the pump housing to be designed so as to be split, with a parting plane preferably extending transversely to the longitudinal direction of the screw pump. The split pump housing facilitates the assembly and disassembly of the screw pump.
Es kann auch vorgesehen sein, dass im mittleren Bereich des Pumpengehäuses und an seinem der Ansaugöffnung gegenüberliegenden Ende jeweils ein Befestigungsring angebracht ist, wobei die Befestigungsringe vorzugsweise durch Schraubbolzen miteinander verbunden sind. Die Befestigungsringe gewährleisten die Stabilität des Pumpengehäuses, an der Oberseite können Ringbolzen eingeschraubt werden, an denen die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe angehoben werden kann.It can also be provided that in the central region of the pump housing and at its opposite end of the suction port, a respective fastening ring is attached, wherein the fastening rings are preferably interconnected by bolts. The mounting rings ensure the stability of the pump housing, on the top ring bolts can be screwed, where the screw pump according to the invention can be raised.
In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, dass bei einem geteilt ausgebildeten Pumpengehäuse ein im mittleren Bereich des Pumpengehäuses angeordneter Befestigungsring im Bereich der Trennebene angeordnet ist. Vorzugsweise überdeckt dieser Befestigungsring die Trennebene.In this connection, it is preferred that, in the case of a pump housing of split construction, a fastening ring arranged in the middle region of the pump housing is arranged in the region of the parting plane. Preferably, this attachment ring covers the parting plane.
Gemäß einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann die Antriebsspindel zentrisch in dem Pumpengehäuse angeordnet sein. In diesem Fall ist der Hohlraum als Ringraum ausgebildet. Eine geförderte Flüssigkeit gelangt somit von dem druckseitigen Ende des Spindelpakets über den als Ringraum ausgebildeten Hohlraum zu der radialen Auslassöffnung des Pumpengehäuses, die sich an derselben Seite wie die axiale Ansaugöffnung befindet.According to a first variant of the screw pump according to the invention, the drive spindle can be arranged centrally in the pump housing. In this case, the cavity is designed as an annular space. A conveyed liquid thus passes from the pressure-side end of the spindle package via the cavity formed as an annular space to the radial outlet opening of the pump housing, which is located on the same side as the axial suction opening.
Gemäß einer zweiten, alternativen Variante kann die Antriebsspindel exzentrisch in dem Pumpengehäuse angeordnet sein. Der Hohlraum kann dann als zylinderförmige Bohrung in dem Pumpengehäuse ausgebildet sein, die sich von dem druckseitigen Ende des Spindelgehäuses bis zur Auslassöffnung des Pumpengehäuses erstreckt.According to a second, alternative variant, the drive spindle can be arranged eccentrically in the pump housing. The cavity can then be formed as a cylindrical bore in the pump housing, which extends from the pressure-side end of the spindle housing to the outlet opening of the pump housing.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.Further advantages and details of the invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings.
Die Zeichnungen sind schematische Darstellung und zeigen:The drawings are schematic and show:
Die in
An dem der Ansaugöffnung
An der Unterseite der Schraubenspindelpumpe
Die Schraubenspindelpumpe
Damit die Schraubenspindelpumpe
In der geschnittenen Ansicht von
In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Schraubenspindelpumpe
In
In der perspektivischen Ansicht von
In der geschnittenen Darstellung von
Da auch die in den
Durch die Verwendung einer Schraubenspindelpumpe anstelle einer Kreiselpumpe kann der Wirkungsgrad beträchtlich erhöht werden, insbesondere wird für die erforderliche Pumpleistung erheblich weniger elektrische Energie benötigt.By using a screw pump instead of a centrifugal pump, the efficiency can be increased considerably, in particular, considerably less electrical energy is required for the required pumping power.
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