DE10259444B3

DE10259444B3 - Förderschraube für Schraubenpumpen

Info

Publication number: DE10259444B3
Application number: DE2002159444
Authority: DE
Inventors: Kurt Hampel; Gerhard Rohlfing
Original assignee: Joh Heinr Bornemann GmbH
Current assignee: ITT Bornemann GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: WO2004057192A1; AU2003303244A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Förderschraube als Läufer oder Gegenläufer eines Förderschraubenpaares für Schraubenpumpen, deren paarweise ineinandergreifende Förderschrauben (1) gegeneinander und gegenüber dem Pumpengehäuse mit engen Spalten abgedichtet sind. Zur Verringerung der profilbedingten Flankenspalte und somit zur Erzielung eines verbesserten volumetrischen Wirkungsgrades wird erfindungsgemäß ein Läuferprofil vorgeschlagen, dessen eine Profilflanke (a¶1¶, a¶2¶) einen auf etwa halber Profilhöhe (h) liegenden Profilumkehrpunkt (q¶1¶) aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahndurchmesser (D¶f¶) bis zum Profilumkehrpunkt (q¶1¶) erstreckenden Flankenabschnitt (a¶1¶) und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser (D¶K¶) erstreckenden konvexen Flankenabschnitt (a¶2¶), DOLLAR A und dessen gegenüberliegende Profilflanke (b¶1¶, b¶2¶) einen auf etwa 70%-98% der Profilhöhe (h) liegenden Profilumkehrpunkt (q¶2¶) aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser (D¶f¶) bis zum Profilumkehrpunkt (q¶2¶) erstreckenden Flankenabschnitt (b¶1¶) und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser (D¶K¶) erstreckenden konvexen Flankenabschnitt (b¶2¶).

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderschraube als Läufer oder Gegenläufer eines Förderschraubenpaares für Schraubenpumpen, deren paarweise ineinandergreifenden Förderschrauben gegeneinander und gegenüber dem Pumpengehäuse mit engen Spalten abgedichtet sind.
Schraubenpumpen, auch Spindel- oder Schneckenpumpen genannt, fördern Flüssigkeiten aller Art infolge der Verdrängerwirkung ihrer zylindrischen, auf dem Umfang mit Schraubennuten versehenen und paarweise ineinandergreifenden Läufer, die im Pumpengehäuse und in ihren Flanken berührungsfrei mit gleicher Drehzahl umlaufen, gleiche Gangtiefe und gleiche Gangzahl aufweisen und zwischen sich Verlustspalte bilden, wobei der Spaltverlust das Kennfeld und den Wirkungsgrad der Schraubenpumpen bestimmt.
Die Läuferprofile können unterschiedlich gestaltet sein, wobei man im Wesentlichen zwei Hauptarten unterscheidet nämlich symmetrische Läuferprofile einerseits und asymmetrisch ausgebildete Läuferprofile andererseits.
Bei symmetrischen Läuferprofilen ist die Zahnmittelachse zugleich Symmetrieachse für die linke Profilflanke und die rechte Profilflanke, die also spiegelsymmetrisch zur Zahnmittelachse liegen. Die Vorteile eines symmetrisch gestalteten Läuferprofils liegen in der einfachen Berechnung und Herstellung sowie in ihrer Robustheit gegenüber auch stark verunreinigten Fördermedien. Nachteilig sind hingegen die relativ großen, profilbedingten Flankenspalte, die zu relativ großen profilbedingten Spaltströmungsverlusten führen.
Asymmetrische Läuferprofile bekannter Formgebung weisen demgegenüber geringere profilbedingte Flankenspalte und somit auch verringerte Rückströmungen auf; diese geringeren Spaltverluste führen zu einem sehr guten volumetrischen Wirkungsgrad der Schraubenpumpe. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten asymmetrischen Läuferprofile liegt in ihrer hohen Empfindlichkeit bei der Förderung verunreinigter oder abrasiver Fördermedien. Bei der vorbekannten asymmetrischen Ausbildung endet eine konkave Profilflanke im Bereich des Zahnkopfes in einer Profilspitze, die im Förderbetrieb hoher Belastung ausgesetzt ist und daher einem hohen Verschleiß unterliegt. Dabei entsteht bereits bei nur geringer, verschleißbedingter Abnutzung dieser Profilspitze ein vergrößerter Flankenspalt, der schnell zu einer ansteigenden Rückströmung und dadurch zu einer drastischen Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades führt. Aufgrund dieses Nachteils werden Förderschrauben mit asymmetrischem Läuferprofil in erster Linie zur Förderung von sauberen, nicht abrasiven Fördermedien eingesetzt.

Aus der DE 686 298 C ist eine solche Schraubenpumpe mit zumindest zwei ineinandergreifenden Spindeln bekannt, wobei die Spindeln jeweils eine Gewindeflanke mit einem konkaven Querschnittsprofil und die andere Flanke mit einem vorwiegend konvexen Querschnitt aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die eingangs beschriebene Förderschraube ein Läuferprofil zu entwickeln, das einerseits schädliche profilbedingte Flankenspalte minimiert, andererseits aber genügend Robustheit bei Förderung von verunreinigten und/oder abrasiven Medien aufweist.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Förderschraube wird vorstehende Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Läuferprofil, dessen eine Profilflanke einen auf etwa halber Profilhöhe liegenden Profilumkehrpunkt aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser bis zum Profilumkehrpunkt erstreckenden Flankenabschnitt und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser erstreckenden konvexen Flankenabschnitt, und dessen gegenüberliegende Profilflanke einen auf etwa 70 %– 98 % der Profilhöhe liegenden Profilumkehrpunkt aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser bis zum Profilumkehrpunkt erstreckenden Flankenabschnitt und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser erstreckenden konvexen Flankenabschnitt.

Dieses asymmetrische Läuferprofil weist gegenüber symmetrischen Läuferprofilen deutlich reduzierte profilbedingte Flankenspalte und somit einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad auf. Gegenüber konventionellen asymmetrischen Läuferprofilen weist das erfindungsgemäße Läuferprofil im Bereich des nur sehr kurzen, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser erstreckenden konvexen Flankenabschnitts eine vergrößerte Abdichtfläche auf, die sich gegenüber einer eher linienförmig ausgebildeten Abdichtung als deutlich robuster erweist. Daher eignet sich das erfindungsgemäße Läuferprofil besonders zur Förderung von verunreinigten und/oder abrasiven Medien.

Dabei ist es unter Berücksichtigung einer einfacheren Berechnung und Herstellung zweckmäßig, wenn der konvexe Flankenabschnitt der einen Profilflanke und der konkave Flankenabschnitt der gegenüberliegenden Profilflanke parallel zueinander liegende Kreisbögen mit gleichem Radius sind.

Für eine weitere Verringerung der verschleißbedingten Abnutzung ist es vorteilhaft, wenn zumindest die durch den Zahnkopfdurchmesser definierte Zahnkopffläche sowie die oberhalb der Profilumkehrpunkte liegenden Flankenabschnitte mit einer Verschleißschutzschicht versehen sind.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen
1 in Stirnansicht zwei ineinandergreifende Förderschrauben;
2 in Alleinstellung die linke der beiden in 1 dargestellten Förderschrauben und
3 in gegenüber den 1 und 2 stark vergrößertem Maßstab ein Läuferprofil im Querschnitt.
Die in 2 in Stirnansicht dargestellte Förderschraube 1 stellt den Läufer oder Gegenläufer des in 1 schematisch dargestellten Förderschraubenpaares für Schraubenpumpen dar.
3 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäß gestaltetes Läuferprofil 2. Die in 3 linke Profilflanke weist einen auf etwa halber Profilhöhe h liegenden Profilumkehrpunkt q, auf und setzt sich zusammen aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser D_f bis zum Profilumkehrpunkt q, erstreckenden Flankenabschnitt a₁ und einem sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser D_k erstreckenden konvexen Flankenabschnitt a₂. Die gegenüberliegende, in 3 rechte Profilflanke weist einen auf etwa 84 % der Profilhöhe h liegenden Profilumkehrpunkt q₂ auf und setzt sich zusammen aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser D_f bis zum Profilumkehrpunkt q₂ erstreckenden Flankenabschnitt b, und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser D_k erstreckenden konvexen Flankenabschnitt b₂.
3 lässt ferner erkennen, dass der konvexe Flankenabschnitt a₂ und der konkave Flankenabschnitt b, parallel zueinander liegende Kreisbögen mit gleichen Radius R sind.

Claims

Förderschraube als Läufer oder Gegenläufer eines Förderschraubenpaares für Schraubenpumpen, deren paarweise ineinandergreifenden Förderschrauben (1) gegeneinander und gegenüber dem Pumpengehäuse mit engen Spalten abgedichtet sind, gekennzeichnet durch ein Läuferprofil (2), dessen eine Profilflanke (a₁, a₂) einen auf etwa halber Profilhöhe (h) liegenden Profilumkehrpunkt (q₁) aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser (D_f) bis zum Profilumkehrpunkt (q₁) erstreckenden Flankenabschnitt (a₁) und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser (D_k) erstreckenden konvexen Flankenabschnitt (a₂), und dessen gegenüberliegende Profilflanke (b₁, b₂) einen auf etwa 70 % – 98 % der Profilhöhe (h) liegenden Profilumkehrpunkt (q₂) aufweist und sich zusammensetzt aus einem konkaven, sich vom Zahnfußdurchmesser (D_f) bis zum Profilumkehrpunkt (q₂) erstreckenden Flankenabschnitt (b₁) und einen sich daran anschließenden, sich bis zum Zahnkopfdurchmesser (D_k) erstreckenden konvexen Flankenabschnitt (b₂).
Förderschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konvexe Flankenabschnitt (a₂) der einen Profilflanke (a₁, a_Z) und der konkave Flankenabschnitt (b₁) der gegenüberliegenden Profilflanke (b₁, b_z) parallel zueinander liegende Kreisbögen mit gleichem Radius (R) sind.
Förderschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die durch den Zahnkopfdurchmesser (D_k) definierte Zahnkopffläche (3) sowie die oberhalb der Profilumkehrpunkte (q₁, q₂) liegenden Flankenabschnitte (a₂, b₂) mit einer Verschleißschutzschicht versehen sind.