DE2342506B2 - Schneckenpumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpumpe mit einem Gehäuse mit Bohrung zur Unterbringung einer Schnecke, auf deren Mantelfläche zumindest eine Schraubennut mit einem vorgegebenen Breiten-Tiefen-Verhältnis ausgespart ist, und zwei von dieser Bohrung an den Stirnflächen der Schnecke ausgehenden Kanälen, von denen der eine die Gehäusebohrung mit der Förderflüssigkeitsquelle und der andere mit dem Verbraucher verbindet.

Eine solche Schneckenpumpe ist aus der deutschen Patentschrift 3 13 708 bekannt

Bei dieser bekannten Ausbildung soll das Verhältnis zwischen Breite und Tiefe der Nut wenigstens 7, vorzugsweise 10, betragen, und zwar im Hinblick auf eine größtmögliche Fördermenge. Die Nutentiefe soll dabei zwischen 0,1 und 1 mm liegen.

Nachteilig ist bei einer solchen Ausbildung, daß die Fördermenge bei sonst festliegenden Betriebsbedingungen in starkem Maße von der Zähigkeit des Fördermediums abhängt

Ähnliches gilt für bekannte Schneckenpumpen. wie sie als Labyrinthdichtungen der Wellen von Kolbenbrennkraftmaschinen und Verbrennungsturbineniriebwerke verwendet werden. Bei diesen wird die Schraubennut mit einer Tiefe von 1 bis 2 mm und einer Breite von 2 bis 4 mm ausgeführt, wobei sie unmittelbar auf der Motor- bzw. Triebwerkswelle eingeschnitten wird. Diese Ausbildung dient lediglich dazu, Leckverluste des Öls aus dem Triebwerksgehäuse zu vermeiden, so daß es auf eine dosierte Förderung hier an sich nicht ankommt.

Bei diesen bekannten Ausbildungen sowie auch bei den als Hilfsaggregate von Werkzeugmaschinen, Kraftfahrzeuggetrieben und anderen Maschinen bekannten Schneckenpumpen wird der Nutenquerschnitt gewöhnlich im Hinblick darauf gewählt daß ein hydraulisch möglichst vorteilhafter Querschnitt erhalten wird, d. h., daß der hydraulische Durchmesser möglichst groß wird, welcher definiert ist als die vierfache Querschnittsfläche dividiert durch ihren benetzten Umfang.

Die erwähnte Abhängigkeit der Pumpenfördermenge von der Zähigkeit des Fördermediums bei den bekannten Ausbildungen hängt damit zusammen, daß ihr Verhältnis der Breite zur Tiefe der Schraubennut und ihr hydraulischer Durchmesser in einem solchen Größenbereich liegen, in dem die Pumpenwirkung unter dem hauptbestimmenden Einfluß der Reibungskräfte zwischen den Flüssigkeitsteilchen und den durch Schnecke und Gehäuse gebildeten NutenkanaJ-oberflächen zustande komm*. Diese Reibungskräfte sind abhängig voa der Zätegkeit des strömenden Mediums, die sich im Laufe des Betriebs, insbesondere durch Temperaturänderungen, ändern kann. Damit ändert sich auch die Fördermenge pro Zeiteinheit

Besonders nachteilig ist dieser Umstand, wenn Flüssigkeiten in von vornherein nur geringer Menge zu fördern sind, wie z. B. bei Schmierungsanlagen von Maschinen, wo jede Abweichung von der vorgegebenen zeitlichen Fördermenge zu Störungen des Maschinenbetriebs führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist mithin die Schaffung einer Schneckenpumpe der vorausgesetzten Gattung, bei der die Fördermenge pro Zeiteinheit weitgehend unabhängig von der Zähigkeit des Fördermediums ist

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß die Schraubennut einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm und ein Verhältnis von Breite zu Tiefe im Bereich von 1 bis 4 aufweist

Bei einer solchen Ausbildung ergibt sich eine wesentliche Verminderung des Einflusses der Reibungskräfte und damit der Zähigkeit auf die Pumpenwirkung und damit auf die Fördermenge je Zeiteinheit Besonders vorteilhaft kann die Erfindung damit angewandt werden bei der Förderung von Schmiermitteln für Kolben- und Turbinentriebwerke, für Werkzeugmaschinen u. dgl.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung iines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schnekkenpumpe im Längsschnitt,

FiS. 2 die Einzelheit II aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 Abhängigkeit der Fördermenge je Zeiteinheit der Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit für die erfindungsgemäße Schneckenpumpe von der Schneckendrehzahl,

Fig. 4 zum Vergleich, Kennlinienfdd der Fördermenge je Zeiteinheit von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit in Abhängigkeit von der Schnekkendrehzahl für die bisher bekannte Schneckenpumpe.

Die Schneckenpumpe weist ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit zylindrischer Bohrung 2 zur Unterbringung der Schnecke 3 auf. Die Mantelfläche der Gehäusebohrung 2 ist glatt ausgeführt.

Im vorliegenden Beispiel wird die Schnecke 3 mit nur einer Schraubennut 4 auf deren Mantelfläche behandelt d. h., die Schnecke 3 ist eingängig ausgeführt. In der Nähe der Stirnflächen der Schnecke 3 gehen von der Gehäuse^ohrung 2 aus zwei Kanäle 5 und 6, von denen der eine 5 diese Bohrung 2 mit der Förderflüssigkeitsquelle 7 verbindet und der andere 6 zur Zuführung der Förderflüssigkeit zu dem Verbraucher dient.

Die Schnecke 3 weist einen Endzapfen 8 auf, der durch die Stopfbuchse 9 läuft und zur Kopplung mit dem Pumpenantrieb aus dem Pumpengehäuse 1 hinausragt. Zwischen der (in der Zeichnung) rechten Stirnfläche der Schnecke 3 und der Stopfbuchse 9 ist eine Ringeinlage 10 vorgesehen. Die Stopfbuchse 9 vvird im Pumpengehäuse 1 mit Hilfe eines Anschlagringes 11 zurückgehalten. Die Schraubennut 4 der Schnecke (Fig. 2) besitzt einen Rechteckquerschnitt mit der Tiefe »Λ« und Breite »6«, deren Verhält-

nis bJh im Bereich von 1 bis 4 gewählt wird. Dabei beträgt der hydraulische Durchmesser D der Schraubennut 4, welcher durch das Verhältnis deren vierfacher Querschnittsfläche F zu dem benetzten Umfang U diesen Querschnitts, d. h. durch D = 4F/L'. ermittelt werden kann, höchstens 0,5 mm.

Bei diesen Kenngrößen der Schraubennut 4 hängt die Flussigkeitsfördermcnge je Zeiteinheit, d. h. die Förderleistung der Schneckenpumpe mit der Zähigkeit der Förderflüssigkeit und der Länge der Schnecke 3 selbst praktisch nicht zusammen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Schraubennut 4 mit den vorgeschlagenen Kenngrößen sich dem sogenannten Kapillarspalt nähert, in dem die Flüssigkeitsströmung nur durch die Adhäsion der Flüssigkeit an den Werkstoff bestimmt wird, aus welchem das Pumpengehäuse 1 und die Schnecke 3 selbst hergestellt sind, d. h., die Molekularkohäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und dem Weikstoff der genannten Bauteile dominieren. Die Größe dieser Kohäsionskräfte ändert sich nicht mit der Veränderung der Flüssigkeitszähigkeit.

Nachstehend wird die Vergleichstabelle angerührt aus welcher zu ersehen ist, daß die Schneckenpumpe mit der Schraubennut 4 auf der Schnecke 3, deren Kenngrößen im vorgeschlagenen Bereich liegen, bei Veränderung der Zähigkeit der Förderflüssigkeit wesentlich kleinere Abweichungsgrößen der Förderleistung von ihrem Nennwert aufweist.

Hydraulischer	b/h	Bereich der	l-örderleistungs-	kleinster Zähig
Durchmesser /)		Veränderung	änderung in %	keit der Flüssig
		der Zähig	/ur I-örder-	keit
		keit der Förder- leistung bei	800
		flüssigkeit	50
			40
mm		cSt	<l,0
0.88	1.7	43-827	6,0
0,33	5,0	3-830	8-10
0,177	8,0	3-830
0,3-0,4	3-2	3-830
0,43	2,6	3-830
0,506	3,3	3-230

In Fig. 3 ist die Kennlinie der Fördermenge je Zeiteinheit Q Cm¹Zh von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit für die erGndungsgemäße Schneckenpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl η (U/min) der Schnecke 3 aufgezeichnet Auf dieser Kennlinie entsprechen die Punkte k, /, m, η, ρ Flüssigkeiten mit der Zähigkeit in cSt 833, 229, 43 und 8 bis 10,3. Aus diesem Schaubild ist auch zu ersehen, daß die Förderleistung der erfindungsgemäßen Schneckenpumpe praktisch von der Zähigkeit der Förderflüssigkeit unabhängig bleibt Die Werte für diese Kennlinie sind bei der Versuchsdurchführung der Schneckenpumpe mit einer Schnecke 3 gemessen, die den Durchmesser d - 12 mm, die Länge mit Schraubennuteinschnitt / = 23 mm und das Verhältnis b/h = 2 hat.

Die Zähigkeit der Förderflüssigkeit änderte sich dabei im Bereich von 3 bis 833 cSt

Zum Vergleich mit den bisher bekannten Ausführungen der Schneckenpumpe ist auf der Fig. 4 ein Kennlinienfeld der Förderleistung der Schnecken-

pumpe Q cmVh in Abhängigkeit von der Drehzahl « (U/min) der Schnecke 3 angeführt. Auf diesem Kennlinienfeld sind die Kennlinien <?, r, s, /, w, ν mil Förderflüssigkeiten der Zähigkeit entsprechenderweise (in cSt) 43, 74, 121, 228, 491, 827 erhalten. Di^ darauf aufgetragenen Meßwerte sind beim Betrieb der Schnekkenpumpe mit einer Schnecke 3 erhalten, die den Durchmesser d = 8 mm, die Länge mit dem Schraubennuteinschnitt / = 22 mm, b = 1,2 mm und h = 0,7 mm hat

Aus diesem Kennlinienfeld in Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Förderleistung Q cm Vh der bisher bekannten Schneckenpumpe sich mil der Veränderung der Flüssigkeitszähigkeit wesentlich verändert.
Die erfindungsgemäße Schreckenpumpe kann also bei Förderung von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit oder unicr den Verhältnissen ausgenutzt werden, bei welchen die Zähigkeit der Förderflüssigkeit sich im Arbeitsablauf der Pumpe wegen Erwärmung oder aus anderen Gründen ändert.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemülJen Schnckkenpumpe unterscheidet sich nicht von der der bisher bekannten Ausführungen.

Wird nun die Anzahl der Schraubennuten 4 auf dor Mantelfläche der Schnecke 3 anders gewählt, so kann eine Schneckenpumpe erhalten werden, die vorgegebene Förderleistung und -druck aufweist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schneckenpumpe mit einem Gehäuse mit Bohrung zur Unterbringung einer Schnecke, auf deren Mantelfläche zumindest eine Schraubennut mit einem vorgegebenen Breiten-Tiefen-Verhältnis ausgespart ist, und zwei von dieser Bohrung an den Stirnflächen der Schnecke ausgehenden Kanälen, von denen der eine die Gehäusebohrung mit der Förderflüssigkeitsquelle und der andere mit dem Verbraucher verbindet, dadurch gekennzeichne t, daß die Schraubennut (4) einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm und ein Verhältnis von Breite {b) zu Tiefe (ft) im Bereich von 1 bis 4 aufweist