DE2342506C3

DE2342506C3 - Screw pump

Info

Publication number: DE2342506C3
Application number: DE19732342506
Authority: DE
Inventors: Iwan Jakowlewitsch; Iwastschenko Pawel Andreewitsch; Samojlowskij Igor Wasilewitsch; Moskau Rajkow
Original assignee: Moskowsky awtomechanichesky institut, Moskau; Ischewskij maschinostroitelny sawod, Ischewsk; Sawod imeni W.A. Degtyarewa, Kowrow, Wladimirskoi obiasti; (Sowjetunion)
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1973-08-23
Publication date: 1977-02-17

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.The present invention relates to a screw pump having a housing with a bore for accommodating a worm, on the outer surface of which there is at least one screw groove with a predetermined one Width-depth ratio is recessed, and two of this hole on the end faces Channels emanating from the screw, one of which is the housing bore with the conveying liquid source and the other connects with the consumer.

Eine solche Schneckenpumpe ist aus der deutschen Patentschrift 3 13 708 bekanntSuch a screw pump is known from German Patent 3,13,708

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.In this known design, the ratio between the width and depth of the groove should be at least 7, preferably 10, with a view to the greatest possible delivery rate. The depth of the groove should be between 0.1 and 1 mm.

Nachteilig ist bei einer solchen Ausbildung, daß die Fördermenge bei sonst festliegenden Betriebsbedingungen in starkem Maße von der Zähigkeit des Fördermediums abhängtThe disadvantage of such a design is that the delivery rate under otherwise fixed operating conditions depends to a large extent on the viscosity of the pumped medium

Ähnliches gilt für bekannte Schneckenpumpen, wie sie als Labyrinthdichtungen der Wellen von Kolbenbrennkraftmaschinen und Verbrennungsturbinentriebwerke 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.The same applies to known worm pumps, such as those used as labyrinth seals for the shafts of Piston internal combustion engines and internal combustion turbine engines can be used. With these will the screw groove is executed with a depth of 1 to 2 mm and a width of 2 to 4 mm, wherein it is cut directly on the motor or engine shaft. This training serves only to avoid leakage of the oil from the engine housing, so that it is metered Promotion in and of itself does not matter here.

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.In these known designs as well as in the auxiliary units of machine tools, motor vehicle transmissions and screw pumps known from other machines, the cross-section of the groove becomes ordinary chosen with a view to obtaining a hydraulically as advantageous cross-section as possible, d. This means that the hydraulic diameter becomes as large as possible, which is defined as four times Cross-sectional area divided by its wetted perimeter.

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 Nutenkanaloberflächen zustande kommt Diese Reibungskräfte sind abhängig von der Zähigkeit 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.The aforementioned dependence of the pump delivery rate on the viscosity of the pumped medium in the known Training is related to the fact that their ratio of the width to the depth of the screw groove and their hydraulic diameter are in such a size range in which the pumping action under the main determining influence of the frictional forces between the liquid particles and the These frictional forces are created by the groove channel surfaces formed by the worm and the housing are dependent on the viscosity of the flowing medium, which changes in the course of operation, in particular due to changes in temperature, can change. In order to the delivery rate per unit of time also changes. This fact is particularly disadvantageous when Liquids are to be promoted in only a small amount from the outset, such as. B. in lubrication systems of machines, where any deviation from the predetermined delivery rate leads to malfunctions in the Can lead to machine operation.

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.The object of the present invention is therefore to create a screw pump of the type described above Type in which the delivery rate per unit of time is largely independent of the viscosity of the delivery medium is.

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 werd en bei der Förderung von Schmiermitteln für Kolben- und Turbinentriebwerke, für Werkzeugmaschinen u. dgl.Based on an embodiment of the type described above, this object is achieved by that the screw groove has a hydraulic diameter of 0.1 to 0.5 mm and a ratio of Has width to depth in the range of 1 to 4. With such a training there is an essential one Reduction of the influence of the frictional forces and thus the viscosity on the pump action and thus on the delivery rate per unit of time. The invention can thus be used particularly advantageously in the delivery of lubricants for piston and turbine engines, for machine tools and the like

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtThe invention is explained below through the description of an exemplary embodiment with reference to the drawings further explained. It shows

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schnekkenpumpe im Längsschnitt1 shows the schematic representation of a screw pump in longitudinal section

Fig. 2 die Einzelheit II aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,FIG. 2 shows the detail II from FIG. 1 on an enlarged scale,

Fig. 3 Abhängigkeit der Fördermenge je Zeiteinheit der Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit für die erfindungsgemäße Schneckenpumpe von der Schneckendrehzahl,Fig. 3 Dependence of the delivery rate per unit of time of the liquids with different viscosity for the screw pump according to the invention on the screw speed,

Fig. 4 zum Vergleich, Kennlinienfeld der Fördermenge je Zeiteinheit von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit in Abhängigkeit vonderSchnekkendrehzahl 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.Fig. 4 for comparison, family of characteristics of the delivery rate per unit of time of liquids with different Toughness as a function of the screw speed for the previously known screw pump. The screw pump has a housing 1 (Fig. 1) with a cylindrical bore 2 to accommodate the Snail 3 open. The outer surface of the housing bore 2 is smooth.

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 Gehäusebohrung 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.In the present example, the worm 3 has only one screw groove 4 on its outer surface treated, d. That is, the worm 3 is designed to be single-flight. Near the end faces of the screw 3 go from the housing bore 2 from two channels 5 and 6, of which one 5 this bore 2 with the conveying liquid source 7 connects and the other 6 for supplying the conveying liquid to the consumer serves.

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 wird im Pumpengehäuse 1 mit Hilfe eines Anschlagringes 11 zurückgehalten. Die Schraubennut 4 der Schnecke (Fig. 2) besitzt einen Rechteckquerschnitt mit der Tiefe »/;« und Breite »Ζκ<, deren Verhält-The screw 3 has an end pin 8 which runs through the stuffing box 9 and for coupling with it the pump drive protrudes from the pump housing 1. Between the (in the drawing) right A ring insert 10 is provided on the end face of the screw 3 and the stuffing box 9. The stuffing box 9 is retained in the pump housing 1 with the aid of a stop ring 11. The screw groove 4 of the The screw (Fig. 2) has a rectangular cross-section with the depth "/;" and width "Ζκ <, the ratio of which

nis blh 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/U, ermittelt werden kann, höchstens 0,5 mm.nis blh is selected in the range from 1 to 4. The hydraulic diameter D of the screw groove 4, which can be determined by the ratio of its four times the cross-sectional area F to the wetted circumference U of this cross-section, ie D = 4F / U , is at most 0.5 mm.

Bei diesen Kenngrößen der Schraubennut 4 hängt die Flüssigkeitsfördermenge je Zeiteinheit, d. h. die Förderleistung der Schneckenpumpe mit der Zähigkeit der Förderftüssigkeit 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 Werkstoff der genannten Bauteile dominieren. Die Größe dieser Kohäsionskräfte ändert sich nicht mit der Veränderung der Flüssigkeitszähigkeit. With these parameters of the screw groove 4, the liquid delivery rate depends on the unit of time, i.e. H. the Delivery rate of the worm pump with the viscosity of the delivery liquid and the length of the worm 3 even practically not together. This is due to the fact that the screw groove 4 with the proposed Characteristics approaches the so-called capillary gap in which the liquid flow is only determined by the adhesion of the liquid to the material from which the pump housing is made 1 and the screw 3 itself are manufactured, i.e. i.e., the molecular cohesion forces between the liquid and the material of the components mentioned dominate. The size of these cohesive forces changes does not deal with the change in the viscosity of the fluid.

Nachstehend wird die Vergleichstabelle angeführt, aus welcher zu erse' en 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.Below is the comparison table from which it can be seen that the screw pump with the screw groove 4 on the worm 3, the parameters of which are in the proposed range Changes in the viscosity of the pumped liquid are significantly smaller deviations in the flow rate of their face value.

HydraulischerHydraulic blhbloh Bereich derArea of FörderleistungsDelivery rate Durchmesser D Diameter D Veränderungchange änderung in %change in% der Zähigthe tough zur Förderfor funding keit der Förderpromotion leistung beiperformance at flüssigkeitliquid kleinster Zähigsmallest tough keit der Flüssigliquidity mmmm cStcSt keitspeed 0,880.88 1,71.7 43-82743-827 800800 0,330.33 5,05.0 3-8303-830 5050 0,1770.177 8,08.0 3-8303-830 4040 0,3-0,40.3-0.4 3-23-2 3-8303-830 <l,0<l, 0 0,430.43 2,62.6 3-8303-830 6,06.0 0,5060.506 3,33.3 3-2303-230 8-!08-! 0

In Fig. 3 ist die Kennlinie der Fördermenge je Zeiteinheit Q cnrVh von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit für die erfindungsgemäße Schneckenpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl η (U/min) der Schnecke 3 aufgezeichnet. Auf dieser Kennlinie entsprechen die Punkte k, I, m, η, η Flüssigkeiten mit der Zähigkeit in cSt: 833, 229, 43" und 8 bis. 10,3. Aus diesem Schaubild ist auch zu ersehen, daü die Förderleistung der erfindungsger.iäßen 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 J - 12 mm, die Länge mit Schraubennuteinschnitt / = 23 mm und das Verhältnis blh = 2 hat.3 shows the characteristic curve of the delivery rate per unit time Q cnrVh of liquids with different viscosity for the screw pump according to the invention as a function of the speed η (rpm) of the screw 3. On this characteristic curve the points k, I, m, η, η correspond to liquids with the viscosity in cSt: 833, 229, 43 "and 8 to. 10.3. This diagram also shows that the delivery rate of the invention. If the screw pump remains practically independent of the viscosity of the pumped liquid. The values for this characteristic curve were measured when the screw pump was carried out with a screw 3, which had a diameter of J - 12 mm, the length with a screw groove / = 23 mm and the ratio blh = 2 has.

Die Zähigkeit der Förderflüssigkeit änderte sich dabei im Bereich von 3 bis 833 cStThe viscosity of the conveyed liquid changed in the range from 3 to 833 cSt

Zum Vergleich mit den bisher bekannten Ausführungen der Schneckenpumpe ist auf der Fig. 4 ein Kennlinienfeld der Förderleistung der Schneckenpumpe Q cmVh in Abhängigkeit von der ürenzahl η (U/min) der Schnecke 3 angeführt. Auf diesem Kennlinienfeld sind die Kennlinien q, r, .v, /, u, 1· mit Förderflüssigkeiten der Zähigkeit entsprechenderweise (in cSt) 43, 74, 121, 228, 491, 827 erhalten. Die darauf aufgetragenen Meßwerte sind beim Betrieb der Schnckkenpumpe mit einer Schnecke 3 erhalten, die den Durchmesser </ -- 8 mm, die Lange mit dem Schraubennuteinschnitt / = 22 mm. h - 1,2 mm und h = 0,7 mm hat.For comparison with the previously known designs of the screw pump, FIG. 4 shows a family of characteristics of the delivery rate of the screw pump Q cmVh as a function of the number η (rpm) of the screw 3. The characteristics q, r, .v, /, u, 1 · with pumping liquids corresponding to viscosity (in cSt) 43, 74, 121, 228, 491, 827 are obtained on this family of characteristics. The measured values plotted thereon are obtained when the worm pump is operated with a screw 3 which has a diameter </ - 8 mm, the length with the screw groove cut / = 22 mm. has h - 1.2 mm and h = 0.7 mm.

Aus diesem Kennlinienfeld in Fig. 4 ist ersichtlich.This family of characteristics in FIG. 4 can be seen.

daß die Förderleistung Q cnvVh der bisher bekannten Schneckenpumpe sich mit der Veränderung der liüssigkeitszähigkeit wesentlich verändert.that the delivery rate Q cnvVh of the previously known screw pump changes significantly with the change in the viscosity of the liquid.

Die erfindungsgemäßc Schneckenpumpe kann also bei Förderung von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zähigkeit oder unter den Verhältnissen ausgenutzt werden, bei welchen die Zähigkeit der Förderflüssigkeit sich im Arbeitsablauf der Pumpe wegen Erwärmung oder aus anderen Gründen ändert.The screw pump according to the invention can therefore be used when pumping liquids with different Viscosity or under the conditions under which the viscosity of the fluid to be conveyed is exploited changes in the working sequence of the pump due to heating or other reasons.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schnekkenpumpc unterscheidet sich nicht von der der bisher bekannten Ausführungen.The mode of operation of the screw pumps according to the invention does not differ from that of the previously known designs.

Wird nun die Anzahl der Schraubennuten 4 auf der Mantelfläche der Schnecke 3 anders gewählt, so kann eine Schneckenpumpe erhalten werden, die vorgegebene Förderleistung und -druck aufweist.If the number of screw grooves 4 on the outer surface of the worm 3 is now selected differently, it can a screw pump can be obtained which has a predetermined delivery rate and pressure.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Screw pump with a housing with a bore for accommodating a screw on whose On the outer surface, at least one screw groove with a predetermined width-depth ratio is recessed is, and two channels emanating from this bore on the end faces of the screw, one of which is the housing bore with the pumped liquid source and the other with the Consumer connects - characterized that the screw groove (4) has a hydraulic diameter of 0.1 to 0.5 mm and a The ratio of width (6) to depth (A) in the range from i to 4