DE3920901C2 - Screw pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a screw pump according to the preamble of claim 1.
Bei Schraubenspindelpumpen bekannter Bauart mit zwei oder mehr Spindeln wird das Fördergut in durch die Spindeln und das sie umgebende Pumpengehäuse gebildeten Kammern bei Rotation der Spindeln axial bewegt. Der dabei als Folge des Druckaufbaus in Gegenrichtung entstehende Axialschub wird in der Regel durch die Spindeln einerseits und mittels eines Widerlagers auf der Gehäuseseite anderseits aufgenommen. Diese Lagerung hat sich bei der Förderung schmierender Fluide im Bereich niederer Förderdrücke bewährt, wobei deren Schmierwirkung diese eben so einfache wie betriebssichere Axiallagerung ermöglicht. In screw pumps of known design with two or The material to be conveyed becomes more through the spindles and the chambers surrounding the pump housing Rotation of the spindles moves axially. The as a result of Pressure build-up in the opposite direction is in usually through the spindles on the one hand and by means of a Abutment on the other hand added. This bearing has become more lubricating when pumping Proven fluids in the range of low delivery pressures, where Lubrication effect this just as simple as reliable Axial bearing enables.
Die Förderung nichtschmierender Fluide, im Bereich höherer Förderdrucke, beispielsweise Wasser, bringt für eine Schraubenspindelpumpe Erschwernisse mit sich, da die Bewegung der Spindeln miteinander und gegenüber dem Gehäuse in der Regel ein schmierwirksames Fördermittel bedingt; zwischen den genannten Pumpenteilen stehen nur geringe Spaltweiten zur Verfügung.The delivery of non-lubricating fluids, in the range of higher Conveying pressures, for example water, bring for one Screw pump complicates itself as the movement of the spindles with each other and with respect to the housing in the Rule requires a lubricant effective funding; between the pump parts mentioned only have small gap widths to disposal.
Es ist - etwa zur Wasserförderung - möglich, den Eingriff der Spindeln durch außerhalb des fluidberührten Pumpenraumes befindliche Einrichtungen zu steuern. Diese Steuereinrichtungen und die damit unvermeidbaren zusätzlichen Wellendichtungen verteuern den Bau und Betrieb einer solchen Maschine sehr, ganz abgesehen von dem aus dem Wirkungsprinzip herrührenden niedrigeren Wirkungsgrad im Bereich höherer Förderdrücke.It is possible - for example to promote water - the intervention of the spindles through outside the pump chamber in contact with the fluid control existing facilities. These Control devices and the inevitable additional shaft seals make construction and operation more expensive of such a machine, quite apart from that from the Efficiency principle due to lower efficiency in Range of higher delivery pressures.
Es ist bekannt, daß die zur Förderung niedrigviskoser Fluide sonst bestens geeigneten Kreiselpumpen mit kleiner werdenden spezifischen Drehzahlen an Wirkungsgrad abnehmen sowie zum anderen, daß bei hohen Drücken und kleinem Förderstrom der Einsatz von Verdrängermaschinen angezeigt ist. Gerade im Leistungsbereich sehr kleiner spezifischer Drehzahlen wird die Leistung und die Förder-Charakteristik einer innengelagerten Schraubenspindelpumpe gewünscht. It is known that to promote low viscosity fluids otherwise very suitable centrifugal pumps with smaller and smaller ones specific speeds decrease in efficiency as well as other that at high pressures and low flow rate the Use of displacement machines is indicated. Especially in Performance range of very small specific speeds the performance and funding characteristics of a internal screw pump desired.
Eine Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art ist der DE-OS 28 48 348 zu entnehmen. Darin sind die dem Ausgleich dienenden Lagerkörper als Platten ausgebildet, die bei niedrigviskosen Medien mit begrenzter Schmierfähigkeit als eine Art selbstverstärkender Bremse arbeiten.A screw pump of the type mentioned is can be found in DE-OS 28 48 348. That's where they are Compensating bearing body designed as plates, those with low-viscosity media with limited Lubricity as a kind of self-energizing brake work.
Die DE-PS 8 13 341 zeigt Schraubenspindeln mit endwärtigen Balancekolben, die lose aufgesetzte, an festen Anlageflächen anliegenden Futter tragen. Diese sind mit radialen Armen ausgestattet, die sich gegenseitig abstützen und die Futter an einer Rotation hindern.The DE-PS 8 13 341 shows screw spindles with end Balance piston, the loosely attached, on firm contact surfaces wear adjacent lining. These are with radial arms equipped that support each other and the feed prevent rotation.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Förderung nichtschmierender Fluide mit innengelagerten Schraubenspindelpumpen für den Bereich sehr kleiner spezifischer Drehzahlen trotz deren - infolge funktionsbedingter insgesamt großer Gleitflächen bestehenden - kritischen Zonen zu verbessern; zu diesen Zonen gehört vornehmlich die Lagerung zur Aufnahme der axialen Schubkräfte der Spindeln.In view of these circumstances, the inventor did it Set the goal of using non-lubricating fluids internal screw pumps for the area very low specific speeds despite - as a result functionally large overall sliding surfaces improve existing - critical zones; to this Zones primarily include storage to accommodate the axial thrust of the spindles.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängigen Patentanspruch 1. Die Unteransprüche geben besonders günstige Weiterbildungen an.The teaching according to the independent claim 1. Give the subclaims particularly favorable further training.
Erfindungsgemäß ist die Lagerausnehmung für den Lagerzapfen in einer radial beweglichen Lagerbüchse als Lagerkörper vorgesehen und die Lagerbüchse mit wenigstens einem sie umfangenden elastischen Ringelement kraftschlüssig drehgehemmt gelagert; wobei der Stirnspalt an einem Boden der Lagerbüchse gebildet wird. Zum einen soll sich die Lagerbüchse radial frei bewegen, d. h. an die radiale Bewegung der Spindel laufend anpassen können. Zum anderen ist durch die kraftschlüssige Drehhemmung sichergestellt, daß sich die Lagerbüchse nicht mitdreht, da ansonsten die notwendige Abdichtung zwischen Lagerkörper und der druckführenden Verbindung oder Leitung nicht gegeben wäre. According to the bearing recess for the bearing journal in a radially movable bearing bush as a bearing body provided and the bearing bush with at least one of them comprehensive elastic ring element non-positively anti-rotation bearing; the forehead gap on a floor the bearing bush is formed. For one thing, the Move the bearing bush radially freely, d. H. to the radial Can continuously adjust the movement of the spindle. On the other hand is ensured by the non-positive rotation inhibition, that the bearing bush does not turn, otherwise the necessary sealing between the bearing body and the pressure-carrying connection or line would not be given.
Durch eine rotationssymmetrische Ausführung der Lagerbüchsen und der ebenfalls rotationssymmetrischen Anordnung der Dichtung am Außendurchmesser wird eine Blockierung der Spindeln hintangehalten.Through a rotationally symmetrical design of the Bearing bushes and the also rotationally symmetrical Arrangement of the seal on the outer diameter becomes a Blocked the spindles.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die freie Stirnseite der - bevorzugt in einer Ausnehmung des Pumpendeckels ruhenden - Lagerbüchse mit dem diese umgebenden Innenraum der Schraubenspindel verbunden.According to a further feature of the invention, the free Face of the - preferably in a recess of the Pump cover dormant - bearing sleeve with this surrounding interior of the screw spindle.
Auch hat es sich als förderlch erwiesen, daß die freie Stirnseite der Lagerbüchse mit dem Boden der Ausnehmung des Pumpendeckels einen mit dem Innenraum der Schraubenspindelpumpe verbundenen dichten Spaltraum begrenzt, der bevorzugt über eine radiale Leitung an eine Verlängerung des Innenraums angeschlossen ist. It has also proven to be beneficial that the free Face of the bearing bush with the bottom of the recess of the Pump cover one with the interior of the Screw pump connected tight gap limited, which preferably via a radial line to one Extension of the interior is connected.
Im Rahmen der Erfindung liegt eine Schale, die den Lagerzapfen umfängt sowie mit einem Abschnitt jenen Stirnspalt begrenzt.Within the scope of the invention is a bowl that the Bearing journal encircled and with a section of that Frontal gap limited.
Den Profilauslauf der Dichtspindel umgibt erfindungsgemäß eine Ausgleichsbüchse, die mit ihrem druckseitigen Ende an einer Schulter der Spindel anschlägt. Diese Ausgleichsbüchse bildet mit ihrem saugseitigen Ende eine Steuerkante, die bevorzugt der Lagerbüchse oder aber jener in der Lagerbuchse sitzenden - vorteilhafterweise aus verschleißarmem Werkstoff geformten Schale gegenübersteht. Da diese Schale länger ist als das von der Ausgleichsbüchse freie Ende des Lagerzapfens, kann so die Weite des zwischen der Stirnfläche des Lagerzapfens und dem Boden der Lagerausnehmung bestehenden, mit dem Druckraum verbundenen Stirnspalt bestimmt werden.The profile outlet of the sealing spindle surrounds the invention a compensating sleeve with its pressure-side end one shoulder of the spindle. These Compensating sleeve forms one with its suction end Control edge, which preferably the bearing bush or that sitting in the bearing bush - advantageously from low-wear material faces molded shell. Because this shell is longer than that of the compensating bush free end of the journal, so the width of the between the end face of the trunnion and the bottom of the Bearing recess existing, connected to the pressure chamber Forehead gap can be determined.
Nach einem anderen Merkmal geht von dem Boden der Lagerbüchse eine Bohrung aus, die an eine jenen Spaltraum durchsetzende Hülse als Teil einer Leitung anschließt, welche die Verbindung zwischen Stirnspalt und Druckraum bildet.According to another characteristic, the bottom of the Bearing bushing made a hole in that gap penetrating sleeve connects as part of a line, which is the connection between the front gap and the pressure chamber forms.
Dank der beschriebenen Maßnahmen ist die Druckzuführung in den Lagerbüchsen abgedichtet, die Lagerbüchsen selbst aber bleiben radial beweglich. Es ist möglich, die üblicherweise für schmierende Fluide konzipierte Schraubenspindelpumpe an einer funktionsentscheidenden Stelle - insbesondere den hydrostatischen Axialschubausgleich beispielsweise auch bei Wasserförderung - sicher zu beherrschen. Thanks to the measures described, the pressure supply is in sealed the bearing bushes, but the bearing bushes themselves remain radially movable. It is usually possible screw pump designed for lubricating fluids a functionally decisive body - in particular the hydrostatic axial thrust compensation, for example at Water pumping - safe to control.
Hierzu dient die beschriebene spezifische Anordnung der zylindrischen Lagerkörper oder Lagerbüchsen, in welche die Spindeln bis zu einem radialen Anschlag eintauchen. Die Lagerbüchsen besitzen eine axiale Öffnung, die den Lagerraum - in welchen der Spindelzapfen eingetaucht ist - mit dem Druckraum der Pumpe verbindet. Der Anschluß der druckführenden Verbindung der Lagerhülse ist so gestaltet, daß der Fluiddruck ausschließlich auf dem Querschnitt des Spindelzapfens wirksam wird. So kann sich durch eine minimale Axialbewegung über die Spaltweite zwischen Spindel und axialem Bund ein Gleichgewicht zwischen Axialschub und hydraulischer Entlastung einpendeln. Die Einleitung des Pumpendruckes zum Ausgleich des Axialschubes ist so konzipiert, daß sich der Druck auf ausschließlich den oben beschriebenen Zweck konzentrieren läßt.The specific arrangement of the cylindrical bearing body or bushings, in which the Immerse the spindles up to a radial stop. The Bearing bushes have an axial opening that defines the storage space - in which the spindle pin is immersed - with the Pressure chamber of the pump connects. The connection of the pressure-bearing connection of the bearing sleeve is designed that the fluid pressure only on the cross section of the Spindle pin is effective. So it can be through a minimal axial movement across the gap between the spindle and axial collar a balance between axial thrust and level off with hydraulic relief. The introduction of the Pump pressure to compensate for the axial thrust is like this designed that the pressure on only the can concentrate the purpose described above.
Von Bedeutung für die Temperaturverhältnisse in der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe ist, daß die als Leitung oder Querleitung ausgebildete Verbindung des Stirnspaltes an einen Ringraum zwischen Pumpengehäuse und einem zu dessen Innenfläche in Abstand angeordneten rohrartigen Gehäuseeinsatz angeschlossen ist; dieser Ringraum ist saugseitig gegen den Innenraum abgedichtet sowie druckseitig mit radialen Durchbrüchen versehen. Of importance for the temperature conditions in the Screw pump according to the invention is that the as Line or cross line trained connection of Forehead gap to an annular space between the pump housing and one arranged at a distance from its inner surface tubular housing insert is connected; this Annulus is sealed on the suction side against the interior and provided with radial openings on the pressure side.
Als günstig hat es sich erwiesen, am saugseitigen Ende des Ringraumes wenigstens ein Auslauf anzuordnen sowie einen saugseitigen Zulauf außerhalb des Gehäuseeinsatzes im radialen Bereich der Spindellagerung vorzusehen; das Fluid wird i. w. über die gesamte wirksame Spindellänge geführt und so ein Temperaturausgleich am Spindelpaket geschaffen, also ein Temperaturunterschied unterbunden.It has proven to be favorable at the suction end of the Annular space to arrange at least one outlet and one inlet on the outside of the housing insert in the provide radial area of the spindle bearing; the fluid will i. w. performed over the entire effective spindle length and thus created a temperature compensation on the spindle package, thus preventing a temperature difference.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment and based on the Drawing; this shows in
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfin dungsgemäße Schraubenspindelpumpe; Fig. 1 is a longitudinal section through a dung OF INVENTION proper screw pump;
Fig. 2 einen zu Fig. 1 rechtwinklig geleg ten Längsschnitt. Fig. 2 shows a longitudinal section at right angles to Fig. 1.
Eine Schraubenspindelpumpe 10 weist im Innenraum 12 eines auf einen Pumpenfuß 11 geschraubten Pumpengehäuses 14 eine - von zwei Dicht- oder Laufspindeln 16 flankierte - Antriebsspindel 18 auf. Die Dicht- oder Laufspindeln 16 sind saugseitig in einem Pumpendeckel 20 gelagert, die Antriebsspindel 18 ist antriebsseitig an einen koaxialen Antriebswellenzapfen 22 angeschlossen.A screw pump 10 has, in the interior 12 of a pump housing 14 screwed onto a pump base 11 , a drive spindle 18 flanked by two sealing or running spindles 16 . The sealing or running spindles 16 are mounted on the suction side in a pump cover 20 , the drive spindle 18 is connected on the drive side to a coaxial drive shaft journal 22 .
Der Antriebswellenzapfen 22 durchsetzt in einem Lagerdeckel 24 - zwischen einem Labyrinthring 25 und einer Stützscheibe 26 mit nachgeordneter Schmierkammer 27 - angeordnete Wälzlager 28. Jener Lagerdeckel 24 ist mittels Zyinder schrauben 29 sowie unter Zwischenschaltung einer Gleitringdichtung 30, 34 an einen antriebsseitigen Pumpen deckel 31 angeschlossen, wobei die Gleitringdichtung 30, 34 in einem Dichtungsraum 32 liegt. Daneben ist ein von verschleißarmen Schalen 35 umgebener sowie mit Drollenuten versehener Ausgleichskolben 36 an einem Flansch 38 zu erkennen. Dieser ruht teilweise im Pumpendeckel 31 sowie teilweise im Pumpengehäuse 14, dessen Länge a etwa 270 mm beträgt. The drive shaft journal 22 passes through roller bearings 28 arranged in a bearing cover 24 - between a labyrinth ring 25 and a support disk 26 with a downstream lubrication chamber 27 . That bearing cover 24 is screwed by means of cylinder screws 29 and with the interposition of a mechanical seal 30, 34 to a drive-side pump cover 31 , the mechanical seal 30, 34 being located in a seal space 32 . In addition, a compensating piston 36 surrounded by low-wear shells 35 and provided with roller grooves can be seen on a flange 38 . This rests partly in the pump cover 31 and partly in the pump housing 14 , the length a of which is approximately 270 mm.
Auf die saugseitigen Lagerzapfen 17 der beiden Laufspindeln 16 ist jeweils eine Ausgleichsbuchse 40 der Länge n aufgeschrumpft, die an einen schulterartigen Absatz 42 der Laufspindel 16 anschlägt. Diese Ausgleichsbuchse 40 steht mit ihrem saugseitigen Ende einer Lagerausnehmung 44 eines Lagerkörpers bzw. einer Lagerbüchse 46 gegenüber und bildet dort eine Steuerkante zur Regelung des hydrostatischen Druckes. Der Steuerkante liegt hier der Rand einer in der Lagerausnehmung 44 sitzenden Schale 41 aus besonders verschleißarmem Werkstoff gegenüber.A compensating bushing 40 of length n, which abuts a shoulder-like shoulder 42 of the running spindle 16, is shrunk onto the suction-side bearing journals 17 of the two running spindles 16 . This compensating bushing 40 faces with its suction-side end a bearing recess 44 of a bearing body or a bearing bush 46 and forms a control edge there for regulating the hydrostatic pressure. The control edge here lies opposite the edge of a shell 41 seated in the bearing recess 44 and made of particularly wear-resistant material.
Die Länge t der Schale 41 ist größer als die freie Länge des Lagerzapfens 17 und bestimmt so die Weite eines zwischen der saugseitigen Stirnfläche 17 s des Lagerzapfens 17 und dem Boden 45 der Lagerausnehmung 44 verbleibenden Stirnspalt 48. In diesen mündet eine axiale Zulaufbohrung 50 der Lagerbüchse 46; diese Zulaufbohrung 50 ist mittels einer - eine Axialbohrung 52 aufweisenden - Hülse 53 an einen Kanal 54 des saugseitigen Pumpendeckels 20 angeschlossen; die Kanäle 54 der Spindellager werden durch eine im Pumpendeckel 20 radial vorgesehene Sackbohrung 56 miteinander verbunden.The length t of the shell 41 is greater than the free length of the bearing pin 17 and thus determines the width of an end gap 48 remaining between the suction-side end face 17 s of the bearing pin 17 and the bottom 45 of the bearing recess 44 . An axial inlet bore 50 of the bearing bush 46; this inlet bore 50 is connected to a channel 54 of the suction-side pump cover 20 by means of a sleeve 53 , which has an axial bore 52 ; the channels 54 of the spindle bearings are connected to one another by a blind bore 56 provided radially in the pump cover 20 .
Insbesondere Fig. 1 läßt erkennen, daß jene Hülse 53 einen Spaltraum 58 überbrückt, der zwischen der saugseitigen Stirn der Lagerbüchse 46 einerseits sowie dem Boden 60 einer diese aufnehmenden Sackausnehmung 58 a des Pumpendeckels 20 entsteht. Dieser Spaltraum 58 ist über Radialbohrungen 59 an eine zylindrische Fortsetzung 13 des Innenraumes 12 des Pumpengehäuses 14 angeschlossen. In particular, FIG. 1 shows that said sleeve 53 bridges a gap space 58 of the 46 one hand, between the suction-side end of the bearing bush and the bottom of a pump cover 20 is formed 60 of a blind recess 58 receiving the same. This gap space 58 is connected via radial bores 59 to a cylindrical extension 13 of the interior 12 of the pump housing 14 .
Nahe dem Spaltraum 58 ist im Umfang der Lagerbüchse 46 ein O-Ring 62 als Dichtmittel zu erkennen - auch andere jeweils in Ringnuten vorgesehene O-Ringe sind mit 62 bezeichnet.Near the gap 58 , an O-ring 62 can be seen as a sealant in the circumference of the bearing bush 46 - other O-rings respectively provided in ring grooves are also denoted by 62 .
Das Pumpengehäuse 14 ist so ausgestaltet, daß ein die Spindeln 16, 18 umgebender rohrartiger Gehäuseeinsatz 64 der Länge b von beispielsweise 190 mm beidends auf Gehäuserippen 66, 66 s so aufliegt, daß zwischen Gehäuseeinsatz 64 und Pumpengehäuse 14 ein Ringraum 15 entsteht, der an der saugseitigen Gehäuserippe 66 s zum Innenraum 12 hin mittels eines O-Rings 62 abgedichtet ist und im Bereich der anderen Gehäuserippe 66 Durchlässe 68 aufweist. Im übrigen ist der Gehäuseeinsatz 64 mit seiner druckseitigen Kante 64 d zwischen Gehäuserippe 66 und Flansch 38 klemmend gehalten.The pump housing 14 is designed such that a tubular housing insert 64 surrounding the spindles 16, 18 of length b of, for example, 190 mm rests on both ends of housing ribs 66, 66 s in such a way that an annular space 15 is formed between the housing insert 64 and the pump housing 14 suction-side housing rib 66 s is sealed to the interior 12 by means of an O-ring 62 and has passages 68 in the area of the other housing rib 66 . Moreover, the housing insert 64 with its pressure-side edge 64 d 38 held clamped between the housing rib 66 and the flange.
Zwischen dem Gehäuseeinsatz 64 und den Spindeln 16, 18 sind Werkstoffeinsätze 70 aus verschleißfestem - bevorzugt keramischem - Material vorgesehen. Die Werkstoffeinsätze 70 sind an sich scheibenartig sowie mit aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigten Aufnahmebohrungen für die sie durchsetzenden Spindeln 16, 18 versehen. Im Pumpengehäuse 14 sind mehrere dieser Werkstoffeinsätze 70 koaxial angeordnet.Material inserts 70 made of wear-resistant - preferably ceramic - material are provided between the housing insert 64 and the spindles 16, 18 . The material inserts 70 are in themselves disk-like and are provided with receiving bores (not shown for reasons of clarity) for the spindles 16, 18 passing through them. Several of these material inserts 70 are arranged coaxially in the pump housing 14 .
Die Werkstoffeinsätze 70 werden mittels einer bei 71 angedeuteten Kunststoffschicht festgelegt, die durch Bohrungen 72 zwischen Gehäuseeinsatz 64 und Werkstoffeinsatz 70 eingebracht wird.The material inserts 70 are fixed by means of a plastic layer indicated at 71 , which is introduced through bores 72 between the housing insert 64 and the material insert 70 .
Der beschriebene Ringraum 15 ist - wie Fig. 1 erkennen läßt - mittels einer achsparallelen Längsbohrung 74 im Pumpen gehäuse 14 an die Sackbohrung 56 des Pumpendeckels 20 angeschlossen. The described annular space 15 is - as can be seen in FIG. 1 - connected to the blind bore 56 of the pump cover 20 by means of an axially parallel longitudinal bore 74 in the pump housing 14 .
Insbesondere Fig. 2 läßt den Saugraumzulauf 76 sowie - am Tiefsten des Ringraumes 15 - den Auslauf 78 erkennen; zwischen beiden liegt jener Gehäuseeinsatz 64, so daß das Strömungsmittel zwischen dem Saugraumzulauf 76 und dem Auslauf 78 gezwungen ist, durch den Durchlaß 68 des Gehäuseeinsatzes 64 in den Ringraum 15 und über nahezu die gesamte Länge b des Gehäuseeinsatzes 64 zum Auslauf 78 zu fließen.In particular, FIG. 2 shows the suction space inlet 76 and - at the deepest of the annular space 15 - the outlet 78 ; that is between the housing insert 64 , so that the fluid between the suction chamber inlet 76 and the outlet 78 is forced to flow through the passage 68 of the housing insert 64 into the annular space 15 and over almost the entire length b of the housing insert 64 to the outlet 78 .
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| EP0405161A1 (en) | 1991-01-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |