DE4224969C1 - Feed screw pair for rotating positive displacement pumps - Google Patents
Feed screw pair for rotating positive displacement pumpsInfo
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- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Förderschraubenpaar für rotierende Verdrängerpumpen, deren als Läufer und Gegenläufer ausgebilde ten Förderschrauben in der Bohrung und in den Flanken berüh rungsfrei mit gleicher Drehzahl umlaufen (Schraubenspindel pumpen), zwischen sich Verlustspalte bilden und gleiche Gang tiefe, gleiche Gangzahl und beidseitig symmetrisch ausgebilde te Flankenprofile aufweisen, die sich hinsichtlich ihrer Gang höhe jeweils aus einem unterhalb des Flankenprofilumkehrpunk tes liegenden Zahnfuß und einem oberhalb dieses Flanken profilumkehrpunktes liegenden Zahnkopf zusammensetzen.The invention relates to a pair of conveyor screws for rotating Displacement pumps, designed as runners and counter-rotors Touch the delivery screws in the hole and in the flanks circulate smoothly at the same speed (screw spindle pump), form loss gaps between themselves and the same gear deep, equal number of gears and symmetrical on both sides te flank profiles that differ in terms of their gear height from a point below the flank profile reversal point tes lying tooth base and one above this flank assemble the tooth reversal point.
Es ist bekannt, bei Schraubenspindelpumpen die rotierenden, Läufer genannten Förderelemente mit schraubenförmigen Profilen zu versehen, die den Verzahnungsgesetzen unterliegen, jedoch nicht vordergründig zur Kraftübertragung sondern zur Abdich tung der Förderkammer zwischen dem Saug- und Druckraum dienen. Bei den sogenannten außengelagerten Schraubenspindelpumpen laufen die Läufer in der Bohrung und in den Flanken berüh rungsfrei um und sind somit geeignet zum Verpumpen nicht schmierender, viskoser Medien, die häufig mit Schmutz- und Festpartikeln durchsetzt sind. It is known that in screw pumps the rotating, Runners called conveyor elements with helical profiles to be provided, which are subject to the gearing laws, however not primarily for power transmission but for sealing serve the delivery chamber between the suction and pressure chamber. With the so-called external screw pumps the runners touch in the hole and in the flanks around and are therefore not suitable for pumping lubricating, viscous media, often with dirt and Solid particles are interspersed.
Der volumetrische und der Gesamtwirkungsgrad werden im wesent lichen von der Zähigkeit des Fördermediums und schädlichen Spalten beeinflußt die Druckhöhe hingegen vom Lagerabstand, der Läuferlänge, der Steigung des Läufers, seinem Durchmesser und von dem Nabenverhältnis Nü (Zahnfußdurchmesser : Zahnkopf durchmesser).The volumetric and overall efficiency are essentially of the viscosity of the pumped medium and harmful Columns, however, affect the pressure height from the bearing distance, the rotor length, the slope of the rotor, its diameter and the hub ratio Nü (tooth root diameter: tooth tip diameter).
Grundsätzlich wird bei den Läufern zwischen dem Umfangsspalt (das ist der Spalt zwischen Läufer und umschließender Läufer bohrung), dem Grundspalt (dies ist der Spalt zwischen dem Läu feraußendurchmesser des einen Läufers und dem Fußkreisdurch messer des anderen Läufers) und den Spalten zwischen den Flan kenprofilen der Läufer im Läufereingriff unterschieden. Beim Flankenspalt wird zwischen einem vorzugebenden Spalt zum er forderlichen berührungsfreien Lauf und einem profilabhängigen, aufgrund der Verzahnungsgesetze entstehenden Spalt unterschie den. Dieser profilbedingte Verlustspalt ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Basically, the runners are between the circumferential gap (this is the gap between the runner and the surrounding runner bore), the basic gap (this is the gap between the Läu outer diameter of the one rotor and the root circle knife of the other runner) and the gaps between the flans distinguish between the profiles of the runners in the runner intervention. At the Flank gap becomes he between a predetermined gap required contact-free running and a profile-dependent, gap resulting from the gearing laws the. This profile-related loss gap is the subject of present invention.
Sind die zu fördernden nichtschmierenden Medien mit Festparti keln durchsetzt, bewirkt die durch den Gegendruck auftretende Rückströmung durch alle Spiele einen Strahlverschleiß; die Spiele werden hierdurch vergrößert, so daß bereits nach kurzer Betriebszeit der effektive Förderstrom absinkt. Diesem Problem wird in der Praxis entgegengewirkt entweder durch mehrere hin tereinander angeordnete geschlossene Kammern des Läufers, also durch eine Erhöhung der Kammerzahl, oder aber durch unter schiedliche Drehzahl des Gegenläufers. Der erste Lösungsvor schlag führt zu einer Verlängerung der Läufer und damit zu ei nem großen Lagerabstand und zu einer Einschränkung des Förder druckes infolge der größeren Durchbiegung. Bei der zweiten Lö sungsalternative haben die Läufer unterschiedliche Gangzahl und somit unterschiedliche Geschwindigkeiten, wodurch verkürz te Füllzeiten und vor allem bei größeren Viskositäten eine vollkommene Kammerfüllung verhindert werden. Nachteilig ist ferner, daß bei Mehrgängigkeit des einen Läufers die kleinst mögliche Läufersteigung in jedem Fall größer ist als bei gleichgängigen Läuferpaaren, da anderenfalls die Zahnstärke bzw. Gangstärke zu schwach würde. Dieser Nachteil führt eben falls zu einer Einschränkung der Saughöhe.Are the non-lubricating media to be pumped with fixed parts penetrates the effect of counter pressure Backflow through all games a jet wear; the Games are hereby enlarged, so that after a short time Operating time the effective flow rate drops. This problem is counteracted in practice either by several closed chambers of the rotor arranged one behind the other, that is by increasing the number of chambers, or by under different speed of the counter rotor. The first solution impact leads to an extension of the runners and thus to egg a large distance between the bearings and a restriction of the conveyance pressure due to the greater deflection. At the second Lö alternative, the runners have different number of gears and therefore different speeds, which shortens te filling times and especially with larger viscosities complete chamber filling can be prevented. The disadvantage is furthermore that the smallest in the case of multiple runs of one runner possible runner pitch is greater than in any case identical pairs of runners, otherwise the tooth strength or gait strength would be too weak. This disadvantage leads if to a restriction of the suction height.
Das eingangs beschriebene Förderschraubenpaar läßt sich der gattungsbildenden DE-35 39 096 A1 entnehmen. Die hier offen barte Schraubenspindelpumpe dient zur Förderung einer Flüssig keit. Die einzelnen Schraubengänge weisen in ihrem Fußbe reich - gesehen im Längsschnitt der Förderschraube - Breiten auf, die größer sind als die Breiten an den Teilkreisen. Dabei können die Schraubengänge von einer der beiden Förderschrauben an den Füßen der Schraubengänge - im Längsschnitt der Schraube gesehen - Breiten haben, die kleiner sind als die Breiten an den Teilkreisen der Förderschraube, um jegliche Eingriffsstö rung mit den Schraubengängen der anderen Förderschraube zu vermeiden. Dabei liegt das Verhältnis der Breite der Schrau bengänge an ihren Füßen zur Breite an den Teilkreisen in dem Bereich von 1,01 bis 1,45.The pair of conveyor screws described above can be take generic DE-35 39 096 A1. The open here Beard screw pump is used to pump a liquid speed. The individual screw threads have in their feet rich - seen in the longitudinal section of the screw - widths that are larger than the widths on the pitch circles. Here can the screw threads from one of the two conveyor screws on the feet of the screw threads - in the longitudinal section of the screw seen - have latitudes that are smaller than the latitudes the pitch circles of the screw to avoid any interference with the screw threads of the other screw avoid. The ratio of the width of the screw lies here passages at their feet to the width at the partial circles in the Range from 1.01 to 1.45.
Die DE-PS 5 94 691 offenbart einen Schraubenverdichter, beste hend aus rechts- und linksgängigen, miteinander in Eingriff stehenden, durch Zahnräder gekuppelten und durch ein Gehäuse dicht umschlossenen Schrauben. Hier ist bereits erläutert, daß Schrauben mit dreieckigem oder scharfem Trapezgewinde einen gegenseitigen Eingriff gestatten und im Berührungsquerschnitt, d. h. in ihrer gemeinschaftlichen Achsmittelebene, eine Li niendichtung bilden, soweit Zahn und Lücke genau gleich ausge führt sind. Außerhalb dieser Ebene treten aber im Eingriffs gebiet zwischen den Flanken der Gewindegänge mit zunehmend spitzer werdendem Profil zunehmende Spalten auf, wodurch Räume verschiedenen Druckes verbunden werden und folglich Spaltver luste entstehen. Diese Flankenspalten sind zu unterscheiden von den Profilspalten, die in der Berührungsebene beider Schrauben auftreten können. In dieser Vorveröffentlichung wird ferner darauf hingewiesen, daß eine vollkommene Flankendich tung wegen der Überschneidungen nicht erreichbar, eine voll kommene Profildichtung hingegen unzulässig sei, da sie zu gro ße Flankenspalte ergäbe. Zur Herstellung von Verdichterschrau ben, deren Profilkantenlinien nur gerade, geometrisch ähnlich herstellbare Formen sind, sowie zur Erzielung gleichzeitig kleiner Profil- und Flankenspalten wird in diesem Dokument vorgeschlagen, die nach außen sich erweiternde Zahnlücke durch ein Grundtrapez mit etwa 6° Spitzenwinkel und ein dieses im Außenteil überschneidendes Trapez von etwa 12° Spitzenwinkel zu bilden. Je nach Wahl der Winkel kann sich dabei der Schnittpunkt der beiden Flankenwinkel zwischen Mitte und Pro filaußenkante verschieben, so daß am Fuß und Kopf kleine drei eckige Profilspalten entstehen und gleichzeitig der Flanken spalt auf ein möglichst kleines Maß gedrückt wird. Eine wirt schaftliche Form in Bezug auf Baulänge und Spaltverluste für eine gegebene Stufenzahl soll dann erreicht werden, wenn die Lückentiefe gleich der zugehörigen halben Steigung ist, so daß die mittlere Lückenbreite an jeder Stelle des Gewindes annä hernd gleich ist.DE-PS 5 94 691 discloses a screw compressor, the best starting from right-handed and left-handed, engaging with each other standing, coupled by gears and by a housing tightly enclosed screws. It has already been explained here that Screws with a triangular or sharp trapezoidal thread allow mutual intervention and in contact cross-section, d. H. in their common axis middle plane, a Li Form the end seal if the tooth and gap are exactly the same leads are. Outside of this level, however, come into engagement area between the flanks of the threads with increasing the profile becomes increasingly sharper, creating spaces different pressure and consequently Spaltver lusts arise. A distinction must be made between these flank gaps from the profile columns that are in the contact plane of both Screws can occur. In this prior publication further pointed out that a perfect flank Unavailable due to the overlap, a full coming profile seal, on the other hand, is not permitted because it is too large would result in large flanks. For the production of compression screw ben, whose profile edge lines are only straight, geometrically similar producible forms are, as well as to achieve at the same time Small profile and flank gaps are used in this document suggested that the tooth gap widening outwards a basic trapezoid with about 6 ° tip angle and this one in Outer part overlapping trapezoid of approximately 12 ° tip angle to build. Depending on the choice of the angle, the Intersection of the two flank angles between the center and the pro Move the outer edge of the filament so that a small three at the foot and head angular profile columns arise and at the same time the flanks gap is pressed to the smallest possible dimension. One host economic form in terms of overall length and gap losses for a given number of stages is to be achieved when the Gap depth is equal to the associated half slope, so that the average gap width at every point of the thread is the same.
Aufgrund der sich im Verlauf der Strömung verengenden Gewinde gänge läßt sich dieser vorbekannte Schraubenverdichter nicht zur Förderung inkompressibler Medien verwenden.Due to the thread narrowing in the course of the flow gears this known screw compressor can not use to promote incompressible media.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Förderschrauben paar der eingangs beschriebenen Bauart zu entwickeln mit einer möglichst kurzen Läuferlänge und einem entsprechend geringen Lagerstützabstand, mit möglichst kleiner Stufenzahl, großer Zahnkopfbreite, kleiner Läufersteigung und geringer Umfangs spaltlänge, um so eine Schraubenspindelpumpe mit relativ gro ßem Förderstrom und hohem Förderdruck bei geringem Material einsatz zu schaffen.The invention has for its object a screw to develop some of the design described at the beginning with one shortest possible runner length and a correspondingly short one Bearing support distance, with the smallest possible number of steps, large Tooth tip width, small rotor pitch and small circumference gap length, so a screw pump with a relatively large flow rate and high delivery pressure with low material to create employment.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die profilbedingte Verlustspalthöhe im Achsschnitt am Wälzkreis für einen bestimmten Läuferdurchmesser konstant gehalten wird durch Verschiebung des Flankenprofilumkehrpunktes als Funktion einer technisch ausführbaren Läufersteigung. This object is achieved in that the Profile-related loss gap height in the axis cut on the pitch circle is kept constant for a certain rotor diameter by shifting the flank profile reversal point as a function a technically feasible incline.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Flankenprofilumkehrpunkt im Verhältnis Läuferdurchmesser zur Läufersteigung ansteigt, und wenn der Flankenprofilumkehrpunkt innerhalb der Baureihe, die durch das Verhältnis Fußdurchmesser : Kopfdurchmesser=Nü ge kennzeichnet ist, mit abnehmender Läufersteigung über den Wälzkreisradius hinaus bis zu einem Wert von maximal r=1 an steigt.It is useful if the flank profile reversal point in Ratio of rotor diameter to rotor pitch increases, and if the flank profile reversal point within the series, the by the ratio of foot diameter: head diameter = groove is marked, with decreasing runner slope over the Pitch circle radius up to a value of maximum r = 1 increases.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Anstieg des Flankenprofi lumkehrpunktes von einem Minimalwert beginnt, der größer ist als der Wälzkreisradius, und wenn die konstant zu haltende profilbedingte Verlustspalthöhe im Achsschnitt am Wälzkreis im Bereich 0,1% bis 1,5%, vorzugsweise 0,1% bis 0,8% des Läu ferdurchmessers liegt.It is also advantageous if the slope of the flank professional reversal point starts from a minimum value that is greater than the pitch circle radius, and if the constant to be kept Profile-related loss gap height in the axial section on the pitch circle in the Range 0.1% to 1.5%, preferably 0.1% to 0.8% of the lau fer diameter.
Bei der Förderung von Flüssigkeiten mit hohem Gasanteil ent steht häufig nach kurzer Laufzeit eine hohe örtliche Kompres sionswärme, und zwar insbesondere an dem Läuferzahn, der der Druckseite am nächsten liegt. Dies kann zur örtlichen Umfangs spaltaufzehrung und schließlich zum Fressen durch Materialkon takt (Reibschluß) führen. Erfindungsgemäß soll dieses Problem dadurch behoben werden, daß bei mehrstufigen Läufern nur die der Saugseite am nächsten liegenden Stufen eine erfin dungsgemäße optimale Verlustspaltverteilung gemäß vorstehenden Erläuterungen aufweisen. Dadurch wird in Achsrichtung des Läu fers auch Gas innerhalb der vergrößerten Verlustspaltvolumina komprimiert; die entstehende Kompressionswärme wird über eine größere Oberfläche des Läufers verteilt und kann günstiger ab geführt werden. Eine örtliche Zahnkopfüberhitzung wird dadurch ausgeschlossen. Die Pumpe für die Förderung von Flüssigkeit mit hohen Gasgehalten von mehr als 95% läßt sich mit diesen Maßnahmen erstmals mit optimalem Wirkungsgrad betriebssicher gestalten. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß sich bei mehrstufigem Läufer der Flankenprofilumkehrpunkt bis zu der der Saugseite am nächsten liegenden Stufe kontinuier lich, stufenweise oder mehrfach unstetig in Richtung auf seine optimale Lage ändert.When pumping liquids with a high gas content there is often a high local compress after a short term Sion heat, especially on the rotor tooth, the Print page is closest. This can be local to scope gap consumption and finally for eating through material con cycle (friction). This problem is intended according to the invention be remedied that in multi-level runners only the a step closest to the suction side optimal loss gap distribution according to the above Have explanations. This is in the axial direction of the Läu also gas within the increased loss gap volumes compressed; the resulting heat of compression is a spreads larger surface of the runner and can be cheaper be performed. Local overheating of the teeth is thereby locked out. The pump for the conveyance of liquid With high gas contents of more than 95%, these can be used Measures reliable for the first time with optimal efficiency shape. This is achieved according to the invention in that the flank profile reversal point in the case of a multi-stage rotor to the stage closest to the suction side Lich, gradually or several times discontinuously towards his optimal location changes.
Der minimale Flankenprofilumkehrpunkt beträgt in Annäherung 8/10 des Wälzkreisradius plus 0,2. Die exakte Berechnung er folgt aus der Formel qmin=0,6258×e0,4886Nü.The minimum flank profile reversal point is approximately 8/10 of the pitch circle radius plus 0.2. The exact calculation follows from the formula q min = 0.6258 × e 0.4886Nü .
Den eingangs zum Stand der Technik genannten Nachteilen wird erfindungsgemäß somit im Prinzip dadurch begegnet, daß man bei treibendem und getriebenem Läufer bei gleicher Umlaufgeschwin digkeit den profilbedingten schädlichen Spalt aufteilt, wobei durch geeignete Maßnahmen der Fußverlustspalt steigungsabhän gig bis zu 24mal größer gestaltet wird als der Kopfverlust spalt. Hierdurch fließt am Zahnkopf ein geringerer Leckstrom, so daß sich am Zahnkopf auch ein geringerer Verschleiß ein stellt. Außerdem ergibt sich ein verbesserter volumetrischer Effekt, der den Gesamtwirkungsgrad verbessert und zu einer längeren Lebensdauer der Schraubenspindelpumpe führt. The disadvantages mentioned at the beginning of the prior art will According to the invention thus in principle countered by the fact that at driving and driven runner at the same speed divides the profile-related harmful gap, whereby through appropriate measures of the foot loss gap slope gig is made up to 24 times larger than the head loss gap. As a result, a lower leakage current flows at the tooth head, so that there is less wear on the tooth head poses. It also results in an improved volumetric Effect that improves overall efficiency and becomes one leads to a longer service life of the screw pump.
Bei den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen für mehrstufige Läufer wird die Möglichkeit geschaffen, inkom pressible Medien durch Spalte zurückfließen zu lassen, kom pressible Medien hingegen über einen längeren Weg in Achsrich tung zu komprimieren. Unabhängig davon, wie der Profilumkehr punkt über die Läuferlänge ansteigt, soll der Profilumkehr punkt sein Optimum immer am saugseitigen Läuferende haben und zum druckseitigen Läuferende in Richtung Läuferradius anstei gen. Hierdurch soll die lokale Wärmebildung an der Druckseite durch die profilbedingten Spalte über die Läuferlänge abge führt werden. Der profilbedingte Spalt wird somit zur Saugsei te hin verkleinert. Diese Maßnahme hat auch bei hohen Gasraten eine Verschiebung des Angriffspunktes der Querkraft zur Folge; sie wird von der druckseitigen Mitte zu den an der Saugseite angeordneten Stützlagern verschoben, wodurch die Wellendurch biegung verringert wird. Derartige Pumpen eignen sich insbe sondere zur Erdölförderung direkt am Bohrloch, wo mit gas durchsetzten Medien zu rechnen ist (Multiphasenförderung).In the solutions according to the invention described above for multi-level runners, the opportunity is created to to let pressible media flow back through the column, com Pressible media, on the other hand, take a long way in Achsrich to compress. Regardless of how the profile reversal point increases over the length of the rotor, the profile reversal should point always have its optimum at the suction end of the rotor and Increase towards the rotor end towards the rotor end This aims to local heat generation on the pressure side by the profile-related column over the runner length leads. The profile-related gap thus becomes a suction egg reduced in size. This measure also has high gas rates a shift in the point of application of the lateral force; it becomes from the middle on the pressure side to the one on the suction side arranged support bearings moved, causing the shaft through bend is reduced. Such pumps are particularly suitable especially for oil production directly at the borehole, where with gas penetrated media is to be expected (multi-phase funding).
Die Erfindung wird anhand von Diagrammen näher erläutert. Hin sichtlich der verwendeten Zeichen und Begriffe wird Bezug ge nommen auf die "Übersichtstabelle".The invention is explained in more detail with the aid of diagrams. There With regard to the characters and terms used, reference is made take on the "overview table".
Es zeigen:Show it:
Fig. 1a eine Eingriffsfläche im Stirnschnitt für qmin; Figure 1a is an engagement surface in the transverse section for q min.
Fig. 1b eine Darstellung gemäß Fig. 1a für qmax; FIG. 1b shows a representation according to Figure 1a for q max.
Fig. 2 ein Achsschnittprofil; Fig. 2 is a Achsschnittprofil;
Fig. 3 einen Achsschnittprofilspalt mit einem Vergleich für q=1, q=m, q=qmin bei gleicher Steigung und gleichem Durchmesser; Fig. 3 is a Achsschnittprofilspalt with a comparison for q = 1, q = m, q = q min in the same pitch and same diameter;
Fig. 4 einen Achsschnittprofilspalt für qmin und qmax; Fig. 4 is a Achsschnittprofilspalt for q min and q max;
Fig. 5 die Verlustflächen in der Eingriffszone im Stirn schnitt dimensionslos dargestellt (RK/RK=1=r) am Zahnkopf und -fuß über den Profilumkehrpunkt mit Fuß/Kopfverhältnis Nü=0,4 und Nü=0,65; Fig. 5, the loss of cut surfaces in the meshing zone in the frontal shown dimensionless (R K / R K = 1 = r) on the tooth head and foot over the profile reversal point with a foot / head ratio = 0.4 Nu and Nu = 0.65;
Fig. 6 ein Achsschnittprofil mit kontinuierlich verän derlichem Profilerzeugungskreis; Fig. 6 is an axial section profile with continuously changing profile generation circuit;
Fig. 7 als Stand der Technik im Längsschnitt eine Schraubenspindelpumpe mit Außenlagerung und Fig. 7 as a prior art in longitudinal section of a screw pump with external storage and
Fig. 8 in verkleinertem Maßstab die Schraubenspindelpum pe gemäß Fig. 7 im Querschnitt. Fig. 8 on a reduced scale, the screw pump pe according to FIG. 7 in cross section.
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Schraubenspindelpumpe besitzt als Förderelemente zwei berührungslos ineinander käm mende, gegenläufige Förderschraubenpaare, die jeweils eine rechtsgängige Förderschraube 1 sowie eine linksgängige Förder schraube 2 umfassen. Durch diese zweiströmige Anordnung ist der Axialschub ausgeglichen. Die ineinandergreifenden Förder schrauben bilden zusammen mit dem sie umschließenden Gehäuse 3 einzeln abgeschlossene Förderkammern. Bei Drehung über eine Antriebswelle 4 bewegen sich diese Kammern kontinuierlich und parallel zu den Wellen von der Saug- zur Druckseite. Dabei be stimmt die Drehrichtung der Antriebswelle die Fortbewegungs einrichtung der Förderkammern. Der Druckaufbau erfolgt über die Länge der Förderelemente nahezu linear. Das durch den Saugstutzen 5 der Pumpe zufließende oder angesaugte Medium wird im Pumpengehäuse 6 in zwei Teilströmen den beiden Saug räumen zugeführt.The screw pump shown in FIGS . 7 and 8 has two non-contact intermeshing, opposing pairs of conveyor screws as conveying elements, each comprising a right-handed screw 1 and a left-handed screw 2 . The axial thrust is balanced by this two-flow arrangement. The interlocking conveyor screws form together with the enclosing housing 3 individually closed delivery chambers. When rotating via a drive shaft 4 , these chambers move continuously and parallel to the shafts from the suction to the pressure side. Here, the direction of rotation of the drive shaft determines the locomotion of the delivery chambers. The pressure build-up is almost linear over the length of the conveyor elements. The medium flowing in or sucked in through the suction nozzle 5 of the pump is supplied to the two suction chambers in two partial flows in the pump housing 6 .
Die Drehmomentübertragung von der Antriebs- auf die getriebene Welle erfolgt durch ein außerhalb des Pumpengehäuses 6 ange ordnetes Zahnradgetriebe 7, dessen Einstellung den berührungs freien Lauf der Förderelemente gewährleistet. Mit dem Bezugs zeichen 8 ist eine Stopfbuchse gekennzeichnet. The torque transmission from the drive to the driven shaft is carried out by an outside of the pump housing 6 arranged gear 7 , the setting of which ensures the contact-free running of the conveyor elements. With the reference sign 8 a stuffing box is marked.
Die Umdrehungsrichtung der Antriebswelle 4 ist in Fig. 7 durch den Pfeil 9 gekennzeichnet. Fig. 8 läßt schematisch den Druckstutzen 10 erkennen.The direction of rotation of the drive shaft 4 is indicated in FIG. 7 by the arrow 9 . Fig. 8 shows schematically the pressure port 10 .
Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichen wird auf die "Über sichtstabelle" verwiesen.With regard to the further reference symbols, reference is made to the "About view table ".
Erfindungsgemäß werden die Förderschraubenflanken so gerade wie möglich gestaltet unter Vermeidung konvexer oder konkaver Formen. Angestrebt wird ein möglichst geringer profilabhängi ger Verlustspalt. Zwischen den beiden Extremwerten q=m und q=1 ist das Optimum zu finden, wobei der Zahnkopf bezogen auf die Zahnhöhe klein, die Zahnkopfbreite groß und der Abstand der kämmenden Zahnflanken voneinander gering sein sollen. Diese Forderungen sind gleichbleibend über einen Läufersteigungsbe reich zu erfüllen.According to the screw flanks are straight designed as possible avoiding convex or concave To form. The aim is to keep the profile as low as possible narrow loss gap. Between the two extreme values q = m and q = 1 the optimum is to be found, the tooth tip related to the Tooth height small, the tooth head width large and the distance of the intermeshing tooth flanks should be small. These Receivables are constant over a runner incline rich to meet.
Bei q=1 ist die Zahnkopfhöhe gleich Null; die Zahnkopfbreite ist mit H/2 am größten, der Flankenabstand jedoch ebenso wie die Zahnfußverlustfläche am größten. Dies ist bei einer erfor derlichen minimalen Steigung bei stabiler Zahnstärke nicht praktikabel. Bereits bei geringem Gegendruck sind aufgrund des großen Fußspaltes die Rückstromverluste sehr groß; der effek tive Förderstrom wird aufgezehrt.If q = 1, the tooth head height is zero; the tooth head width is largest with H / 2, but the edge spacing is as well the tooth root loss area is largest. This is necessary for a minimum slope with stable tooth strength practical. Even with low back pressure due to the backflow losses very large; the effec tive flow is consumed.
Beim anderen Extrem q=m ist der Zahnkopf mit halber Zahnhöhe am größten, die Zahnkopfbreite am geringsten; es ist nur ein profilbedingter Kopfspalt vorhanden. Der Flankenabstand ist bis zu Zahnmitte gleich Null und vergrößert sich darüber hin aus zum Maximum am Läuferdurchmesser. Die Reaktionskräfte sind am größten, so daß anzustreben ist, q von diesem Punkt weit entfernt anzuordnen.At the other extreme q = m is the tooth tip with half the tooth height largest, the tooth tip width the smallest; it is only one profile-related head gap present. The edge distance is up to the center of the tooth is zero and increases above it off to the maximum at the rotor diameter. The reaction forces are largest, so that one should strive q far from this point to arrange away.
Durch die erfindungsgemäße Aufteilung von Kopf- und Fußspalte läßt sich unter Berücksichtigung der Oberflächenreibung zwi schen den Förderschraubenflanken bei gleichem Differenzdruck vor allem bei niedrigviskosen und hochgashaltigen Förderme dien der Rückstromverlust deutlich verringern. Hierdurch er reicht man eine Wirkungsgradverbesserung sowie einen geringe ren Strahlverschleiß.The inventive division of head and foot gaps can take into account the surface friction between between the screw flanks at the same differential pressure especially with low-viscosity and high-gas production rates serve to significantly reduce the backflow loss. This way he an improvement in efficiency and a small one are sufficient beam wear.
Bei gashaltigen Medien wird durch die erfindungsgemäße Maßnah me die entstehende Kompressionswärme gezielt verteilt und da durch einer Aufzehrung des Umfangsspaltes am Zahnkopf und Laufgeräuschen entgegengewirkt.In the case of gas-containing media, the measure according to the invention me the resulting compression heat is distributed and there by consuming the peripheral gap on the tooth head and Counteracted running noises.
ÜbersichtstabelleOverview table
Lo: Abstand zwischen den Stützlagern des Läufers
Fö-1: Läuferlänge
A: Mittenabstand der Stützlager
H: Läufersteigung
K: Stufenzahl des Läufers
G: Gangzahl des Läufers
S: Zahnkopfbreite
Au: Verlustfläche am Läuferumfang und umschließenden Gehäuse
Ak: Verlustfläche am Zahnkopf am Zahneingriff (im Stirnschnitt)
Af: Verlustfläche am Zahnfuß am Zahneingriff (im Stirnschnitt)
AV: Summe der Verlustflächen von Zahnkopf und Zahnfuß am Zahneingriff
(im Stirnschnitt)
DK: Zahnkopfdurchmesser = Läuferdurchmesser (RK = DK/2)
DF: Zahnfußdurchmesser (RF = DF/2)
DT: Teilkreisdurchmesser = Wälzkreisdurchmesser (RT = DT/2)
Dq: Profilkreisdurchmesser (Rq = Dq/2)
γ bzw. Nü: Nabenverhältnis DF/DK
m: dimensionsloser Teilkreisradius (RT/RK)
q: dimensionsloser Profilkreisradius (Rq/RK)
qmin: minimaler Profilumkehrpunkt
qmax: maximaler Profilumkehrpunkt
q = 1: kein Kopfspalt
q = m: kein Fußspalt
r = 1: dimensionsloser Zahnkopfradius (RK/RK = 1)
c: relativ konstanter Abstand im Achsschnitt am Wälzkreis der
profilbedingten Verlustfläche
αu: Umschlingungswinkel der Läufer vom Läufergehäuse
αö: Öffnungswinkel des umschließenden Läufergehäuses
αm: Profilwinkel im Stirnschnitt am Wälzkreisradius
αSK: Profilwinkel im Stirnschnitt an beliebigem Kopfradius
αSF: Profilwinkel im Stirnschnitt an beliebigem Fußradius
αFL: Profilwinkel am Achsschnitt am Kopfkreisradius
β: Profilwinkel im Stirnschnitt am LäuferradiusL o : distance between the support bearings of the rotor
F ö-1 : runner length
A: Center distance of the support bearings
H: runner pitch
K: number of runners
G: number of gears of the runner
S: tooth tip width
A u : Loss area on the rotor circumference and enclosing housing
A k : Loss area on the tooth head at the tooth mesh (in the face cut)
A f : Loss area on the tooth base at the tooth mesh (in the face cut)
A V : Sum of the loss areas of the tooth tip and tooth root at the tooth engagement (in the face cut)
D K : tooth tip diameter = rotor diameter (R K = D K / 2)
D F : tooth root diameter (R F = D F / 2)
D T : pitch circle diameter = pitch circle diameter (R T = D T / 2)
D q : profile circle diameter (R q = D q / 2)
γ or Nü: hub ratio D F / D K
m: dimensionless pitch circle radius (R T / R K )
q: dimensionless profile circle radius (R q / R K )
q min : minimum profile reversal point
q max : maximum profile reversal point
q = 1: no head gap
q = m: no foot gap
r = 1: dimensionless tooth tip radius (R K / R K = 1)
c: relatively constant distance in the axial section on the pitch circle of the profile-related loss area
α u : wrap angle of the rotor from the rotor housing
α ö : opening angle of the surrounding rotor housing
α m : Profile angle in the face cut on the pitch circle radius
α SK : Profile angle in the face cut at any head radius
α SF : Profile angle in the face cut at any foot radius
α FL : Profile angle on the axis cut at the tip radius
β: Profile angle in the face cut at the rotor radius
Claims (8)
Priority Applications (11)
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