LU82706A1

LU82706A1 - SCREW PUMP

Info

Publication number: LU82706A1
Application number: LU82706A
Authority: LU
Inventors: H Sinnema
Original assignee: Hubert & Co Maschf
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1981-03-24
Also published as: DE3030202A1; NL7906161A; BE884590A

Description

Anmelder: Machinefabriek W. Hubert & Co. BV, Franekervaart 1, 8602 AA Sneek, Holland t »Applicant: Machinefabriek W. Hubert & Co. BV, Franekervaart 1, 8602 AA Sneek, Holland t »

SchneckenpumpeWorm pump

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpumpe zum Aufwärtsfördern eines flüssigen Mediums, mit einer schiefen, zylindrischen »Rinne, in der eine rotierend angetriebene Schnecke angeordnet ist, die aus einem zentralen Mittelstück besteht, mit einem oder mehreren in einer Schneckenlinie entlang dem Außenumfang angeordneten Schaufelblättern, wobei das obere Ende der Rinne — einen Sturzpunkt bildet. Bei derartigen Schneckenpumpen enden die durch die Schaufelblätter gebildeten Schraubengänge auf der Höhe des Sturzpunktes.The invention relates to a screw pump for conveying a liquid medium upwards, with an inclined, cylindrical »groove, in which a rotatably driven screw is arranged, which consists of a central center piece, with one or more blades arranged in a screw line along the outer circumference, the upper end of the gutter - forms a fall point. In screw pumps of this type, the screw threads formed by the blades end at the level of the fall point.

Im allgemeinen können Schneckenpumpen entsprechend ihrer Anwendung in zwei Typen unterteilt werden, nämlich in Stauschneckenpumpen und Sturzschneckenpumpen.In general, depending on their application, screw pumps can be divided into two types, namely accumulation screw pumps and lintel screw pumps.

Bei einer Stauschneckenpumpe wird das Wasser durch die Schnecke gegen ein Oberwaseerniveau aufgestaut, wobei die durch die ji - 2 -In a snail screw pump, the water is dammed up by the snail against an upper water level, whereby the water through the ji - 2 -

Rinne umschlossenen Schaufelblätter als Wasserwehr dienen.Channel-enclosed shovel blades serve as water weirs.

Das höchste Oberwasserniveau, bis zu dem eine Schneckenpumpe Wasser ohne Förderverlust aufstauen kann, wird Stauhöhe oder Staupunkt genannt. Dieser Staupunkt wird durch die Geometrie und die Tourenzahl der Schnecke bestimmt und kann experimentell genau festgestellt werden. Der Staupunkt liegt also auf einer bestimmten Höhe über dem Sturzpunkt.The highest headwater level up to which a screw pump can build up water without loss of flow is called the water level or water level. This stagnation point is determined by the geometry and the number of revolutions of the screw and can be determined precisely by experiment. The stagnation point is therefore at a certain height above the fall point.

• Bei einer Sturzschneckenpumpe muß das Wasser über eine Schwelle, welche bei Stillstand der Schneckenpumpe als Wasserwehr dient, geführt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß man den Sturzpunkt mit der Schwelle zusammenfallen läßt. Dieser Punkt kann als "nominaler Hebepunkt" bezeichnet werden. Das hinaufgeforderte Wasser muß jedoch über den Sturzpunkt, also höher hinaufgefördert worden. Das theoretische Niveau ist also das Niveau, mit dem das hinaufgeförderte Wasser über den Sturzpunkt fließt. Die Schneckenpumpe muß das Wasser also mindestens auf dieses Niveau heben.• In the case of a lintel screw pump, the water must be led over a threshold, which serves as a water weir when the screw pump is at a standstill. This is achieved by letting the fall point coincide with the threshold. This point can be called the "nominal lifting point". However, the water demanded must have been pumped up above the fall point, i.e. higher. The theoretical level is therefore the level at which the water pumped up flows over the fall point. The screw pump must therefore raise the water to at least this level.

Durch die pulsierende Fördermenge der Schneckenpumpe fluktuiert dieses Niveau in gewissem Umfang um einen Durchschnittswert, der als "theoretischer Hebepunkt" bezeichnet wird. Auch dieser Punkt kann experimentell bestimmt werden. Bei den in der Praxis • geltenden Betriebsverhältnissen liegt der theoretische Hebepunkt , immer zwischen dem Sturzpunkt und dem Staupunkt. Das Wasser » wird durch die Schaufelblätter bis zu einem bestimmten Niveau gehoben. In der Praxis stellt es sich heraus, daß dieses Niveau, also der tatsächliche Hebepunkt, inf olge von Trägheitserscheinungen viel höher als der theoretische Hebepunkt und in der Nähe des Staupunkts liegt. Das Wasser wird gewissermaßen durch die Schaufelblätter festgehalten und bis zum Staupunkt mitgeführt. Diese Erscheinung geht mit Förderverlusten einher, die insbesondere bei Schneckenpumpen mit großen Fördermengen und relativ geringen Hebehöhen bedeutend sind.Due to the pulsating delivery rate of the screw pump, this level fluctuates to a certain extent by an average value, which is referred to as the "theoretical lifting point". This point can also be determined experimentally. In the operating conditions • that apply in practice, the theoretical lifting point is always between the camber point and the stagnation point. The water is lifted up to a certain level by the shovel blades. In practice, it turns out that this level, i.e. the actual lifting point, is much higher than the theoretical lifting point due to the phenomena of inertia and is close to the stagnation point. To a certain extent, the water is held by the shovel blades and carried along to the stagnation point. This phenomenon is accompanied by delivery losses, which are particularly important for screw pumps with large delivery rates and relatively low lifting heights.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die vorerwähnten Förderverluste vermieden werden.The invention has for its object to provide a screw pump of the type mentioned, in which the aforementioned delivery losses are avoided.

Erfindungsgemäß sind dazu die Schaufelblätter derart verkürzt, daß eine durch die oberen Enden des wirksamen Teils der Schaufelblätter laufende Fläche die Rinne mit einem Abstand unterhalb des Sturzpunktes schneidet. Durch ein Verkürzen der Schaufelblätter wird der Staupunkt nach unten verlegt und zwar um einen solchen Betrag, daß der Staupunkt mit dem theoretischen Hebepunkt zusammenfällt. Hierdurch wird verhindert, daß das Wasser unnötig über den theoretischen Hebepunkt hinausgefördert wird.According to the invention, the blades are shortened in such a way that a surface running through the upper ends of the effective part of the blades cuts the groove at a distance below the fall point. By shortening the blades, the stagnation point is shifted downward by such an amount that the stagnation point coincides with the theoretical lifting point. This prevents the water from being unnecessarily pumped beyond the theoretical lifting point.

Gemäß der Erfindung hat der zwischen der Endfläche der Schaufel- blätter und dem Sturzpunkt gelegene Teil der Rinne eine von einemAccording to the invention, the part of the trough located between the end face of the airfoils and the camber point has one of one

Zylinder abweichende Form. Vorzugsweise wird die untere Begrenzung der Rinne im Bereich des Sturzpunktes im wesentlichen durch eine horizontale Gerade gebildet. Der hierdurch erhaltene größere Querschnitt des Überlaufs erbringt eine Senkung des theoretischen Hebepunkts, so daß der Staupunkt durch Anpassung der Beschaufelung weiter gesenkt werden kann und die Ausbeute noch weiter verbessert wird.Cylinder different shape. The lower boundary of the channel in the region of the camber point is preferably formed essentially by a horizontal straight line. The larger cross section of the overflow obtained in this way results in a lowering of the theoretical lifting point, so that the stagnation point can be further reduced by adapting the blading and the yield is further improved.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen: >The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which:>

Figur 1 - schematisch das obere Ende einer bekannten Schnecken pumpe ,Figure 1 - schematically the upper end of a known screw pump,

Figur 2 - schematisch das obere Ende einer erfindungsgemäßenFigure 2 - schematically the upper end of an inventive

Schneckenpumpe,Worm pump,

Figur 3 - eine Ansicht der Schneckenpumpe entsprechend Linie II-II in FigurFigure 3 - a view of the screw pump according to line II-II in Figure

Figur 4 - schematisch eine weitere Ausführungsform der er findungsgemäßen Schneckenpumpe.Figure 4 - schematically, a further embodiment of the inventive screw pump.

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Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, besteht eine bekannte Schnecke; « pumpe aus einem rotierend angetriebenen Schneckenkörper 1, der in einer geneigten Rinne 2 montiert ist. Der Schneckenkörper 1 wird durch ein zylindrisches Mittelstück 3 gebildet, auf dem die in einer Schneckenlinie angeordneten Schaufelblätter 4 und ; . , . befestigt sind. Das obere Ende der Rinne bildet einen Sturz- • punkt (Schwelle) 6, der sich auf einem solchen Niveau befindet, daß er bei Stillstand der Schnecke als Wasserwehr für das Oberwasser dient. Eine Fläche 7 verläuft durch die oberen Enden der Schaufelblätter 4 und 5 und steht senkrecht auf der Mittelachse des Mittelstücks 3. In der in Figur 1 abgebildet'en Schneckenpumpe läuft die Fläche 7 durch den Sturzpunkt 6.As can be seen from Figure 1, there is a known screw; «Pump from a rotatingly driven screw body 1, which is mounted in an inclined channel 2. The worm body 1 is formed by a cylindrical middle piece 3, on which the blades 4 and; . ,. are attached. The upper end of the channel forms a fall point (threshold) 6, which is at such a level that it serves as a water weir for the upper water when the screw is at a standstill. A surface 7 runs through the upper ends of the airfoils 4 and 5 and is perpendicular to the central axis of the center piece 3. In the screw pump shown in FIG. 1, the surface 7 runs through the camber point 6.

Bei einer im Betrieb befindlichen Schneckenpumpe sind Teile des durch die Schaufelblätter gebildeten Schneckengangs mit Wasser gefüllt. Diese Teile bilden sogenannte "Wasserkräuselungen".When a worm pump is in operation, parts of the worm gear formed by the blades are filled with water. These parts form so-called "water ripples".

In Figuren 1 und 2 sind solche "Wasserkräuselungen" 9 schraffie dargestellt. Jede Wasserkräuselung ist durch die beiden Schaufe blatter, das Mittelstück und die Rinne eingeschlossen. Eine Λ Linie 10 gibt das theoretische Höchstniveau der Wasserkräuselur an. Bei Überschreitung dieses Niveaus wird das Wasser über das Mittelstück zu einer darunter gelegenen Wasserkräuselung zurückfließen. In der Praxis hat es sich jedoch herausgestellt, daß infolge verschiedener dynamischer Effekte das tatsächliche Niveau der Wasserkräuselung höher als das theoretische Niveau * ist. In der Zeichnung ist dieses tatsächliche Niveau mit der Linie 11 angegeben. Falls die Schneckenpumpe als Stauschneckenpumpe fungiert, gibt eine Linie 12 den Höchststand des Oberwassers an, bis zu dem die Schneckenpumpe noch Wasser aufstaue; kann. Die rotierenden, durch die Rinne umschlossenen Schaufelblätter dienen dabei dann als Wasserwehr. Das-mit der Linie 12 angegebene Niveau wird als "Staupunkt" bezeichnet. Bei einer Sturzschneckenpumpe muß das Wasser bis zu einem gewissen Niveau über den Sturzpunkt 6 angehoben werden. Das erforderliche * * - 5 -In Figures 1 and 2 such "water ripples" 9 are shown hatched. Every water ripple is leafed through the two shovels, including the middle section and the gutter. A Λ line 10 indicates the theoretical maximum level of the water ripple. If this level is exceeded, the water will flow back through the center piece to a water ripple underneath. In practice, however, it has been found that due to various dynamic effects, the actual level of water ripple is higher than the theoretical level *. In the drawing, this actual level is indicated by line 11. If the screw pump acts as a damming screw pump, a line 12 indicates the maximum level of the upper water up to which the screw pump still accumulates water; can. The rotating shovel blades enclosed by the groove then serve as water weirs. The level indicated by line 12 is called the "stagnation point". In the case of a lintel screw pump, the water must be raised to a certain level above the fall point 6. The required * * - 5 -

Miniraalniv=ra._ , bis zu dem dies geschehen muß, wird durch die Fördermenge der Schneckenpumpe und den Querschnitt der Rinne am Sturzpcrtt- bestimmt. Wegen der pulsierenden Fördermenge der Schneckenttn-te liegt dieses Niveau nicht fest sondern schwankt um einen Z'tr-tnschnittswert, der als "theoretischer Hebepunkt" bezeichnet vtrd. Dieser "theoretische Hebepunkt" ist in der 4 f»Miniraalniv = ra._, up to which this must be done, is determined by the delivery volume of the screw pump and the cross-section of the channel at the lintel. Because of the pulsating delivery rate of the screw teas, this level is not fixed but fluctuates around an average value, which is referred to as the "theoretical lifting point". This "theoretical lifting point" is in the 4 f »

Zeichnung rttt einer Linie 13 angegeben. Es ist klar, daß das Niveau. ttt dem das Wasser über den Sturzpunkt 6 fließt, dem Niveau, iss theoretischen Hebepunkts entspricht. Der Abstand von ëtsupunkt 12 bis Sturzpunkt 6 ist mit Hg und der Abstand vct -theoretischen Hebepunkt 13 bis zum Sturzpunkt 6 mit Hq bezeichnst- Das tatsächliche Niveau, bis zu dem das Wasser dutts die Schneckenpumpe gehoben wird, bevor es über den Sturzptutet 6 fließt, liegt irgendwo zwischen dem Staupunkt 12 urrt dem theoretischen Hebepunkt 13. Dieses Niveau wird "tatetEtlicher Hebepunkt" genannt.Drawing shows a line 13 indicated. It is clear that the level. where the water flows over the fall point 6, the level that corresponds to the theoretical lifting point. The distance from ëtsupunkt 12 to fall point 6 is Hg and the distance vct -oretical lifting point 13 to fall point 6 is Hq- The actual level up to which the water is raised by the screw pump before it flows over the fall puttet 6, lies somewhere between the stagnation point 12 and the theoretical lifting point 13. This level is called the "actual lifting point".

In der Praut£ stellte sich nun heraus, daß dieser tatsächliche Hebepunkt à_nrch allerlei dynamische Effekte bis in die Nähe des Staup_r_i.-es verschoben liegen kann und möglicherweise sogar % mit dem Sts^tunkt zusammenfällt. Dies bedeutet, daß das Wasser tatsächli-ta — u hoch gefördert wird und dies wiikt sich nachteilig auf die Fördermenge der Schneckenpumpe aus.In the Praut £ it now emerged that this actual lifting point may be shifted to all kinds of dynamic effects up to the vicinity of the Staup_r_i.-es and it may even% coincide with the starting point. This means that the water is actually pumped up and this adversely affects the flow rate of the screw pump.

In Figur i tst eine erfindungsgemäße Schneckenpumpe abgebildet, bei der Stirnfläche 7 der Schaufelblätter die Rinne mit einem Abstand a trr-erhalb des Sturzpunktes schneidet. Der Schnittpunkt trägt das Bezugszeichen 8. Hierdurch wird der Staupunkt 12 nach unten '-erlegt, bis er im günstigsten Fall mit dem theoretischst Hebepunkt 13 zusammenfällt. Nun gilt also, daß ' H = H ist. s oShown in FIG. 1 is a screw pump according to the invention, in which the end face 7 of the airfoil cuts the groove at a distance a trr-below the camber point. The intersection bears the reference numeral 8. As a result, the stagnation point 12 is 'down' until, in the best case, it coincides with the most theoretical lifting point 13. So now it holds that 'H = H. s o

Auf diese ’-dttse wird das Wasser nicht mehr unnötig hoch über den theoretischen Hebepunkt gefördert und es wird die Fördermenge der Zttneckenpumpe in einem günstigen Sinne beeinflußt. Die |"i __________ j j I i il I i ! jOn this ’-dttse, the water is no longer pumped unnecessarily high above the theoretical lifting point and the delivery rate of the twin screw pump is influenced in a favorable sense. The | "i __________ j j I i il I i! J

Verkürzung des Schneckengangs der Schneckenpumpe hat zur Folge, daß ein Bereich 14 der Rinne, der zwischen der Fläche 7 und dem Sturzpunkt 6 liegt, nicht mehr mit dem Schneckenkörper zusammenzuarbeiten braucht. Der Bereich 14 der Rinne kann also einen beliebigen Querschnitt aufweisen.Shortening the screw flight of the screw pump has the result that an area 14 of the channel, which lies between the surface 7 and the fall point 6, no longer has to work together with the screw body. The area 14 of the channel can therefore have any cross section.

« s, ’ In Figur 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Rinne in der Höhe des Sturzpunktes einen rechteckigen Querschnitt aufweist, mit einer horizontalen Wehrschwelle im Sturzpunkt.3, an embodiment is shown in which the channel has a rectangular cross section at the height of the fall point, with a horizontal weir threshold at the fall point.

Die Breite der Wehrschwelle entspricht etwa dem Querschnitt des Schneckenkörpers. Weil sich auf diese Weise die Durchgangsfläche für das Wasser vergrößert, wird der Abstand H kleiner. Dies bedeutet, daß der theoretische'Hebepunkt herabgesetzt wird. Durch ein weiteres Verkürzen der Beschaufelung kann der Staupunkt weder mit dem herabgesetzten theoretischen I Hebepunkt zusammenfallen und dies führt zu einer weiterenThe width of the weir threshold corresponds approximately to the cross section of the snail's body. Because the passage area for the water increases in this way, the distance H becomes smaller. This means that the theoretical 'lifting point is lowered. By further shortening the blading, the stagnation point can neither coincide with the reduced theoretical I lifting point and this leads to a further one

Verbesserung der Fördermenge und des Wirkungsgrads.Improve the delivery rate and efficiency.

Die Rinne kann im Bereich 14 mit der Länge a jeden beliebigen Querschnitt aufweisen und die Kontur (vgl. Fig. 3) kann be;'-spielsweise allmählich von der Zylinderform bis in die rechtwinklige Rinnenform verlaufen. Die Rinne kann in dies*·*·.; Bereich gegebenenfalls auch breiter werden als im zylindr;* vnen • Teil.The channel can have any cross-section in the region 14 with the length a and the contour (cf. FIG. 3) can be gradually, for example, from the cylindrical shape to the rectangular channel shape. The gutter can be placed in this * · * · .; The area may also become wider than in the cylindrical part.

: > Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, : Bei dieser Aus führungs form ist die Rinne an ihrem oberer.:> Figure 4 shows a further embodiment of the invention,: In this embodiment, the groove is on its upper.

Î : %.Î:%.

Ende mit einem beweglichen Boden 15 versehen. Der Sturzp 1 - befindet sich hierbei am freien Ende des beweglichen Boc‘*’-"*jÄ 1 Durch den Druck des hochgeförderten Wassers kann der bew jg ! liehe Boden gegen den Druck von nicht dargestellten fedt*End provided with a movable floor 15. Sturzp 1 - is located at the free end of the movable boc ’*’ - "* jÄ 1 Due to the pressure of the pumped-up water, the moving ground can counter the pressure of springs (not shown) *

Elementen abwärts bewegt werden, so daß der Boden die gr-Elements are moved downwards so that the floor

strichelt gezeichnete Position einnimmt und das freie Erc^^Bdashed position and the free Erc ^^ B

an die Stelle 6' gelangt. Auf diese Weise wird während des Betriebs der Sturzounkt und damit der theoretische K' I ; l; * ΐ ! -7-.reached position 6 '. In this way, the fall ounce and thus the theoretical K 'I; l; * ΐ! -7-.

j punkt herabgesetzt.j point reduced.

Bei einem Stillsetzen der Schneckenpumpe kommt der Boden 15 wieder nach oben und nimmt seine Ausgangsposition wieder ein, um als Wasserwehr zu dienen. Die größte Förderungsverbesserung wird erhalten durch eine derartige Verkürzung der Beschaufelung, daß der Staupunkt bei aufrechtem Stand des beweglichen Teils mit dem Sturzpunkt zusammenfällt, also mit Punkt 6, während im Betrieb der Punkt 6' des freien Endes nicht höher liegt als Punkt 8. In dieser Weise wiikt die Schneckenpumpe nämlich wie J eine richtige Stauschneckenpumpe, die das Wasser zum möglichst I hohen Oberwasserstand 15 hochfördern kann, während im Ruhe zustand das aufrechtstehende Ende als Wehrschwelle wirkt und das Niveau 16 hält. Die Verstellung des beweglichen Bodens 15 kann natürlich auch durch mechanische oder andere Mittel erfolgen.When the screw pump is stopped, the base 15 comes up again and returns to its starting position in order to serve as a water weir. The greatest promotional improvement is obtained by shortening the blading in such a way that the stagnation point coincides with the camber point when the movable part is upright, ie with point 6, while point 6 'of the free end is no higher than point 8 in operation Wise, the worm pump, like J, actually has a proper accumulating worm pump that can pump the water up to the highest possible upper water level 15, while in the idle state the upright end acts as a weir threshold and maintains level 16. The movable floor 15 can of course also be adjusted by mechanical or other means.

! Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die verkürzte Beschaufelung den Schneckenkörper verbilligt.! An additional advantage of the solution according to the invention is that the shortened blading makes the screw body cheaper.

! Die Ebene 7 durch die Stirnfläche der Schaufelblätter verläuft senkrecht zur Drehachse der Schnecke, also senkrecht zur Mittelachse des zylindrischen Mittelstücks 3. 1 y! The plane 7 through the end face of the airfoils runs perpendicular to the axis of rotation of the worm, ie perpendicular to the central axis of the cylindrical middle piece 3. 1 y

Claims

1. auger pump for pumping up a liquid medium with an inclined cylindrical trough, in which a rotatably driven screw body is arranged, which consists of a central center piece with one or more blades arranged in a screw line along the outer circumference, the upper end of the trough being a fall point forms, characterized in that the airfoils are shortened such that a plane (7) which extends through the upper end of the effective part of the airfoils (4, 5), the groove (2) at a distance (a) below the camber point (6) cuts.

12. Screw pump according to claim 1, characterized in that de: between the plane through the end face of the blades (7) and the fall point (6) located part of the channel (2) one of a | Cylinder has a different shape. I ** '? "3. Screw pump according to claim 2, characterized in that the lower limit i of the channel at the camber point (6) is essentially formed by a horizontal straight line. 1 screw pump according to claim 2 or 3, characterized in that that the area (14) of the channel (2) between ί *: i-9 - t of the plane (7) and the fall point (6) widens in the direction of the fall point.

5. Screw pump according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the channel (2) ·· at its upper end with a movable bottom (15) is seen = the between the plane (7) and the fall point (6) located area (14) and is designed to lower the fall point.

6. Screw pump according to claim 5, characterized in that the movable bottom (15) is provided with resilient elements such that the bottom can move downward under the pressure of the water pumped by the screw pump.

7. Screw pump according to claim 5, characterized in that the bottom (15) is connected to mechanical drive means. lf