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Spiralpumpe.
Bei Spiralpumpen, die aus einem gewundenen Kanal bestehen, der mit seinem äusseren offenen Ende bei fortgesetzter Drehung in die zu fördernde Flüssigkeit eintaucht und dabei abwechselnd Luft und Flüssigkeit einschöpft, die durch die Weiterdrehung nach einer axial angeschlossenen Förderleitung gelangen, ergibt sich infolge der spiralförmigen Anordnung entweder von selbst eine gewisse Abnahme des Rauminhaltes der einzelnen Windungen von der Schöpfseite zur Förderseite, indem unter Zugrundelegung der Form einer Planspirale bei gleichbleibendem Rohrquersehnitt der Durchmesser ständig abnimmt oder es wird bei schraubenförmigen Windungen, also gleichbleibendem Durchmesser, der Querschnitt des Kanals allmählich verringert oder es nimmt, wie bei der Schneckenform,
bei gleichbleibendem Querschnitt der Durchmesser der auf einem Kegelmantel aufgewickelten Windungen gesetzmässig ab.
Hiebei wurde aber die Aufgabe, mit einer bestimmten Anzahl von Windungen das Höchstmass des erreichbaren Förderdruckes zu erzielen, nicht gelöst, weil man sich entweder mit jener Raumverminderung begnügt hat, die sich durch die fortschreitende Verkleinerung des Durchmessers der einzelnen Spiralgänge bei gleichbleibendem Querschnitt der letzteren von selbst ergab oder durch fortschreitende Verkleinerung des Querschnittes bei gleichbleibendem Durchmesser oder umgekehrt absichtlich erzielt wurde.
Es wurde hiebei stets die Berechnung in der Weise durchgeführt, dass eine Wanderung von Flüssigkeit aus einer Säule in eine andere ausgeschlossen war ; bei gleichbleibendem Querschnitt nahmen die Rauminhalte der mittleren Windungen nach einer arithmetischen Reihe von der ersten zur letzten Windung ab.
Diese Abnahme gestattet jedoch nicht die Erreichung der grösstmöglichen Förderhöhe, weil sich hiebei die die einzelnen Luftschichten in den Windungen voneinander trennenden Flüssigkeitssäulen nicht auf die grösste Höhe, d. i. der Durchmesser einer Windung, einstellen, sondern eine geringere Höhe einnehmen, wodurch die eingeschlossene Luftmenge naturgemäss auch nur unter einen geringeren Druck gesetzt wird.
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Konstanten dividiert durch den zu erzielenden Druck p, während das v der Flüssigkeit das Ursprüngliche geblieben ist. Ist also z. B. eine Druckhöhe von 10 m zu erreichen, so beträgt Vn der Luft nunmehr die Hälfte des ursprünglichen Volumens, wogegen das Volumen der Flüssigkeit das gleiche geblieben ist.
Somit ist das Gesamtvolumen zu zwei Drittel von Flüssigkeit und ein Drittel von Luft erfüllt, die Länge des Luftbogens also 120 und somit im günstigsten Falle die Druckhöhe der Flüssigkeitssäule nur drei Viertel des Durchmessers der letzten Windung. Für die dazwischenliegenden Windungen gilt Entsprechendes. Der Gesamtdruck, der sich aus der Summe aller drückenden Flüssigkeitssäulen berechnet, entspricht daher einer bestimmten Anzahl von Windungen, die bei den bisher bekannten Bauarten bei steigendem Druck viel schneller als dieser wächst und daher für einigermassen grössere Förderhöhen einen ziemlichen Aufwand an Baustoffen zur Folge hat.
Die Erfindung bezweckt nun eine Steigerung der Förderhöhe im Verhältnis zur Windungszahl durch eine derartige Bemessung der einzelnen Windungen, dass sich in diesen die Flüssigkeitssäulen auf die grösstmögliche Höhe einstellen, nämlich auf eine Höhe, die gegeben ist durch die höchste und die tiefste Stelle der einzelnen Windungen. Erreicht wird dies durch eine derartige Bemessung der Windungen, dass der in den einzelnen Windungen vorhandene Druck, von der Schöpfseite zur Förderseite fortschreitend, um den Druck der zwischen der höchsten und der tiefsten Stelle der einzelnen Windungen gemessenen Flüssigkeitssäulen zunimmt.
Es ist dann das Volumen der gedrückten Luftsäule annähernd gleich
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wodurch die Luftsäule und die Flüssigkeitsgäule jeweils die eine und andere Hälfte der durch den lotrechten Durchmesser geteilt gedachten Windungen einnehmen. Eine Arbeitsvennehrung ist dadurch nur teilweise bedingt, weil die rück-fliessenden Flüssigkeitsmengen die erste Flüssigkeitssäule heben und dadurch wieder zur Drucksteigerung herangezogen werden.
Hier ist daher stets die Zunahme des Druekes gegeben durch den Druck der Flüssigkeitssäule von einer Druckhöhe gleich dem Windungsdurchmesser. weil aber die Durchmesser bei gleichbleibendem Windungsquersehnitt den Volumen proportional sind. so ergibt sieh die Forderung, dass man den Rauminhalt der einzelnen zwischen der höchsten und der tiefsten Stelle der Flüssigkeitssäule gemessenen Windungen, von der Schöpfseite zur Förderseite fortschreitend, umgekehrt proportional zu dem in den einzelnen Windungen vorhandenen absoluten Druck abnehmen lassen muss. Ähnlich ergibt sich die Entwicklung des Gesetzes für die Querschnittsabnahme einer Pumpe mit schraubenförmigen Windungen, also Windungen mit gleichbleibendem Durchmesser.
Es ist sofort ersichtlich, dass man dadurch den zu erzielenden Enddruck viel schneller erreicht, weil die Druckzunahme jeweils dem Durchmesser und nicht einem Bruchteil desselben entspricht. Die Baukosten der Pumpe werden dadurch ganz wesentlich erniedrigt. denn man erreicht beispielsweise mit etwa acht Gängen die gleiche Förderhöhe wie bei den bisherigen Konstruktionen mit etwa 20 Gängen bei gleichem Durchmesser der Pumpe. Dadurch wird eine beträchtliche Ersparnis an Baustoff für die Bildung der Gänge erzielt.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist die auch sonst für Spiralpumpen am meisten gebräuchliche Bauart gewählt, bei der ein aus einem Blechstreifen zwischen zwei Stirnwänden gewickelter Kanal immer kleinere Spiralwindungen annimmt. Dieser Kanal ist an dem Schöpfende a offen. Er besteht aus zwei Stirnwänden 2, die auf einer hohlen Achse 1 befestigt sind und zwischen denen ein BIeehstreifen-
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abwechselnd eine gewisse Luftmenge und eine gewisse Wassermenge auf.
Bei fortschreitender Füllung der Pumpe stellen sich durch den von der im Förderrohr aufsteigenden Flüssigkeitssäule ausgeübten Druck in den einzelnen Spiralgärgen in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise Flüssigkeitssäulen ein. welche die dazwischen eingeschlossene Luft unter Druck halten. Gemäss der Erfindung sind nun die Höhen der Spiralgärge nicht konstant, sondern so bemessen, dass der Rauminhalt zwischen der höchsten und der
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Lagen einnehmen, wie dies bei den bisher bekannten Spiralpumpen der Fall ist.
Wie Fig. 2 ebenfalls erkennen lässt, ist der erste am Schöpfende offene Spiralgang auf etwa ein Viertel des Umfanges noch besonders erweitert, damit die Luftmenge, die in den folgenden Spiralgängen enthalten sein muss, bei dem im ersten Garg herrschenden Druck in diesem Viertel des ersten Ganges Platz hat.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind die einzelnen Gänge der Pumpe nach Art einet Schraubenlinie in axialer Richtung aneinander gereiht. Die Volumen abnahme ist dabei dadurch erzielt, dass die aufeinanderfolgenden Gänge bei in radialer Richtung gleichbleibenden Abmessungen in der Richtung der Achse schmäler werden. Die Anpassung an die einzelnen Flüssigkeitssäulen kann aber auch dadurch erreicht werden, dass die Gänge in axialer Richtung gleiche Abmessungen beibehalten und in radialer Richtung schmäler werden.
Schliesslich kann die querschnittsabnahme auch durch Vermin-
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DieAusführungsform nach den Fig. 5 und G besteht aus einem schneekenartig gewickelten Schlangen- rohr, bei dem der Durchmesser der aufeinanderfolgenden Windungen von der Schöpf- zur Förderseite abnimmt.