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Die Erfindung betrifft ein schwimmend gelagertes Fördergewinde (Fördereinrichtung) und insbesondere eine Gleitringdichtungsanordnung mit einem schwimmend gelagerten Fördergewinde.
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Fördergewinde werden beispielsweise bei Gleitringdichtungen verwendet, um eine Kühlflüssigkeitszirkulation zu unterstützen. Ein derartiges Fördergewinde ist beispielsweise aus der
DE 19 13 397 A bekannt. Um eine ausreichende Förderleistung bereitzustellen, sollte ein Abstand zwischen einem rotierenden Förderelement und einem stationären Förderelement des Fördergewindes möglichst klein sein. Ferner muss sichergestellt sein, dass keine Anläufer im Fördergewinde möglich sind, d. h., dass sich das rotierende und das stationäre Förderelement berühren, was insbesondere bei der Abdichtung von explosiven Medien zu vermeiden ist, um eine Explosion, resultierend aus einem Anläufer, zu vermeiden, Von daher ist ein gewisser Sicherheitsabstand zwischen dem stationären und rotierenden Förderelement des Fördergewindes notwendig. Hierdurch wird allerdings die Förderleistung des Gewindes negativ beeinflusst.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fördergewinde bzw. eine Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine möglichst hohe Förderleistung aufweisen und trotzdem Anläufer im Fördergewinde sicher vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fördergewinde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Fördergewinde mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist somit den Vorteil auf, dass es einen kleinen Förderspalt zwischen einem rotierenden und einem stationären Förderelement bereitstellen kann und somit eine ausreichend große Fördermenge sicherstellen kann und andererseits ein Anlaufen bzw. Anschlagen der Förderelemente gegeneinander aufgrund eines zu geringen Spaltmaßes vermieden werden kann. Dies wird erfindungsgemäß durch das Vorsehen eines schwimmend gelagerten Fördergewindes erreicht, welches somit eine gewisse Nachgiebigkeit aufweist. Hierbei kann das rotierende Förderelement und/oder das stationäre Förderelement schwimmend gelagert sein. Somit wird eine verbesserte Leistung des Fördergewindes ohne Gefahr von Anläufern erreicht. Ein Abstand zwischen dem rotierenden und dem stationären Förderelement ist dabei vorzugsweise kleiner oder gleich 1 mm. Durch die schwimmende Lagerung kann somit wenigstens ein Förderelement ausweichen, so dass es nicht zu einem Kontakt mit dem anderen Förderelement oder anderen Gehäusebauteilen kommt.
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Vorzugsweise ist das Fördergewinde in Radialrichtung und/oder in Axialrichtung schwimmend gelagert. Somit kann je nach Anwendungsfall die schwimmende Lagerung des Fördergewindes ausgewählt werden, wobei besonders bevorzugt sowohl eine axiale als auch eine radiale schwimmende Lagerung vorgesehen wird.
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Um eine einfache Drehmomentmitnahme des rotierenden Förderelements sicherzustellen, umfasst das Fördergewinde vorzugsweise ein Mitnehmerelement. Das Mitnehmerelement ist eingerichtet, um eine Verbindung zwischen einem rotierenden Bauteil, insbesondere einer Welle oder einem mit der Welle verbundenen Bauteil, und dem rotierenden Förderelement herzustellen, Babel ist das Mitnehmerelement derart auszuwählen, dass, wenn das rotierende Förderelement schwimmend gelagert sein soll, dieses die notwendigen Ausweichbewegungen in radialer und/oder axialer Richtung ausführen kann. Beispielsweise kann ein Axialrichtung vorgesehener Spalt zwischen dem Mitnehmerelement und dem rotierenden Förderelement vorgesehen werden, um eine axial schwimmende Lagerung auszuführen. Eine radial schwimmende Lagerung ist ebenfalls durch ein Spiel zwischen dem rotierenden Förderelement und dem Mitnehmerelement ermöglicht. Das Mitnehmerelement ist vorzugsweise ein Stift, insbesondere ein Zylinderstift, um welchen vorzugsweise ein ringförmiger Spalt vorgesehen ist. Alternativ ist das Mitnehmerelement ein Steg, insbesondere ein Quersteg, welcher mit Spiel in eine entsprechend gebildete Ausnehmung eingreift.
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Weiter bevorzugt umfasst das Fördergewinde ein Federelement, welches auf das schwimmend gelagerte Förderelement eine radiale Kraft ausübt. Das Federelement ist vorzugsweise ein Federschlauch oder eine Spiralfeder, welche eine Federkraft in radialer Richtung bereitstellen kann. Das Federelement kann beispielsweise entlang des gesamten Umfangs des Förderelements vorgesehen sein, um eine gleichmäßige und zentrierende Vorspannung auf das Förderelement auszuüben.
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Weiter bevorzugt ist das stationäre Förderelement eine stationäre Förderhülse mit an einem Innenumfang angeordneten Fördernuten. Vorzugsweise verlaufen die Nuten schräg zu einer Axialrichtung des Fördergewindes.
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Weiter bevorzugt ist am äußeren Umfang der stationären Förderhülse ferner ein Federelement zur Zentrierung der stationären Förderhülse angeordnet.
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Weiterhin sei angemerkt, dass bevorzugt das rotierende und/oder das stationäre Förderelement eine konische Förderhülse ist.
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Das erfindungsgemäße Fördergewinde kann somit als rotierendes Fördergewinde (bei dem Fördernuten am rotierenden Förderelement vorgesehen sind und eine glatte Wandfläche am stationären Förderelement vorgesehen ist), oder als stationäres Fördergewinde (bei dem Fördernuten am stationären Förderelement angeordnet sind und eine glatte Umfangsfläche am rotierenden Förderelement vorgesehen ist) oder als gegenläufiges Fördergewinde (bei dem Nuten sowohl am rotierenden als auch am stationären Förderelement vorgesehen sind) ausgebildet sein.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleitringdichtungsanordnung mit einem rotierenden und einem stationären Gleitring und einem erfindungsgemäßen Fördergewinde. Das Fördergewinde wird in der Gleitringdichtungsanordnung insbesondere zur Förderung von Kühlmedium oder Sperrmedium verwendet. Vorzugsweise ist das Fördergewinde dabei axial unmittelbar benachbart zu den Gleitringen angeordnet.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Fördergewindes für eine Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Schnittansicht eines Fördergewindes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 eine schematische Schnittansicht eines Fördergewindes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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4 eine schematische Schnittansicht eines Fördergewindes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines Fördergewindes 2 für eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst einen rotierenden Gleitring 11 und einen stationären Gleitring 12 mit einem zwischen den beiden Gleitringen vorgesehenen Dichtspalt 13. Das Fördergewinde 2 umfasst ein rotierendes Förderelement 3 und ein stationäres Förderelement 4. Zwischen dem rotierenden und dem stationären Förderelement ist in axialer Richtung X-X ein Förderspalt 5 vorgesehen. Das stationäre Förderelement 4 des ersten Ausführungsbeispiels weist eine glatte Umfangsfläche 40 auf und ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäusebauteil. Weiterhin sind im rotierenden Förderelement 3 eine Vielzahl von schräg verlaufenden Fördernuten 30 vorgesehen.
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Das rotierende Förderelement 3 ist über eine Wellenhülse 9 mit einer Welle 8 verbunden. Dabei ist das rotierende Förderelement 3 in einer ringförmigen Ausnehmung 90 in der Wellenhülse 9 angeordnet. Ausgehend von der Ausnehmung 90 ist ein radial vorstehendes Mitnehmerelement 6 angeordnet. Das Mitnehmerelement 6 weist beispielsweise eine Quaderform auf. Das Mitnehmerelement 6 stellt die Drehmomentübertragung von der Welle 8 auf das rotierende Förderelement 3 sicher. Ferner ist in der Ausnehmung 90 ein Federelement 10 in Form eines Federschlauchs eingelegt. Das Federelement 10 übt dabei radiale Kräfte auf das rotierende Förderelement 3 aus.
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Ferner ist zwischen dem rotierenden Förderelement 3 und der Ausnehmung 90 ein Zwischenraum 31 vorgesehen. Der Zwischenraum 31 ist mit dem zu fördernden Medium gefüllt, so dass das rotierende Förderelement 3 schwimmend in radialer Richtung gelagert ist. Ferner sind in axialer Richtung Spalte 32, 33 zwischen dem rotierenden Förderelement 3 und der Wellenhülse 9 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass Medium in den Zwischenraum 31 gelangen kann.
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Somit ist beim ersten Ausführungsbeispiel das rotierende Förderelement 3 durch Vorsehen des mit Fluid gefüllten Zwischenraums 31 in radialer Richtung schwimmend gelagert. Eine zentrische Ausrichtung des rotierenden Förderelements 3 wird dabei durch das Federelement 10 unterstützt. Die Fördereinrichtung des Fluids ist durch die Pfeile A gekennzeichnet.
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Zur problemlosen Montage des rotierenden Förderelements 3 kann dieses beispielsweise zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und am Umfang der Ausnehmung 90 der Wellenhülse 9 angeordnet werden und die Einzelteile anschließend durch geeignete Maßnahmen verbunden werden.
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1 zeigt ein sog. rotierendes Fördergewinde, bei dem Fördernuten am rotierenden Förderelement angeordnet sind und das stationäre Förderelement eine glatte Umfangsfläche 40 ohne Nuten oder dgl. aufweist.
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Nachfolgend werden weitere alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben, wo gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, welches ein sogenanntes stationäres Fördergewinde ist, bei dem Fördernuten 41 im stationären Förderelement 4 vorgesehen sind. Das rotierende Förderelement 3 weist eine glatte Umfangsfläche 34 ohne Fördernuten oder Ausnehmungen oder dgl. auf.
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In einem stationären Bauteil 44 ist eine ringförmige Ausnehmung 42 zur Aufnahme des stationären Förderelements 4 vorgesehen. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist dabei ein Zwischenraum 43 zwischen der Ausnehmung 42 und einem äußeren Umfang des stationären Förderelements 4 vorgesehen. In dem Zwischenraum 43 ist ein Federelement 10 vorgesehen, welches eine radial nach innen gerichtete Federkraft aufbringt, um das stationäre Förderelement 4 relativ zur Mittelachse der Welle 8 zu zentrieren. Der Zwischenraum 43 stellt somit wiederum eine schwimmende Lagerung des stationären Förderelements 4 in radialer Richtung sicher. Ferner sind, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wiederum Spalte 45, 46 in axialer Richtung X-X des stationären Förderelements 4 vorgesehen, welche auch eine axial schwimmende Lagerung sicherstellen. Das rotierende Förderelement ist in diesem Ausführungsbeispiel die Wellenhülse 9 mit der glatten Umfangsfläche 34, welche radial gegenüber den Fördernuten 41 des stationären Förderelements 4 liegt.
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3 zeigt ein Fördergewinde 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei handelt es sich wiederum, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, um ein stationäres Fördergewinde. Statt der quer verlaufenden Fördernuten ist das stationäre Förderelement 4 des dritten Ausführungsbeispiels als konische Förderhülse ausgebildet. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel ist dabei kein Federelement zur Zentrierung des stationären Förderelements 4 vorgesehen, so dass das stationäre Förderelement ausschließlich durch das im Zwischenraum 43 befindliche Medium zentriert wird.
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4 zeigt ein Fördergewinde 2 für eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei als Mitnehmerelement zur Drehmomentmitnahme des rotierenden Förderelements 3 beim vierten Ausführungsbeispiel ein Zylinderstift 60 ausgebildet ist. Der Zylinderstift 60 weist ein Maß derart auf, dass ein ringförmiger Spalt 61 zwischen dem Zylinderstift und einer am rotierenden Förderelement 3 vorgesehenen Aufnahmeöffnung 35 vorhanden ist. Somit werden durch das Vorsehen des radialen Zwischenraums 31 sowie der axialen Spalte 32, 33 wiederum eine radiale als auch axiale schwimmende Lagerung des rotierenden Förderelements 3 ermöglicht.
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Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäßen Fördergewinde 2 werden bevorzugt in Verbindung mit einer Gleitringdichtungsanordnung 1 für Pumpen verwendet. Die Förderrichtung des Mediums ist in den Figuren durch die Pfeile A angedeutet. Das Medium kann dabei als Sperrmedium durch den Dichtspalt 13 hindurchgeführt werden oder alternativ über einen nicht gezeigten Abfuhrpfad aus dem Raum vor den Gleitringen abgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitringdichtungsanordnung
- 2
- Fördergewinde
- 3
- rotierendes Förderelement
- 4
- stationäres Förderelement
- 5
- Förderspalt
- 6
- Mitnehmerelement
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Welle
- 9
- Wellenhülse
- 10
- Federelement
- 11
- rotierender Gleitring
- 12
- stationärer Gleitring
- 13
- Dichtspalt
- 30
- Fördernuten
- 31
- Zwischenraum
- 32, 33
- Spalt
- 34
- glatte Umfangsfläche
- 35
- Aufnahmeöffnung
- 40
- glatte Umfangsfläche
- 41
- Fördernut
- 42
- Ausnehmung
- 43
- Zwischenraum
- 44
- stationäres Bauteil
- 45, 46
- Spalt
- 60
- Zylinderstift/Mitnehmerelement
- 61
- ringförmiger Spalt
- 90
- Ausnehmung
- A
- Förderrichtung
- X-X
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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