DE102012002816B4 - Schraubenspindelpumpe - Google Patents
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Abstract
Schraubenspindelpumpe, mit einem einen Förderraum umgebenden Pumpengehäuse, in dem eine Antriebsspindel und wenigstens eine gegenläufige Laufspindel aufgenommen sind, deren Lagerstellen außerhalb des Förderraums in einem Lagerelement angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (15) einen ersten, an den Förderraum angebundenen im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (16) und einen zweiten, im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (17) mit Ausnehmungen (21, 22) für Wälz- oder Gleitlager aufweist, wobei der erste und der zweite Lagerdeckelabschnitt (16, 17,) lediglich über zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen (19, 20) miteinander verbunden sind und ansonsten einen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Ausnehmungen (21, 22) für Wälz- oder Gleitlager in dem zweiten Lagerdeckelabschnitt (17) in einem mittleren Abschnitt (23) angeordnet sind, der lediglich durch Stege (24) mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (17) verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe, mit einem einen Förderraum umgebenden Pumpengehäuse, in dem eine Antriebsspindel und wenigstens eine gegenläufige Laufspindel aufgenommen sind, deren Lagerstellen außerhalb des Förderraums in einem Lagerelement angeordnet sind.
- Eine gattungsgemäße Schraubenspindelpumpe ist aus der
DE 60 2004 004 309 T2 bekannt, dasselbe gilt für dieDE 10 2005 025 816 A1 . - Die
DD 2 00 349 A1 - Bei herkömmlichen Schraubenspindelpumpen, die zur Förderung heißer Medien vorgesehen sind, sind besondere Maßnahmen erforderlich, um eine Überhitzung der Lagerstellen und gegebenenfalls eines Getriebes zu verhindern.
-
1 zeigt eine herkömmliche Schraubenspindelpumpe1 in einer geschnittenen Ansicht, mit einem einen Förderraum2 umgebenden Pumpengehäuse3 , in dem eine Antriebsspindel4 und eine gegenläufige Laufspindel5 aufgenommen sind. Lagerstellen6 der Spindeln4 ,5 sind außerhalb des Förderraums2 in einem Lagergehäuse7 aufgenommen. Bei derartigen Schraubenspindelpumpen ist das Pumpengehäuse3 über axiale Stege mit dem Lagergehäuse7 verbunden. Die Stege zwischen Pumpenkörper und Lagergehäuse verringern den Wärmefluss in die Lagerstellen, wodurch die Betriebstemperatur der Lager niedrig gehalten wird. Allerdings verursacht der Temperaturgradient zwischen dem Pumpenkörper und dem Lagergehäuse bzw. dem Lagerbereich unterschiedliche radiale Temperaturdehnungen. Diese Temperaturdehnungen lösen Biegespannungen in den Lagerarmen und Spannungskonzentrationen an den Übergangsstellen zu dem Lagergehäuse aus. Bei der in1 gezeigten Schraubenspindelpumpe für Hochtemperaturanwendungen sind die Lagerarme verlängert, um hohen Biegespannungen entgegenzuwirken. Allerdings erhöht sich dadurch der Abstand gegenüberliegender Lager der Spindeln4 ,5 , weshalb der zulässige Differenzdruck der Schraubenspindelpumpe reduziert werden muss. - Durch die starke axiale Versetzung der Lager nach außen kann somit zwar eine betriebssichere Temperatur an den Lagerstellen bzw. in einem Getriebe gewährleistet werden, andererseits muss der Differenzdruck einer derartigen Pumpe im Vergleich zu einer Niedertemperaturausführung deutlich reduziert werden, um eine ungewünschte Erhöhung mechanischer Spannungen im Lagerdeckel zu vermeiden.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe anzugeben, die für geförderte Medien mit erhöhter Temperatur geeignet ist, ohne dass die Lagerstellen übermäßig nach außen versetzt werden müssen.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Lagerelement einen ersten, an den Förderraum angebundenen im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt und einen zweiten, im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt mit Ausnehmungen für Wälz- oder Gleitlager aufweist, wobei der erste und der zweite Lagerdeckelabschnitt lediglich über zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen miteinander verbunden sind und ansonsten einen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Ausnehmungen für Wälz- oder Gleitlager in dem zweiten Lagerdeckelabschnitt in einem mittleren Abschnitt angeordnet sind, der lediglich durch Stege mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt verbunden ist.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auf eine Erhöhung der Lagerabstände verzichtet werden kann, indem anstelle der herkömmlichen axialen Lagerarme radiale Lagerarme verwendet werden, bei denen der Wärmefluss zumindest teilweise in radialer Richtung verläuft. Ein derartiger Wärmefluss wirkt sich nicht nachteilig auf die mechanischen Spannungen in dem Lagerelement aus.
- Durch die vorgesehene Trennung des Lagerelements in einen ersten Lagerdeckelabschnitt und einen zweiten Lagerdeckelabschnitt, die lediglich über vergleichsweise kleine Kontaktflächen miteinander verbunden sind, ist gewährleistet, dass der Wärmefluss zu den Lagerstellen wesentlich geringer ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Lagerdeckel, gleichzeitig wird das Auftreten von Spannungskonzentrationen vermieden, so dass mit der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe deutlich höhere Differenzdrücke erzielt werden können. Eine Reduzierung der Differenzdrücke aufgrund übermäßiger Lagerabstände ist in vorteilhafter Weise nur marginal erforderlich.
- Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen für Wälz- oder Gleitlager in dem zweiten Lagerdeckelabschnitt in einem mittleren Abschnitt angeordnet sind, der lediglich durch Stege mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt verbunden ist. Durch diesen Aufbau wird erzielt, dass der mittlere Abschnitt, in dem Wälz- oder Gleitlager aufgenommen sind, zumindest teilweise thermisch von dem zweiten ringförmigen Lagerdeckelabschnitt entkoppelt ist. Der mittlere Abschnitt weist somit Aussparungen auf, so dass die Stege hauptsächlich in Lastrichtung zur Versteifung dienen, so dass der mittlere Abschnitt auftretenden Prozesslasten entgegenwirken kann. Der zweite im Wesentlichen ringförmige Lagerdeckelabschnitt kann sich jedoch in Radialrichtung flexibel dehnen, dementsprechend entstehen keine bzw. lediglich vernachlässigbare Biegespannungen.
- Vorzugsweise kann der mittlere Abschnitt der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe so ausgebildet sein, dass er an zwei gegenüberliegenden Seiten über jeweils zwei voneinander beabstandete Stege mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt verbunden ist. Auf diese Weise wird die gewünschte thermische Entkopplung bewirkt, zudem kann sich der ringförmige Lagerdeckelabschnitt bei Erwärmung nach außen dehnen.
- Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe kann die Position der Stege und der Kontaktflächen zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerdeckelabschnitt näherungsweise um 90° verdreht sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Wärmefluss von dem ersten ringförmigen Lagerdeckelabschnitt über die Kontaktfläche zum zweiten ringförmigen Lagerdeckelabschnitt und entlang dieses Lagerdeckelabschnitts näherungsweise 90° in Radialrichtung verläuft, von dort geht der Wärmefluss weiter bis zu den Lagerstellen.
- Ein noch besseres Temperaturverhalten lässt sich erzielen, wenn der mittlere Abschnitt des zweiten Lagerdeckelabschnitts von einem Medium durchströmbare Kühlbohrungen aufweist. Dadurch kann eine kontrollierte Abkühlung erreicht werden, wodurch die Temperatureinleitung in die Lagerstellen weiter reduziert werden kann.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann der mittlere Abschnitt im Wesentlichen rechteckig oder quaderförmig ausgebildet sein. Eine rechteckige Ausbildung des mittleren Abschnitts wird bevorzugt, wenn zwei Ausnehmungen für Gleit- oder Wälzkörper vorgesehen sind. Bei anderen Varianten kann der mittlere Abschnitt jedoch auch rund oder zumindest näherungsweise dreieckig ausgebildet sein, beispielsweise bei einer Schraubenspindelpumpe mit einer Antriebsspindel und zwei Laufspindeln.
- Eine besonders gute mechanische Kopplung ergibt sich, wenn die beiden Lagerdeckelabschnitte der erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe miteinander verschraubt sind.
- Die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe kann sowohl als einflutige als auch als doppelflutige Pumpe ausgebildet sein.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine herkömmliche Schraubenspindelpumpe in einer geschnittenen Ansicht; -
2 eine erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe in einer geschnittenen Seitenansicht; -
3 eine Vorderansicht der Schraubenspindelpumpe von2 ; -
4 eine perspektivische Ansicht eines Lagerelements; -
5 eine Draufsicht des Lagerelements von4 ; und -
6 einen Schnitt durch das Lagerelement entlang der Linie VI-VI von5 . - Die in
2 in einer geschnittenen Ansicht und in3 in einer Seitenansicht gezeigte Schraubenspindelpumpe8 umfasst einen Einlass9 für ein Fördermedium sowie ein Pumpengehäuse10 , das einen Förderraum umgibt und in dem eine Antriebsspindel11 und eine Laufspindel12 aufgenommen sind. Die Schraubenspindelpumpe8 weist eine Außenlagerung auf, das heißt Lagerstellen13 ,14 befinden sich außerhalb des Förderraums. Die Lagerstelle13 befindet sich in einem Lagerelement15 , das als Lagerdeckel ausgebildet ist und einen ersten Lagerdeckelabschnitt16 und einen zweiten Lagerdeckelabschnitt17 umfasst. - Nach dem Passieren des durch die Antriebsspindel
11 und die Laufspindel12 gebildeten Spindelpakets verlässt das geforderte Medium die Pumpe über einen Auslass18 . -
4 zeigt das Lagerelement15 in einer perspektivischen Ansicht,5 zeigt das Lagerelement15 in einer Draufsicht und6 zeigt das Lagerelement15 entlang der Linie VI-VI von5 geschnitten. Das Lagerelement15 wird unter Bezugnahme auf die4 ,5 und6 beschrieben. - Das als Lagerdeckel ausgebildete Lagerelement
15 besteht aus dem ersten Lagerdeckelabschnitt16 , der zum Förderraum weist sowie aus dem zweiten Lagerdeckelabschnitt17 , der nach außen weist. In der geschnittenen Ansicht von6 erkennt man, dass beide Lagerdeckelabschnitte16 ,17 lediglich über Kontaktflächen19 ,20 miteinander verbunden sind. - Beide Lagerdeckelabschnitte
16 ,17 weisen in Axialrichtung Ausnehmungen21 ,22 auf. Im montierten Zustand werden die Ausnehmungen21 in dem ersten Lagerdeckelabschnitt16 von der Antriebsspindel11 und der Laufspindel12 durchsetzt, in den Ausnehmungen22 des zweiten Lagerdeckelabschnitts17 sind Wälzlager angeordnet, durch die die beiden Spindeln gelagert sind. -
5 zeigt, dass der zweite Lagerdeckelabschnitt17 einen mittleren Abschnitt23 aufweist, der die Ausnehmungen22 für Wälzlager aufweist. Der mittlere Abschnitt23 ist an zwei gegenüberliegenden Seiten über jeweils zwei parallele Stege24 mit einem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt verbunden. Der Lagerdeckelabschnitt17 umfasst somit einen äußeren, ringförmigen Abschnitt und den mittleren Abschnitt23 , der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel quaderförmig ausgebildet ist, wobei Stege24 die Verbindung herstellen. - Der ringförmige Lagerdeckelabschnitt
17 weist an gegenüberliegenden Seiten Durchgangslöcher25 auf, um die beiden Lagerdeckelabschnitte16 ,17 miteinander zu verbinden. Die Position der Kontaktflächen19 ,20 und die Position der Stege24 ist um etwa 90° zueinander verdreht. - In der perspektivischen Ansicht von
4 erkennt man ferner, dass der mittlere Abschnitt23 Kühlbohrungen26 aufweist, die von einem Kühlmedium durchströmbar sind. - Im eingebauten Zustand ist der erste Lagerdeckelabschnitt
16 an das Pumpengehäuse10 angebunden, das mit hohen Temperaturen beaufschlagt wird. Die Kontaktflächen19 ,20 sind klein gewählt, so dass ein Wärmeübergang nur in diesem begrenzten Bereich möglich ist. - In dem zweiten Lagerdeckelabschnitt
17 sind die Ausnehmungen22 vorgesehen, in denen Wälzlager, bei anderen Varianten auch Gleitlager, aufgenommen sind. Daneben weist dieser Lagerdeckelabschnitt17 zwischen den Stegen24 jeweils Aussparungen27 ,28 auf. Die Stege24 wirken als versteifende Verbindungen in Lastrichtung. In der Richtung, in der keine Belastung auftritt, ist der mittlere Abschnitt23 von dem tragenden Bereich des Lagerdeckelabschnitts16 getrennt. Dadurch wird eine flexible Dehnung in der durch die Pfeile29 angegebenen Richtung ermöglicht, wodurch Spannungen aufgrund unterschiedlicher radialer Wärmedehnungen minimiert werden können. Die Kopplung der beiden Lagerdeckelabschnitte16 ,17 erfolgt in einer Richtung, in der keine wesentliche Belastung auftritt. Dadurch werden unerwünschte Zwangskräfte vermieden und eine gewünschte Ausdehnung ermöglicht. - In
4 ist der Wärmefluss schematisch durch Pfeile30 ,31 dargestellt. Der Pfeil31 zeigt, dass der Wärmefluss teilweise in Radialrichtung verläuft.
Claims (7)
- Schraubenspindelpumpe, mit einem einen Förderraum umgebenden Pumpengehäuse, in dem eine Antriebsspindel und wenigstens eine gegenläufige Laufspindel aufgenommen sind, deren Lagerstellen außerhalb des Förderraums in einem Lagerelement angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (
15 ) einen ersten, an den Förderraum angebundenen im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (16 ) und einen zweiten, im Wesentlichen ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (17 ) mit Ausnehmungen (21 ,22 ) für Wälz- oder Gleitlager aufweist, wobei der erste und der zweite Lagerdeckelabschnitt (16 ,17 ,) lediglich über zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen (19 ,20 ) miteinander verbunden sind und ansonsten einen Abstand zueinander aufweisen, wobei die Ausnehmungen (21 ,22 ) für Wälz- oder Gleitlager in dem zweiten Lagerdeckelabschnitt (17 ) in einem mittleren Abschnitt (23 ) angeordnet sind, der lediglich durch Stege (24 ) mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (17 ) verbunden ist. - Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (
23 ) an zwei gegenüberliegenden Seiten über jeweils zwei voneinander beabstandete Stege (24 ) mit dem ringförmigen Lagerdeckelabschnitt (17 ) verbunden ist. - Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Stege (
24 ) und der Kontaktflächen (19 ,20 ) zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerdeckelabschnitt (16 ,17 ) näherungsweise um 90° verdreht ist. - Schraubenspindelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (
23 ) von einem Medium durchströmbare Kühlbohrungen (26 ) aufweist. - Schraubenspindelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (
23 ) im Wesentlichen rechteckig oder quaderförmig ausgebildet ist. - Schraubenspindelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerdeckelabschnitte (
16 ,17 ) miteinander verschraubt sind. - Schraubenspindelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als einflutige oder doppelflutige Pumpe ausgebildet ist.
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