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Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe mit einem Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass für ein Medium, mit zwei Spindeln, die als Wellen mit zumindest einem außenseitigen Schraubengewinde ausgebildet sind, wobei die Spindeln derart nebeneinander in dem Gehäuse gelagert sind, dass die Schraubengewinde der beiden Spindeln ineinandergreifen, um das Medium von dem Einlass zu dem Auslass zu fördern.
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Schraubenspindelpumpen sind Verdrängerpumpen, in denen zwei, drei oder mehr drehangetriebene Schraubenspindeln ein Medium, insbesondere ein Fluid, innerhalb eines von einem Gehäuse umschlossenen Volumens von einem Einlass zu einem Auslass des Gehäuses fördern. Schraubenspindelpumpen unterscheiden sich unter anderem in der Anzahl der eingesetzten Schraubenspindeln, dem Gewindegang des außenseitigen Schraubengewindes, der Lagerung, der Flutigkeit und der Drehmomentübertragung zwischen den Spindeln.
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Bei einer zweispindeligen Schraubenspindelpumpe wird das Medium durch zwei gegenläufig rotierende Spindeln mit einem linkssteigenden und einem rechtssteigenden Schraubengewinde gefördert. Die Gewindeflanken der einen Spindel laufen in Radialnuten zwischen den Gewindeflanken der anderen Spindel und umgekehrt. Das Medium wird dabei in Förderräumen, die zwischen den Gewindeflanken der Schraubengewinde gebildet werden, in axialer Richtung gefördert.
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Aufgrund der großen Radialkräfte, die auf die Spindeln einer Schraubenspindelpumpe wirken, müssen die Spindeln in radialer Richtung gelagert werden. Die meisten Radiallager können außerdem in begrenztem Umfang Axialkräfte aufnehmen, die beim Fördern des Mediums entstehen.
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Aus der
US 2009/0098003 A1 ist eine zweispindelige und gegenflutige Schraubenspindelpumpe bekannt. Das Medium strömt saugseitig in das Gehäuse über zwei Eintrittsstutzen ein und wird von dem beiden Spindeln von außen nach innen zu einem zentralen, druckseitigen Auslassstutzen gefördert. Beide Spindeln der Schraubenspindelpumpe sind an ihren jeweiligen Enden gelagert. Die Lagerung weist jeweils Gleitlager und/oder Kippsegmentlager in einem kombinierten Axial-/Radiallagergehäuse auf.
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Die
DE 35 14 317 A1 betrifft eine Vakuumpumpe mit einem Rotorpaar, das Gas ansaugt. Die Rotoren sind jeweils auf Wellen angeordnet, die über Steuerzahnräder miteinander gekoppelt sind. Eine Hubkolben-Vakuumpumpe ist mit einer der beiden Wellen der Rotoren verbunden, um von der durch das Rotorpaar gebildeten Schraubenrotor-Vakuumpumpe Gas anzusaugen.
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Die
DE 10 2013 225 327 A1 betrifft eine Lageranordnung zum Lagern eines Verdrängers einer Verdrängerpumpe in einem Gehäuse. Ein erstes Lager ist zum Übertragen einer Kraft in einer Axialrichtung vorgesehen, ein zwischen dem ersten Lager und dem Gehäuse angeordnetes zweites Lager dient zur Übertragung der Radialkräfte. Über einen ersten Lagerring des ersten Lagers wird ein maximaler axialer erster Abstand zwischen dem Lagerring und dem Verdränger festgelegt. Über einen anderen Lagerring, der sich in einem Lagerring des zweiten Lagers abstützt, wird ein zweiter Abstand zwischen dem ersten Lagerring des ersten Lagers und dem Gehäuse festgelegt. Die Differenz der beiden Abstände wird durch ein Distanzstück zwischen den beiden Lagern vorgegeben.
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Die
DE 10 2005 037 118 B3 betrifft eine mehrfach gelagerte, zweiflutige Schraubenspindelpumpe mit wenigstens einer Antriebsspindel oder wenigstens einer Laufspindel, die beidseitig einer Mittenlagerung ineinandergreifende, schraubenförmige Wirkpakete aufweisen. Die Spindel weist die Mittenlagerung abdichtende Gleitringdichtungen auf, die über einen Zuflusskanal und einen Abflusskanal mit einem Lageröl versorgt werden. Während des Betriebs herrscht in der Mittenlagerung ein Öldruck, der höher als der Auslassdruck der Schraubenspindelpumpe ist.
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Nachteilig beim Stand der Technik ist, dass bei schwankenden oder besonders hohen Drücken Axialkraftspitzen nicht hinreichend durch Radiallager allein aufgenommen werden können. Wenn Axial- und Radiallager kombiniert werden, kommt es zu einer unwirtschaftlichen Überdimensionierung der Axiallagerung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenspindelpumpe mit einer hinsichtlich ihres Betriebsverhalten und ihrer Wirtschaftlichkeit verbesserten Lagerung der Spindeln bereitzustellen.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Schraubenspindelpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren offenbart.
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Die Schraubenspindelpumpe mit einem Gehäuse, das einen Einlass und einen Auslass für ein Medium aufweist, mit zwei Spindeln, die als Wellen mit jeweils zumindest einem außenseitigem Schraubengewinde ausgebildet sind, wobei die Spindeln nebeneinander in dem Gehäuse gelagert sind und die Schraubengewinde ineinandergreifen, um das Medium von dem Einlass zu dem Auslass zu fördern, sieht vor, dass jede Spindel in einem Axiallager gelagert ist und die Axiallager einander diagonal gegenüberliegend angeordnet sind.
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Durch die diagonale Anordnung der Axiallager wird eine symmetrische Lagerung in axialer Richtung erzielt. Die auftretenden Axialkräfte werden hierdurch gleichmäßig von den Axiallagern aufgenommen, so dass eine drehrichtungsunabhängige Axiallagerung mit einem minimalen Aufwand an Lagern erreicht wird. Einer möglichen axialen Verschiebung der beiden Spindeln wird durch das jeweilige Axiallager entgegengewirkt. Das Risiko einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Schraubenspindelpumpe und einer Beschädigung der Schraubenspindelpumpe ist dadurch reduziert.
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Bevorzugt betrifft die Erfindung eine Schraubenspindelpumpe mit genau zwei achsparallelen, gegenläufig rotierenden Spindeln, es können auch vierspindelige Schraubenspindelpumpen mit einer korrespondierenden Diagonalanordnung der Axiallager ausgebildet sein.
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Das Axiallager ist an der Spindel derart angeordnet oder ist derart ausgelegt, dass es eine Verschiebung der Spindel in axialer Richtung verhindert. Das Axiallager kann derart gewählt, angeordnet und/oder ausgelegt sein, dass es auch in einem geringen Umfang Radialkräfte aufnehmen kann, alternativ ist das Axiallager so ausgebildet, dass es im Wesentlichen nur Axialkräfte aufnehmen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Spindel in genau einem Axiallager gelagert, so dass mit einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten die Schraubenspindelpumpe aufgebaut werden kann. Die Axiallager können beidseitig wirkend ausgebildet sein, so dass bei der diagonalen Anordnungen der Axiallager an beiden Spindeln in beiden Axialrichtungen eine wirksame Lagerung vorhanden ist.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Axiallager als ein Wälzlager ausgebildet. Besonders bevorzugt sind alle Axiallager als Wälzlager ausgebildet, insbesondere als beidseitig wirkende Axiallager. Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten durch rollende Wälzkörper voneinander getrennt sind. Die Wälzkörper sind in einem Käfig angeordnet, der die Wälzkörper in einem definierten Abstand zueinander hält. Als Wälzkörper können Kugeln und verschiedene Rollentypen wie Zylinderrollen, Kegelrollen, Nadelrollen und Tonnenrollen eingesetzt werden. Vorteilhaft an dem Einsatz von Wälzlagern ist, dass die darin auftretende Reibung sehr gering ist, so dass auch der Verschleiß dieser Lager gering ist. Der Einsatz von Wälzlagern erhöht somit die Wirtschaftlichkeit der Schraubenspindelpumpe.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Spindel in zumindest einem zusätzlichen Radiallager innerhalb des Gehäuses gelagert. Bevorzugt ist jede Spindel in zwei zusätzlichen Radiallagern innerhalb des Gehäuses gelagert, wobei die Radiallager jeweils einer Spindel in Axialrichtung zu beiden Seiten des Schraubengewindes angeordnet sind, so dass die Schraubengewinde zwischen den beiden Radiallagern gelagert sind. Entsprechend liegen die beiden Radiallager jeweils einer Spindel einander gegenüber.
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Die saugseitigen und druckseitigen Radiallager der beiden Spindeln können in einem kombinierten Radiallager angeordnet sein. Das kombinierte Radiallager kann aus einem Radiallagereinsatz mit einer Anzahl einzelner Lagerstellen oder Lagerbuchsen bestehen, die der Anzahl der Spindeln entspricht, damit die Spindeln in den Lagerbuchsen gelagert werden können. Die Lagerstellen des Radiallagereinsatzes sind für die Druckseite und die Saugseite vorteilhafterweise gleich aufgebaut, so dass eine symmetrische Lagerung ausgebildet wird. Dadurch müssen keine unterschiedlichen Radiallagereinsätze gefertigt und vorrätig gehalten werden.
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Vorteilhafterweise ist zumindest ein Radiallager als ein Gleitlager ausgebildet. Besonders bevorzugt sind alle Radiallager als Gleitlager ausgebildet. Gleitlager eignen sich vorliegend bevorzugt als Radiallager, weil sie neben der Aufnahme von Radialkräften eine axiale Bewegung der Spindeln ermöglichen, so dass die Axialkräfte erst von den Axiallagern aufgenommen werden. Dadurch werden die Radiallager nicht zusätzlich durch Axialkräfte belastet und die Vorteile der diagonalen Anordnung der Axiallager kommen zum Tragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zumindest ein Axiallager und/oder zumindest ein Radiallager in dem Förderstrom des Mediums angeordnet, um mit dem Medium geschmiert zu werden. Es können auch alle Axiallager und Radiallager im Förderstrom sein. Vorzugsweise sind die Axiallager und Radiallager nicht gegenüber dem Medium abgedichtet, sondern ermöglichen ein Eindringen des Mediums. Die mediengeschmierten Axial- und/oder Radiallager liegen vorzugsweise förderrichtungsunabhängig in dem Strom des Mediums, insbesondere einem Hauptförderstrom, nicht in einer Bypassleitung oder einer Zwangsnebenleitung. Die Axial- und/oder Radiallager werden dabei unabhängig von der Förderrichtung der Schraubenspindelpumpe mit dem Medium geschmiert. Dazu sind die Lager beidseitig für das Medium zugänglich ausgebildet.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Schmiernut und/oder Schmiertasche in zumindest einem der Radiallager angeordnet. Mehrere Schmiertaschen und/oder Schmiernuten können gleichmäßig über den Umfang des Radiallagers angeordnet sein, um die Lagerstelle gleichmäßig mit dem Schmiermittel zu versorgen. Die Schmiernut und/oder Schmiertasche sind zur Aufnahme des von der Schraubenspindelpumpe geförderten Mediums ausgebildet. Bevorzugt weisen die Schmiertasche und/oder Schmiernut einen Einlass und einen Auslass auf, der mit dem geförderten Medium in strömungstechnischer Verbindung steht. Dadurch ist es möglich, die Lagerung mit dem geförderten Medium zu schmieren und das Medium während des Betriebes der Schraubenspindelpumpe zu den Lagerstellen zu fördern. Bei einer Rotation der Spindeln in den mit Schmiernuten und/oder Schmiertaschen versehenen Radiallagern wird das geförderte Medium in dem Lagerspalt zwischen der Spindel und dem Radiallager verteilt. Eine mediengeschmierte Innenlagerung der Spindeln ist dadurch möglich, gesonderte Schmiermittel und eine Abdichtung der Lagerstellen sind nicht mehr erforderlich. Die Schmiertaschen und/oder Schmiernuten haben den Vorteil, dass sie die Schmierung der Radiallager mit dem geförderten Medium verbessern. Bevorzugt ist die zumindest eine Schmiernut in Axialrichtung des Radiallagers ausgebildet. Dies ermöglicht einen schnellen Transport des Mediums innerhalb der Schmiernut oder Schmiertasche. Die Schmiernut kann sich über die gesamte Länge des Radiallagers erstrecken, so dass an den Stirnseiten das Medium eintreten und austreten kann und die Schmierung entlang der gesamten Länge des Radiallagers sichergestellt ist.
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Bevorzugt liegt zumindest ein Axiallager an einem Radiallager an. Es können auch alle Axiallager an jeweils einem Radiallager anliegen. Dies ist vorteilhaft, weil eine Drehung der Wälzkörper in dem Axiallager das Medium in das Axiallager hinein und heraus fördert. Diese Pumpwirkung verstärkt die Eigenschmierung der Axiallager und sorgt bei anliegenden, insbesondere bei unmittelbar aneinander anliegenden Lagern dafür, dass das Axiallager das Medium aus dem Medienstrom zu dem Radiallager fördert und insbesondere in den Lagerspalt zwischen Radiallager und Spindel fördert. Sind Schmiernuten oder Schmiertaschen mit Einlässen zwischen dem Axiallager und dem Radiallager angeordnet, wird das geförderte Medium in diese Einlässe gedrückt, wodurch sich der Schmiermitteldurchsatz erhöht und die Schmierung verbessert wird.
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Bevorzugt ist das Axiallager auf der dem Schraubengewinde abgewandten Seite des Radiallagers angeordnet, um einen Transport des Mediums in den Lagerspalt des Radiallagers zu erleichtern, insbesondere wenn das Axiallager als Wälzlager ausgebildet ist. Anders ausgedrückt ist zumindest an einem Endabschnitt zumindest einer Spindel ein Axiallager näher als ein Radiallager an einem Ende des Endabschnittes der Spindel angeordnet. Durch eine Anordnung der Radiallager nahe an den Schraubengewinden, beispielsweise auf einem Wellenabsatz oder einem Wellenbund, wird sichergestellt, dass eine Durchbiegung der Spindeln zwischen jeweils zwei Radiallagern gering gehalten wird. Die Axiallager sind weiter weg von dem zumindest einem außenseitigen Schraubengewinde angeordnet. Die Endabschnitte der Spindeln sind beispielsweise gewindelose Abschnitte der Spindeln, die dazu vorgesehen sind, in einem Lager gelagert zu werden oder ein Lager aufzunehmen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Schraubenspindelpumpe einen Direktantrieb zum Antreiben einer der Spindeln auf. Zur Drehmomentübertragung von der angetriebenen Spindel auf die nicht angetriebene Spindel kann ein Getriebe vorgesehen sein, das einen berührungsfreien Lauf der Schraubengewinde sicherstellt.
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Bevorzugt ist die Schraubenspindelpumpe einflutig ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Medium in nur einer Richtung axial gefördert wird. Bei einflutigen Schraubenspindelpumpen können im Gegensatz zu doppelflutigen Schraubenspindelpumpen förderungsbedingte Axialkräfte nicht durch eine gegenflutige Anordnung ausgeglichen werden, allerdings ist die einflutige Schraubenspindelpumpe in der Drehrichtung ohne Verluste umkehrbar, wodurch eine größere Flexibilität beim Einbau und inder Verwendung erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung der Axiallager ist deshalb bei einflutigen Schraubenspindelpumpen besonders vorteilhaft.
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Das Gehäuse der Schraubenspindelpumpe weist in einer Ausführungsform der Erfindung genau einen Einlass und/oder genau einen Auslass für das Medium auf. Der Einlass und/oder Auslass können durch zumindest ein Rohr und/oder zumindest eine Kammer gebildet sein, das oder die einen Flansch aufweisen kann, der es ermöglicht, die Pumpe mit einem Rohr zum Transport des Mediums zu verbinden.
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In einer Variante der Erfindung ist ein Einlass- und/oder Auslassstutzen senkrecht zu der Längserstreckung der Spindeln ausgerichtet, wobei der Stutzen mit einer saugseitigen oder druckseitigen Sammelkammer in strömungstechnischer Verbindung steht. Die Kammer kann in Strömungsrichtung vor oder nach den Spindeln angeordnet sein. Der Einlassstutzen kann quer zu der axialen Ausrichtung der Spindeln ausgerichtet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Förderrichtung der Schraubenspindelpumpe umkehrbar. Die Axial- und/oder Radiallagerungen sind bevorzugt förderrichtungsunabhängig und/oder drehrichtungsunabhängig ausgebildet. Bevorzugt sind die sich diagonal gegenüberliegenden Axiallager und/oder sich gegenüberliegende Radiallager identisch aufgebaut, so dass beidseitig der Schraubengewinde gleiche Lagerungen vorhanden sind, die nur einmal gedreht werden müssen, um auf der anderen Seite eingesetzt zu werden. Die Lageranordnung weist bevorzugt eine Punktsymmetrie auf. Der Symmetriepunkt ist bei einer zweispindeligen Schraubenspindelpumpe bevorzugt ein Punkt mittig zwischen den Schraubengewinden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 - einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe und
- 2 - eine Querschnittansicht durch eine Spindellagerung gemäß 1.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einflutigen Schraubenspindelpumpe 1. Die Schraubenspindelpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem zwei achsparallele, gegenläufige Spindeln 3, 4 gelagert sind. Das Gehäuse 2 weist einen saugseitigen Einlass 22 und einen druckseitigen Auslass 21 auf. Sowohl an dem Einlass 22 als auch an dem Auslass 21 ist jeweils ein Flansch an einem Stutzen angeordnet, wobei in der 1 nur der Einlassstutzen mit dem Einlassflansch 22b zu erkennen ist, über den die Schraubenspindelpumpe 1 mit vorgeschalteten Einrichtungen oder Saugleitungen gekoppelt werden kann. Der Auslassstutzen liegt in der dargestellten Ausführungsform oberhalb der Schnittebene, über einen Auslassflansch kann die Pumpe mit nachgeordneten Einrichtungen verbunden werden. Der Einlass 22 für das in die Schraubenspindelpumpe 1 eintretende Medium weist eine Einlasskammer 22a auf, die in axialer Richtung der Spindeln 3, 4 diesen vorgelagert ist. Der Auslass 21 des Gehäuses 2 für das aus der Schraubenspindelpumpe 1 austretende Medium weist eine Auslasskammer 21a auf, von der ein Stutzen oder ein Auslassflansch abzweigen, durch den dann das geförderte Medium austreten kann. Saugseitig vergrößert sich die Einlasskammer 22a von dem Flansch 22b in Richtung auf die Spindeln 3,4. Der Aufbau der Schraubenspindelpumpe 1 kann aber ebenso umgekehrt ausgebildet sein und den Einlass auf der Seite des Auslasses und den Auslass auf der Seite des Einlasses der dargestellten Ausführungsform mit einer sich zum Auslassflansch hin verjüngenden Auslasskammer aufweisen.
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Die Schraubenspindelpumpe 1 weist eine erste, angetriebene Spindel 3 auf, deren eines Spindelende 32 durch eine abgedichtete Öffnung in dem Gehäuse 2 herausgeführt ist. An diesem Spindelende 32 kann ein nicht dargestellter Antrieb, z.B. ein Direktantrieb angeordnet werden, um die erste Spindel 3 anzutreiben. Über ein nicht dargestelltes Getriebe, beispielsweise zwei Zahnräder mit gleicher Zähnezahl, kann das Drehmoment der angetriebenen ersten Spindel 3 auf die zweite Spindel 4 übertragen. Beide Spindeln 3, 4 weisen außenseitige Schraubengewinde 31, 41 auf, eine gleiche Steigung aufweisen und miteinander kämmen, so dass das Medium bei Drehung der Spindeln 3, 4 von dem Einlass 22 zu dem Auslass 21 gefördert wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die zweite Spindel 4 über die Schraubengewinde 31, 41 angetrieben wird.
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Die Spindeln 3, 4 sind innerhalb des Gehäuses 2 an ihren einlassseitigen Endabschnitten in Radiallagern 6.1, 6.2 gelagert. Auslassseitig ist die angetriebene erste Spindel 3 an einem Wellenabsatz in einem Radiallager 6.2 und einem zusätzlichen Axiallager 5.2 gelagert. An den Wellenabsatz schließt sich der aus dem Gehäuse 2 herausgeführte Wellenabschnitt mit dem Spindelende 32 an. Die zweite Spindel 4 ist an ihrem auslassseitigen Wellenende nur in dem Radiallager 6.1 gelagert. Die Radiallager6.1, 6.2 sind in dem Ausführungsbeispiel als Gleitlager ausgebildet. Einlassseitig ist an der zweiten Spindel 4 zusätzlich ein Axiallager 5.1 angeordnet, um auftretende Axialkräfte über eine Axiallageraufnahme 8.1 in das Gehäuse 2 abzuleiten. Korrespondierend ist auslassseitig ein zweites Axiallager 5.2 zur Abstützung der ersten Spindel 3 in einer weiteren Axiallageraufnahme 8.2 gelagert. Axialkräfte, die während des Betriebes der Schraubenspindelpumpe 1 entstehen und auf die Spindeln 3, 4 wirken, werden über die beiden diagonal angeordneten Axiallager 5.1, 5.2 über die jeweiligen Axiallageraufnahmen 8.1, 8.2 in das Gehäuse 2 abgeleitet. Sowohl die als Wälzlager ausgebildeten Axiallager 5.1, 5.2 als auch die als Gleitlager ausgebildeten Radiallager 6.1, 6.2 sind in dem Strom des Mediums angeordnet. Jeder Spindel 3, 4 ist nur genau ein Axiallager 5.1, 5.2 zugeordnet, die Axiallager 5.1, 5.2 können beidseitig wirkend ausgebildet sein und sind über einen Wellenbund und einer Wellenmutter an der jeweiligen Spindel 3, 4 festgelegt.
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Beide Spindeln 3, 4 sind jeweils in einem kombinierten Radiallager 6.1 und 6.2 gelagert, die in dem Gehäuse 2 festgelegt sind. Die kombinierten Radiallager 6.1, 6.2 sind Gleitlager mit einem gemeinsamen Lagerkörper 6 für beide Spindeln 3, 4, die Lagerstellen sind in dem Ausführungsbeispiel in dem Lagerkörper 6 ausgebildet, alternativ können Lagerbuchsen in dem Lagerkörper 6 eingesetzt sein. Die kombinierten Radiallager 6.1 und 6.2 sind in dem Strom des Mediums angeordnet. Die beiden Axiallager 5.1, 5.2 liegen außen an dem jeweiligen Radiallager 6.1, 6.2 an. Das geförderte Medium wird von dem Einlass 22 durch die Kammer 22a zu dem ersten, einlassseitigen Axiallager 5.1 und dem einlassseitigen Radiallager 6.1 geleitet. Durch das erste Axiallager 5.1 hindurch wird gefördertes Medium zu der Lagerstelle der zweiten Spindel 4 in dem Radiallager 6.2 geleitet, das einlassseitige Radiallager 6.1 der ersten Spindel 3 liegt unmittelbar in dem Medienstrom. Die Ausgestaltung des ersten Axiallagers 5.1 als Wälzlager verstärkt der Zustrom des geförderten Mediums aufgrund der unmittelbaren Nachbarschaft der beiden Lager und des Pumpeffektes durch die Wälzlagerkörper in dem Axiallager 5.1. Das Gehäuse 2 bildet zwischen dem Lagerkörper 6 der Radiallager 6.1, 6.2 und den Schraubengewinden 31, 41 jeweils einen Freiraum 9 aus. Die Wellendurchmesser der Spindeln 3, 4 sind in diesem Freiraum 9 kleiner als in dem Lagerkörper 6. Gefördertes Medium tritt zudem durch Ausnehmungen in dem Gehäuse 2 von der Einlasskammer 22a in den 9 Freiraum mit den Wellenabsätzen 32, 42 und wird durch die Drehung der Schraubengewinde 31, 41 zu dem auslassseitigen Freiraum 9 und damit zu den Lagerstellen der auslassseitigen Radiallager 6.1, 6.2 geleitet. Die auslassseitigen Radiallager 6.1, 6.2 liegen mit der den Schraubengewinden 31, 41 zugewandten Stirnseiten ebenfalls unmittelbar in dem geförderten Medienstrom, das auslassseitige Axiallager 5.2 liegt in Strömungsrichtung hinter dem Radiallager 6.2. An den Radiallagern 6.1, 6.2 sind stirnseitig Einlässe 72 und Auslässe 71 für Schmiernuten oder Schmiertaschen ausgebildet, deren Funktion und Aufbau weiter unten erläutert wird.
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2 zeigt einen Schnitt durch das kombinierte Radiallager 6.1, 6.2 und das Gehäuse 2 der Schraubenspindelpumpe 1 aus 1 mit Blick auf das Axiallager 5.2. Das Radiallager besteht aus einem Lagerkörper 6 mit zwei Bohrungen 63, 64 zur Ausbildung der Lagerstellen für das Wellenende der zweiten Spindel 4 und den Wellenabsatz der ersten Spindel 3. Der Lagerkörper 6 ist in dem Gehäuse 2 eingesetzt und dort festgelegt. In dem Gehäuse 2 sind den Lagerkörper 6 umgebende Ausnehmungen 25 ausgebildet. Einlassseitig tritt das zu fördernde Medium durch den Einlass 22 in die Einlasskammer 22a und wird zu den Lagern 6.1, 6.2, 5.1 transportiert. Durch die Lager und insbesondere durch die Freiräume 25 wird das Medium durch den Freiraum 9 zu den Schraubengewinden 31, 41 und durch diese zu dem auslassseitigen Freiraum 9 transportiert. Auslassseitig tritt das geförderte Medium unter Druck aus dem Freiraum 9 zwischen den Schraubengewinden 31, 41 und den auslassseitigen Radiallagern 6.1, 6.2 durch die Ausnehmungen 25 und zu einem geringen Teil durch die Lager 6.1, 6.2, 5.2 in die Auslasskammer 21a und von dort aus der Pumpe.
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In beiden Bohrungen 63, 64 des Lagerkörpers 6 sind jeweils zwei Schmiernuten 7 ausgebildet. Die Nuten 7 verlaufen in axialer Richtung und münden an den Stirnseiten des Lagerkörpers 6, so dass gefördertes Medium als Schmiermittel eingesetzt werden kann, unabhängig von der Förderrichtung und Drehrichtung der Pumpe. Es können auch mehr als zwei Schmiernuten 7 in den Bohrungen 63, 64 oder ggf. in Lagerbuchsen ausgebildet sein, die bevorzugt gleichmäßig über den Umfang der Bohrung 63, 64 verteilt angeordnet sind. Die Nuten 7 weisen einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf. In die Schmiernuten 7 kann, wie oben beschrieben, das geförderte Medium durch die stirnseitigen Einlässe 72 eintreten, um das Medium gleichmäßig zwischen den Spindeln 3, 4 und den Lagerstellen des kombinierten Radiallagers 6.2 zu verteilen, sodass eine hinreichende und gleichmäßige Schmierung bewirkt wird.
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Im Querschnitt können die Nuten auch eine andere Form aufweisen. Es können auch Schmiertaschen in den Bohrungen ausgebildet sein, die in strömungstechnischer Verbindung mit dem Förderstrom stehen, also mit einem Einlass und Auslass versehen sind.
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Die beschriebene Ausführungsform der Schraubenspindelpumpe 1 ermöglicht mit nur zwei Axiallagern 5.1, 5.2 eine drehrichtungsunabhängige und damit förderrichtungsunabhängige Konstruktion der Lagerung. Alle Lager liegen in dem Förderhauptstrom und sind vollständig mediengeschmiert. Die Lagerkörper 6 sind auswechselbar in dem Gehäuse 2 gelagert, so dass sie leicht austauschbar sind, sollten sie durch Verschleiß ersetzt oder an eine andere Ausführungsform mit anderen Spindeln 3, 4 angepasst werden müssen. Die Lagerkörper 6 sind in einer Gehäusewand 26 mit den Ausnehmungen 25 befestigt, so dass der gesamte Strom des geförderten Mediums auf die Stirnseiten der Radial- und Axiallager 5.1, 5.2, 6.1, 6.2 auftrifft und eine Medienschmierung ermöglicht. Die diagonale Anordnung der Axiallager 5.1, 5.2 mit einem Lager auf der Druckseite der ersten Spindel 3 und einem Lager auf der Saugseite der zweiten Spindel 4, jeweils auf der den Schraubengewinden 31, 42 abgewandten Seiten der Radiallager 6.1, 6.2, gewährleisten eine auf beiden Lagerseiten gleichartigen Lageraufbau mit drehrichtungs- und damit förderrichtungsunabhängigen Lager- und Schmiereigenschaften. Bei einer Ausgestaltung der Axiallager 5.1, 5.2 als Wälzlager wird der durch die Wälzkörper erzeugte Pumpeffekt für die Verbesserung der Schmierung der Radialgleitlager 6.1, 6.2 ausgenutzt. Die Lagerung ist punktsymmetrisch aufgebaut, so dass auch bei einer Drehrichtungsumkehr der Spindeln eine korrespondierende Kräfteverteilung in der Lagerung erhalten bleibt. Der jeweilige Einlass der einen Förderrichtung wird dann der Auslass bei umgekehrter Förderrichtung und umgekehrt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schraubenspindelpumpe
- 2
- Gehäuse
- 21
- Auslass
- 21a
- Auslasskammer
- 22
- Einlass
- 22a
- Einlasskammer
- 22b
- Flansch
- 26
- Gehäusewand
- 3, 4
- Spindeln
- 31, 41
- Schraubengewinde
- 5.1, 5.2
- Axiallager
- 6
- Lagerkörper
- 6.1, 6.2
- Radiallager
- 63
- Bohrung
- 64
- Bohrung
- 7
- Schmiernut
- 71
- Auslass
- 72
- Einlass
- 8.1
- Axiallageraufnahme
- 8.2
- Axiallageraufnahme
- 9
- Freiraum
