DE1142108B

DE1142108B - Screw pump

Info

Publication number: DE1142108B
Application number: DEL25963A
Authority: DE
Inventors: Jozsef Magyar; Ferenc Simon
Original assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Current assignee: Licencia Talalmanyokat Ertekesito Vallalat
Priority date: 1956-10-12
Filing date: 1956-10-12
Publication date: 1963-01-03

Description

Schraubenpumpe Ein bedeutender Nachteil der bekannten Schraubenpumpen ist, daß ihre mit einem speziellen Profil ausgebildeten Schraubenspindeln nach kurzem Betrieb bereits zu einem Grade abgenutzt werden, daß das weitere Arbeiten der Pumpe mit schlechtem Wirkungsgrad erfolgt. Hauptsächlich diesem, von der unrichtigen Profilausbildung ihrer Spindeln herrührenden Mangel ist es zuzuschreiben, daß sie sich nicht derart verbreiten konnten, wie dies mit Rücksicht auf die übrigen Vorteile der Schraubenpumpen angezeigt gewesen wäre.Screw pump A significant disadvantage of the known screw pumps is that their screw spindles designed with a special profile after a short time Operation already worn out to such an extent that further working the pump takes place with poor efficiency. Mainly this one, from the incorrect profile training Its spindles deficiency is responsible for the fact that they are not so could spread how this with regard to the other advantages of screw pumps would have been indicated.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenpumpe mit einer Antriebsspindel und zwei dazu achsparallelen Dichtungsspindeln, wobei die Drehachsen der drei Spindeln in einer Ebene liegen und jede Spindel mit zwei konvexen bzw. konkaven, im Stirnschnittprofil symmetrischen Schraubenzähnen mit Zykloidenflanken versehen ist.The invention relates to a screw pump with a drive spindle and two axially parallel sealing spindles, the axes of rotation of the three spindles lie in one plane and each spindle with two convex or concave, in the face section profile symmetrical screw teeth is provided with cycloid flanks.

Bei einer bekannten Pumpe ähnlicher Art mit zwei gleichen Schraubenrotoren werden die Zahnflanken der Schraubenzähne, im Stirnschnittprofil gesehen, aus Epizykloiden und daran anschließenden Hypozykloiden mit dazwischengeschalteten Kreisbögen gebildet. Die zwei Rotoren berühren einander nur in einer einzigen Eingriffslinie. Bei anderen bekannten, mit einer Arbeitsspindel und zwei Dichtungsspindeln, aber mit im Stimschnittprofil unsymmetrischen Zahnflanken der Schraubenzähne versehenen Schraubenpumpe sind konvexe Flanken des Arbeitsrotors und der Dichtungsrotoren durch Evolventen gebildet, die zum Zahnfuß hin durch verlängerte Zykloiden ersetzt sind. Die konkaven Flanken der Schraubenzähne sind zykloidisch. Auch hierbei berühren sich zwei Spindeln jeweils nur längs einer einzigen Eingriffslinie. Der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe ist dabei schlechter, als wenn zwei Eingriffslinien vorhanden wären.In a known pump of a similar type with two identical screw rotors the tooth flanks of the screw teeth, seen in the face profile, are made of epicycloids and subsequent hypocycloids with circular arcs in between. The two rotors only touch each other in a single line of action. With others known, with a working spindle and two sealing spindles, but with the face cut profile unsymmetrical tooth flanks of the screw teeth provided screw pumps are convex Flanks of the working rotor and the seal rotors formed by involutes, the are replaced by elongated cycloids towards the root of the tooth. The concave flanks of the Screw teeth are cycloidal. Here, too, two spindles touch each other only along a single line of action. The volumetric efficiency of the pump is worse than if there were two lines of action.

Eine Berührung mit zwei Eingriffslinien ist aber schon bei einer Schraubenpumpe mit einem Arbeitsrotor und zwei Dichtungsrotoren gezeigt, bei der der Arbeitsrotor konvexe Schraubenzähne und die Dichtungsrotoren konkave Zähne haben. Die Zahnflanken des Arbeitsrotors sind im Profil als Epizykloiden ausgebildet. Nähere Einzelheiten über die Form der Schraubenzahnflanken der Dichtungsrotoren sind nicht bekannt, doch vermutlich handelt es sich hierbei auch um Zykloiden.A contact with two lines of action is, however, already in the case of a screw pump shown with a working rotor and two seal rotors, in which the working rotor have convex screw teeth and the seal rotors have concave teeth. The tooth flanks of the working rotor are designed as epicycloids in profile. More details about the shape of the screw tooth flanks of the seal rotors are not known, but these are probably also cycloids.

Ziel der Erfindung ist es, bei einer Schraubenpumpe der eingangs erwähnten Art eine bestimmte Formgebung für die Zykloidenflanken der Schraubenzähne der Spindeln zu finden, durch die ein richtiges kinematisches Eingreifen zwischen den Spindeln jeweils längs zweier Eingriffslinien ermöglicht und eine bestmögliche Abgrenzung der einzelnen, den Schraubennuten entsprechenden Förderzellen voneinander erreicht wird. Vor allem soll die Abnutzung der Spindeln während des Betriebes praktisch unbedeutend sein. Außerdem sollen die Schraubenzahnflanken relativ einfach bearbeitet werden können.The aim of the invention is to provide the aforementioned in a screw pump Kind of a certain shape for the cycloid flanks of the screw teeth of the spindles to find through which a correct kinematic engagement between the spindles in each case along two lines of action enables and the best possible delimitation of the individual conveyor cells corresponding to the screw grooves reached from one another will. Above all, the wear and tear of the spindles should be practical during operation be insignificant. In addition, the screw tooth flanks should be machined relatively easily can be.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zahnflanken im Stirnschnittprofil der Antriebsspindel durch eine vom Rollkreis der Spindel ausgehende Spitzenepizykloide und durch eine die Fortsetzung derselben bildenden verkürzten Epizykloide gebildet sind und daß die Zahnflanken im Stirnschnittprofil der Dichtungsspindeln fast gänzlich durch eine verlängerte Epizykloide gebildet sind.For this purpose, it is proposed according to the invention that the tooth flanks are in the face section profile the drive spindle by a tip epicycloid extending from the pitch circle of the spindle and formed by a shortened epicycloid forming its continuation and that the tooth flanks in the face profile of the sealing spindles are almost entirely are formed by an elongated epicycloid.

Im Stimschnittprofil durch den Schraubenzahn der Dichtungsspindel einer solchen Schraubenpumpe kann die Kurve der Zahnflanke im letzten relativ kurzen Bereich zum Rollkreis hin, insbesondere, wenn die Rollkreis- bzw. Kopfkreisdurchmesser der Dichtungsspindeln gleich sind, dem Fußkreisdurchmesser der Antriebsspindel durch eine Spitzenhypozykloide, insbesondere durch eine als Gerade erscheinende Spitzenhypozykloide, abgeschrägt sein.In the face profile through the screw tooth of the sealing spindle Such a screw pump can make the curve of the tooth flank last relatively short Area towards the rolling circle, especially if the rolling circle or tip circle diameter of the sealing spindles are equal to the root diameter of the drive spindle a tip hypocycloid, in particular a tip hypocycloid that appears as a straight line, be beveled.

Die Spindelprofile sind dabei so ausgebildet, daß ein einziger Punkt des Antriebsspindelprofils mit dem überwiegenden Teil des Profils der Dichtungsspindel und gleichzeitig ein einziger Punkt der Dichtungsspindel mit dem überwiegenden Teil des Profils der Antriebsspindel zusammenwirkt. Auf diese Weise berühren sich beim Ineinandergreifen gleichzeitig zwei Punkte der Antriebs- und Dichtungsspindelprofile, und zwar ein Punkt der Antriebsspindel mit dem Dichtungsspindelprofil und ein Punkt der Dichtungsspindel mit dem Antriebsspindelprofil.The spindle profiles are designed so that a single point of the drive spindle profile with the predominant part of the profile of the sealing spindle and at the same time a single point of the sealing spindle with the predominant part of the profile of the Drive spindle cooperates. Touch that way When interlocking, two points of the drive and sealing spindle profiles come together at the same time, namely a point of the drive spindle with the sealing spindle profile and a point the sealing spindle with the drive spindle profile.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schraubenpumpe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe, längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig.3 nur die drei Spindeln nebeneinander im Schnitt, Fig. 4 die theoretische Erzeugung des Stirnschnittprofils eines Schraubenzahnes der Antriebsspindel, Fig. 5 die Erzeugung des Stirnschnittprofils eines Schraubenzahnes der Dichtungsspindel, Fig.6 das modifizierte Schraubenzahnprofil der Dichtungsspindel und Fig.7 das modifizierte Schraubenzahnprofil der Antriebsspindel.The invention is explained in more detail with reference to the drawing using an example. 1 shows a longitudinal section through a screw pump, and FIG. 2 shows a cross section by the pump, along the line II-II in Fig. 1, Fig.3 only the three spindles side by side in section, FIG. 4 shows the theoretical generation of the face section profile of a screw tooth the drive spindle, FIG. 5 the generation of the end-section profile of a screw tooth the sealing spindle, Fig. 6 the modified screw tooth profile of the sealing spindle and FIG. 7 shows the modified helical tooth profile of the drive spindle.

Bei der Schraubenpumpe nach den Fig. 1 und 2 sind im Pumpengehäuse 1 die Büchsen 2 angeordnet, die die ineinanderschneidenden Bohrungen enthalten, in denen die Dichtungsspindeln 3 und die Arbeitsspindel 4, die miteinander im Eingriff stehen, sich drehen. Die mit der Zahnung versehenen Teile der Spindel 3 und 4 sind zur Ebene YZ symmetrisch, so daß jette Spindel (bezüglich Fig. 1) einen rechten und linken Teil bzw. je einen Abschnitt gleicher Länge mit einer linksgängigen und einer rechtsgängigen Schraube aufweist. Die Drehachsen der Antriebsspindel 4 und der beiden Dichtungsspindeln 3 liegen in der Ebene XY.In the screw pump according to FIGS. 1 and 2 are in the pump housing 1 the bushes 2 arranged, which contain the intersecting holes, in which the sealing spindles 3 and the work spindle 4, which mesh with each other stand, turn. The parts of the spindle 3 and 4 provided with the teeth are symmetrical to the YZ plane, so that jette spindle (with reference to FIG. 1) has a right and left part or a section of the same length with a left-hand and having a right-hand screw. The axes of rotation of the drive spindle 4 and of the two sealing spindles 3 lie in the plane XY.

Durch Drehen der Antriebsspindel in Richtung des Pfeiles D nach Fig. 2 strömt die Flüssigkeit durch den Saugstutzen 5 der Pumpe in Richtung des Pfeiles E und strömt hierauf in Richtung der Pfeile F und G den Saugräumen S1 und S, zu. Die Saugräume S1 und S2 sind durch den Kanal C verbunden. Von den Saugräumen strebt die Flüssigkeit, in den Schraubennuten der Spindeln eingeschlossen, dem Druckraum N zu und verläßt die Pumpe durch den Druckrohrstutzen 6 in Richtung des Pfeiles H.By turning the drive spindle in the direction of arrow D according to Fig. 2 the liquid flows through the suction port 5 of the pump in the direction of the arrow E and then flows in the direction of the arrows F and G to the suction chambers S1 and S. The suction chambers S1 and S2 are connected by the channel C. Strives from the suction chambers the liquid, enclosed in the screw grooves of the spindles, the pressure chamber N to and leaves the pump through the pressure pipe socket 6 in the direction of the arrow H.

Gemäß Fig. 3 ist der Rollkreis der Fußkreis der Antriebsspindel 4 bzw. der Kopfkreis der Dichtungsspindel 3. Bei den Spindeln ist die Gangzahl zwei, so daß die Rollkreise gleich groß sind.According to FIG. 3, the pitch circle is the root circle of the drive spindle 4 or the tip circle of the sealing spindle 3. In the case of the spindles, the number of threads is two, so that the rolling circles are the same size.

Da die Spindeln zwei Gangzahlen besitzen und die Zahndicke der beiden Zähne jeweils übereinstimmt, sind die Spindeln auch zur Ebene XZ symmetrisch. Der Schnittpunkt O der Symmetrieebene XY, XZ, YZ ist der Mittelpunkt des mit Schraubengang versehenen Teils der Antriebsspindel. Infolge der auf die durch die Achsen X, Y und Z bestimmten, zueinander senkrechten drei Ebenen bezügliche Symmetrie der Spindeln sind die unter Wirkung des Flüssigkeitsdruckes auftretenden axialen Kräfte in Gleichgewicht, und überdies ist die Antriebsspindel 4 auch in radialer Richtung belastungsfrei, so daß für die Pumpe ein einziges radiales Lager 7 ausreicht, das die Verlängerungswelle der Arbeitsspindel 4 stützt.Since the spindles have two numbers of turns and the tooth thickness of the two teeth is the same, the spindles are also symmetrical to the XZ plane. The point of intersection O of the plane of symmetry XY, XZ, YZ is the center point of the screw thread part of the drive spindle. As a result of the symmetry of the spindles, which are defined by the axes X, Y and Z and are perpendicular to each other, the axial forces occurring under the action of the fluid pressure are in equilibrium, and moreover the drive spindle 4 is also free of stress in the radial direction, so that for the Pump a single radial bearing 7 is sufficient, which supports the extension shaft of the work spindle 4.

Das Profil der Spindeln 3 und 4 weicht von den üblichen Zykloidenprofilen ab. Zwecks einfacher Erläuterung der Abweichung soll zunächst die Ausbildung des theoretischen Spindelprofils geprüft werden. Eine Schraubenzahnflanke der Antriebsspindel 4 (Fig.4) muß solcher Art sein, daß die Rollkreisschraubenlinie der Dichtungsspindel 3 dieselbe beim Ineinanderrollen durchgehend reibt. Dies tritt ein, wenn das Stirnschnittprofil J der Schraubenzahnflanke der Antriebsspindel 4 eine spitzenförmige gewöhnliche Epizykloide K ist, welche durch den Punkt A auf dem Rollkreis der Dichtungsspindel 3 beschrieben wird, wobei der Rollkreis der Dichtungsspindel auf dem Rollkreis der Antriebsspindel 4 im Sinne der Pfeile L und M abrollt.The profile of the spindles 3 and 4 differs from the usual cycloid profiles away. For the purpose of a simple explanation of the deviation, the training of the theoretical spindle profile can be checked. A screw tooth flank of the drive spindle 4 (Fig.4) must be such that the pitch circle helix of the sealing spindle 3 rubs the same continuously when rolling into each other. This occurs when the face cut profile J the screw tooth flank of the drive spindle 4 is a pointed ordinary Epicycloid K is passing through point A on the pitch circle of the sealing spindle 3 is described, the pitch circle of the sealing spindle on the pitch circle of the Drive spindle 4 rolls in the direction of arrows L and M.

Die Schraubenzahnflanke der Dichtungsspindel (Fig. 5) ist so zu wählen, daß die Kopfkreissehraubenlinie der Antriebsspindel 4 dieselbe beim Ineinanderrollen reiben muß. Dies tritt ein, wenn das Stirnschnittprofil P der Schraubenzahnflanke der Dichtungsspindel 3 eine verlängerte Epizykloide U ist, welche durch den außerhalb des Kopfkreises der Antriebsspindel befindlichen, aber mit diesem Kreis fest verbundenen Punkt B beschrieben wird, wobei der Rollkreis der Antriebsspindel 4 auf dem Rollkreis der Dichtungsspindel 3, d. h. auf dem Grundkreis, im Sinne der Pfeile R und T abrollt.The screw tooth flank of the sealing spindle (Fig. 5) is to be selected so that that the head circle screw line of the drive spindle 4 is the same when rolling into one another must rub. This occurs when the face profile P of the screw tooth flank the sealing spindle 3 is an elongated epicycloid U, which through the outside of the tip circle of the drive spindle, but firmly connected to this circle Point B is described, with the pitch circle of the drive spindle 4 on the pitch circle the sealing spindle 3, d. H. on the base circle, in the sense of the arrows R and T.

Zwecks Erhöhung der Pumpenlebensdauer müssen beide Zahnflankenprofile abgeändert werden. Das abgeänderte Profil (Fig. 6) der Dichtungsspindel wird zum weitaus größeren Teil durch eine verlängerte Epizykloide a-b und im letzten ganz kleinen Teil durch eine Spitzenhypozykloide b-c gebildet. Diese Hypozykloide ist eine radiale Gerade, wenn der Durchmesser ihres Abrollkreises die Hälfte des Grundkreisdurchmessers beträgt. Dementsprechend ändert sich auch das Profil der Antriebsspindel (Fig. 7). Auf diese Weise ist dasselbe aus einer verkürzten, d. h. gestreckten Epizykloide d-e und einer Spitzenepizykloide e-f zusammengesetzt. Der Fußkreis der Antriebsspindel und der Kopfkreis der Dichtungsspindel bilden gleichzeitig auch den Rollkreis. Das Stimschnittprofil der Zähne jeder Spindel ist, wie schon erwähnt, symmetrisch.To increase the service life of the pump, both tooth flank profiles must be modified. The modified profile (Fig. 6) of the sealing spindle is for much larger part by an elongated epicycloid a-b and in the last whole small part formed by a tip hypocycloid b-c. This is hypocycloid a radial straight line if the diameter of its rolling circle is half of the base circle diameter amounts to. The profile of the drive spindle changes accordingly (Fig. 7). In this way the same is from an abbreviated, i.e. H. elongated epicycloid d-e and a tip epicycloid e-f composed. The root circle of the drive spindle and the tip circle of the sealing spindle also form the pitch circle at the same time. That As already mentioned, the face profile of the teeth of each spindle is symmetrical.

Das Ineinandergreifen der beiden Spindeln erfolgt demnach auf die Weise, daß der Punkt b mit dem Profilabschnitt d-e in Berührung steht, die Profilabschnitte b-c und e-f hingegen rollen ineinander zusammen. Zwischen Abschnitt a-b der Dichtungsspindel und dem Punkt d erfolgt ein Ineinandergreifen. Bei Verwendung des erläuterten abgeänderten Profils werden die in den Schraubennuten befindlichen Volumina durch einen kleinen, in der Umgebung von b-c und e-f verbleibenden Leckkanal miteinander verbunden.The interlocking of the two spindles therefore takes place on the Way that the point b is in contact with the profile section d-e, the profile sections b-c and e-f, on the other hand, roll together. Between section a-b of the sealing spindle and the point d is interlocked. When using the explained modified Profile, the volumes in the screw grooves are represented by a small, in the vicinity of b-c and e-f remaining leakage channel connected to one another.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Screw pump with one drive spindle and two axially parallel sealing spindles, the axes of rotation of the three spindles in lie on one level and each spindle with two convex or concave, in the face section profile symmetrical screw teeth are provided with cycloid flanks, characterized in that that the tooth flanks in the front cut profile of the drive spindle (4) by a from The tip epicycloid (f-e) emanating from the spindle and the continuation through one shortened epicycloids (e-f) forming the same are formed and that the tooth flanks in the face profile of the sealing spindles almost completely through an elongated epicyclic (a-b) are formed.

2. Cross-sectional profile of the sealing spindle a screw pump according to claim 1, characterized in that the curve of Tooth flank in the last relatively short area towards the pitch circle, especially if the pitch circle or tip diameter of the sealing spindles are the same as the root diameter the drive spindle, by a tip hypocycloid, in particular by an as Straight apex hypocycloid (b-c), is beveled. Considered Publications: German patents No. 330 610, 518 843, 686 298, 723 315: Austrian Patent No. 184 661; French Patent No. 833,599; Standard sheet DIN 868 (from 1929), p. 6, Ab's. 25 a; Dubbel, »Pocket Book for Mechanical Engineering«, Volume 1, 1941 edition, pp. 563 to 565; Book by IIadekel, “Displacement Pumps and Motors ", Pitman & Sons Ltd., London (1951), pp. 49 and 79.