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Schraubenpumpe oder -motor Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenpumpe
oder einen Schraubenmotor, bei der in ein langgestrecktes Gehäuse mehrere Gehäusebüchsen
eingesetzt sind, die mit ineinanderschneidenden, bezüglich der gesamten Büchsenreihe
miteinander fluchtenden Bohrungen versehen sind, in denen eine einstückige, mit
einem nach außen durchgeführten Wellenende ausgestattete Antriebsschraubenspindel
und im Eingriff mit dieser mindestens eine Mitlaufschraubenspindel rotieren. Die
ineinandergreifenden Spindeln bilden mit ihren Schraubengängen mehrere Verdrängerzelien,
die sich beim Umlaufen der Spindeln in axialer Richtung verschieben. Zur Vereinfachung
der Beschreibung ist im nachfolgenden hauptsächlich nur von der Ausführung der Maschine
als Pumpe die Rede.
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Bei den Schraubenpumpen der erwähnten Art hängt die Länge der verwendeten
Schraubenspindeln von den Anforderungen ab, die an die Pumpe gestellt werden. Vom
theoretischen Standpunkt aus könnte schon mit Schraubenspindeln, die eine einer
Verdrängerzelle entsprechende Mindestlänge aufweisen, eine wirksame Pumpe gebildet
werden, aber die dabei theoretisch erforderlichen scharfen Kanten an den Schraubengewinden
können nicht nur nicht hergestellt, sondern im Interesse eines gleichmäßigen Laufes
und der Abnutzungsverhinderung auch nicht verwendet werden. Um das Fördern gegen
sehr hohe Drücke zu ermöglichen, werden in der Praxis die Schraubenspindellängen
so groß gewählt, daß in einer einzigen Pumpe eine größere Anzahl geschlossener Kammern
bzw. Verdrängerzellen entsteht, die beim Umlaufen der Schraubenspindeln axial verschoben
werden.
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Es sind bereits Schraubenpumpen bekannt, bei denen die Gehäuseteile
aus einem äußeren Gehäuse und einer Anzahl von eingesetzten Gehäusebüchsen bestehen,
deren die Spindeln aufnehmenden Bohrungen miteinander fluchten und bei denen die
Antriebsspindel einstückig ist, sich durch die angegebenen Gehäusebüchsen erstreckt
und mit einer Welle versehen ist, die nach außen ragt. Bei einer solchen bekannten
Pumpe erstrecken sich die Antriebs- und die Mitlaufspindel je durch zwei Gehäusebüchsen.
Dabei ist eine Trennung bzw. Unterteilung der Schraubengänge beider Schraubenspindeln
in je zwei Abschnitte vorgenommen, da es sich um eine zweistufige Pumpe handelt.
Die Spindelabschnitte selbst sind aber nicht voneinander unabhängig, sondern durch
ihre Wellen fest miteinander verbunden. Dabei ist es gleichgültig, ob die Schraubenabschnitte
als getrennte Teile hergestellt und dann auf eine gemeinsame Welle aufgesteckt sind
oder ob beide zusammen mit den Wellen aus einem Stück bestehen.
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Bei einer weiteren bekannten zweistufigen Pumpe haben beide Stufen
eine gemeinsame Antriebsschraubenspindel und zwei gemeinsame durchgehende, ebenfalls
nicht unterteilte Mitlaufspindeln. Außerdem weist die erste Stufe noch zwei weitere
Mitlaufschraubenspindeln auf, deren Länge nur etwa ein Drittel der Länge der Antriebsschraubenspindel
beträgt.
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Bei den bekannten Schraubenpumpen, bei denen außer der Antriebsschraubenspindel
auch die Mitlaufschraubenspindeln in einer solchen Länge ausgeführt sind, daß sie
sich durch sämtliche Gehäusebüchsen erstrecken, tritt der Nachteil auf, daß die
Bohrungen, in denen die Mitlaufschraubenspindeln rotieren, vielfach nicht einwandfrei
fluchten oder sich Ungenauigkeiten anderer Art ergeben, die dazu führen, daß eine
oder die Mitlaufspindel klemmt. Das ist besonders dann der Fall, wenn die Länge
der Mitlaufschraubenspindel im wesentlichen derjenigen der Antriebsschraubenspindel
oder einem größeren Abschnitt der= selben entspricht. Hierbei führen schon kleinste
Ungenauigkeiten zu Verklemmungen und Laufschwierigkeiten. Um diese zu vermeiden,
müssen die Toleranzen zwischen den Spindeln größer gewählt werden, als es theoretisch
erforderlich wäre, wodurch die Leistung der Pumpe sinkt.
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Da außerdem die Länge einer durchgehenden Mitlaufschraubenspindel
entsprechend der Leistung der Pumpe bzw. Pumpenstufe zu wählen ist, so müssen für
jede Pumpengröße, die hergestellt werden soll, entsprechende Mitlaufspindellängen
in Vorrat gehalten
werden, denn eine nachträgliche Erhöhung der
Druckerzeugung einer Pumpe ist hier nur möglich, indem außer der Antriebsschraubenspindel
auch die Mitlaufspindel(n) gegen (eine) längere ausgetauscht und eine größere Anzahl
von Gehäusebüchsen aneinandergereiht werden bzw. bei gleicher Anzahl von Gehäusebüchsen
andere Ausführungen für die Mitlaufspindel und Antriebsschraubenspindel gewählt
werden, die eine größere Leistung ergeben.
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Es ist ein Ziel vorliegender Erfindung, die erwähnten Nachteile bekannter
Schraubenrotormaschinen zu vermeiden und eine Schraubenpumpen- oder Motorkonstruktion
zu schaffen, die die Verwendung von unterschiedlich langen Schraubenspindeln bzw.
kürzeren Spindelstücken ermöglicht, um auch damit Pumpen oder Motoren einer gewünschten
axialen Länge zu bilden.
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Um dies zu erreichen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einer
Pumpe oder einem Motor der eingangs erwähnten Art die Mitlaufschraubenspindel oder
Mitlaufschraubenspindeln in voneinander unabhängige, an den Trennstellen der Gehäusebüchsen
voneinander getrennte und sich lediglich an diesen Stoßstellen mit Endflächen berührende
Spindelabschnitte aufgeteilt sind.
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Demgemäß können durch die Normung eines Mitlaufspindelabschnittes,
der selbst ausreicht, um die axial kürzeste Pumpe zu bilden, längere Pumpen dadurch
gebaut werden, daß solche Mitlaufschraubenspindelabschnitte, Ende an Ende stoßend,
aneinandergefügt werden.
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Die Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, verschiedene Mitlaufspindellängen
auf Lager zu halten in einer Form, die gleichzeitig die funktionellen Mängel ausschaltet,
die von den obengenannten Ungenauigkeiten herrühren. Für die Herstellung ergibt
sich durch die Erfindung der Vorteil, daß nur einheitliche Ausführungen von Gehäusebüchsen
und dazu passenden Mitlaufspindelabschnitten hergestellt werden müssen, die zu jeder
der vorgesehenen, nach Leistungen abgestuften Pumpengrößen Verwendung finden können.
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Da außerdem die Mitlaufspindelabschnitte mechanisch voneinander unabhängig
sind, wird ein Klemmen zwischen der Antriebs- und der Mitlaufspindel oder zwischen
letzterer und nicht genau fluchtenden oder sonst ungenau ausgeführten Bohrungen
der Gehäusebüchsen praktisch ausgeschaltet. Das ist selbst dann der Fall, wenn die
Toleranzen klein gewählt werden, sofern die Längen der Gehäusebüchsen und der darauf
abgestimmten Spindelabschnitte klein genug sind.
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Es ist auch möglich, die Leistung einer nach der Lehre der Erfindung
ausgeführten vorhandenen Pumpe nachträglich dadurch zu erhöhen, daß man die Anzahl
der aus Gehäusebüchsen und Spindelabschnitten bestehenden Einheiten erhöht oder
bei gleicher Anzahl die Einheiten durch andere austauscht, deren Mitlaufspindelabschnitte
in irgendeiner anderen Weise so ausgelegt sind, daß sie im Zusammenwirken mit der
Antriebsschraubenspindel eine größere Pumpenleistung ergeben.
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Die wichtigste und am häufigsten verwendete Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Pumpe (bzw. des Motors) ist im wesentlichen so gestaltet, daß die Gehäusebüchsenreihe
in an sich bekannter Weise drei ineinanderschneidende achsparallele Bohrungen aufweist,
in deren mittleren die einstöckige Antriebsschraubenspindei angeordnet ist, während
in den beiden seitlichen Bohrungen sich die jeweils in Spindelabschnitte unterteilten
Mitlaufschraubenspindeln befinden.
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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel an Hand
der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine
Schraubenpumpe gemäß der Erfindung, in dem nur die mittlere bzw. Antriebsschraubenspindel
zu sehen ist, und F i g. 2 einen weiteren Längsschnitt durch die Pumpe in einer
zur Schnittebene der F i g. 1 senkrechten Ebene, in die die Drehachsen von drei
Schraubenspindeln fallen.
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Das äußere Gehäuse 1 ist an dem in F i g. 1 gezeigten unteren
Ende mit der Einlaßöffnung 2 versehen, und am oberen Ende des Gehäuses 1
befindet sich eine Auslaßöffnung 3.
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Gehäusebüchsen 4, 5, 6, die Kopien oder im wesentlichen Kopien voneinander
sein können, weisen die Bohrungen zur Aufnahme der Schraubenspindeln 7, 8 und 9
auf. Je nach der geforderten Pumpendruckleistung können mehr oder weniger Gehäusebüchsen
längsweise aneinandergefügt werden, um so die erforderliche Gehäusebaulänge zu erhalten.
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Die mittig angeordnete Antriebsschraubenspindel7 hat oben ein nach
außen durchgeführtes Wellenende, die Antriebswellenverlängerung 17. Jede Mitlaufschraubenspindel
8, 9 ist mit zwei Gewindegängen versehen, sofern die Antriebsspindel ebenfalls zwei
Gewindegänge aufweist. Die unteren Enden sowohl der Antriebsspindel ? als auch der
Mitlaufspindeln 8, 9 weisen Verlängerungen in Form von Wellenstummeln 10,
11, 12 auf, die in Lagern 13, 14, 15 gelagert sind. Die Mitlaufschraubenspindeln
8, 9 sind je in Spindelabschnitte 16, 18, 30 unterteilt. An die Spindelabschnitte
16 schließen sich nach oben Spindelabschnitte 18 an (in der Zeichnung ist jeweils
nur ein Abschnitt 18 dargestellt), welche mit den Spindelabschnitten 16 übereinstimmend
oder auch kürzer ausgeführt sein können, weil sie keine Verlängerungen 11, 12 benötigen
und somit auf ihrer gesamten Länge Gewindegänge aufweisen.
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Die Spindelabschnitte 18 sind in einer den Gehäusebüchsen 5 entsprechenden
Anzahl vorgesehen und stoßen an den Verbindungs- oder Trennstellen der Gehäusebüchsen
ebenfalls aneinander oder an die Abschnitte 16, 30. Die Abschnitte 16, 18, 30 der
Mitlaufschraubenspindeln berühren sich, d. h. den folgenden Abschnitt, nur mit ihren
entsprechenden Stirn-bzw. Endflächen, sind aber sonst nicht miteinander verbunden,
sondern werden von der Antriebsschraubenspindel7 jeweils unmittelbar angetrieben.
Der oberste Mitlaufspindelabschnitt 30 ist wiederum jeweils mit einer Verlängerung
31 versehen, die sich gegen den Flansch 32a der Lagerbüchse 32 für das obere Wellenstück
der Antriebsschraubenspindel 7 anlegt.
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Der Axialschub der Spindeln 7, 8, 9 wird günstigerweise durch Druckflüssigkeit
vom Auslaß 3 her aufgehoben. Zu diesem Zweck sind die Gehäusebüchsen 4, 5, 6 mit
Durchlässen 19, 20, 21 versehen, die miteinander fluchten und mit den Lagern 13,
14, 15 über ein Rohr 22 und Bohrungen 23, 24, 25, 26 in bereits bekannter Weise
verbinden.
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Dort, wo die Stirnflächen der Gehäusebüchsen 4,
5, 6
aufeinanderstoßen, sind die Durchlässe 19, 20, 21
erweitert, um Rohrstücke
28 aufzunehmen. Die Rohrstücke
28 wirken zugleich so, daß
relative Drehbewegungen zwischen den Gehäusebüchsen 4, 5, 6 vermieden, geringe Selbsteinstellbewegungen
der Gehäusebüchsen gegenüber der Antriebsschraubenspindel 7 jedoch ermöglicht werden.
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Wenn die beschriebene Ausführung als Motor verwendet wird, dann tritt
die Druckflüssigkeit bei 3 ein und bei 2 aus. Die Arbeitsweise ist im übrigen wesentlich
dieselbe wie bei der angegebenen Pumpe.