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Schraubenpumpe mit Schraubengewinden im Stator und Rotor Die Erfindung
bezieht sich auf Schraubenpumpen, deren Stator ein zweigängiges und deren Rotor
ein eingängiges Schraubengewinde haben, wobei die Rotorsteigung die Hälfte der Statorsteigung
beträgt und der Rotor so gelagert ist, daß er im Stator umlaufen und dabei eine
kombinierte Planetenbewegung ausführen kann, die sich aus einer Drehung um die eigene
Achse und einer Exzenterbewegung um die Statorachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit,
aber in entgegengesetzter Richtung zusammensetzt.
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Eine bekannte Pumpe dieser Art ist die sogenannte Moineau-Pumpe. Das
Gewinde des Statorgehäuses ist aus elastischem Material, im allgemeinen aus Gummi,
hergestellt. Zwischen den beiden Pumpenteilen entstehendurchderenFormbedingte,allseitiggeschlossene
kleine Räume, durch welche fortlaufend und stoßfrei axial durch die Pumpe das Pumpmedium
gefördert wird.
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Ein Schnitt senkrecht zur Achse durch den Stator einer solchen Pumpe
zeigt an jeder Stelle ein Pumpengehäuseprofil in Gestalt eines Ovals, das aus zwei
einander gegenüberstehenden Halbkreisen mit durch parallele, gerade Linien verbundenen
Endpunkten besteht. Die innere Mantelfläche des Pumpengehäuses entsteht somit durch
drehende Bewegung eines derartigen Ovals entlang einer Achse. Ein Oval dieser Art
hat aber eine mathematisch schwer faßbare Gestalt, und das Pumpengehäuse mit dem
erwähnten Gewindeprofil weist verhältnismäßig dünne und scharfe Gewindeköpfe auf,
die schneller Abnutzung unterworfen sind, so daß die Betriebssicherheit gefährdet
und die Benutzungsdauer stark verringert wird. In Anbetracht der Tatsache, daß es
sich hier um eine Schraube handelt, die an jeder Stelle ein derartiges, bei schraubenförmigen
Körpern ungewöhnliches Querschnittsprofil aufweist, werden ferner bei der Herstellung
des Rotors besondere Maßnahmen und speziell eingerichtete Maschinen benötigt, welche
die Herstellung wesentlich verteuern.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der vorerwähnten
Nachteile durch die Schaffung einer derartigen Schraubenpumpe, deren geometrische
Formen auf die Gerade, die Ellipse und die zylindrische Schraubenlinie zurückzuführen
sind oder von den genannten Linien erzeugt werden können und bei welcher das herkömmliche
Statorgehäuseprofil der Moineaii-Pumpe, d. h. die beiden durch zwei parallele
Geraden verbundenen Halbkreise, durch die mathematisch einfach zu beschreibende
Ellipse ersetzt wird, wodurch namentlich für den Rotor eine vereinfachte Herstellung
und für die Pumpe eine bessere Betriebsfähigkeit und eine längere Benutzungsdauer
zu erwarten ist.
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Erreicht wird dies dadurch, daß bei einer Schraubenpumpe der vorerwähnten
Art die innere Mantelfläche des Stators von einer Ellipse erzeugt wird, die längs
einer auf der Ellipsenebene senkrecht stehenden und durch deren Mittelpunkt verlaufenden
Achse unter gleichzeitiger Drehung um diese Achse verschoben wird, so daß die axiale
Bewegung der Drehbewegung direkt proportional ist, wobei das Gewinde des Rotors
entsprechend einer einfachen Schraubenlinie verläuft, deren Durchmesser gleich dem
Mittelwert der großen und der kleinen Achse des elliptischen Statorquerschnitts
ist, und der Gewindegrund des Rotors einen mit dem Rotor koaxialen Zylinder tangiert,
dessen Durchmesser eineinhalbmal so groß wie die genannte kleine Ellipsenachse der
halben großen Achse ist, während die Mantelfläche des Rotors durch eine Gerade definiert
ist, die an benachbarten Gewindegängen der Schraubenlinie zwei Punkte verbindet,
welche derart angeordnet sind, daß die Gerade den genannten Zylinder tangiert, wobei
die Mantelfläche dann durch die mit ihren Enden der Schraubenlinie entlanggleitende
Gerade erzeugt wird.
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Bei einer solchen Schraubenpumpe, deren Statorgewinde eine Steigung
s und einen elliptischen Querschnitt mit einer großen Achse 2a und einer
kleinen Achse 2 b hat, entspricht die innere Mantelfläche des Stators analytisch
dem folgenden Gleichungssystem, das sich auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem
(x, y, z) bezieht, dessen z-Achse mit der Längsachse
des
Stators zusammenfällt und dessen x- und y-Achse darauf senkrecht stehen:
wobei t und v Parameter sind, während die äußere Mantelfläche des Rotors analytisch
dem folgenden Gleichungssystern entspricht, das sich auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem
(x, y, z) bezieht, dessen z-Achse mit der Längsachse des Rotors zusammenfällt
und dessen x- und y-Achsen senkrecht darauf stehen:
wobei t und w Parameter sind, von welchen t den Variationsbereich -tgoc
< t < tg,-x besitzt.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Schraubenpumpe im Längsmittelschnitt, wodurch der allgemeine
Aufbau der Pumpe übersichtlich gezeigt wird, F i g. 2 einen Teil des Stators
der gleichen Pumpe mit dessen innerer Mantelfläche im Längsmittelschnitt, F i
g. 3 einen Teil des Pumpenrotors der gleichen Pumpe mit dessen äußerer Mantelfläche
in Seitenansicht, F i g. 4 einen Teil des Pumpenstators nach F i
g. 2 mit dem dazugehörigen Teil des Pumpenrotors nach F i g. 3 im
Längsmittelschnitt, F i g. 5 die gleiche Darstellung wie in F i
g. 4 mit einem eingezeichneten geschlossenen, taschenförmigen Raum, wie er
zwischen dem Stator und Rotor der Pumpe gebildet wird und sich während derRotorumdrehungen
fortlaufend axial fortbewegt, F i g. 6 einen Teil des Stators mit der durch
eine gewisse Planetenbewegung einer einfachen Schraubenlinie des Stators gebildeten
Mantelfläche des Förderraumes, F i g. 7 einen Teil des Rotors mit darin eingezeichnetem
Koordinatensystem zwecks Bestimmung der äußeren Manteloberfläche des Rotors, F i
g. 8 einen Querschnitt durch den Rotor nach der Linie VIII-VIII der F i
g. 7,
F i g. 9 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur
Herstellung des Rotors, F i g. 10 eine andere Ausführun-sform einer Vorrichtung
zur Herstellung des Rotors.
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Die in F i g. 1 dargestellte Schraubenpumpe umfaßt einen drehbar
im Stator 12 angeordneten Rotor 10.
Der Stator 12 ist im allgemeinen aus Kautschuk
oder sonstigem elastischem Material hergestellt und wird von einer ihn umgebenden
äußeren Hülse 16 gehalten. Infolge der exzentrischen Bewegungsart im Stator
12 muß der Rotor 10 über ein geeignetes Kardangelenk mit der nur drehbar
gelagerten Antriebswelle 18 verbunden sein, z. B. durch Aushöhlen des Rotors
10
zur Aufnahme einer kurzen Pendelachse 20, die an einem Ende durch ein Kardangefenk
22 mit der Antriebswelle 18, am anderen Ende durch ein zweites Kardangelenk
24 mit dem Rotor 10 verbunden ist, wobei diese Verbindung selbstverständlich
nach außen dicht abgeschlossen sein muß.
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Der Stator 12 befindet sich in einem ihn umgebenden Gehäuse
26 mit Zu- und Ablauföffnungen 30
bzw. 28. Grundsätzlich kann die Strömung
des Fördergutes entsprechend der Umlaufrichtung des Rotors 10
in beliebiger
Richtung durch die Pumpe erfolgen, vorzugsweise wird aber die Druckseite gewöhnlich
nach der Stopfbuchsenseite der Pumpe verlegt, um hier einen Unterdruck zu vermeiden.
Die Antriebswelle 18
ist auf herkömmliche Weise in einer Verlängerung
32
des Gehäuses 26 gelagert. Die Verlängerung 32 enthält ferner
die Stopfbuchse 34 und andere Abdichtungsorgane und Lager.
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Die in F i g. 1 dargestellte Schraubenpumpe ist soweit herkömmlicher
Bauart, und es sei besonders betont, daß die äußeren Aufbau- und Konstruktionsmerkmale
nicht zur Erfindung gehören.
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Die Wirkungsweise der neuen Pumpe wird an Hand der F i g. 2
bis 5 erläutert. In F i g. 2 ist ein Teil des Stators 12, in der F
i g. 3 ein entsprechender Teil des Rotors 10 wiedergegeben, wobei
letzterer der Deutlichkeit wegen in einer Drehlage gezeigt wird, in welcher sein
Profil mit dem Statorprofil übereinstimmend zu liegen kommt. Wenn die Steigung des
Stators 12 mit s
bezeichnet wird, so ist die Steigung des Rotors lOsl,. Die
Figuren zeigen vom Rotorgewinde drei und vom Statorgewinde eineinhalb Gänge. Wegen
der Beschreibun- sind die gezeigten Rotor- und Statormantelflächen in sechs zwischen
den sieben Stationen 1 bis 7
liegende Abschnitte zerlegt worden (vgl.
F i g. 2, 3, 4, 5).
F i g. 4 ist eine Zusammenstellung
von Rotor 10 und Stator 12. Rein geometrisch müssen hier die folgenden Bedingungen
erfüllt sein: 1. Der Gewindekopf des Rotors 10, d. h. die Schraubenlinie
r-r, soll überall und unabhängig von der jeweiligen Lage des Rotors 10 mit
der inneren Mantelfläche des Stators in Berührung stehen.
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2. Die Gewindeköpfe -,-g und h-h des Stators 12 sollen so weit
radial nach Innen vorragen, daß sie überall mit dem Rotor 10 in Berührung
stehen. Es muß hier bemerkt werden, daß die Berührung des Stators 12 mit der Mantelfläche
des Rotors 10
streng genommen nicht von der wirklichen Gewindespitze g-g
oder h -h ausgeübt wird, sondern daß die genaue Berührungslinie seitlich
von der Spiteznlinie und diese überquerend verläuft. Der Einfachheit wegen werden
aber bei dieser Beschreibung die Spitzenlinien des Gewindes der Statormantelfläche,
d. h. die beiden die der Achse am nächsten liegenden Statorpunkte verbindenden
Schraubenlinien g-g und h-h als Berührungslinien betrachtet.
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Es versteht sich von selbst, daß die Berührungslinie r-r die beiden
anderen Berührungslinien g-g und h-h überschneidet, da die Rotorsteigung nur
die
Hälfte der Statorsteigung beträgt. Dabei entstehen zwischen den Linien geschlossene,
taschenförmige Räume, die bei der Drehung des Rotors 10 sich fortlaufend
in axialer Richtung verschieben.
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Diese Tatsache ist in F i g. 5 dargestellt, die den Verlauf
einer derartigen sogenannten Tasche über drei Gewindegänge des Rotors
10 und anderthalb Gewindegänge des Stators 12 erstreckt zeigt. Die Tasche
beginnt beim Anhaltspunkt 1, wo der Gewindekopf r-ides Rotors 10 einen
Gewindekopf g--, (strichpunktierte Linie) des Stators 12 überschneidet und sich
darauf zwischen den genannten Berührungslinien bis zum Gebiet zwischen Anhaltspunkten
3 und 5 erweitert. Hier überschneiden sich wiederum die Rotor- und
Statorgewindeköpfe, und die Tasche setzt sich im weiteren Verlauf zwischen dem anderen
Statorkopf h -h
(gestrichelte Linie) und dem Rotorkopf r-r auf dessen anderer
Seite fort, wobei sie in der Nähe vom Anhaltspunkt 7 allmählich schmaler
wird. Drei zueinander axial verschobene Taschen dieser Art kommen hier zum Vorschein.
Aus obiger Beschreibung geht hervor, daß die axiale Gesamtlänge des Rotor-Stator-Systems
mehr als 1,5s betragen muß.
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Von den obenerwähnten Dichtungslinien g-g und h-h einerseits und r-r
andererseits kommt letzterer besonderes Interesse zu. Eine fortlaufende Abdichtung
am Rotorgewindekopf entlang gemäß Bedingung 1
oben wird erfindungsgemäß auf
folgende Weise gesichert: Die innere Mantel- oder Schraubenfläche des Stators 12
wird von einer Ellipse mit den Achsen 2 a und 2 b
erzeugt, die einer
zur Ellipsenebene senkrecht stehenden und durch deren Mittelpunkt verlaufenden Achse
entlang unter gleichzeitiger fortlaufender Drehung um diese Achse bewegt wird, wobei
die axiale Bewegung direkt proportional zur Drehung ist. Die obenerwähnte Steigung
s der Schraubenfläche entspricht somit der axialen Bewegung der Ellipse nach
einer vollständigen Umdrehung, d. h., die geometrische Gestalt des Stators
12 läßt sich durch die Maße a, b
und s eindeutig festlegen. Die Maße
sind in F i g. 2 und 4 eingezeichnet worden.
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Wenn nun der Rotor 10 in den Stator 12 eingeführt wird (F i
g. 4), wobei angenommen wird, daß der Gewindekopf des Rotors aus einer einfachen,
zylindrischen Schraubenlinie mit der Steigung sl, besteht, und daß er durchgehend
mit dem Stator in Berührung steht, so geht ohne weiteres aus F i g. 4 hervor,
daß der Durchmesser der Schraubenlinie a +b sein muß (vgl. Maßangaben
an den Punkten 5 und 6). Der Rotor 10 wird ferner exzentrisch
zum Stator 12 liegen, und man findet leicht, daß die Exzentrizität
sein muß (vgl. zum Beispiel Punkt 3, F i g. 4: Schraubenradius
minus halbe kleine Achse b der Ellipse ergibt den Abstand
zwischen den Stator- und Rotorachsen).
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Wenn nun der Rotor in einer Richtung in Umlauf gesetzt wird, wobei
der Antrieb wie in F i g. 1 angedeutet erfolgt, wird das Rotorzentrum eine
Kreisbahnbewegung mit entgegengesetzter Richtung im Stator ausführen, und zwar grundsätzlich
eine gewöhnliche Planetenbewegung, wobei eine Umdrehung des Rotors um seine eigene
Achse der Zurücklegung eines Kreisbahnumlaufes vom Radius e durch die Achse zeitlich
entspricht. Gemäß der Erfindung ereignet sich nun das Un-
erwartete: der Rotorgewindekopf
steht mit der Innenfläche des Stators ununterbrochen in Berührung oder tangiert
sie, unabhängig von der jeweiligen Lage des Rotors im Stator. Dies erfolgt nicht
nur annähernd, sondern genau.
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Um obige Behauptung zu beweisen, stellt man zunächst den allgemeinen
Ausdruck für die Mantel-Räche des Stators, wie sie in obenerwähnter Weise durch
eine Ellipse mit den Achsen 2a und 2b erzeugt wird, auf. Als Grundlage der
mathematischen Behandlung werden Koordinatenachsen auf zweck' dienliche Weise eingezeichnet,
z. B. mit den x- und y-Achsen anfangs die große bzw. kleine Achse der Ellipse entlang
und mit der z-Achse senkrecht dazu, d. h. entlang der Statorachse (vgl. F
i g. 4, wo das System beim Anhaltspunkt 2 zu finden ist). Man erhält für
die Ellipse die folgende Gleichung (Parameterform): x = a cos
t,
y = b sin t, (I) Z # 0.
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Nach Drehung der Ellipse um einen Winkel v erhält ein beliebiger Punkt
(x, y, z) die Koordinaten
Dieses Gleichungssystem definiert die von der Ellipse erzeugte Fläche,
d. h. die Schraubenfläche des Statorgehäuses.
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Es wird nun dargelegt, daß genau dieselbe Fläche von einer zylindrischen
Schraubenlinie erzeugt wird, deren Durchmesser = a+b und deren Steigung=s/,
ist (somit eine dem Rotorgewindekopf entsprechende Schraubenlinie) und die sich
um ihre eigene Achse dreht bei gleichzeitiger Bewegung derselben in der entgegengesetzten
Richtung in einer Kreisbahn vom Durchmesser 2e = a-b. Der Umlauf ist
hier ( grekoppelt, d. h., die Drehung des Rotors um einen gewissen Winkel
um seine eigene Achse ist mit einer gleichzeitigen Bewegung dieser Achse um denselben
Winkel den Exzenterkreis entlang verbunden (verursacht von dem drehungsfesten Kardangelenk
zwischen Antriebswelle und Rotor).
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Die Schraubenlinie wird nun in dasselbe Koordinatensystem wie die
Mantelfläche des Stators eingetragen, wobei die Schraubenachse die x-y-Ebene (Punkt
2 in F i g. 4) im Punkt A, mit den Koordinaten
schneidet. In dieser Ausgangslage C
ist die Gleichung der Schraubenlinie (Parameterform):
Nach einer Drehung um den Winkel v erhält man
Durch dieses System von Gleichungen wird die von der Schraubenlinie erzeugte Fläche
definiert. Um die Gleichungssysteme II und IV vergleichen zu können, sind im System
IV die folgenden Substitutionen vorzunehmen: t - 1'. (V) Man
ersieht aus der Parameterbeziehung, daß obige Überführung das Aussehen der Fläche
in keiner Weise beeinflußt. Man hat dann
Man sieht unmittelbar, daß das System VI mit dem System 11 völlig übereinstimmt.
Die beiden Flächen sind somit identisch, woraus gefolgert werden kann, daß der Rotor
während seiner Bewegung im Stator mit seinem Gewindekopf r-r fortlaufend am Stator
dicht anliegt.
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Aus F i 1-. 6 geht hervor, wie die obengenannte Mantelfläche
durch die Schraubenlinie r-r erzeugt wird. Durch die Einzeichnung der Lage der Linie
für jede 40'-Drehung tritt die Mantelfläche, d. h. die erzeugte Fläche, die,
wie oben bewiesen wurde, mit der von einer vorwärts geschraubten Ellipse erzeugten
Fläche identisch ist, hervor.
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Was die beiden übrigen Berührungslinien g-g und h-h zwischen Stator
und Rotor betrifft, sind die Verhältnisse komplizierter wie oben angedeutet, und
man wird deshalb auf eine Analyse des genauen Verlaufes dieser Linien verzichten.
Es ist aber notwendig, die Mantelfläche des Rotors im Gebiet zwischen den Rotorgewindeköpfen
festzustellen. Wenn man F i g. 4 betrachtet, überzeugt man sich leicht, daß
der kleinste Radius der genannten Fläche (vgl. zum Beispiel Punkt3)
betragen muß, da der Statorgewindekopf den Rotor in dessen Gewindegrund, wo die
Rotorachse dem Statorgewindekopf am nächsten kommt, wie aus F i g. 4 deutlich
ersichtlich ist, tangieren muß. Es hat sich herausgestellt, daß man die Mantelfläche
der Rotorschraube bei ununterbrochener, völliger Abdichtung auf verschiedene Weise
formen kann, vorausgesetzt, daß die Grundbedingungen eingehalten werden
(d. h.e der Durchmesser des Gewindekopfes soll a + b, die Steigungs/,
undderDurchmesser des Gewindegrundes
betragen). Die F i g. 7 und 8 stellen die GrundzÜge eines Verfahrens
zur Erzeugung der Schraubenmantelfläche dar, das sich leicht und wirtschaftlich
zur Massenanfertigung von Rotoren in die Praxis überführen läßt.
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Man geht hier von dem schon definierten Rotorgewindekopf r-r aus,
einer zylindrischen Schraubenlinie mit der Stei 'gungs/,und dem Durchmesser a
-, b,
und verbindet zunächst zwei Punkte n, n an benachbarten
Gewindegängen der Schraubenlinie, wobei die relative Lage der Punkte so gewählt
wird, daß die Linie n-n einen mit der Schraubenlinie koaxialen Zylinder mit dem
Durchmesser 3b - a tangiert (F i g. 8);
der Tangentenpunkt stellt
somit einen Punkt am Rotorgewindegrund dar. Wenn man nun diese Linie mit ihren Enden
an der Schraubenlinie entlanggleiten läßt, d.h. ununterbrochen den genannten Zylinder
tangierend, entsteht eine Schraubenfläche, die dem Gegenstand vorliegender Erfindung
völlig entspricht, d. h. als Mantelfläche für den Pumpenrotor. Die gestellte
Bedingung wird auch von einer Linie m-m (F i g. 7), durch welche eine ähnliche,
für den genannten Zweck verwendbare Fläche erzeugt wird, erfüllt.
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Zum Zweck des Ansetzens der Gleichung der Schraubenfläche wird wie
vorher ein Koordinatensystem x, y, z gewählt, wobei die z-Achse in
diesem Fall mit der Achse der Schraubenlinie zusammenfällt. Man erhält dann die
folgende Gleichung für die Schraubenlinie (Parameterform; vgl. Gleichung
111)-
worin u einen den Winkel darstellenden Parameter darstellt, um welchen sich der
Radius der Schraubenlinie von einer Ausgangslage aus um die z-Achse dreht.
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Angenommen, der Parameterwert it = v ergebe den Punkt T (F
i g. 8), also einen Punkt an der Schraubenlinie gerade hinter dem Schnittpunkt
von n-n und m-m (F i g. 7). Um die Punkte ii, n und in, in zu erhalten,
gibt man dem Parameter den Wert j, -± -,iv, wo x einen Winkel im zweiten
Quadranten (Punkte in, m)
oder im dritten Quadranten (Punkte n, n)
darstellt, da der Winkelabstand zwischen T und sämtlichen Punkten in, m
90 bis HO'C beträgt, wogegen der entsprechende
Abstand zwischen
T und sämtlichen Punkten n, n 180 bis 270' ist. Wenn die betreffenden
Punkte m, m bzw. n, n miteinander verbunden werden und (x,
y, z) einen Punkt auf der einen Strecke darstellt, durch welchen die
genannte Strecke im Verhältnis A: (1-A) geteilt wird, wobei
0 < A < 1 ist (durch diese Bedingung wird festgelegt,
daß die Linien außerhalb der Punkte m bzw. n nicht hervorragen können), so ist
Dies ist die Gleichung der gesuchten Fläche bei Verwendung von v und A als Parametern
(,x bleibt noch zu berechnen). Die Gleichung läßt sich durch Parameteraustausch
beträchtlich vereinfachen.
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Zunächst wird der Parameter p mit dem Variationsbereich
- 1 5: p 5; 1 dadurch eingeführt, daß
Ferner wird p durch t ersetzt, wobei t = p - tg x
gesetzt
wird. Der Variationsbereich von t ist somit -tg x > t
> tg x. Zusammenfassend erhält man
Es muß abschließend der Wert von x ermittelt werden. Diesen Wert bekommt
man aus der Bedingung, daß die Schraubenfläche oder die diese Fläche erzeugende
Gerade m-m oder n-n den eingeschriebenen Zylinder vom Durchmesser 3b-a tangieren
soll, d. h., x wird aus dem Wert des Grundradius des Rotorgewindes bestimmt.
Für einen Punkt an den Geraden m-m und n-n gilt folgende Beziehung zwischen
den x- und y-Koordinaten (vgl. F i g. 8):
Da laut der Voraussetzungen ri.
ist, bekommt man
Wenn aber r ein Minimum hat, werden die Strecken m - m und n
- n halbiert, woraus
Aus Gleichung IX bekommt man dann:
Es muß hier hervorgehoben werden, daß oc im zweiten oder dritten Quadranten liegt,
was das Vor-kommen des Minuszeichens erklärt. Aus den Beziehungen XIII und
XV erhält man also
oc wird somit gegeben aus der Bedingung
Die mathematische Beschreibung der Mantelfläche der Rotorschraube wird folglich
wobei t und v Parameter darstellen, von welchen t den Variationsbereich -tg oc
< t < tg a hat.
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Wie in der Einleitung dieser Beschreibung unterstrichen wurde, ist
es ein Vorteil der laut vorliegender Erfindung hergestellten Schraubenpumpe, daß
sie einfach anzufertigen ist. Der Stator wird in der Weise hergestellt, daß zunächst
ein Kern angefertigt wird, dessen Außenseite mit der inneren Mantelfläche des Stators
übereinstimmt. Von diesem Kein stellt man darauf einen dem Stator entsprechenden
Abguß aus
Kautschuk her, aus welchem der Kern nach abgeschlossener
Trocknung herausgeschraubt wird. Letzterer findet also hier als eine Art Werkzeug
Anwendung, mit dessen Hilfe mehrere Statoren gefertigt werden können. Bei der Anfertigung
des Kerns benutzt man die schon analysierte Tatsache, daß die innere Mantelfläche
des Stators. und somit auch die Außenseite des Kerns von einer einfachen Schraubenlinie,
die gleichzeitig eine Exzenterbewegung ausführt, erzeugt werden können. Aus F i
g. 6 geht hervor, wie man diese Kernherstellung grundsätzlich durchführen
kann. Ein Werkstück wird auf einer kombinierten Längs- und Drehvorschubvorrichtung
aufgespannt und der Vorschub so angeordnet, daß ein spanabhebendes Werkzeug im Verhältnis
zum Werkstück der einfachen Schraubenlinie r-r ununterbrochen folgt, was sich leicht
durchführen läßt. Wenn nun das spanabhebende Werkzeug seine Bahn r-r wiederholt
durchläuft unter wiederholtem, mäßigem Vorschub des Werkstücks nach gewissen Regeln,
wird das Schneidwerkzeug allmählich dem Werkstück das erwünschte Profil verleihen,
wie man aus F i g. 6 ersehen kann, wenn man die dicht nebeneinanderliegenden
Schraubenlinien r-r als miteinander völlig übereinstimmende, aber nach bestimmten
Prinzipien verschobene Bearbeitungsspuren des Werkzeuges ansieht.
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Noch bedeutsamer ist es, daß der Pumpenroter laut der Erfindung im
Gegensatz zu den Rotoren der bisher bekannten Pumpen vom Moineau-Typ schnell und
mit einfachen Mitteln angefertigt werden kann. Aus F i g. 7 geht hervor,
wie man grundsätzlich den Rotor herstellen kann: ein Werkstück wird auf einer kombinierten
Längs- und Rundvorschubvorrichtung etwa derselben Ausführung, wie man sie bei der
Bearbeitung von Statorwerkstücken verwendet, aufgespannt und dann auf einer Hobelmaschine
bearbeitet, wobei die Bahnlinie des sich hin- und herbewegenden Hobelstahls
mit der Geraden m-m oder n-n zusammenfällt; das Werkstück wird gleichzeitig
durch die Vorschubeinrichtung allmählich vorgeschoben.
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Ein besseres und schnelleres Verfahren wird in F i g. 9 dargestellt.
Ein auf einer Längs- und Rundvorschubvorrichtung aufgespanntes Werkstück 34 wird
hier durch einen rotierenden Schaftfräser 36 bei gleichzeitigem Drehen und
Verschieben bearbeitet, wobei der Längsvorschub je Umdrehung sl, beträgt.
Hierzu ist zu bemerken, daß die auf diese Weise erzeugte Schraubenfläche nicht mathematisch
genau mit der schon definierten Fläche übereinstimmt, obgleich sie dieser sehr ähnlich
ist. Die Abdichtung zwischen den Statorgewindeköpfen oder dem daran unmittelbar
angrenzenden Gebiet einerseits und der nach diesem Verfahren erzeugten Fläche andererseits
ist allerdings für praktische Zwecke gut ausreichend.
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F i g. 10 gibt schematisch ein weiteres Verfahren zur Herstellung
des Rotors wieder, das dem in F i g. 9
gezeigten Verfahren ähnlich ist. In
diesem Falle wird aber der Schaftfräser 36 durch einen gewöhnlichen Fräser
oder einen Walzenfräser 38 größeren Durchmessers ersetzt, wobei der Fräser
so eingestellt wird, das der Winkel zwischen der Fräser- und der Werkstückachse
mit dem Steigungswinkel der Schnecke übereinstimmt. Der Längsvorschub beträgt selbstverständlich
auch in diesem Falle sl, je Umdrehung.
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Versuche unter Betriebsverhältnissen haben dargelegt, daß die Pumpe
laut vorliegender Erfindung sehr gut arbeitet und daß der Verschleiß des Stator-Rotor-Systems
auch nach längeren Betriebsperioden bemerkenswert niedrig ist. Drücke in der Höhe
von 7 bis 8 kg/CM2 werden sehr schnell in der Pumpe erzeugt und zeigen
keine Neigung zu einem allmählichen Absinken.