DE1813749A1 - Motorgetriebene Pumpe mit Lagergestell und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

OR..INQ. Dt^L.-INC». M.SC. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

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The Mash Engineering Company Wilson Avenue

South Norwalk, Connecticut, USA-

Motorgetriebene Pumpe mit Lagergestell und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine motorgetriebene Pumpe mit Lagergestell und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere einen solchen Aufbau, bei dem rotor und Pumpe räumlich getrennt als einzelne Bauglieder, die jeweils separat befestigt und gewartet werden können, angeordnet sind.

Obwohl eine solche getrennte Anordnung von Pumpe und Motor verhältnismäßig vorteilhaft ist, besitzt eine derartige Konstruktion doch Mängel, und zwar insbesondere bei der Kraftübertragung vom Motor auf die Pumpe. Es ist deshalb notwendig, die Antriebswelle

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der Pumpe an der Stelle zu-unterstützen, an welcher ein Riementrieb o. dgl. vom Antriebsmotor der Punpenwelle zugeführt wird. Eine derartige Anordnung erfordert besondere Befestigungsteile für die Antriebswelle selbst und weiterhin eine Verbindung zwisehen der Pumpe und diesen speziellen Befestigungsteilen. Die verschiedenen, bekannten Baueinheiten, wie z. 3. das Auflagergestell, auf dem die Antriebswelle für die Drehbewegung montiert ist und auch Pumpenteile, wie beispielsweise Rotor und Gehäuse_s werden einzeln bearbeitet und zwar derart, daß die bearbeiteten Flächen bestimmte Toleranzgrößen besitzen. Von Nachteil dabei ist, daß sich die einzelnen Toleranzwerte der jeweiligen Teile addieren, so daß die Gesamttoleranz unerwünscht groß ist. Die Exaktheit eines solchen Pumpenaufbaues in seiner Konstruktion und die Zeitdauer in welcher die Pumpe störungsfrei arbeitet ist somit im großen Maße abhängig von der genauen Zusammenfügung der einzelnen Pumpenteile.

P Weiterhin sind bei diesen bekannten Konstruktionen bisher immer Schwierigkeiten bei der Lagerschmierung und der Lagerjustierung aufgetreten. Besondere Schwierigkeiten bietet dabei die Einjustierung des freien Spieles zwischen den einzelnen Eaukoir.ponenten, wie z. B. Rotor und Pumpengehäuse, Vielehe zusammenwirkende Oberflächen besitzen, wobei des v/eiteren eine vollständige Abdichtung zwischen den relativ zueinander beweglichen Flächen erforderlich ist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, den oben geschilderten Mängeln bei der zuvor beschriebenen, bekannten Pumpenkonstruktion abzuhelfen und einen Pumpenaufbau vorzuschlagen, der unter Vernachlässigung der Toleranzwerte auf einfache Weise und ohne g besonders sorgfältige Bearbeitung zusammengefügt v/erden kann, wobei trotzdem eine gute Lagerschmierung und leichte Lagerjustierung zur Erreichung einer optimalen Betriebsleistung und langen Lebensdauer der Pumpe möglich ist.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist eine langgestreckte Antriebswelle vorgesehen, die mit ihrem einen Ende am Puir.penrotor befestigt ist. Dieser Rotor ist von einem Pumpengehäuse umgeben, das seinerseits gleichfalls die Antriebswelle in ihrem Verbindungsbereich mit dem Pumpenrotor umgibt. Die Antriebswelle erstreckt sich um einen bestimmten Betrag über das Pumpengehäuse hinaus und wird durch ein in der Nähe des Purcpengehäuses angeordnetes, inneres und durch ein im Abstand davon vorgesehenes, ύ äußeres Wälzlager für die Drehbewegung abgestützt. Diese beiden Wälzlager sind im Inneren eines langgestreckten, hohlen Auflagergestells angeordnet j welches an der dem Pumpengehäuse abgewandten Seite von der Antriebsv?elle durchdrungen wird. An seinem gegenüberliegenden Ende ist das Auflagergestell direkt mit dem Pumpengehäuse verbunden, und zwar mittels einer einzigen, kreisförmig eingekerbten Fuge, die koaxial zur Antriebswelle angeordnet ist. Der Teil der eingearbeiteten Fuge oder Hut, der als Endfläche des Auflagergestelles ausgearbeitet ist, sowie die Wälzlagersitze, di.e gleichfalls zur Aufnahme der beiden Wälzlager der Antriebswelle entsprechend bearbeitet werden, können in einem einzigen, an dem einen ^nde des Auflagergestells beginnenden Bearbeitungs-

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vorgang ohne Veränderung der Bearbeitungseinrichtung gefertigt werden. Auch andere Bauteile, wie z. B. Pumpengehäuse und Pumpenrotor, können in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden, so daß auf diese Art die größtmöglichste Präzision nicht nur für die die Längsachse der Antriebswelle koaxial umgebenden Oberflächen, sondern auch für die Flächen.» welche rechtwinklig zur Achse der Antriebswelle angeordnet sind, erhalten wird.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung» Es zeigen:

Pig. 1 eine Längs-Sehnittansicht einer erfindungsgemäßen motorbetriebenen Pumpe\

Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Schnittansiefat einer Rotornabe bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte₉ vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung ist eine horizontale Vakuumpumpe des kreisförmigen Plügeltypes dargestellt, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 195 375 beschrieben ist. Es ist selbstverständlich, daß sich die Erfindung nicht nur auf diesen Pumpentyp beschränkt, sondern daß auch andere Pumpenarten, wie z. B. Plüssigkeits-Ringpurnperij, Kompressoren oder andere Arten von Rotationspumpen in Rahmen des Erfindungsgedankens liegen.

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist eine langgestreckte Antriebswelle 10 an ihrem rechten Ende mit einem Pumpenrotor 12 fest verbunden. Dieser Rotor besitzt in an sich bekannter Weise Flügel I¹J, die sich zwischen ürahüllungsringen 16, 18 erstrecken und an diesen befestigt sind. Die von den Innenwänden der Rotorflügel 14 gebildeten Zwischenräume, welche in der Nähe der Wellenachse vorgesehen sind, bilden Ein- und Auslässe für das Gas, während dessen Saug- bzw. Druckwirkung, da der Flüssigkeitsring innerhalb eines Pumpengehäuses 20 zirkuliert und sich nach außen und anschließend in radialer Richtung von den Flügeln 22 nach innen bewegt. Vfie die Fig. 1 zeigt, ist der Urahüllungering 16 direkt am rechten Ende der Welle 10 für eine rotierende Bewegung angebracht, und zwar mittels einer Keilfeder 2*1, die •sich in einer ausgerichteten Keilnut der Nabe des Umhüllungsringes 16 und der Welle 10 erstreckt. Der Rotor 12 wird in einer vorbestimmten axialen Lage auf der Welle 10 mittels eines Federringes 26 und einer Kontermutter 28 gehalten. Die inneren Flächenbereiche der Umhüllungsringe 16, 18 bilden die Teile eines Konus, dessen Achse mit der Achse der Welle 10 zusammenfällt.

Das Pumpengehäuse 20, welches den Rotor 12, wie in der Zeichnung dargestellt, umgibt, besitzt eine Rückwand 32, welche die Welle 10 im Abstand ummantelt. Weiterhin trägt die Rückwand 32 einen Festteil 3¹* eines Federelementes 30. Dieses Federelement besitzt weiterhin einen rotierenden Teil 36, der in axialer Richtung zusanmendrück- und dehnbar ist und eine Gleitfläche

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zur Verbindung mit dem Pestteil 3¹* der Feder 30 aufweist, so daß durch die Feder 30 der Rotor 12 und die Rückwand 32 in * gegenseitigem Abstand gehalten sind. Gleichzeitig bildet das Federelement 30 und dessen rotierender Teil 36 eine mechanische Wellenabdichtung.

/Gestell Zv/ischen dem Pumpengehäuse 20 und einen langgestreckten, hohlen ist eine nicht näher bezeichnete Ausgleichsscheibe angeordnet, durch welche der Rotor 12 innerhalb des Pumpengehäuses 20 in der richtigen Position gehalten ist. Eine andere Konstruktion zur Peststellung des Rotors 12 im Pumpengehäuse 20 ist.in Fig. 2 dargestellt, bei der eine Feder des Belleville-Types zwischen der Nabe des Rotors 12 und einer Wellenschulter vorgesehen ist. Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich, kann die Kontermutter 28 in der entsprechenden Richtung gedreht v/erden, wodurch die Rotornabe in die ricttige, axiale Lage in Bezug auf die Schulter der Welle 10 und gleichzeitig auch die Rotorkonizität bezüglich des Konuswinkels eines stationären Kegelkörpers *J0 der Pumpe gebracht werden.

An den in der Zeichnung, rechten Ende des Pumpengehäuses 20 ist ein Aufbau 38 vorgesehen, welcher den Aus- und Einlaß der Pumpe bildet. Diese Anordnung ist üblicher Bauart und bildet keinen eigenen Bestandteil der Erfindung, so daß sich ein Eingehen hierauf erübrigt. Das Pumpengehäuse 20 besitzt, wie bereits erwähnt, einen nach innen gerichteten rohrförmigen Xegelkörper 40, der an seiner Außenfläche die gleiche Steigung vrie

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die Innenflächen der einen Konus bildenden Umhüllungsringe 16, 18 aufweist. Dadurch wird ein präziser Sitz zwischen dem Kegelkörper 40 der Pumpe und dem rotierenden, von den beiden Naben der Umhüllungsringe 16, 18 gebildeten Konus erhalten. Der Kegelkörper 40 bildet weiterhin den Teil eines Kopfabschnittes *42 des Pumpengehäuses 20, welches mit einer Vielzahl von Schrau- " ben 44 und einer dazwischen angeordneten Flanschabdichtung 46 mit dem rechten Flanschteil 48 des Gehäuses 20 verschraubt ist. Ein linkes Flanschende 50 des Gehäuses 20 ist mit einem erfindungsgemäßen, langgestreckten und hohlen Auflagegestell 52 fest verbunden.

Das langgestreckte Gestell 52 ist an seinem rechten, flansch-•förmigen Ende 54 entsprechend dem zugeordneten Flanschabschnitt 50 des Pumpengehäuses 20 bearbeitet, so daß das Flanschende 54 formschlüssig in eine einzige, kreisförmig eingearbeitete Fuge 56 des Flanachabschnittes 50 eingreift. Die kreisförmige Fuge des Abschnittes 50 ist dabei konzentrisch zur Welle 10 angeord- | net.

Da es einerseits möglich ist, die axiale Lage des Rotors 12 in bezug auf den Kegelkörper 40, 42 mittels der Federring-Mutter-Kombination 26, 28 einzujustieren, ist es andererseits auch möglieh, an der gleichen Stelle zusätzliche Einstellungen des Pumpenaufbaues durch Einsetzen geeigneter Ausgleichsscheiben in den zwischen den Flanschabschnitt 50 des Punpengehäuses 20 und dem flanschförmigen Ende 54 des Auflagergestelles 52 gebildeten

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Spalt 58 vorzunehmen. Das Gestell 52 und das Pumpengehäuse 20 bleiben lösbar durch eine Vielzahl von Schrauben 60 miteinander verbunden, die von öffnungen im Flanschabschnitt 50 des
Pumpengehäuses 20 geführt und in entsprechende Gewindebohrungen im flanschförmigen Ende 5^ des Auflagergestells 52 eingedreht werden.

Der aus dem Pumpengehäuse 20 (in Fig. 1) nach links herausragende Abschnitt der rotierenden Welle 10 wird durch Wälzlager 62, 64 gestützt. Zwischen diesen beiden Lagern ist das rohrförmige Gestell 52 mit einer Zylinderfläche 66 ausgestattet,
welche die Welle 10 in einen bestimmten, gleichmäßigen Abstand ummantelt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Innendurchmesser eines das Wälzlager 6h aufnehmenden Sitzes 68 kleiner als der Durchmesser des von der Zylinderfläche 66 begrenzten Raumes, wogegen ein das Wälzlager 62 aufnehmender Sitz 70 in Bezug auf den Zylinderflächendurchmesser einen etwas größeren Durchmesser aufweist. Dadurch ist es auch selbstverständlich, daß Wälzlager verschiedener Größe erforderlich sind. Weiterhin ist zu erwähnen, daß das flanschförmige Ende 5k des Auflagergestells 52 im Bereich der eingekerbten Fuge 56 einen größeren Durchmesser als der Sitz 70 des Wälzlagers 62 besitzt.

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Zwischen der. Wälzlager 62 und der Rückwand 32 des Gehäuses 20 ist eine Verschlußkappe 72 mittels Schrauben 7¹J angeordnet. Der an das Auflagergestell 52 angrenzende Außenbereich der Verschlußkappe 72 ist von einem O-Ring 76 umgeben. Weiterhin ist auf der Welle 10 ein Spritzring 78 zwischen der Verschlußkappe 72 und der Rückwand 32 des Pumpengehäuses 20 vorgesehen. \

Das andere, in Fig. 1 linke Ende der Welle 10 erstreckt sich durch eine öffnung einer Abschlußwand 80 des Auflagergestelles 52. Die Welle 10 endet in einem Schlußstück 82, das mit einer Keilnut 84 ausgestattet ist, mit deren Hilfe eine Riemenscheibe auf der Welle 10 befestigt werden kann, die ihrerseits über einen nicht dargestellten Antriebsriemen mit einem ebenfalls nicht dargestellten Motor verbindbar ist.

Es ist notwendig» wie bereits zuvor erwähnt, daß der Lagersitz 70 wenigstens so groß wie der Lagersitz 68 ist, Vorzugs- ^ weise jedoch größer, und dabei auch gleichzeitig koaxial mit ™ diesem ausgerichtet ist. Die eingekerbte Fuge 56 ist in ihrem Durchmesser größer als der Lagersitz 70 und auch koaxial mit diesem ausgerichtet. Auf diese Weise können in vorteilhafter Weise alle Flächen in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden, wobei die Bearbeitung vorzugsweise an der in Fig. 1 rechten Seite des Auflagergestelles 52 beginnt. Auf Grund dieser Tatsache ist es möglich, ohne Veränderung der Lage des Auflagergestelles 52 in der Bearbeitungsmaschine während der Fertigung der Lagersitze und der Fuge 56 alle Flächen mit der größten Präzision zu bearbeiten, und zwar

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in bezug auf die Genauigkeit, mit welcher diese die Achse der Welle 10 umgeben, sowie auch in bezug auf die Rechtwinkligkeit der ebenen Flächen der eingearbeiteten Fuge, z.B. relativ zur Welle 10. Weiterhin ist es ohne Veränderung der benutzten Werkzeugmaschine möglich, Teile des Gehäuses zu bearbeiten, und zwar nicht nur die Fuge 56 des Flanschabschnittes 50, sondern auch die Flächen, zwischen denen die Flanschabdichtung 46 eingefügt wird. Zu erwähnen ist noch, daß ein sinnvoller Arbeitsablauf zur Bearbeitung des Gestelles 52 durch eine einzige Werkzeugeinstellung für ds Lagergestell, die Welle, den Flügel, den Kopf und den Rotor vervollständigt wird.

Zum Zwecke einer ständigen Schmierung der Wälzlager 62, wird weiterhin in den Hohlraum des Lagergestelles 52 ein Schmiermittel eingefüllt.

Das Lagergestell 52 ist mit Füßen 86 ausgestattet, mit deren Hilfe das Gestell 52 auf einer Unterlage befestigt werden kann. Weitere Einzelheiten der Zeichnung, wie z.B. Ablaßschrauben 88, sind nicht näher erläutert, da sie keinen Bestandteil der Erfindung bilden.

In Fig. 3 ist schließlich noch eine weitere Möglichkeit der Befestigung des Flansches 48 des Gehäuses 20 am Kopfteil 42 mittels einer dazwischen eingearbeiteten Fuge 49 dargestellt. Diese Konstruktion ermöglicht zusätzlich einen einfachen Zusammenbau der Pumpe, ohne daß irgendv/elche fachlichen Anforderungen an einen Monteur gestellt werden.

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   Patentansprüche :

   flJ Motorgetriebene Pumpe mit Lagergestell, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Pumpengehäuse (20) ein Rotor (12) vorgesehen ist, der mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist, die in dem an das Gehäuse (20) angesetzten Lagergestell J (52) mittels darin im Abstand angeordneter Wälzlager (62, 64) gelagert ist.
2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergestell (52) eine langgestreckte Form aufweist und in seinem Innern mit koaxialen Lagersitzen (70, 68) zur Aufnahme der Wälzlager (62) bzw. {6k) ausgestattet ist.
3. 3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lagersitzes (70) gleich groß oder grosser ist als der Durchmesser des Lagersitzes (68).
4. Ί. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, \ daß an der Verbindungsstelle von Lagergestell (52) und Pumpengehäuse (20) an letzterem eine eingearbeitete Fuge (56) vorgesehen ist, deren Durchmesser größer ist als der des Sitzes (70).
5. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergestell (52) innerhalb der Lagersitze (68, 70) eine Zylinderfläche aufweist und daß der Durchmesser des von der Zylinderfläche begrenzten Raumes in seiner Größe zwischen denen des Sitzes (68) und des Sitzes (70) liegt.

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6. 6. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem flanschförmigen Ende (5*0 des Auflagergestelles (52) zusammenwirkende Fuge (56) konzentrisch zur Achse der Welle (10) ist.
7. 7. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotor (12) Umhüllungsringe (16, 18) zugeordnet sind, deren konzentrische öffnung Teile eines

   ™ Konus (Ί0) bilden, dessen Achse mit der Wellenachse zusammenfällt, und daß ein Teil des Gehäuses (20) gleichfalls einen Teil des Konus (Ί0) bildet und sich durch ihn umgebende Ringe (16, 18) hindurch erstreckt, sowie daß zwischen Rotor (12) und Auflagergestell (52) eine Rückwand (32) angeordnet ist.
8. 8. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) eine Schulter und der Rotor (12) einen Nabenteil besitzt und daß eine Feder (30) zwischen Nabenteil und Schulter vorgesehen ist, die den Rotor (12) relativ zum Pumpengehäuse (20) elastisch ein-

   ^ stellt.
9. 9. Verfahren zur Herstellung einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung und Bearbeitung von Wälzlagersitzen und einer Fuge eines Lagergestelles der Pumpe in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden.

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