DE19501610A1 - Schraubenspindelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Schraubenspindelpumpen bekannter Bauart mit zwei oder mehr Spindeln wird das Fördergut in durch die Spindeln und das sie umgebende Pumpengehäuse gebildeten Kammern bei Ro­ tation der Spindeln axial bewegt. Der dabei als Folge des Druckaufbaus in Gegenrichtung entstehende Axialschub wird in der Regel durch die Spindeln einerseits und mittels eines Widerlagers auf der Gehäuseseite anderseits aufgenom­ men. Diese Lagerung hat sich beim Fördern schmierender Fluide im Bereich niederer Förderdrücke bewährt, wobei de­ ren Schmierwirkung diese ebenso einfache wie betriebs­ sichere Axiallagerung ermöglicht.

Die Förderung nichtschmierender Fluide im Bereich höherer Förderdrücke, beispielsweise Wasser, bringt für eine Schraubenspindelpumpe Erschwernisse mit sich, da die Bewe­ gung der Spindeln miteinander und gegenüber dem Gehäuse in der Regel ein schmierwirkendes Fördermittel bedingt; zwi­ schen den genannten Pumpenteilen stehen nur geringe Spalt­ weiten zur Verfügung.

Es ist - etwa zur Wasserförderung - möglich, den Eingriff der Spindeln durch außerhalb des fluidberührten Pumpenrau­ mes befindliche Einrichtungen zu steuern. Diese Steuerein­ richtungen und die damit unvermeidbaren zusätzlichen Wel­ lendichtungen verteuern den Bau und Betrieb einer solchen Maschine, ganz abgesehen von dem aus dem Wirkprinzip her­ rührenden niedrigeren Wirkungsgrad im Bereich höherer Förderdrücke.

Es ist bekannt, daß die zur Förderung niedrigviskoser Fluide sonst bestens geeigneten Kreiselpumpen mit kleiner werdenden spezifischen Drehzahlen an Wirkungsgrad abnehmen sowie zum anderen, daß bei hohen Drücken und kleinem Förder­ strom der Einsatz von Verdrängermaschinen angezeigt ist. Gerade im Leistungsbereich sehr kleiner spezifischer Dreh­ zahlen wird die Leistung und die Förder-Charakteristik einer innengelagerten Schraubenspindelpumpe gewünscht.

Eine Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art ist der DE-PS 39 20 901 der Anmelderin zu entnehmen; der Lager­ zapfen der Laufspindel ruht in einer radial beweglichen La­ gerbüchse, um die Förderung nichtschmierender Fluide mit innengelagerten Schraubenspindelpumpen für den Bereich sehr kleiner spezifischer Drehzahlen trotz deren - infolge funktionsbedingter insgesamt großer Gleitflächen bestehen­ den - kritischen Zonen zu verbessern.

Durch den Förderdruck der Pumpe entsteht eine Axialkraft auf die Laufspindel. Diese Axialkraft muß über die Anlauf­ fläche im Pumpengehäuse abgestützt werden. Besonders beim Fördern von Medien mit sehr geringer Viskosität und schlechten Schmiereigenschaften kann es dabei zu Reib­ schwingungen kommen, die zu Beschädigungen an den Spindel­ flanken führen und sich durch starke Geräuschbildung bemerkbar machen.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, bei der Abstützung der rotierenden Laufspin­ del an einer feststehenden Anlauffläche der Pumpe entste­ hende Reibschwingungen zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhän­ gigen Patentanspruch 1. Die Unteransprüche geben besonders günstige Weiterbildungen an.

Erfindungsgemäß weist die Lagerhülse in einem spindelseiti­ gen Kragenabschnitt eine Anlauffläche für die benachbarte Spindelstirn auf und greift mit einem Halsabschnitt in die Lagerausnehmung ein. Zudem soll im Kragenabschnitt ein sich spindelwärts öffnender Aufnahmeraum für eine die Anlaufflä­ che bildende festliegende Anlaufscheibe vorhanden sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfängt den Kragenabschnitt ein Kraftspeicher, der sich zwischen dem Kragenabschnitt und der mit diesem einen Ringspalt begren­ zenden benachbarten Fläche des die Lagerausnehmung enthal­ tenden Gehäuseabschnitts erstreckt. Als Kraftspeicher wird eine Federscheibe in Form eines Kegelmantelabschnittes mit zentrischem Durchbruch bevorzugt, welche der Halsabschnitt der Lagerhülse durchsetzt und deren Durchbruchskante dem Kragenabschnitt anliegt.

Dank dieser Maßgaben wird die eigentliche Anlauffläche von einer Anlaufscheibe in der Lagerhülse angeboten. Letztere ist mit dem zapfenartigen Halsabschnitt versehen, der mit ausreichendem Spiel in der Lagerausnehmung des Gehäuses lagert. Zwischen Lagerhülse und Gehäuse befindet sich beispielsweise eine Tellerfeder, die der Lagerhülse am Durchmesser ihres Halsabschnittes - diesen umfangend - anliegt. Da dieser Durchmesser kleiner ist als der Durch­ messer der Laufspindel, entsteht durch den Anlauf der Laufspindel an der Anlauffläche bei Schrägstellung ein - die Ausrichtung der Anlaufscheibe bewirkendes - Moment mit einem Hebelarm, welcher dem halben Wert der Differenz zwischen Laufspindeldurchmesser und dem Durchmesser des Halsabschnittes entspricht. Steht jene Anlauffläche genau rechtwinkelig zur Laufspindelachse, geht das Moment gegen null, und der Ausrichtvorgang ist beendet. Jede Verlagerung der Laufspindelachse leitet diesen Ausrichtvorgang erneut ein.

Als günstig hat sich weiterhin ein von dem in die Lageraus­ nehmung eingreifender Halsabschnitt der Lagerhülse abragen­ der radialer Querzapfen erwiesen, der in einer seitlich von der Lagerausnehmung ausgehenden Anschlagausnehmung mit Spiel ruht. Diese Querzapfenanordnung fängt das zwischen der rotierenden Laufspindel sowie der feststehenden Anlauf­ scheibe entstehende Reibungsmoment ab.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß sich die Lage der Anlauffläche selbsttätig - genau rechtwinkelig - zur Achse der Laufspindel ausrichtet und damit ein reibungs­ schwingungsfreier Betrieb der Pumpe sichergestellt wird. Zudem bedarf es durch das selbsttätige Ausrichten der Anlaufscheibe keiner besonderen Präzision bei der Fertigung der zusammenwirkenden Einzelteile.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schraubenspindel­ pumpe;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

Eine Schraubenspindelpumpe 10 weist im Innenraum 12 eines an ein Pumpengehäuse 14 anschließenden Sauggehäuses 16 eine - von zwei Dicht- oder Laufspindeln 18 flankierte - Antriebsspindel 20 auf. Die Dicht- oder Laufspindeln 18 sind im Sauggehäuse 16 gelagert, die Antriebsspindel 18 ist antriebsseitig in einer aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung vernachlässigten Weise an einen koaxialen Antriebswellenzapfen angeschlossen.

An die Spindelstirn 19 der Laufspindel 18 schließt eine Lagerhülse 24 an, welche aus einem tellerartigen Kragenab­ schnitt 25 und einem davon axial abragenden Halsabschnitt 27 des Durchmessers i besteht. In der Lagerhülse 24 ver­ läuft eine Axialbohrung 22 bis zur Spindelstirn 19, die eine anschließende Quernut 23 anbietet; diese bildet mit der Axialbohrung 22 einen Strömungsweg für das Förderme­ dium.

Der Halsabschnitt 27 der Lagerhülse 24 ruht in einer koaxialen Lagerausnehmung oder Bohrung 28 des Sauggehäuses 16. Die Bohrungen 28 für die Laufspindeln 18 sind durch eine sie querende radiale Sackbohrung 30 miteinander ver­ bunden, die an der Gehäuseaußenfläche mittels einer Ver­ schlußschraube 32 verschlossen ist.

In einem zur Spindelstirn 19 hin offenen Aufnahmeraum 26 des Kragenabschnittes 25 der Lagerhülse 24 ist eine An­ laufscheibe 34 der Dicke n für jene Spindelstirn 19 festge­ legt, beispielsweise mit dem Kragenabschnitt 25 verklebt. Die erwähnte Axialbohrung 22 der Lagerhülse 24 setzt sich durch die Anlaufscheibe 34 hindurch fort. Vom Halsabschnitt 27 ragt radial ein Querzapfen 36 ab, der in eine An­ schlagausnehmung 38 des Sauggehäuses 16 mit Spiel ein­ greift.

In einem zwischen der inneren Gehäusestirnfläche 17 und je­ nem Kragenabschnitt 27 bestehenden Ringspalt 40 der Tiefe t befindet sich eine Federscheibe 42 mit zentrischem Durch­ bruch 44, welche - beispielsweise in der Art einer Tel­ lerfeder - die Form eines Kegelmantelabschnittes anbietet; die Durchbruchs- oder Umfangskante 45 des zentrischen Durchbruchs 44 liegt der Lagerhülse 24 am Übergang vom Kragenabschnitt 25 zum Halsabschnitt 27 an.

Durch den Anlauf der Spindelstirn 19 an der Anlauffläche 35 der benachbarten Anlaufscheibe 34 entsteht im Falle einer Schrägstellung der Laufspindel 18 ein Moment mit dem Hebel­ arm a = 1/2 ⚫ (Laufspindeldurchmesser e - Durchmesser i des Halsabschnittes 27).

Das Moment bewirkt die Ausrichtung der Anlaufscheibe 34; ist die Anlauffläche 35 genau rechtwinkelig zur Längsachse B der Bohrung 28 ausgerichtet, wird das Moment null und der Ausrichtvorgang ist beendet.

Claims (8)

1. Schraubenspindelpumpe (10) mit in einem Pumpengehäuse (14, 16) angeordneter Antriebsspindel (20) und wenig­ stens einer Laufspindel (18), die saugseitig mittels eines zapfenartigen Endes in einer Lagerhülse (24) sowie mit dieser in einer ortsfesten Lagerausnehmung (28) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (24) in einem spindelseitigen Kra­ genabschnitt (25) eine Anlauffläche (35) für die be­ nachbarte Spindelstirn (19) aufweist und mit einem Halsabschnitt (27) in die Lagerausnehmung (28) ein­ greift.

2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kragenabschnitt (25) einen sich spindelwärts öffnenden Aufnahmeraum (26) für eine die Anlauffläche (35) bildende festliegende Anlaufscheibe (34) aufweist.

3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Kragenabschnitt (25) ein Kraftspeicher (42) umfängt, der sich zwischen dem Kra­ genabschnitt und der mit diesem einen Ringspalt (40) begrenzenden benachbarten Fläche (17) des die Lager­ ausnehmung (28) enthaltenden Gehäuseabschnitt (16) er­ streckt.

4. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 3, gekenn­ zeichnet durch eine Federscheibe (42) als Kraftspei­ cher in Form eines Kegelmantelabschnitts mit zentri­ schem Durchbruch (44), welche der Halsabschnitt (27) der Lagerhülse (24) durchsetzt und deren Durchbruchs­ kante (45) dem Kragenabschnitt (25) anliegt.

5. Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Axialbohrung (22) der La­ gerhülse (24) und eine Fortsetzung der Axialbohrung in der Anlaufscheibe (34).

6. Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung (22) mit einer Nut (23) in der Spindelstirn (19) einen Strömungsweg bildet.

7. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von dem in die Lagerausnehmung (28) eingreifenden Halsab­ schnitt (27) der Lagerhülse (24) ein radialer Querzap­ fen (36) abragt und in einer seitlichen Anschlagaus­ nehmung (38) der Lagerausnehmung mit Spiel ruht.

8. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (e) der Laufspindel (18) größer ist als der Durchmesser (i) des Halsabschnitts (27).