DE19652621C2 - Element mit einem um eine Mittelachse umlaufenden Wendelprofil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Element mit einem um eine Mittel­ achse umlaufenden Wendelprofil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Aus der US-Patentschrift 5,113,952 ist ein Erdbohrer mit ei­ ner an einem zylindrischen Schaft verlaufenden Wendel be­ kannt, bei dem die Wendel Begrenzungsflächen aufweist, die auf einer Schraubenfläche verlaufen und die von gedachten Geraden begrenzt werden, die radial zur Mittelachse zeigen. Dadurch bilden sich ebene Begrenzungsflächen an der Wendel aus.

Aus der DE-OS 24 03 722 geht ferner ein Bohrer mit einer spiralförmigen Transportwendel hervor. Die Transportwendel weist einen halbkreisförmigen Wendelzwischenraum auf, so daß die Begrenzungsflächen der Transportwendel ebenfalls halb­ kreisförmig ausgebildet sind.

Elemente mit Wendelprofilen können beispielsweise Spiralfe­ dern, mit einem Außengewinde versehene Forteile oder Zyklone (z. B. DE-OS 37 01 587) sein. Fertige Elemente besitzen mit einer bestimmten Steigung versehene Wendelgänge, die schrau­ benlinienförmig verlaufen. Derartige Elemente können bei­ spielsweise mittels Gießverfahren, zum Beispiel im Kunst­ stoff-, Spritzguß- oder im Aluminiumdruckguß hergestellt werden. Hierzu sind entsprechende Formen vorgesehen, die nach dem Gießen entformt werden. Aufgrund der auf einer Schraubenlinie angeordneten Wendelprofile ist eine Entfor­ mung nur möglich, wenn vier, senkrecht zur Mittelachse des Elements entfernbare Teile der Form vorhanden sind. Damit ist das notwendige Formwerkzeug mit seinen vier Teilen nur aufwendig herstellbar und zudem muß das hergestellte Element in den vier Entformungsrichtungen, die jeweils um 90° zueinander versetzt sind, zugänglich sein.

Es ist auch bekannt, bei auf einer Schraubenlinie umlaufenden Wendelprofilen, sonst nicht entformbare Flanken parallel zur Entformungsrichtung flach abzuschneiden, um eine Entformung in zwei Richtungen zu ermöglichen. Hierdurch wird zwar der Aufbau des Formwerkzeugs vereinfacht, jedoch ist der Einsatz eines derartigen Elementes, beispielsweise als Spiralfeder oder als Zyklon, nicht geeignet, da deren Profil, zur Gewährleistung derer Funktionen, nicht unterbrochen werden darf.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wendelförmiges Element zu schaffen, das mittels eines Gießverfahrens herstellbar und einfach zu entformen ist. Dabei soll außerdem gewährleistet werden, daß über die gesamte axiale Länge betrachtet ein konstantes Wendelprofil mit einem größtmöglichen Strömungsquerschnitt zwischen den Gängen des Wendelprofils vorliegt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Element mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß es mit einem in lediglich zwei Entformrichtungen beweglichen Formwerkzeug entformt werden kann und ein Wendelprofil mit durchgehendem, das heißt konstantem Profil aufweist. Dadurch, daß die obere und die untere Begrenzungsfläche des Wendelprofils auf einer Schraubenfläche verlaufen, die von gedachten Geradenstücken begrenzt werden, die jeweils von der inneren bis zur äußeren Hüllkurve verlaufen, die zu der inneren Hüllkurve tangential und einer senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Ebene parallel liegen, ist es möglich, ein Element zu schaffen, das ein konstantes Profil aufweist und das in nur zwei Entformungsrichtungen des Formwerkzeugs entformt wer­ den kann. Hierdurch können die erfindungsgemäßen Ele­ mente sehr vorteilhaft als Zyklone eingesetzt werden, da zwischen den Wendelgängen des Wendelprofils ein größtmöglicher Strömungsquerschnitt gegeben ist und durch das konstante Profil Strömungsverluste verhin­ dert beziehungsweise minimiert werden können. Darüber hinaus ist das schraubenförmige Wendelprofil in sei­ ner Materialstärke auf eine kleinstmögliche Dicke op­ timiert, so daß einerseits Material zum Gießen der Elemente eingespart werden kann und andererseits Ar­ beitszeit eingespart wird, da die Elemente aufgrund des geringen Materialeinsatzes schneller erstarren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merk­ malen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ele­ mentes und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen umlaufenden Gang des Elementes.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Element 10 im Sinne der Erfindung. Das Element 10 be­ sitzt einen zylindrischen Kern 12, dessen Mantel­ fläche 14 koaxial zu einer Mittelachse 16 verläuft. Der Kern 12 trägt ein um die Mittelachse 16 um­ laufendes Wendelprofil 18. Das Wendelprofil 18 ver­ läuft in noch näher zu erläuternder Weise schrauben­ linienförmig mit einer hier nicht näher zu betrach­ tenden Steigung um den Kern 12. Das Wendelprofil 18 kann in einem gemeinsamen Spritzvorgang, beispiels­ weise einem Kunststoff-Spritzgießen oder Aluminium- Druckgießen, mit dem Kern 12 einstückig in einem ent­ sprechenden Formwerkzeug gegossen werden. Das Element 10 kann beispielsweise als Zyklon für eine Ölabschei­ dung eines Kraftfahrzeugmotors eingesetzt werden.

Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungs­ beispiel, kann der Kern 12 nicht vorhanden sein, so daß das Wendelprofil 18 eine Spiralfeder ergibt.

Das Wendelprofil 18 besitzt eine obere Begrenzungs­ fläche 20 und eine untere Begrenzungsfläche 22. Die Begrenzungsflächen 20 und 22 erstrecken sich hierbei von einer inneren Hüllkurve 24, die mit der Mantel­ fläche 14 des Kerns 12 zusammenfällt bis zu einer äußeren Hüllkurve 26, die mit dem Randabschluß 28 des Wendelprofils 18 zusammenfällt. Die Hüllkurven 24 und 26 sind im gezeigten Beispiel gedachte Zylinder­ mantelflächen, die koaxial zu der Mittelachse 16 ver­ laufen. Nach weiteren Beispielen können die Hüll­ kurven 24 und/oder 26 auch auf gedachten Kegelmantel­ flächen verlaufen.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Element 10 ist der Verlauf der Begrenzungsflächen 20 und 22, der sich folgendermaßen definieren läßt. Auf der Begren­ zungsfläche 20 verlaufen gedachte Geraden 30, die, wie die Draufsicht in Fig. 2 auf einen Gang des Wendelprofils 18 zeigt, tangential zu der Mantel­ fläche 14 des Kerns 12 beziehungsweise der mit dieser zusammenfallenden Hüllkurve 24 verlaufen. Entspre­ chend des Winkelverlaufs - in Draufsicht gesehen - ver­ laufen sämtliche gedachten Geraden 30 auf der oberen Begrenzungsfläche 20 als Tangenten - entgegen dem Uhr­ zeigersinn umlaufend - zu der Mantelfläche 14. Ferner ist wesentlich, daß die gedachten Geraden 30 parallel zu einer Ebene 32 verlaufen, auf der die Mittelachse 16 senkrecht steht.

Für die Definition der unteren Begrenzungsfläche 22 gilt die gleiche Aussage, außer, daß sich die dort angeordneten gedachten Geraden 34 tangential im Uhr­ zeigerrichtung von der Mantelfläche 14 weg er­ strecken, während sie bei der oberen Begrenzungs­ fläche 20 tangential entgegen der Uhrzeigerrichtung verlaufen. Hierbei sind die Geraden 30 beziehungs­ weise 34 immer von ihrem Anfangspunkt, das heißt Berührungspunkt, mit der Mantelfläche 14 betrachtet.

Entsprechend der gewünschten Steigung des Wendel­ profils 18 verlaufen die gedachten Geraden 30 be­ ziehungsweise 34 in entsprechenden axialen Abständen zueinander, das heißt, auf einer gedachten Linie 36 durch die Ursprungspunkte, das heißt, die Berührungs­ punkte der gedachten Gerade 30 mit der Mantelfläche 14 verläuft auf einer Schraubenlinie 36. Auf einer hierzu parallen, axial versetzten gedachten Verbin­ dungslinie 38 liegen die Anfangspunkte, das heißt die Berührungspunkte der gedachten Geraden 34 der unteren Begrenzungsfläche 22.

Durch die derart definierten Begrenzungsflächen 20 und 22 ergibt sich im Querschnitt gesehen, wie in Fig. 1 links oben im geschnittenen Wendelprofil 18 dargestellt, ein parabelförmiger Verlauf der Begren­ zungsflächen 20 und 22.

Durch den gefundenen erfindungsgemäßen Verlauf der Begrenzungsflächen 20 und 22 ist ein Element 10 ge­ schaffen, das über seine gesamte axiale Länge be­ trachtet, ein konstantes Wendelprofil 18 mit einem größtmöglichen Strömungsquerschnitt zwischen den Gängen des Wendelprofils 18 aufweist und das darüber hinaus ein Wendelprofil 18 mit relativ geringer Dicke aufweist.

Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungs­ gemäßen Elementes 10 ist es, daß dieses mit einem Formwerkzeug gegossen werden kann, das lediglich in zwei Entformrichtungen entformt zu werden braucht. Hierzu werden die Trennebenen 40 und 42 für das Formwerkzeug so ge­ legt, daß diese als Tangenten zu der Mantelfläche 14 verlaufen. Hierzu wird hilfsweise ein Punkt 44 auf dem Randabschluß 28 definiert, der - in Fig. 1 gese­ hen - in die Papierebene projiziert - mit der Mantel­ fläche 14 zusammenfällt. Die gerade Verbindung zwi­ schen dem Punkt 44 und dem Tangentenpunkt an der Mantelfläche 14 ergibt die Trennebene 42. Entspre­ chend liegt ein gedachter Punkt 46 auf dem Rand­ abschluß 28 auf der Trennebene 40. Der Verlauf der Verbindung zwischen den Trennebenen 40 und 42 ist durch die Formgestalt des Kerns 12 vorgegeben.

Durch die eine sich entlang der Trennebene 40 bezie­ hungsweise 42 ergebende Teilungsfuge zwischen den zwei - nicht dargestellten - Teilen des Entform­ werkzeugs ist eine Entformung des gegossenen Ele­ mentes 10 dadurch möglich, daß ein erstes Ent­ formungsteil in Richtung der Pfeile 48 und ein zwei­ tes Entformungsteil in Richtung der Pfeile 50 bewegt werden kann, ohne daß diese Bewegung durch die Form­ gebung des Wendelprofils 18 behindert wird. Hierdurch ist eine Entformung in zwei Entformungsrichtungen, in Fig. 2 in eine Entformungsrichtung nach oben beziehungsweise nach unten, oder in Fig. 1 ge­ sehen, mit den gestrichelt dargestellten Bereichen 54 nach hinten beziehungsweise den nicht gestrichelt dargestellten Bereichen 56 nach vorne möglich.

Claims (6)

1. Element, mit einem um eine Mittelachse umlaufenden Wendelprofil, das eine obere und eine untere Begrenzungsfläche aufweist, die sich jeweils zwischen einer inneren und einer äußeren koaxial zur Mittelachse verlaufenden Hüllkurve erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen (20, 22) auf einer Schraubenfläche verlaufen, die von gedachten Geraden (30, 34) begrenzt werden, die zu der inneren Hüllkurve (24) tangetial und einer senkrecht zur Mittelachse (16) verlaufenden Ebene (32) parallel liegen, derart, daß die Begrenzungsflächen (20, 22) - im Querschnitt betrachtet - parabelförmig verlaufen, und daß die Scheitelpunkte der gegenüberliegenden parabelförmigen Begrenzungsflächen beabstandet voneinander auf der inneren Hüllkurve (24) liegen.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven (24, 26) von Zylindermantelflächen gebildet werden.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hüllkurve (24) von einer Mantelfläche (14) eines Kerns (12) des Elements (10) gebildet wird.

4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedachten Geraden (30) der oberen Begrenzungsfläche (20) entgegen dem Uhrzeigersinn um die innere Hüllkurve (24) verlaufen.

5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedachten Geraden (34) der unteren Begrenzungsfläche (22) im Uhrzeigersinn um die innere Hüllkurve (24) verlaufen.

6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungspunkte der Geraden (30, 34) mit der inneren Hüllkurve (24) auf parallelen, zueinander axial beabstandeten Schraubenlinien (36, 38) verlaufen.