DE2637221A1

DE2637221A1 - Drehkolbenfoerderer mit mindestens zwei kolben

Info

Publication number: DE2637221A1
Application number: DE19762637221
Authority: DE
Inventors: Alois Suter
Original assignee: SUTER MASCHINEN und APPARATEBA
Current assignee: SUTER MASCHINEN und APPARATEBA
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1977-04-07
Anticipated expiration: 1996-08-19
Also published as: CH613258A5; DE2637221C2; US4078653A

Description

17.August 1976 D 5371-real

Firma A. Suter, Basel, Schweiz

Drehkolbenförderer mit mindestens zwei Kolben

Die vorliegende Erfindung betrifft einen DrehkoIbenforderer mit mindestens zwei Kolben.

Für die Förderung von Flüssigkeiten sind z.B. Schraubenpumpen bekannt, in denen das Medium kontinuierlich ohne Schaumbildung gefördert wird. Diese Schraubenpumpen haben eine im Druck- und Saugraum abgestützte Antriebsspindel und eine oder mehrere Nebenspindeln.

Diese ineinandergreifenden, gegensinnigen Spindeln sind mit konstant zusammenlaufenden Gängen geschnitten, und in einem

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"eiförmigen Gehäuse gelagert. Der Antrieb der Nebenspindel erfolgt überwiegend durch die Gewindeflanken der Hauptspindel, bei höheren Drücken auch über Zahnräder. Durch den Druckaufbau des Förderproduktes resultierende Axialkräfte werden üblicherweise durch ein auf der Antriebsspindel abgestütztes Walz- oder Axial-Gleitlager aufgenommen.

Schraubenpumpen dieser bekannten Bauart haben den Nachteil, daß eine beliebige, den Eigenschaften des Fördermediums angepasste Einstellung eines adäquaten Spiels zwischen den Gewindegängen nicht möglich ist, da dafür keine derartig grossen Spielunterschiede vorhanden sind. Dies verunmöglicht z.B. die Förderung von mit Quarzmehl gefüllten Kunstharzmassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Drehkolbenförderer der genannten Art zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese Kolben bei gegensinniger, im übrigen gleicher Steigung und gleichartigen Profilen ein über normale Bearbeitungstoleranzen hinausgehendes Flankenspiel aufweisen, sowie Mittel, um dieses Flankenspiel zu verstellen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehkolbenförderer mit zwei Kolben, zur Förderung von Flüssigkeiten,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Darstellung gemäß Fig. 1, mit der Antriebsseite der Kolben,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Drehkolbenförderer analog demjenigen nach Fig. 1, entsprechend dem Ausschnitt gemäß Fig. 2, in anderer Ausführungsform»

In Fig. 1 ist· ein Pumpengehäuse 1 eines Drehkolbenförderers mit einer Saugöffnung 3 und einer Drucköffnung 5 ersichtlich. In dem Gehäuse 1 ist ein Hauptkolben 7, welcher durch einen entsprechenden Motor, z.B. einen Elektromotor (nicht dargestellt^ angetrieben wird, gelagert. Neben dem Hauptkolben 7 und mit diesem im Eingriff, liegt ein Nebenkolben 9, welcher eine gegensinnige, im übrigen aber gleiche Steigung, mit gleichartigem Profil wie der Hauptkolben 7 aufweist. Die Profile 11 und 12 der beiden Kolben 7 und 9 weichen in dem Sinn voneinander ab, als das Profil 12 des Nebenkolbens 9 etwas schmäler ist als dasjenige 12 des Hauptkolbens 7» so claß zwischen den beiden Kolben 7 und 9 nach deren Einbau ein merkliches, wesentlich über das normale Bearbeitungsspiel bei Normaltoleranz hinausgehendes Flankenspiel entsteht.

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Der Hauptkolben 7 ist mittels einer Welle 17 in einer Lagerschale 14 gelagert, die , wie in Fig. 1 ersichtlich, ein Hauptzahnrad 19 trägt. Dieses ist mittels eines Keiles 2o mit der Welle 17 verbunden. Das freistehende Wellenende 22 dient der Aufnahme eines entsprechenden Antriebsrades, das von einer Kraftquelle aus angetrieben wird, (nicht dargestellt)

Der uebenkolben 9 weist ebenfalls eine Welle 24 auf, die in einer -lagerschale 15 gelagert ist. Die Verlängerung des Lagerungsteils der Welle 24 dient der Aufnahme zweier Gegenzahnräder 25 und 27 gleicher Breite. Es kann Grad- oder Schrägzahnung verwendet werden. Das frei vorstehende Wellenende 29 trägt eine Stellhülse 31· Die Stellhülse 31 ist mittels eines Keiles 33 drehfest mit dem Wellenende 29 verbunden. Sie ist, wie in Fig. 2 ersichtlich, mit einem Flansch 35 ausgerüstet, der mittels Schrauben 37» welche nur durch ihre Mittellinien und die Kopf kreise (Fig. 3) dargestellt; sind, mit dem inneren Gegenzahnrad 25 verbunden, während im vorgelagerten Gegenzahnrad 27, wie anschliessend anhand der Fig.4 näher erläutert wird, eine entsprechende Bohrung mit größerem Spiel vorhanden ist. Im Flansch 35 ist ferner eine Aussparung 39 vorgesehen, durch welche ein Indexstift 4o, im Gegenzahnrad 27 befestigt, mit der Aussparung 39 im Flansch 35 entsprechendem Spiel das innere Gegenzahnrad 25 durchsetzt.

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Der Flansch 35 ist mit Strichmarken 42 versehen. In einer entsprechenden Ausnehmung des Gegenzahnrades 27 sind vier Ringspanner 44, 45, 46 und 47 eingeschoben, welche, bei entsprechendem Anziehen der Schrauben 37 mittels des Flansches 35» bedingt durch ihre Formgebung und die Auswahl des ^Materials, sich an die Welle 24 anlegen und damit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Gegenzahnrädern 25 und 27, sowie der Welle 24 bzw. dem Kebenkolben 9 herstellen.

Beim erläuterten Drehkolbenförderer gemäß den Figuren 1-3 kann bei festgehaltenem Hauptkolben 7 der Nebenkolben 9 ersterem gegenüber derart gedreht werden, daß das volle Flankenspiel auf der einen oder der anderen Seite der ineinandergreifenden Flanken der Kolben auftritt, oder aber entsprechend auf beide Seiten dosiert wird, wobei selbstverständlich die Summe der beiden Flankenspiele Jeweils dem Totalflankenspiel zwischen den beiden Profilen entspricht. Voraussetzung für eine derartige Verstellung in den Grenzen des Flankenspiels der Kolben ist natürlich nur möglich, wenn das Zahnflankenspiel der Zahnräder 19, 25 und 27' mindestens so groß ist, wie das Kolbenflankenspiel.

Wenn nun, entsprechend dem zu fördernden Produkt, das Flankenspiel zwischen den beiden Kolben 7 und 9 eingestellt ist, so muß als erstes in FÖrderrinhtung, in welcher die axiale Belastung auftritt, das Zähnespiel, das bei Zahnprofilen

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bei Zahnrädern dieser Qualität immer relativ groß sein kann, fixiert, d.h.. an den entsprechenden Flanken zum Verschwinden gebracht werden, ansonst natürlich die ganze Spieleinstellung zwischen den Kolben 7 und 9 zwecklos ist. In diesem Sinne wird das Gegenzahnrad 27 gegenüber dem Gegenzahnrad 25 soweit verdreht, daß dieses ^ahnspiel zwischen den Rädern 19 und 27 in Treibrichtung verschwindet, d.h. die entsprechenden Zahnflanken spiellos aufeinanderliegen. Damit bleibt das eingestellte Flankenspiel der Kolben 7 und 9 ic Treibrichtung tatsächlich erhalten. Hierauf wird zwischen dem Hauptkolben 7 und dem Nebenkolben 9 eine teilweise formschlüssige und teilweise kraftschlüssige Verbindung hergestellt, indem durch Anziehen der Schrauben 37 d-er Flansch 35 auf die Ringspanner 44 - 47 drückt, und diese dadurch einerseits gegen die Aussenwand der Ausnehmung im Gegenzahnrad 27 und andererseits gegen die Welle 24 presst. Da einerseits die Stellhülse 31 mittels des Keiles 33 mit der Welle 24 formschlüssig verbunden ist, andererseits diese Stellhülse 31 über ihren Flansch 35 und die Schrauben 37 im Gegenzahnrad 25 verschraubt sind und der Indexstift 4o im Gegenzahnrad 27, so ist an den Strichmarken 42 ersichtlich, wie weit der Nebenkolben 9 gegenüber dem Hauptkolben 7 aus einer Mittellage nach dieser oder jener Richtung ein grösseres bzw. kleineres Spiel zwischen den Flanken der beiden Kolben 7 und 9 aufweist.

Eine weitere Ausführungsform ist in i'ig. 4 ersichtlich. Der Aufbau des Drehkolbenförderers ist analog demjenigen gemäß

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den Figuren 1-3. Fig. 4 zeigt den Stummel einer Welle 55 zum entsprechenden STebenkolben (nicht dargestellt), welche Welle 55 in einer lagerschale 56 eines Gehäuses 57 gelagert ist. Es sind ferner zwei Gegenzahnräder 59 und 61 zu einem nichtdargestellten Hauptzahnrad, entsprechend dem Hauptzahnrad 19j angeordnet. Das Ende der W_elle 63 ist mit einer Seilbahn und einem Keil 64 ausgerüstet, gefolgt von einem Gewindezapfen 66. Eine Überwurfmutter 68 mit Innengewinde 69, passend auf das Gewinde des Gewindezapfens 66, ist über Schrauben 73 nait" einer Messtrommel 71 verbunden, deren unterer konischer 3?eil eine Skala 72 trägt, üdne Stellhülse 75» versehen mit einer der Skala 72 zugeordneten Hilfsskala 76, ist mittels Schrauben 79 mit einem ^altering 78 verbunden. Der Haltering 78 dient dazu, die Messtrommel 71 nai* der Überwurfmutter 68 axial fest zu halten. Die Stellhülse 75 ist mit einem Flansch 81 ausgerüstet, der in einer Öffnung des Gegenzahnrades 71 eingeführt und mittels eines Seegerringes 83 in dargestellter Weise axial gehaltert wird. Auch hier sind Ringspanner 85, 86, 87 und 88 vorgesehen, welche aufgrund ihrer Form und/oder ihres Materials dazu befähigt'sind, beim Zusammenpressen die Welle 55 kraftschlüssig mit dem Gegenzahnrad 61 zu verbinden. Diese Ringspanner 85-88 liegen in einer Ringnut 9o des Gegenzahnrades 61. Der Flansch 81 wird mittels Schraubenbolzen 92 in der dargestellten Lage gegen da s Gegenzahnrad 59 gezogen und stellt damit die kraftschlüssige Verbindung mit der Welle 55» wie erläutert,

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sicher. Die Schraubenbolzen 92 sind in Gewindebohrungen 53 des Gegenzahnrades 59 eingeschraubt, während sie in ihrem oberen Teil durch entsprechend großdurchmessrige Durchgangsbohrungen 95 im Gegenzahnrad 61 durchgesteckt sind,, welche erlauben, die beiden Gegenzahnräder 59 und 61 relativ zueinander zu verdrehen.

Auch bei dieser Konstruktion kann das Zahnspiel zwischen dem Hauptzahnrad und den Gegenzahnrädern bzw. das Drehspiel zwischen Haupt- und Nebenkolben dadurch zum Verschwinden gebracht werden, daß man die beiden Gegenzahnräder 59 und 61 im Rahmen ihrer Zahnflankenspiele mit dem Hauptzahnrad gegeneinander verdreht, ohne dabei lieben- und Hauptkolben in ihrer ^age zu beeinflussen. Dieses gegeneinander Verdrehen der beiden GegenZahnräder 59 ₅ 61 ist möglich durch das entsprechend dimensionierte Spiel zwischen der Durchgangsbohrung 95 und dem Schraubenbolzen 92. Anderseits kann das Plankenspiel zwischen den beiden Kolben dadurch verändert werden, daß man bei Festhalten des Hauptkolbens den Nebenkolben dreht und damit das maximal mögliche Flankenspiel in besprochener weise auf die vordem oder hintern Flanken verteilt. Zu diesem Zweck wird die Messtrommel 71 gedreht und mit ihr die Überwurfmutter 68. Da diese axial durch den -^altering 78 fixiert ist, wird durch die Drehbewegung die Messtrommel 7"l» äer Gewindezapfen 66 und mit ihm die Welle 55 ^m^ ^em Nebenkolben axial verschoben. Dadurch

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kann das Korbenspiel entsprechend eingestellt werden. Der eingestellte Wert ist mit Hilfe der Skalen 72 und 76 ablesbar.

Nach dem Eliminieren des Zahnradflankenspieles des Haupt- und der Gegenzahnräder wird durch Anziehen der Schraubenbolzen 92 die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Gegenzahnrädern 6o und 61 und der Welle 55 hergestellt, indem die entsprechenden Singspanner 84-88 gegen die Welle 55 gepresst werden.

Bei den beschriebenen Ausführungen von Drehkolbenförderern ist somit festzuhalten, daß bei gegensinniger im übrigen aber gleicher Steigung zwischen Hauptkolben und Nebenkolben die Gewindegänge des Hauptkolbens beispielsweise mit einer Minustoleranz und die Gewindegänge des Nebenkolbens mit einer Plustoleranz bearbeitet werden, derart, daß die Summe der Toleranz weit über den normalen Bearbeitungssummentoleranzen liegen.

Mit auf diese Weise einstellbaren Drehkoltenförderern oder Schraubenpumpen ist eine pulsationsfreie Förderung von beispielsweise mit abrasiven Füllstoff angereich erten duroplastischen GiöSharzgemischen möglich. In diesem Sinne wurde beispielsweise eine Gieesharzmenge von looo g, die mit 27o Gew.teilen Quarzmehl mit einer Korngröße von 60 /u gleichmässig angereichert war und welche bei 20 eine Vis-

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kosität von 15O F aufwies, mühelos gefördert. Yon diesem Giessharzgemisch wurde eine Teilmenge von 50 cm ^ auf einer trockenen Glasplatte von 20 mm Durchmesser aufgegossen, und nach, einer Verweilzeit von 2 Min. untersucht.

Die auf der Glasplatte verbliebene Gissharzschicht wurde an drei Stellen in der Mitte der Glasplatte und in einem Randabstand von 5 mm mit einer Schieblehre gemessen. Dabei wurde eine durchschnittliehe Schichtstärke von o,14· mm ermittelt.

Das diesem Fördermedium angepasste Flankenspiel zwischen den Gewindegängen wurde mit einer in Fig. 1 und 2 dargestellten Einstellvorrichtung mit 0,14- mm eingestellt.

Bei einer Fördermenge von 4-000 αη-γΐΐίη. wurde mit einer dermassen eingestellten, zweispindligen Schneckenpumpe während 3 Stunden mit Quarzmehl angereichten Giessharzmasse bei einem konstanten Gegendruck von 50 at gefahren. Bei der anschliessenden Eontrolle der zerlegten Pumpenteile konnten keine Verschleißspuren an den Gewindeflanken der Haupt- und Nebenspindel festgestellt werden.

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Claims

Ansprüche

1. Drehkolbenförderer mit mindestens zwei Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kolben bei gegensinniger im übrigen gleicher Steigung und gleichartigen Profilen ein über normale Bearbeitungstoleranzen hinausgehendes Flankenspiel aufweisen, sowie Mittel, um dieses Flankenspiel zu verstellen.

2. Drehkolbenförderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellmittel zwei gegeneinander drehbewegliche und in gewellten Drehlagen gegenseitig fixierbare Teile aufweisen, welche Teile je mit einem Kolben wirkverbindbar oder wirkverbunden sind.

J. Drehkolbenförderer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Kolben sowohl formschlüssig, z.B. über gezahnte Teile erfolgt, als auch kraftschlüssig, z.B. über zusammenpressbare Packungen.

4·. Drehkolbenförderer nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des %lf skolbens durch ein

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Zahnrad des Hauptkolbens über ein Zahnrad des Hilfskolbens erfolgt, wobei deren Zahnflankenspiel mindestens so groß ist, wie das Flankenspiel der Profile der Kolben.

5· Drehkolbenförderer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,. daß auf einem der Kolben, z.B. dem Febenkolben, ein weiteres, mit dem Zahnrad des andern Kolbens, z.B. des Hauptkolbens kämmendes Zahnrad angeordnet ist, welches mit verschwindendem Flankenspiel auf seinem Kolben kraftschlüssig fixierbar ist,

6. Drehkolbenförderer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolben relativ zum andern längsverschiebbar angeordnet ist.

7. Drehkolbenförderer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ableseeinrichtung angeordnet ist, um die Größe des Spiels zwischen den Flanken der beiden Kolben abzulesen.

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