DE2931675A1

DE2931675A1 - Hydraulische maschine

Info

Publication number: DE2931675A1
Application number: DE19792931675
Authority: DE
Inventors: Arne Loennebring
Original assignee: Imo Industri AB
Current assignee: Imo Industri AB
Priority date: 1978-08-22
Filing date: 1979-08-04
Publication date: 1980-03-06
Also published as: SE7808861L; SE412630B; DE2931675C2; US4302165A; JPS5529093A

Description

IMO-Industri

Hydraulische Maschine

Vorliegende Erfindung betrifft solche hydraulische Schraubenmaschinen, die einen Schraubensatz in Form einer Antriebsschraube und zumindest einer mit dieser in Eingriff stehenden Laufschraube umfassen, welche Schrauben von einem Gehäuse umschlossen sind, wobei die Schrauben und das Gehäuse auf solche Weise gegeneinander dicht anliegend ausgebildet sind, daß in jeder Winkelstellung der Schrauben zumindest/eine vollständige Dichtung zwischen dem Einlaßende und dem Auslaßende des Schraubensätzes vorliegt.

In einer solchen Maschine wird die Flüssigkeit durch den Schraubensatz in gegenseitig geschlossenen Kammern transportiert, die während der Drehbewegung der Schrauben entlang des Schraubensatzes vom Einlaßende zum Auslaßende wandern. Jede Kammer ist zunächst zum Einlaßende hin offen, so daß die Flüssigkeit in sie

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einströmen kann, und wird darauf geschlossen, indem eine vollständige Dichtung gebildet wird, und schließlich nach einer gewissen Zeil; beim Auslaßende des Schraubensatzes geöffnet. Während dieser Zeit ist eine neue Kammer gebildet und zum Auslaßende hin geschlossen worden.

Eine Maschine dieser Art kann als Pumpe arbeiten, wobei die Antriebsschraube an einen Antriebsmotor angeschlossen ist und beim Einlaßende Flüssigkeit angesaugt sowie nach Transport entlang des Schraubensatzes beim Auslaßende abgegeben wird. Sie kann auch als Motor arbeiten, wobei Flüssigkeit beim Einlaßende des Schraubensatzes hineingepumpt wird und den Schraubensatz antreibt. Die Antriebsschraube ist in diesem Fall mit einer Einrichtung verbunden, die vom Motor angetrieben werden

soll.

Damit die Maschine auf die beabsichtigte Weise arbeitet, muß stets wenigstens eine vollständige Dichtung zwischen den beiden Enden des Schraubensatzes vorliegen. Dies führt dazu, daß der Schraubensatz und das Gehäuse eine gewisse Minimallänge aufweisen müssen, die aus den Abmessungen der Schrauben berechnet werden kann.

Es ist üblich, den Schraubensatz und
das Gehäuse so auszuführen, daß sowohl die Einströmung in und die Ausströmung aus dem Schraubensatz axial erfolgt. Hiebei ist es erforderlich, daß bei einem Ende der Maschine (Hochdruckseite) eine Kammer angeordnet

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wird, durch welche sich die Welle der Antriebsschraube hindurch erstreckt und an welche eine Leitung angeschlossen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszugestalten, daß die Länge der Maschine bei unveränderter Anzahl von Dichtungen im Schraubensatz verkürzt wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 bei einer Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches gelöst.

Es wird also eine vereinfachte Konstruktion erhalten, wenn die bei der Hochdruckseite der Maschine befindliche öffnung durch die Wandung des Gehäuses hindurch direkt zum Kanal des Gehäuses hinein verlaufend ausgebildet wird. Dabei kann sich das Gehäuse mit konstantem Querschnitt an den Enden der Schrauben vorbei erstrecken und die Welle der Antriebsschraube sowie Lager und Dichtungen werden in den Kanal des Gehäuses verlegt. Weiter kann sich die wirksame Gehäuselänge an der öffnung vorbei erstrecken, indem die Dichtungsflächen des Gehäuses an der Seite der öffnung beibehalten werden. Dies macht es möglich, die Maschine bei gleicher wirksamer Schraubenlänge zu verkürzen.

Die genannte öffnung kann mit ihrer Achse senkrecht zu einer die Achsen der Schrauben enthaltenden Ebene verlaufen und =. in einer durch <3ie Antriebsschraubenachse verlaufenden Ebene liegen, die senkrecht zu der vorhin genannten Ebene liegt. Vorzugsweise wird diese öffnung jedoch asymmetrisch in bezug auf die Antriebsschraube angebracht, indem deren Achse die die Achsen der Schrauben enthaltende Ebene bei einem von der Antriebsschraubenachse seitenverschobenen Punkt schneidet und/oder indem deren Achse mit einer die Achsen der Schrauben enthaltenden Ebene einen

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Winkel von weniger als 90° bildet. Durch diese Anordnung der Öffnung ist es möglich, diese näher beim gegenüberliegenden Ende des Schraubensatzes zu plazieren als bei einer symmetrischen Anordnung der Öffnung. Der "winkel zu der genannten Ebene kann beispielsweise höchstens 75°» z.B. 30-60° betragen. Die Seitenverschiebung des Schnittpunktes kann beispielsweise 0,25 - 0,75 vom Durchmesser der Antriebsschraube betragen.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

]?ig. 1 zeigt.eine Schraubenpumpe gemäß der Erfindung in Längsschnitt.

Pig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. ·

Fig. 3, 4- und 5 zeigen Formen der in einer Ebene abgewickelten Austrittsöffnung der Pumpe für verschiedene Lagen und Abmessungen dieser Öffnung.

Fig.-6 zeigt einen in einer Ebene abgewickelten Abschnitt des Schraubensatzes.

Die in ^'ig. 1 und 2 gezeigte Pumpe umfaßt ein längliches Gehäuse I₁ welches einen längs verlaufenden Kana^in Form von drei einander schneidenden parallelen zylindrischen Läufen 2, 3» 4 aufweist, von denen der mittlere eine Antriebsschraube 5 mit konvexen Schraubengängen aufnimmt und die beiden äußeren zwei mit der Antriebsschraube in Eingriff stehende Laufschrauben 6, 7

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mit konkaven Schraubengangen aufnehmen, wobei die Durchmesser der Läufe den Außendurchmessern der Schrauben entsprechen und die Schraubengänge so ausgebildet sind, daß sie gegenseitig dicht anliegen.

Das Gehäuse 1 ist an den Enden von Stirnplatten 8, 9 abgeschlossen, welche am Gehäuse auf nicht näher gezeigte Weise befestigt sind und von denen die vordere mit einer zentralen Öffnung 10 versehen ist, durch welche sich eine mit der Antriebsschraube 5 fest verbundene Antriebswelle 11 zum Anschluß an einen Antriebsmotor erstreckt. Zwischen der Welle 11 und der Öffnung 10 ist eine Dichtung 12 eingesetzt. Die Welle ist mittels eines Kugellagers 13 gelagert, das in eine Ausnehmung am Ende des Gehäuses 1 eingesetzt ist. Die Schrauben sind weiters mit Ausgleichskolben 14, 15, und Lagerungsscheiben 17 ausgebildet, u.zw. auf jene Weise, wie sie in der-"..-"-⁴V. SW- OS.. ?8 05824-5 näher beschrieben wird.

In der gegenüberliegenden Stirnplatte _ befindet sich eine zentrale Öffnung 9a, die den Einlaß der Pumpe bildet und zum Anschluß an eine Zuführungsleitung vorgesehen ist. Der Auslaß der Pumpe wird von einem durch das Gehäuse 1 gebohrten zylindrischen Kanal gebildet, der sich beim gezeigten Beispiel in einem Winkel ß von 45° zu einer die Achsen der Schrauben enthaltenden Ebene 19 erstreckt (nachstehend Schraubenebene genannt ) und dessen Achse 20 diese Ebene in der Achse der Antriebsschraube schneidet.

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Die Figuren 3» "4· und 5 veranschaulichen

Formen des Schnittes zwischen der Austrittsöffnung 18 und dem Kanal des Gehäuses für verschiedene Durchmesser der Bohrung und verschiedene Werte des Winkels ß zwischen der Bohrungachse und der Schraubenebene, wobei der Schnitt in einer Ebene abgewickelt gedacht ist. In diesen Figuren wurden die zwischen den Läufen 2, 3* 4- des Gehäuses gebildeten Schneiden 21, 22 eingezeichnet. In sämtlichen Fällen wird vorausgesetzt;, daß die Achse 20 der Bohrung die Schraubenebene 19 in der Achse der Antriebsschraube (oder des Laufes 3) schneidet.

In Fig. 3 wird die Öffnungsform für jenen Fall dargestellt, daß der Winkel ß 90° ist, d.h. die Austrittsbohrung erstreckt sich senkrecht zur Schraubenebene.

Die Kurven 23&-f geben die Form für sechs verschiedene Durchmesser der Austrittsöffnung wieder. Die Öffnung wird in diesem Fall symmetrisch mit elliptischer Form. Bei den größeren Durchmessern (Kurven 23e und 23f ) , bei denen sich die öffnung bis zum Lauf der Laufschrauben hinaus erstreckt, wird selbstverständlich eine gewisse Modifikation der eli-ptischen Form erhalten.

In Fig. 4- sind entsprechende Kurven 24-a-f für jenen Fall gezeigt, daß der Winkel ß 60° beträgt, wobei die Durchmesser für die mit gleichen Buchstabenbezeichnungen versehenen Kurven die gleichen wie in Fig. 3 sind. Wie ersichtlich, sind die Kurven hier seitlich zur Schneide 22 hin verschoben und schneiden

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den Laufschraubenlauf in höherem Grad als in Fig. 3 Die Kurven 25a-f in Fig. 5 geben die öffnungsform wieder, wenn der Winkel ß 45° beträgt. In Fig. 6 ist eine ebene Abwicklung des halben Schraubensatzes (im gleichen Maßstab wie in Fig. 3-5) wiedergegeben, d.h. jener Teil, der in Fig. 1 ersichtlich ist. Die vertikalen Linien 22 und 21 entsprechen somit der Lage der Schneiden in Fig. 3 - 5· Die schraffierten Felder 26 und 27 sind jene Bereiche, wo die Schrauben dicht gegen den Lauf des Gehäuses anliegen, d.h. die äußeren Oberflächen der jeweiligen Schi'aubengangbalken. Der Punkt A ist jener Punkt, bei dem die vordere Kante des Antriebsschraubenbalkens die Schneide 21 des Gehäuses schneidet. Wenn das Gehäuse mit einer ebenen Fläche abschließt, die senkrecht zur Achse der Antriebsschraube verläuft, öffnet sich die unter der Dichtung 27, 26, 27 liegende Kammer axial sobald dieser Punkt A das Ende des Gehäuses erreicht (mit der Linie 28 angedeutet). Wenn durch die Wandung des Gehäuses ein Auslaßkanal verläuft, wie in dem hier gezeigten EaIl, öffnet sich diese Kammer zum Auslaß hin, sobald die· hintere Kante 29 des Schraubengangbalkens die Kontur der Austrittsöffnung tangiert. In Fig. 6 sind die Kurven 23c, 24c und 25c in solchen Lagen eingezeichnet worden, daß sie die Kante 29 tangieren. Daraus geht hervor, daß bei gleichem Durchmesser der Austrittsöffnung diese um so naher zum Einlaßende des

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Schraubensatzes hin verlegt werden kann, je kleiner der Winkel ist, den sie mit der Schraubenebene bildet, wodurch das Gehäuse und damit die gesamte Pumpenkonstruktion unter Beibehaltung der Dichtungsanzahl zwischen Einlaß und Auslaß verkürzt werden kann.

Wie leicht einzusehen ist, kann- der gleiche Effekt auch bei Anwendung eines senkrecht zur Schraubenebene verlaufenden Austrittskanals erhalten werden, wenn dieser in bezug auf die Achse der Antriebsschraube seitlich verschoben wird, d.h. so plaziert wird, daß dessen Achse die Schraubenebene seitlich von der Achse der Antriebsschraube schneidet. Selbstverständlich können beide Maßnahmen kombiniert werden.

Es ist auch möglich, den Einlaß der Pumpe

15, als eine durch das Gehäuse verlaufende Bohrung auf gleiche Weise wie oben beschrieben auszuführen, wobei diese beispielsweise, wie bei 30 in Fig· 2 angedeutet,

mit 90 Winkel zum Auslaß und in solchem axialen Abstand vom Auslaß plaziert werden kann, daß zumindest eine vollständige Dichtung in jeder Winkelstellung der Schrauben dazwischen vorhanden ist.

Die Erfindung ist selbstverständlich

auch bei hydraulischen Schraubenmaschinen der hier vorgesehenen Art anwendbar, welche als Motoren arbeiten sollen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

[1.,/Hydraulische Schraubenmaschine umfassend einen Schraubensatz in Form einer Antriebsschraube sowie wenigstens einer mit dieser zusammenarbeitenden Laufschraube, welche Schrauben von einem mit Eintritts- und Austrittsöffnung versehenen Gehäuse umschlossen sind, wobei die Schrauben und das Gehäuse auf solche V/eise dicht aneinander anliegend angeordnet sind, daß in jeder Stellung des Schraubensatzes zumindest eine vollständige Dichtung zwischen den Enden des Schrau— bensatzes vorhanden ist, und wobei wenigstens eine Eintritts- oder Austrittsöffnung beim einen Ende des Schraubensatzes angeordnet ist und von einer radial durch das Gehäuse verlaufenden bohrung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufende Bohrung so plaziert ist, daß der Schraubensatz in wenigstens einer Drehstellung in jenem Abschnitt dicht gegen das Gehäuse anliegt, der innerhalb des Ausmaßes dieser Öffnung in axialer Richtung des Gehäuses liegt.
2. Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Gehäuse verlaufende bohrung so angeordnet ist, daß ihre Achse mit einer die Achsen der Schrauben enthaltenden Ebene einen Winkel von weniger als 90° bildet und/oder diese Ebene seitlich von der Achse der Antriebssclrraube schneidet.

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