DE2932517A1

DE2932517A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer schraubenspindel fuer eine schraubenpumpe oder einen schraubenmotor

Info

Publication number: DE2932517A1
Application number: DE19792932517
Authority: DE
Inventors: Henry William Baxter
Original assignee: J&E Arnfield Ltd
Current assignee: J&E Arnfield Ltd
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-10
Publication date: 1980-02-14
Also published as: PL217704A1; AU4973079A; JPS5545592A; FR2435617A1; SE7906691L; BR7905107A; ZA793787B

Description

J. & E.Arnfield Ltd., Arnfield Works, Audenshaw,

Manchester (England) - 19 685/6 4o/h

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenspindel für eine Schraubenpumpe oder einen Schraubenmotor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenspindel für eine Schraubenpumpe oder einen Schraubenmotor.

Nach dem Stand der Technik wird zur Herstellung einer derartigen Schraubenspindel auf einer Drehbank ein massiver Rohling abgedreht. Dies ist ein äußerst komplexer und teurer Arbeitsvorgang, insbesondere, wenn die Schraubenspindel eine beträchtliche axiale Länge aufweisen soll. Derartige lange Schraubenspindeln mit einer grossen Steigung werden insbesondere für Schraubenantriebe verwendet, die durch unter Druck stehenden Schlamm angetrieben werden und beispielsweise zum Antrieb von Brunnenbohrgeräten Verwendung finden. Ferner ist es bereits bekannt, Schraubenspindeln für Schraubenpumpen und -motoren durch Verformung eines rohrförmigen Werkstückes herzustellen. Dabei wird das Werkstück zwischen drei Preßelemente mit einem der Schraubenspindel entsprechenden Hohlprofil durchgeführt. Die Preßelemente haben eine kegeistumpfförmige Außenfläche und werden in einer Presse mit miteinander zusammenwirkenden kegelstumpfförmigen Außenflächen in axialer Richtung bewegt, sodaß die Presselemente auf das Werkstück gepresst werden. Dieses Verfahren ist jedoch völlig ungeeignet für Schraubenspindeln mit einer grossen Steigung, da dann die Presse und die Preßelemente zu teuer werden würden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik einfacheres und billigeres Verfahren zur Herstellung von Schraubenspindeln für Schraubenpumpen oder -motoren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein rohrförmiges Werkstück durch fortschreitendes Biegen in die gewünschte Schraubenspindelform gebracht wird.

Vorzugsweise wird das Werkstück in axialer Richtung intermittierend vorwärts bewegt und um seine Achse intermittierend gedreht. Es wird festgeklemmt und mit Hilfe eines Verformungskörpers an einem stromab von der Klemmposition liegenden Ort zwischen den intermittierenden Vorschub- und Drehbewegungen seitlich gepresst. Vorteilhafterweise ist ein Amboß mit einem zurückspringenden Profil, das in etwa dem Profil eines Abschnittes der fertigen Schraubenspindel entspricht, an einem dem Verformungskörper gegenüberliegenden Ort angeordnet, wobei der Verformungskörper das Werkstück zum Profil des Ambosses hin biegt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders einfach und billig. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann das Werkstück schnell in die gewünschte Schraubenspindelform gebracht werden, wobei es durch geringfügige Einstellung möglich ist, etwaige Materialänderungen des Werkstückes auszugleichen.

Obwohl die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens relativ klein ist, kann mit ihr eine sehr lange Schraubenspindel z.B. eine Schraubenspindel von 5 m Länge oder mehr, hergestellt werden. Die Ganghöhe der Schraubenspindel kann dabei ebenfalls sehr groß sein, z. B. 1,5 m.

Der Verformungskörper weist vorzugsweise eine Ausnehmung auf der am Werkstück angreifenden Seite auf, wobei die

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Ausnehmung der Außenform des Werkstückes angepasst ist. Der Verformungskörper ist vorteilhafterweise an einer hydraulischen Rammeinrichtung schwenkbar angeordnet, die die Kraft zum Biegen des Werkstückes aufbringt.

Um die korrekte Schraubenspindelform zu erhalten, wird das Werkstück in axialer Richtung um ein Teilungsmaß in η ganzzahligen Schritten vorwärts bewegt, wobei es bei jedem Schritt um —— gedreht wird. Z.B. erfolgt

der Vorschub in 9o Schritten, wobei das Werkstück jedesmal um 4 gedreht wird.

Das Werkstück wird nach jedem Vorschub um einen Betrag gebogen, der ein wenig grosser als die Biegungsgrösse am fertigen Erzeugnis ist, da das Metall, aus dem das Werkstück besteht, nach jedem Biegevorgang ein wenig zurückspringen wird. Dem kann also Rechnung getragen werden, wobei ein Meßfühler am Amboß vorgesehen werden kann, der vom Werkstück am Ende des Biegevorganges erfasst wird und daraufhin das Signal abgibt, den Biegevorgang zu stoppen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst Einrichtungen zum intermittierenden Vorschub eines rohrförmigen Werkstückes in axialer Richtung und zum intermittierenden Drehen des Werkstückes um seine Achse, ferner eine Einrichtung zum Festklemmen des Werkstückes zwischen den intermittierenden Vorschubbewegungen und eine Einrichtung zum Pressen des Werkstückes in seintlicher Richtung einschließlich eines Verformungskörpers, der an einem Ort stromab von der Festkleinmeinrichtung angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, das Werkstück zwischen einem ersten Paar paralleler Rollen und einem zweiten Paar paralleler Rollen, deren Achsen zu den Achsen des

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ersten Paares geneigt sind, in axialer Richtung kontinuierlich fortzubewegen und um seine Achse kontinuierlich zu drehen, wobei die Rollen eines Paares Hohlprofile aufweisen, welche zusammen den Querschnitt des Werkstückes bilden. Gegebenenfalls kann ein weiteres Paar ähnlicher Rollen stromauf von dem ersten Paar vorgesehen werden, deren Achsen parallel zu den des ersten Paares verlaufen, wobei das weitere Rollenpaar und das erste Rollenpaar den stromaufliegenden Abschnitt des Werkstückes gerade halten.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schraubenspindel für eine Schraubenpumpe oder -motor,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung der Schraubenspindel gemäß Fig. 1,

Fig. 3 vier schematische Ansichten, wobei auf der linken Seite die Positionen des Verformungskörpers zu Beginn des Verformungsvorganges und auf der rechten Seite die Positionen der Verformungskörpers am Ende des Verformungsvorganges gezeigt sind, und

Fig. 4 eine Skizze zur Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Ganglänge A der Schraubenspindel, dem Umfang B, dem Steigungswinkel Λ und der Ganghöhe P selbst.

In Fig. 1 ist ein Rotor bzw. eine Schraubenspindel 1o dargestellt, die eine Ganghöhe P aufweist, wobei der Durchmesser der Schraubenspindel an jedem beliebigen Punkt entlang ihrer axialen Länge d ist. Dies ist der Kerndurchmesser. Der Spindeldurchmesser D ist derjenige Gesamtdurchmesser, der

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von der Schraubenspindel mit der Exzentrizität e überstrichen wird.

In Fig. 2 ist das erfindungsgemässe Verfahren veranschaulicht, Ein Werkstück wird zunächst in einer lösbaren Klemmanordnung

12 festgeklemmt. Die lösbare Klemmanordnung kann auf einem Drehbankbett angeordnet sein, wobei das Werkstück selbst ebenfalls mit einer geeigneten,schrittweise schaltbaren Spanneinrichtung 13 festgeklemmt werden kann. Das Spannfutter

13 kann mit 9o in Umfangsrichtung gleichmässig auf Abstand gehaltenen Zähnen versehen sein. Die Zähne sind also in 4 Intervallen angeordnet. Das Spannfutter kann ferner mit der Leitspindel der Drehbank verbunden sein, sodaß es in ganzzahligen Schritten vorwärts bewegt werden kann, die ein 1/9o der Ganghöhe P der herzustellenden Schraubenspindel betragen. Diese Schritte werden auf einer Skala 14 am Spannfutter eingestellt.

Ein Teil der lösbaren Klemmanordnung 12 wird durch einen Amboß 15 gebildet, der auf seiner Stirnfläche mit einer Klemmausnehmung 16 von halbkreisförmigem Querschnitt versehen ist. Die Klemmausnehmung 16 läuft in einen Hohlprofilabschnitt 17 aus, dessen Profil in etwa dem Profil eines Abschnittes der fertigen Schraubenspindel entspricht.

Gegenüber dem Amboß ist ein schwenkbar gelagerter Verformungskörper 18 angeordnet, der über ein mit 19 bezeichnetes Gelenk wie gezeigt mit einem hydraulischen Hammer bzw. Rammeinrichtung 2o verbunden ist.

Um der Anordnung eine höhere Steifigkeit zu verleihen, sind die Rammeinrichtung 2o und der Amboß 15 unten über das Drehbankbett und oben über eine Brücke miteinander verbunden, wobei diese Verbindungen in der Zeichnung der Klarheit wegen nicht dargestellt sind.

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Die vordere Angriffsfläche des Verformungskörpers 18 ist mit einer halbzylindrischen Ausnehmung 21 versehen, die in etwa der Form des Werkstückes 11 entspricht.

Im Betrieb wird das Werkstück in die Klemmanordnung 12 eingeführt, sodaß ein Abschnitt des Werkstückes über die Klemmanordnung vorsteht und das Hohlprofil des Ambosses überlappt. Die Rammeinrichtung wird dann betätigt, wodurch das rohrförmige Werkstück gegen das Profil des Ambosses gedrückt und gebogen wird.

Die Rammeinrichtung fährt dann zurück und das Werkstück wird um einen ganzzahligen Schritt auf der Skale 14 vorgerückt und um eine Zahnposition auf dem Spannfutter 13 gedreht, worauf die Klemmanordnung in die Klemmstellung gebracht wird. Die Rammeinrichtung wird betätigt und der gesamte Vorgang wiederholt, bis das gesamte Werkstück durch Biegen in die gew"ns^hto Schraubensoindelform gebracht ist.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie das Gelenk 19 es ermöglicht daß der Verformungskörper 18 für den StoßVorgang, bei dem das Werkstück das Amboßprofil annimmt,/eine korrekte Winkellage geschwenkt wird.

Ein nicht dargestellter Meßfühler ist auf der in Fig. 2 fernen Seite des Ambosses angeordnet und spricht an_r sobald das Werkstück um den gewünschten Betrag gegen den Amboß hin gebogen worden ist. Sowie der Meßfühler anspricht, wird ein Steuersignal an die hydraulische Rammeinrichtung 2o abgegeben, sodaß die Druckausübung durch die Rammeinrichtung beendet wird. Das Werkstück wird dann sowohl in axialer Richtung als auch in Drehrichtung bewegt, nachdem die Klemmeinrichtung gelöst worden ist.

Nach diesem Vorgang wird das Werkstück ein wenig zurückfedern. Die Grosse der Rückfederung hängt vom Material und

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und den Abmessungen des Werkstückes ab. Mit Hilfe von
Tests, die an einem besonderen rohrförmigen Metallrohling vorgenommen werden, kann der für die gewünschte Schraubenspindelforra richtige Verformungsgrad/aie richtige Profilform des Ambosses bestimmt werden. Wenn die Schraubenspindelform nicht stimmen sollte, so kann sie sehr leicht und schnell bei geringen Kosten geändert werden, sodaß
man die gewünschte Schraubenspindelform mit den korrekten Abmessungen sehr schnell erhalten kann.

Da das Werkstück nur gebogen wird, wird der Durchmesser
des ursprünglichen Werkstückes praktisch mit dem Kerndurchmesser der fertigen Schraubenspindel übereinstimmen. Dadurch lassen sich die für das gewünschte Ergebnis erforderlichen Berechnungen wesentlich leichter als bei den bekannten Verformungsverfahren durchführen. Da das Werkstück aus einem rohrförmigen Rohling besteht, kann viel Material gespart
werden. Ferner bestehen gewisse Vorteile bei der Verwendung einer rohrförmigen Schraubenspindel, insbesondere dann, wenn/^hraubenspindel als Rotor für einen Schlammrotor verwendet wird.

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Claims

J. & E. Arⁿfi^eld Ltd., Arnfield Works, Audenshaw, Manchester (England)

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Ansprüche

( 1.JVerfahren zur Herstellung einer Schraubenspindel für eine Schraubenpumpe oder einen Schraubenmotor durch Verformung eines rohrförmigen Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch fortschreitendes Biegen des rohrförmigen Werkstückes erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück intermittierend vorwärts bewegt und um seine Achse intermittierend gedreht wird und daß das Werkstück festgeklemmt und mit Hilfe eines Verformungskör-pers an einem stromab von der Klemmposition liegenden Ort zwischen den intermittierenden Vorschub- und Drehbewegungen in seitlicher Richtung weggedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zwischen einem ersten Paar paralleler Rollen und einem zweiten Paar paralleler Rollen, deren Achsen zu den Achsen des ersten Paares geneigt sind, in axialer Richtung kontinuierlich vorwärts bewegt und um seine Achse kontinuierlich gedreht wird, wobei die Rollen eines Paares sich zum Querschnitt des Werkstückes ergänzende Hohlprofile aufweisen.
4. Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenspindel für eine Schraubenpumpe oder einen Schraubenmotor, mit einer Einrichtung zum Befestigen eines rohrförmigen Werkstückes und mit einer Einrichtung zum Verformen des Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für einen intermittierenden Vorschub des rohrförmigen

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Werkstückes (11) und für eine intermittierende Drehbewegung des Werkstückes um seine Achse eine Einspanneinrichtung (B) aufweist, ferner eine Festklemmeinrichtung (12, 15) zum Festklemmen des Werkstückes zwischen den Vorschubschritten, einen Verformungskörper (18), der an einem Ort stromab vom Ort der Klemmeinrichtung angeordnet ist, und eine den Verformungskörper seitlich zum Werkstück drückende Einrichtung (2o) .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Amboß (15) mit einem zurückspringenden Profil, das in etwa dem Profil eines Abschnittes der fertigen Schraubenspindel entspricht, an einem dem Verformungskörper gegenüberliegenden Ort angeordnet ist, wobei der Verformungskörper das Werkstück gegen das Amboßprofil biegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungskörper (18) auf der am Werkstück angreifenden Seite eine der Außenform des Werkstückes angepasste Ausnehmung (21) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungskörper (18) schwenkbar an einer hydraulischen Rammeinrichtung angeordnet ist, die die Biegekraft aufbringt.

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