DE29720541U1 - Schraubenspindel-Gaspumpe - Google Patents

Description

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SIHI Industry Consult GmbH,
Itzehoe

pl7921/97
D/MM

Schraubenspindel-Gaspumpe

Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindel-Gaspumpe mit zwei gegensinnig umlaufenden Rotoren, deren Schraubengänge berührungslos ineinandergreifen.

Bei bekannten Pumpen dieser Art (DE-A 195 22 560), bei denen die Schraubengänge beider Rotoren ein übereinstimmendes Profil haben, ist dieses Profil trapezförmig gestaltet. Im Bereich ihres maximalen gegenseitigen Eingriffs stehen sich die Profilflanken parallel gegenüber. Die Größe des verbleibenden Spalts bestimmt die Rückströmverluste zwischen aufeinanderfolgenden Verdichtungskammern, die durch den Eingriffsbereich voneinander getrennt werden. Bei berührungslos ineinandergreifenden Schraubengängen läßt sich die Spaltweite nicht beliebig minimieren, wenn der Umlauf der Rotoren in solcher Weise synchronisiert wird, daß ein gewisser Synchronisationsfehler verbleibt, d.h. die Rotoren können im Verhältnis zu ihrer gegenseitigen Idealposition um einen bestimmten Winkelbetrag vor- oder nachlaufen. Denn die Spaltweite muß so bemessen werden, daß den Rotoren ein solcher Synchronisationsfehler gestattet wird, ohne daß die Flanken ihrer Gewindegänge aneinander anlaufen.

Die Erfindung sucht die Profilform der Gewindegänge im Hinblick auf möglichst geringe Rückströmverluste bei gegebenem Synchronisationswinkelfehler zu minimieren. Die erfindungsgemäße Lösung liegt darin, daß die Flanken der Schraubengänge nach den Grundsätzen der Zykloidenverzahnung ausgebildet sind. Zwar ergibt sich dabei, daß die einander gegenüberste-

henden Flanken im Axialschnitt im Bereich des maximalen Eingriffs nicht parallel zueinander verlaufen. Jedoch kann die durchschnittliche Spaltweite geringer gehalten werden als bei Wahl eines Trapezprofils, wenn ein gleicher maximaler Synchronisationsfehler vorausgesetzt wird. Dies gilt insbesondere auch für den Verlauf des Spiels in denjenigen Eingriffsbereichen, die dem Bereich maximalen Eingriffs benachbart sind.

Vorzugsweise sind die beiden Rotoren identisch geformt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Durchmesserverhältnis der Rollkreise zum Grundkreis der Zykloiden zwischen 0,3 und 1,2, weiter vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,1 liegt.

Günstig ist es ferner, wenn ein verhältnismäßig großes Verhältnis zwischen der Höhe und der Breite der Schraubengänge verwendet wird, das vorzugsweise über 1,5, beispielsweise in der Größenordnung von 2, liegt.

Die Erfindung ist sowohl bei ein- als auch bei mehrgängigen Schraubenrotoren anwendbar.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch zwei Rotoren, Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch den

Eingriffsbereich in größerem Maßstab und Fig. 3 einen Stirnschnitt gemäß Linie III-III der Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellten, außenachsig zusammenwirkenden Rotoren 1 und 2 sind identisch gestaltet und in nicht gezeigter Weise drehend um ihre Längsachsen 3 gelagert und angetrieben. Ihre Gewindegänge 4 greifen dabei in die Gewindegang-Zwischenräume 5 des jeweils anderen Rotors ein. Die Zeichenebene, die die beiden Rotorachsen 3 einschließt, führt durch den Bereich maximalen Eingriffs.

Im Eingriffsbereich sind die Gewindegänge 4 des einen Rotors von den Gewindegängen 4 des anderen Rotors durch einen Eingriff sspalt getrennt, der sich aus dem Kopfspalt 6 an der Umfangsfläche der Gewindegänge und dem Flankenspalt 7 zusammensetzt.

Nur der Flankenspalt 7 ist von der Erfindung betroffen. Er ist dargestellt im optimalen Synchronisationszustand der Rotoren, in welchem er auf beiden Seiten der Gewindegänge gleich groß ist. Anders ausgedrückt sind die Fehlerwinkel, um die sich die Rotoren innerhalb der Synchronisationstoleranz gegenüber diesem Zustand relativ zueinander verdrehen können, bevor die Flanken aneinander anlaufen, in beiden Richtungen gleich groß.

Man erkennt in Fig. 2, daß der Flankenspalt im Bereich des Wälzkreises 8 geringer ist als im kopf- und fußnäheren Bereich. Dennoch ist die Spaltweite in bezug auf die Rückströmverluste günstiger als bei einer Trapezprofilierung.

Die erfindungsgemäße Zykloidenform ist geometrisch auf den Stirnschnitt (Fig. 3) bezogen. Darin erkennt man auch klarer die von bekannten Zahnradprofilierungen vertraute Zykloidenform, nämlich die Epizykloide im Kopfbereich und die Hypozykloide im Fußbereich. Der in Fig. 3 gezeigten Profilform liegt ein Durchmesserverhältnis der Rollkreise zum Grundkreis von 1,0 zugrunde. (Wegen der Bedeutung dieser Begriffe wird beispielsweise Bezug genommen auf Tochtermann/Bodenstein: Konstruktionselemente des Maschinenbaues, 8. Aufl., Bd. 2, Berlin 1969, S. 164 ff.) Dieses Verhältnis ist insbesondere dann günstig, wenn das Verhältnis zwischen Schraubenganghöhe 9 und Schraubengangbreite 10 (Fig. 2) groß ist, nämlich größer als 1,5. Im vorliegenden Beispiel ist es bezogen auf zweigängige Rotoren.

Claims (4)

Schutzansprüche

1. Schraubenspindel-Gaspumpe mit zwei gegensinnig umlaufenden Rotoren (1, 2), deren Schraubengänge (4) berührungslos ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Schraubengänge (4) nach den Grundsätzen der Zykloidenverzahnung ausgebildet sind.

2. Schraubenspindel-Gaspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis der Rollkreise zum Grundkreis der Zykloiden zwischen 0,3 und 1,2 liegt.

3. Schraubenspindel-Gaspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (9) zur Breite (10) der Schraubengänge größer als 1,5 ist.

4. Schraubenspindel-Gaspumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren gleich sind.