DE3010606C2

DE3010606C2 -

Info

Publication number: DE3010606C2
Application number: DE19803010606
Authority: DE
Inventors: Josef 7760 Radolfzell De Zeitvogel
Original assignee: Allweiler AG
Current assignee: Allweiler GmbH
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1989-06-08
Also published as: DE3010606A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe mit einer Antriebsspindel und zumindest einer dieser gegenüber einen geringeren Kerndurchmesser aufweisenden sowie mit einer einen Radialbund der Antriebsspindel aufnehmenden Ringnut und einem Schubausgleichskolben versehenen Laufspindel, die mit einer Stirnfläche an einer Gegenfläche der Antriebs spindel anläuft, wobei diese mit einem Schubausgleichskolben versehen ist.

Bei einer derartigen Schraubenspindelpumpe laufen gemäß DE-OS 29 31 675 die ringförmigen Stirnflächen der Schubausgleichskolben der Laufspindeln an dem vom Schubausgleichskolben der Antriebsspindel gebildeten Radialbund an; der scheibenartig ausgebildet ist, also eine geringe axiale Dicke besitzt. Sein Durchmesser entspricht dem Spindelaußendurchmesser.

Von den Stirnflächen der Laufspindeln ragen dünne Zapfen als Verbindungselemente zur Lagerung dienenden Scheiben ab, die mit jenen Stirnflächen jeweils eine um den Zapfen liegende Ringnut begrenzen. Die Ringnuten nehmen einen Teil des Schubausgleichskolbens der Antriebsspindel auf, und die innere Stirnfläche der Scheibe liegt der druckseitigen Oberfläche des Schubausgleichskolbens der Antriebsspindel an.

Aufgrund des strukturellen Aufbaus des Fördergewindes in bezug auf Achsabstände, Außen- und Kerndurchmesser des Fördergewindes sowie der daraus resultierenden Maße für den Durchmesser der Schubausgleichskolben ist der die Lagerungsscheibe tragende Zapfen im Durchmesser nur kleiner auszuführen als der ohnehin bei modernen Schraubenspindelpumpen sehr klein gehaltene Kerndurchmesser des Fördergewindes, bei dem der Kerndurchmesser des Laufspindelgewindes ein Drittel des Gewindeaußendurchmessers beträgt. Durch die sehr schwache Dimensionierung des Zapfens besteht schon bei der Fertigung die Gefahr, daß durch rauhen Transport oder unvorsichtiges Spannen eine Unrundheit oder ein Schlag hervorgerufen werden, die den späteren Lauf in der Pumpe negativ beeinflussen oder ganz verhindern können. Da Laufspindeln auch häufig gehärtet oder nitriert werden, können durch den sehr schroffen Durchmesserunterschied zwischen dem vollen Laufspindeldurchmesser und dem sehr dünnen Zapfen Spannungsrisse oder Kerbspannungen entstehen, wodurch die Bruchgefahr sehr groß wird. Zu diesen geschilderten Nachteilen kommt noch hinzu, daß die Laufspindeln verhältnismäßig lang sind und eine wesentliche Baulängenverkürzung konstruktiv nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe der genannten Art so zu verbessern, daß der Durchmesser des beschriebenen Zapfens zwischen der Laufspindel einerseits und der zugehörigen endseitigen Scheibe andererseits vergrößert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe greift in die Ringnut der Laufspindel ein in Abstand zum Schubausgleichskolben der Antriebsspindel verlaufender Bund ein, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Fördergewindes der Antriebsspindel.

Erfindungsgemäß greift also nicht der Schubausgleichskolben der Antriebsspindel in die Ringnut der Laufspindel ein sondern ein besonderer Bund, der vom Schaft der Antriebsspindel abkragt und im Abstand zum Schubausgleichskolben verläuft; die Laufspindel wird also von einer Art Rastring der Antriebsspindel gehalten, der einen völlig anderen Durchmesser haben kann als der Schubausgleichskolben bzw. Spindelkern. Der genannte Zapfen kann also dicker gewählt werden, zudem ist man in der Wahl der axialen Länge des Schubausgleichskolbens nicht begrenzt - letzterer kann deutlich länger sein als die Weite der Ringnut, was seine Dichtwirkung erheblich verbessert.

Obwohl die Lage der Schubausgleichskolben der Laufspindeln druck- oder saugseitig zum Bund gewählt werden kann, hat es sich als günstig erwiesen, diese Schubausgleichskolben zwischen dem Bund der Antriebsspindel und deren Schubausgleichskolben vorzusehen.

Bei der erfindungsgemäßen ausgeführten Schraubenspindelpumpe wird auch die Länge der Laufspindel gegenüber der bekannten Ausführung verkürzt, da die dort vorhandenen Überlängen der Laufspindeln vor dem Ausgleichskolben wegfallen. Durch genaues Zusammenlegen der anlaufenden Wand oder Flanke der Ringnut mit dem Ende des Fördergewindeauslaufes, das in jedem Falle vor dem Ausgleichskolben liegen muß, beansprucht die erfindungsgemäße Lösung gegenüber der bekannten Ausführungen auch innerhalb des eigentlichen Pumpenbereichs keine Mehrlänge. Die Spindellänge kann daher optimal kurz gehalten werden. Dadurch, daß die Ringnut im Auslaufbereich des Fördergewindes liegt und relativ schmal sein kann, steht für die Ausgestaltung des Innendurchmessers annähernd der volle Laufspindelquerschnitt zur Verfügung. Der Innendurchmesser kann daher so reichlich bemessen werden, daß der vor der Ringnut liegende Bereich der Laufspindel mit dem Ausgleichskolben sicher gehalten wird und keine Gefahr des Unrundlaufs bzw. des Abbrechens besteht. Alle zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen können mit Sicherheit aufgenommen werden.

Als genügende Dimensionierung für den Innendurchmesser der Ringnut der Laufspindel wird der 1,5 bis 2fache Wert des Kerndurchmessers des Fördergewindes der Laufspindel vorgeschlagen.

Im übrigen kann die andere Wand der Ringnut durch Anlaufen an der anderen Schulterfläche des Bundes ein Hilfslager bilden.

Dadurch wird die Anlaufstelle zwischen der (den) Stirnseite (n) des (der) Schubausgleichskolben (s) der Laufspindel (n) und der Stirnfläche des Schubausgleichskolbens der Antriebsspindel entlastet. Dies trifft bei einer Schraubenspindelpumpe zu, bei der laut Oberbegriff des Anspruches 1 die druckseitige Stirnfläche der Laufspindel die Stirnfläche ihres Schubausgleichkolbens ist, die an der Stirnfläche des Schubausgleichskolbens der Antriebsspindel anläuft. Besagte Anordnung kann besonders vorteilhaft sein, wenn am Fördergewinde große Verzahnungsschübe auftreten, beispielsweise wenn das Fördergewinde einen kleinen Steigungswinkel hat oder wenn mit der Pumpe Flüssigkeit mit großer Viskosität gefördert wird.

Es hat sich also gezeigt, daß die eingangs genannte Schraubenspindelpumpe mit Antriebsspindel und zumindest einer Laufspindel die vom Erfinder gesehene Aufgabe löst, wenn die saugseitige Stirnfläche des Ausgleichskolbens der Laufspindel die Flanke einer Ringnut ist, die an der Schulterfläche des Bundes der Antriebsspindel anläuft. Diese Ringnut ist in der Laufspindel zumindest im Bereich der anlaufenden Flanke am vollen Durchmesser der Laufspindel zwischen dem Fördergewindeauslauf und dem Ausgleichskolben ausgebildet und weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Kerndurchmesser des Fördergewindes, wobei der Außendurchmesser D _r des Bundes der Antriebsspindel geringer ist als der Außendurchmesser von deren Fördergewinde.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schraubenspindelpumpe;

Fig. 2 den Querschnitt durch den Spindelbereich der Schraubenspindelpumpe nach Fig. 1 entlang deren Schnittlinie A-B.

Ein Pumpengehäuse 1 einer Schraubenspindelpumpe umschließt eine Antriebsspindel 2 und zwei radial gelagerte Laufspindeln 3, 4. Bei Rechtsdrehung der Antriebsspindel 2 in eingezeichneter Pfeilrichtung wird von einem Saugraum 5 zu einem Druckraum 6 gefördert; der Anschluß 7 einer Saugleitung und der Anschluß 8 einer Druckleitung sind dabei mit gestrichelten Linien angedeutet. Das Pumpengehäuse 1 ist saugseitig durch einen Deckel 9 sowie druckseitig von einem eine Wellenabdichtung 10 aufnehmenden Deckel 11 verschlossen.

Die Antriebsspindel 1 ist mit einem Kugellager 12 axial fixiert. Antriebsspindel 2 und Laufspindel 3, 4 laufen mit engem Spiel an dem Außendurchmesser d _a und D _a in drei sich überschneidenden Gehäusebohrungen 13, 14, 15 des Pumpengehäuses 1 um. Der Außendurchmesser d _a der Laufspindeln 3, 4 ist hier gleichgroß wie der Kerndurchmesser D _K der Antriebsspindel 2. Bei modernen Fördergewinden von Schraubenspindelpumpen ist dabei der Kerndurchmesser d _k der Laufspindeln 3, 4 sehr klein, d. h. er mißt in der Regel ein Drittel des Außendurchmessers d _a der Laufspindeln 3, 4. Hieraus ergibt sich, daß für die miteinander kämmenden Fördergewinde der Außendurchmesser D _a der Antriebsspindel ⁵/₃ × d _a ist.

Sowohl jede der Laufspindeln 3, 4 als auch die Antriebsspindel 2 ist mit einem Schubausgleichskolben 16, 17 bzw. 18 ausgestattet. Diese Schubausgleichskolben 16, 17, 18 haben den Außendurchmesser des jeweils zugehörigen Fördergewindes und laufen wie dieses ebenfalls mit engem Spiel in den Gehäusebohrungen 13, 14, 15 um, wobei die Laufspindeln 3, 4 mit den Stirnflächen 19, 20 ihrer Schubausgleichskolben 16, 17 an der benachbarten Stirnfläche 21 des Schubausgleichskolbens 18 der Antriebsspindel 2 anlaufen und den Druckraum 6 gegenüber einem Ringraum 22 im Bereich des Kugellagers 12 und des Ausgleichskolbens 18 der Antriebsspindel 2 abdichten. Über einen Kanal 23 und eine Bohrung 24 im Pumpengehäuse 1 ist der Ringraum 22 - und somit auch jede der Stirnflächen 19, 20, 36 der Schubausgleichskolben 16, 17, 18 - vom Förderdruck entlastet, so daß die hydraulischen Schubkräfte ausgeglichen sind.

In jeder Laufspindel 3 bzw. 4 ist eine Ringnut 25 bzw. 26 angebracht, deren eine Seitenwand oder Flanke 27 bzw. 28 an einer Schulterfläche 29 eines Bundes 30 der Antriebsspindel 2 anläuft. Die Ringnut 25 bzw. 26 der Laufspindel 3 bzw. 4 weist im Bereich der anlaufenden Flanken 27 bzw. 28 durch die unmittelbare Nachbarschaft des Schubausgleichskolbens 17 bzw. 16 dessen vollen Durchmesser auf. Die andere Flanke 33 bzw. 34 der Ringnut 25 bzw. 26 grenzt an den Fördergewindeauslauf 31 bzw. 32 der Laufspindel 3 bzw. 4 an. Insbesondere Fig. 2 verdeutlicht, daß der Innendurchmesser d _i der Ringnut 25, 26 größer als der Kerndurchmesser d _k des Fördergewindes der Laufspindeln 3 bzw. 4 ist. Außerdem ist der Außendurchmesser D _r jenes Bundes 30 der Antriebsspindel 2 kleiner als der Außendurchmesser D _a ihres Fördergewindes. Der kleinere Durchmesser D _r des Bundes 30 ist bei der Fördergewindefertigung für den Fräserauslauf vorteilhaft. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser d _i der Ringnut 25, 26 der Laufspindeln 3, 4 ca. 1,5 bis 2,0mal so groß wie ihr Kerndurchmesser d _k.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch die saugwärtige Flanke 33, 34 der Ringnut 25, 26 der Laufspindel 3, 4 vor dem Fördergewindeauslauf 31, 32 am vollen Durchmesser ausgeführt. Hierdurch kann durch Anlaufen an der anderen Schulterfläche 35 des Bundes 30 die Funktion eines Hilfslagers übernommen werden, wodurch die Anlaufstelle zwischen den Stirnseiten 19, 20 der Schubausgleichskolben 16, 17 der Laufspindeln 3, 4 und der Stirnfläche 21 des Schubausgleichskolbens 18 der Antriebsspindel 2 entlastet wird. Diese Anordnung kann besonders vorteilhaft sein, wenn am Fördergewinde große Verzahnungsschübe auftreten, beispielsweise, wenn das Fördergewinde einen kleinen Steigungswinkel hat oder wenn mit der Pumpe Flüssigkeit hoher Viskosität gefördert wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Laufspindeln 3, 4 bei ausreichender Stabilität sicher in ihrer axialen Lage festgelegt, wobei die bisher erforderlichen Überlängen an jeweils einem Ende wegfallen.

Claims

1. Schraubenspindelpumpe mit einer Antriebsspindel und zumindest einer dieser gegenüber einen geringeren Kerndurchmesser aufweisenden sowie mit einer einen Bund der Antriebsspindel aufnehmenden Ringnut und einem Schubausgleichskolben versehenen Laufspindel, die mit einer Stirnfläche an einer Gegenfläche der Antriebs spindel anläuft, wobei diese mit einem Schubaus gleichskolben versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringnut (25, 26) ein in Abstand zum Schubausgleichkolben (18) der Antriebsspindel (2) verlaufender Bund (30) eingreift und dessen Außendurchmesser (D _r) kleiner ist als der Außendurchmesser (D _a) des Fördergewindes der Antriebsspindel.

2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubausgleichkolben (16, 17) der Laufspindel (3, 4) zwischen dem Schubausgleichkolben (18) der Antriebsspindel (2) und deren Bund (30) angeordnet ist.

3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (d _i) der Ringnut (25, 26) der Laufspindel (3, 4) etwa den 1,5- bis 2fachen Wert ihres Kerndurchmessers (d _k) hat.