DE3324831A1

DE3324831A1 - Baueinheit

Info

Publication number: DE3324831A1
Application number: DE19833324831
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Hertell; Robert 5608 Radevormwald Lange
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1982-07-24
Filing date: 1983-07-09
Publication date: 1984-03-22

Description

Baueinheit
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit, die aus zwei Teilen besteht, welche durch eine Fuge miteinander verbunden sind. Es wird die Aufgabe gelöst, die beiden Teile der Baueinheit miteinander zu verbinden und gleichzeitig die Dichtung zu ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß jeder Teil der Baueinheit in der Fuge eine Nut enthält, welche sich in Längsrichtung der Fuge erstreckt. Die Nuten sind derart angeordnet, daß sie im zusammengefügten Zustand der Bauteile einen einzigen längsgestreckten Hohlraum bilden.
Ferner ist wesentlich, daß die Nuten - im Querschnitt der Fuge gesehen - zu der Richtung geneigt sind, in welcher Richtung die beiden Teile der Baueinheit zusammengefügt bzw. getrennt werden. Bei Bauteilen mit in sich geschlossener Fuge, also z.B. scheibenförmigen oder zylindrischen Bauteilen, die in einer ringförmigen Fuge aneinander gefügt werden, liegt die Fugenebene normalerweise auch normal zu der Richtung, mit der die Bauteile aneinander gefügt bzw. wieder getrennt werden. Möglich ist jedoch auch, daß die Fuge nicht in der Trennebene, d.h. nicht normal zur Richtung der Zusammenfügung bzw. Trennung der Bauteile, sondern geneigt dazu liegt, z.B. auf dem Mantel eines Kegelstumpfes, dessen Kegelachse mit der Achse der Bauteile zusammenfällt.
Erfindungswesentlich ist in jedem Falle, daß jede der Nuten zur Richtung der Zusammenfügung, d.h. mit einem Winkel ungleich 900 zur Trennebene der Bauteile geneigt ist. Das bedeutet bei in sich geschlossenen, z.E. ringförmigen oder kreisförmigen Fugen, daß die Nuten auf einem Kegelmantel liegen. Die Nuten der beiden Teile können auf einem gemeinsamen Regelmantel liegen. In diesem Falle fluchten die Nuten miteinander - in Querschnittsrichtung zur Fuge gesehen.
Möglich und bevorzugt ist aber auch, daß die Nuten beider Bauteile - im Querschnitt der Fuge gesehen - V-förmig gegeneinander abgewinkelt sind. Bei in sich geschlossenen, also z.B. ringförmigen Fugen bedeutet dies, daß die Nuten beider Bauteile auf jeweils einem eigenen Kegelmantel liegt, wobei die beiden Kegel ihre gemeinsame Grundfläche in der Trennebene der Bauteile haben. Die V-förmige Spitze, welche in der Fuge liegt, sollte vorzugsweise nach außen weisen, sie kann aber auch nach innen weisen. Die erstere Ausführung ist bevorzugt, da hierdurch - wie im folgenden noch zu erklären - eine sichere Verbindung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß zumindest ein Bauteil einen Angußkanal erhält, dessen Einlaßöffnung außerhalb der Baueinheit liegt und welcher in der Nut mündet. Ferner enthält dieses oder das jeweils andere Bauteil eine Entlüftungsöffnung, die vorzugsweise außerhalb der Baueinheit mündet. Diese Entlüftungsöffnung ist bei 0 ringförmig geschlossenen Fugen vorzugsweise um 180 gegenüber der Angußöffnung versetzt. Es ist auch möglich, mehrere Anguß- und Entlüftungsöffnungen vorzusehen. Dadurch kann ein definierter Fluß innerhalb der Fugen erzielt werden.
Angußkanäle und Entlüftungskanäle können auch als radiale oder sekantiale Nuten in der Fuge eines oder beider Bauteile ausgeführt sein.
Erfindungswesentlich ist ferner, daß die beiden Bauteile dadurch miteinander verbunden sind, daß die Nuten durch die Angußöffnung mit einem flüssigen oder fließfähigen, jedoch aushärtbaren Material möglichst vollständig gefüllt werden. Dabei kann es sich z.B. um ein schmelzflüssiges Metall handeln, das innerhalb der Nut aushärtet. Es wird sich bevorzugt um einen aushärtbaren Kunststoff handeln.
Als Kunststoffe kommen Thermoplaste und Duroplaste in Betracht. Diese werden im schmelzflüssigen Zustand z.B.
mittels Spritzgießmaschinen durch die Angußöffnung eingetragen. Es kommen jedoch auch Keimstoffe in Betracht, die bei Normaltemperatur flüssig oder fließfähig sind und durch Zusatz eines Kältemittels oder durch thermische oder sonstige Behandlung in der Nut ohne die Notwendigkeit einer Entgasung aushärten. Bei Venvendung von Kunststoffen ist darauf zu achten, daß der Kunststoff die Betriebstemperatur der Baueinheit ertragen und dabei nicht so weit erweichen darf, daß die sichere Verbindung der Bauteile nicht mehr gegeben ist.
Die erfindungsgemäße Verbindung zweier Bauteile hat zum einen den Vorteil, daß gleichzeitig eine Verbindung und eine Dichtung der beiden Bauteile möglich ist. Aus diesem Grunde ist diese Art der Verbindung insbesondere verwendbar für Druck- und Speicherbehälter für gasförmige und flüssige Medien ebenso wie für Pumpen- und Rompressorengehäuse.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß diese Art der Verbindung fertigungstechnisch sehr einfach und insbesondere automatisierbar ist.
Sie läßt sich insbesondere auch verwenden, wenn zumindest eines der Bauteile ebenfalls aus Kunststoff besteht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß diese Art der Verbindung platzsparend ist, da keine über das Bauteil hinaus ragende Verschraubung benötigt wird.
Vorteilhafterweise wird bei in sich geschlossenen Fugen in der Fugenebene zumindest eines der Bauteile eine ebenfalls in sich geschlossene Nut vorgesehen, die als Sammelnut für eventuell aus den Hauptnuten austretende Dichtungsmasse dient. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß Dichtmasse (Metall oder Kunststoffe) in das Innere der Baueinheit, z.B. in das Pumpen- oder Kompressorengehäuse) austritt.
Zur Vereinfachung der Fertigung wird in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß zumindest eine der Nuten von der Fugenebene her gesehen keinen Hinterschnitt besitzt.
Das hat den Vorteil, daß die Nut durch Einstechen mit einem entsprechend breiten Werkzeug gedreht oder aber gegossen oder gepreßt werden kann. In diesem Falle wird weiterhin vorgesehen, daß mehrere trichterförmige Angußöffnungen auf der Länge der Nut in gleichförmiger Verteilung vorgesehen sind oder aber daß mehrere Angußöffnungen in einer zur Fugenebene im wesentlichen parallelen Ebene in vorzugsweise gleichmäßiger Verteilung vorgesehen sind. Durch diese Angußöffnungen wird sodann erreicht, daß die in die Nut eingebrachte Masse auch bei Belastung der beiden Bauteile nicht aus der Nut herausgezogen werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Figuren 1 bis 3 stellen als erfindungsgemäße Baueinheit das Gehäuse und den Deckel einer Pumpe dar. Fig. 4 zeigt die Verbindung zweier rohrförmiger Bauteile zu einer Baueinheit.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen Verbindungen von Gehäuse und Deckel, bei denen eine der Nuten keinen Hinterschnitt besitzt.
Die Flügelzellenpumpe besteht aus einem kreiszylindrischen Gehäuse 1, das durch Deckel 2 abgeschlossen ist.
Die eine Stirnseite des Gehäuses weist einen Lagerfuß 3 auf, in welchem die Welle 4 drehbar gelagert und durch Zahnrad 5 angetrieben ist. Auf der Welle 4 ist der Rotor 6 befestigt.Es handelt sich dabei um einen zylindrischen, massiven Körper, in welchem Schlitze 7 eingebracht sind, die auf Axial- oder Tangentialebenen des Rotors liegen. In jedem der Schlitze ist ein Flügel 8 radial beweglich. Die Stifte 9, welche mit den Flügeln fest verbunden sind, verhindern, daß einer der Flügel in seiner unteren Totlage hängenbleibt. Der Lagerfuß 3 liegt exzentrisch zum Gehäuse 1, so daß auch der Rotor in dem Gehäuse exzentrisch gelagert ist.
Derartige Flügelzellenpumpen sind bekannt.
Erfindungsgemäß ist in den Flansch 10 des Gehäuses 1 eine umlaufende, d.h. - im Normalschnitt des Gehäuses -kreisförmige Nut 11 eingebracht, und zwar mit kegelstumpfförmiger Neigung zum zylindrischen Gehäuse 1.
Eine ähnliche Nut 12 ist in den Deckel 2 eingebracht.
In der Fuge 16 haben die öffnungen der Nut 11 und 12 denselben Radius; das heißt: Die Nuten 11 und 12 kommunizieren miteinander.
Dabei ist die Nut 12 in dem Deckel 2 - im Axialschnitt des Gehäuses 1 gesehen - ebenfalls kegelstumpfförmig angeordnet. Die Kegelspitze dieses Kegelstumpfes der Nut 12 liegt jedoch auf der entgegengesetzten Seite der Fuge 16. Das bedeutet, daß - wiederum im Axialschnitt gesehen - die Nuten 11, 12 V-förmig gegeneinander abgewinkelt sind.
Weiterhin ist in den Deckel ein Angußkanal 13 mit trichterförmiger Angußöffnung eingebracht. Diesem liegt die Entlüftungsöffnung 14 gegenüber, die in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls in den Deckel eingebracht ist. Es ist ersichtlich, daß mehrere Angußkanäle und Entlüftungsöffnungen vorhanden sein können. Ebenso ist ersichtlich, daß diese öffnungen auch in dem jeweils anderen Bauteil angeordnet sein können.
Konzentrisch zu den Nuten 11 und 12 ist in den Deckel 2 weiterhin eine Sammelnut 15 eingebracht, welche in der Trennfuge 16 einen kleineren Radius als die Nuten 11 und 12 haben.
Die Verbindung des Gehäuses 1 mit dem Deckel 2 geschieht nun dadurch, daß der Deckel auf das Gehäuse gelegt und sodann die Nuten 11, 12 durch Angußkanal 13 mit einem schmelzflüssigen oder plastisch fließfähigen Material über den ganzen Umfang gefüllt werden. Der Füllvorgang wird so lange fortgesetzt, bis Material aus dem Entlüftungsloch 14 austritt.
Als Füllmaterial kommen Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, insbesondere aber auch thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe in Betracht, die zum Zwecke des Füllens der Nuten 11, 12 aufgeschmolzen werden und sodann in den Nuten 11, 12 aushärten.
Wenn nun beim Verfüllen der Nuten 11 und 12 Dichtmasse in die Fuge 16 gelangt, sollte sich diese Dichtmasse in der Sammelnut 15 sammeln. Es wird dadurch verhindert, daß die Dichtmasse ins Innere des Gehäuse austritt.
Die erfindungsgemäße Verbindung von Maschinenteilen zu einer Baueinheit hat bei der Herstellung von Massenartikeln den fertigungstechnischen Vorteil der Einfachheit. Es ist z.B. möglich, mittels einer Spritzgießmaschine einen thermoplstischen oder duroplastischen Kunststoff einzutragen, was automatisch, d.h. ohne Handarbeit erfolgen kann.
Der besondere Vorteil besteht jedoch darin, daß zugleich eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 und eine Abdichtung des Pumpeninnenraums geschaffen wird.
Weitere Vorteile gegenüber einer Anflanschung des Deckels mittels Schraubverbindung bestehen darin, daß die Schraubverbindung zuweilen aus Platzgründen stört bzw. zu Verformungen des Deckels und/oder des Gehäuses mit Undichtigkeit der Pumpe führt.
In Fig. 2 sind wiederum das Gehäuse 1 und der Deckel 2 dargestellt, jedoch nicht die sonstigen Teile einer Pumpe.
Hierbei sind die Nuten 11 und 12 - im Axialschnitt gesehen -andersherum geneigt. Auch diese Ausführung ist möglich.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Ausführung nach Fig. 1 im allgemeinen den Vorzug verdient, d sich dabei die beim Erkalten schrumpfende, in den Nuten befindliche ringförmige Dichtmasse unter Längsspannung und daher festschließend um den zentralen Bereich der Fuge legt und Dichtkräfte ausübt, während bei der Ausführung nach Fig. 2 die durch die Schrumpfung entstehenden Längsspannungen der Dichtmasse dazu führen können, daß die Dichtmasse sich in die Trennfuge 16 hineinzieht und Gehäuse 1 und Deckel 2 keilförmig auseinandertreibt.
Fig. 3 entspricht Fig. 2. Jedoch sind die Nuten 11 und 12 des Gehäuses 1 bzw. des Deckels 2 auf einem gemeinsamen Kegelstumpf angeordnet, so daß die Nuten - im Axialschnitt gesehen - miteinander fluchten. Eine derartige Lösung kann man - wie in Fig. 3 dargestellt - bei einer Fuge verwenden, wo die Fuge in der Trennebene der Bauteile liegt. Sie wird jedoch - wie anhand von Fig. 4 erläutert - dann bevorzugt verwendet, wenn die Fuge nicht eben, sondern z.B. kegelstumpf förmig - wie in Fig. 4 dargestellt - ist, wenn also die Fuge 16 nicht in der Trennebene 17 der Bauteile liegt.
In diesem Falle werden die Nuten 11 und 12 auf einem gemeinsamen Kegelstumpf vorgesehen, dessen Spitze auf der einen Seite der Trennebene 17 liegt, während die Spitze 19 des Kegelstumpfes, in dem die Fuge liegt, auf der anderen Seite der Trennebene 17 liegt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind zwei Rohrstücke 21 und 22 zu einer Baueinheit verbunden.
Wichtig ist in allen Fällen, daß die Nuten - im Axialschnitt gesehen - nicht in Abzugsrichtung 20 weisen, mit welcher die Maschinenteile voneinander durch äußere oder innere Kräfte getrennt werden.
In den Ausführungsbeispielsen nach den Figuren 5 bis 8 ist zumindest eine der Nuten ohne Hinter schnitt ausgebildet. Das bedeutet, daß die Nutenwandungen parallel sind oder daß sich die Nut zur Trennfuge 16 hin öffnet.
In Fig. 5 ist die Nut 12 im Deckel 2 im Querschnitt mit parallelen Wandungen ausgebildet. In Fig. 6 öffnet sich die Nut 12 zur Trennebene 16 - im Querschnitt - kegelförmig und in Fig. 7 kreiabschnittförmig. In der Ausbildung nach den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 5 bis 7 sind über die Länge der Nut mehrere gleichmäßig verteilte trichterförmige Angußkanäle 13 vorgesehen, die sich von ihrer Öffnung zur Nut hin verengen. Die zusätzlich erforderlichen Entlüftungsöffnungen sind in den Figuren 5 bis 7 nicht dargestellt bzw. nicht sichtbar. Durch die Angußtrichter 13 wird verhindert, daß die in die Nuten 12, 11 eingefüllte Masse auch bei Belastung von Gehäuse 1 und Deckel 2 z.B. unter Druck nicht aus der Nut 12 herausgezogen werden kann.
In Fig. 8 werden die rohrförmigen Maschinenteile 1 und 2 miteinander verbunden. Hierzu sind in die Maschinenteile die Nuten 11 und 12 eingebracht, welche beide keinen Hinter schnitt besitzen. Auf dem Umfang des Körpers 2 sind in einer zur Nutenachse senkrechten bzw. zur Trennfuge 16 parallelen Ebene mehrere Angußkanäle 13 vorgesehen, die in diesem Falle nicht trichterförmig ausgebildet sein müssen. Die Nut 11 weist auf dem Umfang des Rohres 1 mehrere Entlüftungsbohrungen 14 auf, aus denen das plastische Material austreten kann. Dadurch, daß die Angußkanäle und die Entlüftungsbohrungen aus der Belastungsrichtung (Zug) durch welche die beiden Maschinenteile 1 und 2 relativ zueinander belastet sind, senkrecht oder schräg abweichen, wird verhindert, daß die eingefüllte Dichtmasse aus den Nuten herausgezogen werden kann.
Die Nuten ohne Hinterschnitt haben insbesondere fertigungstechnische Vorteile. Sie können gefertigt werden, in dem man mit einem der Nutenbreite entsprechend breitem Werkzeug die Nut einsticht oder aber in dem man die Nut durch Gießen pressen oder ähnlich formt.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Gehäuse, Maschinenteil, Bauteil, Teil 2 Deckel, Maschinenteil, Bauteil, Teil 3 Lagerfuß 4 Welle 5 Zahnrad 6 Rotor 7 Schlitz 8 Flügel 9 Stift 10 Flansch 11 Nut 12 Nut 13 Angußtrichter, Angußöffnung, Angußkanal 14 Entlüftungsöffnung, Entlüfungskanal 15 Sammelnut 16 Fuge, Trennfuge 17 Trennebene 18 Kegelstumpfspitze 19 Kegelstumpfspitze 20 Abzugsrichtung 21 Bauteil, Maschinenteil, Rohrstück 22 Bauteil, Maschinenteil, Rohrstück

Claims

Ansprüche 1. Baueinheit bestehend aus zwei in einer Fuge (16) verbundenen Maschinenteilen (1, 2), insbesondere Behälter oder Gehäuse (1) und Deckel (2), dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Maschinenteile (1 und 2) in der Fuge (16) eine Nut (11 bzw. 12) enthält, welche sich längs der Fuge erstreckt und - im Querschnitt der Fuge gesehen - zur Fugenebene geneigt ist, daß die Nuten (11 und 12) der beiden Maschinenteile (1, 2) im eingebauten Zustand miteinander kommunizieren, daß zumindest eine Angußöffnung (13) und eine Entlüftungsöffnung (14) der Nuten (11, 12) in zumindest einem der Maschinenteile (1, 2) vorgesehen ist, und daß die Nuten im zusammengebauten Zustand der Maschinenteile mit einem flüssig oder fließfähig eingefüllten, aushärtbaren Material, z.B. Schmelze eines Kunststoffes oder Metalls, gefüllt sind.
2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11, 12) sich über die gesamte Fugenlänge erstrecken.
3. Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenteile zylindrisch oder scheibenförmig und mit einer Stirnseite aneinander gefügt sind, und daß die Fuge (16) und die Nuten (11, 12) in sich geschlossen, z.B. kreisförmig sind.
4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf kleinerem Radius als dem der Nuten (11, 12) eine in sich ebenfalls geschlossene Sammelnut (15) in der Fuge zumindest eines der Bauteile angebracht ist.
5. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11, 12)-im Querschnitt der Fuge gesehen -gleichsinnig fluchtend ausgerichtet sind.
6. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11, 12) - im Querschnitt der Fuge gesehen -V-förmig abgewinkelt sind.
7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der V-förmig abgewinkelten Nuten (11, 12) nach außen weist.
8. Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene (17) zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) in der Fuge (16) liegt.
9. Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge (16) zur Trennebene (17) zwischen den beiden Bauteilen geneigt liegt, und daß die Nuten (11, 12) - im Querschnitt der Fuge gesehen - fluchtend und mit weniger als 900 geneigt zur Trennebene angeordnet sind.
10. Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Maschinenteile (1 und/oder 2) aus einem Kunststoff hergestellt ist, und daß die Nuten mit Kunststoff gefüllt werden.
11. Baueinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut zumindest einem der Maschinenteile derart im Querschnitt zylindrisch, kegelig, kreisförmig oder ähnlich hergestellt ist, daß die Seitenwandungen der Nut von der Öffnungsseite der Nut her keinen Hinter schnitt besitzen und daß die Nut auf ihrer Länge mehrere Angußöffnungen in vorzugsweise gleicher Verteilung besitzt, welche Angußöffnungen sich zur Nut hin verengen, insbesondere kegelförmig verengen.
12. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in zumindest einem der Maschinenteile derart - im Querschnitt - zylindristh, kegelig, kreisförmig oder ähnlich eingebracht ist, daß die Seitenwandungen der Nut von der öffnungsseite der Nut her keinen Hinterschnitt besitzen und daß über die Länge der Nut in vorzugsweise gleicher Verteilung mehrere Angußöffnungen in einer zur Fugenebene im wesentlichen parallelen Ebene angeordnet sind.
13. Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe mit zylindrischem Gehäuse und Deckel, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen einer Stirnfläche des Gehäuses und dem zugehörigen Deckel nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.