DE3633115C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe der Spiralbauart mit zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten, plattenförmig ausgebildeten Förderelementen, die auf den einander zugewandten Seiten vorzugsweise evolventenkurvenähnlich verlaufende, ineinander greifende Begrenzungselemente aufweisen, wobei von dem einen Förderelement parallel zu sich selbst eine Umlaufbewegung um das andere ortsfeste Förderelement ausführbar ist, mit einer Kupplung, die zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente relativ zueinander einen im wesent­ lichen ringförmigen Abschnitt und der Abschnitt mehrere am Umfang in Ab­ ständen angeordnete, radial abragende Streifen aufweist, mit jeweils min­ destens einer in dem umlaufenden Förderelement und in einem ortsfesten Teil der Verdrängerpumpe ausgebildeten Nut, in die jeweils ein Streifen verschiebbar eingreift.

Verdrängerpumpen der Spiralbauart zum Verdrängen bzw. Fördern eines strö­ mungsfähigen Ansaugmediums sind aus der Praxis bekannt und weisen zwei parallel zueinander angeordnete, plattenförmig ausgebildete Förderelemente auf. Jedes dieser Förderelemente weist auf jeweils einer Seite evolventen­ kurvenähnlich verlaufende Begrenzungselemente auf. Die evolventenkurven­ ähnlich verlaufenden Begrenzungselemente haben gegeneinander versetzte, jedoch parallel ausgerichtete Achsen und greifen derart ineinander, daß die Seiten der Begrenzungselemente und die plattenförmig ausgebildeten Förder­ elemente gemeinsam zur Aufnahme des Ansaugmediums Schneckengänge bzw. ab­ gedichtete Taschen bilden.

Wenn eines der Förderelemente mit dem auf einer Seite ausgebildeten evol­ ventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselement in Eingriff mit dem evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselement des anderen orts­ festen Förderelementes parallel zu sich selbst eine umlaufende Bewegung ausführt, dann verlagern sich die Taschen von einer Position in Höhe ei­ ner Einlaßöffnung entlang der Flanken der evolventenkurvenähnlich verlau­ fenden Begrenzungselemente bis zu einer Position in Höhe einer Auslaß­ öffnung und weiter darüber hinweg. In Abhängigkeit von der Anordnung der evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselemente zueinander und der Bewegungsrichtung des parallel zu sich selbst umlaufenden Förderele­ mentes bleibt das Volumen der ortsveränderlichen Taschen entweder rela­ tiv konstant, oder vergrößert oder verkleinert sich. Somit läßt sich die Verdrängerpumpe der Spiralbauart als Pumpe zum Pumpen einer Flüssigkeit, zum Ansaugen eines Ansaugmediums - z. B. zum Evakuieren - oder als Kom­ pressor verwenden.

Könnte sich ein evolventenkurvenähnlichverlaufendes Begrenzungselement relativ zu dem anderen evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungsele­ ment frei drehen, so wäre eine Abdichtung der von den Begrenzungselementen gebildeten Taschen durch die Flanken der Begrenzungselemente nicht mehr gegeben und die ineinander greifenden Begrenzungselemente würden aneinander zur Anlage kommen. Um dies zu verhindern ist es erforderlich, eine Kupplung zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung des Förderelementes re­ lativ zueinander derart vorzusehen, daß zwischen den evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselementen zwar eine feste Winkelbeziehung besteht, jedoch eines der Förderelemente bzw. evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselemente parallel zu sich selbst eine umlaufende Bewegung um das andere ausführen kann. Kupplungen der in Rede stehenden Art sind als herkömmliche "Oldham-Kupplungen" bekannt (US 39 24 977), mit jeweils einem Ring und vier im Abstand von jeweils 90° voneinander am Umfang des Ringes angeordneten Keilen. Die Keile sind am Ring jeweils paarweise ei­ nander gegenüberliegend angeordnet. Eines dieser Paare greift in in dem umlaufenden Förderelement ausgebildete Nuten ein. Das andere Paar greift in in einem ortsfesten Teil der Verdrängerpumpe ausgebildete Nuten ein. Obwohl diese Kupplung gut funktioniert, beansprucht sie innerhalb der Ver­ drängerpumpe viel Platz und ist relativ teuer.

Bei der bekannten Verdrängerpumpe der Spiralbauart, von der die Erfindung ausgeht (US 40 65 279) wird eine hinreichende radiale Abdichtung durch Kompensation axial gerichteter Kräfte erreicht. Dabei sind die plattenförmig ausgebildeten Förderelemente mittels einer Kupplung gegen Änderung der Winkel­ stellung der Förderelemente relativ zueinander gesichert. Die Kupplung weist einen kreisringförmigen Abschnitt mit insgesamt vier in gleichen Abständen angeordneten, radial abragenden Streifen auf, so daß sich jeweils zwei der Streifen gegenüberliegen. Dabei ist das eine Paar der sich gegenüberliegen­ den Streifen auf der einen Oberfläche des kreisringförmigen Bereichs und das andere Paar der sich gegenüberliegenden Streifen auf der gegenüberliegenden Oberfläche des kreisringförmigen Bereichs befestigt. Jeder Streifen ist mit­ tels einer aufwendigen Befestigungsvorrichtung derart am kreisringförmigen Bereich befestigt, daß die beiden Enden der Streifen in gleichem Maße radial nach außen und radial nach innen abragen. Die Anordnung der Streifen auf bei­ den Seiten des kreisringförmigen Bereichs und die Befestigung der Streifen an dem kreisringförmigen Bereich mittels aufwendiger Befestigungsvorrichtungen bringen einerseits einen erheblichen Raumbedarf der Kupplung, andererseits einen erheblichen konstruktiven bzw. fertigungstechnischen Aufwand und somit erhebliche Herstellkosten der Kupplung mit sich.

Aus der FR 25 59 846 A1 ist ebenfalls eine Verdrängerpumpe der Spiralbauart bekannt, die jedoch bezüglich der öffnungsgemäßen Verdrängerpumpe über den Offenbarungsgehalt der US 40 65 279 nicht hinausgeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der US 40 65 279 be­ kannte Verdrängerpumpe der Spiralbauart so auszugestalten und weiterzubilden daß die Kupplung einen geringen Raumbedarf aufweist und einfach herzustellen ist.

Die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe der Spiralbauart, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der ring­ förmige Abschnitt mit den daran ausgebildeten Streifen einteilig aus einem Blech gestanzt ist.

Erfindungsgemäß ist also die Kupplung einteilig hergestellt. Die Streifen bil­ den mit dem Rand zusammen ein einziges Teil, das im Vergleich zu der aus der US 40 65 279 bekannten Kupplung eine wesentlich geringere Dicke aufweist.

Außerdem entfallen die aus der US 40 65 279 bekannten Befestigungsvor­ richtungen zur Befestigung der Streifen am Rand, wodurch die Dicke der er­ findungsgemäßen Kupplung im Vergleich zu der bekannten Kupplung abermals verringert ist. Somit beansprucht die in der erfindungsgemäßen Verdränger­ pumpe der Spiralbauart eingesetzte Kupplung einen wesentlich geringeren Raum als die bekannte Kupplung. Durch konstruktiv einfache Gestaltung ist diese Kupplung ein sehr preiswertes Bauteil.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 in einem Schnitt eine Verdrängerpumpe mit einer verbesserten "Oldham-Kupplung", wobei jeweils zwei Streifen oberhalb und zwei Streifen unterhalb eines Auflagers liegen,

Fig. 2 in einem Schnitt die verbesserte, unterhalb der Förderelemente an­ geordnete "Oldham-Kupplung" aus Fig. 1,

Fig. 3 in perspektivischer, isometrischer Darstellung die verbesserte "Oldham-Kupplung" aus Fig. 1,

Fig. 4 in einem Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 5 ein zweites Aus­ führungsbeispiel einer Verdrängerpumpe mit einer zwischen den Förder­ elementen angeordneten Kupplung und

Fig. 5 im Querschnitt den Gegenstand aus Fig. 4.

Fig. 1 bezieht sich auf eine erfindungsgemäße Verdrängerpumpe 4 der Spiral­ bauart mit zwei parallel zueinander angeordneten, plattenförmig ausgebildeten und ineinander greifenden Förderelementen 6, 8. Die Förderelemente 6, 8 wei­ sen eine zueinander unveränderliche Winkelstellung auf. Das Förderelement 6 ist ortsfest angeordnet, das Förderelement 8 führt parallel zu sich selbst eine Umlaufbewegung um das Förderelement 6 aus. Die unveränderliche Winkel­ stellung der Förderelemente 6, 8 relativ zueinander läßt sich durch die er­ findungsgemäße Weiterbildung einer "Oldham-Kupplung" 10 erreichen. Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kupplung 10 zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente 6, 8 relativ zueinander in perspektivischer Darstellung.

Die Kupplung 10 besteht aus einem ringförmigen Abschnitt 12 mit vier im Ab­ stand von 90° am Umfang des Abschnittes 12 ausgebildeten, radial nach außen verlaufenden Streifen 14, 16, 18, 20. Diese einfache Ausgestaltung ermöglicht die Herstellung der Kupplung 10 in einem einzigen Stück und erübrigt Her­ stellung und Zusammenbau mehrerer einzelner Komponenten. Die Kupplung 10 läßt sich z. B. in einem einzigen Arbeitsschritt aus einem Blech heraus­ stanzen und gleichzeitig formen. Da das Material der Kupplung 10 relativ dünn ist, sind die Materialkosten gering und der Platzbedarf innerhalb der Verdrängerpumpe 4 ist minimal.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Kupplung 10. Die Kupplung 10 ist um einen sich von der Unterseite des umlaufenden Förderelementes 8 durch die Mitte des Abschnittes 12 der Kupplung 10 hindurch erstreckenden Antriebs­ zapfen 22 herum angeordnet. Die Kupplung 10 ist direkt unterhalb der umlaufen­ den Förderelemente 8 und parallel dazu angeordnet. Entsprechend der Darstellun­ gen der Fig. 1 und 2 erstrecken sich zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Abschnittes 12 ausgebildete, parallel ausgerichtete Streifen 14, 16 nach außen und sind in der Nähe eines Auflagers 24 nach oben gebogen. Dabei greifen die Streifen 14 und 16 verschiebbar in in der unteren Oberfläche des umlaufenden Förderelementes 8 ausgebildete Nuten 26, 28 ein. Dieser verschiebbare Eingriff der Streifen 14 und 16 in die Nuten 26 und 28 ermöglicht eine Bewegung des Förderelementes 8 relativ zur Kupplung 10 in eine Richtung und verhindert dabei gleichzeitig eine Drehbewegung des Förderelementes 8 relativ zur Kupplung 10. Die beiden weiteren Streifen 18 und 20 sind senkrecht zu den ersten beiden Streifen 14 und 16 ausgebildet, jedoch nach unten gebogen. Die Streifen 18 und 20 erstrecken sich unterhalb des Auflagers 24 und greifen verschiebbar in Nuten 30, 32 ein. Wahlweise können die Streifen 18 und 20 auch in der Ebene des Abschnittes 12 liegen, d. h. sie sind dann nicht nach unten weggebogen. In diesem Fall steht der Abschnitt 12 nicht mit dem Auflager 24 in Verbin­ dung. Die Streifen 18 und 20 greifen in die in einem ortsfesten Teil der Verdrängerpumpe 4 - z. B. in einem Trägerrahmen 34 - ausgebildete Nuten 30 und 32 ein. Gemäß Fig. 1 sind die Streifen 18 und 20 länger als die Strei­ fen 14 und 16. Die längeren Streifen 18 und 20 sind parallel zur kürzeren Achse des ringförmigen Abschnittes 12 angeordnet und erfordern zum sicheren Eingriff in die Nuten 30 und 32 eine längere Ausbildung. Der verschiebbare Eingriff der Streifen 18 und 20 in die im Trägerrahmen ausgebildeten Nuten 30 und 32 verhindert ein Drehen der Kupplung 10, ermöglicht jedoch eine Bewegung der Kupplung 10 entlang der Y-Achse. Daher kann sich der Antriebs­ zapfen 22 innerhalb des ringförmigen Abschnittes 12 auf einer Kreisbahn be­ wegen. Die Kupplung 10 bewegt sich dabei entlang der X-Achse mit sich in den Nuten 26 und 28 verschiebenden Streifen 18, 20 und verschiebt dabei das sich in Richtung der Y-Achse bewegende Förderelement 8 in Richtung der X-Achse. Die Kupplung 10 ermöglicht somit eine umlaufende Bewegung des Förderelementes 8 parallel zu sich selbst, d. h. ohne den Winkel relativ zum Förderelement 6 zu verändern.

Die Kupplung 10 wird von einem aus einem Ölsammelbehälter 36 geförderten Öl geschmiert. Eine am unteren Ende einer hohlen Antriebswelle 40 ausgebildete Zentrifugalpumpe 38 fördert das Öl aus dem Ölsammelbehälter 36 durch die hohle Antriebswelle 40 hindurch nach oben in einen in einem unteren Bereich eines Schwenkgliedes 44 angeordneten Hohlraum 42. Das in den Hohlraum 42 geförderte Öl wird zentrifugal nach außen in den Randbereich des Hohlraumes 42 geschleu­ dert. Dort ist der Einlaß eines Steigrohres 46 ausgebildet. Das Steigrohr 46 ist vertikal im Schwenkglied 44 ausgebildet und leitet den Ölfluß zum Aufla­ ger 24 und zur Kupplung 10.

Die Fig. 4 und 5 beziehen sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ver­ drängerpumpe der Spiralbauart. Dabei ist eine Kupplung 10′ zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung zwischen den Förderelementen 6′ und 8′ zwischen den beiden Förderelementen 6′ und 8′ angeordnet. Die Kupplung 10′ ähnelt der Kupplung 10 des ersten Ausführungsbeispieles aus Fig. 3. Sie be­ steht aus einem Abschnitt 12′ mit vier am Umfang des Abschnittes 12′ mit ei­ nem Abstand von jeweils 90° voneinander angeordneten Streifen 14′, 16′, 18′ und 20′. Die Kupplung 10′ läßt sich ebenfalls einteilig aus einem Blech her­ ausstanzen. Die Fig. 4 und 5 lassen erkennen, daß sich die Streifen 18′ und 20′ vom Abschnitt 12′ aus radial nach innen erstrecken und verschiebbar in auf der Oberfläche des umlaufenden Förderelementes 8′ ausgebildete Nuten 30′ und 32′ eingreifen. Die beiden anderen Streifen 14′ und 16′ erstrecken sich vom Abschnitt 12′ radial nach außen und sind zu den Streifen 18′ und 20′ senkrecht angeordnet. Die Streifen 14′ und 16′ greifen verschiebbar in in dem äußeren Randbereich des ortsfesten Förderelementes 6′ ausgebildete Nu­ ten 26′ und 28′. Der verschiebbare Eingriff der Streifen 14′, 16′, 18′ und 20′ in den entsprechenden Nuten 26′, 28′, 30′ und 32′ dient dem gleichen Zweck wie bei der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles.

Claims (6)

1. Verdrängerpumpe (4) der Spiralbauart mit zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten, plattenförmig ausgebildeten Förderelementen (6, 8, 6′, 8′), die auf den einander zugewandten Seiten vorzugsweise evolventen­ kurvenähnlich verlaufende, ineinander greifende Begrenzungselemente auf­ weisen, wobei von dem einen Förderelement (8; 8′) parallel zu sich selbst eine Umlaufbewegung um das andere ortsfeste Förderelement (6, 6′) ausführ­ bar ist, mit einer Kupplung (10; 10′), die zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente (6, 8; 6′, 8′) relativ zueinander ei­ nen im wesentlichen ringförmigen Abschnitt (12; 12′) und der Abschnitt (12; 12′) mehrere am Umfang in Abständen angeordnete, radial abragende Streifen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) aufweist, mit jeweils mindestens einer in dem umlaufenden Förderelement (8; 8′) und in einem ortsfesten Teil der Verdrängerpumpe (4) ausgebildeten Nut (30, 32; 26′, 28′) in die jeweils ein Streifen (18, 20; 14′, 16′) verschiebbar eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Abschnitt (12; 12′) mit den daran ausgebildeten Streifen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) ein­ teilig aus einem Blech gestanzt ist.

2. Verdrängerpumpe (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an dem Abschnitt (12) ausgebildete Streifen (14, 16) einander gegenüber­ liegend angeordnet und aus der Ebene des Abschnittes (12) herausgebogen sind.

3. Verdrängerpumpe (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere an dem Abschnitt (12) ausgebildete Streifen (18, 20) ebenfalls einander gegenüberliegend angeordnet und aus der Ebene des Abschnittes (12) entgegen der Biegerichtung der beiden ersten Streifen (14, 16) her­ ausgebogen sind.

4. Verdrängerpumpe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abschnitt (12) oval geformt ist, nämlich eine ovale Ausnehmung aufweist, daß sich zwei Streifen (14, 16) parallel zur längeren Achse des ovalen Abschnittes (12) und zwei Streifen (18, 20) parallel zur kürzeren Achse des ovalen Abschnittes (12) erstrecken, daß die beiden zur längeren Achse des Abschnittes (12) parallelen Streifen (14, 16) kürzer sind als die zur kürzeren Achse des Abschnittes (12) parallelen Streifen (18, 20) und daß die kürzeren Streifen (14, 16) verschiebbar in die in dem Förderelement (8) aus­ gebildeten Nuten (26, 28) und die längeren Streifen (18, 20) verschiebbar in die im ortsfesten Teil ausgebildeten Nuten (14, 16) eingreifen.

5. Verdrängerpumpe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß alle am Abschnitt (12) ausgebildeten Streifen (14, 16, 18, 20) ra­ dial nach außen abragen.

6. Verdrängerpumpe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Streifen (14′, 16′) radial nach außen und zwei Streifen (18′, 20′) radial nach innen abragen.