DE3721485A1 - Schraubenspindelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe, insbesondere für hohe Förderdrücke, mit mehreren ineinandergreifenden Spin­ deln, die in einem Laufgehäuse mit engem Spiel umlaufen.

Die Höhe des Förderdruckes, der mit einer Schraubenspindelpumpe erreicht werden kann, hängt im wesentlichen von der Anzahl der Dichtlinien zwischen den ineinandergreifenden Spindeln ab. Das bedeutet, daß mit zunehmender Spindellänge die Anzahl der Dichtstellen und somit der erreichbare Förderdruck ansteigt.

Eine Schraubenspindelpumpe ist nur dann optimal leistungsfähig, wenn sie äußerst präzise gefertigt wird. Das bedeutet, die Schraubenspindeln müssen absolut rundlaufen, an den Oberflächen geschliffen sein und dürfen keinen Steigungsverzug aufweisen. Dementsprechend ist auch das die Spindeln umschließende Gehäuse ebenso präzise herzustellen, das heißt, die Aufnahmebohrungen der Spindeln müssen genau fluchten, zylindrisch sein, der Achs­ abstand der Bohrungen muß genau eingehalten werden, die Ober­ flächengüte der sich überschneidenden Bohrungen muß sehr gut sein. Mit zunehmender Spindel- bzw. Gehäuselänge wird das Ein­ halten dieser Forderungen immer schwieriger, so daß der derzeit mit wirtschaftlichen Mitteln erreichbare Förderdruck bei Schraubenspindelpumpen bei ca. 200 bar anzusetzen ist.

Bei der in der DE AS 11 92 055 dargestellten Schraubenspindel­ pumpe hat man versucht, die Laufspindeln und das umgebende Gehäuse in aneinandergereihte Abschnitte aufzuteilen. Diese Lösung kann jedoch nicht voll befriedigen, da die Antriebs­ spindel der Pumpe weiterhin über die gesamte Länge einstückig ausgeführt ist, außerdem beinhalten die vielen aneinanderge­ reihten Spindel- und Gehäuseabschnitte mit den vielen Bearbei­ tungsflächen eine solche Vielzahl von Fehlerquellen, daß die zunächst angenommenen Vorteile gar nicht zum Tragen kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenspindelpumpe der eingangs erwähnten Art auszubil­ den, die aufgrund ihrer präziseren Herstellbarkeit für höhere Förderdrücke als bisher einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei der Schraubenspindelpumpe der eingangs erwähnten Art die Spindeln und das zugehörige Gehäuse in einzelne parallel zueinanderlie­ gende Pumpenabschnitte unterteilt sind, wobei die einzelnen Pumpenabschnitte hydraulisch in Reihe durch Verbindung der Druckseite mit der Saugseite des nächsten Pumpenabschnittes angeordnet sind und zumindest die Antriebsspindelteile der einzelnen Pumpenabschnitte gemeinsam schlupffrei angetrieben sind.

Diese erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß die Spindel- und Gehäuselängen der einzelnen Pumpenabschnitte, entsprechend den jeweils vorhandenen Fertigungsmöglichkeiten, so gewählt werden können, daß die Teile optimal präzise her­ gestellt werden können. Entsprechend dem gewünschten Enddruck der Pumpe ist dann die Zahl der Pumpenabschnitte zu bestimmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsge­ mäßen Schraubenspindelpumpe dargestellt.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen dabei Schnittbilder durch eine Schrau­ benspindelpumpe mit zwei parallel zueinander liegenden Pumpen­ abschnitten, wobei Fig. 1 ein Schnitt entlang der Schnittlinien A-B gemäß Fig. 2, Fig. 2 ein Schnitt entlang der Schnittlinien C-D gemäß Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linien E-F gemäß Fig. 2 darstellt.

Fig. 4 und 5 stellen eine Schraubenspindelpumpe dar mit drei parallel zueinander liegenden Pumpenabschnitten, wobei Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie G-H in Fig. 5 und Fig. 5 einen Schnitt entsprechend Schnittlinie I-K in Fig. 4 darstellt.

Bei der Schraubenspindelpumpe gemäß Fig. 1, 2 und 3 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 1 zwei parallel zueinander liegende Pumpenabschnitte 2 und 3 angeordnet. Jeder Pumpenabschnitt besitzt ein eigenes Antriebsspindelteil 4.1 und 4.2 sowie eigene Laufspindeln 5.1 und 6.1 bzw. 5.2 und 6.2. Entsprechend der geteilten Spindelanordnung ist das gemeinsame Gehäuse 1 ebenfalls in zwei parallel zueinander liegende Gehäuseabschnit­ te 1.1 und 1.2 unterteilt, wobei jeder Abschnitt die sich über­ schneidenden Aufnahmebohrungen 7.1 und 7.2 für die Antriebs­ spindeln und Laufspindeln aufweist. Druckseitig wird der Gehäu­ seblock 1 durch den Deckel 8 verschlossen, saugseitig durch den Deckel 9. Die einzelnen Spindeln sind mit üblichen Mitteln, wie in Büchsen und Bohrungen laufenden Ringbunden, vom hydrauli­ schen Axialhub entlastet, so daß diesbezüglich auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.

Die Antriebsspindelteile 4.1 und 4.2 sind durch den Deckel 8 geführt und tragen formschlüssig auf einem Wellenzapfen 10.1 und 10.2 ineinandergreifende Zahnräder 11.1 und 11.2; die über das Wellenende 12 eingeleitete Antriebsdrehbewegung wird somit schlupffrei von dem Antriebsspindelteil 4.1 auf den An­ triebsspindelteil 4.2 übertragen. Bei Antrieb in Pfeilrichtung 13 wird dabei über die Ansaugöffnung 14 Flüssigkeit angesaugt und zur Druckseite 15 des Pumpenabschnittes 3 gefördert. Die Druckseite 15 des Pumpenabschnittes 3 ist räumlich mit der Saugseite 16 des Pumpenabschnittes 2 verbunden, so daß der Pum­ penabschnitt 2 die durch den Pumpenabschnitt 3 geförderte Flüs­ sigkeit übernimmt und zum Druckstutzen 17 weiterfördert. Da die Zahnräder 11.1 und 11.2 sowie die Spindeln der Spindelabschnit­ te gleich ausgebildet sind, wirken beide Teilpumpen so, als wären sie eine Pumpe. Der Vorteil der Anordnung ist aber der, daß die einzelnen Spindellängen und Gehäuselängen so kurz ge­ halten sind, daß eine präzise Herstellung gewährleistet ist. Die gesamte Spindellänge der beiden Abschnitte kann somit optimal für den Aufbau des Förderdruckes ausgenützt werden.

In dem Pumpendeckel sind die Antriebsspindelteile 4.1 und 4.2 zusätzlich mit Axiallagern 18, 19, dargestellt sind Rillenku­ gellager, gelagert, um mechanische Axialschübe, wie sie bei­ spielsweise aus der Schrägverzahnung des Fördergewindes oder aber aus einer eventuellen Schrägverzahnung der Zahnräder 11.1 und 11.2 entstehen können, sowie hydraulische Restaxialschübe aufzunehmen.

Ein Abschlußdeckel 20, der auch die nur sinnbildlich darge­ stellte Wellenabdichtung 21 beinhaltet, umschließt den vorderen Teil der Antriebsspindelteile sowie die Zahnräder. Zur Aufstel­ lung der Schraubenspindelpumpe dient das am Gehäuseblock 1 angebrachte Fußpaar 22.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 sind in dem Gehäuseblock 25 die Pumpenabschnitte 26, 27 und 28 ausgebildet. Im Gegensatz zum vorab beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedoch hier der Gehäuseblock 25 nicht einstückig, sondern mehr­ stückig aus den ebenfalls wie die Pumpenabschnitte parallel zu­ einander liegenden Gehäuseabschnitten 25.1, 25.2 und 25.3 zusammengesetzt, wobei die einzelnen Gehäuseabschnitte mittels Schrauben 37 verspannt sind. Der übrige Aufbau der einzelnen Pumpenabschnitte entspricht im wesentlichen dem des vorab beschriebenen Ausführungsbeispieles, d. h. die Antriebsspindel­ teile 29.1, 29.2 und 29.3 sind über die Zahnräder 30.1, 30.2 und 30.3 schlupffrei angetrieben, wobei über den Ansaugstutzen 31 Flüssigkeit angesaugt und über den Druckstutzen 32 abgegeben wird. Die Verbindungskanäle 33 und 34 verbinden dabei die Saug­ seiten der nachfolgenden Pumpenabschnitte mit der Druckseite der vorangehenden Pumpenabschnitte.

Aufgrund dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 läßt sich auf besonders einfache Weise ein Baukastensystem ent­ wickeln, in dem durch Hinzufügen bzw. Wegnehmen von Gehäuse- und damit Pumpenabschnitten der Förderdruck der Pumpe den je­ weiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Je nach Anzahl der Pumpenabschnitte wird lediglich ein anderer Zwischendeckel 35 und eventuell ein darauf abgestimmter Abschlußdeckel 36 benötigt.

Für die erfindungsgemäße Schraubenspindelpumpe ist es vorteil­ haft, wenn der Druckaufbau zu gleichen Teilen in den einzelnen Pumpenabschnitten erfolgt.

Infolge von Förderstromverlusten in den vorgeschalteten Pumpen­ abschnitten, insbesondere verursacht in den hydraulischen Schubausgleichseinrichtungen, werden die nachgeschalteten Pum­ penabschnitte mit einer verringerten Flüssigkeitsmenge belie­ fert. Die nachgeschalteten Pumpenabschnitte können nur durch einen erhöhten Druckanteil, der mit einem größeren eigenen För­ derstromverlust verbunden ist, die Minderflüssigkeitsmenge aus­ gleichen. Aus diesem Grunde ist der gleichmäßige Druckaufbau in den einzelnen Pumpenabschnitten ohne weitere Vorkehrungen nicht vorhanden.

In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung als eine Einrich­ tung zur Erzielung einer gleichmäßigen Druckverteilung in den nachfolgenden Pumpenabschnitten 3, 27, 28 jeweils einen Rück­ laufkanal 40, 41, 42 zwischen den Räumen am Anfang und am Ende des Fördergewindes der Antriebsspindelteile 4.1, 29.1, 29.2 vor, der mit einer einstellbaren Drossel 43, 44, 45 versehen ist. Mit dieser Einrichtung kann über die Regulierung der Rück­ laufmenge in dem Rücklaufkanal 40, 41, 42 mit der Drossel 43, 44, 45 der Förderstrom des nachgeschalteten Pumpenabschnittes 2, 26 abgestimmt werden. Somit sind die Druckanteile der Pumpenab­ schnitte einstellbar.

Über die Zahnräder 11.1, 11.2, 30.1, 30.2, 30.3 werden erheb­ liche Leistungen übertragen. Auch bei gutem Wirkungsgrad des Zahnradgetriebes fällt dabei eine nicht unerhebliche Reibungs­ wärme an, die wieder abgeführt werden muß. Die Abführung der Reibungswärme kann z. B. durch am Abschlußdeckel 36 angebrach­ te Kühlrippen 46 erfolgen.

Zur intensiveren Wärmeabfuhr kann auch - wie in Fig. 1 darge­ stellt ist - auf dem Wellenantriebszapfen 12, vorzugsweise auf der Wellenkupplung 47, ein Lüfterflügel 48 aufgesetzt sein, der einem Luftstrom über dem Anschlußdeckel 20 mit dem inliegenden Zahnradgetriebe erzeugt.

Claims (6)

1. Schraubenspindelpumpe insbesondere für hohe Förderdrücke mit mehreren ineinandergreifenden Spindeln, die in einem Laufge­ häuse mit engem Spiel umlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (4, 5, 6, 29) und das dazugehörige Gehäuse (1, 25) in einzelne parallel zueinander liegende Pumpenabschnit­ te (2, 3, 26, 27, 28) unterteilt sind, wobei die einzelnen Pumpenabschnitte hydraulisch in Reihe durch Verbindung der Druckseite mit der Saugseite des nächsten Pumpenabschnittes angeordnet sind, und zumindest die Antriebsspindelteile (4.1, 4.2, 29.1, 29.2, 29.3) der einzelnen Pumpenabschnitte (2, 3, 26, 27, 28) gemeinsam schlupffrei angetrieben sind.

2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wellenantriebszapfen (12) an einem der An­ triebsspindelteile (4.1, 29.1) ausgebildet ist, und daß für den schlupffreien Antrieb der Antriebsspindelteile (4.1, 4.2, 29.1, 29.2, 29.3) Zahnräder (11.1, 11.2, 30.1, 30.2, 30.3) vorgesehen sind.

3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die parallel zueinander liegenden Gehäuse­ abschnitte (1.1, 1.2) in einem gemeinsamen Gehäuseblock (1) zusammengefaßt sind.

4. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, daß der Gehäuseblock (25) aus mehreren miteinander verschraubten Gehäuseteilen (25.1, 25.2, 25.3) besteht.

5. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den nachgeschalteten Pumpenabschnit­ ten (3, 27, 28) jeweils ein mit einer einstellbaren Drossel (43, 44, 45) versehener Rücklaufkanal (40, 41, 42) zwischen den Räumen am Anfang und am Ende des Fördergewindes der An­ triebsspindelteile (4.1, 29.1, 29.2) ausgebildet ist.

6. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Wellenantriebszapfen (12) ein Lüfterflügel (48) aufgesetzt ist.