DE4016841A1 - Verfahren zur herstellung eines laufgehaeuses einer schraubenspindelpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laufgehäuses einer Schraubenspindelpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Schraubenspindelpumpen dienen zum Fördern von schmierenden Flüssigkeiten, welche keine abrasiven Bestandteile enthalten und die Werkstoffe der Pumpe nicht chemisch angreifen. Sie werden u. a. eingesetzt zum Fördern von Kühlschmierflüssigkeiten bei der spanabhebenden Bearbeitung.

Wie aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2b sowie aus Fig. 2b im Längsschnitt ersichtlich, besteht eine bekannte Schraubenspindelpumpe 1 aus einem Laufgehäuse 2, welches als auswechselbarer Gehäuseeinsatz ausgebildet sein kann und in welchem gehärtete und geschliffene Spindeln 3 bis 5 laufen. Dabei handelt es sich um eine zentrische Antriebsspindel 3 sowie zwei seitlich hiervon angeordnete Laufspindeln 4, 5, die sich mit ihren Zahnflanken überlappen. Der Antrieb der Laufspindeln erfolgt hydraulisch. Über die Gewindeflanken wird lediglich das aus der Flüssigkeitsreibung resultierende Drehmoment übertragen. Sie sind daher insbesondere bei sauberen Ölen praktisch belastungsfrei und unterliegen keiner Abnutzung. Ein förderflüssigkeitsgeschmiertes Rillenkugellager (bei Innenlagerung) bzw. ein vorgebautes, fettgeschmiertes Rillenkugellager dient zur Fixierung der Antriebsspindel 3. Die drei Spindeln 3 bis 5 bilden durch ihre besondere Profilgebung der Gewindeflanken abgedichtete Kammern, deren Inhalt bei Drehung der Spindeln axial und völlig kontinuierlich von der Saugseite zur Druckseite der Pumpe verschoben wird. Trotz Spindelrotation tritt keine Turbulenz auf. Das gleichbleibende Kammervolumen schließt Quetschkräfte aus. Gemäß dem in Fig. 2a dargestellten Querschnitt des Laufgehäuses 2 ist der einstückige Gehäuseeinsatz mit einer Hauptbohrung 6 für die Antriebsspindel 3 und zwei Nebenbohrungen 7, 8 für die seitlich liegenden Laufspindeln 4, 5 durchsetzt. Dabei überlappen sich die Bohrungen in dem in Fig. 2a gezeigten schraffierten Überlappungsbereich 9. Sowohl die Hauptbohrung 6 als auch die seitlich hiervon angeordneten Nebenbohrungen 7, 8 erstrecken sich über die gesamte Länge des Laufgehäuses bzw. auswechselbaren Gehäuseeinsatzes 2.

Die Herstellung derartiger, sich überlappender Bohrungen 6, 7, 8 im Laufgehäuse 2 ist sehr aufwendig und schwierig. Hier handelt es sich um sogenannte Langlochbohrungen, welche ab einem bestimmten Verhältnis von Durchmesser D bzw. d der Bohrungen 6, 7, 8 und Länge L des Laufgehäuses 2 gegeben sind. Die Hauptbohrung 6 wird zunächst mittels einer Innenbearbeitung vorgebohrt oder vorgedreht, wobei sich ein besonderes Erschwernis dadurch ergibt, daß die Bohrung nach beiden Seiten hin offen ist. Da sich die Bohrung 6 mit den Nebenbohrungen 7, 8 jeweils seitlich im Segmentabschnitt 9 überlappt, können diese beiden Nebenbohrungen 7, 8 nicht durch herkömmliches Bohren hergestellt werden. Vielmehr ist hier nur ein Herstellungsverfahren über das Räumen möglich. Dies ist sehr aufwendig und zeitraubend. Aufgrund des zu großen Schlankheitsgrades und der nach innen offenen Bohrungen 6, 7, 8 können auch nur weiche Werkstoffe, wie z. B. Grauguß, Aluminiumguß, als Ausgangsmaterial für das Laufgehäuse verwendet werden. Die Herstellung eines verschleißfesten, harten Laufgehäuses ist bislang nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich. Bekannte Schraubenspindelpumpen werden deshalb nur für schmierende Flüssigkeiten eingesetzt.

Vorteile der Erfindung:

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hat gegenüber den bisherigen Verfahren den Vorteil, daß aufgrund der Ausführung eines mittig geteilten Laufgehäuses es ermöglicht wird, von der bisherigen ausschließlichen Innenbearbeitung auf eine Außenbearbeitung zu wechseln, die in dem speziellen Anwendungsfall mit sich überlappenden Bohrungen wesentlich effektiver und vorteilhafter durchführbar ist. Es können vor allem die Fertigungsverfahren verwendet werden, die für die Außenbearbeitung bekannt sind. Diese sind wesentlich rationeller und präziser als solche für die Innenbearbeitungen. Als Verfahren kommen insbesondere das Profilfräsen oder das Profilschleifen in Betracht. Es können keramische Schleifscheiben, CBN- und Diamantschleifscheiben verwendet werden.

Durch das Teilen des Laufgehäuses können weiterhin alle Werkstoffe bearbeitet werden, die bislang nicht möglich waren. Dies sind insbesondere weiche oder gehärtete Werkstoffe bis hin zum Einsatz von keramischen Werkstoffen. Es ist weiterhin auch die Möglichkeit gegeben, Verschleißschutz in Form von Plasmaspritzen mit Titan- oder Hartmetallbeschichtungen anzuwenden. Dabei können die Schalenhälften des Laufgehäuses mit entsprechenden Profilscheiben oder Profilfräsern problemlos über die ganze Länge der Ausnehmungen hergestellt werden. Nach der Fertigbearbeitung der Gehäusehälften werden diese einfach zusammengefügt und durch Verschrauben, Verkleben, Verstiften o. dgl. verbunden.

Eine Schraubenspindelpumpe mit hartem, verschleißfestem, zweigeteiltem Gehäuseeinsatz kann im Gegensatz zur bisherigen einteiligen Bauweise auch für nicht schmierende Medien bei sehr hohen Drücken eingesetzt werden. Mit der Möglichkeit der Herstellung eines Laufgehäuses in dieser Form kann auch die Standzeit der Schraubenspindelpumpe um das 2- bis 5fache erhöht werden.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Stirnansicht des Laufgehäuses mit zusammengefügten Gehäusehälften,

Fig. 1a einen Schnitt entlang der Gehäusetrennlinie entsprechend Schnitt A-A in Fig. 1 und

Fig. 1b einen vertikalen Längsschnitt entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 1;

In Fig. 2a, 2b ist ein einteiliges Laufgehäuse einer bekannten Schraubenspindelpumpe dargestellt, wobei

Fig. 2a eine Stirnansicht entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2b und

Fig. 2b einen Längsschnitt durch die Schraubenspindelpumpe darstellt.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Laufgehäuse 10 für eine Schraubenspindelpumpe besteht aus zwei Gehäuseschalen 11, 12, nämlich einer oberen Gehäusehälfte 11 und einer unteren Gehäusehälfte 12, die entlang der Schnittlinie A-A bzw. Symmetrieebene 18 zusammengefügt werden. Die Herstellung der Hauptbohrung 13 und der beiden Nebenbohrungen 14, 15 des zusammengefügten Laufgehäuses 10 geschieht in einer Außenbearbeitung der beiden Gehäusehälften 11, 12. Mittels eines Profilfräsers oder einer Profilschleifscheibe kann die untere Ausnehmung 16 in der unteren Gehäusehälfte 12, wie in Fig. 1a in Draufsicht dargestellt, hergestellt werden. Die jeweiligen teilzylindrischen Ausnehmungen sind in Fig. 1a mit 13′, 14′ und 15′ eingezeichnet. Dabei ist es aufgrund der Profilbearbeitung mittels Profilfräser oder Profilschleifscheiben problemlos möglich, auch sich später überlappende Bohrungen zunächst als Ausnehmungen 16, 16′ herzustellen. Die obere Gehäusehälfte 11 wird in einem identischen Arbeitsgang ebenfalls als Außenbearbeitung hergestellt. Dabei ist es weiterhin problemlos, auch harte Werkstoffe mittels Diamantwerkzeugen oder CBN-Werkzeugen zu bearbeiten. Zusätzlich können die so hergestellten Ausnehmungen in den beiden Gehäusehälften 11, 12 mittels eines Sonderverfahrens, wie beispielsweise Plasmaspritzen, mit einer Titan- oder Hartmetallbeschichtung versehen werden.

Nachdem die jeweiligen Schalenhälften oder Gehäusehälften 11, 12 fertig bearbeitet sind, können die beiden Gehäusehälften wieder in ihrer Symmetrieebene 18 zusammengefügt werden. Dies geschieht beispielsweise durch eine Verschraubung 16, 17, durch ein Verkleben oder ein Verstiften oder ähnliche Verfahren. Mit dieser erfindungsgemäßen Möglichkeit der Herstellung eines Laufgehäuses kann die Herstellung entscheidend vereinfacht und zusätzlich verbessert werden. Die Standzeit der Schraubenspindelpumpe kann insbesondere um das 2- bis 5fache erhöht werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Laufgehäuses einer Schraubenspindelpumpe mit einem Gehäuseeinsatz, der von einer zylindrischen Hauptbohrung zur Aufnahme einer Antriebsspindel durchsetzt ist und mit zwei seitlich der Hauptbohrung angeordneten Nebenbohrungen, die sich jeweils in Kreissegmentabschnitten mit der Hauptbohrung überlappen, zur Aufnahme von zwei seitlich der Antriebsspindel angeordneten Laufspindeln, die in den Kreissegmentabschnitten überlappend mit der Antriebsspindel in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufgehäuse (2) in der gemeinsamen Symmetrieebene (18) von Hauptbohrung (13) und Nebenbohrungen (14, 15) in zwei Gehäusehälften (11, 12) geteilt ausgeführt ist und daß Ausnehmungen (16, 16′) zur Bildung der Hauptbohrung (13) und der beiden angrenzenden Nebenbohrungen (14, 15) in zusammengefügtem Zustand in einer Außenbearbeitung der Symmetrieebene (18) der Gehäusehälften (11, 12) mittels Profilfräsen und/oder Profilschleifen o. dgl. hergestellt und die beiden Gehäusehälften (11, 12) nach Fertigstellung der Ausnehmungen zusammengefügt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16, 16′) in den beiden Gehäusehälften (11, 12) nach dem Profilfräsen und/oder Profilschleifen mit einer Verschleißschicht in Form von Plasmaspritzen oder mittels einer Keramikbeschichtung versehen werden.