DE4107315C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
- F04C15/0049—Equalization of pressure pulses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
- F04C2/084—Toothed wheels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Rotary Pumps (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe mit einer
Antriebsspindel und wenigstens einer Laufspindel, die in einer
Ausnehmung eines sie umgebenden Gehäuses zwischen einem Saugraum
und einem Druckraum gelagert sind.
Eine solche Schraubenspindelpumpe wird beispielhaft in der DE
38 15 158 A1 beschrieben. Bei einem dort offenbarten Verfahren zur
Verringerung der Druckpulsation wird die arttypische
Druckpulsation mit einer erzwungenen inversen Druckpulsation
überlagert, welche durch periodisches Absteuern eines Teiles des
Förderstromes auf der Druckseite der Förderschrauben erzielbar
ist. Dieses Verfahren wird durch eine druckseitige Blende
ermöglicht, die mit einem Abfluß zur Saugseite hin ausgebildet
ist, welche periodisch abhängig von der Drehstellung der
Antriebsspindel mittels eines Verschlußorganes abgedeckt wird. In
dieser Druckschrift wird auch erörtert, daß in die
Aufnahmebohrungen am druckseitigen Ende des Gehäuses sich zum
Saugraum hin verjüngende Keilschrägen eingearbeitet sind.
Der EP 02 09 984 A1 kann eine eingangs erwähnte
Schraubenspindelpumpe entnommen werden, deren Antriebsspindel mit
ihrem auskragendem Gewinde in Gewindeeinformungen einiger
Laufspindeln eingreift und dabei mehrere dichte Kammern bilden
soll. Außerdem ist zumindest ein in Umfangsrichtung verlaufender
Kanal um die Peripherie der Laufspindeln vorgesehen, so daß die
letzte der dichten Kammern an einem Auslaß mit diesem - kurz vor
dessen Freigabe durch die Kammer - teilweise über den Kanal
kommuniziert.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das
Ziel gesetzt, eine Schraubenspindelpumpe der gattungsgemäßen Art
dahingehend zu verbessern, daß die Druckpulsation ohne
zusätzliche Maschinenteile weitergehend wirksam gedämpft wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt eine Schraubenspindelpumpe nach
der Lehre des Patentanspruchs 1; der druckseitige Profilauslauf
der Spindel ist am Außendurchmesser konisch angedreht und der
Neigungswinkel der Konusfläche liegt unter 10°. Von besonderer
Bedeutung für die Verminderung der Pulsation ist eine äußerst
flache Konusfläche mit einem Neigungswinkel unter 5°, bevorzugt
sogar unter 3°.
Diese druckseitige Anschrägung bewirkt, daß zum geeigneten
Zeitpunkt ein allmähliches und definiertes Öffnen der
druckseitigen Kammer erfolgt; damit kann der durch das Schließen
der Saugseite entstehende Volumenstrom- bzw. Druckanstieg
größtenteils ausgeglichen werden. Die Ausgangspulsation wird
deutlich verringert.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch das
saugseitige Profilende mit einer derartigen flachen Konusfläche
versehen sein, wobei allerdings die axiale Länge der
letztgenannten Konusfläche geringer sein soll als die axiale
Länge der druckseitigen Konusfläche.
Somit wird erreicht, daß durch ein gezieltes Abstimmen von
Systemwirklänge und druckseitigem - gegebenenfalls zusätzlich
saugseitigem - Konus die Pulsation verringert wird.
Im Rahmen der Erfindung liegt eine weitere Lösung der vom
Erfinder vorgegebenen Aufgabe; die Zahndicke der Antriebsspindel
soll zum Profilauslauf hin verringert bzw. die mit dieser
Zahndicke korrespondierende Zahnlücke der Laufspindel in gleicher
Richtung verbreitert sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus
führungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schraubenspindelpumpe;
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Schrauben
spindelpumpe;
Fig. 3 ein Diagramm zur Druckpulsation bzw. Volumenstrompul
sation der Schraubenspindelpumpe;
Fig. 4 eine Schnittskizze zur Zahndickendimensionierung.
Eine Schraubenspindelpumpe 10 weist in einem Gehäuse 12 eine
Antriebsspindel 14 des Außendurchmessers d sowie zwei seitlich
angeordnete Laufspindeln 16 auf. Die Spindeln 14, 16 sind in sich
überschneidenden Aufnahmebohrungen 18 des Gehäuses 12 gelagert.
Das Gehäuse 12 ist sowohl druckseitig als auch saugseitig unter
Bildung eines Druckraums 20 und eines Saugraums 22 jeweils mit
einem Pumpendeckel 25 bzw. 24 verschlossen. Die durch den
druckseitigen Pumpendeckel 25 geführte Antriebsspindel 14 ist im
Bereich einer Durchführungsbohrung 26 mit einem Axialschubaus
gleichkolben 28 versehen sowie mit einem Lager 30 in einem
Deckelaufsatz 32 zusätzlich abgestützt. In letzterem findet sich
auch eine Wellenabdichtung 34.
Der Innenraum 36 des Deckelaufsatzes 32 ist vom Förderdruck
entlastet; die vom Druckraum 20 eintretende Flüssigkeit wird über
einen Entlastungskanal 38 abgeführt, der über eine
Verbindungsbohrung 40 des Gehäuses 12 in den Saugraum 22
einmündet.
Fig. 2 macht deutlich, daß die Antriebsspindel 14 - der
Profillänge - an ihren Enden konisch abgedreht ist, wobei die
Länge des druckseitigen Konus 42 mit e, die Länge des mit jener
Stirnfläche 44 um ein Maß i überstehenden saugseitigen Konus 42 s
mit e1, die zwischen den Konusflächen 43, 43 s verbleibende
Zylinderlänge der Antriebsspindel 14 mit q, der Steigungswinkel
des in Fig. 2 nur teilweise angedeuteten Gewindeganges 15 der
Antriebsspindel 14 - oder der Laufspindel 16 - mit t sowie die
Steigung mit s bezeichnet sind. Der druckseitige Konuswinkel w
bzw. der saugseitige Konuswinkel w1 liegt bevorzugt bei 2°.
In Fig. 3 ist graphisch die Längsoptimierung durch eine
erfindungsgemäße Vorkompression dargestellt, wobei die dort
verwendeten Buchstaben die folgenden Bedeutungen haben:
A: Ausgangspulsation;
B: Pulsation bei Nutzung des Vorkompressionseffektes;
ΔQv: Verlustvolumenstrom;
Qkom: Kompressionsvolumenstrom.
B: Pulsation bei Nutzung des Vorkompressionseffektes;
ΔQv: Verlustvolumenstrom;
Qkom: Kompressionsvolumenstrom.
Die Längenabstimmung des gesamten Systems wird so gewählt, daß
während eines Teils der Förderperiode ein in Fig. 3
wiedergegebenes Mehr an Dichtlinien erzeugt wird; dies bedeutet,
einen Anstieg von Qvmax auf Qvmin. Durch gezieltes Verändern der
Dichtgüte über den beschriebenen Konus 42 wird insbesondere auf
der Druckseite das "harte" Öffnen aufgrund der Spindelgeometrie
vermieden.
Ausgehend von der Ausgangspulsation wird somit durch das
Anbringen der beschriebenen Konusfläche 43 am druckseitigen
Spindelende das Pulsationsbild geändert, was zu einem
Kleinerwerden von Δ Qv und Qkom führt. Die Verlängerung der
querschnittlich schrägen Konusfläche 43 bewirkt, daß einerseits
die Druckseite früher öffnet, anderseits die Querschnitte während
des Öffnens kontinuierlich größer werden. So kann es ausreichen,
die Druckseite mit dem Konus 42 zu versehen und das saugseitige
Spindelende zylindrisch zu belassen.
Für die dargestellte dreispindelige Schraubenspindelpumpe 10 kann
das Wirksystem folgendermaßen beschrieben werden:
Unter Zugrundelegung einer bestimmten Kammerzahl n, welche ein
Maß für den pumpeninternen Druckaufbau ist, stellt das Verhältnis
von Länge zu Steigung -, d. h. also a/s - eine analoge Größe für
die geometrische Realisierung dar; je größer dieses Verhältnis
ist, um so kleiner wird der Druckanstieg je Längeneinheit.
Für die Anwendung des Vorkompressionsverfahrens sind bei der
Längenabstimmung folgende Voraussetzungen zu erfüllen:
wobei
x ein Vorfaktor mit 0,15<x<0,4 ist, und
n die Anzahl der im Mittel wirkenden Kammern beschreibt.
n die Anzahl der im Mittel wirkenden Kammern beschreibt.
Der Vorfaktor x ist ein Maß für die Vorkompression, die im
übrigen profilabhängig erst für Werte oberhalb von 0,1-0,15
auftritt.
Zu beachten ist, daß sich die nachstehenden Angaben auf das
besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Anschrägen der
Antriebsspindel 14 beziehen.
Bei konstantem Winkel w (0 < w < 3°) muß der druckseitige Konus
42 auf jenes Maß x - also auf die erzielte Vorkompression -
abgestimmt werden. So wird beispielsweise für einen Winkel w von
etwa 2° die Länge e derart gewählt, daß für den Normalfall
ex·s gilt; hier tritt etwa bei x=0,25; n=3; s=80 mm,
d. h. einem =2,25 und einem druckseitigen Konus 42 einer Länge
e von 20 mm eine nur sehr kleine Restpulsation auf.
Der Konus 42 s auf der Saugseite erlaubt ganz allgemein die
Anpassung der Schließcharakteristik, wie es bei A′ in Fig. 2
dargestellt ist. Dieser Konus 42 s muß unter Zugrundelegung eines
definierten Längenverhältnisses a/s auf den druckseitigen Konus
42 genau abgestimmt sein. So ist zweckmäßigerweise die Länge e1
des Konus 42 s kleiner zu wählen als die Länge e des anderen Konus
42. Ferner ist bei unverändertem Maß des Spindelpakets 14, 16 die
Länge e des druckseitigen Konus 42 insgesamt kleiner zu
gestalten.
Eine sorgfältige Abstimmung der Gesamtgeometrie führt zu einer
wirksamen Pulsationsverringerung in einem weiten Druckbereich von
10 bis 80 bar sowie im und Viskositätsbereich von 20 bis 200 mm2/s.
In jedem Falle wird ohne zusätzliche Maschinenteile eine deutlich
verringerte Pulsation erreicht.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die
Zahndicke b des Gewindeganges 15 der Antriebsspindel 14 an deren
Profilauslauf vermindert. Auch kann die Zahnlücke der Laufspindel
16 verbreitert werden.
Die konstruktive Änderung der Zahndicke b bzw. der Zahnlücken zum
Profilauslauf hin ist so vorzunehmen, daß die Voröffnung früh
genug stattfinden kann; die Länge der Änderung x1 gemäß Fig. 4 im
Profil muß im Verhältnis zur Spindelsteigung s deutlich sein. Zum
anderen muß die Verminderung der Zahndicke bzw. die Verbreiterung
der Zahnlücke einen geringen Gradienten Δ y: x1 aufweisen.
Claims (7)
1. Schraubenspindelpumpe mit einer Antriebsspindel und
wenigstens einer Laufspindel, die in einer Ausnehmung eines
sie umgebenden Gehäuses zwischen einem Saugraum und einem
Druckraum gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der druckseitige Profilauslauf der Spindel (14, 16) am
Außendurchmesser (d) konisch angedreht ist und der
Neigungswinkel (w) der Konusfläche (43) unter 10° liegt.
2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spindel (14, 16) an ihrem
saugseitigen Ende eine Konusfläche (43 s) mit einem
Neigunswinkel (w1) aufweist.
3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (w, w1) unter 5°
liegt.
4. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (w, w1) unter 3°
liegt.
5. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die axiale Länge (e) der druckseitigen
Konusfläche (43) größer ist als die axiale Länge (e1) der
saugseitigen Konusfläche (43 s).
6. Schraubenspindelpumpe mit einer Antriebsspindel und
wenigstens einer Laufspindel, die in einer Ausnehmung eines
sie umgebenden Gehäuses zwischen einem Saugraum und einem
Druckraum gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zahndicke (b) der Antriebsspindel (14) zu ihrem Profil
auslauf hin vermindert ist.
7. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit der Zahndicke (b) der
Antriebsspindel (14) korrespondierende Zahnlücke der
Laufspindel (16) zu ihrem Profilauslauf hin verbreitert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4107315A DE4107315A1 (de) | 1990-03-08 | 1991-03-07 | Schraubenspindelpumpe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4007273 | 1990-03-08 | ||
DE4107315A DE4107315A1 (de) | 1990-03-08 | 1991-03-07 | Schraubenspindelpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4107315A1 DE4107315A1 (de) | 1991-09-12 |
DE4107315C2 true DE4107315C2 (de) | 1992-03-12 |
Family
ID=25890890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4107315A Granted DE4107315A1 (de) | 1990-03-08 | 1991-03-07 | Schraubenspindelpumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4107315A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI104440B (fi) | 1995-06-22 | 2000-01-31 | Kone Corp | Ruuvipumppu ja ruuvipumpun ruuvi |
US6623262B1 (en) | 2001-02-09 | 2003-09-23 | Imd Industries, Inc. | Method of reducing system pressure pulsation for positive displacement pumps |
DE102016013581A1 (de) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Franz-Harro Horn | Rotationsverdrängerpumpe RVP |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH390690A (de) * | 1959-02-23 | 1965-04-15 | Imo Industri Ab | Schraubenpumpe |
JPS61294178A (ja) * | 1985-06-24 | 1986-12-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ねじポンプ |
DE3815158A1 (de) * | 1988-05-04 | 1989-11-16 | Allweiler Ag | Verfahren zur verringerung der druckpulsation einer verdraengerpumpe, insbesondere einer schraubenspindelpumpe und eine danach ausgefuehrte schraubenspindelpumpe |
-
1991
- 1991-03-07 DE DE4107315A patent/DE4107315A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4107315A1 (de) | 1991-09-12 |
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