EP1026399A1 - Twin feed screw - Google Patents

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Publication number
EP1026399A1
EP1026399A1 EP99810101A EP99810101A EP1026399A1 EP 1026399 A1 EP1026399 A1 EP 1026399A1 EP 99810101 A EP99810101 A EP 99810101A EP 99810101 A EP99810101 A EP 99810101A EP 1026399 A1 EP1026399 A1 EP 1026399A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flank
conveyor screws
screws according
twin
twin conveyor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99810101A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Becher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ateliers Busch SA
Original Assignee
Ateliers Busch SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ateliers Busch SA filed Critical Ateliers Busch SA
Priority to EP99810101A priority Critical patent/EP1026399A1/en
Priority to CA002362075A priority patent/CA2362075A1/en
Priority to PCT/CH1999/000587 priority patent/WO2000047897A1/en
Priority to EP99973677A priority patent/EP1151199A1/en
Priority to JP2000598773A priority patent/JP2002536593A/en
Priority to AU13714/00A priority patent/AU1371400A/en
Priority to CN99816093.8A priority patent/CN1334904A/en
Publication of EP1026399A1 publication Critical patent/EP1026399A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to twin conveyor screws for installation in displacement machines, especially pumps, for axially parallel, counter-rotating External intervention with wrap angles> 720 ° and carried out with the same End profiles each with a cycloid-shaped hollow flank, which in one Housing a well-sealed axial chamber sequence without blow hole connections form.
  • each screw has several each, axially one behind the other on a common shaft arranged screw body.
  • the documents JP 63-36086 and DE 195 22 559 A1 also show Screw pairs of this first type, but here the one after the other arranged screw body have different pitches. Thereby the area of compression is axially stretched, which means the heat exchange surface the housing is enlarged, which improves the external cooling leads.
  • the two are in the screw pump according to DE 196 14 562 A1 mentioned features, namely different turns and different Gradients of the one behind the other on a shaft Screw body united.
  • a second type of twin screw is the Multi-start screws and the profiles are point-symmetrical.
  • These include in particular named after the company "Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag” SRM profiles in which the two rotors have an uneven number of teeth and where one of the rotors as “male” and the other as “female” referred to as.
  • Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag SRM profiles in which the two rotors have an uneven number of teeth and where one of the rotors as “male” and the other as “female” referred to as.
  • There are no unbalance problems with these best-known profiles because they are point symmetric. This affects both that as “symmetrical” designated profile with mirror-image tooth flanks as well as the "asymmetrical” designated with different tooth flanks.
  • the patent applications DE 195 22 559 A1 and DE 195 22 560 A1 describe twin screws with a double-start rectangular profile.
  • the pump concept realized with these feed screws is the most advanced and most flexible concept at the moment.
  • the two-course rectangular profile allows high speeds without bending vibrations and operates without a front end cover.
  • precisely because of this rectangular profile the formation of sufficiently well partitioned, axial chamber sequences with little leakage is only achieved at low gradients and large wrap angles in combination with high speed (8000 min -1 ), i.e. operation in the low and medium speed range results in poor Ultimate vacuum and poor efficiency.
  • the pump is cooled conventionally on the stationary part using coolant.
  • the rotors are cooled according to the principle of thermal radiation in the area of pressure-side coaxial bores. This rotor geometry offers no space for an effective internal cooling system with flowing cooling medium.
  • a known pump with rotors of this type is manufactured by Kashiyama and has single-sided rotors with a catchy rectangular profile on. Regarding geometry, speed, leakage, final vacuum and efficiency The same problems occur with this pump as in the context above with the two-course rectangular profile of the documents DE 195 22 559 A1 and DE 195 22 560 A1. The additional problem of Balancing is achieved through recesses in the core area.
  • the output control does not necessarily take place via a front cover; the screws themselves can do this alone.
  • the balancing method is important when realizing such catchy screws. Static and dynamic balancing is achieved by forming end-face and / or internal cavities, cutting away outer, insignificant screw parts, using materials of different densities and varying the wrap angle. Documents representing the prior art with regard to such methods are JP 62 291 486, WO 97/21925, JP 0 230 5393 and WO 98/11351.
  • the present invention has for its object to provide a set of conveyor screws that is suitable for problem-free operation in a wide speed range (approx. 1,000-8,000 min -1 ) and with which a good vacuum even at low speeds and a vibration-free operation up to the upper range.
  • the delivery screws should enable the installation of effective internal rotor cooling, which is becoming increasingly important, particularly for larger pumps (> 200 m 3 / h).
  • the twin conveyor screws according to the invention are used to achieve the object characterized in that the forehead profile has multiple threads but not point symmetrical is that exactly one flank of a single tooth is designed as a cycloid-shaped hollow flank and that all others Flanks are essentially convexly curved and that by appropriate Formation of the individual face profile limitation curves Center of gravity and pivot point exists.
  • helical channels are provided through which a Coolant flows.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through one indicated by 3 Housing in which a first embodiment of the invention Twin screws 1 and 2 are located.
  • the view according to Figure 1 is cut along the line I - I in Figure 3, but the in Figure 3 with 11 designated channel is not shown.
  • Each of the illustrated Screws have a uniform, coherent screw body and is preferably for a dry-running pump with an externally arranged Determined synchronization device.
  • the profile of the screws is out the following limitation curves:
  • a single hollow flank 6 goes at its radially outer end over an edge 7 in a head arc K over.
  • the cycloid-shaped hollow flank 6 goes at its radially inner end tangentially into a circular arc F over.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the inventive Twin conveyor screws that keep the above Condition, namely the correspondence between profile focus and Pivot point, the radii rK1, rK2 of the two arcs bK1 and bK2 each
  • the feed screw does not have to be the same as in FIG. 1.
  • rK1 greater than rK2 so that between the convex flanks 8 and 9 adjacent arc K and the housing inner wall a clear Gap exists.
  • this gap has for the isolation of the work cells minimal importance, because this takes place at the edge 7 and the one adjacent to it Head arc.
  • the different root circle radii rF1, rF2 result necessarily from the center distance and the tip radius radii rK1, rK2.
  • the surfaces forming the work area the housing 3 and the rotors 1, 2 enlarged, which in combination with the Internal rotor cooling is advantageous.
  • FIG. 3 shows the twin conveyor screw set according to FIG. 1 in a partially sectioned view in the direction of arrow III in Figure 1.
  • Die two-speed rotors are mirror images and stand together in engagement.
  • a helical channel 11 is formed in its interior, through which a cooling medium flows during operation.
  • Each rotor is made in one piece. Instead, of course, each rotor could also consist of a rotor shaft 4 and a screw body 5 composed of the same or different materials. Because of the In this case, favorable face profile geometry can also make materials of less Strength can be used. Also non-castable special materials can be used if the internal rotor cooling is not used.

Abstract

The end profile of each screw is multiple-start but not point-symmetrical. Just one flank(6) of one tooth is formed as a cycloidal concave flank, and all the three other flanks(8-10) are convexly curved. Through corresponding construction of the individual end profile and limiting curves there is conformity of profile centre of gravity and centre of rotation. The end profile has two teeth formed from the aforesaid cycloidal concave flank, three convex flanks, two addendum circle curves(K) of equal radius, and two dedendum circle curves(F) of equal radius.

Description

Die Erfindung betrifft Zwillings-Förderschrauben zum Einbau in Verdrängermaschinen, insbesondere Pumpen, für achsparallelen, gegenläufigen Ausseneingriff mit Umschlingungswinkeln > 720° und ausgeführt mit gleichen Stirnprofilen mit jeweils einer zykloidenförmigen Hohlflanke, welche in einem Gehäuse eine gut geschottete axiale Kammersequenz ohne Blaslochverbindungen bilden.The invention relates to twin conveyor screws for installation in displacement machines, especially pumps, for axially parallel, counter-rotating External intervention with wrap angles> 720 ° and carried out with the same End profiles each with a cycloid-shaped hollow flank, which in one Housing a well-sealed axial chamber sequence without blow hole connections form.

Nachstehend werden verschiedene Typen bekannter Zwillings-Förderschrauben und deren Eigenschaften erläutert.Below are various types of known twin-feed screws and their properties explained.

Bei einem ersten Typ derartiger Zwillingsschrauben hat jede Förderschraube jeweils mehrere, auf einer gemeinsamen Welle axial hintereinander angeordnete Schraubenkörper.In a first type of such twin screw, each screw has several each, axially one behind the other on a common shaft arranged screw body.

Die in den Dokumenten EP 0 496 170 A2 und DE 43 16 735 A1 dargestellten Zwillingsschrauben weisen Schraubenkörper mit unterschiedlichen Windungsrichtungen auf. Dabei wird der Volumenstrom aufgeteilt, was zur Einsparung der kritischen dynamischen Dichtungen führt. Ferner ist dynamische Auswuchtung auch für eingängige, nicht punktsymmetrische Profile gewährleistet.Those shown in documents EP 0 496 170 A2 and DE 43 16 735 A1 Twin screws have screw bodies with different Turn directions. The volume flow is divided, which leads to savings which leads to critical dynamic seals. It is also dynamic Balancing also guaranteed for catchy, not point-symmetrical profiles.

Die Dokumente JP 63-36086 und DE 195 22 559 A1 zeigen ebenfalls Schraubenpaare dieses ersten Typs, wobei aber hier die hintereinander angeordneten Schraubenkörper unterschiedliche Steigungen aufweisen. Dadurch wird der Bereich der Kompression axial gedehnt, womit die Wärmeaustauschfläche des Gehäuses vergrössert wird, was zu einer Verbesserung der äusseren Kühlung führt.The documents JP 63-36086 and DE 195 22 559 A1 also show Screw pairs of this first type, but here the one after the other arranged screw body have different pitches. Thereby the area of compression is axially stretched, which means the heat exchange surface the housing is enlarged, which improves the external cooling leads.

In der Schraubenpumpe gemäss DE 196 14 562 A1 sind die beiden genannten Merkmale, nämlich unterschiedliche Windungsrichtungen und unterschiedliche Steigungen der auf einer Welle hintereinander angeordneten Schraubenkörper vereint. The two are in the screw pump according to DE 196 14 562 A1 mentioned features, namely different turns and different Gradients of the one behind the other on a shaft Screw body united.

Die Nachteile dieses ersten Typs von Zwillingsschrauben bestehen insbesondere in einem gegenüber solchen mit einem einzigen Schraubenkörper pro Spindel erhöhten Bauaufwand. Zudem zeigen, mit Ausnahme der Patentanmeldung DE 195 22 559 A1, alle der vorangehend erwähnten Publikationen eingängige Rotoren, die trotz hundertprozentiger Auswuchtung wegen ihrer grossen Länge stark zu Biegeschwingungen neigen, was einen Betrieb entsprechender Pumpen mit hohen Drehzahlen ausschliesst.The disadvantages of this first type of twin screw exist especially in one compared to those with a single screw body increased construction costs per spindle. Also show, with the exception of the patent application DE 195 22 559 A1, all of the publications mentioned above catchy rotors, which despite 100% balancing because of their large length strongly tend to bending vibrations, which is a corresponding operation Excludes pumps with high speeds.

Bei einem zweiten Typ von Zwillings-Förderschrauben sind die Schrauben mehrgängig und die Profile punktsymmetrisch. Dazu gehören insbesondere die nach der Firma "Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag" benannten SRM Profile, bei denen die beiden Rotoren ungleiche Zähnezahlen aufweisen und bei denen einer der Rotoren als "männlich" und der andere als "weiblich" bezeichnet wird. Bei diesen bekanntesten Profilen treten keine Unwuchtprobleme auf, weil sie punktsymmetrisch sind. Dies betrifft sowohl das als "symmetrisch" bezeichnete Profil mit spiegelbildlichen Zahnflanken als auch das als "asymmetrisch" bezeichnete mit unterschiedlichen Zahnflanken.A second type of twin screw is the Multi-start screws and the profiles are point-symmetrical. These include in particular named after the company "Svenska Rotor Maskiner Aktiebolag" SRM profiles in which the two rotors have an uneven number of teeth and where one of the rotors as "male" and the other as "female" referred to as. There are no unbalance problems with these best-known profiles because they are point symmetric. This affects both that as "symmetrical" designated profile with mirror-image tooth flanks as well as the "asymmetrical" designated with different tooth flanks.

Die Nachteile dieses zweiten Typs von Zwillingsschrauben sind darin zu sehen, dass sie nicht in der Lage sind, in einem Pumpengehäuse eine axiale Kammersequenz zu bilden, weil sich bei der Gehäusekante, welche sich an der Schnittlinie der beiden Gehäusebohrungen befindet, ein sogenanntes Blasloch bildet. Die Schrauben haben eine grosse Steigung und weisen kleine Umschlingungswinkel auf, wodurch sich ein gutes Endvakuum und ein guter Wirkungsgrad nur bei hoher Drehzahl erreichen lassen. Darüber hinaus sind bei Verdichtern mit derartigen Zwillingsschrauben stirnseitige Enddeckel funktionsbedingt erforderlich.The disadvantages of this second type of twin screw are in seeing that they are unable to place one in a pump housing to form an axial chamber sequence because there is a difference in the housing edge located on the intersection of the two housing bores, a so-called Blowhole forms. The screws have a large pitch and have small ones Wrap angle on, creating a good final vacuum and a good one Allow efficiency to be achieved only at high speed. Beyond that in the case of compressors with such twin screws, the end cover on the end face is function-related required.

Als Kühlungsmöglichkeiten für derartige Rotoren bietet sich einerseits die allgemein bekannte und verbreitete "fluid-injection" an, die aber nicht für alle Anwendungen geeignet ist und andererseits ein inneres Kühlsystem, bei dem ein Kühlmedium durch die Rotoren hindurch geleitet wird. Die Patentschriften DE 914 886, US 2 714 314 und US 2 441 771 zeigen Kühlsysteme der zuletzt genannten Art. On the one hand, there are cooling options for such rotors the well-known and widespread "fluid injection", but not is suitable for all applications and on the other hand an internal cooling system, in which a cooling medium is passed through the rotors. The patent specifications DE 914 886, US 2,714,314 and US 2,441,771 show cooling systems of the latter type.

Ebenfalls zu den punktsymmetrischen Profilen zählen die nachfolgend beschriebenen Zwillingsschrauben eines dritten Typs.The points described below also belong to the point-symmetrical profiles Twin screws of a third type.

In den Patentanmeldungen DE 195 22 559 A1 und DE 195 22 560 A1 sind Zwillingsschrauben mit zweigängigem Rechteckprofil beschrieben. Das mit diesen Förderschrauben realisierte Pumpenkonzept stellt nach vielseitiger Auffassung das zur Zeit fortschrittlichste und flexibelste Konzept dar. Das zweigängige Rechteckprofil erlaubt hohe Drehzahlen biegeschwingungsfrei und operiert ohne stirnseitige Enddeckel. Andererseits wird aber gerade wegen dieses Rechteckprofils die Bildung genügend gut geschotteter, axialer Kammersequenzen mit geringer Leckage nur bei geringen Steigungen und grossen Umschlingungswinkeln in Kombination mit hoher Drehzahl erreicht (8000 min-1), d.h., ein Betrieb im niederen und mittleren Drehzahlbereich resultiert in schlechtem Endvakuum und schlechtem Wirkungsgrad. Die Kühlung der Pumpe erfolgt hier am stationären Teil konventionell durch Kühlflüssigkeit. Die Kühlung der Rotoren erfolgt nach dem Prinzip der Wärmestrahlung im Bereich druckseitiger Koaxialbohrungen. Für ein wirksames inneres Kühlsystem mit strömendem Kühlmedium bietet diese Rotorgeometrie keinen Raum.The patent applications DE 195 22 559 A1 and DE 195 22 560 A1 describe twin screws with a double-start rectangular profile. The pump concept realized with these feed screws is the most advanced and most flexible concept at the moment. The two-course rectangular profile allows high speeds without bending vibrations and operates without a front end cover. On the other hand, precisely because of this rectangular profile, the formation of sufficiently well partitioned, axial chamber sequences with little leakage is only achieved at low gradients and large wrap angles in combination with high speed (8000 min -1 ), i.e. operation in the low and medium speed range results in poor Ultimate vacuum and poor efficiency. The pump is cooled conventionally on the stationary part using coolant. The rotors are cooled according to the principle of thermal radiation in the area of pressure-side coaxial bores. This rotor geometry offers no space for an effective internal cooling system with flowing cooling medium.

Bei den in der Patentschrift DE 42 24 969 C1 beschriebenen Zwillingsschrauben mit gleicher Gangtiefe, gleicher Gangzahl und beidseitig symmetrisch ausgebildeten Flankenprofilen wird versucht, die Verlustspalte durch Korrekturen der Flankenprofile zu reduzieren. Es liegen aber keine Informationen über durch diese Massnahme erzielbare Verbesserungen vor.In the twin screws described in the patent specification DE 42 24 969 C1 with the same depth, the same number of turns and symmetrically designed on both sides Edge profiles are attempted to correct the loss column by making corrections to reduce the flank profiles. But there is no information about improvements that can be achieved through this measure.

Der vierte und letzte Typ der hier zu beschreibenden Zwillingsschrauben weist eingängige Profile auf.The fourth and last type of twin screws to be described here points catchy profiles.

Eine bekannte Pumpe mit Rotoren dieses Typs wird von Kashiyama hergestellt und weist einseitig gelagerte Rotoren mit einem eingängigen Rechteckprofil auf. Bezüglich Geometrie, Drehzahl, Leckage, Endvakuum und Wirkungsgrad treten bei dieser Pumpe dieselben Probleme auf wie weiter oben im Zusammenhang mit dem zweigängigen Rechteckprofil der Dokumente DE 195 22 559 A1 und DE 195 22 560 A1 beschrieben. Das Zusatzproblem der Auswuchtung wird durch stirnseitige Ausnehmungen im Kernbereich gelöst. A known pump with rotors of this type is manufactured by Kashiyama and has single-sided rotors with a catchy rectangular profile on. Regarding geometry, speed, leakage, final vacuum and efficiency The same problems occur with this pump as in the context above with the two-course rectangular profile of the documents DE 195 22 559 A1 and DE 195 22 560 A1. The additional problem of Balancing is achieved through recesses in the core area.

Der stark eingeschränkte Anwendungsbereich sowie die geringe Grösse machen eine Kühlung nach Meinung des Herstellers überflüssig.The severely restricted area of application as well as the small size make it cooling is unnecessary in the manufacturer's opinion.

In den Dokumenten GB 112 104, GB 670 395, GB 746 628 und WO 97/21926 sind Zwillingsschrauben mit eingängigen Profilen mit Hohlflanke offenbart. Durch die Ausbildung jeweils einer Flanke der eingängigen Profile als verlängerte Zykloide (Hohlflanke) werden wechselweise symmetrische Eingriffslinien gebildet, die von den Gehäuseinnenkanten zu den Kernkreisen entlang der Schraubenaussenkonturen verlaufen. Diese Eingriffslinien unterteilen den Innenraum der Pumpe in axial wandernde Arbeitszellen mit zweifacher Länge der Steigung in überlappender Anordnung. Ausführungen mit grossen Umschlingungswinkeln (> 720°) bringen die gute Abschottung ohne Blasloch voll zur Wirkung und es werden auch für mittlere (3000 min-1) und kleine Drehzahlen guter Wirkungsgrad und sehr gutes Endvakuum erreicht. Die Ausgangssteuerung erfolgt nicht zwangsläufig über einen stirnseitigen Deckel; die Schrauben selbst können dies allein bewirken. Wichtig bei der Realisierung solcher eingängiger Förderschrauben ist die Auswuchtmethode. Durch Ausbildung stirnseitiger und/oder innerer Hohlräume, Wegschneiden äusserer, unwesentlicher Schraubenteile, Verwendung von Materialien unterschiedlicher Dichte sowie Variation des Umschlingungswinkels wird statische und dynamische Auswuchtung erreicht. Dokumente, die den Stand der Technik bezüglich solcher Methoden repräsentieren sind JP 62 291 486, WO 97/21925, JP 0 230 5393 und WO 98/11351.Documents GB 112 104, GB 670 395, GB 746 628 and WO 97/21926 disclose twin screws with catchy profiles with a hollow flank. By forming one flank of the catchy profiles as an elongated cycloid (hollow flank), symmetrical lines of engagement are alternately formed, which run from the inner edges of the housing to the core circles along the outer contours of the screws. These lines of engagement divide the interior of the pump into axially moving work cells with twice the length of the slope in an overlapping arrangement. Versions with large wrap angles (> 720 °) bring the good isolation without a blow hole to full effect and good efficiency and very good final vacuum are also achieved for medium (3000 min -1 ) and low speeds. The output control does not necessarily take place via a front cover; the screws themselves can do this alone. The balancing method is important when realizing such catchy screws. Static and dynamic balancing is achieved by forming end-face and / or internal cavities, cutting away outer, insignificant screw parts, using materials of different densities and varying the wrap angle. Documents representing the prior art with regard to such methods are JP 62 291 486, WO 97/21925, JP 0 230 5393 and WO 98/11351.

Nicht erreicht werden kann biegeschwingungsfreier Betrieb, insbesondere bei hohen Drehzahlen und schlanken Rotoren. Nicht möglich ist hier ausserdem eine wirkungsvolle Rotor-Innenkühlung, da hierzu wesentliche Bereiche der Auswuchthohlräume benötigt würden.Bending vibration-free operation cannot be achieved, especially with high speeds and slim rotors. It is also not possible here an effective rotor internal cooling, since essential areas of the Balancing cavities would be needed.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Förderschrauben-Satz zu schaffen, der sich zum problemlosen Betrieb in einem breiten Drehzahlbereich (ca. 1'000 - 8'000 min-1) eignet und mit dem sich ein gutes Vakuum auch bei niederen Drehzahlen sowie ein biegeschwingungsfreier Betrieb bis in den oberen Bereich erzielen lässt. Zudem sollen die Förderschrauben die Installation einer effektiven Rotorinnenkühlung ermöglichen, die insbesondere für grössere Pumpen (> 200 m3/h) zunehmend an Bedeutung gewinnt.Based on this prior art, the present invention has for its object to provide a set of conveyor screws that is suitable for problem-free operation in a wide speed range (approx. 1,000-8,000 min -1 ) and with which a good vacuum even at low speeds and a vibration-free operation up to the upper range. In addition, the delivery screws should enable the installation of effective internal rotor cooling, which is becoming increasingly important, particularly for larger pumps (> 200 m 3 / h).

An dieser Stelle ist noch anzumerken, dass gewisse sich anbietende Lösungen nur Scheinlösungen sind. Dazu gehören die in anderem Zusammenhang in den Dokumenten US 4 224 016 und AU 261 792 beschriebenen Rotoren mit punktsymmetrischen Profilen mit mehreren Hohlflanken. Mit solchen Profilen kann man zwar Schraubenrotoren ausbilden, diese bilden aber in einem Gehäuse keine axiale Kammersequenz, sondern es sind vielmehr alle Teilvolumen miteinander verbunden, so dass hiermit keine Verdrängermaschine realisiert werden kann.At this point, it should also be noted that certain solutions are available are mock solutions. These include those in other contexts in the Document US 4,224,016 and AU 261 792 described rotors with point symmetric Profiles with several hollow flanks. With such profiles can screw rotors are formed, but these form in a housing not an axial chamber sequence, but rather all sub-volumes are together connected, so that no displacement machine can be realized with this can.

Zur Lösung der Aufgabe sind die erfindungsgemässen Zwillings-Förderschrauben dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnprofil mehrgängig aber nicht punktsymmetrisch ist, dass genau eine Flanke eines einzigen Zahnes als zykloidenförmige Hohlflanke ausgebildet ist und dass alle anderen Flanken im wesentlichen konvex gekrümmt sind und dass durch entsprechende Ausbildung der einzelnen Stirnprofilbegrenzungskurven Übereinstimmung von Profilschwerpunkt und Drehpunkt besteht.The twin conveyor screws according to the invention are used to achieve the object characterized in that the forehead profile has multiple threads but not point symmetrical is that exactly one flank of a single tooth is designed as a cycloid-shaped hollow flank and that all others Flanks are essentially convexly curved and that by appropriate Formation of the individual face profile limitation curves Center of gravity and pivot point exists.

Einer Ausgestaltungsmöglichkeit zufolge sind im Rotorinneren, in den Bereichen der Zähne, schraubenförmige Kanäle vorgesehen, durch welche ein Kühlmedium strömt.According to one design option are inside the rotor, in the areas of the teeth, helical channels are provided through which a Coolant flows.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Figur 1
einen Zwillings-Förderschrauben-Satz in einem Gehäuse, in einem Stirnschnitt, entsprechend der Linie I - I von Figur 3,
Figur 2
einen Zwillings-Förderschrauben-Satz mit ungleichen Kopfkreisbögen, in einem Stirnschnitt und
Figur 3
einen Zwillings-Förderschrauben-Satz mit inneren Kühlkanälen, in einer teilweise geschnittenen Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Figur 1.
Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawings shows
Figure 1
a twin-screw set in a housing, in an end cut, along the line I - I of Figure 3,
Figure 2
a twin screw set with unequal head arcs, in a face cut and
Figure 3
a twin-screw set with internal cooling channels, in a partially sectioned view in the direction of arrow III in Figure 1.

Die Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein mit 3 angedeutetes Gehäuse, in dem sich ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zwillings-Förderschrauben 1 und 2 befinden. Die Ansicht gemäss Figur 1 ist entlang der Linie I - I in Figur 3 geschnitten, wobei aber der in Figur 3 mit 11 bezeichnete Kanal nicht dargestellt ist. Jede der dargestellten Schrauben weist einen einheitlichen, zusammenhängenden Schraubenkörper auf und ist vorzugsweise für eine trocken laufende Pumpe mit extern angeordneter Synchronisierungseinrichtung bestimmt. Das Profil der Schrauben ist aus folgenden Begrenzungskurven zusammengesetzt: Eine einzige Hohlflanke 6 geht an ihrem radial äusseren Ende über eine Kante 7 in einen Kopfkreisbogen K über. An ihrem radial inneren Ende geht die zykloidenförmige Hohlflanke 6 tangential in einen Fusskreisbogen F über. Am anderen Ende des Fusskreisbogens schliesst sich über einen Übergangsradius eine erste Konvex-Flanke 8 an, an deren radial äusseres Ende sich ein weiterer Kopfkreisbogen K anschliesst. Am anderen Ende dieses weiteren Kopfkreisbogens befindet sich eine zweite Konvex-Flanke 9, welche ihrerseits über einen Übergangsradius in einen weiteren Fusskreisbogen F übergeht. Am anderen Ende des weiteren Fusskreisbogens geht die Kontur wieder über einen Übergangsradius in eine dritte Konvex-Flanke 10 über, welche an ihrem radial äusseren Ende an den bereits erwähnten Kopfkreis stösst. Die Formen und die gegenseitige Lage der genannten Begrenzungskurven sind so gewählt, dass der Flächenschwerpunkt des Stirnprofilquerschnittes genau mit der Drehachse der betreffenden Förderschraube zusammenfällt. Dadurch sind Massnahmen zur Auswuchtung überflüssig und im Inneren der Förderschrauben können Kühlkanäle angeordnet werden, wie dies in Figur 3 mit der Bezugszahl 11 gezeigt ist.FIG. 1 schematically shows a cross section through one indicated by 3 Housing in which a first embodiment of the invention Twin screws 1 and 2 are located. The view according to Figure 1 is cut along the line I - I in Figure 3, but the in Figure 3 with 11 designated channel is not shown. Each of the illustrated Screws have a uniform, coherent screw body and is preferably for a dry-running pump with an externally arranged Determined synchronization device. The profile of the screws is out the following limitation curves: A single hollow flank 6 goes at its radially outer end over an edge 7 in a head arc K over. The cycloid-shaped hollow flank 6 goes at its radially inner end tangentially into a circular arc F over. At the other end of the base arc closes a first convex edge 8 via a transition radius at the radially outer end of which a further circular arc K connects. At the other end of this further arc is a second convex edge 9, which in turn over a transition radius in passes over another circular arc F. At the other end of the rest In the base arc, the contour goes back into a transition radius third convex flank 10, which at its radially outer end to the already mentioned head circle bumps. The forms and the mutual situation of the The limiting curves mentioned are chosen so that the center of gravity of the end profile cross section exactly with the axis of rotation of the screw concerned coincides. This eliminates the need for balancing measures and cooling channels can be arranged inside the conveyor screws be, as shown in Figure 3 with the reference numeral 11.

Figur 2 zeigt anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Zwillings-Förderschrauben, dass zum Einhalten der oben genannten Bedingung, nämlich der Übereinstimmung von Profilschwerpunkt und Drehpunkt, die Radien rK1, rK2 der beiden Kopfkreisbögen bK1 und bK2 jeder Förderschraube nicht wie in Figur 1 gleich sein müssen. Gemäss Figur 2 ist rK1 grösser als rK2, so dass also zwischen dem den Konvex-Flanken 8 und 9 benachbarten Kopfkreisbogen K und der Gehäuseinnenwand ein deutlicher Spalt besteht. Dieser Spalt hat jedoch für die Abschottung der Arbeitszellen minimale Bedeutung, denn diese erfolgt an der Kante 7 und dem ihr benachbarten Kopfkreisbogen. Die unterschiedlichen Fusskreisradien rF1, rF2 ergeben sich zwangsweise aus dem Achsabstand und den Kopfkreisradien rK1, rK2. Mit dieser Ausführung werden die den Arbeitsraum bildenden Oberflächen des Gehäuses 3 und der Rotoren 1, 2 vergrössert, was in Kombination mit der Rotorinnenkühlung vorteilhaft ist.Figure 2 shows a second embodiment of the inventive Twin conveyor screws that keep the above Condition, namely the correspondence between profile focus and Pivot point, the radii rK1, rK2 of the two arcs bK1 and bK2 each The feed screw does not have to be the same as in FIG. 1. According to Figure 2 rK1 greater than rK2, so that between the convex flanks 8 and 9 adjacent arc K and the housing inner wall a clear Gap exists. However, this gap has for the isolation of the work cells minimal importance, because this takes place at the edge 7 and the one adjacent to it Head arc. The different root circle radii rF1, rF2 result necessarily from the center distance and the tip radius radii rK1, rK2. With this design, the surfaces forming the work area the housing 3 and the rotors 1, 2 enlarged, which in combination with the Internal rotor cooling is advantageous.

Figur 3 zeigt den Zwillings-Förderschrauben-Satz gemäss Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Figur 1. Die zweigängigen Rotoren sind spiegelbildlich ausgebildet und stehen miteinander im Eingriff. In ihrem Inneren ist ein schraubenförmiger Kanal 11 ausgebildet, durch den im Betrieb ein Kühlmedium strömt. Jeder Rotor ist einstückig ausgebildet. Statt dessen könnte selbstverständlich jeder Rotor auch aus einer Rotorwelle 4 und einem Schraubenkörper 5 zusammengesetzt sein, die aus dem gleichen oder aus verschiedenen Werkstoffen bestehen können. Wegen der günstigen Stirnprofilgeometrie können in diesem Fall auch Werkstoffe von geringer Festigkeit verwendet werden. Auch nicht giessbare Sonderwerkstoffe können eingesetzt werden, wenn auf die Rotorinnenkühlung verzichtet wird.FIG. 3 shows the twin conveyor screw set according to FIG. 1 in a partially sectioned view in the direction of arrow III in Figure 1. Die two-speed rotors are mirror images and stand together in engagement. A helical channel 11 is formed in its interior, through which a cooling medium flows during operation. Each rotor is made in one piece. Instead, of course, each rotor could also consist of a rotor shaft 4 and a screw body 5 composed of the same or different materials. Because of the In this case, favorable face profile geometry can also make materials of less Strength can be used. Also non-castable special materials can be used if the internal rotor cooling is not used.

Claims (11)

Zwillings-Förderschrauben (1, 2) zum Einbau in Verdrängermaschinen, insbesondere Pumpen, für achsparallelen, gegenläufigen Ausseneingriff mit Umschlingungswinkeln > 720° und ausgeführt mit gleichen Stirnprofilen mit jeweils einer zykloidenförmigen Hohlflanke, welche in einem Gehäuse (3) eine gut geschottete axiale Kammersequenz ohne Blaslochverbindungen bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnprofil mehrgängig aber nicht punktsymmetrisch ist, dass genau eine Flanke eines einzigen Zahnes als zykloidenförmige Hohlflanke (6) ausgebildet ist und dass alle der mindestens drei anderen Flanken (8, 9, 10) im wesentlichen konvex gekrümmt sind und dass durch entsprechende Ausbildung der einzelnen Stirnprofilbegrenzungskurven Übereinstimmung von Profilschwerpunkt und Drehpunkt besteht.Twin conveyor screws (1, 2) for installation in displacement machines, especially pumps, for axially parallel, opposing external intervention with wrap angles> 720 ° and designed with the same end profiles each with a cycloid-shaped hollow flank, which in a housing (3) form a well-sealed axial chamber sequence without blow hole connections, characterized in that the front profile is multi-course but not Point symmetry is that exactly one flank of a single tooth as a cycloid Hollow flank (6) is formed and that all of the at least three other flanks (8, 9, 10) are essentially convexly curved and that by appropriate training of the individual face profile limitation curves There is a match between the center of gravity of the profile and the center of rotation. Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnprofil zwei Zähne aufweist, gebildet aus der genannten zykloidenförmigen Hohlflanke (6), drei Konvex-Flanken (8, 9, 10), zwei radiusgleichen Kopfkreisbögen (K) und zwei radiusgleichen Fusskreisbögen (F).Twin conveyor screws according to claim 1, characterized in that the end profile has two teeth, formed from the above cycloid-shaped hollow flank (6), three convex flanks (8, 9, 10), two of equal radius Head arcs (K) and two radius arcs (F). Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Konvex-Flanke (8), die an den selben Fusskreisbogen (F) anschliesst wie die Hohlflanke (6) und die dritte Konvex-Flanke (10), die an den selben Kopfkreisbogen (K) anschliesst wie die Hohlflanke (6), kongruent sind.Twin conveyor screws according to claim 2, characterized in that the first convex flank (8) that is on the same base arc (F) connects like the hollow flank (6) and the third convex flank (10) connects the same top arc (K) as the hollow flank (6), congruent are. Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Konvex-Flanke (9) spiegelbildlich zur ersten (8) und dritten Konvex-Flanke (10) ausgebildet ist.Twin conveyor screws according to claim 3, characterized in that the second convex flank (9) is a mirror image of the first (8) and third convex flank (10) is formed. Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle Kopfkreisbögen (K) und infolge auch nicht alle FussKreisbögen (F) radiusgleich sind und dass der grösste, mit der Gehäusebohrung korrespondierende Kopfkreis dem Zahn mit der Hohlflanke (6) zugeordnet ist. Twin conveyor screws according to claim 1, characterized in that not all head arcs (K) and consequently not all foot arcs (F) are the same radius and that the largest, with the housing bore corresponding head circle assigned to the tooth with the hollow flank (6) is. Zwillings-Förderschrauben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Monobloc-Bauweise ausgeführt sind.Twin conveyor screws according to one of claims 1 to 5, characterized in that they are designed in monobloc construction. Zwillings-Förderschrauben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrstückig zusammengefügt sind.Twin conveyor screws according to one of claims 1 to 5, characterized in that they are assembled in several pieces. Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rotorwelle (4) und Schraubenkörper (5) aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgeführt sind.Twin conveyor screws according to claim 7, characterized in that rotor shaft (4) and screw body (5) from different Materials are executed. Zwillings-Förderschrauben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schraubeninneren, in den Bereichen der Zähne, schraubenförmige Kanäle (11) vorgesehen sind, die dazu bestimmt sind, von einem Kühlmedium durchströmt zu werden.Twin conveyor screws according to one of claims 1 to 8, characterized in that inside the screw, in the areas of Teeth, helical channels (11) are provided, intended for this are to be flowed through by a cooling medium. Zwillings-Förderschrauben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung längs der Achse variiert.Twin conveyor screws according to one of claims 1 to 9, characterized in that the slope varies along the axis. Zwillings-Förderschrauben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil längs der Achse variiert.Twin conveyor screws according to claim 10, characterized in that the profile varies along the axis.
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