EP1355758A1 - Profiled contour of a screw pump - Google Patents

Profiled contour of a screw pump

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Publication number
EP1355758A1
EP1355758A1 EP02715419A EP02715419A EP1355758A1 EP 1355758 A1 EP1355758 A1 EP 1355758A1 EP 02715419 A EP02715419 A EP 02715419A EP 02715419 A EP02715419 A EP 02715419A EP 1355758 A1 EP1355758 A1 EP 1355758A1
Authority
EP
European Patent Office
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profile
rotor
contour
pitch
tool
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02715419A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Steffens
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Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP1355758A1 publication Critical patent/EP1355758A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23GTHREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G1/00Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/32Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor by milling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F15/00Methods or machines for making gear wheels of special kinds not covered by groups B23F7/00 - B23F13/00
    • B23F15/08Making intermeshing rotors, e.g. of pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/082Details specially related to intermeshing engagement type pumps
    • F04C18/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C2220/10Vacuum
    • F04C2220/12Dry running
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • Y10T409/30Milling
    • Y10T409/303752Process
    • Y10T409/303808Process including infeeding

Definitions

  • the invention relates to the generation of the profile contour for the pair of spindle rotors of a screw pump with internal compression by changing the profile pitch and / or the tooth height along the rotor axis.
  • the invention further relates to a pair of screw spindles provided with the generated profile contour.
  • Screw pumps of this type are known, for example, from DE 29 34 065 A1, 195 30 662 A1 or from WO 01/57401 A1 and are becoming increasingly important, particularly in vacuum technology, that is to say as suction pumps, because of increasing obligations in environmental protection regulations and increasing operating and disposal costs and due to increased demands on the purity of the pumped medium, the well-known wet-running vacuum systems such as liquid ring machines and rotary vane pumps are increasingly being replaced by dry-compressing pumps. These dry compacting machines include screw pumps, diaphragm pumps, piston pumps, scroll machines and Roots pumps.
  • Dry-compressing screw pumps are increasingly being used in vacuum technology because they, as typical two-shaft positive displacement machines, require this in a vacuum-specific manner Realize a high degree of compression simply by achieving the required multiple stages in an extremely uncomplicated manner by connecting several closed working chambers in series via the number of wraps per spindle rotor. Furthermore, the contactless rolling of the spindle rotors enables increased rotor speeds, so that, relative to the absolute size of the machine, nominal suction capacity as well as volumetric efficiency and delivery rate increase in an advantageous manner. In contrast to the known screw pumps that promote liquids, it is very important for gas-producing screw pumps to achieve an internal compression for reduced power consumption. According to the working principle of a displacement machine, the gas volume enclosed on the suction side is reduced by a selected factor during its transport to the outlet, in particular by reducing the pitch and / or the tooth height of the intermeshing screw spindles.
  • a profile course that can be rolled off in accordance with the gearing law in the xy face section plane is selected in accordance with the known state of the art and in the direction of the rotor longitudinal axis along a screw line in the z-axis direction with different increments by “pulling up” in Developed in the sense of a "continuous stacking" so that in this way the desired screw rotor with an incline that changes in its longitudinal direction.
  • this object is achieved in that a simple profile machining tool clearly defines a final part of the profile flank through its own characteristic manufacturing process with its specific tool guide along the rotor axis and finally generates it permanently, and in that the remaining second part follows the profile flank contour in accordance with the rolling motion of the rotor pair
  • This first part of the flank profile contour determined by the tool is determined by the greatest possible approximation, so that depending on the incline and / or tooth height which varies along the rotor axis, different profile contours in each case in the face cut surrender.
  • the first part of the profile contour is directly determined and definitely generated by a simple machining tool during its machining movement in the longitudinal axis of the rotor to produce the internal compression by changing the profile pitch and / or the tooth height, and the other part of the profile contour after this by the flank profile generated in the machining tool.
  • a “simple tool” is to be understood as a tool that is not tied to the workpiece. It is therefore not absolutely necessary to use a special, own or special tool to manufacture a desired spindle rotor as a workpiece.
  • Such a tool is understood to be a simple tool which produces different end cuts via the longitudinal axis of the rotor, this “simple tool” determining the profile contour.
  • the tool geometry is the origin - or the output size is no longer changed, but is initially selected as the starting size with regard to the smallest tooth gap width and a good profile approximation compromise as well as a low price
  • the controlled movement of the tool relative to the workpiece is decisive for influencing the profile geometry.
  • a multi-axis machining center offers more possibilities, but the invention can also be carried out with a simple milling machine in which the milling cutter used as a simple tool can be inclined.
  • the options for controlling and moving the simple tool which are specified by the processing machine, thus determine the profile flank shape for the spindle rotor.
  • This tool movement is to be controlled in such a way that a suitable profile flank is created on the spindle rotor:
  • a certain part of the profile flank generated in this way preferably the base contour, i.e. the profile flank below the pitch circle, is applied to the other part, preferably to the head contour, according to the known toothing law , that is, the profile flank theoretically mapped above the pitch circle and thus generates the theoretical second part, that is, the head profile, corresponding to the first part, that is to say to the foot profile.
  • the line of contact (as the fixed location of all points of intervention) is drawn as close as possible to the intersection of the two outer diameters ("minimal blow hole") with at the same time minimal material shortfall between the actual and the theoretical contour in terms of a flank gap, whereas with a small gradient, The line of contact is kept shorter while at the same time the material falls below the permissible limit.
  • the only input variable is the desired gradient along the spindle rotor axis.
  • the above-described invention can be carried out using known methods for producing spindle rotors, either by whirling, that is to say with an internal-axis tool movement, which requires a type of ring gear with inward-pointing turning steels, or by milling.
  • a side milling cutter can be selected as a simple machining tool for the first part of the profile contour.
  • the simple machining tool for the first part of the profile contour can define and edit the two profile flank sides at the same time in the area of the smallest slope.
  • the simple machining tool can generate the desired change in pitch by specifically controlling the rotational movement of the spindle rotor in relation to the movement of the machining tool along the spindle rotor axis.
  • the procedure is as follows: With a known simple side milling cutter as the first profile machining tool, which could also be a cutting whirling tool, the rotor blank is initially machined in such a way that the entire foot profile area is completely machined.
  • the flank contour area below the pitch circle, i.e. deeper in the workpiece than the pitch circle, is defined as the base profile area, the pitch circle for the pair of spindle rotors, preferably rotating in opposite directions, corresponding to the center distance of the two spindle rotors.
  • the disk milling cutter - or, if appropriate, a swirl tool - is preferably designed in such a way that for the slightest incline, it can simultaneously completely machine the foot profile areas on the right and left tooth space flank sides.
  • the flank inclination angle in relation to the longitudinal axis of the rotor changes in accordance with the desired gradient.
  • the milling cutter - or an equivalent simple tool - is inclined in its machining angle with respect to the longitudinal axis of the rotor in accordance with the desired function profile of the flank pitch angle or adjusted in its inclination or - also spatially or in several planes - changed.
  • This change in the angle of inclination for the rotary axis of the side milling cutter is known to be reliably achieved and guaranteed with the desired accuracy by modern production machines for the flank profile production during the tool movement along the rotor axis and can be controlled spatially precisely.
  • these screw pumps with the known profile contours have the known so-called “blow hole” or the “rounded tip opening” between the two rotors in the profile head area.
  • the gap between the profile flanks which in this invention results from the production-related generation of the profile contour, must always be seen in relation to these gap widths, which are present anyway and which determine the internal leakage to a much greater extent.
  • this additional gap due to the manufacturing process can be minimized iteratively, for example, by simply varying the geometry of the machining tool, with a certain leakage between the flank rarely even being favorable in terms of better performance. Distribution is.
  • flank profiles of the foot and head profile profiles for the base and the counter rotor correspond to one another.
  • the screw spindle rotors are preferably operated in opposite directions at the same speed, wherein one spindle rotor can be referred to as a “basic rotor” and the other as a “counter rotor”.
  • the profile flanks of both rotors are designed identically and only the orientation of the pitch direction is reversed.
  • One rotor rises to the left and the other rises to the right, this being achieved very simply by reversing the direction of inclination of the machining tool with otherwise the same manufacturing parameters.
  • an identical profile course for the base and counter rotor is to be realized, and - as already mentioned - the face cut changes depending on the pitch course.
  • the entire flank profile is clearly determined under the condition of the identical profile, because the base profile of the base rotor always corresponds only with the top profile of the counter rotor and the top profile of the base rotor always only with the base profile of the counter rotor that after specifying a foot profile on the base rotor, this profile is transferred identically to the counter rotor and the resulting head profiles are then also identical.
  • Compression can be changed. Because the volume of each working chamber is also changed in this way, which exactly corresponds to an internal compression.
  • the procedure according to the invention can also be used directly or immediately with this approach of the tooth height changing along the rotor axis. For this purpose, only an additional movement of the tool or the side milling cutter is generated by changing the distance between the rotor axis and the tool axis during machining along the rotor axis in order to generate a changing tooth height via the longitudinal axis of the rotor.
  • the previously described method for generating profile flanks remains identical and can be carried out separately or together with the change in slope. This specific change in the flank pitch angle and / or the distance between the two axes during machining in the longitudinal axis of the rotor can be carried out with no problem with modern processing machines.
  • Figure 1 A top or side view of a screw rotor with changing pitch along the rotor axis, with a milling cutter being shown as a simple machining tool for machining the profile flank contour, and
  • Figure 2 A partial longitudinal section of the rotor on an enlarged scale.
  • Fig. 1 shows a plan view of a screw rotor 1 with an internal compaction by changes in the slope of 2 along the rotor axis, with the lower slope of m Aeus A2 on one side of the rotor and the larger increase m E ⁇ n 2B on the other Side with the correspondingly different flank pitch angles ß 3A and 3B along the rotor axis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to the production of screw pump rotors comprising a pitch and/or depth of teeth which can be modified along the axis of the rotor. By means of a simple profiled machine tool (7), a first part of the profiled flank contour is clearly defined along the rotor axis (8) by means of its specific tool guide mechanism, and is then produced in a definitive manner. The remaining second part of the profiled flank contour is then determined according to the rolling movement of the pair of rotors according to the first part of the profiled flank contour carried out by the tool, by means of an approximation which is as precise as possible. It is thus possible to obtain transversally different profiled contours according to the pitch and/or depth of teeth which can be modified along the axis of the rotor. A disk milling cutter is selected to be used as a profiled machine tool.

Description

Profilkontur einer Schraubenspindelpumpe Profile contour of a screw pump
Die Erfindung betrifft die Erzeugung der Profilkontur für das Spindelrotorpaar einer Schraubenspindelpumpe mit innerer Verdichtung durch Änderung der Profilsteigung und/oder der Zahn- höhe längs der Rotorachse.The invention relates to the generation of the profile contour for the pair of spindle rotors of a screw pump with internal compression by changing the profile pitch and / or the tooth height along the rotor axis.
Die Erfindung betrifft ferner ein mit der erzeugten Profilkontur versehenes Schraubenspindelpaar .The invention further relates to a pair of screw spindles provided with the generated profile contour.
Derartige Schraubenspindelpumpen sind beispielsweise aus DE 29 34 065 A1 , 195 30 662 A1 oder aus WO 01/57401 A1 bekannt und gewinnen insbesondere in der Vakuumtechnik, also als Saugpumpen, verstärkt an Bedeutung, denn durch zunehmende Verpflichtungen bei Umweltschutzvorschriften und steigenden Betriebs- und Entsorgungskosten sowie durch erhöhte Anforderungen an die Reinheit des Fördermediums werden die bekannten nasslaufenden Vakuumsysteme wie Flüssigkeitsringmaschinen und Drehschieberpumpen immer häufiger durch trockenverdichtende Pumpen ersetzt. Zu diesen trockenverdichtenden Maschinen gehören Schraubenspin- delpumpen, Membranpumpen, Kolbenpumpen, Scrollmaschinen sowie Wälzkolbenpumpen .Screw pumps of this type are known, for example, from DE 29 34 065 A1, 195 30 662 A1 or from WO 01/57401 A1 and are becoming increasingly important, particularly in vacuum technology, that is to say as suction pumps, because of increasing obligations in environmental protection regulations and increasing operating and disposal costs and due to increased demands on the purity of the pumped medium, the well-known wet-running vacuum systems such as liquid ring machines and rotary vane pumps are increasingly being replaced by dry-compressing pumps. These dry compacting machines include screw pumps, diaphragm pumps, piston pumps, scroll machines and Roots pumps.
Diesen Maschinen ist jedoch gemeinsam, dass sie den häufig gestellten Ansprüchen an Zuverlässigkeit und Robustheit sowie Baugröße und Gewicht bei gleichzeitig niedrigem Preisniveau noch nicht zufriedenstellend entsprechen.What these machines have in common, however, is that they do not yet satisfactorily meet the frequently demanded requirements for reliability and robustness, as well as size and weight, and at the same time a low price level.
Zunehmend werden in der Vakuumtechnik die trockenverdichtenden Schraubenspindelpumpen eingesetzt, weil sie als typische Zwei- Wellen-Verdrängermaschinen das vakuumspezifisch erforderlich hohe Kompressionsvermögen einfach dadurch realisieren, dass sie äußerst unkompliziert die notwendige Mehrstufigkeit als Hintereinanderschaltung mehrerer abgeschlossener Arbeitskammern über die Anzahl der Umschlingungen je Spindelrotor erreichen. Des weiteren werden durch die berührungslose Abwälzung der Spindelrotoren erhöhte Rotordrehzahlen ermöglicht, so dass relativ zur absoluten Baugröße der Maschine gleichzeitig Nennsaugvermögen sowie volumetrischer Wirkungsgrad und Liefergrad in vorteilhafter Weise ansteigen. Im Gegensatz zu den bekannten Flüssigkei- ten fördernden Schraubenspindelpumpen ist es bei den gasfördernden Schraubenspindelpumpen für einen reduzierten Leistungsverbrauch sehr wichtig, eine innere Verdichtung zu realisieren. Dabei wird nach dem Arbeitsprinzip einer Verdrängermaschine das saugseitig eingeschlossene Gasvolumen während seines Transports zum Auslaß um einen gewählten Faktor verringert, indem insbesondere die Steigung und/oder die Zahnhöhe der miteinander kämmenden Schraubenspindeln reduziert werden.Dry-compressing screw pumps are increasingly being used in vacuum technology because they, as typical two-shaft positive displacement machines, require this in a vacuum-specific manner Realize a high degree of compression simply by achieving the required multiple stages in an extremely uncomplicated manner by connecting several closed working chambers in series via the number of wraps per spindle rotor. Furthermore, the contactless rolling of the spindle rotors enables increased rotor speeds, so that, relative to the absolute size of the machine, nominal suction capacity as well as volumetric efficiency and delivery rate increase in an advantageous manner. In contrast to the known screw pumps that promote liquids, it is very important for gas-producing screw pumps to achieve an internal compression for reduced power consumption. According to the working principle of a displacement machine, the gas volume enclosed on the suction side is reduced by a selected factor during its transport to the outlet, in particular by reducing the pitch and / or the tooth height of the intermeshing screw spindles.
Gleichzeitig ist für die berührungsfreie Rotation der beiden als Schraubenspindeln ausgebildeten Verdrängerrotoren mit möglichst geringem Spalt zwischen den Spindelprofilflanken ein Profilkonturverlauf erforderlich, der in der x-y-Stirnschnitt- ebene, also senkrecht zur Rotorlängsachse z, nach dem bekannten Verzahnungsgesetz abwälzfähig ist.At the same time, for the contact-free rotation of the two displacement rotors designed as screw spindles with the smallest possible gap between the spindle profile flanks, a profile contour course is required which can be passed on in the x-y face cutting plane, ie perpendicular to the longitudinal axis z of the rotor, according to the known toothing law.
Zum Erzeugen von Schraubenspindelrotoren mit in Längsrichtung veränderlicher Steigung wird gemäß dem bekannten Stand der Technik ein nach dem Verzahnungsgesetz abwälzfähiger Profilverlauf in der x-y-Stirnschnittebene ausgewählt und in Richtung der Rotorlängsachse entlang einer Schraubenlinie in z-Achsrich- tung mit unterschiedlicher Schrittweite durch „Hochziehen" im Sinne eines „kontinuierlichen Aufeinandersetzens" entwickelt, so dass auf diese Weise der gewünschte Schraubenspindelrotor mit sich in seiner Längsrichtung verändernder Steigung entsteht .To produce screw rotors with a pitch that is variable in the longitudinal direction, a profile course that can be rolled off in accordance with the gearing law in the xy face section plane is selected in accordance with the known state of the art and in the direction of the rotor longitudinal axis along a screw line in the z-axis direction with different increments by “pulling up” in Developed in the sense of a "continuous stacking" so that in this way the desired screw rotor with an incline that changes in its longitudinal direction.
Dies ist auf einem CAD-System gut darstellbar oder erzeugbar. Bei der Produktion beginnen dann jedoch erhebliche Schwierig- keiten, denn es ist mathematisch eindeutig und zwingend, dass sich der Spindelprofilkonturverlauf für die Fertigung abhängig von der Steigung längs der Rotorachse verändert. Denn die in der x-y-Stirnschnittebene nach dem Verzahnungsgesetz klar definierte Flankenkontur muss sich mathematisch eindeutig und zwingend sowohl in der Ebene des Achsschnittes als auch des Normalschnittes bei der beschriebenen Entwicklung in Rotorlängsachsrichtung entlang der gewählten Spirale beziehungsweise Schraubenlinie verändern abhängig von der jeweiligen Steigung, die in Rotorlängsachsrichtung zur Realisation der inneren Ver- dichtung einem gewünschten Funktionsverlauf folgt. An dieser Stelle beginnen die fertigungstechnischen Schwierigkeiten, denn die festen Werkzeuge zum Erzeugen der Schraubenlinienförmigen Nut folgen abhängig vom gewählten Bearbeitungsverfahren ausschließlich dem Profilflankenverlauf im Achsschnitt oder Nor- malschnitt. Indem die Profilflankenkonturen sich in diesen Ebenen jedoch, wie vorstehend beschrieben, längs der Rotorachse abhängig vom jeweiligen Wert der Flankensteigung verändern, ist diese Fertigung mit den bekannten Werkzeugen aufwendig.This can be easily represented or generated on a CAD system. However, considerable difficulties then begin during production, because it is mathematically clear and imperative that the spindle profile contour course for production changes depending on the pitch along the rotor axis. Because the flank contour clearly defined in the xy face section plane according to the gearing law must change mathematically clearly and imperatively both in the plane of the axial section and in the normal section in the described development in the longitudinal direction of the rotor along the chosen spiral or helix depending on the respective pitch, which in The longitudinal direction of the rotor follows a desired function course for realizing the internal compression. This is where the manufacturing difficulties start, because the fixed tools for creating the helical groove only follow the profile flank profile in the axial or normal cut, depending on the machining method selected. However, since the profile flank contours in these planes, as described above, change along the rotor axis depending on the respective value of the flank pitch, this production with the known tools is complex.
Dieses Problem wird noch verschärft durch die sogenannte „Kammfertigung" am auslassseitigen Rotorende: Im Sinne einer inneren Verdichtung nimmt die Steigung von der Gaseinlassseite zur Auslassseite um den Wert der gewünschten inneren Verdichtung ab, so dass auslassseitig die Steigung am geringsten ist. Damit er- gibt sich für die Spindelrotorfertigung die Schwierigkeit, mit dem gewählten Werkzeug bei abnehmender Profilzahnlückenweite relativ tief in den zu bearbeitenden Spindelrotor eintauchen zu müssen, um die gewünschte Flankenkontur zu erzeugen, was wegen der Steifigkeit des gewählten Werkzeugs nur begrenzt möglich ist .This problem is exacerbated by the so-called "comb production" at the rotor end on the outlet side: in the sense of an inner compression, the slope from the gas inlet side to the outlet side decreases by the value of the desired inner compression, so that the slope on the outlet side is the lowest the difficulty for the spindle rotor production, with the chosen tool with a decreasing profile tooth gap, to have to plunge relatively deep into the spindle rotor to be machined in order to generate the desired flank contour, which is because the rigidity of the selected tool is only possible to a limited extent.
Bei konstanter Steigung und gleichbleibender Profilzahntiefe wie dies bei flüssigkeitsfördernden Schraubenspindelpumpen wegen des praktisch inkompressiblen Verhaltens einer Flüssigkeit seit langem bekannt ist, gibt es diese Schwierigkeiten der sich in Rotorlängsachse verändernden Profilkonturflanken in Achs- beziehungsweise Normalschnittebene nicht. Erst der Wunsch nach der sich in Längsrichtung verändernden Steigung zur leistungseinsparenden Verdichtung für kompressible Fördermedien verursache die geschilderten Schwierigkeiten bei der Fertigung. Sinngemäß ähnliche Problemstellungen ergeben sich, wenn zusätzlich oder alternativ noch die Profilzahnhöhe in Rotorlängsachse verändert wird, um die innere Verdichtung zu verwirklichen oder zu steigern.With constant pitch and constant profile tooth depth, as has been known for a long time in liquid-producing screw pumps because of the practically incompressible behavior of a liquid, there are no difficulties with the profile contour flanks that change in the longitudinal axis of the rotor in the axial or normal section plane. Only the desire for the longitudinally changing slope for performance-saving compression for compressible conveying media caused the described difficulties in production. Similar problems arise if, additionally or alternatively, the profile tooth height in the longitudinal axis of the rotor is changed in order to realize or increase the internal compression.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine möglichst einfache und preiswerte Herstellung für Schraubenspindelrotoren mit der Ausführung einer inneren Verdichtung durch längs der Rotorachse veränderliche Steigung und/oder Zahnhöhe zu ermöglichen und entsprechende Schraubenspindelrotoren zu schaffen.It is therefore the task of making the manufacture of screw rotor rotors as simple and inexpensive as possible with the implementation of an internal compression by means of an incline and / or tooth height which is variable along the rotor axis and of creating corresponding screw rotor rotors.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein einfaches Profilbearbeitungswerkzeug einen ersten Teil der Pro- filflanke durch das eigene charakteristische Herstellungsverfahren mit seiner spezifischen Werkzeugführung entlang der Rotorachse eindeutig definiert und endgültig fest erzeugt und dass der verbleibende zweite Teil der Profilflankenkontur entsprechend der Abwälzbewegung des Rotorpaares nach diesem vom Werkzeug festgelegten ersten Teil der Flankenprofilkontur durch weitestgehende Annäherung ermittelt wird, so dass sich abhängig von der längs der Rotorachse veränderlichen Steigung und/oder Zahnhöhe im Stirnschnitt jeweils unterschiedliche Profilkontu- ren ergeben. Es wird also für die Erzeugung der Profilkontur der erste Teil der Profilkontur durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug während dessen Bearbeitungsbewegung in Rotorlängsachse zur Erzeugung der inneren Verdichtung durch Änderung der Profllsteigung und/oder der Zahnhöhe direkt festgelegt und definitiv erzeugt und der andere Teil der Profilkontur nach diesem von dem Bearbeitungswerkzeug erzeugten Flankenverlauf bestimmt .According to the invention, this object is achieved in that a simple profile machining tool clearly defines a final part of the profile flank through its own characteristic manufacturing process with its specific tool guide along the rotor axis and finally generates it permanently, and in that the remaining second part follows the profile flank contour in accordance with the rolling motion of the rotor pair This first part of the flank profile contour determined by the tool is determined by the greatest possible approximation, so that depending on the incline and / or tooth height which varies along the rotor axis, different profile contours in each case in the face cut surrender. For the generation of the profile contour, the first part of the profile contour is directly determined and definitely generated by a simple machining tool during its machining movement in the longitudinal axis of the rotor to produce the internal compression by changing the profile pitch and / or the tooth height, and the other part of the profile contour after this by the flank profile generated in the machining tool.
Unter „einfachem Werkzeug" ist dabei ein werkstückungebundenes Werkzeug zu verstehen. Es ist also zur Fertigung eines gewünschten Spindelrotors als Werkstück nicht unbedingt ein spezielles, eigenes oder besonderes Werkzeug erforderlich.A “simple tool” is to be understood as a tool that is not tied to the workpiece. It is therefore not absolutely necessary to use a special, own or special tool to manufacture a desired spindle rotor as a workpiece.
Als einfaches Werkzeug wird ein solches Werkzeug verstanden, welches über die Rotorlängsachse unterschiedliche Stirnschnitte erzeugt, wobei dieses „einfache Werkzeug" die Profilkontur bestimmt .Such a tool is understood to be a simple tool which produces different end cuts via the longitudinal axis of the rotor, this “simple tool” determining the profile contour.
Dieses „einfache", also werkstückungebundene Werkzeug erzeugt bei seinem Bearbeitungsgang durch das Werkstück in der gewünschten Profllzahnhöhe beziehungsweise -tiefe eine bestimmte Profllflanke, deren Verlauf neben der Werkzeuggeometrie ursächlich von der Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück de- finiert wird. Während die Werkzeuggeometrie als Ursprungs- oder Ausgangsgröße nicht mehr verändert, sondern lediglich als Startgröße anfänglich hinsichtlich der kleinsten Zahnlückenbreite und einem guten Profllannäherungskompriß sowie geringem Preis ausgewählt wird, ist die gesteuerte Bewegung des Werk- zeuges gegenüber dem Werkstück maßgeblich für die Beeinflussung der Profllgeometrie . Dabei bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Steuerung der Werkzeugbewegung, die von der gewählten Bearbeitungsmaschine abhängen und an deren Möglichkeiten anzupassen sind. Ein Mehrachsen-Fertigungszentrum bietet mehr Möglichkeiten, jedoch kann die Erfindung auch mit einer einfachen Fräsmaschine ausgeführt werden, bei welcher der als einfaches Werkzeug verwendete Fräser geneigt werden kann.This "simple", that is to say workpiece-independent tool, creates a certain profile flank during its processing through the workpiece at the desired profile tooth height or depth, the course of which, in addition to the tool geometry, is also caused by the movement of the tool relative to the workpiece. While the tool geometry is the origin - or the output size is no longer changed, but is initially selected as the starting size with regard to the smallest tooth gap width and a good profile approximation compromise as well as a low price, the controlled movement of the tool relative to the workpiece is decisive for influencing the profile geometry. There are various control options the tool movement, which depend on the selected machine tool and adapt to its possibilities are. A multi-axis machining center offers more possibilities, but the invention can also be carried out with a simple milling machine in which the milling cutter used as a simple tool can be inclined.
Die durch die Bearbeitungsmaschine vorgegebenen Möglichkeiten zur Steuerung und Bewegung des einfachen Werkzeuges legen also die Profilflankenform für den Spindelrotor fest. Dabei ist diese Werkzeugbewegung derart zu steuern, dass eine geeignete Profilflanke am Spindelrotor entsteht: Dafür wird eine bestimmter Teil der so erzeugten Profilflanke, vorzugsweise die Fußkontur, also die Profilflanke unterhalb des Wälzkreises, nach dem bekannten Verzahnungsgesetz auf den anderen Teil, vorzugsweise auf die Kopfkontur, also die Profilflanke oberhalb des Wälzkreises theoretisch abgebildet und erzeugt so den zum ersten Teil, also zum Fußverlauf, korrespondierenden theoretischen zweiten Teil, also den Kopfverlauf. Diese theoretische Aktion nach dem bekannten Verzahnungsgesetz erfolgt entweder über Einhüllende oder analytisch über Abbildung mittels Profil- Steigungsfunktionen. Dabei wird die Besonderheit der beiden spiegelbildlich zueinander identischen Spindelrotore ausgenutzt, das stets Fuß- und Kopfprofilflanken miteinander korrespondierend abwälzen.The options for controlling and moving the simple tool, which are specified by the processing machine, thus determine the profile flank shape for the spindle rotor. This tool movement is to be controlled in such a way that a suitable profile flank is created on the spindle rotor: For this purpose, a certain part of the profile flank generated in this way, preferably the base contour, i.e. the profile flank below the pitch circle, is applied to the other part, preferably to the head contour, according to the known toothing law , that is, the profile flank theoretically mapped above the pitch circle and thus generates the theoretical second part, that is, the head profile, corresponding to the first part, that is to say to the foot profile. This theoretical action according to the well-known gearing law takes place either via an envelope or analytically via mapping using profile gradient functions. The special feature of the two mirror rotors, which are identical in mirror image to each other, is used, which always roll the foot and head profile flanks in a corresponding manner.
Nun werden die beiden zweiten Profilteile, also der vom einfachen Werkzeug tatsächlich erzeugte Verlauf mit diesem theoretischen Verlauf direkt verglichen: Ein Materialübertritt der tatsächlichen gegenüber der theoretischen Kontur im Sinne eines Durchdringens der abwälzenden Flanken ist selbstverständlich unbedingt zu vermeiden, wohingegen eine Materialunterschreitung zwischen tatsächlicher zur theoretischen Kontur im Sinne einer Flankenlücke generell zunächst nur zu minimieren ist. Dieses Vorgehen wird in jedem Stirnschnitt mit neuem Steigungswert wiederholt. Dabei ergeben sich jeweils eigene/spezifische Profilkonturen, die Abschnittsweise unterschiedlich optimiert werden können. So wird im Bereich großer Steigung die Eingriffslinie (als der gestellfeste Ort aller Eingriffspunkte) möglichst dicht an den Schnittpunkt der beiden Außendurchmesser gezogen („minimales Blasloch") bei gleichzeitig minimaler Materialunterschreitung zwischen tatsächlicher zur theoretischen Kontur im Sinne einer Flankenlücke, wohingegen bei geringer Steigung die Eingriffslinie kürzer gehalten wird bei gleich- zeitig höherer zulässiger Materialunterschreitung. Einzige Eingabegröße ist der gewünschte Steigungsverlauf längs der Spindelrotorachse .Now the two second profile parts, i.e. the profile actually generated by the simple tool, are compared directly with this theoretical profile: Of course, a material crossing of the actual versus the theoretical contour in the sense of penetrating the rolling flanks must of course be avoided, whereas a material shortfall between actual and theoretical Contour in the sense of a flank gap is generally only to be minimized at first. This procedure is performed with a new slope value in each forehead cut repeated. This results in individual / specific profile contours, which can be optimized in different sections. In the area of large gradients, the line of contact (as the fixed location of all points of intervention) is drawn as close as possible to the intersection of the two outer diameters ("minimal blow hole") with at the same time minimal material shortfall between the actual and the theoretical contour in terms of a flank gap, whereas with a small gradient, The line of contact is kept shorter while at the same time the material falls below the permissible limit. The only input variable is the desired gradient along the spindle rotor axis.
Diese Vorgehensweise unterscheidet sich deutlich vom Stand der Technik, bei welchem ein Referenzprofil vorgegeben wird, das für jeden Stirnschnitt konstant gehalten wird und dem man sich bestmöglich annähert.This procedure differs significantly from the prior art, in which a reference profile is specified, which is kept constant for each face cut and which is best approximated.
Die vorbeschriebene Erfindung kann mit bekannten Verfahren zur Spindelrotorherstellung entweder per Wirbeln, also mit einer innenachsigen Werkzeugbewegung, die eine Art Hohlrad mit nach innen gerichteten Drehstählen voraussetzt, oder durch Fräsen durchgeführt werden.The above-described invention can be carried out using known methods for producing spindle rotors, either by whirling, that is to say with an internal-axis tool movement, which requires a type of ring gear with inward-pointing turning steels, or by milling.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn der von dem einfachen Bearbeitungswerkzeug erzeugte erste Teil der Profilkontur den gesamten Fußprofilverlauf unterhalb des Wälzkreises ergibt.It is useful if the first part of the profile contour generated by the simple machining tool results in the entire profile of the foot profile below the pitch circle.
Als einfaches Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur kann ein Scheibenfräser gewählt werden. Dabei kann das einfache Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur in dem Bereich der geringsten Steigung die beiden Profilflankenseiten gleichzeitig festlegen und bearbeiten. Das einfache Bearbeitungswerkzeug kann durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Spindelrotors im Verhältnis zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs längs der Spindelrotorachse die gewünschte Steigungsänderung erzeugen.A side milling cutter can be selected as a simple machining tool for the first part of the profile contour. The simple machining tool for the first part of the profile contour can define and edit the two profile flank sides at the same time in the area of the smallest slope. The simple machining tool can generate the desired change in pitch by specifically controlling the rotational movement of the spindle rotor in relation to the movement of the machining tool along the spindle rotor axis.
Im einzelnen wird folgendermaßen verfahren: Mit einem bekannten einfachen Scheibenfräser als erstes Profilbearbeitungswerkzeug, das aber auch ein spanabhebendes Wirbel-Werkzeug sein könnte, wird der Rotorrohling anfänglich derart bearbeitet, dass der gesamte Fußprofilbereich vollständig bearbeitet wird. Als Fußprofilbereich wird dabei der Flankenkonturbereich unterhalb des Wälzkreises, also tiefer im Werkstück als der Wälzkreis, definiert, wobei der Wälzkreis für das vorzugsweise mit gleichen Drehzahlen gegensinnig umlaufende Spindelrotorpaar dem Achsabstand der beiden Spindelrotoren entspricht.In detail, the procedure is as follows: With a known simple side milling cutter as the first profile machining tool, which could also be a cutting whirling tool, the rotor blank is initially machined in such a way that the entire foot profile area is completely machined. The flank contour area below the pitch circle, i.e. deeper in the workpiece than the pitch circle, is defined as the base profile area, the pitch circle for the pair of spindle rotors, preferably rotating in opposite directions, corresponding to the center distance of the two spindle rotors.
Der Scheibenfräser - oder gegebenenfalls Wirbel-Werkzeug - ist vorzugsweise derart in seiner Geometrie ausgeführt, dass er für die geringste Steigung die Fußprofilbereiche an der rechten und linken Zahnlückenflankenseite gleichzeitig vollständig bearbeiten kann. Durch die Vorschub- oder Fortbewegung des Scheibenfräsers in Rotorlängsachse - bei der also entweder das Werkzeug oder das Werkstück oder beide relativ zueinander bewegt werden - wird dann bei zunehmender Steigung auch die Zahnlückenweite breiter, so dass der Scheibenfräser durch Änderung seines Neigungswinkels gegenüber der Rotorachse zunächst die eine Zahnlückenflankenseite (im allgemeinen Sprachgebrauch beispielsweise die „linke" Seite) bearbeitet und im nachfolgenden Bear- beitungsgang dann die verbleibende („rechte") Fußflankenseite komplett fertig stellt.The disk milling cutter - or, if appropriate, a swirl tool - is preferably designed in such a way that for the slightest incline, it can simultaneously completely machine the foot profile areas on the right and left tooth space flank sides. By advancing or advancing the side milling cutter in the longitudinal axis of the rotor - in which either the tool or the workpiece or both are moved relative to one another - the tooth gap width becomes wider as the incline increases, so that the side milling cutter initially changes the angle of inclination relative to the rotor axis machined a tooth gap flank side (in common parlance, for example, the "left" side) and then completely finished the remaining ("right") foot flank side in the subsequent processing step.
Zur Realisierung der gewünschten inneren Verdichtung wird nun der Flankensteigungswmkel gegenüber der Rotorlängsachse entsprechend dem gewünschten Steigungsverlauf verändert. Dabei wird der Scheibenfräser - oder ein äquivalentes einfaches Werkzeug - in seinem Bearbeitungswinkel gegenüber der Rotorlängs- achse entsprechend dem gewünschten Funktionsverlauf des Flankensteigungswinkels geneigt beziehungsweise m seiner Neigung angepasst oder - auch räumlich oder in mehreren Ebenen - verändert. Diese Änderung des Neigungswinkels für die Rotationsachse des Scheibenfräsers wird von modernen Fertigungsmaschinen für die Flankenprofilfertigung während der Werkzeugbewegung längs der Rotorachse in der gewünschten Genauigkeit bekanntermaßen sicher erreicht und gewährleistet und kann räumlich präzise gesteuert werden.In order to realize the desired inner compression the flank inclination angle in relation to the longitudinal axis of the rotor changes in accordance with the desired gradient. The milling cutter - or an equivalent simple tool - is inclined in its machining angle with respect to the longitudinal axis of the rotor in accordance with the desired function profile of the flank pitch angle or adjusted in its inclination or - also spatially or in several planes - changed. This change in the angle of inclination for the rotary axis of the side milling cutter is known to be reliably achieved and guaranteed with the desired accuracy by modern production machines for the flank profile production during the tool movement along the rotor axis and can be controlled spatially precisely.
Statt dieser mehrfach erforderlichen Längsbewegung des Scheibenfräsers relativ zum Werkstück zur Bearbeitung der rechten und linken Fußprofllflanke bei den größeren Steigungswerten und einer entsprechend größeren Zahnlückenbreite st es alternativ auch möglich, durch eine entsprechend stark überhöhte Neigung des Scheibenfräsers die beiden Zahnluckenflankenseiten gleichzeitig zu bearbeiten, was allerdings zu etwas ungünstigeren Profilkontur führen kann.Instead of this repeatedly required longitudinal movement of the side milling cutter relative to the workpiece for machining the right and left foot profile flank with the larger pitch values and a correspondingly larger tooth gap width, it is alternatively also possible to machine the two tooth gap flank sides at the same time by a correspondingly excessive inclination of the side milling cutter, which, however, does somewhat less favorable profile contour.
Für besonders einfache Profllflankenansätze kann es auch mög- lieh se n, einen Scheibenfräser in seinem Bearbeitungswinkel gegenüber der Rotorlängsachse unverändert zu halten und durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Werkstückes im Verhältnis zur Bewegung des Scheibenfräsers längs der Rotorachse die gewünschte veränderliche Steigung am Schraubenspin- delrotor zu erreichen.For particularly simple profile flank approaches, it can also be loaned to keep a side milling cutter unchanged in its machining angle with respect to the longitudinal axis of the rotor and to control the desired variable pitch on the screw rotor by controlling the rotational movement of the workpiece in relation to the movement of the side milling cutter along the rotor axis to reach.
All diesen Möglichkeiten bleibt der erfindungsgemäße Gedanke gemeinsam, mit einem einfachen Bearbeitungswerkzeug, Vorzugs- weise einem Scheibenfräser, den ersten Teil der herzustellenden Profllflankenkontur, vorzugsweise den gesamten Fußprofilbe- reich, fertig zu bearbeiten.The idea of the invention remains common to all these possibilities, with a simple processing tool, preferred instruct a side milling cutter to finish machining the first part of the profile flank contour to be produced, preferably the entire base profile area.
Als Scheibenfräser können vorteilhafterweise bekannte Norm- Scheibenfräser mit Standart-Schneidplatten verwendet werden. Nach diesem Bearbeitungsgang sind dann die Profllflanken des Spindelrotors unterhalb des Wälzkreises fertiggestellt. Mit dieser Vorgabe ergeben sich nun unterschiedliche Profllkontur- verläufe im Stirnschnitt (also senkrecht zur Rotorlängsachse) . Anschließend wird nun der von dem Bearbeitungswerkzeug, zum Beispiels Scheibenfräser, jeweils eindeutig festgelegte Fußpro- filverlauf in jedem Stirnschnitt entsprechend dem Verzahnungsgesetz auf den Kopfprofllverlauf übertragen. Dabei wird diese Fußprofilkontur gegebenenfalls nicht zwingend dem bekannten Verzahnungsgesetz gerecht sein können, aber es ist völlig ausreichend, die sich ergebene Kopfprofllkontur beispielsweise über „Einhüllende" oder durch Simulation der Abwälzbewegung zu erzeugen. Ein gewisser Spalt zwischen den Flanken der zusammenwirkenden Rotoren ist wegen des berührungsfreien Abwälzens so- wieso erforderlich.Known standard side milling cutters with standard cutting inserts can advantageously be used as side milling cutters. After this processing step, the profile flanks of the spindle rotor below the pitch circle are completed. With this specification, there are now different profile contour profiles in the face cut (ie perpendicular to the longitudinal axis of the rotor). Subsequently, the foot profile profile that is clearly defined by the machining tool, for example a disc milling cutter, is transferred to the head profile profile in each face cut in accordance with the toothing law. This foot profile contour may not necessarily be able to comply with the known toothing law, but it is entirely sufficient to generate the resulting head profile contour, for example, by means of an “envelope” or by simulation of the rolling motion. A certain gap between the flanks of the interacting rotors is due to the non-contact Shifting is necessary anyway.
Außerdem gibt es bei diesen Schraubenspindelpumpen mit den bekannten Profilkonturen (beispielsweise als Zykloide) zwischen den beiden Rotoren im Profllkopfbereich das bekannte sogenannte „Blasloch" oder auch die „Kopfrundungsöffnung" . Damit muss der Spalt zwischen den Profllflanken, der bei dieser Erfindung durch die herstellungsbezogene Erzeugung der Profilkontur entsteht, stets in Relation zu diesen sowieso vorhandenen Spalt- weiten gesehen werden, die in wesentlich höherem Ausmaß die innere Leckage bestimmen. Selbstverständlich kann dieser her- stellungsbedingte zusätzliche Spalt beispielsweise iterativ durch einfache Variation der Geometrie des Bearbeitungswerkzeugs minimiert werden, wobei eine gewisse Leckage zwischen den Flankenselten sogar günstig im Sinne einer besseren Leistungs- Verteilung ist.In addition, these screw pumps with the known profile contours (for example as a cycloid) have the known so-called “blow hole” or the “rounded tip opening” between the two rotors in the profile head area. Thus, the gap between the profile flanks, which in this invention results from the production-related generation of the profile contour, must always be seen in relation to these gap widths, which are present anyway and which determine the internal leakage to a much greater extent. Of course, this additional gap due to the manufacturing process can be minimized iteratively, for example, by simply varying the geometry of the machining tool, with a certain leakage between the flank rarely even being favorable in terms of better performance. Distribution is.
Besonders vorteilhaft ist bei dieser Erfindung außerdem, wenn sich die Flankenverläufe von Fuß- und Kopfprofilverlauf für den Grund und den Gegenrotor gegenseitig entsprechen. Wie vorstehend erwähnt, werden die Schraubenspindelrotore vorzugsweise gegensinnig mit gleicher Drehzahl betrieben, wobei der eine Spindelrotor als „Grundrotor" und der andere als „Gegenrotor" bezeichnet werden können. Es ist aus Gründen der Herstellung und der gleichmäßigen Leistungsumsetzung erstrebenswert, wenn die Profilflanken beider Rotoren identisch ausgeführt werden und lediglich die Orientierung der Steigungsrichtung umgekehrt verläuft. Ein Rotor ist linkssteigend und der andere rechtssteigend, wobei dies sehr einfach durch Umkehrung der Neigungs- richtung des Bearbeitungswerkzeugs bei sonst gleichen Herstellungsparametern erreicht wird. In jedem Stirnschnitt durch beide Rotoren soll aber ein identischer Profilverlauf für Grund- und Gegenrotor realisiert werden, wobei - wie bereits erwähnt - sich der Stirnschnitt in Abhängigkeit vom Steigungs- verlauf ändert.It is also particularly advantageous in this invention if the flank profiles of the foot and head profile profiles for the base and the counter rotor correspond to one another. As mentioned above, the screw spindle rotors are preferably operated in opposite directions at the same speed, wherein one spindle rotor can be referred to as a “basic rotor” and the other as a “counter rotor”. For reasons of production and uniform power conversion, it is desirable if the profile flanks of both rotors are designed identically and only the orientation of the pitch direction is reversed. One rotor rises to the left and the other rises to the right, this being achieved very simply by reversing the direction of inclination of the machining tool with otherwise the same manufacturing parameters. In each face section through both rotors, however, an identical profile course for the base and counter rotor is to be realized, and - as already mentioned - the face cut changes depending on the pitch course.
Günstigerweise wird durch Vorgabe der Fußprofilkontur auf Basis des Bearbeitungswerkzeugs der gesamten Flankenverlauf unter der Bedingung des identischen Verlaufes eindeutig mitbestimmt, denn es korrespondieren der Fußverlauf des Grundrotors stets nur mit dem Kopfverlauf des Gegenrotors und der Kopfverlauf des Grundrotors stets nur mit dem Fußprofil des Gegenrotors, so dass nach Vorgabe eines Fußprofils am Grundrotor dieser Verlauf identisch auf den Gegenrotor übertragen wird und die sich da- raus ergebenden Kopfprofile dann ebenfalls identisch sind.Favorably, by specifying the base profile contour on the basis of the machining tool, the entire flank profile is clearly determined under the condition of the identical profile, because the base profile of the base rotor always corresponds only with the top profile of the counter rotor and the top profile of the base rotor always only with the base profile of the counter rotor that after specifying a foot profile on the base rotor, this profile is transferred identically to the counter rotor and the resulting head profiles are then also identical.
Die eingangs erwähnte Problemstellung der „Kammfertigung" wird bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren elegant und ent- scheidend entschärft, indem mittels Scheibenfräser oder sonstigem einfachem Werkzeug der gesamte Flankenbereich unterhalb des Wälzkreises, also das Fußprofil, komplett fertig bearbeitet wird. Damit ist die Werkzeugsteifigkeit erheblich verbessert und die Auslegungsgrenzen bei der Festlegung der geringsten Steigung sind entsprechend günstiger.The problem of “comb production” mentioned at the beginning is elegant and resolved in the manufacturing process described. disarmed by completely machining the entire flank area below the pitch circle, i.e. the foot profile, using a disk cutter or other simple tool. The tool rigidity is thus considerably improved and the design limits when determining the smallest pitch are correspondingly more favorable.
Die Umsetzung der inneren Verdichtung bei einem Schraubenspin- delrotorpaar durch Änderung der Profilsteigung längs der Rotor- achse ist vorstehend beispielhaft ausführlich beschrieben, denn diese beschriebene Form ist die gebräuchlichste, weil auf diese Weise das die beiden Rotoren umgehende Schöpfraumgehäuse der Pumpe in deren Bereich einfach zylindrisch ausgeführt sein kann. Wie eingangs erwähnt, kann zusätzlich oder nur für sich allein die Zahnhöhe zur Realisierung der gewünschten innerenThe implementation of the internal compression in a pair of screw rotor rotors by changing the profile pitch along the rotor axis is described in detail above as an example, because this form is the most common, because in this way the pump housing housing bypassing the two rotors is simply cylindrical in its area can be executed. As mentioned at the beginning, the tooth height can be used in addition or only on its own to implement the desired internal height
Verdichtung verändert werden. Denn auch auf diese Weise wird das Volumen einer jeweiligen Arbeitskammer verändert, was genau einer inneren Verdichtung entspricht. Die erfindungsgemäße Prozedur kann auch bei diesem Ansatz der sich längs der Rotorachse verändernden Zahnhöhe direkt oder unmittelbar angewendet werden. Dazu wird lediglich noch eine zusätzliche Bewegung des Werkzeugs oder des Scheibenfräsers erzeugt, indem der Abstand zwischen der Rotorachse und Werkzeugachse während der Bearbeitung längs der Rotorachse verändert wird, um über die Längs- achse des Rotors eine sich ändernde Zahnhöhe zu erzeugen. Das zuvor beschriebene Verfahren zur Profilflankenerzeugung bleibt dabei identisch erhalten und kann separat oder gemeinsam mit der Steigungsänderung durchgeführt werden. Diese gezielte Änderung des Flankensteigungswinkels und/oder des Abstandes der beiden Achsen während der Bearbeitung in Rotorlängsachse ist mit modernen Bearbeitungsmaschinen problemlos durchführbar.Compression can be changed. Because the volume of each working chamber is also changed in this way, which exactly corresponds to an internal compression. The procedure according to the invention can also be used directly or immediately with this approach of the tooth height changing along the rotor axis. For this purpose, only an additional movement of the tool or the side milling cutter is generated by changing the distance between the rotor axis and the tool axis during machining along the rotor axis in order to generate a changing tooth height via the longitudinal axis of the rotor. The previously described method for generating profile flanks remains identical and can be carried out separately or together with the change in slope. This specific change in the flank pitch angle and / or the distance between the two axes during machining in the longitudinal axis of the rotor can be carried out with no problem with modern processing machines.
Anhand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin- düng ergänzend beschrieben. Es zeigt in schematisierter Darstellung:An embodiment of the invention is shown in the drawings. fertilizer also described. It shows in a schematic representation:
Figur 1 : Eine Drauf- oder Seitenansicht eines Schraubenspin- delrotors mit sich ändernder Steigung längs der Rotorachse, wobei gleichzeitig ein Fräser als einfaches Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung der Profilflan- kenkontur dargestellt ist, sowieFigure 1: A top or side view of a screw rotor with changing pitch along the rotor axis, with a milling cutter being shown as a simple machining tool for machining the profile flank contour, and
Figur 2: Einen Teillängsschnitt des Rotors in vergrößertem Maßstab.Figure 2: A partial longitudinal section of the rotor on an enlarged scale.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schraubenspindelrotor 1 mit innerer Ver- dichtung durch Änderungen der Steigung 2 längs der Rotorachse, mit der geringeren Steigung aus mÄUs A2 auf der einen Rotorseite und der größeren Steigerung mEιn 2B auf der anderen Seite mit den entsprechend unterschiedlichen Flankensteigungswmkeln ß 3A und 3B längs der Rotorachse. Der Herstellung mit Festlegung der jeweiligen Profilflankenskontur besehend aus dem Fußverlauf 4 unterhalb des Wälzkreises 5 und aus dem Kopfverlauf 6 oberhalb des Wälzkreises, erfolgt nun erfindungsgemäß durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise als Scheibenfräser 7, der eingreifend in den Spindelrotor 1 durch gezielte Bewe- gung längs der Rotorachse 8 die Profilflanken erzeugt. Die Achse 9 des Scheibenfräsers wird nun während der Rotorprofil- bearbeitung als Bewegung in Rotorlängsrichtung gegenüber der Rotorachse um den konstanten oder veränderlichen Winkel y geneigt, um entsprechend der obigen Beschreibung die verschiede- nen Flankensteigungswmkel ß entsprechend der gewünschten inneren Verdichtung zu erzeugen.In the illustrated embodiments, Fig. 1 shows a plan view of a screw rotor 1 with an internal compaction by changes in the slope of 2 along the rotor axis, with the lower slope of m Aeus A2 on one side of the rotor and the larger increase m Eιn 2B on the other Side with the correspondingly different flank pitch angles ß 3A and 3B along the rotor axis. The manufacture with definition of the respective profile flank contour, based on the foot profile 4 below the pitch circle 5 and from the head profile 6 above the pitch circle, is now carried out according to the invention by a simple machining tool, for example as a disk milling cutter 7, which engages in the spindle rotor 1 by targeted movement along the rotor axis 8 generates the profile flanks. The axis 9 of the side milling cutter is now inclined during the rotor profile machining as a movement in the longitudinal direction of the rotor with respect to the rotor axis by the constant or variable angle y in order to produce the various flank inclination angles β in accordance with the above description in accordance with the desired internal compression.
Zur Verdeutlichung der einzelnen Profilflanken ist in der Figur 2 ein Achsschnitt vergrößert dargestellt mit dem Wälzkreis (als Zylinderlinie 5) , der Fußprofilkontur (4- dargestellt als dicke Voll-Lmie inklusive dem zylindrischen Fußkreisdurchmesserbe- reich, der von dem Scheibenfräser natürlich gleich fertig mit- bearbeitet wird) und dem sich ergebenden Kopfprofilflankenver- lauf (6- dargestellt als gestrichelte Linie ohne den zylindrischen Außendurchmesser) .To clarify the individual profile flanks is in the figure 2 shows an axial section enlarged with the pitch circle (as cylinder line 5), the foot profile contour (4- shown as a thick full line including the cylindrical foot circle diameter range, which is of course also finished by the side milling cutter) and the resulting head profile flank adjustment run (6- shown as dashed line without the cylindrical outer diameter).
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Schraubenspindelrotor mit seiner Rotorlängsachse veränderlichen Steigung1. Screw spindle rotor with its rotor longitudinal axis variable pitch
2. Profllsteigung des Schraubenspmdelrotors2. Profile pitch of the screw rotor
2A geringere Steigung mAus auf der (Auslaß) Seite 2B größere Steigung mEιn auf der (Einlaß) Seite2A lower gradient m A on the (outlet) side 2B greater gradient m Eιn on the (inlet) side
3. Flankenseigungswmkel ß 3A geringerer Steigungswinkel ßÄUΞ auf der (Auslaß) Seite 3B größerer Steigungswinkel ßAuΞ auf der (Einlaß) Seite3. Flank inclination angle ß 3A lower pitch angle ß ÄUΞ on the (outlet) side 3B larger pitch angle ß AuΞ on the (inlet) side
4. Fußprofllverlauf4. Foot profile course
5. Wälzkreis5th pitch circle
6. Kopfprofllverlauf6. Profile profile
7. Profllbearbeitungswerkzeug (Scheibenfräser)7. Profile machining tool (side milling cutter)
8. Rotorlängsachse8. Rotor longitudinal axis
9. Achse des Profllbearbeitungswerkzeuges9. Axis of the profile machining tool
10. Neigungswinkel y zwischen Werkzeugachse und Rotorachse 10. Inclination angle y between tool axis and rotor axis

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Erzeugen der Profilkontur für das Spindelrotorpaar einer Schraubenspindelpumpe mit innerer Verdich- tung durch Änderung der Profilsteigung und/oder der Zahnhöhe längs der Rotorachse, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Profilkontur durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug während dessen Bearbeitungsbewegung in Rotorlängsachse zur Erzeugung der inneren Verdichtung durch Änderungen der Profilsteigung und/oder der Zahnhöhe direkt festgelegt und definitiv erzeugt wird, und dass der andere Teil der Profilkontur nach diesem von dem Bearbeitungswerkzeug erzeugten Flankenverlauf bestimmt wird.1. Method for generating the profile contour for the pair of spindle rotors of a screw pump with internal compression by changing the profile pitch and / or the tooth height along the rotor axis, characterized in that the first part of the profile contour is generated by a simple machining tool during its machining movement in the longitudinal axis of the rotor the internal compression is directly determined and definitely generated by changes in the profile pitch and / or the tooth height, and that the other part of the profile contour is determined according to this flank profile generated by the machining tool.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilkontur einer Schraubenspindelpumpe der von dem einfachen Bearbeitungswerkzeug erzeugte erste Teil der Profilkontur den gesamten Fußprofilverlauf unterhalb des Wälzkreises ergibt.2. The method according to claim 1, characterized in that the profile contour of a screw pump, the first part of the profile contour generated by the simple machining tool results in the entire profile of the foot profile below the pitch circle.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur ein Scheibenfräser ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the machining tool for the first part of the profile contour is a side milling cutter.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur in dem Bereich der geringsten Steigung die beiden Profilflankenseiten gleichzeitig festlegt und bearbeitet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the machining tool for the first part of the profile contour in the area of the smallest slope defines and processes the two sides of the profile flank simultaneously.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das einfache Bearbeitungswerkzeug durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Spindelrotors im Verhältnis zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges längs der Spindelrotorachse die gewünschte Steigungsänderung erzeugt . Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the simple machining tool by targeted control of the rotational movement of the spindle rotor generates the desired change in pitch in relation to the movement of the machining tool along the spindle rotor axis.
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