EP2504578B2 - Schraubenspindelpumpe mit integriertem druckbegrenzungsventil - Google Patents

Schraubenspindelpumpe mit integriertem druckbegrenzungsventil Download PDF

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EP2504578B2
EP2504578B2 EP10754884.4A EP10754884A EP2504578B2 EP 2504578 B2 EP2504578 B2 EP 2504578B2 EP 10754884 A EP10754884 A EP 10754884A EP 2504578 B2 EP2504578 B2 EP 2504578B2
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pump
housing
pressure chamber
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Walter Joistgen
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    • 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
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    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps 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
    • F04C2/165—Rotary-piston machines or pumps 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 having more than two rotary pistons with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/60—Assembly methods

Definitions

  • the present invention relates to a screw pump with integrated pressure relief valve.
  • Screw pumps are usually self-priming positive displacement preferably suitable for the low pressure range and are used to promote liquids in the form of supply and disposal pumps, for conveying heavy and light fuel oils, and for all lubricating fluids, waste and residual oils and fats. Furthermore, screw pumps can be used as lubrication, sealing, control, hydraulic, cooling, and refrigeration oil pumps, as well as fuel pumps for engines.
  • a screw pump of this type which has three spindles, which are mounted parallel to each other in a pump housing.
  • the pump housing in this case forms a spindle chamber into which project the screw or shaft sections of the three spindles and which is fluidly connected to a pressure chamber.
  • the pump housing further comprises an inlet channel is formed, which opens at one axial end of the spindle chamber in this and an outlet channel formed, which opens at another axial end to form the pressure chamber in this.
  • a pressure limiting valve is inserted into the pump housing or its housing wall, which extends coaxially with the spindles and opens into the pressure outlet channel. Furthermore, the pressure limiting valve has a connection with the inlet channel formed in the pump housing.
  • the pressure relief valve opens and relaxes the overpressure on the suction side of the screw pump. This prevents a pressure overload of the pump.
  • the integration of the pressure relief valve in the pump housing makes it necessary to reinforce the pump housing or the housing wall at the intended installation location in order to create a receiving space for the pressure relief valve can. This causes an increase in the outer dimensions of the pump housing, wherein the pump is also heavier due to the additional material gate on the pump housing.
  • the basic idea of the invention is based on already existing material collections required for the function and / or installation of the pump on the pump housing for the installation of an integrated pressure relief valve. According to the invention, it is therefore provided to install the pressure relief valve in the flange portion of the pump housing, which already has a material accumulation in the pump housing or on the housing wall due to the function. In this way, no additional sprue to the pump housing must be provided so that the outer dimensions of the pump housing with respect to a screw pump without the pressure relief valve does not increase. In addition, a screw pump with such a built-pressure relief valve undergoes little or no weight gain.
  • the pressure chamber is also formed in the flange portion of the pump housing, wherein the pressure relief valve opens directly into the pressure chamber.
  • the wall thickness of the pump housing in the region of the pressure chamber remains large enough to withstand the expected pressure in the pressure chamber, without additional wall reinforcements would have to be made here.
  • the flange plate of the pump is also advantageous to mold at such a point on the pump housing that the flange plate surrounds the pressure chamber like a belt.
  • the housing wall is additionally reinforced in the region of the pressure chamber.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the housing of a screw pump according to the invention with inserted spindle and built-in (integrated) pressure relief valve.
  • the pump housing 1 of the screw pump consists of a flange portion 2 for mounting the pump to a non-illustrated component and a spindle housing portion 4, which is a flange 2 separate housing part and bolted to the flange portion 2, caulked or riveted ,
  • a pressure chamber. 6 shaped, which is connected via a connecting bore 8 with a spindle chamber 10 within the spindle housing portion 4. Furthermore, an input bore 12 is formed in the flange section 2 in the axial extension of the connecting bore 8, which also opens into the pressure chamber 6 and leads to a flange-like outer side of the flange section 2 opposite the spindle housing section 4. On this outer side, a pump cover 14 is screwed, in which also a through hole 16 is formed, which is aligned axially to the connecting hole 8 and the inlet bore 12 of the flange portion 2.
  • the shaft 18 of a spindle 20 is inserted, such that it is rotatably mounted in the through hole 16 of the pump cover 14 by means of a ball or roller bearing 22.
  • the spindle shaft 18 is formed with a sealing portion 24 which is in sealing sliding engagement with the input bore 12 of the flange portion 2.
  • the spindle 20 finally forms a helical section 26 which is received in the spindle chamber 10 of the spindle housing section 4.
  • the pressure chamber 6 in the flange section 2 is formed decentralized with respect to the spindle shaft 18, that is, the pressure chamber 6 forms a radially outsourced section 6a with respect to the spindle shaft 18 and the connecting bore 8 formed in the flange section 2.
  • this radially offset or outsourced section 6a opens an outlet bore 27 of the screw pump.
  • the flange portion 2 has an annular flange plate 29 formed thereon, which surrounds the pressure chamber 6 and thereby reinforces the housing wall of the flange portion 2.
  • a pressure relief valve 28 is inserted parallel to the spindle shaft 18 in the amount of the connecting hole 8 in the flange 2 and opens into the radially offset or outsourced portion 6a of the pressure chamber 6.
  • the flange portion 2 forms in this area a material accumulation 2a, in which the pressure chamber 6 is formed on the inside and which is suitable for forming a pressure relief valve bore 30 coaxial with the connecting bore 8 of the flange portion 2.
  • the pressure relief valve 28 is positioned in a region between the spindle housing section 4 and the flange plate 29 approximately at the level of the connecting bore 8 and coaxially with the spindle shaft 18.
  • the pressure limiting valve 28 in this case consists of a valve body 32 in the form of a piston whose piston tip 34 is sealingly seated on a valve seat 36, which is formed in the pump housing 1, that is, in the flange section 2.
  • the valve body 32 is in this case biased by a spring 38 on the valve seat 36, the biasing force is adjustable via an adjusting screw 40 which is also screwed into the flange portion 2 of the pump housing 1.
  • Below the valve seat 32 is a substantially perpendicular to the pressure relief valve 28 in the flange 2 drilled drainage hole 42 is provided, which is connected to a fluid tank, not shown. As soon as a pressure set via the pretensioning spring 38 is exceeded within the pressure chamber 6, the pressure relief valve 28 opens and relaxes the overpressure directly into the fluid tank.
  • the position and orientation of the pressure relief valve 28 is not limited to the embodiment described above. Much more could the pressure limiting valve 28 also be inserted in the radial direction with respect to the connection bore 8 in the flange section 2, in which case the valve piston 32 of the pressure limiting valve 28 opens a parallel to the connecting hole 8 extending pressure relief hole between the pressure chamber 6 and a tank connection or closes. It is also conceivable to use the pressure limiting valve 28 above the flange plate 26, that is to say between the flange plate 26 and the pump cover 14 in the flange section 2, in which case the material accumulation of the flange section 2 required for the flange surface of the pump cover 14 for installation of the pressure limiting valve 28 can be used.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe mit integriertem Druckbegrenzungsventil.
  • Schraubenspindelpumpen sind in der Regel selbst ansaugende Verdrängerpumpen vorzugsweise geeignet für den Niederdruckbereich und dienen zur Förderung von Flüssigkeiten in Form von Ver- und Entsorgungspumpen, zum Fördern von schweren und leichten Heizölen, sowie für alle schmierenden Flüssigkeiten, Alt- und Restölen sowie Fetten. Des Weiteren können Schraubenspindelpumpen eingesetzt werden als Schmier-, Dicht-, Regel-, Hydraulik-, Kühl-, und Kälteölpumpen, sowie Brennstoffpumpen für Motoren.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise eine Schraubenspindelpumpe dieser Gattung bekannt, welche drei Spindeln hat, die parallel zueinander in einem Pumpengehäuse montiert sind. Das Pumpengehäuse bildet hierbei eine Spindelkammer aus, in welche die Schrauben- oder Wellenabschnitte der drei Spindeln ragen und die mit einer Druckkammer fluidverbunden ist. Im Pumpengehäuse ist des Weiteren ein Einlasskanal ausgeformt, der an einem axialen Ende der Spindelkammer in diese mündet und ein Auslasskanal ausgeformt, der an einem anderen axialen Ende unter Ausbildung der Druckkammer in diese einmündet.
  • Parallel zur Spindelkammer ist ein Druckbegrenzungsventil in das Pumpengehäuse bzw. dessen Gehäusewand eingesetzt, welches sich koaxial zu den Spindeln erstreckt und in den Druckauslasskanal mündet. Des Weiteren hat das Druckbegrenzungsventil eine Verbindung mit dem im Pumpengehäuse ausgeformten Einlasskanal.
  • Übersteigt demzufolge der Druck im Druckauslasskanal einen vorbestimmten Wert, öffnet das Druckbegrenzungsventil und entspannt den Überdruck auf die Saugseite der Schraubenspindelpumpe. Dies verhindert eine Drucküberlastung der Pumpe. Die Integration des Druckbegrenzungsventils in das Pumpengehäuse macht es jedoch erforderlich, das Pumpengehäuse bzw. die Gehäusewand an der vorgesehenen Einbaustelle zu verstärken, um einen Aufnahmeraum für das Druckbegrenzungsventil schaffen zu können. Dies bedingt eine Vergrößerung der äußeren Abmessungen des Pumpengehäuses, wobei die Pumpe durch den zusätzlichen Materialanguss am Pumpengehäuse insgesamt auch schwerer wird.
  • Ein anderer Stand der Technik ist aus der GB 2 353 371 A bekannt. Darin ist eine nicht als Schraubenspindelpumpe ausgebildete Verdrängerpumpe mit einem Flanschabschnitt zur Montage der Verdrängerpumpe sowie mit einem integrierten Druckregelventil beschrieben. Auch diese Verdrängerpumpe hat sich hinsichtlich der äußeren Abmessungen des Pumpengehäuses und ihres Gewichts als nachteilig erwiesen.
  • Angesichts dieses bekannten Stands der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schraubenspindelpumpe mit integriertem Druckbegrenzungsventil bereitzustellen, dessen äußere Abmessungen kompakt gehalten werden können, und welches gegenüber dem Stand der Technik leichter baut.
  • Dieser Aufgabe wird durch eine Schraubenspindelpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind hierbei Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, bereits vorhandene für die Funktion und/oder den Einbau der Pumpe erforderliche Materialansammlungen am Pumpengehäuse für den Einbau eines integrierten Druckbegrenzungsventils zu nutzen. Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, das Druckbegrenzungsventil im Flanschabschnitt des Pumpengehäuses einzubauen, der funktionsbedingt bereits eine Materialanhäufung im Pumpengehäuse bzw. an der Gehäusewand aufweist. Auf diese Weise muss kein zusätzlicher Anguss an das Pumpengehäuse vorgesehen werden, sodass die äußeren Abmessungen des Pumpengehäuses gegenüber einer Schraubenspindelpumpe ohne das Druckbegrenzungsventil nicht zunimmt. Darüber hinaus erfährt eine Schraubenspindelpumpe mit einem derart integrierten Druckbegrenzungsventil keine oder nur geringe Gewichtszunahme.
  • Bei der Schraubenspindelpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Druckkammer ebenfalls im Flanschabschnitt des Pumpengehäuses ausgeformt, wobei das Druckbegrenzungsventil unmittelbar in die Druckkammer mündet. Auf diese Weise bleibt die Wandstärke des Pumpengehäuses im Bereich der Druckkammer groß genug, um dem zu erwartenden Druck in der Druckkammer Stand zu halten, ohne dass hier zusätzliche Wandverstärkungen vorgenommen werden müssten.
  • Weiter vorteilhaft ist es, die Flanschplatte der Pumpe an einer solchen Stelle am Pumpengehäuse auszuformen, dass die Flanschplatte die Druckkammer wie ein Gürtel umgibt. Auf diese Weise wird die Gehäusewandung im Bereich der Druckkammer zusätzlich verstärkt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige begleitende Figur näher erläutert. Diese Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Schraubenspindelpumpe mit eingesetzter Spindel und eingebautem (integriertem) Druckbegrenzungsventil.
  • Das Pumpengehäuse 1 der Schraubenspindelpumpe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem Flanschabschnitt 2 zur Montage der Pumpe an einem nicht weiter dargestellten Bauteil und einem Spindelgehäuseabschnitt 4, das ein zum Flanschabschnitt 2 separates Gehäuseteil darstellt und mit dem Flanschabschnitt 2 verschraubt, verstemmt oder vernietet ist.
  • Im Flanschabschnitt 2 ist eine Druckkammer 6 ausgeformt, die über eine Verbindungsbohrung 8 mit einer Spindelkammer 10 innerhalb des Spindelgehäuseabschnitts 4 verbunden ist. Des Weiteren ist in axialer Verlängerung zur Verbindungsbohrung 8 eine Eingangsbohrung 12 im Flanschabschnitt 2 ausgebildet, die ebenfalls in die Druckkammer 6 einmündet und zu einer dem Spindelgehäuseabschnitt 4 gegenüberliegenden flanschartigen Außenseite des Flanschabschnitts 2 führt. An dieser Außenseite ist ein Pumpendeckel 14 aufgeschraubt, in dem ebenfalls eine Durchgangsbohrung 16 ausgeformt ist, die axial zur Verbindungsbohrung 8 und Eingangsbohrung 12 des Flanschabschnitts 2 ausgerichtet ist.
  • In die Bohrungen 8, 12, 16 ist der Schaft 18 einer Spindel 20 eingesetzt, derart, dass dieser in der Durchgangsbohrung 16 des Pumpendeckels 14 mittels eines Kugel-oder Wälzlagers 22 drehbar gelagert ist. Im Bereich der Eingangsbohrung 12 des Flanschabschnitts 2 ist der Spindelschaft 18 mit einem Dichtungsabschnitt 24 ausgeformt, der in dichtendem Gleiteingriff mit der Eingangsbohrung 12 des Flanschabschnitts 2 steht. Die Spindel 20 bildet schließlich einen Wendelabschnitt 26 aus, der in der Spindelkammer 10 des Spindelgehäuseabschnitts 4 aufgenommen ist. Die Druckkammer 6 im Flanschabschnitt 2 ist dabei dezentral bezüglich des Spindelschafts 18 ausgeformt, das heißt, die Druckkammer 6 bildet bezüglich des Spindelschafts 18 beziehungsweise der im Flanschabschnitt 2 ausgebildeten Verbindungsbohrung 8 einen radial ausgelagerten Abschnitt 6a. In diesem radial versetzten beziehungsweise ausgelagerten Abschnitt 6a mündet eine Auslassbohrung 27 der Schraubenspindelpumpe. Des Weiteren hat der Flanschabschnitt 2 eine daran angeformte ringförmige Flanschplatte 29, welche die Druckkammer 6 umgibt und dabei die Gehäusewand des Flanschabschnitts 2 verstärkt.
  • Ein Druckbegrenzungsventil 28 ist parallel zum Spindelschaft 18 in Höhe der Verbindungsbohrung 8 in den Flanschabschnitt 2 eingesetzt und mündet dabei in den radial versetzten beziehungsweise ausgelagerten Abschnitt 6a der Druckkammer 6. Im Konkreten bildet der Flanschabschnitt 2 in diesem Bereich eine Materialansammlung 2a, in welche die Druckkammer 6 innenseitig ausgeformt ist und welche zur Ausformung einer Druckbegrenzungsventilbohrung 30 koaxial zur Verbindungsbohrung 8 des Flanschabschnitts 2 geeignet ist. Demzufolge positioniert sich das Druckbegrenzungsventil 28 in einem Bereich zwischen dem Spindelgehäuseabschnitt 4 und der Flanschplatte 29 in etwa auf Höhe der Verbindungsbohrung 8 sowie koaxial zum Spindelschaft 18.
  • Das Druckbegrenzungsventil 28 besteht hierbei aus einem Ventilkörper 32 in Form eines Kolbens, dessen Kolbenspitze 34 auf einem Ventilsitz 36 dichtend aufsitzt, der im Pumpengehäuse 1, das heißt im Flanschabschnitt 2 ausgebildet ist. Der Ventilkörper 32 ist hierbei mittels einer Feder 38 auf den Ventilsitz 36 vorgespannt, deren Vorspannkraft über eine Stellschraube 40 einstellbar ist, der ebenfalls in den Flanschabschnitt 2 des Pumpengehäuses 1 eingeschraubt ist. Unterhalb des Ventilsitzes 32 ist eine im Wesentlichen senkrecht zum Druckbegrenzungsventil 28 in den Flanschabschnitt 2 eingebohrte Ablassbohrung 42 vorgesehen, die mit einem nicht weiter gezeigten Fluidtank verbunden ist. Sobald innerhalb der Druckkammer 6 ein über die Vorspannfeder 38 eingestellter Druck überschritten wird, öffnet das Druckbegrenzungsventil 28 und entspannt den Überdruck unmittelbar in den Fluidtank.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Lage und Ausrichtung des Druckbegrenzungsventils 28 nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Viel mehr könnte das Druckbegrenzungsventil 28 auch in Radialrichtung bezüglich der Verbindungsbohrung 8 in den Flanschabschnitt 2 eingesetzt sein, wobei in diesem Fall der Ventilkolben 32 des Druckbegrenzungsventils 28 eine parallel zur Verbindungsbohrung 8 verlaufende Druckentspannungsbohrung zwischen der Druckkammer 6 und einem Tankanschluss öffnet oder schließt. Auch ist es denkbar, das Druckbegrenzungsventil 28 oberhalb der Flanschplatte 26, das heißt zwischen der Flanschplatte 26 und dem Pumpendeckel 14 in den Flanschabschnitt 2 einzusetzen, wobei in diesem Fall die für die Anflanschfläche des Pumpendeckels 14 erforderliche Materialanhäufung des Flanschabschnitts 2 zum Einbau des Druckbegrenzungsventils 28 genutzt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Pumpengehäuse
    2
    Flanschabschnitt
    4
    Spindelgehäuseabschnitt
    6
    Druckkammer
    6a
    Ausgelagerter Kammerabschnitt
    8
    Verbindungsbohrung
    10
    Spindelkammer
    12
    Eingangsbohrung
    14
    Pumpendeckel
    16
    Durchgangsbohrung
    18
    Spindelschaft
    20
    Spindel
    22
    Wälzlager
    24
    Dichtungsabschnitt
    26
    Wendelabschnitt
    27
    Auslassbohrung
    28
    Druckbegrenzungsventil
    29
    Flanschplatte
    30
    Ventilbohrung
    32
    Ventilkörper
    34
    Kolbenspitze
    36
    Ventilsitz
    38
    Vorspannfeder
    40
    Stellschraube
    42
    Ablassbohrung

Claims (6)

  1. Schraubenspindelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), wobei das Pumpengehäuse (1) aus zumindest zwei separaten Gehäuseteilen besteht, nämlich einem Flanschabschnitt (2) und einem Spindelgehäuseabschnitt (4), die miteinander verschraubt, verstemmt oder vernietet sind, wobei zumindest eine Spindel (20) vorgesehen ist, deren Spindelschaft (18) durch eine Druckkammer (6) im Flanschabschnitt (2) hindurchgeführt ist und deren Wendelabschnitt (26) in eine Spindelkammer (10) ragt, die im Spindelgehäuseabschnitt (4) ausgebildet ist, wobei der Flanschabschnitt (2) zur Montage der Pumpe ausgeformt ist und wobei die Schraubenspindelpumpe mit einem integrierten Druckbegrenzungsventil (28) versehen ist, wobei
    - das Druckbegrenzungsventil (28) im Flanschabschnitt (2) des Pumpengehäuses (1) in dieses eingebaut ist,
    - die Druckkammer (6) im Flanschabschnitt (2) des Pumpengehäuses (1) ausgeformt ist und das Druckbegrenzungsventil (28) unmittelbar mit der Druckkammer (6) fluidverbunden ist, und
    - die Druckkammer (6) bezüglich der Spindel (20) dezentral ausgeformt ist und einen radial weiter ausladenden Abschnitt (6a) bildet, wobei der Flanschabschnitt (2) in diesem Bereich eine Materialansammlung (2a) bildet, in welche die Druckkammer (6) innenseitig ausgeformt ist, und wobei
    - das Druckbegrenzungsventil (28) in den bezüglich der Spindel (20) radial weiter ausladenden Abschnitt (6a) der Druckkammer (6) mündet.
  2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (28) mit einem Fluidtank verbunden ist, um einen Überdruck in der Druckkammer (6) in den Fluidtank zu entspannen.
  3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (28) im Wesentlichen parallel zur Spindel (20) ausgerichtet und co-axial zum Spindelschaft (18) in etwa auf dessen Höhe in den Flanschabschnitt (2) eingesetzt ist.
  4. Schraubenspindelpumpe nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass am Spindelschaft (18) ein Dichtungsabschnitt (24) ausgeformt ist, der mit dem Flanschabschnitt (2) am Eintritt in die Druckkammer (6) in Dicht-GleitEingriff ist und somit die Druckkammer (6) gegenüber der Atmosphäre abdichtet.
  5. Schraubenspindelpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Flanschplatte (26), die am Flanschabschnitt (2) des Pumpengehäuses (1) ausgeformt ist und die Druckkammer (6) ringscheibenförmig umgibt.
  6. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (28) im Bereich zwischen der Flanschplatte (26) und dem Spindelgehäuseabschnitt (4) in die Gehäusewand des Flanschabschnitts (2) eingesetzt ist.
EP10754884.4A 2009-11-28 2010-09-15 Schraubenspindelpumpe mit integriertem druckbegrenzungsventil Active EP2504578B2 (de)

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EP (1) EP2504578B2 (de)
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