EP3196466A1 - Displacement pump - Google Patents
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- EP3196466A1 EP3196466A1 EP16207025.4A EP16207025A EP3196466A1 EP 3196466 A1 EP3196466 A1 EP 3196466A1 EP 16207025 A EP16207025 A EP 16207025A EP 3196466 A1 EP3196466 A1 EP 3196466A1
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Definitions
- the invention relates to a rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies, which are fixed end to associated shafts, wherein the shafts are each supported by a first, radially acting bearing and a second, radially and axially acting bearing, the bearing in receiving bores a unitarily manufactured housing are fitted, and wherein the shafts are coupled together by a synchronous transmission.
- Rotary positive displacement pumps have been known in the form of gear pumps since the early 17th century.
- the displacers are mounted on shafts which are stored outside a product section through which the product to be conveyed flows.
- the pump is driven externally by a motor which drives one of the shafts.
- the second shaft can be driven by the mutually meshing displacement body.
- this leads in particular in screw pumps to heavy wear of the displacer, which on the one hand reduces the life and on the other hand leads to a product load due to abrasion, which can not be tolerated especially when using the pump in the hygienic area.
- a hygienic area is to be understood in particular the food and cosmetics industry.
- the bearings of the shafts require particularly high demands from the pumps described. Because of the non-contact operation, the storage must be very stiff and low-play, to avoid unwanted contact with the displacer. At the same time, bearing must accommodate large axial forces in certain types of pumps, especially single-screw pumps. To meet these requirements, a certain axial distance is required between the radial and axial bearings, which determines the outer dimensions of the pumps. By this distance, the sufficient cooling and lubrication of the bearings is difficult especially at high speeds.
- the synchronous transmission is usually located outside of the bearings of the waves, which additionally increases the length of the pump.
- a rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies, which are fastened end side on associated shafts, wherein the shafts are respectively supported by a first, radially acting bearing and a second, radially and axially acting bearing , the bearings are fitted in receiving bores of a one-piece housing, and wherein the shafts are coupled together by a synchronous transmission, which is thereby developed, that the synchronous transmission between the respective bearings is arranged and has two intermeshing pinions whose diameter is greater than the axial spacing of the shafts, wherein the pinions each have a ring gear which is fixed on a support body, and wherein the largest outer diameter of the support body is smaller as the center distance of the waves.
- the corresponding structure of the pump has several advantages.
- the one-piece construction of the housing manufacturing and assembly tolerances of the housing parts are reduced to each other, so that the production of the pump is easier and safer.
- As a one-piece construction of the housing in the context of the invention is understood to mean any structure in which all the bearing bores of the shaft bearings are provided in the same part of the housing. This does not exclude that the housing includes other separate parts that do not include bearing bores.
- the length of the pump can be reduced because the synchronous transmission fits in the functionally required distance between the bearings.
- the synchronous transmission can additionally contribute to sufficient lubrication and cooling of the bearings by immersing the sprockets of the synchronous transmission circumferentially in an oil sump and deliver the oil in the direction of the bearings as oil mist. By positioning the oil sump between the bearings a uniform lubrication and cooling of all bearings is possible with minimal effort.
- the waves can be inserted with mounted support bodies through the bearing bores in the housing.
- the sprockets can be pushed through a separate housing opening between the bearings on the waves and attached to the support bodies.
- the support bodies are non-positively and / or positively secured on the shafts according to an embodiment of the invention. This is done for example by shrinking and / or a known feather key connection.
- the sprockets are fixed according to a development of the invention non-positively on the support bodies.
- the frictional connection makes it possible for the rotational orientation of the displacer each other at least one of the sprockets to loosen and twist on the support body.
- the sprockets can be freely rotated in a large angle range, preferably by one or more full revolutions with dissolved adhesion.
- the frictional attachment of the sprockets on the support bodies is carried out according to an exemplary embodiment of the invention by means of screwed clamping plates.
- the pump is a single-flow screw pump.
- FIG. 1 shows a pump 1 in a perspective view, which consists essentially of a drive section 2 and a product section 3. In the example shown, it is a hygienic single-spindle screw pump.
- the drive section 2 of the pump 1 has a drive shaft journal 4, with which the pump 1 can be coupled to a drive motor, not shown.
- the product section 3 of the pump 1 has a product inlet 5 and a product outlet 6. In the case of reversible operation of the pump 1, product feed 5 and product discharge 6 can be interchanged as a function of the conveying direction.
- the internal structure of the pump 1 is in the Figures 2 and 3 shown.
- two intermeshing displacement screws 7, 8 are arranged, which are driven by two parallel shafts 9, 10.
- the displacement screws 7.8 are attached to the shafts 9,10 and releasably secured to this, in the example shown by means of the screw 11,12.
- the shafts 9, 10 extend from the product section 3 into the drive section 2, where they are initially supported by radially acting needle bearings 13, 14 and by radial and axial angular contact ball bearings 15, 16.
- the angular contact ball bearings 15,16 consist in the illustrated example of three consecutively arranged bearings, which are described for clarity as a bearing.
- a synchromesh 17 is arranged with intermeshing pinions 18,19.
- the synchronizer 17 transmits the impressed on the drive shaft journal 4 in the shaft 10 movement on the shaft 9, so that the displacement screws 7 and 8 rotate synchronously in opposite directions.
- the bearings 13,14,15,16 must be constantly cooled.
- an oil bath 20 is provided in the drive section 2 of the pump 1.
- the pinions 18,19 dive into an oil sump and generate in the drive section 2 an oil mist, which enters the bearings 13,14,15,16 and lubricates and cools them at the same time.
- the shafts 9, 10 are sealed at the product-side end of the drive section 2 by shaft seals 21, 22 in order to prevent the escape of oil from the drive section 2.
- Another shaft seal 23 is provided for sealing the drive shaft journal 4.
- the assembly is carried out as follows: On the shafts 9, 10, the inner rings 28, 29 of the needle bearings 13, 14, support bodies 30, 31 for the pinions 18, 19 and the angular contact ball bearings 15, 16 are mounted prior to assembly. For this purpose, the inner rings 28,29 of the needle bearings 13,14 and the angular contact ball bearings 15,16 shrunk onto the shafts 9,10, while the support members 30,31 are fixed by feather key not shown on the shafts 9,10.
- the outer rings 35,36 of the needle bearings 13,14 are fixed with the associated needle cages 41,42 in corresponding mounting holes 37,38.
- the mounted on the shafts 9,10 parts 28,29,30,31,15,16 are dimensioned so that their outer diameters are all smaller than the axial distance of the shafts 9,10, so that the pre-mounted shafts through the mounting holes 24,25 can be inserted in the drive section 2 in the direction of the product section 3.
- the sprockets 39,40 are guided through a mounting hole 43 of the housing during insertion over the shafts 9,10.
- one or more fixing plates 46 are screwed.
- the synchromesh 17 is completely assembled.
- the sprockets 39,40 which were already placed when inserting the waves 9,10 loose on this, pushed onto the support body 30,31, where they sit with a tight fit and mesh with each other.
- the support body 30,31 on the side facing away from the product section 3 side stop shoulders 47,48. From the product section 3 side facing clamping plates are 49,50,51,52 set against the sprockets 39,40.
- the clamping plates 49,50,51,52 are each carried out approximately semi-annular and have end-side steps, so that two clamping plates can be assembled into a flush ring.
- the assembled rings are then fastened by means of screws to the support bodies 30,31 and press the sprockets 39,40 against the stop shoulders 47,48, whereby they are fixed non-positively.
- the product section 3 which is constructed from an intermediate flange 53 with product feed 5, a feed housing 54 and a closure flange 55 with product drain 6, adjoins the drive section 2 of the pump.
- the intermediate flange 53 is supported with a shoulder collar 56 on the housing 34 of the drive section 2, so that a leakage space 58 is formed between it and a drive-side wall 57.
- This leakage space 58 ensures that oil can escape from the drive section 2 in the event of failure of one of the shaft sealing rings 21, 22 from the pump without contaminating the conveyed product, which is particularly the case when using the pump in the hygiene sector, such as e.g. in the food or cosmetics industry, is of fundamental importance.
- the mechanical seals 61,62 are constructed identically, which is why only the mechanical seal 61 will be described here. All information applies equally to the mechanical seal 62.
- the mechanical seal 61 is constructed in two stages and therefore has a stationary portion 63 and two rotating sections 64,65.
- the first rotating portion 64 is seated on the drive side on the shaft 9 and is held by axially screwed into the shaft 9 and pins 66,67 axially and rotationally.
- the stationary portion 63 consists of two slip rings 68,69, which are supported by a spring ring 70 to each other.
- the unit of the two sliding rings 68,69 and the spring ring 70 are enclosed in a sleeve 71 which is inserted into the sealing seat 59 and here axially supported on a projection 72.
- the second rotating portion 65 in turn consists of a sliding ring 73, which is taken in a pot 74, which is placed on a step 75 of the shaft 9 and is clamped there by the displacement screw 7.
- drivers 76 are screwed, which prevent rotation of the slide ring 73 relative to the pot 74.
- the sliding ring 68 is pressed against the rotating portion 64 and the sliding ring 69 against the sliding ring 73, whereby they rest tightly against each other and seal the product space 77 against the leakage space 58.
- the slip rings 69 and 73 are made of product-compatible and low-wear material.
- a product compatible liquid which may be e.g. can be distilled water. This serves to cool the slip rings and the removal of possibly between the slip rings penetrating product components. Supply and removal of the liquid via channels in the wall 57, which are not shown for clarity.
- the sleeve 71 In order to prevent it sleeve 71 is pressed by the ambient pressure in the product space 77, whereby in the worst case impurities can get into the product, the sleeve 71 projects on the drive side beyond the wall 57 and there has a circumferential groove 78. In this groove 78 fingers 79,80 ( Fig. 5 ) of an inserted from the outside into the leakage chamber 58 locking plate 81 a. As a result, the sleeve 71 is locked axially, so that it can not be pressed into the product space.
- the groove 78 has an axial cut-out 82, which cooperates with a projection 83 of the locking plate 81 to secure the sleeve 71 against rotation.
- the locking plate 81 is in the FIG. 5 shown in more detail.
- the locking plate has two external fingers 79,80 and a central web 84, which are adapted to the groove bottom of the groove 78 in the contour. Overall, these include an angle of slightly more than 180 °, so that the fingers are 79.80 elastically bent during insertion of the locking plate 81 to the outside and then spring back to their original position.
- the elastic deformation is supported by slots 85,86, which when inserting the locking plate via locking screws 87 ( Fig. 4 ) to grab.
- a small tab 88 is provided, which is used to form the projection 83.
- a small plate 89 are attached to the tab 88, for example by spot welding.
- the tab 88 itself may be bent or crimped slightly out of the plane of the locking plate 81 to form the projection 83.
- a narrow strip is bent by about 90 ° and thus acts as engagement 90 for the leakage space 58. This leaves a sufficient gap to tighten the locking screws 87 after inserting the locking plate 81 with a key and thus the locking plate 81 to fix.
- the assembly and disassembly of the mechanical seals 61,62 is particularly simple and takes place with dismantled end flange 55 from the product side.
- the rotating portion 64 is guided from the product side on the shaft and pushed to the pins 66,67, which even before mounting the drive section 2 in threaded holes of the Shafts 9, 10 are screwed in.
- the stationary portion 63 is guided with the slip rings 68,69, the spring ring 70, and the sleeve 71 on the shaft 9 and pushed into the seal seat 59, wherein the sleeve 71 projects up to the circumferential groove 78 on the drive side of the wall 57 .
- the locking plate 81 is inserted into the leakage space 58, so that the fingers 79,80 and the web 84 engage in the groove 78.
- the sleeve is thereby aligned so that the projection 83 engages in the cutout 82 and thus secures the sleeve against rotation.
- the locking screws 87 are tightened to fix the locking plate.
- displacement screws 7, 8 are preferably aligned with one another prior to being pushed onto the shafts 9, 10, so that the corresponding threads mesh with one another.
- the displacement screws 7, 8 and the product-side ends of the shafts 9, 10 have shape-matching fitting elements, so that rotation of the displacement screws 7, 8 on the shafts 9, 10 is excluded.
- the positive connection is additionally secured by the screw 11,12.
- the displacement screws 7,8 can be placed on the shafts 9, 10 only by the positive locking in discrete angular positions, it is necessary to rotate the shafts 9, 10 against each other in order to set an optimum contactless alignment of the displacement screws 7, 8 to one another. This is important to avoid premature wear of the displacement screws 7.8.
- the clamping plates 49,50 are slightly loosened by the mounting hole 43 for the ring gear 39, so that the ring gear 39 can rotate on the support body 30. Then, the gap between the displacement screws 7, 8 is adjusted by turning. In the correct position of the displacement screws 7,8 to each other, the clamping plates 49,50 are tightened again, so that the ring gear 39 is fixed again rotatably.
- the end flange 55 is placed on the conveyor housing.
- the mounting opening is closed by a lid 91. Thereafter, the pump 1 is ready for use.
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Abstract
Eine rotierende außengelagerte Verdrängerpumpe mit wenigstens zwei synchron zueinander angetriebenen Verdrängerkörpern (7,8), welche endseitig auf zugeordneten Wellen (9,10) befestigt sind, wobei die Wellen (9,10) jeweils durch ein erstes, radial wirkendes Lager (13,14) und ein zweites, radial und axial wirkendes Lager (15,16) gelagert sind, und wobei die Wellen (9,10) durch ein Synchrongetriebe (17) miteinander gekoppelt sind, ist dadurch weitergebildet, dass die Lager in Aufnahmebohrungen eines einteilig gefertigten Gehäuses eingepasst sind und dass das Synchrongetriebe zwischen den jeweiligen Lagern angeordnet ist.A rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies (7, 8), which are fastened at the end to associated shafts (9, 10), the shafts (9, 10) being each supported by a first, radially acting bearing (13, 14) ) and a second, radially and axially acting bearing (15,16) are mounted, and wherein the shafts (9,10) by a synchronous transmission (17) are coupled together, is further developed in that the bearings in receiving bores of a one-piece housing are fitted and that the synchromesh between the respective camps is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine rotierende außengelagerte Verdrängerpumpe mit wenigstens zwei synchron zueinander angetriebenen Verdrängerkörpern, welche endseitig auf zugeordneten Wellen befestigt sind, wobei die Wellen jeweils durch ein erstes, radial wirkendes Lager und ein zweites, radial und axial wirkendes Lager gelagert sind, die Lager in Aufnahmebohrungen eines einteilig gefertigten Gehäuses eingepasst sind, und wobei die Wellen durch ein Synchrongetriebe miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies, which are fixed end to associated shafts, wherein the shafts are each supported by a first, radially acting bearing and a second, radially and axially acting bearing, the bearing in receiving bores a unitarily manufactured housing are fitted, and wherein the shafts are coupled together by a synchronous transmission.
Rotierende Verdrängerpumpen sind in Form von Zahnradpumpen seit dem frühen 17. Jhd. bekannt. In modernen Pumpen sind die Verdrängerkörper auf Wellen befestigt, welche außerhalb eines vom zu fördernden Produkt durchflossenen Produktabschnitts gelagert sind.Rotary positive displacement pumps have been known in the form of gear pumps since the early 17th century. In modern pumps, the displacers are mounted on shafts which are stored outside a product section through which the product to be conveyed flows.
Der Antrieb der Pumpe erfolgt von außen über einen Motor, welcher eine der Wellen antreibt. Die zweite Welle kann durch die miteinander kämmenden Verdrängerkörper angetrieben werden. Dies führt jedoch insbesondere bei Schraubenspindelpumpen zu starkem Verschleiß der Verdrängerkörper, welcher zum einen die Lebensdauer reduziert und zum anderen zu einer Produktbelastung durch Abrieb führt, welche insbesondere bei Einsatz der Pumpe im hygienischen Bereich nicht toleriert werden kann. Als hygienischer Bereich ist insbesondere die Lebensmittel- und Kosmetikindustrie zu verstehen.The pump is driven externally by a motor which drives one of the shafts. The second shaft can be driven by the mutually meshing displacement body. However, this leads in particular in screw pumps to heavy wear of the displacer, which on the one hand reduces the life and on the other hand leads to a product load due to abrasion, which can not be tolerated especially when using the pump in the hygienic area. As a hygienic area is to be understood in particular the food and cosmetics industry.
Es hat sich daher hauptsächlich eine Bauart der Pumpen durchgesetzt, bei welcher die zweite Welle über ein Synchrongetriebe mit der ersten Welle gekoppelt ist. Die Verdrängerkörper können dann so ausgelegt werden, dass sie berührungs- und praktisch verschleißfrei arbeiten.It has therefore prevailed mainly a type of pump in which the second shaft is coupled via a synchronous transmission with the first shaft. The displacers can then be designed so that they work contactless and practically wear-free.
An die Lagerung der Wellen sind bei den beschriebenen Pumpen besonders hohe Ansprüche zu stellen. Wegen der berührungslosen Arbeitsweise muss die Lagerung sehr steif und spielarm sein, um ungewollte Berührungen der Verdrängerkörper zu vermeiden. Gleichzeitig muss die Lagerung bei bestimmten Pumpentypen, insbesondere bei einflutigen Schraubenspindelpumpen, große Axialkräfte aufnehmen. Um diese Anforderungen zu erfüllen ist zwischen den radialen und axialen Lagerstellen ein gewisser axialer Abstand erforderlich, welcher die äußeren Dimensionen der Pumpen bestimmt. Durch diesen Abstand ist die ausreichende Kühlung und Schmierung der Lager insbesondere bei hohen Drehzahlen schwierig.The bearings of the shafts require particularly high demands from the pumps described. Because of the non-contact operation, the storage must be very stiff and low-play, to avoid unwanted contact with the displacer. At the same time, bearing must accommodate large axial forces in certain types of pumps, especially single-screw pumps. To meet these requirements, a certain axial distance is required between the radial and axial bearings, which determines the outer dimensions of the pumps. By this distance, the sufficient cooling and lubrication of the bearings is difficult especially at high speeds.
Das Synchrongetriebe ist zumeist außerhalb der Lagerstellen der Wellen angeordnet, was die Baulänge der Pumpe zusätzlich vergrößert. Es sind vereinzelt Pumpen bekannt, bei denen das Synchrongetriebe zwischen den Lagerstellen angeordnet ist. Da der Durchmesser der Ritzel des Getriebes größer ist als der Achsabstand der Wellen, können die Ritzel jedoch von keiner Seite durch die Lagerbohrungen in das Gehäuse eingebracht werden, so dass das Gehäuse zweiteilig aufgebaut werden muss, wobei die Lagerbohrungen für die Radiallager in einem Teil und die Lagerbohrungen für die Axiallager in dem anderen Teil vorgesehen sind. Wegen der geringen zulässigen Lagetoleranzen erhöht dieser Aufbau den Herstellungs- und Montageaufwand der Pumpe immens.The synchronous transmission is usually located outside of the bearings of the waves, which additionally increases the length of the pump. There are isolated pumps known in which the synchromesh between the bearings is arranged. Since the diameter of the pinion of the transmission is greater than the axial distance of the shafts, however, the pinions can not be introduced from any side through the bearing bores in the housing, so that the housing must be constructed in two parts, the bearing bores for the radial bearings in a part and the bearing bores for the thrust bearings are provided in the other part. Due to the low permissible position tolerances, this design increases the manufacturing and assembly costs of the pump immensely.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Pumpe bereitzustellen, welche insbesondere hinsichtlich der oben genannten Nachteile verbessert ist.It is therefore an object to provide a pump which is improved in particular with regard to the abovementioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine rotierende außengelagerte Verdrängerpumpe mit wenigstens zwei synchron zueinander angetriebenen Verdrängerkörpern, welche endseitig auf zugeordneten Wellen befestigt sind, wobei die Wellen jeweils durch ein erstes, radial wirkendes Lager und ein zweites, radial und axial wirkendes Lager gelagert sind, die Lager in Aufnahmebohrungen eines einteilig gefertigten Gehäuses eingepasst sind, und wobei die Wellen durch ein Synchrongetriebe miteinander gekoppelt sind, welche dadurch weitergebildet ist, dass das Synchrongetriebe zwischen den jeweiligen Lagern angeordnet ist und zwei miteinander kämmende Ritzel aufweist, deren Durchmesser größer ist als der Achsabstand der Wellen, wobei die Ritzel jeweils einen Zahnkranz aufweisen, welcher auf einem Tragkörper befestigt ist, und wobei der größte Außendurchmesser der Tragkörper kleiner ist als der Achsabstand der Wellen.This object is achieved according to the invention by a rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies, which are fastened end side on associated shafts, wherein the shafts are respectively supported by a first, radially acting bearing and a second, radially and axially acting bearing , the bearings are fitted in receiving bores of a one-piece housing, and wherein the shafts are coupled together by a synchronous transmission, which is thereby developed, that the synchronous transmission between the respective bearings is arranged and has two intermeshing pinions whose diameter is greater than the axial spacing of the shafts, wherein the pinions each have a ring gear which is fixed on a support body, and wherein the largest outer diameter of the support body is smaller as the center distance of the waves.
Der entsprechende Aufbau der Pumpe bringt mehrere Vorteile. Durch den einteiligen Aufbau des Gehäuses werden Fertigungs- und Montagetoleranzen der Gehäuseteile zueinander reduziert, so dass die Herstellung der Pumpe einfacher und sicherer wird. Als einteiliger Aufbau des Gehäuses im Sinne der Erfindung ist dabei jeder Aufbau zu verstehen, bei dem alle Lagerbohrungen der Wellenlager in dem selben Teil des Gehäuses vorgesehen sind. Dies schließt nicht aus, dass das Gehäuse weitere separate Teile umfasst, welche keine Lagerbohrungen beinhalten.The corresponding structure of the pump has several advantages. The one-piece construction of the housing manufacturing and assembly tolerances of the housing parts are reduced to each other, so that the production of the pump is easier and safer. As a one-piece construction of the housing in the context of the invention is understood to mean any structure in which all the bearing bores of the shaft bearings are provided in the same part of the housing. This does not exclude that the housing includes other separate parts that do not include bearing bores.
Gleichzeitig kann die Baulänge der Pumpe verringert werden, da das Synchrongetriebe in den funktionsbedingt erforderlichen Abstand zwischen den Lagerstellen passt. Das Synchrongetriebe kann zusätzlich zur ausreichenden Schmierung und Kühlung der Lager beitragen, indem die Ritzel des Synchrongetriebes umlaufend in einen Ölsumpf eintauchen und das Öl in Richtung der Lager als Ölnebel abgeben. Durch die Positionierung des Ölsumpfes zwischen den Lagerstellen wird eine gleichmäßige Schmierung und Kühlung aller Lager mit minimalem Aufwand ermöglicht.At the same time, the length of the pump can be reduced because the synchronous transmission fits in the functionally required distance between the bearings. The synchronous transmission can additionally contribute to sufficient lubrication and cooling of the bearings by immersing the sprockets of the synchronous transmission circumferentially in an oil sump and deliver the oil in the direction of the bearings as oil mist. By positioning the oil sump between the bearings a uniform lubrication and cooling of all bearings is possible with minimal effort.
Dadurch, dass der größte Außendurchmesser der Tragkörper kleiner ist als der Achsabstand der Wellen, können die Wellen mit montierten Tragkörpern durch die Lagerbohrungen in das Gehäuse eingeschoben werden. Die Zahnkränze können durch eine separate Gehäuseöffnung zwischen den Lagerstellen über die Wellen geschoben und auf den Tragkörpern befestigt werden.The fact that the largest outer diameter of the support body is smaller than the axial distance of the shafts, the waves can be inserted with mounted support bodies through the bearing bores in the housing. The sprockets can be pushed through a separate housing opening between the bearings on the waves and attached to the support bodies.
Die Tragkörper sind gemäß einer Ausführung der Erfindung kraft- und/oder formschlüssig auf den Wellen befestigt. Dies erfolgt beispielsweise durch Aufschrumpfen und/oder eine bekannte Passfederverbindung.The support bodies are non-positively and / or positively secured on the shafts according to an embodiment of the invention. This is done for example by shrinking and / or a known feather key connection.
Die Zahnkränze sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kraftschlüssig an den Tragkörpern befestigt. Die kraftschlüssige Verbindung ermöglicht es, zur rotatorischen Ausrichtung der Verdrängerkörper zueinander wenigstens einen der Zahnkränze zu lockern und auf dem Tragkörper zu verdrehen. Dabei können die Zahnkränze bei gelöstem Kraftschluss bevorzugt in einem großen Winkelbereich frei verdreht werden, besonders bevorzugt um eine oder mehrere volle Umdrehungen.The sprockets are fixed according to a development of the invention non-positively on the support bodies. The frictional connection makes it possible for the rotational orientation of the displacer each other at least one of the sprockets to loosen and twist on the support body. In this case, the sprockets can be freely rotated in a large angle range, preferably by one or more full revolutions with dissolved adhesion.
Die kraftschlüssige Befestigung der Zahnkränze auf den Tragkörpern erfolgt gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mittels verschraubter Klemmbleche.The frictional attachment of the sprockets on the support bodies is carried out according to an exemplary embodiment of the invention by means of screwed clamping plates.
In einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpe eine einflutige Schraubenspindelpumpe.In an exemplary embodiment of the invention, the pump is a single-flow screw pump.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einiger beispielhafter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
Figur 1 : eine Pumpe gemäß eines Aspekts der Erfindung, -
Figur 2 : eine horizontale Schnittdarstellung einer Pumpe gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung, -
Figur 3 : eine vertikale Schnittdarstellung einer Pumpe gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung, -
Figur 4 : einen horizontalen Schnitt durch die Abdichtung des Produktabschnitts einer Pumpe, -
Figur 5 : ein Sicherungsblech einer Pumpe.
-
FIG. 1 a pump according to one aspect of the invention, -
FIG. 2 FIG. 3 is a horizontal sectional view of a pump according to another aspect of the invention. FIG. -
FIG. 3 FIG. 3 is a vertical sectional view of a pump according to another aspect of the invention. FIG. -
FIG. 4 : a horizontal section through the sealing of the product section of a pump, -
FIG. 5 : a lock washer of a pump.
Der Antriebsabschnitt 2 der Pumpe 1 weist einen Antriebswellenzapfen 4 auf, mit welchem die Pumpe 1 an einen nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt werden kann. Der Produktabschnitt 3 der Pumpe 1 weist einen Produktzufluss 5 und eine Produktabfluss 6 auf. Bei reversiblem Betrieb der Pumpe 1 können dabei Produktzufluss 5 und Produktabfluss 6 in Abhängigkeit von der Förderrichtung vertauscht sein.The
Der innere Aufbau der Pumpe 1 ist in den
Die Wellen 9,10, erstrecken sich aus dem Produktabschnitt 3 in den Antriebsabschnitt 2, wo sie zunächst durch radial wirkende Nadellager 13,14 und durch radial und axial wirkende Schrägkugellager 15,16 gelagert sind. Die Schrägkugellager 15,16 bestehen im dargestellten Beispiel aus jeweils drei hintereinander angeordneten Lagern, welche der Übersichtlichkeit halber als ein Lager beschrieben werden. Zwischen den Lagern 13,14 und 15,16 ist ein Synchrongetriebe 17 mit ineinander kämmenden Ritzeln 18,19 angeordnet. Das Synchrongetriebe 17 überträgt die über den Antriebswellenzapfen 4 in die Welle 10 eingeprägte Bewegung auf die Welle 9, so dass sich die Verdrängerschrauben 7 und 8 synchron gegensinnig drehen.The
An die Lager 13,14,15,16 und das Synchrongetriebe 17 einer einflutigen Schraubenspindelpumpe 1 sind besonders hohe Anforderungen zu stellen. Die Verdrängerschrauben 7,8 greifen berührungslos mit minimalem Spalt ineinander, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Um eine Berührung der Verdrängerschrauben 7,8 zu vermeiden, durch welche diese zerstört werden können, müssen daher sowohl das Synchrongetriebe 17 als auch die Lagerung extrem steif und spielarm sein. Zudem wirken durch den einflutigen Aufbau insbesondere bei hohen Förderraten und hochviskosen bzw. pastösen Produkten hohe Axialkräfte auf die Wellen 9,10, welche durch die Schrägkugellager 15,16 aufgenommen werden müssen.To the
Um die hohen Belastungen aushalten zu können müssen die Lager 13,14,15,16 ständig gekühlt werden. Dazu ist im Antriebsabschnitt 2 der Pumpe 1 ein Ölbad 20 vorgesehen. Die Ritzel 18,19 tauchen dabei in einen Ölsumpf ein und erzeugen in dem Antriebsabschnitt 2 einen Ölnebel, welcher in die Lager 13,14,15,16 eintritt und diese gleichzeitig schmiert und kühlt.To be able to withstand the high loads, the
Die Wellen 9,10 sind am produktseitigen Ende des Antriebsabschnitts 2 durch Wellendichtringe 21,22 abgedichtet, um einen Austritt von Öl aus dem Antriebsabschnitt 2 zu verhindern. Ein weiterer Wellendichtring 23 ist zur Abdichtung des Antriebswellenzapfens 4 vorgesehen.The
Bei der Montage der Pumpe 1 ergibt sich die Schwierigkeit, dass der Durchmesser der Ritzel 18,19 funktionsbedingt größer ist als der Achsabstand der Wellen 9,10, während der Durchmesser der Aufnahmebohrungen 24,25 für die Außenringe 26,27 der Schrägkugellager 15,16 kleiner als der Achsabstand der Wellen 9,10 sein muss. Die Wellen 9,10 lassen sich somit nicht mit montierten Ritzeln 18,19 durch die Aufnahmebohrungen 24,25 in den Antriebsabschnitt 2 der Pumpe 1 einführen.When mounting the
Daher erfolgt die Montage wie folgt: Auf die Wellen 9,10 werden vor der Montage die Innenringe 28,29 der Nadellager 13,14, Tragkörper 30,31 für die Ritzel 18,19 sowie die Schrägkugellager 15,16 montiert. Dazu werden die Innenringe 28,29 der Nadellager 13,14 sowie die Schrägkugellager 15,16 auf die Wellen 9,10 aufgeschrumpft, während die Tragkörper 30,31 durch nicht dargestellte Passfederverbindungen auf den Wellen 9,10 fixiert werden.Therefore, the assembly is carried out as follows: On the
In dem Gehäuse 34 des Antriebsabschnitts 2 werden die Außenringe 35,36 der Nadellager 13,14 mit den dazugehörigen Nadelkäfigen 41,42 in entsprechenden Aufnahmebohrungen 37,38 fixiert.In the
Die auf den Wellen 9,10 montierten Teile 28,29,30,31,15,16 sind so bemessen, dass ihre Außendurchmesser alle kleiner sind als der Achsabstand der Wellen 9,10, so dass die vormontierten Wellen durch die Aufnahmebohrungen 24,25 in Richtung des Produktabschnitts 3 in den Antriebsabschnitt 2 eingeschoben werden können. Dabei werden die Zahnkränze 39,40 durch eine Montageöffnung 43 des Gehäuses während des Einschiebens über die Wellen 9,10 geführt. Zum axialen Fixieren der Wellen 9,10 und der Schrägkugellager 15,16 werden dann ein oder mehrere Fixierbleche 46 aufgeschraubt.The mounted on the
Nachdem die Wellen 9,10 durch Fixieren der Schrägkugellager 15,16 axial spielfrei gelagert sind, wird im nächsten Schritt das Synchrongetriebe 17 fertig montiert. Dazu werden die Zahnkränze 39,40, die schon beim Einschieben der Wellen 9,10 lose über diese gelegt wurden, auf die Tragkörper 30,31 geschoben, wo sie mit enger Passung aufsitzen und miteinander kämmen. Dazu weisen die Tragkörper 30,31 auf der vom Produktabschnitt 3 abgewandten Seite Anschlagschultern 47,48 auf. Von der dem Produktabschnitt 3 zugewandten Seite werden dann Klemmbleche 49,50,51,52 gegen die Zahnkränze 39,40 gesetzt. Die Klemmbleche 49,50,51,52 sind jeweils etwa halbringförmig ausgeführt und weise endseitige Stufen auf, so dass jeweils zwei Klemmbleche zu einem bündigen Ring zusammengesetzt werden können. Die zusammengesetzten Ringe werden dann mittels Schrauben an den Tragkörpern 30,31 befestigt und pressen die Zahnkränze 39,40 gegen die Anschlagschultern 47,48, wodurch diese kraftschlüssig fixiert werden.After the
Dadurch dass die Aufnahmebohrungen 24,25 der Schrägkugellager 15,16 und die Aufnahmebohrungen 35,36 der Nadellager 13,14 koaxial in das einteilig gefertigte Gehäuse 34 eingebracht werden können, ist die Fertigung mit sehr geringem Spiel möglich, wobei insbesondere die Gefahr eines radialen Versatzes der einzelnen Aufnahmebohrungen 24,25,35,36 zueinander reduziert ist.The fact that the receiving bores 24,25 of the angular
An den Antriebsabschnitt 2 der Pumpe schließt sich der Produktabschnitt 3 an, welcher aus einem Zwischenflansch 53 mit Produktzufluss 5, einem Fördergehäuse 54 und einem Abschlussflansch 55 mit Produktabfluss 6 aufgebaut ist. Der Zwischenflansch 53 stützt sich mit einem Ansatzkragen 56 am Gehäuse 34 des Antriebsabschnitts 2 ab, so dass sich zwischen diesem und einer antriebsseitigen Wandung 57 ein Leckageraum 58 bildet. Durch diesen Leckageraum 58 ist sichergestellt, dass Öl aus dem Antriebsabschnitt 2 bei Versagen eines der Wellendichtringe 21,22 aus der Pumpe austreten kann, ohne das geförderte Produkt zu kontaminieren, was insbesondere beim Einsatz der Pumpe im Hygienebereich, wie z.B. in der Lebensmittel- oder Kosmetikindustrie, von elementarer Bedeutung ist.The product section 3, which is constructed from an
Die Wellen 9,10 ragen durch Dichungssitze 59,60 in der Wandung 57 in den Produktbereich und werden beim Durchtritt durch die Wandung 57 durch Gleitringdichtungen 61,62 abgedichtet, welche der Übersichtlichkeit halber in den
Die Gleitringdichtungen 61,62 sind identisch aufgebaut, weswegen hier nur die Gleitringdichtung 61 beschreiben wird. Alle Angaben gelten gleichermaßen auch für die Gleitringdichtung 62.The mechanical seals 61,62 are constructed identically, which is why only the mechanical seal 61 will be described here. All information applies equally to the
Die Gleitringdichtung 61 ist zweistufig aufgebaut und weist daher einen stationären Abschnitt 63 sowie zwei rotierende Abschnitte 64,65 auf. Der erste rotierende Abschnitt 64 sitzt antriebsseitig auf der Welle 9 und wird durch in die Welle 9 eingeschraubte Stifte 66,67 axial und rotatorisch gehalten. Der stationäre Abschnitt 63 besteht aus zwei Gleitringen 68,69, welche sich durch einen Federring 70 aneinander abstützen. Die Einheit aus den beiden Gleitringen 68,69 und dem Federring 70 sind in einer Hülse 71 eingefasst, welche in den Dichtsitz 59 eingesetzt ist und sich hier axial an einem Vorsprung 72 abstützt.The mechanical seal 61 is constructed in two stages and therefore has a
Der zweite rotierende Abschnitt 65 besteht wiederum aus einem Gleitring 73, welcher in einem Topf 74 gefasst ist, welcher auf eine Stufe 75 der Welle 9 aufgesetzt ist und dort durch die Verdrängerschraube 7 festgeklemmt wird. In den Topf 74 sind Mitnehmer 76 eingeschraubt, welche ein Verdrehen des Gleitrings 73 gegenüber dem Topf 74 verhindern.The second
Durch die Kraft des Federrings 70 wird der Gleitring 68 gegen den rotierenden Abschnitt 64 und der Gleitring 69 gegen den Gleitring 73 gedrückt, wodurch diese eng aneinander anliegen und den Produktraum 77 gegen den Leckageraum 58 abdichten. Dabei sind insbesondere die Gleitringe 69 und 73 aus produktverträglichem und verschleißarmen Material gefertigt.Due to the force of the
Der Zwischenraum zwischen den Gleitringen 68,69,73 und der Welle 9 wird durch eine produktverträgliche Flüssigkeit gespült, bei der es sich z.B. um destilliertes Wasser handeln kann. Dies dient der Kühlung der Gleitringe und dem Abtransport ggf. zwischen den Gleitringen durchtretender Produktbestandteile. Zu- und Abtransport der Flüssigkeit erfolgt über Kanäle in der Wandung 57, welche der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.The space between the slip rings 68,69,73 and the
Im Betrieb der Pumpe 1 kann es dazu kommen, dass in dem Produktraum 77 Unterdruck herrscht. Um zu verhindern, dass sie Hülse 71 durch den Umgebungsdruck in den Produktraum 77 gedrückt wird, wodurch schlimmstenfalls Verunreinigungen in das Produkt gelangen können, ragt die Hülse 71 antriebsseitig über die Wandung 57 hinaus und weist dort eine umlaufende Nut 78 auf. In diese Nut 78 greifen Finger 79,80 (
An einer Stelle weist die Nut 78 eine axiale Ausfräsung 82 auf, welche mit einem Vorsprung 83 des Sicherungsblechs 81 zusammenwirkt, um die Hülse 71 gegen Verdrehen zu sichern.At one point, the
Das Sicherungsblech 81 ist in der
Am freien Ende des Sicherungsblechs 81 ist ein schmaler Streifen um etwa 90° umgebogen und fungiert somit als Eingreifschutz 90 für den Leckageraum 58. Dabei verbleibt ein ausreichender Spalt, um die Sicherungsschrauben 87 nach dem Einschub des Sicherungsblechs 81 mit einem Schlüssel festzuziehen und somit das Sicherungsblech 81 zu fixieren.At the free end of the locking
Die Montage und Demontage der Gleitringdichtungen 61,62 ist besonders einfach und erfolgt bei demontiertem Abschlussflansch 55 von der Produktseite her.The assembly and disassembly of the
Der rotierende Abschnitt 64 von der Produktseite her auf die Welle geführt und bis auf die Stifte 66,67 geschoben, welche schon vor der Montage des Antriebsabschnitts 2 in Gewindebohrungen der Wellen 9,10 eingeschraubt werden. Dann wird der stationäre Abschnitt 63 mit den Gleitringen 68,69, dem Federring 70, und der Hülse 71 über die Welle 9 geführt und bis in den Dichtungssitz 59 geschoben, wobei die Hülse 71 bis zu der umlaufenden Nut 78 antriebsseitig aus der Wandung 57 hervorragt. Als nächstes wird das Sicherungsblech 81 in den Leckageraum 58 eingeschoben, so dass die Finger 79,80 und der Steg 84 in die Nut 78 eingreifen. Die Hülse wird dabei so ausgerichtet dass der Vorsprung 83 in die Ausfräsung 82 eingreift und so die Hülse gegen Verdrehen sichert. Nach vollständigem Einschieben des Sicherungsblechs werden die Sicherungsschrauben 87 angezogen um das Sicherungsblech zu fixieren.The rotating portion 64 is guided from the product side on the shaft and pushed to the
Abschließend wird der rotierende Abschnitt 65 mit dem Topf 74 und dem Gleitring 73 bis zu der Stufe 75 auf die Welle 9 geschoben. Durch montieren der Verdrängerschrauben 7,8 werden die Gleitringdichtungen 61,62 fixiert.Finally, the rotating
Bei der Montage der Verdrängerschrauben 7,8 werden diese bevorzugt vor dem Aufschieben auf die Wellen 9,10 zueinander ausgerichtet, so dass die entsprechenden Gewindegänge ineinandergreifen. Die Verdrängerschrauben 7,8 und die Produktseitigen Enden der Wellen 9,10 weisen formkomplementäre Passelemente auf, so dass ein Verdrehen der Verdrängerschrauben 7,8 auf den Wellen 9,10 ausgeschlossen ist. Der Formschluss wird durch die Verschraubungen 11,12 zusätzlich gesichert.During assembly of the displacement screws 7, 8, these are preferably aligned with one another prior to being pushed onto the
Da die Verdrängerschrauben 7,8 durch den Formschluss nur in diskreten Winkelpositionen auf den Wellen 9,10 aufgesetzt werden können ist es erforderlich, die Wellen 9,10 gegeneinander zu verdrehen, um eine optimale berührungslose Ausrichtung der Verdrängerschrauben 7,8 zueinander einzustellen. Diese ist wichtig um einen vorzeitigen Verschleiß der Verdrängerschrauben 7,8 zu vermeiden.Since the displacement screws 7,8 can be placed on the
Dazu werden durch die Montageöffnung 43 die Klemmbleche 49,50 für den Zahnkranz 39 etwas gelockert, so dass sich der Zahnkranz 39 auf dem Tragkörper 30 verdrehen kann. Dann wird der Spalt zwischen den Verdrängerschrauben 7,8 durch Verdrehen eingestellt. Bei korrekter Lage der Verdrängerschrauben 7,8 zueinander werden die Klemmbleche 49,50 wieder angezogen, so dass der Zahnkranz 39 wieder drehfest fixiert ist.For this purpose, the clamping
Nach der Justage der Verdrängerschrauben 7,8 wird der Abschlussflansch 55 auf das Fördergehäuse aufgesetzt. Am Antriebsabschnitt 2 der Pumpe wird die Montageöffnung durch einen Deckel 91 verschlossen. Danach ist die Pumpe 1 einsatzbereit.After adjusting the displacement screws 7.8, the
- 1:1:
- Pumpepump
- 2:2:
- Antriebsabschnittdriving section
- 3:3:
- Produktabschnittproduct section
- 4:4:
- AntriebswellenzapfenDrive shaft journal
- 5:5:
- Produktzuflussproduct inlet
- 6:6:
- Produktabflussproduct runoff
- 7,8:7,8:
- VerdrängerschraubenVerdrängerschrauben
- 9,10:9.10:
- Wellenwaves
- 11,12:11.12:
- Verschraubungenfittings
- 13,14:13.14:
- Nadellagerneedle roller bearings
- 15,16:15.16:
- SchrägkugellagerAngular contact ball bearings
- 17:17:
- Synchrongetriebesynchromesh
- 18,19:18.19:
- Ritzelpinion
- 20:20:
- Ölbadoil bath
- 21,22,23:21,22,23:
- WellendichtringeShaft seals
- 24,25:24.25:
- Aufnahmebohrungen (Schrägkugellager)Receiving bores (angular contact ball bearings)
- 26,27:26.27:
- Außenringe (Schrägkugellager)Outer rings (angular contact ball bearings)
- 28,29:28.29:
- Innenringe (Nadellager)Inner rings (needle roller bearings)
- 30,31:30.31:
- Tragkörpersupporting body
- 32,33:32.33:
- Innenringe (Schrägkugellager)Inner rings (angular contact ball bearings)
- 34:34:
- Gehäusecasing
- 35,36:35.36:
- Außenringe (Nadellager)Outer rings (needle roller bearings)
- 37,38:37.38:
- Aufnahmebohrungen (Nadellager)Receiving bores (needle roller bearings)
- 39,40:39.40:
- ZahnkränzeCassettes
- 41,42:41.42:
- Nadelkäfigeneedle cages
- 43:43:
- Montageöffnungmounting hole
- 44,45:44.45:
- Kugelkäfigeball cages
- 46:46:
- FixierblechFixing plate
- 47,48:47.48:
- Anschlagschulternstop shoulders
- 49,50,51,52:49,50,51,52:
- Klemmblecheclamping plates
- 53:53:
- ZwischenflanschWafer
- 54:54:
- Fördergehäuseconveyor housing
- 55:55:
- Abschlussflanschend flange
- 56:56:
- Ansatzkragenneck collar
- 57:57:
- Wandungwall
- 58:58:
- Leckageraumleakage chamber
- 59,60:59.60:
- Dichtungssitzeseal seats
- 61,62:61.62:
- GleitringdichtungenMechanical seals
- 63:63:
- stationärer Abschnittstationary section
- 64,65:64.65:
- rotierende Abschnitterotating sections
- 66,67:66.67:
- Stiftepencils
- 68,69:68.69:
- GleitringeGlide
- 70:70:
-
Federring 45
Spring washer 45 - 71:71:
- Hülseshell
- 72:72:
- Vorsprunghead Start
- 73:73:
- Gleitringsliding ring
- 74:74:
- Topfpot
- 75:75:
- Stufestep
- 76:76:
- Mitnehmertakeaway
- 77:77:
- Produktraumproduct space
- 78:78:
-
Nut 5
Groove 5 - 79,80:79.80:
- Fingerfinger
- 81:81:
- SicherungsblechLocking plate
- 82:82:
- Ausfräsungcountersink
- 83:83:
- Vorsprunghead Start
- 84:84:
- Stegweb
- 85,86:85.86:
- Langlöcherslots
- 87:87:
- Sicherungsschraubenlocking screws
- 88:88:
- Lascheflap
- 89:89:
- Blechsheet
- 90:90:
- EingreifschutzTrap guard
- 91:91:
- Deckelcover
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Synchrongetriebe (17) zwischen den jeweiligen Lagern (13,14,15,16) angeordnet ist und zwei miteinander kämmende Ritzel (18,19) aufweist, deren Durchmesser größer ist als der Achsabstand der Wellen (9,10), wobei
die Ritzel (18,19) jeweils einen Zahnkranz (39,40) aufweisen, welcher auf einem Tragkörper (30,31) befestigt ist, und wobei der größte Außendurchmesser der Tragkörper (30,31) kleiner ist als der Achsabstand der Wellen (9,10).Rotating externally mounted positive displacement pump with at least two synchronously driven displacement bodies (7, 8), which are fastened at the end to associated shafts (9, 10), wherein the shafts (9, 10) are each supported by a first, radially acting bearing (13, 14). and a second, radially and axially acting bearing (15,16) are mounted, the bearings (13,14,15,16) in receiving bores (24,25,37,38) of a one-piece manufactured housing (34) are fitted, and the shafts (9, 10) being coupled to one another by a synchronous transmission (17),
characterized in that
the synchronous transmission (17) is arranged between the respective bearings (13, 14, 15, 16) and has two meshing pinions (18, 19) whose diameter is greater than the axial spacing of the shafts (9, 10),
the pinions (18, 19) each have a toothed rim (39, 40) which is fastened on a carrier body (30, 31), and wherein the largest external diameter of the carrier bodies (30, 31) is smaller than the center distance of the shafts (9, 9) , 10).
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