EP3384132B1 - Schraubenspindelmaschine - Google Patents

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EP3384132B1
EP3384132B1 EP16793802.6A EP16793802A EP3384132B1 EP 3384132 B1 EP3384132 B1 EP 3384132B1 EP 16793802 A EP16793802 A EP 16793802A EP 3384132 B1 EP3384132 B1 EP 3384132B1
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EP
European Patent Office
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housing part
filling channel
spindle machine
middle housing
housing
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EP16793802.6A
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EP3384132A1 (de
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Markus Dr. Ing. Helpertz
Matthias Radermacher
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Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Brinkmann Pumpen KH Brinkmann GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—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
    • F04C2/14—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
    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/801—Wear plates

Definitions

  • the invention relates to a screw spindle machine with a metal housing middle part arranged between housing end caps, which forms a fluid chamber for receiving a plurality of screw spindles mounted in the housing end caps, an insert made of wear-resistant ceramic glued into the housing middle part, which forms a wear-resistant running surface for the screw spindles on the inner wall of the fluid chamber and delimiting an adhesive gap with the inner surface of the middle part of the housing, and with at least one filling channel leading from an outer surface of the middle part of the housing to the adhesive gap.
  • WO 2009/012837 A1 describes a screw machine of this kind, for example a screw pump or a screw compressor.
  • the middle part of the housing is formed from two half-shells made of metal that are firmly clamped together and each form one half of the fluid chamber.
  • the wear-resistant layer on the inner surface of the fluid chamber is formed by a glued-in silicon carbide insert.
  • the insert is held in the fluid chamber in such a way that it forms an adhesive gap with the middle part on its circumference, and adhesive is then pressed into the adhesive gap through the filling channel, so that the insert is held firmly in the middle part after the adhesive has set is.
  • the filling channel leads radially inwards from the peripheral surface of the middle part of the housing to the adhesive gap.
  • an eccentric screw pump in which the running surface for the screw spindles is formed by an insert made of flexible material is surrounded by an expansion space that can be expanded by means of a medium injected under pressure.
  • a filling channel which starts from an end of the middle part of the housing adjoining a housing end cap, serves to supply the medium.
  • the object of the invention is to create a screw spindle machine with improved leak protection.
  • the filling channel runs in the axial direction of the housing from an end face of the middle part of the housing to the area of the adhesive gap, which is then cut through by the filling channel.
  • a circumferential seal is provided between the end face of the middle part of the housing, which contains the opening of the filling channel, and the adjoining end cap of the housing, which seal is outside the cross section of the fluid chamber runs and also includes the opening of the filling channel, whereby a particularly effective sealing of the filling channel is achieved.
  • a half-shell 10 of a middle part 12 of a screw spindle machine is shown.
  • the half-shell 10 and a half-shell 14 complementary thereto ( 2 ) are made of cast metal and are assembled to form the complete central housing part 12 and connected to one another, for example by bolts.
  • the middle part of the housing can also be designed in one piece.
  • Formed inside the middle part 12 of the housing is a fluid chamber 16 which is continuous over its entire length and has a uniform cross section over its length.
  • the cross section of the fluid chamber 16 is formed by three overlapping circles, of which the middle one has a larger diameter than the other two circles.
  • the fluid chamber 16 accommodates three parallel, meshing screw spindles, the circumference of which corresponds to one of the three circles of the cross section.
  • the inner surface of the fluid chamber 16 is formed by an insert 18 made of wear-resistant ceramic, for example silicon carbide.
  • the insert 18 has an octagonal outer contour in cross-section and forms an adhesive gap 20 with an inner contour of the half-shells 10, 14 that is complementary thereto.
  • the adhesive gap 20 inside the middle part 12 of the housing has a slightly larger external cross section than at the opposite ends.
  • the housing middle part 12 has at each of its opposite ends a cylindrical centering section 22 for a housing end cap 24 adjoining the housing middle part tightly ( 3 ).
  • a cylindrical centering section 22 for a housing end cap 24 adjoining the housing middle part tightly ( 3 ).
  • a filling channel 26 which is at the height of the in Figures 1 and 2 left-hand apex of the fluid chamber 16 just outside the end of the adhesive gap 20 into the interior of the middle part 12 and then further inwards cuts the widened part of the adhesive gap, as in FIG 2 and 3 can be seen.
  • vent passage 28 which intersects the opposite apex of the fluid chamber 16.
  • both the opening of the filling channel 26 and the opening of the venting channel 28 lie outside the outer contour of the adhesive gap.
  • Circumferential seals 30 are arranged in the end faces of the housing middle part 12 and the associated end faces of the housing end caps 24, the seals 30 radially outside of the filling channel 26 and the ventilation channel 28, in the example shown also radially outside of the respective centering section 22.
  • the inner surface of the insert 18 forms an inner contour with corresponding bores 32 of the housing end caps 24 for receiving the screw spindles, not shown here, which are mounted in the housing end caps 24 in a pressure-tight manner.
  • FIG 4 shows an intermediate stage during the manufacture of the screw spindle machine.
  • locking blocks 34 are attached to the opposite end faces of the centering sections 22 here.
  • the open ends of the adhesive gap 20 are closed by these blocking blocks 34 .
  • the locking pads 34 Similar to the housing end caps 24, the locking pads 34 also have bores 36 for the screw spindles.
  • the adhesive gap 20 can be filled with adhesive via the filling channel 26, while the displaced air escapes via the ventilation channel 28.
  • the locking blocks 34 can be removed and the housing can be lowered in the in 3 complete the manner shown, a reliable sealing of the filling channel 26 and the ventilation channel 28 being achieved by the housing end caps 24 .

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelmaschine mit einem zwischen Gehäuseendkappen angeordneten Gehäusemittelteil aus Metall, das eine Fluidkammer zur Aufnahme mehrerer in den Gehäusesendkappen gelagerter Schraubenspindeln bildet, einem in das Gehäusemittelteil eingeklebten Einsatz aus verschleißfester Keramik, der an der Innenwand der Fluidkammer eine verschleißfeste Lauffläche für die Schraubenspindeln bildet und mit der Innenfläche des Gehäusemittelteils einen Klebstoffspalt begrenzt, und mit mindestens einem von einer Außenfläche des Gehäusemittelteils zu dem Klebstoffspalt führenden Befüllkanal.
  • In WO 2009/012837 A1 wird eine Schraubenspindelmaschine dieser Art, beispielsweise eine Schraubenspindelpumpe oder ein Schraubenspindelkompressor beschrieben. Das Gehäusemittelteil ist aus zwei fest miteinander verspannten Halbschalen aus Metall gebildet, die je eine Hälfte der Fluidkammer bilden. Die verschleißfeste Schicht an der Innenfläche der Fluidkammer wird durch einen eingeklebten Einsatz aus Siliziumcarbid gebildet. Bei der Herstellung wird der Einsatz so in der Fluidkammer gehalten, dass er auf seinem Umfang einen Klebstoffspalt mit dem Gehäusemittelteil bildet, und durch den Befüllkanal wird dann Klebstoff in den Klebstoffspalt eingepresst, so dass der Einsatz nach dem Abbinden des Klebstoffs fest in dem Gehäusemittelteil gehalten ist.
  • Der Befüllkanal führt von der Umfangsfläche des Gehäusemittelteils radial nach innen zu dem Klebstoffspalt.
  • Aus US 3 354 537 A ist eine Exzenterschneckenpumpe bekannt, bei der die Lauffläche für die Schraubenspindeln durch einen Einsatz aus nachgiebigem Material gebildet wird, der von einem Expansionsraum umgeben ist, der mittels eines unter Druck eingepressten Mediums expandiert werden kann. Zum zuführen es Mediums dient ein Befüllkanal, der von einem an eine Gehäuseendkappe angrenzenden Ende des Gehäusemittelteils ausgeht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenspindelmaschine mit verbesserter Leckagesicherheit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Schraubenspindelpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Befüllkanal von einem an eine Gehäuseendkappe angrenzenden Ende des Gehäusemittelteils ausgeht.
  • Das hat den Vorteil, dass im fertig montierten Zustand die äußere Öffnung des Befüllkanals durch die dortige Gehäuseendkappe abgedeckt wird, wodurch die Abdichtung des Befüllkanals erleichtert wird. Beispielsweise verläuft der Befüllkanal in Axialrichtung des Gehäuses von einer Stirnfläche des Gehäusemittelteils bis in den Bereich des Klebstoffspalts, der dann durch den Befüllkanal angeschnitten wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schraubenspindelmaschine werden Leckagen durch die verbesserte Abdichtung an der äußeren Öffnung des Befüllkanals zuverlässig unterbunden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Stirnseite des Gehäusemittelteils, das die Öffnung des Befüllkanals enthält, und der angrenzenden Gehäuseendkappe eine umlaufende Dichtung vorgesehen, die außerhalb des Querschnitts der Fluidkammer verläuft und auch die Öffnung des Befüllkanals einschließt, wodurch eine besonders wirksame Abdichtung des Befüllkanals erreicht wird.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht eines Teils eines Gehäuses einer Schraubenspindelmaschine;
    Fig. 2
    eine Stirnansicht eines Mittelteils des Gehäuses;
    Fig. 3
    einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2; und
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung analog zu Fig. 3, jedoch für einen Zustand während des Einklebens eines Einsatzes in das Gehäusemittelteil.
  • In Fig. 1 ist eine Halbschale 10 eines Gehäusemittelteils 12 einer Schraubenspindelmaschine dargestellt. Die Halbschale 10 und eine dazu komplementäre Halbschale 14 (Fig. 2) sind aus Metallguss hergestellt und werden zu dem kompletten Gehäusemittelteil 12 zusammengefügt und beispielsweise durch Bolzen miteinander verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann das Gehäusemittelteil auch einteilig ausgebildet sein. Im Inneren des Gehäusemittelteils 12 ist eine auf ganzer Länge durchgehende Fluidkammer 16 gebildet, die auf ihrer Länge einen einheitlichen Querschnitt aufweist. Wie deutlicher in Fig. 2 zu erkennen ist, wird der Querschnitt der Fluidkammer 16 durch drei einander überlappende Kreise gebildet, von denen der mittlere einen größeren Durchmesser hat als die beiden übrigen Kreise. Die Fluidkammer 16 nimmt bei der fertigen Schraubenspindelpumpe drei parallele, miteinander kämmende Schraubenspindeln auf, deren Umkreis jeweils einem der drei Kreise des Querschnitts entspricht.
  • Die Innenfläche der Fluidkammer 16 wird durch einen Einsatz 18 aus verschleißfester Keramik gebildet, beispielsweise aus Siliziumcarbid.
  • Der Einsatz 18 hat eine im Querschnitt achteckige Außenkontur und bildet mit einer dazu komplementären Innenkontur der Halbschalen 10, 14 einen Klebstoffspalt 20.
  • Wie in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet ist, hat der Klebstoffspalt 20 im Inneren des Gehäusemittelteils 12 einen etwas größeren Außenquerschnitt als an den entgegengesetzten Enden.
  • Das Gehäusemittelteil 12 weist an seinen entgegengesetzten Enden jeweils einen zylindrischen Zentrierabschnitt 22 für eine dicht an das Gehäusemittelteil anschließende Gehäuseendkappe 24 auf (Fig. 3). In Fig. 1 sieht man in der Stirnfläche des Zentrierabschnitts 22 ein Ende eines Befüllkanals 26, der in Höhe des in Fig. 1 und 2 linken Scheitels der Fluidkammer 16 dicht außerhalb des Endes des Klebstoffspalts 20 in das Innere des Gehäusemittelteils 12 führt und dann weiter innen den erweiterten Teil des Klebstoffspalts anschneidet, wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist.
  • An dem in Fig. 3 rechten Ende des Gehäuses ist auf entsprechende Weise ein Entlüftungskanal 28 angeordnet, der den entgegengesetzten Scheitel der Fluidkammer 16 anschneidet.
  • In den Stirnflächen des Gehäusemittelteils liegen sowohl die Öffnung des Befüllkanals 26 als auch die Öffnung des Entlüftungskanals 28 außerhalb der Außenkontur des Klebstoffspaltes.
  • In den Stirnflächen des Gehäusemittelteils 12 und den zugehörigen Stirnflächen der Gehäuseendkappen 24 sind umlaufende Dichtungen 30 angeordnet, die radial außerhalb des Befüllkanals 26 und des Entlüftungskanals 28 verlaufen, im gezeigten Beispiel auch radial außerhalb des jeweiligen Zentrierabschnitts 22.
  • Die Innenfläche des Einsatzes 18 bildet mit entsprechenden Bohrungen 32 der Gehäuseendkappen 24 eine Innenkontur zur Aufnahme der hier nicht gezeigten Schraubenspindeln, die in den Gehäuseendkappen 24 druckdicht gelagert sind.
  • Wenn während des Betriebs der Schraubenspindelmaschine unter hohem Druck stehendes Medium aus der Fluidkammer 16 durch die Fuge zwischen dem Gehäusemittelteil 12 und den Gehäuseendkappen 24 oder über Lunker im Gusswerkstoff in den Klebstoffspalt 20 eindringt, so wird dieses Fluid spätestens an den Dichtungen 30 zurückgehalten, so dass Leckagen zuverlässig vermieden werden können.
  • Fig. 4 zeigt ein Zwischenstadium während der Herstellung der Schraubenspindelmaschine. Anstelle der Gehäuseendkappen 24 sind hier Sperrklötze 34 an die entgegengesetzten Stirnflächen der Zentrierabschnitte 22 angesetzt. Durch diese Sperrklötze 34 werden die offenen Enden des Klebstoffspaltes 20 verschlossen. Ähnlich wie die Gehäuseendkappen 24 weisen auch die Sperrklötze 34 Bohrungen 36 für die Schraubenspindeln auf.
  • In dem in Fig. 4 gezeigten Zustand kann der Klebstoffspalt 20 über den Befüllkanal 26 mit Klebstoff befüllt werden, während die verdrängte Luft über den Entlüftungskanal 28 entweicht. Wenn der Klebstoff abgebunden hat, können die Sperrklötze 34 entfernt werden, und das Gehäuse lässt sich in der in Fig. 3 gezeigten Weise komplettieren, wobei durch die Gehäuseendkappen 24 eine zuverlässige Abdichtung des Befüllkanals 26 und des Entlüftungskanals 28 erreicht wird.

Claims (7)

  1. Schraubenspindelmaschine mit einem zwischen Gehäuseendkappen (24) angeordneten Gehäusemittelteil (12) aus Metall, das eine Fluidkammer (16) zur Aufnahme mehrerer in den Gehäuseendkappen (24) gelagerter Schraubenspindeln bildet, einem in das Gehäusemittelteil eingeklebten Einsatz (18) aus verschleißfester Keramik, der an der Innenwand der Fluidkammer (16) eine verschleißfeste Lauffläche für die Schraubenspindeln bildet und mit der Innenfläche des Gehäusemittelteils (12) einen Klebstoffspalt (20) begrenzt, und mit mindestens einem von einer Außenfläche des Gehäusemittelteils (12) zu dem Klebstoffspalt (20) führenden Befüllkanal (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Befüllkanal (26) von einem an eine Gehäuseendkappe (24) angrenzenden Ende des Gehäusemittelteils (12) ausgeht.
  2. Schraubenspindelmaschine nach Anspruch 1, bei der der Klebstoffspalt (20) im Inneren des Gehäusemittelteils (12) einen größeren Außenquerschnitt hat als an dessen entgegengesetzten Enden und bei der der Befüllkanal (26) den erweiterten Außenquerschnitt des Klebstoffspaltes (20) anschneidet.
  3. Schraubenspindelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Befüllkanal (26) von einer Stirnfläche eines Zentrierabschnitts (22) des Gehäusemittelteils (12) ausgeht, auf welchen die Gehäuseendkappe (24) aufgesteckt ist.
  4. Schraubenspindelmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem an dem Ende des Gehäusemittelteils (12), in dem sich der Befüllkanal (26) befindet, eine umlaufende Dichtung (30) vorgesehen ist, die das Ende des Fluidkanals (16) sowie auch den Befüllkanal (26) einschließt.
  5. Schraubenspindelmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem von einem an eine Gehäuseendkappe (24) angrenzenden Ende des Gehäusemittelteils (12) ein Entlüftungskanal (28) ausgeht, der mit dem Klebstoffspalt (20) in Verbindung steht.
  6. Schraubenspindelmaschine nach Anspruch 5, bei der der Befüllkanal (26) und der Entlüftungskanal (28) an entgegengesetzten Enden des Gehäusemittelteils (12) angeordnet sind.
  7. Schraubenspindelmaschine nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Befüllkanal (26) und der Entlüftungskanal (28) an entgegengesetzten Scheiteln der Fluidkammer (16) angeordnet sind.
EP16793802.6A 2015-11-30 2016-11-03 Schraubenspindelmaschine Active EP3384132B1 (de)

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