EP3653880B1 - Rotierende pumpe mit gleitringdichtung - Google Patents

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EP3653880B1
EP3653880B1 EP19206938.3A EP19206938A EP3653880B1 EP 3653880 B1 EP3653880 B1 EP 3653880B1 EP 19206938 A EP19206938 A EP 19206938A EP 3653880 B1 EP3653880 B1 EP 3653880B1
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EP
European Patent Office
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shaft
wall
pump
seal
product
Prior art date
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EP19206938.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3653880A1 (de
Inventor
Benjamin Steinig
René Linck
Torben Hahn
Jörn Ahrens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fristam Pumpen Schaumburg GmbH
Original Assignee
Fristam Pumpen Schaumburg GmbH
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=68426321&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3653880(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Fristam Pumpen Schaumburg GmbH filed Critical Fristam Pumpen Schaumburg GmbH
Publication of EP3653880A1 publication Critical patent/EP3653880A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3653880B1 publication Critical patent/EP3653880B1/de
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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
    • F04C2/12—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
    • 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
    • F04C15/0034—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C15/0038—Shaft sealings specially adapted for rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F04C2240/805—Fastening means, e.g. bolts

Definitions

  • the invention relates to a rotating pump with at least one driven conveying element, which is arranged in a product space through which the product to be conveyed flows and is driven by means of a shaft protruding from the outside into the product space, and wherein the shaft is sealed against a wall of the product space, the
  • the seal is designed as a mechanical seal to be mounted on the product side and comprises a form-fitting position securing device in order to prevent the mechanical seal from twisting and shifting of the mechanical seal in the direction of the product area.
  • a well-known measure for sealing the shaft against the wall is, for example, the use of shaft sealing rings.
  • shaft sealing rings are only reliable to a limited extent and are particularly out of the question if the type of product to be conveyed requires a particularly secure seal, e.g. when conveying toxic substances or in the hygienic area, e.g. in the food and cosmetics industry.
  • the seal generally has at least one rotating section connected to the shaft and a stationary section mounted in the wall.
  • this section usually has a flange or a receptacle which is fixed in the wall in a force-fitting and / or form-fitting manner, for example by screwing with several screws or by shrinking.
  • the shaft To assemble the flange, the shaft must be pulled completely out of the product space. With many pumps, this requires a complete separation of the product area and the pump drive. Since the rotating section of the mechanical seal can only be installed from the product side at the same time, the replacement or maintenance of the seal is very complex. In addition, when the product space with the installed stationary section of the seal and the pump drive are brought together, there is a risk that the seal will be damaged by uncontrolled contact with the shaft.
  • a rotating pump with at least one driven conveying element, which is arranged in a product space through which the product to be conveyed flows and is driven by means of a shaft protruding from the outside into the product space, and the shaft against a wall of the product space is sealed, the seal being designed as a mechanical seal to be mounted on the product side and comprising a form-fitting position lock to prevent the mechanical seal from twisting and shifting of the mechanical seal in the direction of the product space, which is further developed in that the position lock is perpendicular to an axial direction of the Includes shaft extending through the wall securing element.
  • the securing element runs through the wall perpendicular to the axial direction of the shaft, the securing element ends outside the product space in an area in which the securing element can easily be handled.
  • the mechanical seal can comprise a stationary sleeve inserted into the wall, in which a first sliding ring is received, and a rotating sleeve fastened on the shaft, in which a second sliding ring is received, the securing element can engage in a recess of the stationary sleeve.
  • the position of the mechanical seal can be secured in a particularly simple manner.
  • the securing element comprises a pin guided through a bore in the wall.
  • the bore has an enlarged diameter at an end remote from the seal and is provided with an internal thread. Furthermore, the pin is received with one end remote from the seal in a sealing screw which is screwed into the bore. As a result, on the one hand, the pin is fixed in the bore in a particularly simple manner, and on the other hand, the bore is sealed against the environment so that no air can be drawn through the bore into the product space when a negative pressure occurs in the product space.
  • the shaft can extend outside of the product space into a bearing housing, a leakage space being formed between the wall of the product space and the bearing housing, and the leakage space being covered to the outside by a sheet-like protection guard which can be attached to the wall by means of the sealing screw.
  • a pump according to the invention can be a twin screw screw pump.
  • a pump 1 is shown, which is a single-flow screw pump.
  • the pump 1 has a gear section 2 and a pump section 3.
  • the gear section consists of a bearing housing 5 with an inspection opening which is closed by a cover 6.
  • the pump section comprises a product inlet 7 and a product outlet 8.
  • a leakage space is arranged between the gear section 2 and the pump section 3 and is secured by an anti-intrusion guard 9.
  • FIG Figure 2 The internal structure of the pump 1 is shown in FIG Figure 2 shown.
  • Two displacement bodies 10, 11 in the form of feed screws are arranged in a product space of the pump section 3.
  • the product to be conveyed is removed from the in Figure 2 not visible product inlet to the product outlet 8 promoted.
  • the displacers 10, 11 are fastened at the ends on shafts 12, 13 and secured there by means of nuts 14, 15. In order to prevent the displacement bodies 10, 11 from rotating on the shafts 12, 13, they can have suitable form-locking elements.
  • the displacement bodies 10, 11 engage with one another with very little play in order to enable efficient product conveyance.
  • the shafts 12, 13 must be mounted precisely and stiffly.
  • the shafts 12, 13 are supported in the gear section 2.
  • the bearing housing 5 of the gear section 2 consists of a main body 16 and a closing body 17, which are releasably fastened to one another, for example by means of a screw connection.
  • the closing body 17 has a planar first stop surface 18 which rests against a corresponding stop surface of the main body.
  • a surface normal of the stop surface 18 runs approximately parallel to the axial direction of the shafts 12, 13.
  • the closing body 17 has a circumferential second stop surface 19 which rests on the inside against a corresponding stop surface of the main body 16.
  • a surface normal of the stop surface 19 runs approximately perpendicular to the axial direction of the shafts 12, 13 at each point of the stop surface 19. Starting from the second stop surface 19, the closing body 17 tapers in the direction of the pump section 3.
  • the main body 16 has receiving bores 22,23 into which radially acting bearings 24,25 are inserted, needle bearings in the example shown.
  • the inner rings of the needle bearings are shrunk onto the respective shafts, while the outer rings and the needle cages of the needle bearings are axially fixed in the receiving bores 22, 23 between a stop shoulder and a clamping ring.
  • the closing body 17 has receiving bores 30,31 into which radially and axially acting bearings 32,33 are inserted.
  • the radially and axially acting bearings 32, 33 each include three angular contact ball bearings. Other numbers of ball bearings are possible, each of the bearings 32, 33 comprising at least two oppositely positioned angular contact ball bearings for good support.
  • the inner rings of the bearings 32,33 are fixed on the shafts 12,13 by means of locknuts 34,35.
  • the outer rings of the bearings 32, 33 are fixed in the receiving bores 30, 31 between a stop shoulder and fixing plates 36, 37 screwed to the closing body 17 within the bearing housing 5.
  • the shaft 10 serves as a drive shaft and therefore has a drive journal 38 which protrudes from the bearing housing 5.
  • the receiving bore 30 is designed as a through hole, while the receiving bore 33 is designed as a blind hole.
  • a synchromesh gear 40 is arranged, by means of which the shafts 12, 13 are rotationally coupled.
  • a first pinion 41 of the synchronous gear 40 is fastened in a rotationally fixed manner on the shaft 10 by means of a feather key connection.
  • the pinion 41 is axially fixed between a stop shoulder of the shaft 12 and the inner rings of the bearing 32.
  • a second pinion 42 must be attached to the shaft 13 so that it can rotate with respect to one another for the rotational alignment of the displacement bodies 10, 11.
  • the pinion 42 comprises a ring gear 43 which is seated on a sleeve 44.
  • the sleeve 44 is fastened in a rotationally fixed manner on the shaft 13 by means of a feather key connection and, like the pinion 41, is axially fixed between a stop shoulder of the shaft 13 and the inner rings of the bearing 33.
  • the sleeve 44 has a circumferential projection 45 on which the ring gear 43 rests.
  • a ring 46 rests on the projection 45 from the other side.
  • the ring gear 43 and the ring 46 are screwed to one another and are thus fixed to the projection 45 in a force-locking manner.
  • an oil sump is provided in the bearing housing 5, into which the pinions 41, 42 of the synchronous gear 40 are immersed.
  • the rotating pinions 41,42 generate an oil mist which cools and lubricates the bearings 24,25,32,33.
  • the inner rings of the bearings 24, 25 are first shrunk onto the shafts 12, 13. Then, one after the other, the pinions 41, 42, the fixing disks 36, 37 and then the bearings 32, 33 are placed on the shafts 12, 13 and fixed by means of the locknuts 34, 35.
  • the shafts 12, 13 with the bearings 32, 33 are inserted into the receiving bores 30, 31 and fixed to the closing body 17 by screwing the fixing plates 36, 37.
  • the closing body 17 is tapered in such a way that it can be inserted into the main body 16 without any problems. Only when the stop surface 19 enters the main body 16 is the closing body 17 guided closely.
  • the stop surface 19 extends in the axial direction of the shafts 12, 13 over a length that is significantly less than the length of the bearings 32, 33, namely less than 35%, preferably less than 30%, particularly preferably less than 25% of the length of the bearings 32.33. In the example shown, the extent of the stop surface 19 in the axial direction of the shafts 12, 13 is approximately 17% of the length of the bearings 32, 33.
  • the introduction of the closing body 17 into the main body 16 is further facilitated by the fact that the extension of the stop surface 19 in the axial direction of the shafts 12, 13 is less than the length of the radially acting bearings 24, 25. As a result, the shafts 12, 13 are already supported by the bearings 24, 25 before the stop surface 19 enters the main body 16. Thus, the closing body 17 cannot tilt during assembly.
  • the mechanical seal 52 comprises a stationary sleeve 53 which is inserted into a receiving bore 45 in the wall 50.
  • a first slide ring 55 is received in the stationary sleeve 53 in a rotationally fixed manner.
  • the mechanical seal 52 comprises a rotating sleeve 56 which is fixed on the shaft 13 between a stop shoulder and the displacement body 11.
  • a second slide ring 57 is received in a rotationally fixed manner in the rotating sleeve 56.
  • the sliding rings 55, 57 rest against one another with planar sliding surfaces and are axially pretensioned against one another by spring elements 58.
  • the stationary sleeve 53 For the mechanical seal 52 to function reliably, the stationary sleeve 53 must be secured against twisting in the receiving bore 54. At the same time, it must be prevented that the stationary sleeve 53 is pulled out of the receiving bore 54 with compression of the spring elements 58 in the direction of the product space when a negative pressure occurs in the product space.
  • the stationary sleeve 53 has a recess 60 on its outer circumference, into which a securing element 61 extending through the wall 50 engages.
  • the stationary sleeve 53 can have a flat surface (not shown) in the region of the recess 60 in order to simplify the correct alignment of the sleeve 53 during assembly.
  • the securing element 61 comprises a pin 62 which runs through a bore 63 in the wall 50. At an end remote from the mechanical seal 52, the bore 63 is widened and provided with an internal thread 64. A sealing screw 65, in the shaft of which the pin 62 is received, is screwed into the internal thread 64.
  • the length of the pin 62 is dimensioned such that, when the sealing screw 65 is screwed in completely, it engages positively in the recess 60 of the stationary sleeve 53 without exerting a radial force on the stationary sleeve 53. As a result of a radial force, there would be the risk that the sleeve 53 would be deformed and thus the sealing effect of the mechanical seal 52 would be impaired.
  • the sealing screw 65 seals the bore 63 from the surroundings of the pump 1, so that no air can be sucked in through the bore 63 in the event of a negative pressure in the product space.
  • the sealing screw 65 also serves to fasten the access protection 9 to the wall 50.
  • the securing element 61 is released so that the stationary sleeve 53 with the first sliding ring 55 can also be pulled out of the receiving bore 54 in the direction of the product space.
  • the pump 1 can be equipped with double-acting mechanical seals.
  • double-acting mechanical seals can be flushed from the inside during operation; flushing channels (not shown) are provided in the wall 50 for this purpose.
  • flushing channels are provided in the wall 50 for this purpose.
  • the correct rotational alignment of the mechanical seals in the receiving bores is particularly important so that the flushing openings of the mechanical seals lie against the ends of the flushing channels.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine rotierende Pumpe mit wenigstens einem angetriebenen Förderelement, welches in einem vom zu fördernden Produkt durchströmten Produktraum angeordnet ist und mittels einer von außen in den Produktraum hineinragenden Welle angetrieben wird, und wobei die Welle gegen eine Wandung des Produktraums abgedichtet ist, wobei die Abdichtung als produktseitig zu montierende Gleitringdichtung ausgeführt ist und eine formschlüssige Lagesicherung umfasst, um ein Verdrehen der Gleitringdichtung sowie ein Verschieben der Gleitringdichtung in Richtung des Produktraums zu verhindern.
  • Entsprechend aufgebaute Pumpen sind sowohl als Strömungspumpen als auch als Verdrängerpumpen bekannt.
  • Eine bekannte Maßnahme zur Abdichtung der Welle gegen die Wandung ist z.B. die Verwendung von Wellendichtringen. Diese sind aber nur bedingt zuverlässig und kommen insbesondere dann nicht in Frage, wenn die Art des zu fördernden Produkts eine besonders sichere Dichtung erfordert, wie z.B. bei der Förderung giftiger Stoffe oder im hygienischen Bereich, z.B. in der Lebensmittel- und oder Kosmetikindustrie.
  • In diesen Bereichen hat sich die Verwendung von Gleitringdichtungen durchgesetzt, welche eine sehr gute Abdichtung gewährleisten. Dies wird allerdings durch einen komplexen Aufbau der Dichtung erkauft. Die Dichtung weist in der Regel wenigstens einen mit der Welle verbundenen rotierenden Abschnitt und einen in der Wandung montierten stationären Abschnitt auf.
  • Für eine sichere Funktion der Dichtung muss der stationäre Abschnitt axial und gegen Verdrehen gesichert werden. Hierbei muss die axiale Sicherung auch ein Verschieben der Gleitringdichtung in Richtung des Produktraums verhindern, da sonst die Funktion der Dichtung bei einem Unterdruck im Produktraum nicht gewährleistet ist. Dazu weist dieser Abschnitt gewöhnlich einen Flansch oder eine Aufnahme auf, welche in der Wandung kraftund/oder formschlüssig fixiert werden, beispielsweise durch Verschrauben mit mehreren Schrauben oder durch Einschrumpfen.
  • In vielen Fällen, insbesondere bei Pumpen für hygienische Produkte wie Nahrungsmittel oder Kosmetika, ist es nicht erwünscht oder schlichtweg nicht möglich, einen Flansch oder eine Aufnahme im Produktraum anzuordnen, da hierdurch die Produktströmung beeinträchtigt wird und die entsprechenden Konturen schwer zu reinigen sind. Daher muss die Montage des Flansches von außerhalb des Produktraums erfolgen. Dies ist aus verschiedenen Gründen nachteilig.
  • Zur Montage des Flansches muss die Welle komplett aus dem Produktraum herausgezogen werden. Dies erfordert bei vielen Pumpen eine komplette Trennung des Produktraums und des Pumpenantriebs. Da gleichzeitig die Montage des rotierenden Abschnitts der Gleitringdichtung immer nur von der Produktseite her erfolgen kann, ist der Austausch oder die Wartung der Dichtung sehr aufwändig. Zudem besteht bei der Zusammenführung des Produktraums mit montiertem stationären Abschnitt der Dichtung und dem Pumpenantrieb die Gefahr, dass die Dichtung durch unkontrollierte Berührungen mit der Welle beschädigt wird.
  • Aus der EP3214311A1 ist eine Pumpe bekannt, bei welcher die Abdichtung der Welle mittels einer produktseitig zu montierende Gleitringdichtung ausgeführt ist, wobei eine Lagersicherung der Gleitringdichtung durch ein außerhalb des Produktraums angeordnetes Sicherungselement erfolgt. Hier ist allerdings die Befestigung des Sicherungselements schwierig, da sich dieses in einem engen Leckageraum zwischen der Wandung des Produktraums und einem Lagergehäuse befindet.
  • Aus der US 2012/0213657 A1 und der EP 0 884 478 A1 sind jeweils rotierende Pumpen mit antriebsseitig montierbarer Gleitringdichtung bekannt, bei welcher ein stationärer Ring der Gleitringdichtung mit durch eine Wandung des Antriebsgehäuses verlaufenden Schrauben gesichert ist.
  • Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, eine rotierende Pumpe bereitzustellen, die hinsichtlich der beschriebenen Problematik verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine rotierende Pumpe mit wenigstens einem angetriebenen Förderelement, welches in einem vom zu fördernden Produkt durchströmten Produktraum angeordnet ist und mittels einer von außen in den Produktraum hineinragenden Welle angetrieben wird, und wobei die Welle gegen eine Wandung des Produktraums abgedichtet ist, wobei die Abdichtung als produktseitig zu montierende Gleitringdichtung ausgeführt ist und eine formschlüssige Lagesicherung umfasst, um ein Verdrehen der Gleitringdichtung sowie ein Verschieben der Gleitringdichtung in Richtung des Produktraums zu verhindern, welche dadurch weitergebildet ist, dass die Lagesicherung ein senkrecht zu einer Achsrichtung der Welle durch die Wandung verlaufendes Sicherungselement umfasst.
  • Dadurch, dass das das Sicherungselement senkrecht zur Achsrichtung der Welle durch die Wandung verläuft, endet das Sicherungselement außerhalb des Produktraums in einem Bereich, in dem die Handhabung des Sicherungselements ohne weiteres möglich ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung einer Pumpe gemäß der Erfindung kann die Gleitringdichtung eine in die Wandung eingesetzte stationäre Hülse umfassen, in welcher ein erster Gleitring aufgenommen ist, und eine auf der Welle befestigte rotierende Hülse umfassen, in welcher ein zweiter Gleitring aufgenommen ist, wobei das Sicherungselement in eine Ausnehmung der stationären Hülse eingreifen kann. In dieser Ausführung ist die Lagesicherung der Gleitringdichtung besonders einfach realisierbar.
  • Das Sicherungselement umfasst gemäß der Erfindung einen durch eine Bohrung der Wandung geführten Stift.
  • Die Bohrung weist dabei an einem von der Dichtung entfernten Ende einen vergrößerten Durchmesser auf und ist mit einem Innengewinde versehen. Ferner ist der Stift mit einem von der Dichtung entfernten Ende in einer Dichtschraube aufgenommen, welche in die Bohrung eingeschraubt ist. Hierdurch wird einerseits der Stift auf besonders einfache Weise in der Bohrung fixiert, und andererseits wird die Bohrung gegen die Umgebung abgedichtet, so dass bei Auftreten eines Unterdrucks im Produktraum keine Luft durch die Bohrung in den Produktraum gesogen werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung kann sich die Welle außerhalb des Produktraums in ein Lagergehäuse erstreckten, wobei zwischen der Wandung des Produktraums und dem Lagergehäuse ein Leckageraum gebildet ist, und wobei der Leckageraum nach außen durch einen blechförmigen Eingriffschutz abgedeckt ist, welcher mittels der Dichtschraube an der Wandung befestigt sein kann.
  • Eine Pumpe gemäß der Erfindung kann eine zweispindelige Schraubenpumpe sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1: Eine Pumpe,
    • Figur 2: Eine horizontale Schnittdarstellung einer Pumpe.
  • In Figur 1 ist eine Pumpe 1 dargestellt, bei der es sich um eine einflutige Schraubenspindelpumpe handelt. Die Pumpe 1 weist einen Getriebeabschnitt 2 und einen Pumpenabschnitt 3 auf.
  • Der Getriebeabschnitt besteht aus einem Lagergehäuse 5 mit einer Revisionsöffnung, die durch einen Deckel 6 verschlossen ist. Der Pumpenabschnitt umfasst einen Produkteinlass 7 und einen Produktauslass 8.
  • Zwischen dem Getriebeabschnitt 2 und dem Pumpenabschnitt 3 ist ein Leckageraum angeordnet, welcher durch einen Eingriffschutz 9 gesichert ist.
  • Der Innere Aufbau der Pumpe 1 ist in Figur 2 dargestellt. In einem Produktraum des Pumpenabschnitts 3 sind zwei Verdrängerkörper 10,11 in Form von Förderschrauben angeordnet. Durch gegensinniges Drehen der beiden Verdrängerkörper 10,11 wird das zu fördernde Produkt von dem in Figur 2 nicht sichtbaren Produkteinlass zu dem Produktauslass 8 gefördert.
  • Die Verdrängerkörper 10,11 sind endseitig auf Wellen 12,13 befestigt und dort mittels Muttern 14,15 gesichert. Um ein Verdrehen der Verdrängerkörper 10,11 auf den Wellen 12,13 zu verhindern können diese geeignete Formschlusselemente aufweisen.
  • Die Verdrängerkörper 10,11 greifen mit sehr geringem Spiel ineinander, um eine effiziente Produktförderung zu ermöglichen. Dazu müssen die Wellen 12,13 genau und steif gelagert sein. Die Lagerung der Wellen 12,13 erfolgt im Getriebeabschnitt 2.
  • Das Lagergehäuse 5 des Getriebeabschnitts 2 besteht aus einem Hauptkörper 16 und einem Abschlusskörper 17, die lösbar aneinander befestigt sind, beispielsweise durch eine Verschraubung.
  • Zur genauen Ausrichtung des Abschlusskörpers 17 zum Hauptkörper 16 weist der Abschlusskörper 17 eine plane erste Anschlagfläche 18 auf, die an einer entsprechenden Anschlagfläche des Hauptkörpers anliegt. Eine Flächennormale der Anschlagfläche 18 verläuft etwa parallel zur Achsrichtung der Wellen 12,13.
  • Weiterhin weist der Abschlusskörper 17 eine umlaufende zweite Anschlagfläche 19 auf, welche innen an einer entsprechenden Anschlagfläche des Hauptkörpers 16 anliegt. Dabei verläuft eine Flächennormale der Anschlagfläche 19 in jedem Punkt der Anschlagfläche 19 etwa senkrecht zur Achsrichtung der Wellen 12,13. Ausgehend von der zweiten Anschlagfläche 19 verjüngt sich der Abschlusskörper 17 in Richtung zum Pumpenabschnitt 3 hin.
  • Der Hauptkörper 16 weist Aufnahmebohrungen 22,23 auf, in welche radial wirkende Lager 24,25 eingesetzt sind, im dargestellten Beispiel Nadellager. Die Innenringe der Nadellager sind dabei auf die jeweiligen Wellen aufgeschrumpft, während die Außenringe und die Nadelkäfige der Nadellager in den Aufnahmebohrungen 22,23 jeweils zwischen einer Anschlagschulter und einem Spannring axial festgesetzt sind.
  • Der Abschlusskörper 17 weist Aufnahmebohrungen 30,31 auf, in welche radial und axial wirkende Lager 32,33 eingesetzt sind. Im dargestellten Beispiel umfassen die radial und axial wirkenden Lager 32,33 jeweils drei Schrägkugellager. Andere Anzahlen von Kugellagern sind möglich, wobei für eine gute Lagerung jedes der Lager 32,33 wenigstens zwei entgegengesetzt zueinander angestellte Schrägkugellager umfasst.
  • Die Innenringe der Lager 32,33 sind mittels Nutmuttern 34,35 auf den Wellen 12,13 fixiert. Die Außenringe der Lager 32,33 sind in den Aufnahmebohrungen 30,31 jeweils zwischen einer Anschlagschulter und innerhalb des Lagergehäuses 5 mit dem Abschlusskörper 17 verschraubten Fixierplatten 36,37 festgelegt.
  • Die Welle 10 dient als Antriebswelle und weist daher einen Antriebszapfen 38 auf, welcher aus dem Lagergehäuse 5 herausragt. Dazu ist die Aufnahmebohrung 30 als Durchgangsbohrung ausgeführt, während die Aufnahmebohrung 33 als Sacklochbohrung ausgeführt ist.
  • Zwischen den radial wirkenden Lagern 24,25 einerseits und den radial und axial wirkenden Lagern 32,33 andererseits ist ein Synchrongetriebe 40 angeordnet, durch welches die Wellen 12,13 drehgekoppelt sind.
  • Ein erstes Ritzel 41 des Synchrongetriebes 40 ist mittels einer Passfederverbindung drehfest auf der Welle 10 befestigt. Dabei ist das Ritzel 41 axial zwischen einer Anschlagschulter der Welle 12 und den Innenringen des Lagers 32 festgelegt.
  • Ein zweites Ritzel 42 muss zur rotatorischen Ausrichtung der Verdrängerkörper 10,11 zueinander drehbar auf der Welle 13 befestigt sein. Dazu umfasst das Ritzel 42 einen Zahnkranz 43, welcher auf einer Hülse 44 sitzt. Die Hülse 44 ist durch eine Passfederverbindung drehfest auf der Welle 13 befestigt, und wird ähnlich wie das Ritzel 41 zwischen einer Anschlagschulter der Welle 13 und den Innenringen des Lagers 33 axial festgesetzt.
  • Die Hülse 44 weist einen umlaufenden Vorsprung 45 auf, an welchem der Zahnkranz 43 anliegt. Von der anderen Seite liegt ein Ring 46 an dem Vorsprung 45 an. Der Zahnkranz 43 und der Ring 46 sind miteinander verschraubt und werden so kraftschlüssig an dem Vorsprung 45 fixiert.
  • Zum Einstellen der korrekten Drehwinkellage der Verdrängerkörper 10,11 zueinander wird die Verschraubung des Ringes 46 mit dem Zahnkranz 43 etwas gelockert, so dass der Zahnkranz gegen die Hülse 44 und somit gegen die Welle 13 verdreht werden kann. Ist die korrekte Lage erreicht, so wird die Verschraubung des Zahnkranzes 43 mit dem Ring 46 wieder festgezogen.
  • Im Betrieb der Pumpe 1 ist in dem Lagergehäuse 5 ein Ölsumpf vorgesehen, in welchen die Ritzel 41,42 des Synchrongetriebes 40 eintauchen. Dabei erzeugen die drehenden Ritzel 41,42 einen Ölnebel, welcher die Lager 24,25,32,33 kühlt und schmiert.
  • Zur Montage des Getriebeabschnitts 2 werden zunächst die Innenringe der Lager 24,25 auf die Wellen 12,13 aufgeschrumpft. Danach werden nacheinander zunächst die Ritzel 41,42, die Fixierscheiben 36,37 und dann die Lager 32,33 auf die Wellen 12,13 aufgesetzt und mittels der Nutmuttern 34,35 festgesetzt.
  • Als nächstes werden die Wellen 12,13 mit den Lagern 32,33 in die Aufnahmebohrungen 30,31 eingesetzt und durch Verschrauben der Fixierplatten 36,37 mit dem Abschlusskörper 17 fixiert.
  • Zuletzt wird der Abschlusskörper 17 mit den montierten Wellen 12,13 in den Hauptkörper 16 eingesetzt. Dabei werden die freien Enden der Wellen 12,13 durch die Aufnahmebohrungen 22,23 des Hauptkörpers geführt.
  • An seinem dem Pumpenabschnitt 3 zugewandten Ende ist der Abschlusskörper 17 so verjüngt, dass er problemlos in den Hauptkörper 16 eingeführt werden kann. Erst wenn die Anschlagfläche 19 in den Hauptkörper 16 eintritt, wird der Abschlusskörper 17 eng geführt. Die Anschlagfläche 19 erstreckt sich in Achsrichtung der Wellen 12,13 über eine Lägen die deutlich geringer ist als die Länge der Lager 32,33, nämlich weniger als 35%, bevorzugt weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 25% der Länge der Lager 32,33. Im dargestellten Beispiel beträgt die Erstreckung der Anschlagfläche 19 in Achsrichtung der Wellen 12,13 etwa 17% der Länge der Lager 32,33.
  • Das Einführen des Abschlusskörpers 17 in den Hauptkörper 16 wird dadurch weiter erleichtert, dass die Erstreckung der Anschlagfläche 19 in Achsrichtung der Wellen 12,13 geringer ist als die Länge der radial wirkenden Lager 24,25. Dadurch werden die Wellen 12,13 bereits durch die Lager 24,25 abgestützt, bevor die Anschlagfläche 19 in den Hauptkörper 16 eintritt. Somit kann sich der Abschlusskörper 17 bei der Montage nicht verkanten.
  • Sobald die Anschlagfläche 18 ganz an dem Hauptkörper 16 anliegt, wird der Abschlusskörper durch Schrauben fixiert. Die Durchtritte der Wellen 12,13 und des Antriebszapfens 38 durch das Lagergehäuse 5 werden mittels Wellendichtringen abgedichtet.
  • Die Durchtritte der Wellen 12,13 durch eine Wandung 50 des Produktraums sind durch zwei baugleiche Gleitringdichtungen 51,52 abgedichtet, von denen der Einfachheit halber nur die Gleitringdichtung 52 nachfolgend im Detail beschrieben wird.
  • Die Gleitringdichtung 52 umfasst eine stationäre Hülse 53, welche in eine Aufnahmebohrung 45 der Wandung 50 eingesetzt ist. In der stationären Hülse 53 ist ein erster Gleitring 55 drehfest aufgenommen. Weiterhin umfasst die Gleitringdichtung 52 eine rotierende Hülse 56, welche auf der Welle 13 zwischen einer Anschlagschulter und dem Verdrängerkörper 11 festgelegt ist. In der rotierenden Hülse 56 ist ein zweiter Gleitring 57 drehfest aufgenommen.
  • Die Gleitringe 55,57 liegen mit plan geschliffenen Gleitflächen aneinander an und sind durch Federelemente 58 axial gegeneinander vorgespannt.
  • Zur sicheren Funktion der Gleitringdichtung 52 ist es erforderlich, dass die stationäre Hülse 53 gegen ein Verdrehen in der Aufnahmebohrung 54 gesichert ist. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass die stationäre Hülse 53 bei Auftreten eines Unterdrucks im Produktraum unter Kompression der Federelemente 58 in Richtung des Produktraums aus der Aufnahmebohrung 54 herausgezogen wird.
  • Dazu weist die stationäre Hülse 53 an ihrem Außenumfang eine Ausnehmung 60 auf, in welche ein durch die Wandung 50 verlaufendes Sicherungselement 61 eingreift. Zudem kann die stationäre Hülse 53 im Bereich der Ausnehmung 60 eine nicht dargestellte Anflächung aufweisen, um die korrekte Ausrichtung der Hülse 53 bei der Montage zu vereinfachen.
  • Das Sicherungselement 61 umfasst einen Stift 62, welcher durch eine Bohrung 63 in der Wandung 50 verläuft. An einem von der Gleitringdichtung 52 entfernten Ende ist die Bohrung 63 aufgeweitet und mit einem Innengewinde 64 versehen. In das Innengewinde 64 ist eine Dichtschraube 65 eingeschraubt, in deren Schaft der Stift 62 aufgenommen ist.
  • Die Länge des Stifts 62 ist so bemessen, dass dieser bei vollständigem Einschrauben der Dichtschraube 65 formschlüssig in die Ausnehmung 60 der stationären Hülse 53 eingreift, ohne eine radiale Kraft auf die stationäre Hülse 53 auszuüben. Durch eine radiale Kraft bestünde die Gefahr, dass die Hülse 53 sich verformt und damit die Dichtwirkung der Gleitringdichtung 52 beeinträchtigt wird.
  • Die Dichtschraube 65 dichtet die Bohrung 63 gegen die Umgebung der Pumpe 1 ab, so dass bei einem Unterdruck in dem Produktraum keine Luft durch die Bohrung 63 angesogen werden kann.
  • Die Dichtschraube 65 dient weiter dazu, den Eingriffschutz 9 an der Wandung 50 zu befestigen.
  • Eine Wartung oder Reparatur der Gleitringdichtungen 51,52 kann einfach von der Produktseite her erfolgen, ohne dabei das Lagergehäuse 5 zu öffnen. Dazu werden ein Auslassdeckel 70 und ein Produktraumabschnitt 71 entfernt und die Verdrängerkörper 10,11 von den Wellen 12,13 abgezogen. Anschließend kann die rotierende Hülse mit dem zweiten Gleitring 57 von der Welle abgezogen werden.
  • Als nächstes wird das Sicherungselement 61 gelöst, so dass auch die stationäre Hülse 53 mit dem ersten Gleitring 55 in Richtung des Produktraums aus der Aufnahmebohrung 54 gezogen werden können.
  • Der Einbau der Gleitringdichtung 52 erfolgt in entgegengesetzter Abfolge.
  • Anstelle der dargestellten einfach wirkenden Gleitringdichtungen 51,52 kann die Pumpe 1 mit doppelt wirkenden Gleitringdichtungen ausgestattet sein. Solche doppelt wirkenden Gleitringdichtungen können während des Betriebs von innen gespült werden, dazu sind in der Wandung 50 nicht dargestellte Spülkanäle vorgesehen. In diesem Fall ist die korrekte rotatorische Ausrichtung der Gleitringdichtungen in den Aufnahmebohrungen besonders wichtig, damit die Spülöffnungen der Gleitringdichtungen an den Enden der Spülkanäle anliegen.

Claims (4)

  1. Rotierende Pumpe mit wenigstens einem angetriebenen Förderelement (10,11), welches in einem vom zu fördernden Produkt durchströmten Produktraum angeordnet ist und mittels einer von außen in den Produktraum hineinragenden Welle (12,13) angetrieben wird, wobei die Welle (12,13) gegen eine Wandung (50) des Produktraums abgedichtet ist, und wobei die Abdichtung als produktseitig zu montierende Gleitringdichtung (51,52) ausgeführt ist und eine formschlüssige Lagesicherung umfasst, um ein Verdrehen der Gleitringdichtung (51,52) sowie ein Verschieben der Gleitringdichtung (51,52) in Richtung des Produktraums zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesicherung ein senkrecht zu einer Achsrichtung der Welle (12,13) durch die Wandung (50) verlaufendes Sicherungselement (61) umfasst,
    wobei das Sicherungselement (61) einen durch eine Bohrung (63) der Wandung (50) geführten Stift (62) umfasst,
    die Bohrung (63) an einem von der Dichtung entfernten Ende einen vergrößerten Durchmesser aufweist und mit einem Innengewinde (64) versehen ist, und
    der Stift (62) mit einem von der Dichtung entfernten Ende in einer Dichtschraube (65) aufgenommen ist, welche in die Bohrung (63) eingeschraubt ist.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung (52)
    - eine in die Wandung (50) eingesetzte stationäre Hülse (53) umfasst, in welcher ein erster Gleitring (55) aufgenommen ist, und
    - eine auf der Welle (13) befestigte rotierende Hülse (56) umfasst, in welcher ein zweiter Gleitring (57) aufgenommen ist,
    wobei das Sicherungselement (61) in eine Ausnehmung (60) der stationären Hülse (53) eingreift.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (12,13) außerhalb des Produktraums in ein Lagergehäuse (5) erstreckt, wobei zwischen der Wandung (50) des Produktraums und dem Lagergehäuse (5) ein Leckageraum gebildet ist, und wobei der Leckageraum nach außen durch einen blechförmigen Eingriffschutz (9) abgedeckt ist, welcher mittels der Dichtschraube (65) an der Wandung (50) befestigt ist.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine zweispindelige Schraubenpumpe (1) ist.
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