WO2002057044A1 - Profilkontur einer schraubenspindelpumpe - Google Patents

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WO2002057044A1
WO2002057044A1 PCT/EP2002/000247 EP0200247W WO02057044A1 WO 2002057044 A1 WO2002057044 A1 WO 2002057044A1 EP 0200247 W EP0200247 W EP 0200247W WO 02057044 A1 WO02057044 A1 WO 02057044A1
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    • Y10T409/303752—Process
    • Y10T409/303808—Process including infeeding

Definitions

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

Abstract

Herstellung der Schraubenspindelrotore mit längs der Rotorachse veränderlicher Steigung und/oder Zahnhöhe. Durch einem einfache Profilbearbeitungswerkzeug (7). Einen ersten Teil der Profilflankenkontur wird mit seiner spezifischen Werkzeugführung entlang der Rotorachse (8) eindeutig definiert und endgültig fest erzeugt, und dass der verbleibende zweite Teil der Profilflankenkontur entsprechend der Abwälzbewegung des otorpaares nach diesem vom Werkzeug festgelegten ersten Teil der Flankenprofilkontur durch weitestgehende Annäherung ermittelt wird, so dass sich abhängig von der längs der Rotorachse veränderlichen Steigung und/oder Zahnhöhe im Stirnschnitt jeweils unterschiede Profilkonturen ergeben. Als Profilbearbeitungswerkzeug wird ein Scheibenfräser gewählt wird.

Description

Profilkontur einer Schraubenspindelpumpe
Die Erfindung betrifft die Erzeugung der Profilkontur für das Spindelrotorpaar einer Schraubenspindelpumpe mit innerer Verdichtung durch Änderung der Profilsteigung und/oder der Zahn- höhe längs der Rotorachse.
Die Erfindung betrifft ferner ein mit der erzeugten Profilkontur versehenes Schraubenspindelpaar .
Derartige Schraubenspindelpumpen sind beispielsweise aus DE 29 34 065 A1 , 195 30 662 A1 oder aus WO 01/57401 A1 bekannt und gewinnen insbesondere in der Vakuumtechnik, also als Saugpumpen, verstärkt an Bedeutung, denn durch zunehmende Verpflichtungen bei Umweltschutzvorschriften und steigenden Betriebs- und Entsorgungskosten sowie durch erhöhte Anforderungen an die Reinheit des Fördermediums werden die bekannten nasslaufenden Vakuumsysteme wie Flüssigkeitsringmaschinen und Drehschieberpumpen immer häufiger durch trockenverdichtende Pumpen ersetzt. Zu diesen trockenverdichtenden Maschinen gehören Schraubenspin- delpumpen, Membranpumpen, Kolbenpumpen, Scrollmaschinen sowie Wälzkolbenpumpen .
Diesen Maschinen ist jedoch gemeinsam, dass sie den häufig gestellten Ansprüchen an Zuverlässigkeit und Robustheit sowie Baugröße und Gewicht bei gleichzeitig niedrigem Preisniveau noch nicht zufriedenstellend entsprechen.
Zunehmend werden in der Vakuumtechnik die trockenverdichtenden Schraubenspindelpumpen eingesetzt, weil sie als typische Zwei- Wellen-Verdrängermaschinen das vakuumspezifisch erforderlich hohe Kompressionsvermögen einfach dadurch realisieren, dass sie äußerst unkompliziert die notwendige Mehrstufigkeit als Hintereinanderschaltung mehrerer abgeschlossener Arbeitskammern über die Anzahl der Umschlingungen je Spindelrotor erreichen. Des weiteren werden durch die berührungslose Abwälzung der Spindelrotoren erhöhte Rotordrehzahlen ermöglicht, so dass relativ zur absoluten Baugröße der Maschine gleichzeitig Nennsaugvermögen sowie volumetrischer Wirkungsgrad und Liefergrad in vorteilhafter Weise ansteigen. Im Gegensatz zu den bekannten Flüssigkei- ten fördernden Schraubenspindelpumpen ist es bei den gasfördernden Schraubenspindelpumpen für einen reduzierten Leistungsverbrauch sehr wichtig, eine innere Verdichtung zu realisieren. Dabei wird nach dem Arbeitsprinzip einer Verdrängermaschine das saugseitig eingeschlossene Gasvolumen während seines Transports zum Auslaß um einen gewählten Faktor verringert, indem insbesondere die Steigung und/oder die Zahnhöhe der miteinander kämmenden Schraubenspindeln reduziert werden.
Gleichzeitig ist für die berührungsfreie Rotation der beiden als Schraubenspindeln ausgebildeten Verdrängerrotoren mit möglichst geringem Spalt zwischen den Spindelprofilflanken ein Profilkonturverlauf erforderlich, der in der x-y-Stirnschnitt- ebene, also senkrecht zur Rotorlängsachse z, nach dem bekannten Verzahnungsgesetz abwälzfähig ist.
Zum Erzeugen von Schraubenspindelrotoren mit in Längsrichtung veränderlicher Steigung wird gemäß dem bekannten Stand der Technik ein nach dem Verzahnungsgesetz abwälzfähiger Profilverlauf in der x-y-Stirnschnittebene ausgewählt und in Richtung der Rotorlängsachse entlang einer Schraubenlinie in z-Achsrich- tung mit unterschiedlicher Schrittweite durch „Hochziehen" im Sinne eines „kontinuierlichen Aufeinandersetzens" entwickelt, so dass auf diese Weise der gewünschte Schraubenspindelrotor mit sich in seiner Längsrichtung verändernder Steigung entsteht .
Dies ist auf einem CAD-System gut darstellbar oder erzeugbar. Bei der Produktion beginnen dann jedoch erhebliche Schwierig- keiten, denn es ist mathematisch eindeutig und zwingend, dass sich der Spindelprofilkonturverlauf für die Fertigung abhängig von der Steigung längs der Rotorachse verändert. Denn die in der x-y-Stirnschnittebene nach dem Verzahnungsgesetz klar definierte Flankenkontur muss sich mathematisch eindeutig und zwingend sowohl in der Ebene des Achsschnittes als auch des Normalschnittes bei der beschriebenen Entwicklung in Rotorlängsachsrichtung entlang der gewählten Spirale beziehungsweise Schraubenlinie verändern abhängig von der jeweiligen Steigung, die in Rotorlängsachsrichtung zur Realisation der inneren Ver- dichtung einem gewünschten Funktionsverlauf folgt. An dieser Stelle beginnen die fertigungstechnischen Schwierigkeiten, denn die festen Werkzeuge zum Erzeugen der Schraubenlinienförmigen Nut folgen abhängig vom gewählten Bearbeitungsverfahren ausschließlich dem Profilflankenverlauf im Achsschnitt oder Nor- malschnitt. Indem die Profilflankenkonturen sich in diesen Ebenen jedoch, wie vorstehend beschrieben, längs der Rotorachse abhängig vom jeweiligen Wert der Flankensteigung verändern, ist diese Fertigung mit den bekannten Werkzeugen aufwendig.
Dieses Problem wird noch verschärft durch die sogenannte „Kammfertigung" am auslassseitigen Rotorende: Im Sinne einer inneren Verdichtung nimmt die Steigung von der Gaseinlassseite zur Auslassseite um den Wert der gewünschten inneren Verdichtung ab, so dass auslassseitig die Steigung am geringsten ist. Damit er- gibt sich für die Spindelrotorfertigung die Schwierigkeit, mit dem gewählten Werkzeug bei abnehmender Profilzahnlückenweite relativ tief in den zu bearbeitenden Spindelrotor eintauchen zu müssen, um die gewünschte Flankenkontur zu erzeugen, was wegen der Steifigkeit des gewählten Werkzeugs nur begrenzt möglich ist .
Bei konstanter Steigung und gleichbleibender Profilzahntiefe wie dies bei flüssigkeitsfördernden Schraubenspindelpumpen wegen des praktisch inkompressiblen Verhaltens einer Flüssigkeit seit langem bekannt ist, gibt es diese Schwierigkeiten der sich in Rotorlängsachse verändernden Profilkonturflanken in Achs- beziehungsweise Normalschnittebene nicht. Erst der Wunsch nach der sich in Längsrichtung verändernden Steigung zur leistungseinsparenden Verdichtung für kompressible Fördermedien verursache die geschilderten Schwierigkeiten bei der Fertigung. Sinngemäß ähnliche Problemstellungen ergeben sich, wenn zusätzlich oder alternativ noch die Profilzahnhöhe in Rotorlängsachse verändert wird, um die innere Verdichtung zu verwirklichen oder zu steigern.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine möglichst einfache und preiswerte Herstellung für Schraubenspindelrotoren mit der Ausführung einer inneren Verdichtung durch längs der Rotorachse veränderliche Steigung und/oder Zahnhöhe zu ermöglichen und entsprechende Schraubenspindelrotoren zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein einfaches Profilbearbeitungswerkzeug einen ersten Teil der Pro- filflanke durch das eigene charakteristische Herstellungsverfahren mit seiner spezifischen Werkzeugführung entlang der Rotorachse eindeutig definiert und endgültig fest erzeugt und dass der verbleibende zweite Teil der Profilflankenkontur entsprechend der Abwälzbewegung des Rotorpaares nach diesem vom Werkzeug festgelegten ersten Teil der Flankenprofilkontur durch weitestgehende Annäherung ermittelt wird, so dass sich abhängig von der längs der Rotorachse veränderlichen Steigung und/oder Zahnhöhe im Stirnschnitt jeweils unterschiedliche Profilkontu- ren ergeben. Es wird also für die Erzeugung der Profilkontur der erste Teil der Profilkontur durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug während dessen Bearbeitungsbewegung in Rotorlängsachse zur Erzeugung der inneren Verdichtung durch Änderung der Profllsteigung und/oder der Zahnhöhe direkt festgelegt und definitiv erzeugt und der andere Teil der Profilkontur nach diesem von dem Bearbeitungswerkzeug erzeugten Flankenverlauf bestimmt .
Unter „einfachem Werkzeug" ist dabei ein werkstückungebundenes Werkzeug zu verstehen. Es ist also zur Fertigung eines gewünschten Spindelrotors als Werkstück nicht unbedingt ein spezielles, eigenes oder besonderes Werkzeug erforderlich.
Als einfaches Werkzeug wird ein solches Werkzeug verstanden, welches über die Rotorlängsachse unterschiedliche Stirnschnitte erzeugt, wobei dieses „einfache Werkzeug" die Profilkontur bestimmt .
Dieses „einfache", also werkstückungebundene Werkzeug erzeugt bei seinem Bearbeitungsgang durch das Werkstück in der gewünschten Profllzahnhöhe beziehungsweise -tiefe eine bestimmte Profllflanke, deren Verlauf neben der Werkzeuggeometrie ursächlich von der Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück de- finiert wird. Während die Werkzeuggeometrie als Ursprungs- oder Ausgangsgröße nicht mehr verändert, sondern lediglich als Startgröße anfänglich hinsichtlich der kleinsten Zahnlückenbreite und einem guten Profllannäherungskompriß sowie geringem Preis ausgewählt wird, ist die gesteuerte Bewegung des Werk- zeuges gegenüber dem Werkstück maßgeblich für die Beeinflussung der Profllgeometrie . Dabei bestehen verschiedene Möglichkeiten zur Steuerung der Werkzeugbewegung, die von der gewählten Bearbeitungsmaschine abhängen und an deren Möglichkeiten anzupassen sind. Ein Mehrachsen-Fertigungszentrum bietet mehr Möglichkeiten, jedoch kann die Erfindung auch mit einer einfachen Fräsmaschine ausgeführt werden, bei welcher der als einfaches Werkzeug verwendete Fräser geneigt werden kann.
Die durch die Bearbeitungsmaschine vorgegebenen Möglichkeiten zur Steuerung und Bewegung des einfachen Werkzeuges legen also die Profilflankenform für den Spindelrotor fest. Dabei ist diese Werkzeugbewegung derart zu steuern, dass eine geeignete Profilflanke am Spindelrotor entsteht: Dafür wird eine bestimmter Teil der so erzeugten Profilflanke, vorzugsweise die Fußkontur, also die Profilflanke unterhalb des Wälzkreises, nach dem bekannten Verzahnungsgesetz auf den anderen Teil, vorzugsweise auf die Kopfkontur, also die Profilflanke oberhalb des Wälzkreises theoretisch abgebildet und erzeugt so den zum ersten Teil, also zum Fußverlauf, korrespondierenden theoretischen zweiten Teil, also den Kopfverlauf. Diese theoretische Aktion nach dem bekannten Verzahnungsgesetz erfolgt entweder über Einhüllende oder analytisch über Abbildung mittels Profil- Steigungsfunktionen. Dabei wird die Besonderheit der beiden spiegelbildlich zueinander identischen Spindelrotore ausgenutzt, das stets Fuß- und Kopfprofilflanken miteinander korrespondierend abwälzen.
Nun werden die beiden zweiten Profilteile, also der vom einfachen Werkzeug tatsächlich erzeugte Verlauf mit diesem theoretischen Verlauf direkt verglichen: Ein Materialübertritt der tatsächlichen gegenüber der theoretischen Kontur im Sinne eines Durchdringens der abwälzenden Flanken ist selbstverständlich unbedingt zu vermeiden, wohingegen eine Materialunterschreitung zwischen tatsächlicher zur theoretischen Kontur im Sinne einer Flankenlücke generell zunächst nur zu minimieren ist. Dieses Vorgehen wird in jedem Stirnschnitt mit neuem Steigungswert wiederholt. Dabei ergeben sich jeweils eigene/spezifische Profilkonturen, die Abschnittsweise unterschiedlich optimiert werden können. So wird im Bereich großer Steigung die Eingriffslinie (als der gestellfeste Ort aller Eingriffspunkte) möglichst dicht an den Schnittpunkt der beiden Außendurchmesser gezogen („minimales Blasloch") bei gleichzeitig minimaler Materialunterschreitung zwischen tatsächlicher zur theoretischen Kontur im Sinne einer Flankenlücke, wohingegen bei geringer Steigung die Eingriffslinie kürzer gehalten wird bei gleich- zeitig höherer zulässiger Materialunterschreitung. Einzige Eingabegröße ist der gewünschte Steigungsverlauf längs der Spindelrotorachse .
Diese Vorgehensweise unterscheidet sich deutlich vom Stand der Technik, bei welchem ein Referenzprofil vorgegeben wird, das für jeden Stirnschnitt konstant gehalten wird und dem man sich bestmöglich annähert.
Die vorbeschriebene Erfindung kann mit bekannten Verfahren zur Spindelrotorherstellung entweder per Wirbeln, also mit einer innenachsigen Werkzeugbewegung, die eine Art Hohlrad mit nach innen gerichteten Drehstählen voraussetzt, oder durch Fräsen durchgeführt werden.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn der von dem einfachen Bearbeitungswerkzeug erzeugte erste Teil der Profilkontur den gesamten Fußprofilverlauf unterhalb des Wälzkreises ergibt.
Als einfaches Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur kann ein Scheibenfräser gewählt werden. Dabei kann das einfache Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur in dem Bereich der geringsten Steigung die beiden Profilflankenseiten gleichzeitig festlegen und bearbeiten. Das einfache Bearbeitungswerkzeug kann durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Spindelrotors im Verhältnis zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs längs der Spindelrotorachse die gewünschte Steigungsänderung erzeugen.
Im einzelnen wird folgendermaßen verfahren: Mit einem bekannten einfachen Scheibenfräser als erstes Profilbearbeitungswerkzeug, das aber auch ein spanabhebendes Wirbel-Werkzeug sein könnte, wird der Rotorrohling anfänglich derart bearbeitet, dass der gesamte Fußprofilbereich vollständig bearbeitet wird. Als Fußprofilbereich wird dabei der Flankenkonturbereich unterhalb des Wälzkreises, also tiefer im Werkstück als der Wälzkreis, definiert, wobei der Wälzkreis für das vorzugsweise mit gleichen Drehzahlen gegensinnig umlaufende Spindelrotorpaar dem Achsabstand der beiden Spindelrotoren entspricht.
Der Scheibenfräser - oder gegebenenfalls Wirbel-Werkzeug - ist vorzugsweise derart in seiner Geometrie ausgeführt, dass er für die geringste Steigung die Fußprofilbereiche an der rechten und linken Zahnlückenflankenseite gleichzeitig vollständig bearbeiten kann. Durch die Vorschub- oder Fortbewegung des Scheibenfräsers in Rotorlängsachse - bei der also entweder das Werkzeug oder das Werkstück oder beide relativ zueinander bewegt werden - wird dann bei zunehmender Steigung auch die Zahnlückenweite breiter, so dass der Scheibenfräser durch Änderung seines Neigungswinkels gegenüber der Rotorachse zunächst die eine Zahnlückenflankenseite (im allgemeinen Sprachgebrauch beispielsweise die „linke" Seite) bearbeitet und im nachfolgenden Bear- beitungsgang dann die verbleibende („rechte") Fußflankenseite komplett fertig stellt.
Zur Realisierung der gewünschten inneren Verdichtung wird nun der Flankensteigungswmkel gegenüber der Rotorlängsachse entsprechend dem gewünschten Steigungsverlauf verändert. Dabei wird der Scheibenfräser - oder ein äquivalentes einfaches Werkzeug - in seinem Bearbeitungswinkel gegenüber der Rotorlängs- achse entsprechend dem gewünschten Funktionsverlauf des Flankensteigungswinkels geneigt beziehungsweise m seiner Neigung angepasst oder - auch räumlich oder in mehreren Ebenen - verändert. Diese Änderung des Neigungswinkels für die Rotationsachse des Scheibenfräsers wird von modernen Fertigungsmaschinen für die Flankenprofilfertigung während der Werkzeugbewegung längs der Rotorachse in der gewünschten Genauigkeit bekanntermaßen sicher erreicht und gewährleistet und kann räumlich präzise gesteuert werden.
Statt dieser mehrfach erforderlichen Längsbewegung des Scheibenfräsers relativ zum Werkstück zur Bearbeitung der rechten und linken Fußprofllflanke bei den größeren Steigungswerten und einer entsprechend größeren Zahnlückenbreite st es alternativ auch möglich, durch eine entsprechend stark überhöhte Neigung des Scheibenfräsers die beiden Zahnluckenflankenseiten gleichzeitig zu bearbeiten, was allerdings zu etwas ungünstigeren Profilkontur führen kann.
Für besonders einfache Profllflankenansätze kann es auch mög- lieh se n, einen Scheibenfräser in seinem Bearbeitungswinkel gegenüber der Rotorlängsachse unverändert zu halten und durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Werkstückes im Verhältnis zur Bewegung des Scheibenfräsers längs der Rotorachse die gewünschte veränderliche Steigung am Schraubenspin- delrotor zu erreichen.
All diesen Möglichkeiten bleibt der erfindungsgemäße Gedanke gemeinsam, mit einem einfachen Bearbeitungswerkzeug, Vorzugs- weise einem Scheibenfräser, den ersten Teil der herzustellenden Profllflankenkontur, vorzugsweise den gesamten Fußprofilbe- reich, fertig zu bearbeiten.
Als Scheibenfräser können vorteilhafterweise bekannte Norm- Scheibenfräser mit Standart-Schneidplatten verwendet werden. Nach diesem Bearbeitungsgang sind dann die Profllflanken des Spindelrotors unterhalb des Wälzkreises fertiggestellt. Mit dieser Vorgabe ergeben sich nun unterschiedliche Profllkontur- verläufe im Stirnschnitt (also senkrecht zur Rotorlängsachse) . Anschließend wird nun der von dem Bearbeitungswerkzeug, zum Beispiels Scheibenfräser, jeweils eindeutig festgelegte Fußpro- filverlauf in jedem Stirnschnitt entsprechend dem Verzahnungsgesetz auf den Kopfprofllverlauf übertragen. Dabei wird diese Fußprofilkontur gegebenenfalls nicht zwingend dem bekannten Verzahnungsgesetz gerecht sein können, aber es ist völlig ausreichend, die sich ergebene Kopfprofllkontur beispielsweise über „Einhüllende" oder durch Simulation der Abwälzbewegung zu erzeugen. Ein gewisser Spalt zwischen den Flanken der zusammenwirkenden Rotoren ist wegen des berührungsfreien Abwälzens so- wieso erforderlich.
Außerdem gibt es bei diesen Schraubenspindelpumpen mit den bekannten Profilkonturen (beispielsweise als Zykloide) zwischen den beiden Rotoren im Profllkopfbereich das bekannte sogenannte „Blasloch" oder auch die „Kopfrundungsöffnung" . Damit muss der Spalt zwischen den Profllflanken, der bei dieser Erfindung durch die herstellungsbezogene Erzeugung der Profilkontur entsteht, stets in Relation zu diesen sowieso vorhandenen Spalt- weiten gesehen werden, die in wesentlich höherem Ausmaß die innere Leckage bestimmen. Selbstverständlich kann dieser her- stellungsbedingte zusätzliche Spalt beispielsweise iterativ durch einfache Variation der Geometrie des Bearbeitungswerkzeugs minimiert werden, wobei eine gewisse Leckage zwischen den Flankenselten sogar günstig im Sinne einer besseren Leistungs- Verteilung ist.
Besonders vorteilhaft ist bei dieser Erfindung außerdem, wenn sich die Flankenverläufe von Fuß- und Kopfprofilverlauf für den Grund und den Gegenrotor gegenseitig entsprechen. Wie vorstehend erwähnt, werden die Schraubenspindelrotore vorzugsweise gegensinnig mit gleicher Drehzahl betrieben, wobei der eine Spindelrotor als „Grundrotor" und der andere als „Gegenrotor" bezeichnet werden können. Es ist aus Gründen der Herstellung und der gleichmäßigen Leistungsumsetzung erstrebenswert, wenn die Profilflanken beider Rotoren identisch ausgeführt werden und lediglich die Orientierung der Steigungsrichtung umgekehrt verläuft. Ein Rotor ist linkssteigend und der andere rechtssteigend, wobei dies sehr einfach durch Umkehrung der Neigungs- richtung des Bearbeitungswerkzeugs bei sonst gleichen Herstellungsparametern erreicht wird. In jedem Stirnschnitt durch beide Rotoren soll aber ein identischer Profilverlauf für Grund- und Gegenrotor realisiert werden, wobei - wie bereits erwähnt - sich der Stirnschnitt in Abhängigkeit vom Steigungs- verlauf ändert.
Günstigerweise wird durch Vorgabe der Fußprofilkontur auf Basis des Bearbeitungswerkzeugs der gesamten Flankenverlauf unter der Bedingung des identischen Verlaufes eindeutig mitbestimmt, denn es korrespondieren der Fußverlauf des Grundrotors stets nur mit dem Kopfverlauf des Gegenrotors und der Kopfverlauf des Grundrotors stets nur mit dem Fußprofil des Gegenrotors, so dass nach Vorgabe eines Fußprofils am Grundrotor dieser Verlauf identisch auf den Gegenrotor übertragen wird und die sich da- raus ergebenden Kopfprofile dann ebenfalls identisch sind.
Die eingangs erwähnte Problemstellung der „Kammfertigung" wird bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren elegant und ent- scheidend entschärft, indem mittels Scheibenfräser oder sonstigem einfachem Werkzeug der gesamte Flankenbereich unterhalb des Wälzkreises, also das Fußprofil, komplett fertig bearbeitet wird. Damit ist die Werkzeugsteifigkeit erheblich verbessert und die Auslegungsgrenzen bei der Festlegung der geringsten Steigung sind entsprechend günstiger.
Die Umsetzung der inneren Verdichtung bei einem Schraubenspin- delrotorpaar durch Änderung der Profilsteigung längs der Rotor- achse ist vorstehend beispielhaft ausführlich beschrieben, denn diese beschriebene Form ist die gebräuchlichste, weil auf diese Weise das die beiden Rotoren umgehende Schöpfraumgehäuse der Pumpe in deren Bereich einfach zylindrisch ausgeführt sein kann. Wie eingangs erwähnt, kann zusätzlich oder nur für sich allein die Zahnhöhe zur Realisierung der gewünschten inneren
Verdichtung verändert werden. Denn auch auf diese Weise wird das Volumen einer jeweiligen Arbeitskammer verändert, was genau einer inneren Verdichtung entspricht. Die erfindungsgemäße Prozedur kann auch bei diesem Ansatz der sich längs der Rotorachse verändernden Zahnhöhe direkt oder unmittelbar angewendet werden. Dazu wird lediglich noch eine zusätzliche Bewegung des Werkzeugs oder des Scheibenfräsers erzeugt, indem der Abstand zwischen der Rotorachse und Werkzeugachse während der Bearbeitung längs der Rotorachse verändert wird, um über die Längs- achse des Rotors eine sich ändernde Zahnhöhe zu erzeugen. Das zuvor beschriebene Verfahren zur Profilflankenerzeugung bleibt dabei identisch erhalten und kann separat oder gemeinsam mit der Steigungsänderung durchgeführt werden. Diese gezielte Änderung des Flankensteigungswinkels und/oder des Abstandes der beiden Achsen während der Bearbeitung in Rotorlängsachse ist mit modernen Bearbeitungsmaschinen problemlos durchführbar.
Anhand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin- düng ergänzend beschrieben. Es zeigt in schematisierter Darstellung:
Figur 1 : Eine Drauf- oder Seitenansicht eines Schraubenspin- delrotors mit sich ändernder Steigung längs der Rotorachse, wobei gleichzeitig ein Fräser als einfaches Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung der Profilflan- kenkontur dargestellt ist, sowie
Figur 2: Einen Teillängsschnitt des Rotors in vergrößertem Maßstab.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schraubenspindelrotor 1 mit innerer Ver- dichtung durch Änderungen der Steigung 2 längs der Rotorachse, mit der geringeren Steigung aus mÄUs A2 auf der einen Rotorseite und der größeren Steigerung mEιn 2B auf der anderen Seite mit den entsprechend unterschiedlichen Flankensteigungswmkeln ß 3A und 3B längs der Rotorachse. Der Herstellung mit Festlegung der jeweiligen Profilflankenskontur besehend aus dem Fußverlauf 4 unterhalb des Wälzkreises 5 und aus dem Kopfverlauf 6 oberhalb des Wälzkreises, erfolgt nun erfindungsgemäß durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise als Scheibenfräser 7, der eingreifend in den Spindelrotor 1 durch gezielte Bewe- gung längs der Rotorachse 8 die Profilflanken erzeugt. Die Achse 9 des Scheibenfräsers wird nun während der Rotorprofil- bearbeitung als Bewegung in Rotorlängsrichtung gegenüber der Rotorachse um den konstanten oder veränderlichen Winkel y geneigt, um entsprechend der obigen Beschreibung die verschiede- nen Flankensteigungswmkel ß entsprechend der gewünschten inneren Verdichtung zu erzeugen.
Zur Verdeutlichung der einzelnen Profilflanken ist in der Figur 2 ein Achsschnitt vergrößert dargestellt mit dem Wälzkreis (als Zylinderlinie 5) , der Fußprofilkontur (4- dargestellt als dicke Voll-Lmie inklusive dem zylindrischen Fußkreisdurchmesserbe- reich, der von dem Scheibenfräser natürlich gleich fertig mit- bearbeitet wird) und dem sich ergebenden Kopfprofilflankenver- lauf (6- dargestellt als gestrichelte Linie ohne den zylindrischen Außendurchmesser) .
Bezugszeichenliste:
1. Schraubenspindelrotor mit seiner Rotorlängsachse veränderlichen Steigung
2. Profllsteigung des Schraubenspmdelrotors
2A geringere Steigung mAus auf der (Auslaß) Seite 2B größere Steigung mEιn auf der (Einlaß) Seite
3. Flankenseigungswmkel ß 3A geringerer Steigungswinkel ßÄUΞ auf der (Auslaß) Seite 3B größerer Steigungswinkel ßAuΞ auf der (Einlaß) Seite
4. Fußprofllverlauf
5. Wälzkreis
6. Kopfprofllverlauf
7. Profllbearbeitungswerkzeug (Scheibenfräser)
8. Rotorlängsachse
9. Achse des Profllbearbeitungswerkzeuges
10. Neigungswinkel y zwischen Werkzeugachse und Rotorachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen der Profilkontur für das Spindelrotorpaar einer Schraubenspindelpumpe mit innerer Verdich- tung durch Änderung der Profilsteigung und/oder der Zahnhöhe längs der Rotorachse, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Profilkontur durch ein einfaches Bearbeitungswerkzeug während dessen Bearbeitungsbewegung in Rotorlängsachse zur Erzeugung der inneren Verdichtung durch Änderungen der Profilsteigung und/oder der Zahnhöhe direkt festgelegt und definitiv erzeugt wird, und dass der andere Teil der Profilkontur nach diesem von dem Bearbeitungswerkzeug erzeugten Flankenverlauf bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilkontur einer Schraubenspindelpumpe der von dem einfachen Bearbeitungswerkzeug erzeugte erste Teil der Profilkontur den gesamten Fußprofilverlauf unterhalb des Wälzkreises ergibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur ein Scheibenfräser ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug für den ersten Teil der Profilkontur in dem Bereich der geringsten Steigung die beiden Profilflankenseiten gleichzeitig festlegt und bearbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das einfache Bearbeitungswerkzeug durch gezielte Steuerung der Rotationsbewegung des Spindelrotors im Verhältnis zur Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges längs der Spindelrotorachse die gewünschte Steigungsänderung erzeugt .
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