DE1553214A1

DE1553214A1 - Schraubenspindelpumpe

Info

Publication number: DE1553214A1
Application number: DE19661553214
Authority: DE
Inventors: Frederick Pollak
Original assignee: Stothert and Pitt Ltd
Current assignee: Stothert and Pitt Ltd
Priority date: 1965-12-21
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE1553214B2; FR1505892A; DE1553214C3; GB1065000A

Description

Braunechwelg, 16. Dez. 1966 Unser Zeichen.· Al/GÖ - S 668

Stothert & Pitt, Limited
Newark Works, Bath, Somerset
England

Priorität: Großbritannien vom 21· Dezember 1965 Nr. 54- 078/65

Schraubenspindelpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrägnger-Rotationspumpe mit miteinander kämmenden Schraubenspindeln, die bei konstanter Drehzahl veränderliche Fördermenge besitzt. Diese Pumpe soll im folgenden als Schraubenspindelpumpe bezeichnet werden.

In der Patentschrift 890 507 ist eine Schraubenspindelpumpe erläutert, die ein Gehäuse Bit wenigstens einem Einlaß und einem Auslaß für den Eintritt bzw· den Au«tritt dee Mediums zur bzw. aus der Pumpt, sowie wenigstens zwei miteinander kämmende und drehbar innerhalb des Gehäuses

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gelagerte Teile aufweist, die je mit einem Schraubengewinde veränderlicher Steigung oder Abschnitten mit unterschiedlicher Steigung versehen sind und die identisch gleich ausgebildet sind, abgesehen davon, daß die beiden Schraubengewinde unterschiedliche Steigungsrichtung besitzen. Weiterhin ist eine oder sind meliere Hülsen oder ähnliche Teile innerhalb des Gehäuses derart angeordnet, daß sie einen vorbestimmten Abschnitt der schraubenförmigen Teile umschließen, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen eine Relativbewegung zwischen den Hülsen und den Schraubenspindeln hervorgerufen wird, um die Fördermenge der Pumpe bei konstanter Drehzahl zu verändern.

Es hat sich herausgestellt, daß eine solche Pumpe, wenn sie auch zufriedenstellend arbeitet, den Nachteil besitzt, daß bei einigen Stellungen der Hülse, insbesondere wenn sich diese in der Nähe des Schraubenspindelendes mit der kleineren Steigung befindet, ein gewisses Vakuum auftritt, das nicht nur Leistung verbraucht, sondern auch zur Kavitation mit den bekannten Nachteilen führt.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden oder wenigstens wesentlich zu verringern.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer Schraubenspindelpumpe, die ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Zutritt des Mediums

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zur Pumpe bzw. den Austritt aus der Pumpe und wenigstens zwei miteinander kämmende Schraubenspindehi aufweist, die drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert sind und je mit einem Schraubengewinde ungleichförmiger Steigung versehen sind oder durch Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung dargestellt werden, eine festliegende Hülse zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse an einem oder in der Nähe eines Endes der Schraubenspindeln sowie eine bewegliche Hülse vorgesehen sind, die zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine Bewegung der beweglichen Hülse in axialer Richtung der Schraubenspindeln und relativ zur festliegenden Hülse ermöglicht.

Vorzugsweise weist die Pumpe zwei miteinander kämmende Schraubenspindeln mit einem Schraubengewinde ungleichförmiger Steigung auf, wobei die festliegende Hülse die Enden der Schraubenspindeln umschließt, die die größere Steigung aufweisen.

Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung.

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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch eine abgeänderte bewegliche Hülse.

Die Zeichnung zeigt eine Schraubenspindelpumpe, die ein Gehäuse 1 aufweist, in dem zwei parallel angeordnete Schraubenspindeln 7 und 8 liegen, die mit entgegengesetzten Steigungsrichtungen versehen sind und drehbar in Lagern gelagert sind, die parallel zueinander liegen und derart angeordnet sind, daß die beiden Schraubenspindeln kämmend ineinander fassen.

Die beiden Schraubenspindeln werden durch einen nicht dargestellten Antrieb von außen derart angetrieben, daß sie in entgegengesetzten Richtungen umlaufen.

Das Gehäuse 1 ist auf der Niederdruckseite L mit einer Einlaßöffnung 9 und auf der Hochdruckseite H mit einer Auslaßöffnung 10 versehen, durch die das Medium der Pumpe zugeführt bzw. aus der Pumpe abgeführt wird.

Die beiden Schraubenspindeln 7 und 8 besitzen ungleichförmige Steigung über ihre Länge, wobei die Steigung von der Hochdruckseite H der Pumpe kontinuierlich zur Niederdruck-

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seite L abnimmt.

Andererseits können die Schraubenspindeln statt mit einer kontinuierlich, aber nicht unbedingt sich konstant ändernden Steigung mit abgestuften Steigungen von einem Ende zum anderen versehen werden, und zwar dadurch, daß zwei oder mehr Schraubenabschnitte auf eine gemeinsame Welle aufgesetzt werden, die je über ihre Länge gleichförmige Steigung besitzen, wobei aber die Steigung jedes Abschnitts sich von der des benachbarten Abschnitts unterscheidet.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine festliegende Hülse 11 vorgesehen, die mittels einer Madenschraube 12 in ihrer Lage gehalten wird und die Enden der Schraubenspindeln 7, 8 dort umschließt, v/o die Steigung am größten ist.

Weiterhin ist im Gehäuse 1 eine die Schraubenspindeln 7» 8 umschließende bewegliche Hülse 13 vorgesehen. Die Bewegung dieser Hülse 13 wird durch eine von Hand betätigte Einrichtung 14 vorgenommen, die bei 14 angedeutet ist.

Die Einrichtung 14 weist eine Kolbenstange 15 auf, deren eines Ende mit der Hülse 13 verbunden ist, die zwischen einer Mutter und einer Scheibe 16 und einer Buchse 17 gehalten wird, die an einem Anschlag an der Stange 15 anliegt. Daβ andere Ende der Kolbenstange 15 ist mit einem Kolben 18 vertanen, der eich in einem Zylinder 19 bewegen

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kann, wobei die Kolbenstange mit einer Bohrung 20 versehen ist. Der Kolben 18 soll die unterschiedlichen Kräfte ausgleichen, die auf die Hülse 15 wirken, so daß die zum Bewegen der Hülse 15 erforderliche Kraft nur gering ist. Die eine Seite des Kolbens 18 ist daher über einen Ringkanal 54 dem Druck ausgesetzt, der auf der Hochdruckseite der Pumpe herrscht, während die andere Seite des Kolbens 18 über eine Rohrleitung 55» die mit der Niederdruckseite der Pumpe in Verbindung steht, mit dem auf dieser Seite herrschenden Druck beaufschlagt wird. In die Bohrung 20 faßt eine Gewindespindel 21 hinein, die mit dem Innengewinde in einer Spindelmutter 56 in Eingriff steht, die den Kolben 18 relativ zur Kolbenstange 15 festhält. Die Spindel faßt durch ein Ende des Zylinders 19 hindurch und ist mit einem Handrad 22 versehen. Durch eine Drehung am Handrad 22 wird die Hülse 15 in Längsrichtung der Schraubenspindeln 7» 8 und- relativ zur festliegenden Hülse 11 verschoben.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Handbetätigung der Verstelleinrichtung beschränkt; es ist klar, daß die Betätigung auch automatisch erfolgen kann, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, wobei z. B. ein Servomotor benutzt wird.

Im Betrieb bilden die Hülse 11 oder die Hülsen 11 und 15 zusammen eine Di*chtung zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite der Pumpe. Um eine zufriedenstellende

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Dichtung zu erziehen, ist es je nach Schraubengeometrie und anderen Faktoren, wie z. B. der zulässigen Leckmenge, erforderlich, daß innerhalb der Hülsen mehrere Schraubengänge liegen.

Wenn eine einzige Hülse verwendet wird, wie es bei der Patentschrift 890 507 der Fall ist, muß die Länge der Hülse so bemessen sein, daß die Hülse eine verhältnismäßig große Anzahl von Schraubengängen überdeckt. Wenn sich jetzt die Hülse an oder in der Nähe der Einlaßseite der Pumpe befindet, überdeckt sie sowohl Teile mit kleiner und mit großer Steigung. Da die Flüssigkeitsmenge, die in den Abschnitt mit kleinerer Steigung eintritt, nicht ausreicht, den durch die Abschnitte mit größerer Steigung freigegebenen Raum auszufüllen, wird ein Vakuum erzeugt, das einen Leistungsverlust sowie Kavitation mit dem entsprechenden Geräusch zur Folge hat.

Gemäß der Erfindung weist nun das bewegliche Hülsenteil 13 eine Länge auf, die nur eine geringe Anzahl (beispielsweise zwei) Gänge mit der kleinsten Steigung in der Nähe der Einlaßöffnung 9 überdekcken kann. Es geht aus der Zeichnung deutlich hervor, daß bei einer Länge der beweglichen Hülse, die nur wenig Gänge mit kleinster Steigung überdecken kann, diese Länge nicht ausreicht, die erforderliche Anzahl von Gängen mit größerer Steigung zu überdecken. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist die festliegende

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Hülse 11, wie oben bereits erwähnt, angeordnet, so daß für die maximale Fördermenge die bewegliche Hülse 13 in eine Stellung gebracht wird, in der sie die festliegende Hülse 11 berührt, wobei die beiden Hülsen derart zusammenwirken, daß sie eine einzige Hülse mit größerer Länge bilden, die eine Mehrzahl von Gängen mit größerer Steigung überdecken kann. Da die festliegende Hülse eine Länge aufweist, die im Betrieb der Pumpe nicht die erforderliche Mindestanzahl von Gängen zum einwandfreien Betrieb überdecken kann, bleibt diese Hülse unwirksam, wenn sie nicht mit der beweglichen Hülse zusammenwirkt. Weiterhin ist die festliegende Hülse 11 mit einer oder mehreren Ausgleichslöchern 23 versehen, die es ermöglichen, daß das zwischen den beiden Hülsen eingeschlossene Medium entweichen kann, wenn die Hülsen gegeneinander geschoben werden. Aus dem vorstehenden geht hervor, daß durch eine Verschiebung der Hülse 13 in Längsrichtung der Schraubenspindeln 7 und 8 die Fördermenge der Pumpe ohne Änderung der Drehzahl verändert werden&ann.

Um sicherzustellen, daß die Gänge mit größerer Steigung innerhalb der Hülse, wenn sich diese in der Nähe des Einlaßendes der Schraubenspindeln 7» 8 befindet, nicht ohne Medium sind, kann die Einrichtung 14- derart abgeändert werden, wie es die Fig. 4- und 5 zeigen.

Nach den Fig. 4 und 5 ist die bewegliche Hülse 13» die auf der Kolbenstange 15 zwischen einem Ansatz 24- und einer

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Haltemutter 25 festgehalten wird, mit einer Bohrung 26 versehen, die über einen Kanal 27 mit den Schraubenspindel 7, 8 in Verbindung steht. Innerhalb einer Axialbohrung 28 in der Kolbenstange 15 liegt ein Ventilglied 29_} das mit einem Betätigungskolben 30 versehen ist. Das Ventilglied" 29 wirkt mit Kanälen 31 zusammen, die in der Kolbenstange 15 ausgebildet sind und wird durch eine Druckfeder 32 in eine Stellung gedrückt, in der es diese Kanäle 31 verschließt.

Wenn im Betrieb die Hülse 13 zur Einlaßseite der Schraubenspindeln 7t 8 hinbewegt wird, kommt der Kolben 30 zur Anlage an einem Anschlag, der einen Teil des Gehäuses 1 bilden kann, und das Ventilglied 29 wird aus der in Fig. 4-dargestellten Lage in die Lage der Fig. 5 gedrückt, in der die Kanäle 31 offen sind. In dieser Stellung des Ventilgliedes kann Medium von der Hochdruckseite der Hülse durch die Kanäle 31 und von dort durch weitere Kanäle 33 und den Kanal 27 in die Räume eintreten, die durch das Schraubengewinde innerhalb der Hülse 13 begrenzt werden.

Auf diese Weise wird fehhrides Medium in den Gängen mit größerer Steigung, die von der Hülse 13 überdeckt werden, durch Hochdruckmedium ersetzt, das von der Hochdruckseite in die Schraubengänge zurückgeleitet wird.

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Venn auch die Erfindung anhand einer Pumpe erläutert
wurde, .die nur mit zwei zusammenwirkenden Schraubenspindeln, einem einzigen Einlaß und einem einzigen Auslaß
versehen ist, ist doch klar, daß sie nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Die Pumpe kann selbstverständlich auch zwei Schraubenspindelpaare aufweisen, wobei das Gehäuse dann mit einem einzigen Einlaß und zwei
Auslässen oder mit einem einzigen Auslaß und zwei Einlassen versehen sein kann, wie es in der Patentschrift
890 507 erläutert ist.

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Claims

Patentansprüche

1. ) Schraubenspindelpumpe mit einem Gehäuse, das wenigstens ■einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, durch die ein Medium der Pumpe zugeführt "bzw. aus der Pumpe abgeführt wird, mit wenigstens zwei ineinanderfassenden Schraubenspindeln, die drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert sind und je ein Schraubengewinde mit ungleichförmiger Steigung aufweisen oder aus Abschnitten mit unterschiedlicher Steigung aufgebaut sind, mit einer beweglichen Hülse, die zwischen den Schraubenspindeln und dem Gehäuse angeordnet ist, und mit einer Einrichtung, mit der die bewegliche Hülse in axialer Richtung der Schraubenspindeln bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1) und den Schraubenspindeln (7, 8) eine festliegende Hülse (11) vorgesehen ist, die zum Indern der Fördermenge der Pumpe mit der beweglichen Hülse (13) zusammenwirkt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der beweglichen Hülse (13) so bemessen ist, daß die Hülse über wenigstens zwei Gänge der Schraubengewinde hinwegfaßt.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Aüslaßende der Schraubenspindeln (7, 8) angeordnete festliegende Hülse (11) eine Länge besitzt, die unter der Länrr<> liegt, bei der ein Pumpvorgang möglich ist.

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4. Pumpe nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die festliegende Hülse (11) mit einer oder mehreren Ausgleichbohrungen (23) versehen ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mit der die bewegliche Hülse (13) verschoben werden kann, eine Kolbenstange (14) aufweist, die von außerhalb der Pumpe betätigbar ist.

6. Pumpe nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) eine Kolbenstange (15) aufweist, deren eines Ende mit der beweglichen Hülse (13) verbunden ist, und deren anderes Ende einen Kolben (18) trägt, der sich in einem Zylinder (19) bewegen kann, und daß an diesem Ende der Kolbenstange eine Einrichtung (22) angreift, die eine Verschiebung der Kolbenstange und der beweglichen Hülse in Längsrichtung ermöglicht.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (29) vorgesehen ist, das Medium von der Hochdruckseite der beweglichen Hülse (13) in die Räume

eintreten läßt, die durch die Schraubengänge begrenzt werden, die innerhalb der beweglichen Hülse liegen.

8. Pumpe nach Anspruch 7> soweit sich dieser auf Anspruch 6 bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein federbelastetes Ventilglied (29) aufweist, das in dem

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Ende der Kolbenstange liegt, an dem die bewegliche Hülse (13) sitzt, und daß das Tintilglied derart betätigbar ist, daß es eine Verbindung zwischen Kanälen (31) in der Kolbenstange auf der Hochdruckseibe der beweglichen Hülse und weiteren Kanälen (27» 33) steuert, die in der beweglichen Hülse derart angeordnet sind, daß sie mit den Räumen zwischen den Schraubengängen in Verbindung stehen.

9- Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (29) durch einen Kolben (30) betätigt wird, der am Ventilglied angebracht ist und an einem festen Anschlag zur Anlage kommen kann*

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