DE1903069C - Screw rotor pump for one direction of rotation with a cylindrical rotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubenrotorpumpe für eine Drehrichtung mit zylindrischem Roto;, insbesondere zur Verwendung als Schmierölpumpe in Getrieben jeglicherArt.The invention relates to a screw rotor pump for one direction of rotation with a cylindrical rotor; in particular for use as a lubricating oil pump in transmissions of any kind.

Bisher sind zur Schmierölversorgung in Getrieben vorwiegend Einkolbenpumpen mit Nockenwellenbetütigung oder Zahnradpumpen verwendet worden. Diese Pumpen stellen in der Herstellung und im Antriehsbedarf einen erheblichen Mehraufwand dar.So far, single-piston pumps with camshaft actuation have mainly been used to supply lubricating oil in transmissions or gear pumps have been used. These pumps are used in the manufacture and in the drive represent a considerable additional effort.

Es sind bereits Schraubenrotorpumpen für eine oder zwei Drehrichtungen mit kegelförmigem, zylindrischem oder kugelförmigem Rotor bekannt, in dessen Mantelfläche die Förderschraube als Nut mehr oder weniger tief eingeschnitten ist. Sie alle haben mit Pumpen anderer Bauarten wie Kolben-, Zentrifugal- oder Zahnradpumpen das konstruktive Merkmal gemeinsam, daß ihre Gehäuse mehrteilige und verhältnismäßig kompliziert gestaltete Gußkörper tind, bedingt durch die dicht zu haltenden Lager für die Antriebswelle des Förderkörpers, die seitlich des Pumpenraumes anzuordnenden Ein- und Auslauf-Öffnungen und deren Verbindungskanäle mit jenem (deutsche Patentschrift 704 632). Anfertigung und Bearbeitung solcher komplizierten Gußstücke und ihr Zusammenbau mit dem Förderkörp-.'.r und dessen Antriebswelle einschließlich der empfindlichen Dichtungen an dieser erfordern viel Zeit und Sorgfalt. Beides wirkt sich in den Kosten aus, so daß sich Schraubenrotorpumpm trotz unbestreitbarer Vorteile, von Sonderfällen abgesehen, bisher nicht einführen konnten. There are already known screw rotor pumps for one or two directions of rotation with a conical, cylindrical or spherical rotor, in the outer surface of which the feed screw is cut more or less deeply as a groove. They all have the structural feature in common with pumps of other types such as piston, centrifugal or gear pumps that their housings are multi-part and relatively complex cast bodies, due to the tightly sealed bearings for the drive shaft of the conveyor body, the one to be arranged on the side of the pump chamber - and outlet openings and their connecting channels with that (German patent specification 704 632). The manufacture and processing of such complicated castings and their assembly with the conveyor body and its drive shaft, including the sensitive seals on it, require a great deal of time and care. Both of these have an effect on costs, so that screw rotor pumps, despite their undeniable advantages, apart from special cases, have not yet been able to be introduced.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schraubenrotorpumpe der eingangs genannten Art zu entwickeln, die ein möglichst einfaches und leicht zu bearbeitendes Gehäuse aufweist und deren Einzelteile schnell und einfach zusammengebaut werden können.The object of the invention is to provide a screw rotor pump of the type mentioned at the beginning to develop that has a housing that is as simple and easy to work as possible and whose individual parts can be assembled quickly and easily be able.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen ringförmigen Aufbau nach Art eines Kugellagers derart, daß der Rotor als auf eine Welle aufziehbarer Ring ausgebildet ist und in einem in eine Bohrung einsetzbaren hohlringförmigcn Gehäuse läuft, dessen eine Stirnfläche eine Anzahl ringförmig verteilter Einlauföffnungen besitzt und das auf seiner äußeren Mantelfläche eine Ringnut aufweist, die mit einem ringförmigen Druckraum an der anderen Stirnfläche, in den die Nuten des Rotors münden, durch Auslaufbohrungen in Verbindung steht. In die als Aufnahme für ihr Gehäuse dienende Bohrung der Wandung eines Aggregates, mit dem die Pumpe zusammengebaut ist, ist lediglich der druckseitige Förderkanal für die Flüssigkeit einzubringen, und zwar so, daß dessen Mündung in der Ebene der Ringnut auf der äußeren Mantelfläche des Gehäuses liegt.The invention solves this problem by an annular structure in the manner of a ball bearing in such a way that that the rotor is designed as a ring that can be pulled onto a shaft and runs in a hollow ring-shaped housing that can be inserted into a bore End face has a number of annularly distributed inlet openings and which has an annular groove on its outer circumferential surface, which with an annular pressure chamber on the other end face, in which the grooves of the rotor open, is connected by outlet bores. In the as a recording The only hole in the wall of a unit with which the pump is assembled is the hole in the wall used for its housing for the liquid to be introduced in such a way that the mouth of which lies in the plane of the annular groove on the outer surface of the housing.

Die erfindungsgemäße Pumpe hat den großen Vorteil, daß sie aus wenigen Teilen besieht und kugellagerähnlich auf jeder angetriebenen Welle angebracht werden kann. Sie bedarf so keines eigenen Antriebs wie auch keiner eigenen Lagerung ihres schraubenförmig ausgebildeten Rotors. Die Pumpe — und die Welle, auf die ihr Rotor aufgezogen ist — taucht möglichst tief in die zu fördernde Flüssigkeit ein. Ihre Fördermengencharakteristik ist drehzahllinear, insbesondere auch in unteren DrehzahUbereichen, wie sie oft in Zahnradgetrieben vorhanden sind. Die besondere Anordnung der ölstromführung gewährleistet fast nahezu gleichbleibenden Druck in allen Drchzahlbereichcn. Die Fertigungstoleranzen zwischen Rotor und Gehäuse können größer sein als die herkömmlich tragender Kugellager. The pump according to the invention has the great advantage that it consists of a few parts and that it can be mounted on any driven shaft in the manner of a ball bearing. It does not need its own drive or its own storage of its helical rotor. The pump - and the shaft on which its rotor is mounted - is immersed as deeply as possible in the liquid to be pumped. Their delivery rate characteristic is speed-linear, especially in the lower speed ranges, as are often found in gear drives. The special arrangement of the oil flow guide ensures almost constant pressure in all pressure ranges. The manufacturing tolerances between the rotor and the housing can be greater than the conventional bearing ball bearings.

Allein die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Pumpe unmittelbar und ohne Bearbeitung in eine vorhandene Kugellagerbohrung eingesetzt und außerdem von der Kugellagerwelle angetrieben werden kann, veranschaulicht die einfache Montage.Just the fact that the pump according to the invention is directly and without processing in a existing ball bearing bore used and also driven by the ball bearing shaft can illustrate the simple assembly.

In einer fertigungstechnisch besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung besteht das Gehäuse ausIn an embodiment of the invention that is particularly advantageous in terms of production technology, the housing consists of

ίο einem Außenring, in dessen Stirnränder je eine gegen den Rotor dichtende Ringscheibe eingesetzt ist, von denen eine gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt mit den Einlauföffnungen besetzt istίο an outer ring, in each of the front edges one against the rotor sealing ring disc is used, one of which is evenly distributed on its circumference is occupied with the inlet openings

Un trotz des gedrängten Aufbaus in den Abmessungen eines Kugellagers eine befriedigende Pumpenleistung zu erzielen, empfiehlt es sich, das Verhältnis von Gehäusevolumen und Rotorvolumen so groß wie möglich zu machen und den Durchflußwiderstand so klein wie möglich zu halten. Dies läßt sich erfin dungsgemäß mit einem mehrgängigen Schraubenrotor und weiter dadurch erzielen, daß die Zahl der Einlauföffnungen im Gehäuse mindestens gleich dem Zweifachen der Zahl der Nuten ist. Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Nutenflanken im Rotor in einer etwa radial ausgerichteten Schneide auslaufen. In order to achieve a satisfactory pump performance despite the compact structure in the dimensions of a ball bearing, it is advisable to make the ratio of housing volume and rotor volume as large as possible and to keep the flow resistance as small as possible. This can be achieved in accordance with the invention with a multi-start screw rotor and further in that the number of inlet openings in the housing is at least equal to twice the number of grooves. It has also proven to be advantageous that the groove flanks in the rotor terminate in an approximately radially oriented cutting edge.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden zur Erläuterung der Erfindung beschrieben wird. In der Zeich-In the drawing, a preferred embodiment is shown, which is described below to explain the invention. In the drawing nung zeigttion shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe mit hälftig geschnittenem Rotor undF i g. 1 shows a longitudinal section through the pump with the rotor cut in half and

F i g. 2 eine Seitenansicht von der Ansaugseite mit zum Teil aufgeschnittener Stirnwand ihres Gehäuses.F i g. 2 shows a side view from the suction side with the end wall of its housing partially cut away.

F i g. 2 der Zeichnung zeigt, wie die Pumpe nach Art eines Kugellagers zwischen Welle 16 und Bohrung in der Wandung 14 eines beliebigen Aggregates eingebaut ist. Auf die Welle 16 ist der mit schraubenförmigen Nuten 6 versehene mehrgängige Rotor 2F i g. 2 of the drawing shows how the pump is like a ball bearing between the shaft 16 and the bore in the wall 14 of any unit is built in. The multi-turn rotor 2, which is provided with helical grooves 6, is mounted on the shaft 16

4^ nach Art des Innenringes seines Kugellagers aufgezogen. Das Gehäuse, in dem dieser Rotor läuft, besteht aus einem Außenring 1 und zwei Ringscheiben 3, 4, die in Ringnuten 10 an seinen Stirnrändern dicht eingesetzt sind. Gehäuse und Rotor bilden also eine4 ^ drawn up in the manner of the inner ring of its ball bearing. The housing in which this rotor runs consists of an outer ring 1 and two ring disks 3, 4, which are inserted tightly in annular grooves 10 at its end edges. Housing and rotor thus form one

K bauliche Einheit nach Art eines Kugellagers. K structural unit in the manner of a ball bearing.

Die Ringscheibe 3 trägt auf ihrem Umfang verteilt eine Anzahl Löcher als Einlauföffnungen für das Pumpengehäuse, die auf der Außenseite konisch angefastsind. An der gegenüberliegenden Ringscheibe 4The annular disk 3 has a number of holes distributed on its circumference as inlet openings for the Pump housings that are conically chamfered on the outside. On the opposite ring washer 4

ist im Außenring 1 ein ringförmiger Druckraum 9 ausgespart, von dem eine Anzahl gleichmäßig auf dem Umfang verteilter Auslaufbohrungen 7 als Auslaufkanäle zu einer Ringnut 15 im Außenmantel des Ringes 1 führen. Eine Bohrung 13 in der Wandungan annular pressure chamber 9 is recessed in the outer ring 1, of which a number evenly the circumference of distributed outlet bores 7 as outlet channels to an annular groove 15 in the outer shell of the Ring 1 lead. A hole 13 in the wall

14 steht bei eingebauter Pumpe mit dieser Ringnut 15 (F i g. 2) in Verbindung.When the pump is installed, 14 is connected to this annular groove 15 (FIG. 2).

Die Flanken der schraubenförmigen Nuten 6 im Rotor 2 laufen an seinen Stirnflächen in Schneiden aus, von denen mindestens die Schneiden 8 in derThe flanks of the helical grooves 6 in the rotor 2 run in cutting edges on its end faces from, of which at least the cutting edges 8 in the Einlauf-Stirnfläche des Rotors auch dann, wenn der Nutenquerschnitt aus Fertigungsgründen trapezförmig ist, etwa radial zur Pumpenachse ausgerichtet sein sollten.Inlet end face of the rotor even if the Groove cross-section is trapezoidal for manufacturing reasons, aligned approximately radially to the pump axis should be.

Die Pumpe arbeitet in der Darstellung nach Fig. 2The pump works in the illustration according to FIG. 2

in der Drehrichtung des Pfeiles 11 in Fig. 1. Die durch die Einlauföffnungen 5 in Pfeilrichtung 12 eintretende Flüssigkeit wird von den Schneiden 8 des mehrgängigen Innenringes oder Rotors 2 aufgenom-in the direction of rotation of arrow 11 in Fig. 1. The Liquid entering through the inlet openings 5 in the direction of arrow 12 is removed from the cutting edges 8 of the multi-thread inner ring or rotor 2 accommodated

men und von seinen schraubenförmigen Nuten 6 zum Druckraum 9 gefördert. Von dort strömt sie durch die Auslaufbohrungen 7 in die Ringnut 15 im Pumpengehäuse oder Außenring 1 und durch die Bohrungmen and promoted from its helical grooves 6 to the pressure chamber 9. From there it flows through the outlet bores 7 in the annular groove 15 in the pump housing or outer ring 1 and through the bore

13 in Richtung des Pfeiles 17 zu den einzelnen Verbrauchern. Der Nutenquerschnitt kann über die Rotorlänge konstant sein oder in Förderrichtung abnehmen, wie in Fig. 2 dargestellt, um der geförderten Flüssigkeit im F'urnpengehäuse durch den Verdrängungsefiekt eine erhöhte Geschwindigkeit zu erteilen, die dann hinter der Pumpe in Druck umgesetzt werden kann.13 in the direction of arrow 17 to the individual consumers. The groove cross-section can vary over the length of the rotor be constant or decrease in the conveying direction, as shown in Fig. 2, to the conveyed Liquid in the lamp housing due to the displacement efiect to give an increased speed, which is then converted into pressure behind the pump can be.

Statt dessen können — bei konstantem Nutenquerschnitt — der Pumpenraum und Rotor auch kegelstumpfförmig, mit der Basis auf der Druckseite, ausgebildet sein, wie dies an sich bekannt ist, jedoch ist diese Ausführung in den Toleranzen empfindlicher und daher fertigungstechnisch teurer als Ίϊε zylindrische Ausführung.Instead - with a constant groove cross-section - the pump chamber and rotor can also be frustoconical, with the base on the pressure side, as is known per se, but is this design is more sensitive in terms of tolerances and therefore more expensive in terms of production technology than Ίϊε cylindrical Execution.

Die Ausführung kann im Rahmen der Erfindung ao gegenüber dem Ausführungsbeispiel in weiteren Einzelheiten abgewandelt werden, um die Pumpe besonderen Anforderungen anzupassen. So wird, wenn die Pumpe nur teilweise unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt, auch nur ein entsprechendes Segment der Stirnscheibe 3 mit Einlauföffnungen 5 besetzt oder eine Sektorblende vorgeschaltet. Das Gehäuse kann auch zweiteilig ausgebildet sein, indem sein Außenring 1 mit der Ringscheibe 4 einstückig, z. B. als Spritz- oder Druckgußteil ausgebildet ist, und nur die Ringscheibe 5 nach dem Einbau des Rotors 2 eingesetzt wird. Die Ringnut 15 im Außenring 1 kann entfallen und statt dessen in die WandungThe execution can within the scope of the invention ao compared to the embodiment can be modified in further details to the pump to adapt to special requirements. So if the pump is only partially below the liquid level is, only a corresponding segment of the end disk 3 is occupied by inlet openings 5 or a sector diaphragm upstream. The housing can also be designed in two parts by its outer ring 1 with the annular disk 4 in one piece, for. B. is designed as an injection or die-cast part, and only the ring disk 5 is used after the rotor 2 has been installed. The annular groove 15 in the outer ring 1 can be omitted and instead in the wall

14 eingedreht werden und die Bohrung 13 enthalten.14 are screwed in and contain the bore 13.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schraubenrotorpumpe für eine Drehrichtung mit zylindrischem Rotor, insbesondere zui Verwendung als Schmierölpumpe in Getrieben, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Aufbau nach Art eines Kugellagers, derart, daß der Rotor (2) als auf eine Welle aufziehbarer Ring ausgebildet ist und in einem in eine Bohrung einsetzbaren hohlringförmigen Gehäuse (1, 3, 4) läuft, dessen eine Stirnfläche (3) eine Anzahl ringförmig verteilter Einlauföffnungen (5) besitzt und das auf seiner äußeren Mantelfläche eine Ringnut (15) aufweist, die mit einem ringförmigen Druckraum (9) an der anderen Stirnfläche (4), in den die Nuten des Rotors münden, durch Auslaufbohrungen (7):, « Verbindung sieht.1. Screw rotor pump for one direction of rotation with a cylindrical rotor, in particular for use as a lubricating oil pump in gearboxes, characterized by an annular structure in the manner of a ball bearing, in such a way that the rotor (2) is designed as a ring that can be pulled onto a shaft and in one in a bore usable hollow ring-shaped housing (1, 3, 4) runs, one end face (3) of which has a number of annularly distributed inlet openings (5) and which has an annular groove (15) on its outer circumferential surface, which with an annular pressure chamber (9) on the other end face (4), open out into the grooves of the rotor through the outlet holes (7), provides "compound. 2. Schraubenrotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem Außenring (1) besteht, in dessen Stirnränder je eine gegen den Rotor (2) dichtende Ringscheibe (3, 4) eingesetzt ist, von denen eine (3) gleichmäßig auf ihrem Umfang verteilt mit den Einlauföffnungen (5) besetzt ist.2. Screw rotor pump according to claim 1, characterized in that the housing is made of an outer ring (1), in the end edges of which each seal against the rotor (2) Annular washer (3, 4) is used, one of which (3) is evenly distributed over its circumference with the inlet openings (5) is occupied. 3. Schraubenrotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mehrgängigen Schraubenrotor (2) und dadurch, daß die Zahl der Einlauföffnungen (5) mindestens gleich dem Zweifachen der Zahl der Nuten (6) ist.3. Screw rotor pump according to claim 1 or 2, characterized by a multi-thread Screw rotor (2) and in that the number of inlet openings (5) is at least equal twice the number of grooves (6). 4. Schraubenrotorpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Nuten (6) im Rotor (2) an dessen Stirnflächen in etwa radial zur Pumpenachse gerichteten Schneiden (8) auslaufen.4. Screw rotor pump according to claim 3, characterized in that the flanks of the grooves (6) in the rotor (2) on its end faces approximately radially directed to the pump axis cutting edges (8) leak. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings