DE3633115A1 - Schnecken-verdraengerpumpe - Google Patents
Schnecken-verdraengerpumpeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnecken-Verdrängerpumpe od. dgl.
mit einer Kupplung, insbesondere einer "Oldham-Kupplung", zur Verhinderung
von Drehbewegungen der Förderelemente relativ zueinander. Die Erfindung be
trifft dabei konkret eine Schnecken-Verdrängerpumpe od. dgl. mit zwei im
wesentlichen parallel zueinander angeordneten plattenförmig ausgebildeten
Förderelementen, wobei auf den einander zugewandten Seiten der Förderele
mente vorzugsweise evolventenkurvenähnlich verlaufende, ineinander greifen
de Begrenzungselemente vorgesehen sind und wobei von dem einen Förderele
ment parallel zu sich selbst eine Umlaufbewegung um das andere Förderele
ment ausführbar ist, und mit einer Kupplung zur Verhinderung von Änderungen
der Winkelstellung der Förderelemente relativ zueinander, wobei die Kupp
lung einen im wesentlichen ringförmigen, vorzugsweise kreisringförmigen Rand
aufweist.
Schnecken-Verdrängerpumpen zum Verdrängen bzw. Fördern eines strömungsfähi
gen Ansaugmediums sind bekannt und weisen zwei parallel zueinander angeord
nete, plattenförmig ausgebildete Förderelemente auf. Jedes dieser Förder
elemente weist auf jeweils einer Seite evolventenkurvenähnlich verlaufende
Begrenzungselemente auf. Die evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begren
zungselemente haben gegeneinander versetzte, jedoch parallel ausgerichtete
Achsen und greifen derart ineinander, daß die Seiten der Begrenzungselemen
te und die plattenförmig ausgebildeten Förderelemente gemeinsam zur Aufnahme
des Ansaugmediums Schneckengänge bzw. abgedichtete Taschen bilden.
Wenn eines der Förderelemente mit dem auf einer Seite ausgebildeten evol
ventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselement in Eingriff mit dem
evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselement des anderen För
derelementes parallel zu sich selbst eine umlaufende Bewegung ausführt,
dann verlagern sich die Taschen von einer Position in Höhe einer Einlaßöff
nung entlang der Flanken der evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begren
zungselemente bis zu einer Position in Höhe einer Auslaßöffnung und weiter
darüber hinweg. In Abhängigkeit von der Anordnung der evolventenkurvenähn
lich verlaufenden Begrenzungselemente zueinander und der Bewegungsrichtung
des parallel zu sich selbst umlaufenden Förderelementes bleibt das Volumen
der ortsveränderlichen Taschen entweder relativ konstant, oder es vergrößert
oder verkleinert sich. Somit läßt sich die Schnecken-Verdrängerpumpe als
Pumpe zum Pumpen einer Flüssigkeit, zum Ansaugen eines Ansaugmediums - z. B.
zum Evakuieren - oder als Kompressor verwenden.
Könnte sich ein evolventenkurvenähnlich verlaufendes Begrenzungselement
relativ zu dem anderen evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungsele
ment frei drehen, so wäre eine Abdichtung der von den Begrenzungselementen
gebildeten Taschen durch die Flanken der Begrenzungselemente nicht mehr
gegeben und die ineinander greifenden Begrenzungselemente würden aneinander
zur Anlage kommen. Um dies zu verhindern ist es erforderlich, eine Kupplung
zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente rela
tiv zueinander derart vorzusehen, daß zwischen den evolventenkurvenähnlich
verlaufenden Begrenzungselementen zwar eine feste Winkelbeziehung besteht,
jedoch eines der Förderelemente bzw. evolventenkurvenähnlich verlaufenden
Begrenzungselemente parallel zu sich selbst eine umlaufende Bewegung um das
andere ausführen kann. Kupplungen der in Rede stehenden Art sind als her
kömmliche "Oldham-Kupplungen" bekannt (vgl. US-PS 39 24 977), mit jeweils
einem Ring und vier im Abstand von jeweils 90° voneinander am Umfang des
Ringes angeordneten Keilen. Die Keile sind am Ring jeweils paarweise einan
der gegenüberliegend angeordnet. Eines dieser Paare greift in in dem umlau
fenden Förderelement ausgebildete Nuten ein. Das andere Paar greift in in
einem ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe ausgebildete Nuten ein.
Obwohl diese Kupplung gut funktioniert, beansprucht sie innerhalb der Schnek
ken-Verdrängerpumpe viel Platz und ist relativ teuer.
Der Lehre der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine
Schnecken-Verdrängerpumpe od. dgl. mit einfach gestalteter Kupplung zur
Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente relativ
zueinander zu schaffen, wobei der Raumbedarf für die Kupplung minimal sein
soll. Desweiteren soll die Kupplung billiger als bekannte Kupplungen dieser
Art sein.
Die erfindungsgemäße Schnecken-Verdrängerpumpe od. dgl., bei der die zu
vor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Rand der Kupplung mehrere auf dem Umfang in Abständen angeordnete, radial
abragende Streifen aufweist, daß in einem parallel zu sich selbst umlaufen
den Förderelement und in einem ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpum
pe jeweils mindestens eine Nut ausgebildet ist und daß mindestens ein Strei
fen verschiebbar in eine der in dem umlaufenden Förderelement ausgebildeten
Nuten und mindestens ein weiterer Streifen verschiebbar in eine der in dem
ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe ausgebildeten Nuten eingreift.
Die freie Verschiebbarkeit der Streifen in den Nuten ermöglicht den Antrieb
eines Förderelementes in einer das andere Förderelement umlaufenden Bahn.
Dabei wird das umlaufende Förderelement in einer unveränderlichen Winkel
stellung zum anderen Förderelement gehalten. Da die Kupplung relativ dünn
ist, ist der Platzbedarf innerhalb der Schnecken-Verdrängerpumpe minimal.
Ferner läßt sich die Kupplung in einem einzigen Arbeitsschritt aus einem
Blech herausstanzen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich zwei bevorzugte
Ausführungsbeispiele darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeich
nung zeigt
Fig. 1 in einem Schnitt eine Schnecken-Verdrängerpumpe mit einer ver
besserten "Oldham-Kupplung", wobei jeweils zwei Streifen ober
halb und zwei Streifen unterhalb eines Auflagers liegen,
Fig. 2 in einem Schnitt die verbesserte, unterhalb der Förderelemente
angeordnete "Oldham-Kupplung" aus Fig. 1,
Fig. 3 in perspektivischer, isometrischer Darstellung die verbesserte
"Oldham-Kupplung" aus Fig. 1,
Fig. 4 in einem Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 5 ein zweites
Ausführungsbeispiel einer Schnecken-Verdrängerpumpe mit einer
zwischen den Förderelementen angeordneten Kupplung und
Fig. 5 im Querschnitt den Gegenstand aus Fig. 4.
Fig. 1 bezieht sich auf eine erfindungsgemäße Schnecken-Verdrängerpumpe 4
mit zwei parallel zueinander angeordneten, plattenförmig ausgebildeten und
ineinander greifenden Förderelementen 6, 8. Die Förderelemente 6, 8 weisen
eine zueinander unveränderliche Winkelstellung auf, laufen aber parallel zu
sich umeinander. Die unveränderliche Winkelstellung der Förderelemente 6, 8
relativ zueinander läßt sich durch die erfindungsgemäße Weiterbildung einer
"Oldham-Kupplung" 10 erreichen. Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kupplung 10
zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung der Förderelemente 6, 8
relativ zueinander in perspektivischer Darstellung.
Die Kupplung 10 besteht aus einem ovalen Rand 12 mit vier im Abstand von
90° am Umfang des Randes 12 ausgebildeten, radial nach außen verlaufenden
Streifen 14, 16, 18, 20. Diese einfache Ausgestaltung ermöglicht die Her
stellung der Kupplung 10 in einem einzigen Stück und erübrigt Herstellung
und Zusammenbau mehrerer einzelner Komponenten. Die Kupplung 10 läßt sich
z. B. in einem einzigen Arbeitsschritt aus einem Blech herausstanzen und
gleichzeitig formen. Da das Material der Kupplung 10 relativ dünn ist, sind
die Materialkosten gering und der Platzbedarf innerhalb der Schnecken-Ver
drängerpumpe 4 ist minimal.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Kupplung 10. Die Kupplung 10
ist um einen sich von der Unterseite des umlaufenden Förderelementes 8 durch
die Mitte des Randes 12 der Kupplung 10 hindurch erstreckenden Antriebs
zapfen 22 herum angeordnet. Die Kupplung 10 ist direkt unterhalb des umlau
fenden Förderelementes 8 und parallel dazu angeordnet. Entsprechend der
Darstellungen der Fig. 1 und 2 erstrecken sich zwei auf gegenüberliegenden
Seiten des Randes 12 ausgebildete, parallel ausgerichtete Streifen 14, 16
nach außen und sind in der Nähe eines Auflagers 24 nach oben gebogen. Da
bei greifen die Streifen 14 und 16 verschiebbar in in der unteren Oberfläche
des umlaufenden Förderelementes 8 ausgebildete Nuten 26, 28 ein. Dieser ver
schiebbare Eingriff der Streifen 14 und 16 in die Nuten 26 und 28 ermöglicht
eine Bewegung des Förderelementes 8 relativ zur Kupplung 10 in eine Richtung
und verhindert dabei gleichzeitig eine Drehbewegung des Förderelementes 8
relativ zur Kupplung 10. Die beiden weiteren Streifen 18 und 20 sind senk
recht zu den ersten beiden Streifen 14 und 16 ausgebildet, jedoch nach un
ten gebogen. Die Streifen 18 und 20 erstrecken sich unterhalb des Aufla
gers 24 und greifen verschiebbar in Nuten 30, 32 ein. Wahlweise können die
Streifen 18 und 20 auch in der Ebene des Randes 12 liegen, d. h. sie sind
dann nicht nach unten weggebogen. In diesem Fall steht der Rand 12 nicht mit
dem Auflager 24 in Verbindung. Die Streifen 18 und 20 greifen in die in ei
nem ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe 4 - z. B. in einem Trä
gerrahmen 34 - ausgebildete Nuten 30 und 32 ein. Gemäß Fig. 1 sind die
Streifen 18 und 20 länger als die Streifen 14 und 16. Die längeren Strei
fen 18 und 20 sind parallel zur kürzeren Achse des ovalen Randes 12 ange
ordnet und erfordern zum sicheren Eingriff in die Nuten 30 und 32 eine län
gere Ausbildung. Der verschiebbare Eingriff der Streifen 18 und 20 in die im
Trägerrahmen 34 ausgebildeten Nuten 30 und 32 verhindert ein Drehen der Kupp
lung 10, ermöglicht jedoch eine Bewegung der Kupplung 10 entlang der Y-
Achse. Daher kann sich der Antriebszapfen 22 innerhalb des Randes 12 auf
einer Kreisbahn bewegen. Die Kupplung 10 bewegt sich dabei entlang der X-
Achse mit sich in den Nuten 26 und 28 verschiebenden Streifen 18, 20 und
verschiebt dabei das sich in Richtung der Y-Achse bewegende Förderelement 8
in Richtung der X-Achse. Die Kupplung 10 ermöglicht somit eine umlaufende
Bewegung des Förderelementes 8 parallel zu sich selbst, d. h. ohne den Win
kel relativ zum Förderelement 6 zu verändern.
Die Kupplung 10 wird von einem aus einem Ölsammelbehälter 36 geförderten Öl
geschmiert. Eine am unteren Ende einer hohlen Antriebswelle 40 ausgebildete
Zentrifugalpumpe 38 fördert das Öl aus dem Ölsammelbehälter 36 durch die
hohle Antriebswelle 40 hindurch nach oben in einen in einem unteren Bereich
eines Schwenkgliedes 44 angeordneten Hohlraum 42. Das in den Hohlraum 42
geförderte Öl wird zentrifugal nach außen in den Randbereich des Hohlrau
mes 42 geschleudert. Dort ist der Einlaß eines Steigrohres 46 ausgebildet.
Das Steigrohr 46 ist vertikal im Schwenkglied 44 ausgebildet und leitet den
Ölfluß zum Auflager 24 und zur Kupplung 10.
Die Fig. 4 und 5 beziehen sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Schnecken-Verdrängerpumpe. Dabei ist eine Kupplung 10′ zur Verhinderung von
Änderungen der Winkelstellung zwischen den Förderelementen 6′ und 8′ zwischen
den beiden Förderelementen 6′ und 8′ angeordnet. Die Kupplung 10′ ähnelt
der Kupplung 10 des ersten Ausführungsbeispieles aus Fig. 3. Sie besteht
aus einem Rand 12′ mit vier am Umfang des Randes 12′ mit einem Abstand von
jeweils 90° voneinander angeordneten Streifen 14′, 16′, 18′ und 20′. Die
Kupplung 10′ läßt sich ebenfalls einteilig aus einem Blech herausstanzen.
Die Fig. 4 und 5 lassen erkennen, daß sich die Streifen 18′ und 20′ vom
Rand 12′ aus radial nach innen erstrecken und verschiebbar in auf der Ober
fläche des umlaufenden Förderelementes 8′ ausgebildete Nuten 30′ und 32′
eingreifen. Die beiden anderen Streifen 14′ und 16′ erstrecken sich vom
Rand 12′ radial nach außen und sind zu den Streifen 18′ und 20′ senkrecht
angeordnet. Die Streifen 14′ und 16′ greifen verschiebbar in in dem äußeren
Randbereich des ortsfesten Förderelementes 6′ ausgebildete Nuten 26′ und
28′. Der verschiebbare Eingriff der Streifen 14′, 16′, 18′ und 20′ in den
entsprechenden Nuten 26′, 28′, 30′ und 32′ dient dem gleichen Zweck wie bei
der Anordnung des ersten Ausführungsbeispieles.
Claims (13)
1. Schnecken-Verdrängerpumpe od. dgl. mit zwei im wesentlichen parallel
zueinander angeordneten, plattenförmig ausgebildeten Förderelementen, wo
bei auf den einander zugewandten Seiten der Förderelemente vorzugsweise
evolventenkurvenähnlich verlaufende, ineinander greifende Begrenzungsele
mente vorgesehen sind und wobei von dem einen Förderelement parallel zu
sich selbst eine Umlaufbewegung um das andere Förderelement ausführbar ist,
und mit einer Kupplung zur Verhinderung von Änderungen der Winkelstellung
der Förderelemente relativ zueinander, wobei die Kupplung einen im wesent
lichen ringförmigen, vorzugsweise kreisringförmigen Rand aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rand (12; 12′) der Kupplung (10; 10,)
mehrere auf dem Umfang in Abständen angeordnete, radial abragende Strei
fen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) aufweist, daß in einem parallel zu
sich selbst umlaufenden Förderelement (8; 8′) und in einem ortsfesten Teil
der Schnecken-Verdrängerpumpe (4) jeweils mindestens eine Nut (26, 28, 30,
32; 26′, 28′, 30′, 32′) ausgebildet ist und daß mindestens ein Streifen (14,
16; 18′, 20′) verschiebbar in eine der in dem umlaufenden Förderelement (8;
8′) ausgebildeten Nuten (26, 28; 30′, 32′) und mindestens ein weiterer
Streifen (18, 20; 14′, 16′) verschiebbar in eine der in dem ortsfesten Teil
der Schnecken-Verdrängerpumpe (4) ausgebildeten Nuten (30, 32; 26′, 28′)
eingreift.
2. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Streifen (14, 16, 18, 20) vom Rand (12) der Kupplung (10) radial nach
außen abragen.
3. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die in die in dem ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe (4) ausge
bildeten Nuten (26′, 28′) eingreifenden Streifen (14′, 16′) vom Rand (12′)
der Kupplung (10′) radial nach außen und die in die in dem umlaufenden För
derelement (8′) ausgebildeten Nuten (30′, 32′) eingreifenden Streifen (18′,
20′) radial nach innen abragen.
4. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der ortsfeste Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe (4) ein
Trägerrahmen (34; 34′) ist und daß die im ortsfesten Teil ausgebildete Nut
bzw. Nuten (30, 32; 26′, 28′) in dem Trägerrahmen (34; 34′) angeordnet ist
bzw. sind.
5. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nut bzw. Nuten (30, 32; 26′, 28′) in der Nähe der in dem umlaufenden
Förderelement (8; 8′) ausgebildeten Nut bzw. Nuten (26, 28; 30′, 32′) ange
ordnet ist bzw. sind.
6. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Längsachsen der im Trägerrahmen (34; 34′) vorgesehenen Nu
ten (30, 32; 26′, 28′) senkrecht zu den Längsachsen der im Förderelement (8;
8′) ausgebildeten Nuten (26, 28; 30′, 32′) verlaufen.
7. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (22, 40, 44) zum Antrieb des um
laufenden Förderelements (8; 8′) parallel zu sich selbst vorgesehen ist und
daß die Antriebsvorrichtung (22, 40, 44) sich durch die offene Mitte des Ran
des (12; 12′) der Kupplung (10; 10′) hindurch zum Förderelement (8; 8′) er
streckt und mit dem Förderelement (8) verbunden ist.
8. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Rand (12; 12′) mit den daran ausgebildeten Strei
fen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) einteilig aus einem Blech gestanzt
ist.
9. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Rand (12) im wesentlichen eben ausgebildet ist und vier
Streifen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) aufweist und daß die vier
Streifen (14, 16, 18, 20; 14′, 16′, 18′, 20′) in insgesamt vier Nuten (26,
28, 30, 32; 26′, 28′, 30′, 32′) verschiebbar eingreifen und daß zwei Nu
ten (26, 28; 30′, 32′) in dem umlaufenden Förderelement (8; 8′) und weitere
zwei Nuten (30, 32; 26′, 28′) in dem ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrän
gerpumpe (4) ausgebildet sind.
10. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei an dem Rand (12) einander gegenüberliegend angeordnete Streifen (14,
16) aus der Ebene des Randes (12) herausgebogen sind.
11. Schnecken-Verdrängerpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden weiteren Streifen (18, 20) an dem Rand (12) einander gegenüberlie
gend angeordnet und aus der Ebene des Randes (12) entgegen der Biegerich
tung der beiden ersten Streifen (14, 16) herausgebogen sind.
12. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rand (12) ovalen Querschnitt aufweist, daß sich zwei
Streifen (14, 16) parallel zur längeren Achse des ovalen Randes (12) und die
beiden anderen Streifen (18, 20) parallel zur kürzeren Achse des ovalen Ran
des (12) erstrecken, daß die beiden zur längeren Achse des Randes (12) pa
rallelen Streifen (14, 16) kürzer sind als die zur kürzeren Achse des Ran
des (12) parallelen Streifen (18, 20), daß die kürzeren Streifen (14, 16)
verschiebbar in die in dem Förderelement (8) ausgebildeten Nuten (26, 28)
eingreifen und daß die längeren Streifen (18, 20) verschiebbar in die im
ortsfesten Teil der Schnecken-Verdrängerpumpe (4) ausgebildeten Nuten (14,
16) eingreifen.
13. Schnecken-Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rand (12′) zwischen den Förderelementen (6′, 8′)
und um die Begrenzungselemente herum angeordnet ist, daß mindestens einer
der Streifen (14′, 16′, 18′, 20′) verschiebbar in eine in einem Förderele
ment (6′, 8′) ausgebildete Nut (26′, 28′, 30′, 32′) eingreift und mindestens
ein weiterer Streifen (14′, 16′, 18′, 20′) verschiebbar in eine in dem ande
ren Förderelement (6′, 8′) ausgebildete Nut (26′, 28′, 30′, 32′) eingreift.
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