DE3633115A1 - Schnecken-verdraengerpumpe - Google Patents

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.