DE3737358A1 - Laufgehaeuse fuer eine innengelagerte schraubenspindelpumpe und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufgehäuse für eine innengela­ gerte Schraubenspindelpumpe. In der Regel werden Laufge­ häuse für innengelagerte Schraubenspindelpumpen aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, wobei die die Laufflä­ chen für die Schraubenspindeln bildenden Bohrungen im Ge­ häusekörper spanabhebend z. B. durch Ausbohren oder Räumen hergestellt werden. Auch bei noch so sorgfältiger und glatter Herstellung der Laufflächen ist das Einsatzgebiet einer mit einem derartigen Gehäuse versehenen Schrauben­ spindelpumpe relativ eng, d. h. hohe Förderdrücke können nur bei Fördermedien mit hoher Viskosität erreicht werden. Die Förderung von Fördermedien mit geringer Viskosität, z. B. Wasser, scheidet praktisch aus.

Man hat schon versucht, das Einsatzgebiet der Schrauben­ spindelpumpen zu erweitern, indem man das Laufgehäuse größer ausgebohrt und anschließend die Bohrungen mit Kunststoff ausgekleidet hat, wobei Kunststoffe mit beson­ ders guten Gleiteigenschaften verwendet wurden. Es wurden hiermit gute Ergebnisse erzielt bei sehr dünnflüssigen Me­ dien, z. B. Öl-Wasser-Emulsionen oder nicht brennbaren Hy­ draulikflüssigkeiten, jedoch das Pumpen von Wasser in dem für Schraubenspindelpumpen üblichen Druckbereich von ca. 60-100 bar ist auch hier nicht möglich; die Auskleidung des Laufgehäuses verschleißt zu schnell.

Aus der OS 35 39 096 ist eine zweispindelige, außengelagerte Schraubenspindelpumpe bekannt, bei der das Pumpengehäuse mit Keramikmaterial ausgekleidet ist. Die Auskleidung ist jeweils einstückig von der Saugseite zur Druckseite hin. Die anzufertigende Auskleidung aus keramischem Material ist großstückig und daher sehr kompliziert und teuer, denn die gesinterten Keramikteile müssen mit Spezialschleifma­ schinen noch nachbearbeitet werden. Der Aufwand ist noch vertretbar, denn bei außengelagerten Schraubenspindelpum­ pen, bei denen die Schraubenspindeln mit radialem Spiel im Gehäuse angeordnet sind, ist die geforderte Genauigkeit und Oberflächengüte der Bohrungen im Gehäuse nicht so groß wie bei innengelagerten Schraubenspindelpumpen, bei denen die Schraubenspindeln direkt in den Bohrungen des Laufgehäuses gelagert sind. Hinzu kommt, daß außengelagerte Schrauben­ spindelpumpen in der Regel großvolumig sind und die Schrau­ benspindeln einen grossen Durchmesser aufweisen; die Boh­ rungen können daher mit stabilen Werkzeugen bearbeitet wer­ den. Innengelagerte Schraubenspindelpumpen sind dagegen in der Regel kleinvolumige Pumpen mit relativ kleinen Spindel­ durchmessern, deren Aufnahmebohrungen im Gehäuse mit klei­ nen, oft grazilen Werkzeugen, bearbeitet werden müssen.

Die Herstellung eines Laufgehäuses für innengelagerte Schraubenspindelpumpen entsprechend der OS 35 39 096 scheidet daher aus fertigungstechnischen Gründen aus, obwohl aus verschleißtechnischen Gründen das Keramikmaterial große Vorteile bieten würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufgehäuse für innengelagerte Schraubenspindelpumpen aus­ zubilden, sowie ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstel­ lung desselben zu schaffen, bei dem maß- und formgenau ver­ schleißfester Werkstoff an den Laufflächen der Schrauben­ spindeln vorhanden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, daß bei dem Laufgehäuse der eingangs erwähnten Art in einem Gehäusekörper die Aufnahmebohrungen der Schrauben­ spindeln aufweisende scheibenartige Materialstücke aus ver­ schleißfestem Werkstoff eingesetzt und entsprechend der Auskleidungslänge axial aneinandergereiht angeordnet sind. Vorzugsweise bestehen die Materialstücke aus Keramikmate­ rial, wobei es jedoch nicht ausgeschlossen ist, Material­ stücke aus verschiedenen Materialien zu kombinieren. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laufgehäuses ist weiter erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, bei dem ein Ge­ häusekörper vorgefertigt wird, dessen Innenraum im Bereich der Aufnahmebohrungen für die Laufspindeln zumindest stel­ lenweise Freiräume aufweist und daß weiter Materialstücke vorgefertigt werden, die in die Freiräume des Gehäusekör­ pers passen und an denen auf das Fertigmaß bearbeitet ein Teil der Aufnahmebohrungen für die Schraubenspindelpumpen ausgebildet ist, daß die vorgefertigten Materialstücke auf einem maß- und formgenau - die fertigen Aufnahmebohrungen im Gehäuse ausfüllenden Dorn plaziert - angeordnet werden und mit dem Dorn gemeinsam in den Gehäusekörper eingebracht und der späteren Fertigform entsprechend angeordnet werden und daß anschließend durch Eingießen von aushärtbarem Kunststoff in den Gehäusekörper die nach dem Einbringen des Dorns verbliebenen Hohlräume ausgefüllt werden und der Dorn nach dem Aushärten des Kunststoffes entfernt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Laufge­ häuses ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Laufgehäuse können nunmehr wirt­ schaftlich verschleißfeste Werkstoffe zur Anwendung kommen. Dadurch, daß die Materialstücke scheibenartig, also von re­ lativ kurzer Baulänge sind, ist eine äußerst genaue Her­ stellung der Aufnahmebohrungen der Schraubenspindeln, z. B. durch Sintern und anschließendes Schleifen, mit relativ einfachen Fertigungsmitteln möglich. Die Herstellkosten sind daher relativ günstig.

Dadurch, daß die scheibenartigen Materialstücke axial an­ einandergereiht angeordnet sind, ist praktisch jede Lauf­ gehäuselänge herstellbar. Auch ist es möglich, die ver­ schleißfesten Materialstücke nur an den besonders ver­ schleißanfälligen Laufgehäuseteilen, z. B. an der Druck­ seite oder an den Laufspindelbohrungen, anzuordnen. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Gehäuses sind die Materialstücke sehr genau plazierbar, sodaß die für innengelagerte Schraubenspindel­ pumpen erforderliche Fertigungsgenauigkeit eingehalten wer­ den kann. Die Fertigungsgenauigkeit entspricht der Ferti­ gungsgenauigkeit der vorgefertigten Materialstücke und der Fertigungsgenauigkeit des Dornes, auf dem die Material­ stücke zum Eingießen in dem Gehäuse plaziert werden. Das Vergießen mit aushärtbarem Kunststoff hat zusätzlich den Vorteil, daß eventuell vorhandene, geringe Formungenauig­ keiten der Materialstücke durch die eingegossene Kunst­ stoffmasse ausgeglichen werden; außerdem werden durch das Eingießen mittels Kunststoff die in der Regel äußerst sprö­ den Materialstücke, z. B. aus Keramikmaterial, sehr scho­ nend behandelt. Absplitterungen und Abbröckelungen, die z. B. beim mechanischen Einpressen der Materialstücke in den Gehäusekörper unvermeidbar wären, kommen bei der An­ wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht vor.

In der Zeichnung sind in den Fig. 1, 2, 5 und 6 Ausfüh­ rungsbeispiele des erfindungsgemäßen Laufgehäuses darge­ stellt das Verfahren zur Herstellung dieser Laufgehäuse wird anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert:

Das Laufgehäuse gemäß den Fig. 1 und 2 besteht aus einem Gehäusekörper (1), in den scheibenartige Materialstücke (2) aus verschleißfestem Material eingesetzt sind. Die Materi­ alstücke weisen die sich überschneidenden Aufnahmebohrungen 3, 4 und 5 für die Schraubenspindeln auf. In dem Laufgehäu­ se sind mehrere dieser Materialstücke (2) axial aneinander­ gereiht angeordnet entsprechend der Auskleidungslänge L. Die Materialstücke sind vorzugsweise aus keramischem Mate­ rial.

Befestigt sind die Materialstücke mittels Kunststoff (6), der in eigens dafür vorgesehene Freiräume über die Bohrung (7) eingebracht wurde. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die verschleißfesten Materialstücke (2) mit Abstand A voneinander angeordnet, wobei der Zwischenraum mit einer Distanzhülse (8) und dem Kunststoff (6) ausge­ füllt ist. Diese Ausführungsform ist für weniger schwierige Einsatzfälle vorgesehen, bei denen nicht die gesamte Gehäu­ selänge mit verschleißfestem Werkstoff ausgekleidet sein muß. Vorteilhafterweise ist an den axialen Enden (9, 10) der Auskleidung der Kunststoff über die Materialstücke ge­ zogen. Durch diese Maßnahme werden die äußerst spröden Mat­ erialstücke bei der Montage des Laufgehäuses vor Beschädi­ gungen geschützt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Laufgehäuse werden zunächst der Gehäusekörper (1), sowie die einzelnen Mate­ rialstücke (2) angefertigt. Bei den Materialstücken werden bei der Anfertigung die Aufnahmebohrungen (3, 4 und 5) für die Schraubenspindeln gleich auf Fertigmaß bearbeitet. Das Außenmaß der Scheiben ist kleiner als das Innenmaß des Ge­ häusekörpers (1) an den vorgesehenen Aufnahmestellen. Wei­ ter vorgefertigt wird ein in Fig. 3 und 4 dargestellter Dorn (11), dessen Außenkontur maß- und formgenau die ferti­ gen Aufnahmebohrungen der Schraubenspindeln im Laufgehäuse darstellt. Der Dorn (11) weist weiter einen Zentrierbund (12) sowie einen Anschlagbund (13) auf, sodaß er einseitig zentrisch, durch einen entsprechenden Zentrierdurchmesser (14) am Gehäusekörper geführt in den Gehäusekörper (1) ein­ geführt werden kann. Vorgefertigt wird weiter ein Ver­ schlußdeckel (15), an dem die Form (16) der Aufnahmebohrun­ gen für die Schraubenspindeln ausgebildet ist. Der Deckel (15) ist auf den Dorn (11) aufsteckbar und weist ebenfalls einen Zentrierbund (17) auf, der in einen weiteren Zen­ trierdurchmesser (18) am anderen Ende des Gehäusekörpers (1) paßt. Die lichte Weite W des Gehäusekörper (1) ist min­ destens so groß ist wie das Außenmaß der vorgefertigten Ma­ terialstücke. An den Materialstücken sind weiter Längsnuten oder Längsflächen (19) und Ringnuten (20) ausgebildet. Ausgehend von diesen vorgefertigten Teilen erfolgt die weitere Herstellung des Laufgehäuses folgendermaßen:
zunächst werden der Dorn (11) mit der Zentrierung (12) und dem Anschlagbund (13) sowie der Deckel (15) mit einem An­ tihaftmittel für Kunststoff bestrichen. Anschließend wird der Gehäusekörper (1) auf den Dorn (11) bis zum Anschlag­ bund (13) aufgesteckt. Nunmehr werden die einzelnen schei­ benförmigen Materialstücke (2) und ggf. die Distanzstücke (8) auf den Dorn (11) aufgefädelt und in den freien Innen­ raum des Gehäusekörpers (1) eingeschoben. Die Stapellänge ist dabei vorzugsweise so groß, daß am Ende nach dem Auf­ schieben des Deckels (15) noch ein freier Ringraum (21) übrig bleibt. Daraufhin wird der Deckel (15) mittels den Schrauben (22) fest verspannt. Die Materialstücke nehmen nunmehr im Innern des Gehäusekörpers eine genaue Stellung ein. Die Genauigkeit der Ausrichtung entspricht dabei der Vorfertigung der Materialstücke und des Dornes. Nunmehr wird vorzugsweise unter Druck durch die Bohrung (7) aus­ härtbare Kunststoffmasse eingegossen. Diese Kunststoffmasse fließt zunächst, unterstützt durch die Längsflächen (19) und Ringnuten (21), um die Materialstücke und füllt die nach dem Einschieben der Materialstücke verbliebenen Frei­ räume zwischen Dorn (11) und Gehäusekörper (1) sowie den Materialstücken (2) und ggf. den Distanzstücken (8) aus. Die aus dem Gehäusekörper verdrängte Luft kann über Ent­ lüftungsöffnungen (23, 24) entweichen. Nach dem Eingießen wird die Aushärtung des Kunststoffes abgewartet; anschlies­ send werden die Schrauben (22) gelöst, der Deckel (15) ent­ fernt und der Dorn (11) aus dem nunmehr fertigen Laufgehäu­ se herausgezogen. Das Laufgehäuse ist ohne zusätzliche Be­ arbeitung der Aufnahmebohrungen der Schraubenspindeln in der Pumpe einsetzbar.

In den Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufgehäuses dargestellt. Abweichend von den bisherigen Ausführungsformen sind hier die Material­ stücke (30) nur im Bereich der seitlichen Schraubenspindeln innerhalb des Gehäusekörpers (31) angeordnet. Diese Anord­ nung ist damit begründet, daß gerade die Aufnahmebohrungen der seitlichen Schraubenspindeln einem verstärkten Ver­ schleiß unterliegen. Da in der Regel der Kunststoff bessere Gleiteigenschaften aufweist als ein metallischer Gehäuse­ körper, ist bei dem Gehäusekörper (31) die Bohrung der mittleren Schraubenspindel größer aufgebohrt als das späte­ re Fertigmaß, sodaß beim Einfüllen des Kunststoffes, hier vorzugsweise über zwei gegenüberliegende Bohrungen (32, 33), eine Kunststoffbeschichtung (34) im Bereich der Auf­ nahmebohrung für die Mittel-Schraubenspindel entsteht. An­ sonsten erfolgt die Herstellung des Laufgehäuses wie vorab beschrieben.

Claims (7)

1. Laufgehäuse für eine innengelagerte Schraubenspindel­ pumpe, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse­ körper (1, 31) die Aufnahmebohrungen (3, 4, 5) der Schraubenspindeln aufweisende scheibenartige Materi­ alstücke (2, 30) aus verschleißfestem Werkstoff ein­ gesetzt sind und entsprechend der Auskleidungslänge L axial aneinandergereiht angeordnet sind.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstücke (2, 30) aus Keramikmaterial be­ stehen.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Materialstücke (30), die Anlauffläche der seitlichen Schraubenspindeln aufweisende c-för­ mige Scheiben sind, die entsprechend der Ausklei­ dungslänge entlang der Achse der seitlichen Schrau­ benspindeln im Gehäusekörper (31) aneinandergereiht angeordnet sind.

4. Gehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Materialstücke (2, 31) mittels Kunst­ stoff, vorzugsweise einem aushärtbaren Harz, in den Gehäusekörper (1, 31) eingegossen sind.

5. Gehäuse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Materialstücke (2) aus verschleiß­ festem Werkstoff in Abstand (A) zueinander angeordnet sind und der Zwischenraum mit Kunststoff ausgefüllt ist.

6. Gehäuse nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Materialstücke aus unterschied­ lichem Material bestehen.

7. Verfahren zur Herstellung des Laufgehäuses nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäusekörper (1, 31) vorgefertigt wird, dessen In­ nenraum im Bereich der Aufnahmebohrungen (3, 4, 5) für die Schraubenspindeln zumindest stellenweise Freiräume aufweist und daß weiter Materialstücke (2, 30) vorgefertigt werden, die in die Freiräume des Gehäusekörpers passen und an denen auf das Fertigmaß bearbeitet ein Teil der Aufnahmebohrungen (3, 4, 5) für die Schraubenspindeln ausgebildet ist, daß die vorgefertigten Materialstücke (2, 30) auf einen maß­ und formgenau die fertigen Aufnahmebohrungen (3, 4, 5) im Gehäuse ausfüllenden Dorn (11) plaziert ange­ ordnet werden und mit dem Dorn (11) gemeinsam in dem Gehäusekörper (1, 31) der späteren Fertigform ent­ sprechend angeordnet werden und daß anschließend durch Eingießen von aushärtbarer Kunststoffmasse in den Gehäusekörper (1, 31) die nach dem Einbringen des Dorns und der Materialstücke verbliebenen Hohlräume ausgefüllt werden und daß der Dorn (11) nach dem Aus­ härten des Kunststoffes wieder entfernt wird.