Schraubenspindelpumpe

Abstract

 Bei einer Schraubenspindelpumpe (10) mit im Innenraum (12) eines Pumpengehäuses (14) angeordneter Antriebsspindel (18) und wenigstens einer dazu achsparallelen Dichtspindel (16) sowie mit einem Zulauf (76) und einem Auslauf (78) für ein von den Spindeln (16, 18) zu förderndes Strömungsmedium sind die Spindeln (16, 18) von einem rohrartigen Gehäuseeinsatz (64) umgeben, der mit dem ihn umfangenden Pumpengehäuse (14) wenigstens einen mit dem die Spindeln aufnehmenden Innenraum (12) durch zumindest einen Durchbruch (68) verbundenen Ringraum (15) begrenzt. Letzterer ist saugseitig gegen den Innenraum (12) abgedichtet sowie an seinem druckseitigen Ende mit den radialen Durchbrüchen (68) versehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schraubenspindelpumpe mit im Innenraum eines Pumpengehäuses angeordneter Antriebsspindel und wenigstens einer dazu achsparallelen Dichtspindel sowie mit einem Zulauf und einem Auslauf für ein von den Spindeln zu förderndes Strömungsmedium. Zumindest die Dichtspindel ist mit einem zapfenartigen Lagerende ausgestattet und bevorzugt im Pumpendeckel gelagert.

[0002] Eine derartige Schraubenspindelpumpe mit zwei die Antriebsspindel flankierenden Dicht- oder Laufspindeln kann beispielsweise der DE-PS 716 161 entnommen werden; die Lagerausnehmungen für alle Spindeln sind dort im Pumpendeckel angebracht sowie mit dem Innenraum des Pumpengehäuses verbunden.

[0003] Bei Schraubenspindelpumpen bekannter Bauart mit zwei oder mehr Spindeln wird das Fördergut in durch die Spindeln und das sie umgebende Pumpengehäuse gebildeten Kammern bei Rotation der Spindeln axial bewegt. Der dabei als Folge des Druckaufbaus in Gegenrichtung entstehende Axialschub wird in der Regel durch die Spindeln einerseits und mittels eines Widerlagers auf der Gehäuseseite anderseits aufgenommen. Diese Lagerung hat sich bei der Förderung schmierender Fluide im Bereich niederer Förderdrücke bewährt, wobei deren Schmierwirkung diese eben so einfache wie betriebssichere Axiallagerung ermöglicht.

[0004] Die Förderung nichtschmierender Fluide im Bereich höherer Förderdrucke beispielsweise Wasser, bringt für eine Schraubenspindelpume Erschwernisse mit sich, da zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Pumpenteilen nur geringe Spaltweiten für das Fluid zur Verfügung stehen.

[0005] Von besonderer Bedeutung sind für das Betreiben derartiger Schraubenspindelpumpen die Temperaturverhältnisse vor allem im Spindelbereich, weshalb Ziel dieser Erfindung die Vergleichmäßigung der Temperatur über die Länge des Pumpen­rotors ist.

[0006] Von besonderer Bedeutung sind für das Betreiben derartiger Schraubenspindelpumpen die Temperaturverhältnisse vor allem im Spindelbereich, weshalb Ziel dieser Erfindung die Vergleichmäßigung der Temperatur über die Länge des Pumpenrotors ist.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Spindeln von einem rohrartigen Gehäuseeinsatz umgeben sind und dieser mit dem ihm umfangenden Pumpengehäuse wenigstens einen Ringraum begrenzt, der mit dem die Spindeln aufnehmenden Innenraum durch wenigstens einen Durchbruch verbunden ist. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, den Ringraum saugseitig gegen den Innenraum abzudichten sowie an seinem druckseitigen Ende mit den radialen Durchbrüchen zu versehen.

[0008] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll der Auslauf am saugseitigen Ende des Ringraumes vorgesehen sein. Außerdem ist bevorzugt ein saugseitiger Zulauf außerhalb des Gehäuseeinsatzes im radialen Bereich der Lagerung der Spindeln angeordnet.

[0009] Dank dieser Maßgaben wird das Fluid durch die gesamte Länge des Ringraumes - der somit einen Kühlmantel bestimmt -- geführt. Der erfindungsgemäße Gehäuseeinsatz ist problemlos zu fertigen und zu montieren. Auch kann er ohne weiteres innenseitig mit verschleißarmen Einlagen ausgestattet werden.

[0010] Im Rahmen der Erfindung liegt es, an der innengelagerten Schraubenspindelpumpe zur Aufnahme des Axialschubes der Spindel/n Lagerkörper anzuordnen, welche das zapfenartige Spindelende bzw. einen Lagerzapfen aufnehmen sowie mit dem Druckram der Pumpe in Verbindung stehen. Zudem hat es sich als günstig erwiesen, den Lagerzapfen in eine Lagerbüchse zu legen und letztere ihrerseits in einer Ausnehmung des Pumpendeckels zu lagern.

[0011] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung begrenzt die freie Stirnseite der Lagerbüchse mit dem Boden der Ausnehmung des Pumpendeckels einen mit dem Innenraum der Schraubenspindel­pumpe verbundenen dichten Spaltraum, der bevorzugt über eine radiale Leitung an eine Verlängerung des Innenraums angeschlossen ist. Außerdem umgibt den Profilauslauf der Dichtspindel eine Ausgleichsbüchse, die mit ihrem druckseitigen Ende an einer Schulter der Dichtspindel anschlägt. An diese Ausgleichsbüchse -- die mit ihrem saugseitigen Ende eine Steuerkante bildet -- schließt eine in der Lagerbüchse festliegende Schale aus verschleißarmem Werkstoff an, die vorteilhafterweise über die Stirnfläche des Lagerzapfens hinausragt; zwischen der Stirnfläche des Lagerzapfens und dem Boden der Lagerausnehmung ist ein mit dem Druckraum verbundener Stirnspalt erwünscht.

[0012] Die Stirnspalte der Lagerzapfen sollen vorteilhafterweise mittels jeweils wenigstens einer die Lagerbüchse durchsetzenden Leitung an eine Querleitung angeschlossen sein. Als günstig hat es sich erwiesen, von dem Boden der Lagerbüchse eine Bohrung ausgehen zu lassen, die an eine jenen Spaltraum durchsetzende Hülse als Teil der Leitung anschließt.

[0013] Dank der beschriebenen Maßnahmen ist die Druckzuführung in den Lagerbüchsen abgedichtet, die Lagerbüchsen selbst aber sind radial beweglich.

[0014] Erfindungsgemäß ist es möglich, die üblicherweise für schmierende Fluide konzipierte Schraubenspindelpumpe an einer funktionsentscheidenden Stelle -- insbesondere den hydrostatischen Axialschubausgleich beispielsweise auch bei Wasserförderung -- sicher zu beherrschen.

[0015] Hierzu dient die spezifische Anordnung zylindrischer Lagerkörper oder Lagerbüchsen, in welche die Spindeln bis zu einem radialen Anschlag eintauchen. Die Lagerkörper oder -büchsen besitzen eine axiale Öffnung, die den Lagerraum -- in welchen der Spindelzapfen eingetaucht ist -- mit dem Druckraum der Pumpe verbindet. Der Anschluß der druckführenden Verbindung der Lagerhülse ist so gestaltet, daß der Fluiddruck ausschließlich auf dem Querschnitt des Spindelzapfens wirksam wird. So kann sich durch eine minimale Axialbewegung über die Spaltweite zwischen Spindel und axialem Bund ein Gleichgewicht zwischen Axialschub und hydraulischer Entlastung einpendeln. Die Einleitung des Pumpendruckes zum Ausgleich des Axialschubes ist so konzipiert, daß sich der Druck auf ausschließlich für den oben beschriebenen Zweck konzentrieren läßt.

[0016] Damit dies alles gewährleistet ist, soll sich die Lagerhülse radial frei bewegen, d.h. sich an die radiale Bewegung der Spindel laufend anpassen können. Erfindungsgemäß wird durch eine kraftschlüssige Drehhemmung etwa in Form eines elastischen Ringelements sichergestellt, daß sich die Lagerbüchse nicht mitdreht, da ansonsten die notwendige Abdichtung zwischen Lagerkörper und der druckführenden Verbindung oder Leitung nicht gegeben wäre.

[0017] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1: den Längsschnitt durch eine erfin­dungsgemäße Schraubenspindelpumpe;

Fig. 2: einen zu Fig. 1 rechtwinklig geleg­ten Längsschnitt.

[0018] Eine Schraubenspindelpumpe 10 weist im Innenraum 12 eines auf einen Pumpenfuß 11 geschraubten Pumpengehäuses 14 eine -- von zwei Dichte- oder Laufspindeln 16 flankierte -- Antriebsspindel 18 auf. Die Dicht- oder Laufspindeln 16 sind saugseitig in einem Pumpendeckel 20 gelagert, die Antriebsspindel 18 ist antriebsseitig an einen koaxialen Antriebswellenzapfen 22 angeschlossen.

[0019] Der Antriebswellenzapfen 22 durchsetzt in einem Lagerdeckel 24 -- zwischen einem Labyrinthring 25 und einer Stützscheibe 26 mit nachgeordneter Schmierkammer 27 -- angeordnete Wälzlager 28. Jener Lagerdeckel 24 ist mittels Zylinderschrauben 29 sowie unter Zwischenschaltung einer Gleitringdichtung 30, 34 an einen antriebsseitigen Pumpendeckel 31 angeschlossen, wobei die Gleitringdichtung 30, 34 in einem Dichtungsraum 32 liegt. Daneben ist ein von verschleißarmen Schalen 35 umgebener sowie mit Drosselnuten versehener Ausgleichskolben 36 an einem Flansch 38 zu erkenne. Diesr ruht teilweise im Pumpendeckel 31 sowie teilweise im Pumpengehäuse 14, dessen Länge a etwa 270 mm beträgt.

[0020] Auf die saugseitigen Lagerzapfen 17 der beiden Laufspindeln 16 ist jeweils eine Ausgleichsbuchse 40 der Länge n aufgeschrumpft, die an einen schulterartigen Absatz 42 der Laufspindel 16 anschlägt. Diese Ausgleichsbuchse 40 steht mit ihrem saugseitigen Ende einer Lagerausnehmung 44 eines Lagerkörpers bzw. einer Lagerbüchse 46 gegenüber und bildet dort eine Steuerkante zur Regelung des hydrostatischen Druckes. Der Steuerkante liegt hier der Rand einer in der Lagerausnehmung 44 sitzenden Schale 41 aus besonders verschleißarmem Werkstoff gegenüber.

[0021] Die Länge t der Schale 41 ist größer als die freie Länge des Lagerzapfens 17 und bestimmt so die Weite eines zwischen der saugseitigen Stirnfläche 17_s des Lagerzapfens 17 und dem Boden 45 der Lagerausnehmung 44 verbleibenden Stirnspalt 48. In diesen mündet eine axiale Zulaufbohrung 50 der Lagerbüchse 46; diese Zulaufbohrung 50 ist mittels einer -- eine Axialbohrung 52 aufweisenden -- Hülse 53 an einen Kanal 54 des saugseitigen Pumpendeckels 20 angeschlossen; die Kanäle 54 der Spindellager werden durch eine im Pumpendeckel 20 radial vorgesehene Sackbohrung 56 miteinander verbunden.

[0022] Insbesondere Fig. 1 läßt erkennen, daß jene Hülse 53 einen Spaltraum 58 überbrückt, der zwischen der saugseitigen Stirn der Lagerbüchse 46 einerseits sowie dem Boden 60 einer diese aufnehmenden Sackausnehmung 58_a des Pumpendeckels 20 entsteht. Dieser Spaltraum 58 ist über Radialbohrungen 59 an eine zylindrische Fortsetzung 13 des Innenraumes 12 des Pumpengehäuses 14 angeschlossen.

[0023] Nahe dem Spaltraum 58 ist im Umfang der Lagerbüchse 46 ein O-Ring 62 als Dichtmittel zu erkennen - auch andere jeweils in Ringnuten vorgesehene O-Ringe sind mit 62 bezeichnet.

[0024] Das Pumpengehäuse 14 ist so ausgestaltet, daß ein die Spindeln 16, 18 umgebender rohrartiger Gehäuseeinsatz 64 der Länge b von beispielsweise 190 mm beidends auf Gehäuserippen 66, 66_s so aufliegt, daß zwischen Gehäuseeinsatz 64 und Pumpengehäuse 14 ein Ringraum 15 entsteht, der an der saugseitigen Gehäuserippe 66_s zum Innenraum 12 hin mittels eines O-Rings 62 abgedichtet ist und im Bereich der anderen Gehäuserippe 66 Durchlässe 68 aufweist. Im übrigen ist der Gehäuseeinsatz 64 mit seiner druckseitigen Kante 64_d zwischen Gehäuserippe 66 und Flansch 38 klemmend gehalten.

[0025] Zwischen dem Gehäuseeinsatz 64 und den Spindeln 16, 18 sind Werkstoffeinsätze 70 aus verschleißfestem -- bevorzugt keramischem -- Material vorgesehen. Die Werkstoffeinsätze 70 sind an sich scheibenartig sowie mit aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigten Aufnahmebohrungen für die sie durchsetzenden Spindeln 16, 18 versehen. Im Pumpengehäuse 14 sind mehrere dieser Werkstoffeinsätze 70 koaxial angeordnet.

[0026] Die Werkstoffeinsätze 70 werden mittels einer bei 71 ange­deuteten Kunststoffschicht festgelegt, die durch Bohrungen 72 zwischen Gehäuseeinsatz 64 und Werkstoffeinsatz 70 eingebracht wird.

[0027] Der beschriebene Ringraum 15 ist -- wie Fig. 1 erkennen läßt -- mittels einer achsparallelen Längsbohrung 74 im Pumpen­gehäuse 14 an die Sackbohrung 56 des Pumpendeckels 20 angeschlossen.

[0028] Insbesondere Fig. 2 läßt den Saugraumzulauf 76 sowie -- am Tiefsten des Ringraumes 15 -- den Auslauf 78 erkennen; zwischen beiden liegt jener Gehäuseeinsatz 64, so daß das Strömungsmittel zwischen dem Saugraumzulauf 76 und dem Auslauf 78 gezwungen ist, durch den Durchlaß 68 des Gehäuseeinsatzes 64 in den Ringraum 15 und über nahezu die gesamte Länge b des Gehäuseeinsatzes 64 zum Auslauf 78 zu fließen.

Ansprüche

1. Schraubenspindelpumpe mit im Innenraum eines Pumpen­gehäuses angeordneter Antriebsspindel und wenigstens einer dazu achsparallelen Dichtspindel sowie mit einem Zulauf und einem Auslauf für ein von den Spindeln zu förderndes Strömungsmedium,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spindeln (16,18) von einem rohrartigen Gehäuseeinsatz (64) umgeben sind, der mit dem ihn umfangenden Pumpengehäuse (14) wenigstens einen mit dem die Spindeln aufnehmenden Innenraum (12) durch zumindest einen Durchbruch (68) verbundenen Ringraum (15) begrenzt.

2. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (15) saugseitig gegen den Innenraum (12) abgedichtet sowie an seinem druckseitigen Ende mit den rauialen Durchbrüchen (68) versehen ist.

3. Schraubenspindelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf (78) am saugseitigen Ende des Ringraumes (15) vorgesehen ist.

4. Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein saugseitiger Zulauf (76) außerhalb des Gehäuseeinsatzes (64) im radialen Bereich der Lagerung der Spindeln (16, 18) angeordnet ist.

5. Schraubenspindelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinsatz (64) innenseitig mit wenigstens einer Auflageschicht (70) aus verschleißarmem Werkstoff versehen ist, wobei gegebenenfalls der Gehäuseeinsatz (64) Ausnehmungen (72) für eine Klebemasse (71) aufweist.

6. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­lageschicht aus Werkstoffscheiben (70) besteht, welche von den Spindeln (16, 18) durchsetzt sind, wobei gegebenenfalls der Gehäuseeinsatz (64) Ausnehmungen (72) für eine Klebemasse (71) aufweist.

7. Schraubenspindelpumpe mit zapfenartigem Spindelende, nach wenigestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an ihr zur Aufnahme des Axialschu­bes der Spindel/n (16) Lagerkörper (46) angeordnet sind, welche das zapfenartige Spindelende bzw. einen Lagerzapfen (17) aufnehmen sowie mit dem Ringraum (15) der Schraubenspindelpumpe (10) verbunden sind.

8. Schraubenspindelpumpe mit an einem Pumpendeckel ge­lagerten Spindeln, nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerausneh­mung (44) für den Lagerzapfen (17) in einer Lager­büchse (46) als Lagerkörper vorgesehen ist und diese/r in einer Ausnehmung (58_a) des Pumpendeckels (20) ruht, wobei gegebenenfalls die freie Stirnseite der Lager­büchse (46) mit dem Boden (60) der Ausnehmung (58_a) des Pumpendeckels (20) einen dichten Spaltraum (58) begrenzt, der mit dem Innenraum (12) der Schrauben­spindelpumpe (10) verbunden ist .

9. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des Lagerkörpers bzw. der Lagerbüchse (46) mit dem Innenraum (12) der Schraubenspindelpumpe (10) verbunden ist, wobei gegebenenfalls die freie Stirnseite der Lagerbüchse (46) mit dem Boden (60) der Ausnehmung (58_a) des Pumpendeckels (20) einen dichten Spaltraum (58) begrenzt, der mit dem Innenraum (12) der Schraubenspindelpumpe (10) verbunden und/oder wenigstens eine den Spaltraum (58) mit einer Verlängerung (13) des Innenraumes (12) verbindende Bohrung (59) vorgesehen ist.

10. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß den Lagerzapfen (17) eine Ausgleichsbüchse (40) umgibt, die mit ihrem druckseitigen Ende an einer Schulter (42) der Spindel (16) anschlägt.

11. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsbüchse (40) mit ihrem saugseitigen Ende eine Steuerkante bildet, wobei gegebenenfalls die Ausgleichsbüchse (40) mit ihrer Steuerkante der Lagerbüchse (46) oder einer verschleißarmen Schale (41) der Lagerbüchse gegenübersteht.

12. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Stirnfläche (17_s) des Lagerzapfens (17) und dem Boden (45) der Lagerausnehmung (44) vorgesehener Stirnspalt (48) mit dem Ringraum (15) verbunden ist, wobei bevorzugt die Stirnspalte (48) der Lagerzapfen (17) mittels jeweils wenigstens einer die Lagerbüchse (46) durchsetzenden Leitung (54) an eine Querleitung (56) angeschlossen sind.

13. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzuführung zur Lagerbüchse (46) abgedichtet ist und/oder vom Boden (60) der Lagerbüchse (46) eine Bohrung (50) ausgeht, die an eine den Spaltraum (58) durchsetzende Hülse (53) als Teil der Leitung (54) anschließt.

14. Schraubenspindelpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (46) radial bewegbar angeordnet ist und/oder daß die Lagerbüchse (46) mittels wenigstens eines elastischen Ringelements (62) kraftschlüssig drehgehemmt gelagert ist.

Zeichnung